Le fluorure est un contaminant des eaux souterraines dérivé de minéraux présents dans les roches et les sols (généralement des sédiments d'origine volcanique). À des niveaux supérieurs à 1,5 mg/L, il peut avoir un impact direct sur la santé humaine et doit donc être éliminé pour assurer un approvisionnement en eau salubre. Néanmoins, comme les impacts négatifs sur la santé ne se manifestent que sur le long terme et qu'ils prennent du temps à établir, les procédés d'Élimination du fluorure sont plus adaptés aux phases de stabilisation et de relèvement.

L'impact sur la santé de l'ingestion de fluorure provenant de diverses sources, y compris l'eau potable, sur une longue période comprend la marbrure des dents (survenant dans l'enfance), des douleurs articulaires suivies de déformations du squelette et des problèmes non squelettiques (par exemple, la léthargie, une diminution de la capacité cognitive ). Il peut être éliminé par adsorption/échange d'ions sur des matériaux filtrants à base de phosphate de calcium ou d'oxyde d'aluminium ou par des procédés de traitement par précipitation et coagulation. L'élimination est possible à différentes échelles depuis les grands approvisionnements en eau potable jusqu'au niveau des ménages à l'aide de Filtres d'élimination du fluorure H.13 .

Considérations sur la conception

Aucune technologie unique d'Élimination du fluorure n'est adaptée à tous les contextes, le choix de la technologie dépendant de la situation locale. Les facteurs affectant particulièrement cette décision comprennent le financement disponible, la concentration de fluorure et le pH de l'eau brute, les exigences de fonctionnement et d'entretien, la disponibilité des matières premières et l'acceptation de la technologie par la population. Bien qu'il existe une variété de technologies d'élimination avancées (par exemple, l'Osmose inverse T.15 , l'électrodialyse et la distillation), les méthodes utilisées dans les pays à faible revenu reposent généralement sur des processus de coagulation/précipitation ou d'adsorption/échange d'ions. Pour la coagulation et la précipitation, les produits chimiques ajoutés tels que les sels de calcium et d'aluminium forment des précipités qui se lient au fluorure et peuvent ensuite être éliminés par sédimentation et filtration conventionnelles. La méthode la plus établie à l'échelle communautaire, la technique de Nalgonda, utilise du sulfate d'aluminium et de l'hydroxyde de calcium (chaux) ajoutés. La dose chimique varie en fonction de la concentration de fluorure dans les eaux souterraines et doit être calculée pour éviter un surdosage ou un sous-dosage. Les principaux avantages de la coagulation/précipitation sont les coûts de traitement modérés et la disponibilité locale des produits chimiques, bien qu'un approvisionnement quotidien en produits chimiques soit nécessaire et que les boues produites doivent être correctement éliminées.

L'adsorption/échange d'ions fait passer l'eau à travers une couche de matériau poreux ( « lit de contact ») pour éliminer le fluorure par adsorption sur le matériau du lit de contact. Les matériaux de lit de contact appropriés comprennent les matériaux à base d'alumine activée ou de phosphate de calcium, tels que l'hydroxyapatite synthétique et le charbon d'os. Un avantage important de l'adsorption/échange d'ions est que de nombreux matériaux filtrants peuvent être régénérés une fois que la capacité d'absorption est atteinte. Ici, le fluorure est éliminé en faisant passer une solution basique (alcaline) sur le lit filtrant, suivi d'une réactivation via une solution acide avant réutilisation, bien que la capacité d'Élimination du fluorure du média filtrant diminue à chaque cycle de régénération. Les inconvénients de l'adsorption/échange d'ions sont que l'alumine activée n'est pas toujours disponible localement ou peut être trop chère, tandis que la qualité du charbon d'os peut varier tellement que la qualité nécessite une surveillance fréquente et une compétence est nécessaire dans sa production. L'hydroxyapatite synthétique (HAP), chimiquement identique au charbon d'os, a généralement une capacité d'absorption plus élevée avec moins de fluctuation de qualité. D'autres techniques d'Élimination du fluorure comprennent l'électrocoagulation (un mélange d'électrochimie, de coagulation et de précipitation) et la technique de Nakuru (un mélange de précipitation et d'adsorption). La plupart des techniques peuvent éliminer plus de 90 % du fluorure, bien qu'un pH/alcalinité plus élevé puisse rendre certaines techniques moins efficaces (par exemple, l'alumine activée et la coagulation/précipitation sont moins efficaces à des niveaux plus élevés).

Matériaux

Les matériaux dépendent du type de processus d'élimination choisi et peuvent inclure l'infrastructure de traitement physique, les médias filtrants et divers produits chimiques pour le traitement ou la régénération des médias. Certains d'entre eux peuvent ne pas être disponibles localement.

Applicabilité

L'Élimination du fluorure est plus adaptée aux phases de stabilisation et de relèvement, car l'impact négatif du fluorure sur la santé ne résulte que d'une utilisation prolongée de la source contaminée. Des niveaux plus élevés de fluorure doivent être traités, mais en situation d'urgence aiguë, l'accent est principalement mis sur la fourniture de quantités suffisantes d'eau potable. Lorsque la coagulation T.4 , T.5 est utilisée dans un contexte d'urgence, les niveaux de fluorure sont réduits malgré tout.

Fonctionnement et entretien

Différentes activités de fonctionnement et d'entretien sont nécessaires pour chaque système, mais la plupart ont des exigences de fonctionnement et d'entretien importantes. Pour la coagulation/précipitation, le fonctionnement et l'entretien comprennent le dosage quotidien des produits chimiques et l'élimination des boues, et la station a souvent besoin d'une alimentation électrique. Pour l'adsorption/échange d'ions, le fonctionnement et l'entretien sont moins fréquents, mais lorsque cela est nécessaire, il s'agit de régénérer le lit de contact à l'aide d'alcalis et d'acides. Ces produits chimiques doivent être stockés et manipulés avec soin, ce qui tend à être plus facile à un niveau centralisé.

Santé et sécurité

La Coagulation/précipitation produit quotidiennement des boues et l'adsorption/échange d'ions sature le matériau filtrant au fil du temps. Les deux peuvent constituer un danger pour l'environnement et les déchets doivent être éliminés en toute sécurité (par exemple, enfouissement des déchets loin des sources d'eau potable). La régénération des matériaux du lit de contact à l'aide d'alcalis et d'acides peut être dangereuse et nécessite une formation adéquate des opérateurs ainsi que des équipements de protection individuelle (lunettes, combinaisons, gants, bottes).

Coûts

Certains processus sont plus chers que d'autres. Le coût est lié aux matériaux réels utilisés ou réutilisés (par exemple, produits chimiques ou médias filtrants), à l'infrastructure (par exemple, station de traitement, agitateur ou four) et à la main-d'œuvre nécessaire pour produire ou régénérer les matériaux (par exemple, efforts importants pour la production de charbon d’os ). Pour la plupart des processus, le coût est généralement trop élevé pour être réalisé au niveau du ménage ou de la communauté sans une certaine forme de financement externe/gouvernemental, en particulier lorsque les niveaux de fluorure sont plus élevés et les cycles de régénération plus fréquents.

Considérations sociales et environnementales

Le charbon d'os peut ne pas être acceptable dans certaines régions pour des raisons religieuses ou culturelles. Pour la coagulation/précipitation, la teneur élevée en sulfates de l'eau traitée peut la rendre inacceptable pour les utilisateurs. L'introduction du traitement du fluorure à l'échelle communautaire nécessite la participation et l'implication de toutes les parties prenantes dès le départ. Là où la sensibilisation est faible, des interventions d'information et de changement de comportement (voir X.16) seront nécessaires. Les effets à long terme de l'empoisonnement au fluorure ne sont pas évidents et les utilisateurs pourraient être réticents à accepter ce traitement s'il entraîne des coûts plus élevés. Les solutions de régénération ou les médias filtrants saturés présentent des risques pour l'environnement et doivent être éliminés en toute sécurité loin des sources d'eau potable ou des terres utilisées dans l'agriculture.