FR2867772A1 - NEW PROCESS FOR THE DOMESTIC PURIFICATION OF WATER - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte à un procédé de purification_de l'eau en vue de sa consommation à partir d'une eau de récupération contenant notamment des microorganismes pathogènes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :i) on ajoute à l'eau de récupération une quantité donnée d'une base forte, jusqu'à l'obtention d'un pH supérieur ou égal à 11,5 ;ii) on laisse reposer le mélange pendant un temps suffisant pour obtenir la destruction des microorganismes et la sédimentation d'une fraction solide ;iii) on sépare la fraction liquide du mélange ;iv) on ajoute à ladite fraction liquide une quantité donnée d'un acide, jusqu'à l'obtention d'un pH neutre,et en ce que la sélection de la base et de l'acide est telle que le sel obtenu en solution dans la fraction liquide, qui constitue l'eau purifiée, est assimilable par l'organisme.The present invention relates to a method for purifying water for consumption from a recovery water containing especially pathogenic microorganisms, characterized in that it comprises the following steps: i) is added to the recovery water a given amount of a strong base, until a pH greater than or equal to 11.5 is reached ii) the mixture is allowed to stand for a sufficient time to obtain the destruction of the microorganisms and the sedimentation a solid fraction, iii) the liquid fraction is separated from the mixture, iv) a given amount of an acid is added to said liquid fraction, until a neutral pH is obtained, and in that the selection of the base and the acid is such that the salt obtained in solution in the liquid fraction, which constitutes the purified water, is assimilable by the body.
Description
NOUVEAU PROCEDE DE PURIFICATION DOMESTIQUE DE L'EAUNEW PROCESS FOR THE DOMESTIC PURIFICATION OF WATER
La présente invention se rapporte de manière générale au domaine du traitement de l'eau, et, en particulier, à un procédé de purification domestique de l'eau. The present invention relates generally to the field of water treatment, and, in particular, to a process for the domestic purification of water.
L'eau est la denrée la plus importante de notre alimentation; sa qualité et son abondance sont des nécessités vitales pour l'humanité. L'eau potable doit être inodore, incolore et insipide, elle doit être en particulier exempte de tout germe pathogène. Water is the most important commodity in our diet; its quality and abundance are vital necessities for humanity. Drinking water must be odorless, colorless and tasteless, in particular it must be free of any pathogenic germ.
Dans les pays industrialisés la population est approvisionnée en eau potable grâce aux distributeurs d'eau qui ont pour mission de capter l'eau dans la nature (à partir de sources, nappes phréatiques, lacs), de la traiter le cas échéant pour la rendre potable, de la transporter, de la mettre en réservoir et de la distribuer aux entreprises et aux particuliers tout en surveillant sa qualité. In the industrialized countries the population is supplied with drinking water thanks to the water dispensers whose mission is to collect the water in the nature (from sources, water tables, lakes), to treat it if necessary to make it drinking water, transporting it, reserving it and distributing it to businesses and individuals while monitoring its quality.
Cependant beaucoup de pays du tiers monde ne possèdent pas une infrastructure leur permettant d'assurer un approvisionnement constant en eau potable de leur population. Dans ces pays la charge de se procurer de l'eau potable revient donc généralement aux collectivités locales, voire aux familles, qui doivent assurer la désinfection de l'eau par leurs propres moyens. However, many third world countries do not have the infrastructure to ensure a constant supply of drinking water for their population. In these countries, the responsibility for obtaining drinking water usually falls to the local communities, or even to the families, who must ensure the disinfection of water by their own means.
Par ailleurs, il existe des cas où il est impératif de mettre en place un système de purification de l'eau sur site/ambulant, notamment pour les communautés temporaires dans des zones reculées (militaires, chantiers de construction, prospecteurs de mines), dans les campings éloignés de toute habitation, pour les randonneurs, caravaniers... In addition, there are cases where it is imperative to set up an on-site / itinerant water purification system, especially for temporary communities in remote areas (military, construction sites, mine prospectors), in campsites far from any home, for hikers, caravans ...
La désinfection de l'eau a pour but d'inactiver les microorganismes tels les virus, les bactéries et les protozoaires susceptibles de causer de graves maladies et même d'entraîner la mort. Même si on peut réaliser en grande partie la désinfection de l'eau par différents procédés physiques ou chimiques de traitement comme la coagulation, la sédimentation, la filtration, l'adoucissement chaux-soude et l'adsorption, les procédés de 2867772 2 traitement comportent habituellement une étape particulière de désinfection chimique afin d'empêcher la transmission des maladies d'origine hydrique (le choléra, la fièvre typhoïde, la salmonellose). The purpose of water disinfection is to inactivate microorganisms such as viruses, bacteria and protozoa that can cause serious illness and even death. Although water disinfection can be achieved to a large extent by various physical or chemical treatment methods such as coagulation, sedimentation, filtration, lime-soda softening and adsorption, the treatment processes include usually a special step of chemical disinfection to prevent the transmission of water-borne diseases (cholera, typhoid fever, salmonellosis).
Le désinfectant chimique le plus couramment utilisé pour l'eau potable est le chlore. En raison des inquiétudes suscitées par les effets sur la santé des sous produits organiques de la chloration (possibilité d'un risque accru de cancer de la vessie et du côlon, ainsi que des effets nocifs sur la reproduction et le développement, tel qu'une hausse des taux d'avortements spontanés et d'anomalies foetales), on a de plus en plus recours à d'autres désinfectants, primaires ou secondaires, utilisés dans les réseaux de distribution, tels les chloramines (comme désinfectant secondaire), l'ozone (comme désinfectant primaire) et le dioxyde de chlore (comme désinfectant primaire ou secondaire). Pourtant, il a été démontré que chacune de ces options entraîne la formation de ses propres sousproduits de désinfection. The most commonly used chemical disinfectant for drinking water is chlorine. Due to concerns about the health effects of organic chlorine byproducts (potential for increased risk of bladder and colon cancer, as well as adverse reproductive and developmental effects, such as increased rates of spontaneous abortions and fetal abnormalities), there is increasing use of other primary or secondary disinfectants used in distribution systems, such as chloramines (as a secondary disinfectant), ozone (as a primary disinfectant) and chlorine dioxide (as a primary or secondary disinfectant). Yet each of these options has been shown to result in the formation of its own disinfection byproducts.
D'autres inconvénients majeurs de ces méthodes de désinfection de l'eau sont: leur coût élevé, l'inappétence de l'eau obtenue après traitement (le goût chloré), le manque d'efficacité pour l'inactivation de certains pathogènes, l'inadéquation pour des eaux de turbidité élevée. Other major drawbacks of these water disinfection methods are: their high cost, the lack of effectiveness of the water obtained after treatment (the chlorinated taste), the lack of efficiency for the inactivation of certain pathogens; inadequate for high turbidity waters.
La présente invention permet de pallier les inconvénients présentés par les procédés de purification domestique de l'eau existants. Le but de l'invention est de proposer un procédé de purification domestique de l'eau simple d'utilisation et à coût réduit, permettant d'obtenir une eau présentant des qualités acceptables de goût, turbidité, pureté microbiologique. Par l'expression procédé de purification domestique on entend ici un procédé pouvant être utilisé à titre individuel. The present invention overcomes the disadvantages presented by existing domestic water purification processes. The object of the invention is to provide a low-cost and easy-to-use domestic water purification process which makes it possible to obtain a water having acceptable qualities of taste, turbidity and microbiological purity. By the term domestic purification process is meant here a method that can be used individually.
Le procédé de préparation d'une eau apte à être consommée, à partir d'une eau de récupération contenant notamment des microorganismes pathogènes comprend les étapes suivantes: 2867772 3 i) on ajoute à l'eau de récupération une quantité donnée d'une base forte, jusqu'à l'obtention d'un pH supérieur ou égal à 11,5; ii) on laisse reposer le mélange pendant un temps suffisant pour obtenir la destruction des microorganismes et la sédimentation d'une fraction solide; iii) on sépare la fraction liquide du mélange; iv) on ajoute à ladite fraction liquide une quantité donnée d'un acide, jusqu'à l'obtention d'un pH neutre, et se caractérise en ce que la sélection de la base et de l'acide est telle que le sel obtenu en solution dans la fraction liquide, qui constitue l'eau potable, est assimilable par l'organisme. The process for preparing water suitable for consumption from a recovery water containing, in particular, pathogenic microorganisms comprises the following steps: i) a given amount of a base is added to the recovery water; strong, until a pH greater than or equal to 11.5 is reached; ii) allowing the mixture to stand for a time sufficient to kill the microorganisms and sediment a solid fraction; iii) separating the liquid fraction from the mixture; iv) adding to said liquid fraction a given amount of an acid, until a neutral pH is obtained, and is characterized in that the selection of the base and the acid is such that the salt obtained in solution in the liquid fraction, which constitutes drinking water, is assimilable by the body.
Selon diverses réalisations, le procédé de préparation d'une eau potable présente les caractères suivants, le cas échéant combinés: - la base forte est sélectionnée dans le groupe: hydroxyde de calcium, hydroxyde de sodium, hydroxyde de potassium; - l'acide ajouté à la fraction liquide est sélectionné dans le groupe: acide citrique, acide lactique, acide oxalique, acide tartrique; - de manière préférée, ladite base forte est la chaux éteinte (Ca(OH)2) à l'état solide; - de manière préférée, ledit acide est l'acide citrique à l'état solide; - l'acide citrique peut être ajouté à ladite fraction liquide en léger excès par rapport à l'hydroxyde de calcium; - le rapport de poids acide citrique/hydroxyde de calcium est supérieur ou égal à 2. According to various embodiments, the process for preparing a drinking water has the following characteristics, where appropriate combined: the strong base is selected from the group: calcium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide; the acid added to the liquid fraction is selected from the group: citric acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid; preferably, said strong base is slaked lime (Ca (OH) 2) in the solid state; preferably, said acid is citric acid in the solid state; the citric acid may be added to said liquid fraction in slight excess with respect to the calcium hydroxide; the citric acid / calcium hydroxide weight ratio is greater than or equal to 2.
Le procédé de purification domestique de l'eau va être maintenant décrit en détail. The process of domestic purification of water will now be described in detail.
i) La première étape de ce procédé consiste à additionner l'eau à purifier, 30 de volume v, se trouvant dans un conteneur, d'une quantité donnée b de base forte, jusqu'à l'obtention d'un pH supérieur ou égal à 11,5. i) The first step in this process is to add the water to be purified, volume v, in a container, from a given amount b of strong base, until a higher pH or equal to 11.5.
2867772 4 Dans une variante préférée de réalisation, ladite base forte est l'hydroxyde de calcium solide, dont la solubilité dans l'eau est d'environ 1,2 g/I à 25 C. L'addition d'une quantité b d'hydroxyde de calcium à un volume v d'eau conduit nécessairement à l'obtention d'un pH très élevé, supérieur ou égal à 11,5. In a preferred embodiment, said strong base is solid calcium hydroxide, whose solubility in water is about 1.2 g / l at 25 ° C. The addition of a quantity b Calcium hydroxide at a volume of water necessarily leads to a very high pH, greater than or equal to 11.5.
ii) La deuxième étape du procédé de purification domestique de l'eau consiste en à laisser reposer le mélange eau de récupération/base forte pendant un temps suffisamment long pour permettre l'action microbicide de ladite base. ii) The second step of the domestic water purification process is to allow the recovery water / strong base mixture to stand for a time long enough to allow the microbicidal action of said base.
De manière connue, l'ajout d'hydroxyde de calcium à l'eau a comme effet la précipitation (floculation) des matières solides se trouvant en suspension (boue, algues, microbes, autres particules insolubles). Après un temps de repos donné, toutes ces matières sédimentent au fond dudit conteneur. In known manner, the addition of calcium hydroxide to the water has the effect of precipitation (flocculation) of suspended solids (mud, algae, microbes, other insoluble particles). After a given rest period, all these materials sediment at the bottom of said container.
Par ailleurs, une eau saturée en chaux éteinte (1,5 g/I, pH 12,3) possède un effet microbicide si le temps d'exposition est de minimum 30 minutes. Cet effet a été documenté pour: des bactéries: Vibrio choléra, Escherichia coli, Salmonella typhomurium, Shigella sp. comme décrit dans Bactericidal effect of hydrated lime in aqueous solution , Munoz Ruiz C., Collazo Ponce A., Alvarado F.J. in Bo/ Oficina Saint Panam 1995; Apr. 118(4) :302-6; des virus: rotavirus et entérovirus, comme décrit dans Fate of human enteric viruses (rotaviruses and enteroviruses) in sewage after primary sedimentation , Bosch A., Lucena F., Jofre J. in Wat Sci Tech vol 18, pp 47-52, 1986. In addition, a water saturated with lime (1.5 g / I, pH 12.3) has a microbicidal effect if the exposure time is at least 30 minutes. This effect has been documented for: bacteria: Vibrio cholera, Escherichia coli, Salmonella typhomurium, Shigella sp. as described in Bactericidal effect of hydrated lime in aqueous solution, Munoz Ruiz C., Collazo Ponce A., Alvarado F. J. in Bo / Oficina Saint Panam 1995; Apr. 118 (4): 302-6; viruses: rotavirus and enterovirus, as described in Fate of human enteric viruses (rotaviruses and enteroviruses) in sewage after primary sedimentation, Bosch A., Lucena F., J. Jofre in Wat Sci Tech Vol 18, pp 47-52, 1986 .
iii) La troisième étape du procédé de purification de l'eau comporte une séparation de la fraction liquide de la fraction solide, obtenues après l'étape ii après un temps de repos (sédimentation) de minimum 1h. Cette fraction liquide présente une turbidité significativement diminuée par 2867772 5 rapport à celle de l'eau de départ. Il est connu que le degré de turbidité est un paramètre important définissant la qualité de l'eau potable. iv) La quatrième étape du procédé de purification domestique de l'eau consiste à additionner ladite fraction liquide, de volume /, d'une quantité a d'un acide, jusqu'à l'obtention d'un pH neutre (7 0,5). iii) The third step of the water purification process comprises a separation of the liquid fraction from the solid fraction, obtained after step ii after a rest period (sedimentation) of minimum 1h. This liquid fraction has a significantly reduced turbidity compared to that of the starting water. It is known that the degree of turbidity is an important parameter defining the quality of drinking water. iv) The fourth step of the domestic water purification process consists in adding said liquid fraction, of volume /, of an amount of an acid, until a neutral pH (7 0, 5).
Dans une variante préférée de réalisation, ledit acide est l'acide citrique à l'état solide. Sa solubilité dans l'eau est de 592 g/l à 20 C. In a preferred embodiment, said acid is citric acid in the solid state. Its solubility in water is 592 g / l at 20 C.
L'addition d'acide citrique confère à l'eau ainsi traitée un goût tout à fait convenable et acceptable par les populations (un léger surdosage donne un goût légèrement citronné même agréable). Cet aspect appétence est fondamental car il peut constituer une barrière à l'acceptation d'une eau, autrement consommable. The addition of citric acid gives the water thus treated a taste quite suitable and acceptable to the people (a slight overdose gives a slightly lemony taste even pleasant). This appetite aspect is fundamental because it can constitute a barrier to the acceptance of water, otherwise consumable.
Par ailleurs, l'addition d'un acide à la fraction liquide fortement alcalinisée obtenue à l'étape iii conduit à la formation d'un sel dans la fraction liquide résultant de la mise en oeuvre du procédé de purification de l'eau de l'invention. Ce sel doit être exempt de toute toxicité et doit être assimilable par l'organisme. Furthermore, the addition of an acid to the strongly alkalinized liquid fraction obtained in step iii leads to the formation of a salt in the liquid fraction resulting from the implementation of the water purification process of the 'invention. This salt must be free from any toxicity and must be assimilated by the body.
Dans un mode de réalisation préféré, l'addition d'acide citrique à la fraction liquide contenant de l'hydroxyde de calcium en solution entraîne la formation de citrate de calcium. Ce dernier est un sel soluble, dont les propriétés excellentes d'absorption intestinale lui ont valu l'incorporation dans les formules de lait infantile maternisé. En effet, cette forme de calcium constitue la totalité de calcium dans le lait maternel. In a preferred embodiment, the addition of citric acid to the liquid fraction containing calcium hydroxide in solution results in the formation of calcium citrate. The latter is a soluble salt, whose excellent properties of intestinal absorption have earned it incorporation into formulas of infant formula milk. Indeed, this form of calcium constitutes the totality of calcium in breast milk.
Le citrate de calcium entre très largement dans le composition des laits 25 maternisés , nous citerons: Marques: concentration en g/I Blédilait 1 2 Blédilait 2 2,18 Gallia 1 2,18 Gallia croissance 3,44 2867772 6 Les quantités de citrate de calcium produites par le procédé de purification correspondent à environ 1,5 à 2 g/I soluble donc assimilables. Calcium citrate is very widely used in the composition of formula milk, we will mention: Brands: concentration in g / I Blédilait 1 2 Blédilait 2 2.18 Gallia 1 2.18 Gallia growth 3.44 2867772 6 The amounts of citrate calcium produced by the purification process correspond to about 1.5 to 2 g / I soluble therefore assimilable.
EXEMPLES D'EXPERIMENTATIONEXAMPLES OF EXPERIMENTATION
Exemple 1Example 1
L'étude est menée sur une eau prélevée dans le lac MAGUI (Mali). Cette eau présente une turbidité élevée, de 23 NTU (Nephelometric Turbidity Unit). L'objectif est de suivre l'évolution du pH et de la turbidité après 12 h de repos. The study is conducted on water taken from Lake MAGUI (Mali). This water has a high turbidity of 23 NTU (Nephelometric Turbidity Unit). The objective is to follow the evolution of pH and turbidity after 12 hours of rest.
Matériel: becher de 1 agitation manuelle environ 1 min pH-mètre Hach turbidimeter model ratio /XR On ajoute 300 mg de Ca(OH)2 à 1 I d'eau à traiter, on agite pendant 1 min à l'aide d'une spatule. On laisse déposer 12 h. Après décantation de la fraction liquide, on additionne celle-ci de 700 mg d'acide citrique et on agite pendant 2 min à l'aide d'une spatule. Material: beaker of 1 manual stirring about 1 min pH meter Hach turbidimeter model ratio / XR 300 mg of Ca (OH) 2 is added to 1 I of water to be treated, stirred for 1 min using a spatula. We let it drop for 12 hours. After decantation of the liquid fraction, it is added 700 mg of citric acid and stirred for 2 min with a spatula.
Les résultats sont exprimés dans le tableau 1. The results are shown in Table 1.
Echantillons PH Mesure de Turbidité 1. Eau du Lac Magui non traitée 7,5 23 NTU 2. Fraction liquide après addition de 11,6 4,8 NTU chaux éteinte 3. Fraction liquide après traitement 7,1 4,75 NTU acide Samples PH Turbidity Measurement 1. Magui Lake water untreated 7.5 23 NTU 2. Liquid fraction after addition of 11.6 4.8 NTU slaked lime 3. Liquid fraction after treatment 7.1 4.75 NTU acid
Tableau 1Table 1
2867772 N 04028202867772 N 0402820
Exemple 2Example 2
MODE OPERATOIRE DANS LES PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT OPERATIVE MODE IN DEVELOPING COUNTRIES
Le matériel pour le traitement basique (étape i) peut être très rustique, par exemple un seau, un tonneau métallique de récupération. L'unité de mesure peut être le seau de 10 I. On ajoute 5g de Ca(OH)2 à l'aide d'une mesure volumique (dosette). L'agitation se fait au moyen d'un bâton pendant quelques minutes. L'eau traitée reste en repos pendant 12 h ou plus (cas d'un stockage important servant de réserve renouvelable) à l'air libre. Une pollution microbiologique aérienne est exclue, le pH étant d'environ 11,5 11,6. The material for the basic treatment (step i) can be very hardy, for example a bucket, a metal barrel of recovery. The unit of measurement may be the 10 liter bucket. 5 g of Ca (OH) 2 are added using a volume measurement (pod). The agitation is done by means of a stick for a few minutes. The treated water remains at rest for 12 hours or more (in case of a large storage serving as a renewable reserve) in the open air. Aerial microbiological pollution is excluded, the pH being around 11.5 11.6.
Après prélèvement de la fraction liquide claire est réalisé le traitement acide, en additionnant par exemple 10 g d'acide citrique pour 10 I d'eau clarifiée (fraction liquide). Cette étape se fera dans des conteneurs divers, mais fermés de type bidons ou bouteilles plastiques après agitation manuelle. After removal of the clear liquid fraction, the acid treatment is carried out, adding, for example, 10 g of citric acid to 10 l of clarified water (liquid fraction). This step will be done in various containers, but closed type cans or plastic bottles after manual shaking.
L'eau ainsi obtenue est consommable sans risques pour la santé. The water thus obtained is consumable without risk to health.
MODE OPERATOIRE POUR LES AUTRES POPULATIONS (randonneurs, militaires, prospecteurs) Le matériel sera éventuellement plus sophistiqué, par exemple une trousse de préparation d'une eau potable à partir d'une eau de récupération comprenant notamment des microorganismes. Une telle trousse comprend des pastilles pour les traitements successifs (pastilles agglomérées avec un liant alimentaire en faible pourcentage) ainsi qu'une réserve aplatie en matériau plastique, dont le fond conique permet l'élimination de la partie décantée. Ce matériel dispose en sa partie supérieure d'un crochet qui permet de stabiliser le conteneur en phase de sédimentation et ce sur un support quelconque. Les pastilles correspondent, dans un mode de réalisation, au traitement de 11 d'eau. OPERATIVE PROCEDURE FOR OTHER POPULATIONS (hikers, soldiers, prospectors) The equipment will eventually be more sophisticated, for example a kit for the preparation of drinking water from recovery water including microorganisms. Such a kit comprises pellets for successive treatments (pellets agglomerated with a low-percentage food binder) and a flattened plastic material reserve, whose conical bottom allows the removal of the settled part. This material has in its upper part a hook that stabilizes the container sedimentation phase and on any support. The pellets correspond, in one embodiment, to the treatment of 11 of water.
L'ensemble de la trousse sera très léger, donc facilement transportable. The entire kit will be very light, so easily transportable.
N 0402820 Une telle trousse peut comprendre, pour chaque quantité x (mesurée en litres) d'eau de récupération à traiter, une dose y (exprimée en grammes) de chaux éteinte solide et une dose z (exprimée en grammes) d'acide citrique solide, z étant supérieur ou égal à 2y. N 0402820 Such a kit may comprise, for each quantity x (measured in liters) of recovery water to be treated, a dose y (expressed in grams) of solid slaked lime and a dose z (expressed in grams) of citric acid solid, z being greater than or equal to 2y.
A titre d'exemple, pour traiter 11 d'eau de récupération, ladite trousse comprend une dose de 50 à 100 mg de chaux éteinte solide et une dose de 100 à 300 mg d'acide citrique solide. By way of example, to treat recovery water, said kit comprises a dose of 50 to 100 mg of solid slaked lime and a dose of 100 to 300 mg of solid citric acid.
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- 2005-03-03 WO PCT/FR2005/000507 patent/WO2005100262A1/en active Application Filing
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