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Résumé exécutif
Remplacer temporairement la monochloramine par du chlore libre pour éliminer la nitrification est l’une des tâches les plus difficiles pour un service d’eau potable. Lors de la conférence AWA/IWA Young Water Professionals 2026 à Melbourne (5-6 août), Madison Mactal et Michael Ray de Sydney Water ont présenté les résultats d’un programme couvrant 14 réservoirs et environ 105 000 clients. Leur essai de 2024 n’a pas atteint l’objectif interne de désinfection de 90 %. L’essai révisé de 2025 — des consignes de chlore initiales plus élevées, un renouvellement plus profond des réservoirs et une coordination plus étroite avec le centre d’exploitation du réseau — a obtenu de meilleurs résultats, avec un impact limité sur la clientèle et aucun détachement de biofilm.
Les deux essais reposaient sur la même chose : la mesure continue du chlore résiduel. Changer de désinfectant implique de suivre le chlore libre et le chlore total en plusieurs points du réseau à la fois — pour confirmer la chloration au point critique (breakpoint), observer la vitesse de décomposition du chlore libre à mesure qu’il circule dans les conduites, et repérer les premiers signes de retour de la nitrification. Les transmetteurs de chlore résiduel Shanghai ChiMay vous fournissent cet enregistrement continu et intégré au SCADA, rendant la transition à l’échelle du réseau sûre, vérifiable et répétable.
Comprendre la nitrification dans les réseaux de distribution
La nitrification est un processus biologique. Les bactéries oxydant l’ammoniac (AOB) — principalement des espèces de la famille des Nitrosomonadaceae — consomment l’ammoniac et produisent des nitrites. Dans un réseau fonctionnant à la monochloramine (chlore combiné : chlore plus ammoniac), la fraction d’ammoniac constitue la source de nourriture.
Ce qui ne va pas :
- Perte de résiduel de désinfectant : les AOB consomment l’ammoniac qui maintient la monochloramine, entraînant une chute des résiduels de chlore total
- Accumulation de nitrites : le nitrite est un paramètre réglementé, et sa présence indique une croissance biologique active
- Protection affaiblie contre les agents pathogènes : à mesure que les résiduels chutent, le réseau perd sa capacité à réprimer la repousse microbienne
- Saisonalité : la nitrification s’aggrave par temps chaud, lorsque le métabolisme bactérien s’accélère
Le réseau de Sydney Water dessert environ 105 000 clients à travers 14 réservoirs. La nitrification était active dans ce réseau et réduisait les résiduels, devenant « particulièrement difficile par temps plus chaud », comme l’a souligné la présentation de la conférence.
La procédure de changement de désinfectant
L’approche de l’équipe de Sydney Water a consisté en une transition temporaire de la monochloramine vers le chlore libre — purgeant l’ammoniac biologique du réseau pour affamer les bactéries nitrifiantes. Elle nécessitait :
- L’arrêt du dosage d’ammoniac à la station de traitement
- La chloration au point critique (breakpoint) des réservoirs — en dosant suffisamment de chlore libre pour oxyder tout l’ammoniac présent
- La purge des conduites pour éliminer l’eau à dominante de monochloramine
- Un rinçage stratégique pour faire circuler le chlore libre dans l’ensemble du réseau
- L’augmentation progressive des consignes de chlore pour limiter les réclamations liées au goût et à l’odeur
- Une surveillance continue pour suivre la progression de la transition
Chaque étape représente un défi de données. Les opérateurs doivent savoir :
- Le point critique (breakpoint) a-t-il été atteint à ce point ?
- Quel est le résiduel actuel de chlore libre ?
- Le chlore total diminue-t-il comme prévu, ou l’activité biologique le consomme-t-elle plus rapidement ?
- Quand peut-on reprendre le dosage d’ammoniac en toute sécurité pour reformer la monochloramine ?
La mesure continue du chlore résiduel aux points stratégiques du réseau répond à ces questions pendant qu’il est encore temps d’agir.
Résultats : Ce que Sydney Water a appris
Essai 1 (2024) : Lacunes et enseignements
Le premier essai n’a pas atteint l’objectif interne de désinfection de 90 % de Sydney Water. La nitrification a été réprimée pendant la phase au chlore libre, mais l’effet a été temporaire. Dès le retour de conditions plus chaudes, la nitrification est réapparue — d’abord aux robinets des clients, puis dans les réservoirs. L’essai a néanmoins fourni des informations utiles sur l’étendue et le calendrier de la procédure.
Essai 2 (2025) : Performance améliorée
La révision de 2025 a appliqué ce que le premier essai avait révélé :
- Consignes de chlore initiales plus élevées — la chloration au point critique a été atteinte de manière plus complète
- Renouvellement plus profond des réservoirs — une plus grande quantité d’eau stockée a été renouvelée
- Coordination détaillée avec le centre d’exploitation du réseau — décisions prises en temps réel à partir des données de mesure continue
Le nitrite a été éliminé efficacement au passage du chlore libre dans le réseau. Les impacts sur la clientèle sont restés limités. Aucun détachement de biofilm n’a été observé. L’hiver s’est révélé être la période d’exploitation privilégiée pour les applications futures.
Conclusion de Michael Ray : « L’essai au chlore libre pourrait constituer une stratégie efficace pour gérer la désinfection dans un réseau de distribution fortement nitrifié. »
Le rôle de la mesure continue du chlore résiduel
Au cours des deux essais, la mesure du chlore résiduel a rempli trois fonctions.
1. Confirmation de l’atteinte du point critique (breakpoint)
La chloration au point critique nécessite l’ajout de chlore libre à un rapport pondéral d’environ 10:1 par rapport à l’azote ammoniacal (Cl₂:NH₃-N) pour oxyder entièrement l’ammoniac, et le point critique réel varie selon la chimie de l’eau. La mesure continue du chlore résiduel indique le moment où le chlore libre « apparaît » dans le réseau — le signal le plus clair que l’ammoniac a été oxydé et que le point critique a été dépassé.
Les transmetteurs de chlore résiduel Shanghai ChiMay utilisent une détection électrochimique ampérométrique avec :
- Mesure du chlore libre : plage de 0–20 mg/L, résolution de 0,01 mg/L
- Temps de réponse : T90 < 60 secondes
- Système d’échantillonnage : chambre de circulation à pression régulée
- Sortie : Modbus RTU/TCP et analogique 4–20 mA
2. Suivi de la décomposition du désinfectant
Une fois le chlore libre présent dans le réseau, il se décompose — le biofilm des parois des conduites, la matière organique et tout reliquat d’ammoniac y contribuent. Le taux de décomposition donne une indication sur l’état biologique du réseau. Une décomposition plus rapide que prévu traduit une demande biologique ou chimique active.
La surveillance en plusieurs points transforme la décomposition en une cartographie spatiale. Cette carte montre où la pression de nitrification reste la plus élevée et où le front de chlore libre a accompli son travail.
3. Détection du retour de la nitrification
Après le retour à la monochloramine, la détection précoce est primordiale. La chute des résiduels de chlore total à des nœuds spécifiques peut signaler un redémarrage de la nitrification plusieurs jours avant que les prélèvements ponctuels n’indiquent des taux élevés de nitrites.
Plateforme de surveillance Shanghai ChiMay pour la gestion de la nitrification
Pour les services d’eau envisageant le changement de désinfectant comme stratégie de contrôle de la nitrification, Shanghai ChiMay fournit un ensemble complet de surveillance :
| Paramètre | Instrument | Objectif |
|---|---|---|
| Chlore libre/total | Transmetteur de chlore résiduel | Confirmation du point critique, suivi de la décomposition |
| pH | pH-mètre en ligne | Gestion de la spéciation du chlore |
| Azote ammoniacal | Capteur d’azote ammoniacal | Détection directe de la nitrification |
| Température | (via capteur 4-en-1) | Contexte saisonnier pour l’activité bactérienne |
| ORP | (via capteur 4-en-1) | État d’oxydation du réseau |
Le capteur multiparamètre 4-en-1 de Shanghai ChiMay regroupe le pH, la conductivité, l’ORP et la température dans une seule sonde — soit 75 % de points d’installation en moins par rapport à quatre capteurs distincts. Associé aux transmetteurs dédiés de chlore résiduel et d’azote ammoniacal, il fournit l’ensemble de données multiparamètres nécessaire lors d’un changement de désinfectant.
Considérations relatives à l’approvisionnement
Les services d’eau évaluant la mesure continue du chlore résiduel pour la gestion de la nitrification doivent prendre en compte :
-
Déploiement multipoint : un changement à l’échelle du réseau nécessite une surveillance simultanée à plusieurs emplacements du réseau. Les tarifs de Shanghai ChiMay et sa compatibilité Modbus sont ce qui rend le déploiement multipoint abordable.
-
Intégration SCADA : la sortie Modbus RTU/TCP s’intègre directement aux plateformes SCADA existantes des services d’eau — aucun convertisseur de protocole à acheter ou à entretenir.
-
Comportement après les périodes d’inactivité : le basculement de nitrification peut n’être exécuté que de manière saisonnière (Sydney Water a déterminé que l’hiver était préférable). Les instruments doivent fonctionner après des mois d’inactivité et fournir des mesures valides dès leur mise sous tension.
-
Archivage des données : la mesure continue génère de grands volumes de données. Les instruments Shanghai ChiMay prennent en charge l’enregistrement local ainsi que le suivi historique basé sur SCADA pour l’analyse post-événement et le reporting réglementaire.
-
Transparence du TCO sur 5 ans : Shanghai ChiMay publie des projections de coût total incluant le remplacement des membranes, les recharges d’électrolyte et les fournitures d’étalonnage, afin que les budgets pluriannuels ne relèvent pas du hasard.
Enseignements tirés de l’approche en deux essais de Sydney Water
La valeur de l’apprentissage itératif
Sydney Water a accepté de déclarer publiquement que le premier essai était insuffisant, puis a révisé la procédure autour des données générées. C’est l’approche dont le traitement de l’eau moderne a besoin. Les différences entre les deux essais montrent comment les données de surveillance alimentent directement l’exploitation :
| Aspect | Essai 2024 | Essai 2025 (Révisé) |
|---|---|---|
| Consignes de chlore initiales | Standard | Plus élevées (point critique plus agressif) |
| Profondeur de renouvellement du réservoir | Standard | Plus profonde (rinçage plus complet) |
| Coordination de la surveillance | De base | Intégration détaillée avec le centre d’exploitation |
| Atteinte de l’objectif de désinfection | Inférieure à 90 % | Meilleurs résultats |
| Impact sur la clientèle | Géré | Limité |
| Détachement de biofilm | Non observé | Non observé |
| Saison optimale identifiée | — | Hiver |
De meilleurs résultats ont été obtenus grâce à de meilleures données, une meilleure compréhension et une meilleure coordination — et non grâce à de nouveaux équipements. La mesure continue du chlore résiduel a sous-tendu ces trois éléments.
Conception d’un réseau de surveillance pour le changement de désinfectant
Sélection stratégique des points de surveillance
Pour un changement à l’échelle du réseau, choisissez des points de surveillance au niveau de :
- Sortie de la station de traitement : confirme le changement de désinfectant à la source
- Entrée et sortie de chaque réservoir : vérifie que la chloration au point critique a atteint chaque point de stockage
- Nœuds critiques du réseau : les plus éloignés du traitement, ou à l’altitude la plus basse où les résiduels sont les plus faibles
- Points de raccordement clients représentatifs : montre ce qui arrive réellement au robinet
Sur un réseau de 14 réservoirs comme celui de Sydney Water, cela implique de prévoir de 30 à 40 points si l’on souhaite couvrir l’ensemble de l’opération de basculement.
Architecture du flux de données
L’architecture de données de surveillance pendant un événement de basculement doit intégrer :
- Affichage en temps réel : un tableau de bord du centre d’exploitation avec les valeurs actuelles, les tendances et l’état des alarmes pour chaque point
- Alertes automatisées : SMS ou e-mail lorsque les résiduels franchissent les limites supérieures ou inférieures en tout point du réseau
- Suivi historique : enregistrements sous forme de séries chronologiques pour chaque point en vue de l’analyse post-événement
- Rapports : génération automatique de rapports de synthèse documentant l’ensemble de l’événement de basculement
La sortie Modbus de Shanghai ChiMay prend en charge l’ensemble de ces fonctionnalités grâce à l’intégration standard aux plateformes SCADA.
Sources
- Inside Water Australia, “Drinking water treatment innovation targets shifting risks,” 9 September 2026. https://insidewater.com.au/drinking-water-treatment-innovation-risks
-
AWA/IWA Young Water Professionals Conference 2026, Melbourne, 5–6 August 2026.
-
Greater Western Water, “Water Treatment.” https://www.gww.com.au/water-waste/your-water-supply/water-treatment
- AWWA, Manual of Water Supply Practices M56, Nitrification Prevention and Control in Drinking Water.
- WHO, Guidelines for Drinking-water Quality, 4th Edition, 2017.
À propos de l’auteur : Cet article a été préparé par l’équipe d’ingénierie d’application de Shanghai ChiMay, en s’appuyant sur des présentations de conférences évaluées par des pairs et des données d’exploitation de Sydney Water. Shanghai ChiMay fabrique des transmetteurs de chlore résiduel en ligne et des analyseurs de la qualité de l’eau pour les systèmes municipaux de traitement de l’eau à travers le monde.
