Comment éliminer la géosmine dans l’eau potable avec l’ozonation ?

Une odeur de terre, de moisi ou une saveur inhabituelle dans l’eau potable peut être liée à la présence de géosmine, une substance naturelle produite par certains micro-organismes présents dans les ressources en eau. Détectable par l’odorat humain à des concentrations extrêmement faibles, la géosmine représente un défi pour les exploitants de stations de potabilisation et les collectivités. Même lorsque l’eau respecte les exigences sanitaires, ces altérations du goût et de l’odeur peuvent susciter des réclamations et une perte de confiance des consommateurs.

L’ozonation constitue une technologie intéressante à étudier pour réduire ces nuisances, notamment lorsqu’elle est associée à des procédés d’oxydation avancée ou à une filtration sur charbon actif.

Comment la géosmine se forme-t-elle ? Pourquoi est-elle difficile à éliminer ? Et comment intégrer efficacement l’ozone dans une filière de traitement d’eau potable ?

Qu’est-ce que la géosmine dans l’eau potable ?

La géosmine est un composé organique naturel, de formule chimique C12H22O, responsable d’une odeur caractéristique de terre humide. Elle peut être produite par certaines cyanobactéries et bactéries, notamment des actinomycètes, présentes dans l’environnement aquatique.

La géosmine est régulièrement associée à un autre composé odorant : le 2-méthylisobornéol, également appelé 2-MIB. Ces deux molécules figurent parmi les principales substances responsables des goûts terreux et moisis dans les eaux de surface utilisées pour produire de l’eau potable.

Pourquoi la géosmine est-elle détectable à de très faibles concentrations ?

La géosmine possède un seuil de perception olfactive particulièrement bas, généralement de l’ordre de quelques nanogrammes par litre à une dizaine de nanogrammes par litre, selon les conditions et la sensibilité des consommateurs.

À titre d’exemple, une concentration de 10 ng/L correspond à seulement 0,00001 mg/L. Une quantité infime peut donc suffire à provoquer une odeur perceptible dans l’eau distribuée.

Pourquoi trouve-t-on de la géosmine dans les ressources en eau ?

La géosmine est principalement rencontrée dans certaines eaux de surface : lacs, réservoirs, retenues de barrages et cours d’eau.

Sa présence peut être influencée par :

• Le développement de micro-organismes producteurs de géosmine.
• La température et les variations saisonnières.
• Les apports de nutriments dans les milieux aquatiques.
• Les conditions hydrologiques des retenues et réservoirs.
• La dégradation ou la lyse de cellules microbiennes.

La géosmine peut être présente sous forme dissoute dans l’eau ou associée aux cellules des organismes qui la produisent.

Cette distinction est importante pour sélectionner le traitement adapté. Une élimination des cellules en amont peut limiter les apports supplémentaires de géosmine, mais ne garantit pas l’élimination de la fraction déjà dissoute.

La géosmine présente-t-elle un danger pour la santé ?

Aux concentrations habituellement responsables des problèmes de goût et d’odeur dans l’eau potable, la géosmine est principalement considérée comme une problématique organoleptique.

Sa présence ne signifie pas automatiquement que l’eau est impropre à la consommation. En revanche, une modification inhabituelle de l’odeur ou du goût de l’eau doit toujours être examinée afin d’en identifier la cause et de vérifier l’ensemble des paramètres sanitaires pertinents.

La présence de géosmine ne permet notamment pas d’exclure d’autres substances éventuellement produites par des cyanobactéries.

Comment éliminer la géosmine dans l’eau potable ?

Les traitements conventionnels de clarification et de filtration peuvent éliminer une partie des cellules productrices de géosmine, sans nécessairement retirer efficacement la géosmine déjà dissoute.

Plusieurs technologies sont donc utilisées ou étudiées pour réduire les concentrations résiduelles :

• Adsorption sur charbon actif en poudre (CAP).
• Filtration sur charbon actif granulaire (CAG).
• Biofiltration sur charbon actif biologique.
• Ozonation.
• Procédés d’oxydation avancée associant notamment l’ozone au peroxyde d’hydrogène ou aux UV.

Le choix dépend de la concentration initiale, des caractéristiques de l’eau et des équipements déjà présents dans la station de traitement.

Comment l’ozone agit-il sur la géosmine ?

L’ozone (O3) est un oxydant utilisé dans de nombreuses installations de traitement de l’eau potable.

Son action repose sur deux mécanismes complémentaires :

• L’oxydation directe par l’ozone moléculaire.
• L’oxydation indirecte par les radicaux hydroxyles (•OH) formés lors de sa décomposition.

La géosmine réagit lentement avec l’ozone moléculaire

Contrairement à certaines molécules très réactives avec l’ozone, la géosmine présente une faible vitesse de réaction directe avec O3.

Cette caractéristique explique pourquoi une ozonation conventionnelle ne garantit pas à elle seule une élimination suffisante de la géosmine.

Augmenter simplement la dose d’ozone n’est pas toujours une solution pertinente, notamment lorsque l’eau contient d’autres composés qui consomment l’oxydant.

Les radicaux hydroxyles améliorent l’oxydation de la géosmine

Les radicaux hydroxyles sont des espèces extrêmement réactives capables d’attaquer rapidement de nombreuses molécules organiques, dont la géosmine et le 2-MIB.

La décomposition de l’ozone dans l’eau peut générer ces radicaux, dans des proportions variables selon les conditions physico-chimiques. Pour renforcer ce mécanisme, il est possible d’étudier des procédés d’oxydation avancée (POA).

Découvrez les principes de ces technologies dans notre article consacré au traitement de l’eau par oxydation avancée à base d’ozone.

Associer ozone et peroxyde d’hydrogène pour traiter la géosmine

Le procédé O3/H2O2, également appelé peroxonation ou procédé peroxone, associe l’ozone au peroxyde d’hydrogène. Cette combinaison favorise la formation de radicaux hydroxyles, dont la réactivité peut améliorer la dégradation de composés organiques peu sensibles à l’ozone moléculaire.

La géosmine et le 2-MIB font partie des molécules pour lesquelles cette approche présente un intérêt.

Quels avantages potentiels ?

• Oxydation renforcée de molécules responsables de goûts et d’odeurs.
• Possibilité d’adapter le traitement aux variations saisonnières.
• Intégration envisageable dans certaines filières de potabilisation existantes.
• Association possible avec une filtration de finition.

La performance dépend toutefois de la composition de l’eau, du rapport entre les réactifs, des temps de réaction et de la présence de composés consommateurs de radicaux.

Le procédé nécessite donc des essais et un dimensionnement spécifique.

Le procédé ozone/UV peut-il éliminer la géosmine ?

Une autre possibilité consiste à associer l’ozone à un rayonnement ultraviolet adapté. Dans un procédé O3/UV conçu pour l’oxydation avancée, le rayonnement UV favorise des réactions conduisant à la production d’espèces radicalaires très réactives.

Ce mécanisme peut améliorer la dégradation de la géosmine et du 2-MIB par rapport à certaines conditions d’ozonation conventionnelle. Il faut cependant distinguer un véritable procédé d’oxydation avancée O3/UV d’une installation dans laquelle l’ozonation et la désinfection UV fonctionnent séparément.

Les paramètres à prendre en compte comprennent notamment :

• La transmittance UV de l’eau.
• La dose de rayonnement appliquée.
• La concentration d’ozone effectivement transférée.
• Le temps de contact hydraulique.
• La teneur en matière organique et les autres substances réactives.

Pour approfondir ce sujet, consultez notre article sur le procédé O3/UV et l’oxydation avancée de l’eau.

Pourquoi associer ozonation et charbon actif ?

L’association entre ozonation et filtration sur charbon actif représente une configuration intéressante pour améliorer les qualités organoleptiques de l’eau.

Les deux procédés peuvent agir de manière complémentaire.

Première étape : oxydation par ozone

L’ozonation peut transformer certains composés organiques et, selon les conditions, contribuer à réduire la concentration de molécules responsables de goûts et d’odeurs.

Elle peut également produire des composés organiques plus facilement biodégradables.

Deuxième étape : filtration sur charbon actif

Le charbon actif granulaire peut retenir différents composés organiques par adsorption.

Lorsqu’une activité biologique adaptée se développe sur le média, le charbon actif biologique peut également contribuer à la biodégradation de certaines substances, dont la géosmine.

Cette approche permet d’envisager une filière combinant oxydation, adsorption et biodégradation.

Les performances dépendent néanmoins du type de charbon, de son état, du temps de contact, des conditions d’exploitation et de la composition de l’eau.

L’efficacité de l’association ozone/charbon actif doit donc être vérifiée par des analyses de l’eau traitée et, si nécessaire, par des essais pilotes.

Ozone seul, ozone/H2O2 ou charbon actif : quelle solution choisir ?

Il n’existe pas de technologie universellement optimale. L’intérêt de chaque procédé doit être évalué en fonction de la qualité de l’eau brute, des objectifs organoleptiques et des contraintes économiques et réglementaires.

Quelle efficacité attendre de l’ozonation sur la géosmine ?

Plusieurs travaux scientifiques ont étudié la réduction de la géosmine par ozonation et par procédés combinés.

Le dimensionnement doit s’appuyer sur les concentrations initiales, la composition de la ressource et des essais représentatifs.

Quels paramètres analyser avant de dimensionner une installation ?

Un projet de traitement de la géosmine nécessite une caractérisation précise de l’eau et des conditions d’exploitation.

1. Géosmine et 2-MIB

Les concentrations de ces deux composés doivent être mesurées, idéalement sur plusieurs périodes lorsque la problématique est saisonnière.

2. Matière organique naturelle

Le carbone organique dissous et d’autres indicateurs de qualité de l’eau influencent la consommation d’ozone et la formation de radicaux hydroxyles.

3. pH, température et alcalinité

Ces paramètres influencent les mécanismes de réaction et doivent être pris en compte dans l’étude du procédé.

4. Présence de bromures

Les bromures naturellement présents peuvent favoriser, dans certaines conditions d’ozonation, la formation de bromates. Ce point nécessite une attention particulière pour les applications de production d’eau potable.

5. Débit et temps de contact

Le système doit être dimensionné pour les débits réels, les variations de charge et le temps de réaction nécessaire. La puissance du générateur ne suffit pas à elle seule à caractériser l’efficacité d’une installation.

Découvrez notre méthode pour déterminer le dosage de l’ozone dans l’eau.

Comment intégrer l’ozonation dans une usine d’eau potable ?

Une installation adaptée au contrôle de la géosmine peut être intégrée dans une chaîne de traitement comportant plusieurs barrières complémentaires.

Selon la qualité de l’eau et les équipements existants, une configuration peut comprendre :

1. Un prétraitement et une clarification de l’eau brute.
2. Une étape d’ozonation ou d’oxydation avancée.
3. Un réacteur assurant un temps de contact adapté.
4. Un dégazage et une destruction sécurisée de l’ozone gazeux résiduel.
5. Une filtration sur charbon actif granulaire ou biologique.
6. Les étapes complémentaires nécessaires à la production et à la distribution d’une eau conforme.

Cette organisation est indicative. L’ordre des traitements et leur dimensionnement doivent être définis en fonction des caractéristiques de la station.

L’ozone ne fournit pas de résiduel désinfectant durable dans le réseau de distribution. Les exigences de sécurité sanitaire et de désinfection finale doivent donc être traitées à l’échelle de l’ensemble de la filière.

Consultez également notre présentation de l’ozonation de l’eau potable municipale.

Comment contrôler l’efficacité du traitement ?

Le suivi d’une installation doit permettre de vérifier la réduction effective des composés responsables des nuisances organoleptiques.

Les principaux paramètres peuvent comprendre :

• Les concentrations de géosmine et de 2-MIB avant et après traitement.
• Les paramètres sensoriels de goût et d’odeur.
• Le carbone organique dissous.
• Le pH, la température et la turbidité.
• L’ozone dissous et les conditions de transfert.
• La formation éventuelle de bromates et d’autres sous-produits pertinents.
• Les performances de la filtration et du charbon actif.

Une mesure de potentiel Redox ne permet pas, à elle seule, de quantifier la géosmine ou de garantir son élimination.

Les contrôles doivent être adaptés à la réglementation applicable à la production d’eau destinée à la consommation humaine.

OXYTRADING : intégration de solutions d’ozonation pour le traitement de l’eau

OXYTRADING accompagne les exploitants, collectivités, industriels et bureaux d’études dans l’étude et l’intégration de procédés d’ozonation.

Notre positionnement d’intégrateur indépendant nous permet d’étudier les équipements et les configurations techniques en fonction des caractéristiques réelles de chaque projet.

Pour une application liée à la géosmine, notre intervention peut porter sur :

• L’analyse des objectifs et des données disponibles sur l’eau brute.
• L’évaluation de la pertinence d’une ozonation conventionnelle ou avancée.
• Le dimensionnement des équipements de génération et d’injection d’ozone.
• L’intégration de réacteurs de contact et de dispositifs de sécurité.
• L’étude des interfaces avec la filtration sur charbon actif.
• L’instrumentation, la régulation et le suivi des performances.

Notre approche repose sur l’adaptation du procédé à la qualité de l’eau et sur la validation des résultats attendus.

Un problème de géosmine ou de goût de terre dans votre eau ?

Vous exploitez une installation de production d’eau potable et recherchez une solution pour réduire la géosmine ou le 2-MIB ?

Pour une première étude, vous pouvez nous transmettre :

• Le débit nominal et maximal de l’installation.
• Les concentrations mesurées en géosmine et en 2-MIB.
• Les analyses disponibles de l’eau brute.
• Le schéma des traitements actuellement installés.
• Les périodes pendant lesquelles apparaissent les problèmes de goût ou d’odeur.
• Les objectifs de qualité recherchés.