Elimination physico-chimique du fer

Le fer est un des métaux les plus abondants de l’écorce terrestre. On le rencontre donc naturellement dans les eaux sous forme soluble comme le fer ferreux (fer bivalent existant sous forme dissoute Fe²⁺ ou Fe(OH)⁺) ou sous forme compléxé comme le fer ferrique (fer trivalent : Fe³⁺ rencontré à l’état precipité Fe(OH)₃). L‘origine du fer dans les eaux peut aussi s’expliquer de manière industrielle ; l’exploitation minière, la sidérurgie, la corrosion des métaux, etc.
Le fer ne présente pas de danger pour la santé humaine, ni pour l’environnement mais il apporte cependant des desagréments d’ordre esthétique et organoleptique. En effet, le fer donne une coloration de rouille à l’eau qui peut tâcher le linge, les sanitaires ou bien encore les produits issus de l’industrie agro-alimentaire. Le fer donne aussi un goût métallique à l’eau rendant désagréable sa consommation. Il peut aussi être à l’origine de corrosion des canalisations dû au développement de micro-organismes, les ferrobactéries.
Dans les eaux bien aérées, le potentiel rédox du milieu est tel qu‘il permet une oxydation du fer ferreux en fer ferrique qui précipite ensuite sous forme d‘hydroxyde de fer, Fe(OH)₃, ce qui permet une élimination naturelle du fer dissous.

Or les eaux souterraines sont peu aérées : le fer reste donc en solution et il devient alors important de l‘éliminer en vue d’une utilisation de l’eau.

L’élimination du fer ferreux, par voie physico-chimique, est obtenue en élevant le potentiel rédox du milieu par oxydation grâce au dioxygène de l’air et ce par simple aération. Dans le cas d’une eau acide, le traitement pourra être complété par une correction du pH. Ainsi, le fer ferreux s’oxyde en fer ferrique qui précipte en hydroxyde de fer, Fe(OH)₃. Le précipité est ensuite séparé de l‘eau par filtration sur sable ou par décantation. L’étape de précipitation par oxydation chimique peut aussi être réalisée à l’aide d’oxydant plus fort tels que le dioxyde de chlore (ClO₂), l’ozone (O₃) ou le permanganate de potassium (KMnO₄).
Cette élimination peut s’effectuer à l’air libre par cascade ou par pulvérisation (pour une teneur maximale admissible en Fe²⁺ de 7mg.L^-1) dans des installations dite gravitaire qui nécessitent une place au sol importante mais qui outre une exploitation aisée et peu onéreuse permettent aussi d’éliminer le CO₂ agressif et le sulfure d'hydrogène (H₂S). Il existe aussi des installations sous pression qui outre leur compacité permettent de traiter des eaux dont la teneur en Fe²⁺ peut aller jusqu’à 10mg.L^-1.

Schéma d'une unité d'élimination du fer

Bien souvent, le fer se retrouve dans les eaux sous une forme complexée. Afin d’être éliminé, le fer complexé demande une étape complémentaire de coagulation qui s’entercale entre l’oxydation et la filtration.

Remarque : le fer peur aussi être éliminer par voie biologique. Grâce à des micro-organismes, il est possible d’éliminer le fer des eaux. En effet, il existe de nombreuses bactéries dont le métabolisme, et donc leur survie, est lié à l’oxydation du fer. Cependant cette élimination biologique nécessite des conditions spécifiques du milieu au niveau du pH, de la température, du potentiel rédox, etc.

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Source : Cardot C., Les traitements de l’eau, Collection TECHNOSUP, 1999

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Location d'équipements de déferrisation

Les problèmes induits par les bactéries du fer