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Le traitement du fer et du manganèse dans les eaux minérales Note technique n°

Le traitement du fer et du manganèse dans les eaux minérales Note technique n° 14 Mars 1999 DIVISION NATIONALE DES EAUX BUREAU DE RECHERCHES MINÉRALES ET THERMALES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES Note Technique DNEMT n° 14 R É S U M É Le fer et le manganèse, abondants à l’état naturel dans tout type de roches se retrouvent à l’état dissous dans bon nombre d’eaux souterraines, dont les eaux minérales. Ces deux éléments sont solubles à l’état réduit mais insolubles à l’état oxydé. Les recours de plus en plus généralisé au captage de ces eaux à profondeurs relativement importantes implique que le captage se faisant en milieu réducteur et l’exploitation ou le conditionnement en milieu aéré, il va être nécessaire d’éliminer le fer et le manganèse ou d’en abaisser les concentrations, afin d’éviter des désagréments organoleptiques, ou de se conformer à des normes de qualité chimique dans la bouteille. Différents procédés existent depuis fort longtemps ; mis au point dans un premier temps pour le traitement des eaux potables, ils ont été transposés au domaine des eaux minérales, avec cependant toutes les contraintes particulières de mise en œuvre imposées par la réglementation spécifique à ces eaux. De plus dans les mêmes conditions de captage, on observe également souvent la présence d’ammonium dissous qui, le cas échéant, vient encore compliquer la mise en œuvre des procédés de traitement envisageables. Le traitement du fer et du manganèse dans les eaux minérales Note Technique DNEMT n° 14 SOMMAIRE A. GÉNÉRALITÉS ............................................................................................................................. 1 1. Point de vue réglementaire ............................................................................................................. 1 2. Présence dans les eaux minérales ................................................................................................... 2 3. Normes ....................................................................................................................................... 3 B. TRAITEMENT DU FER ET DU MANGANÈSE – APPROCHE THÉORIQUE ........................ 4 4. L’oxydation................................................................................................................................... 4 4.1 Aération ......................................................................................................................... 4 4.2 Ozonation....................................................................................................................... 5 5. Les catalyseurs.............................................................................................................................. 6 6. Pré-séparation ............................................................................................................................... 7 6.1 La décantation ................................................................................................................ 7 6.2 La flottation.................................................................................................................... 7 6.3 La filtration .................................................................................................................... 7 7. Le traitement biologique ................................................................................................................ 9 C. ENQUÊTE DE TERRAIN .............................................................................................................10 D. SYNTHÈSE DES POINTS DE VUE ET DES PROBLÈMES RENCONTRÉS..........................11 8. Les espèces chimiques ..................................................................................................................11 8.1 Le fer ............................................................................................................................11 8.2 Le manganèse................................................................................................................11 8.3 L’ammonium.................................................................................................................11 8.4 L’arsenic .......................................................................................................................12 9. Les procédés utilisés.....................................................................................................................12 9.1 L’aération......................................................................................................................12 9.2 L’ozonation ...................................................................................................................13 9.3 Procédés biologiques......................................................................................................13 9.4 Les matériaux manganifères...........................................................................................14 10 Les eaux minérales plates et les eaux minérales gazeuses...............................................................16 10.1 Les eaux minérales plates....................................................................................................16 10.2 Les eaux minérales gazeuses ...............................................................................................16 11 Conclusions générales...................................................................................................................17 Le traitement du fer et du manganèse dans les eaux minérales Note Technique DNEMT n° 14 - 1 - A. GÉNÉRALITÉS 1. POINT DE VUE RÉGLEMENTAIRE La directive du Conseil n° 80/777/CEE du 15 juillet 1980 (modifiée par la directive 96/70/CE du 28 octobre 1996) précise en son article 4 : « 1) Une eau minérale naturelle, telle qu’elle se présente à l’émergence ne peut faire l’objet d’aucun traitement autre que : a) la séparation des éléments instables, tels que les composés du fer et du soufre, par filtration ou décantation éventuellement précédée d’une oxygénation, dans la mesure où ce traitement ne modifie pas la composition de cette eau quant aux constituants essentiels qui lui confèrent ses propriétés ; b) la séparation des composés du fer, du manganèse et du soufre, ainsi que de l’arsenic de certaines eaux minérales naturelles à l’aide d’un traitement par l’air enrichi en ozone, dans la mesure où ce traitement ne modifie pas la composition de l’eau quant aux constituants essentiels que lui confèrent ses propriétés, et sous réserve que : - ce traitement satisfasse aux conditions d’utilisation qui seront déterminées selon la procédure prévue à l’article 12 et après consultation du comité scientifique de l’alimentation humaine institué par la décision 95/273/CE de la commission ; - le traitement soit notifié aux autorités compétentes et fasse l’objet d’un contrôle spécifique de la part de celles-ci ; c) La séparation des constituants indésirables autres que ceux spécifiés aux points a) ou b), dans la mesure où ce traitement ne modifie pas la composition de l’eau quant aux constituants essentiels qui lui confèrent ses propriétés, et sous réserve que : - le traitement soit conforme aux conditions d’utilisation qui seront déterminées selon la procédure prévue à l'article 12 et après consultation du comité scientifique de l'alimentation humaine ; - le traitement soit notifié aux autorités compétentes et fasse l’objet d’un contrôle spécifique de la part de celles-ci ; d) l’élimination totale ou partielle de gaz carbonique par des procédés exclusivement physiques. 2) Une eau minérale naturelle, telle qu’elle se présente à l’émergence, ne peut faire l’objet d’aucune adjonction autre que l’incorporation ou la réincorporation de gaz carbonique dans les conditions prévues à l’annexe I point III. 3) En particulier, tout traitement de désinfection par quelque moyen que ce soit et, sous réserve du paragraphe 2, l’adjonction d’éléments bactéricides ou tout autre traitement de nature à modifier le microbisme de l’eau minérale naturelle sont interdits. ……….. » Le traitement du fer et du manganèse dans les eaux minérales Note Technique DNEMT n° 14 - 2 - En outre, le décret n° 89/369 du 6 juin 1989 (modifié par le décret n° 98-1090 du 4 décembre 1998) précise (articles 12 et 12 bis) : « Art. 12. – L’article 3 du décret du 28 mars 1957 susvisé est remplacé par les dispositions suivantes : « Art. 3 – Une eau minérale naturelle, telle qu’elle se présente à l’émergence, ne peut faire l’objet d’aucun traitement ou adjonction autres que ceux autorisés par arrêté ministériel et relatifs à : 1. la séparation des éléments instables, par décantation ou filtration, éventuellement précédée d’une oxygénation, ce traitement ne devant pas avoir pour effet de modifier la composition de l’eau dans ses constituants essentiels ; 2. l’élimination de gaz carbonique libre par des procédés exclusivement physiques ; 3. l’incorporation ou la réincorporation de gaz carbonique. Ces traitements ou adjonctions ne doivent pas avoir pour but ou effet de modifier les caractéristiques microbiologiques de l’eau minérale naturelle. La même autorisation peut prévoir le transport de l’eau à distance par des canalisations ainsi que son mélange à des eaux de propriétés analogues et de même origine géologique et, le cas échant, à des gaz provenant de ces mêmes eaux. » Art. 12 bis. – Sans préjudice des traitements ou adjonctions mentionnés à l’article 3 du décret du 28 mars 1957 modifié susvisé, une eau minérale naturelle, telle qu’elle se présente à l’émergence, peut également faire l’objet des traitements suivants : - la séparation des composés du fer, du manganèse et du soufre, ainsi que de l’arsenic, à l’aide d’air enrichi en ozone ; - la séparation de constituants indésirables. Un arrêté du ministre chargé de la santé, du ministre chargé de la consommation et du ministre chargé de l'industrie, pris après avis du Conseil Supérieur d’Hygiène Publique de France, fixe les conditions techniques à respecter pour appliquer les différents types de traitements mentionnés au premier alinéa. L’application de ces traitements ne doit pas modifier la composition de l’eau minérale naturelle dans ses constituants essentiels, ni avoir pour but de modifier les caractéristiques microbiologiques de l’eau. » 2. PRÉSENCE DANS LES EAUX MINÉRALES Le tableau 1, extrait du fichier des sources d’eau minérale de la DNEMT du ministère de l’industrie, montre les teneurs en Fe et Mn relevées à l’émergence dans quelques eaux minérales. Pour ce qui est du fer on note les valeurs de 46 mg/l (Badoit généreuse), 40 mg/l (Saint Diery, source Renlaigue), 20 mg/l (Grande source du Volcan à Aizac). Pour le manganèse, les valeurs les plus élevées ont été mesurées à la source Catherine de Bourbon (Salies de Béarn 4,3 mg/l), Diva 1 à Quezac (1,9 mg/l), Grande source du Volcan à Aizac (2,5 mg/l). Le traitement du fer et du manganèse dans les eaux minérales Note Technique DNEMT n° 14 - 3 - Il est remarquable de constater que la plupart des sources figurant dans le tableau 1 sont constituées par des eaux gazeuses. Tableau 1 - Teneur en Fe et Mn de quelques eaux minérales Dpts Communes Noms Fe (mg/l) Mn (mg/l) 03 07 12 17 20 21 34 42 48 57 58 63 64 67 83 974 Saint Yorre Aizac Prades Vals les Bains Cransac Rochefort Rapaggio Magnien Lamalou les Bains Les Aires Salvetat sur Agout Saint Alban Saint Galmier Quezac Amnéville St Parize le Châtel Chateldon Ardes sur Couze St Diery Salies de Béarn Preuschdorf Le Luc Cilaos Jean Fery Grande Source du Volcan Vernet Ouest L’Emery Saint Jean Lachaud Geneviève Empereur Sorgente Sottana Romaine Ancienne La Vernière Rieumajou-Est Forage St Alban Badoit Généreuse Badoit Ouest Diva 1 Saint Eloi Elysée Sergentale Chabetout Renlaigue Catherine de Bourbon Helions II Sophie Irénée 2,65 20,3 7,9 7,6 2,7 3,1 6,7 31,3 0,16 21 4,2 12,6 3,64 46 0,8 9,4 14,6 7,9 8,7 10,1 40 10,7 5,4 0,014 7,2 0,25 2,5 0,5 0,78 0,95 1,1 0,12 3 1,8 1,6 0,5 0,98 1,47 0,6 0,8 1,9 0,7 1,4 1,2 0,3 1,20 4,3 1,66 0,4 0,68 3. NORMES Il n’existe pas à l’heure actuelle de normes, applicables aux eaux minérales, concernant le fer et le manganèse. Dans ses travaux préparatoires, la commission du Codex Alimentarius uploads/Sante/ eau-trait-ement.pdf