B. — LA STÉRILISATION PAR LE CHLORE ET SES COMPOSÉS

Le chlore libre ou à l’état naissant est un oxydant et un stérilisant énergique : d’une utilisation rapide, simple et peu coûteuse, il convient non seulement pour parer à une contamination brusque et passagère, mais encore, moyennant certaines précautions, pour stériliser d’une manière permanente les eaux d'alimentation suspectes de souillures.

À cet eflet, on utilise le plus couramment :

a) Le chlore liquide (chloration); b) Les hypochlorites (javellisation).

a) Emploi du chlore liquide. La chloration. — Méthode de stérilisation préconisée et utilisée en grand par les Américains, la chloration consiste à employer le chlore liquide, contenu en bouteilles métalliques, en vue de le détendre dans des appareils spéciaux pour obtenir du CI gazeux. Ce dernier est ensuite mis en contact intime avec l’eau à traiter, ainsi qu'on le fait pour l’ozone.

Les premiers essais d'application du chlore sous forme gazeuse en vue de purifier les eaux furent effectués par M. Bergé, à Ostende et à Middelkerque, en 1898. Mais il fallut attendre 1910 pour voir apparaître une réalisation vraiment pratique, consécutive aux recherches du major C. R. Darnell, de l’armée américaine. L'appareil du major Darnell, d’abord utilisé en 1912, à Philadelphie, Wilmington, Brooklyn, Niagara Falls, le fut ensuite en 1913 à Somersworth; en 1914, à New Havers, New Brunswick, Hudson Falls; enfin, en 1916 à New-York. Le chlore liquide était enfermé dans des cylindres en acier, à pression interne variant entre 3 et 15 kilogrammes par centimètre carré, suivant la température. Le chlore se dégageait directement dans l’eau à traiter ou était dissous dans une petite quantité d’eau, mélangée ensuite à la masse. Sitôt écoulé le temps de contact nécessaire, on déchlorait l’eau à l'acide d’anhydride sulfu-

CE

reux distribué par un appareil identique à l'appareil de distribution du chlore.

Depuis 1916, nombreuses sont les villes américaines, anglaises ou allemandes qui ont adopté ce procédé, vraiment efficace si l’on en juge par les résultats obtenus à Chicago : Chicago prélève l’eau du Michigan par une série de prises et de cribs éloignés de 2 à 4 milles de la rive; ces eaux sont polluées d’une manière permanente par les liquides affluents des égouts de la ville (eaux-vannes et eaux résiduaires). A cette contamination habituelle s'ajoute l’accroissement fréquent de matières organiques et minérales en suspension par la dégradation des berges et les apports des rivières lors des orages et des grandes pluies ([mbeaux).

La chloration n’en donne pas moins des résultats très satisfaisants, et si l’on envisage la nécessité de compléter son action par celle de la filtration, c’est uniquement parce que la pollution augmente chaque jour d’une façon inquiétante. Les spécialistes reconnaissent au chlore ainsi utilisé une efficacité de 5 à 10 fois supérieure au chlore des hypochlorites. Toutefois, ce mode de stérilisation n’a point réussi à s'imposer en France, ce qui s'explique assez mal, compte tenu des services qu'il rend ailleurs. |

Contre son adoption, on objecte que nul constructeur, en France, ne fabrique d'appareils à chlore liquide, que son emploi est délicat et nécessite une surveillance de tous les instants, que son transport, enfin, n’est pas dépourvu de risques. Toutes raisons plausibles, à coup sûr, et pour lesquelles da ville d'Arcachon n’a pu tenter d'importer chez nous un mode de purification bactériologique des eaux auquel les hygiénistes français, partisans de la javellisation, sont encore trop peu accoutumés.

b) Emploi des hypochlorites. La javellisation. — Les seuls hypochlorites dont il soit fait usage sont les hypochlorites de’ sodium et de calcium, et encore celui-ci est-il de plus en plus abandonné au profit du premier. En effet, l’hypochlorite de calcium, ou chlorure de chaux, quoique permettant un appro-

es pe

visionnement important sous faible volume, présente deux inconvénients :

1° avant emploi, il doit être dissous dans des cuves appropriées;

2° à d'air, CO? s’unit avec la chaux en excès pour donner CO3 Ca, lequel forme une fine pellicule se rassemblant au fond des récipients, dont elle bouche les orifices.

Pour ces raisons, l’hypochlorite de sodium reste seul d’un usage courant, et son emploi comme stérilisant est universellement connu sous le nom de javellisation, appellation d’ailleurs fort critiquable; en effet, «le nom d’eau de Javel était autrefois réservé à la solution obtenue par action du chlore sur une lessive de potasse, et la liqueur, ou eau de Labarraque, résultait de l’action du chlore sur la lessive de soude. Aujourd'hui, on comprend sous le nom d’eau de Javel l’une ou l’autre de ces solution, et l’on emploie presque exclusivement l’hypochlorite de sodium obtenu couramment dans l’industrie par électrolyse des solutions de chlorure de sodium » (Huart).

Historique.

En 1822, Labarraque, pharmacien français, fit connaître la liqueur qui porte son nom, mais ce fut seulement en 1854 que l’action stérilisante du chlore à l’état d'hypochlorite de chaux fut appliquée, en Angleterre, à la désinfection et à la désodorisation des eaux d’égout. Plus tard, en 1897, la ville de Maidstone s’en servit pour enrayer une épidémie de fièvre typhoïde; suivit pour les hypochlorites une période de disgrâce, d'ailleurs de courte durée, car leur emploi se généralisa et s’imposa bientôt d’une manière définitive : en 1904 à Lincoln, en 1908 à Jersey City, Minneapolis, Montréal, Québec, New-York, Cleveland, Lewis, Brooklyn, Colombus, Pittsburgh, Toronto, etc.

En France la javellisation fut appliquée pour la première fois en 1911 à Paris pour stériliser l’eau de la Marne. Mar-

Se Nec

seille suivait bientôt l'exemple de Paris, tandis qu'Avignon

et Montauban avaient recours au dispositif particulier de

M. Rouquette. Durant la guerre, la javellisation rendit d’ines-

timables services, et, prenant chaque année une extension

toujours accrue, assure aujourd'hui la purification des eaux

dans un nombre considérable dis elomerAuere Fonctionnement général.

Lors de la javellisation proprement dite, l'hypochlorite se décompose peu à peu sous l’action de l’eau selon les formules suivantes, montrant nettement l'action de CO? libre où combiné :

2CI ONa + CO? + H°0 = CO Na* + 2CIOH 2CIOH = CE + O0 + H°0.

Ces formules, exactes avec des produits purs, ne peuvent traduire la réalité des réactions qui se produisent en présence d'autres sels dissous. Les hypochlorites alcalins impurs, mélanges complexes, renferment surtout des bases alcalines bbres.

Ces bases neutralisent C0? de l’eau, qui ne peut donc s'exercer en totalité sur lhypochlorite pour déplacer Île chlore.

Ces considérations ont amené M. Rouquette à concevoir un mode de javellisation un peu spécial, très voisin de la chloration, mode que nous allons examiner succinctement.

« L'addition d'un acide fort, dit-il, est indispensable pour assurer l’action d'un hypochlorite alcalin. La réaction provoquée par un acide à une dose précise, substituée à l’action variable d'une quantité indéterminée de C0? dans l'eau, réalise au mieux la libération instantanée du chlore actif nécessaire à la stérilisation. »

A cet ellet, M. Rouquette fait réagir un produit acide sur un hypochlorite alcalin :

(CIONa + CINa) + 2SO*HNa — 2S0{Na° + H?20 + CI? CE + H°0 = 2HCI + O0

LG EE

L’acide formé se trouve neutralisé par les carbonates de l’eau, et le produit de la réaction est calculé de manière à être neutre.

Dans le procédé Rouquette, d’ailleurs fort connu et utilisé avec grand succès par nombre de villes, lPoxygène et Île chlore sont donc produits à l’état naissant, puis, au moyen d’un dispositif spécial, introduits dans l’eau.

L'oxygène est l’oxydant direct et le chlore est loxydant indirect. « Dans la javellisation, au contraire, la libération se fait au sein même de l’eau à stériliser, sous l’action de CO? libre ou combiné existant dans l’eau en quantités variables, et produisant, de ce fait, une décomposition variable (Rouquette). »

Cette distinction étant opérée, voyons quelles sont les opérations nécessaires à la réalisation du traitement des eaux par javellisation.

a) Détermination du titre de la solution d'hypochlorite. — En France, l’eau ou extrait de Javel habituellement utilisé titre de 30 à 35 degrés Gay-Lussac, c’est-à-dire environ 100 grammes de chlore libre par litre; en effet, un degré hydrotimétrique français correspond à un litre de chlore gazeux à 0 degré et à 760, pesant 3 g. 17.

Pour déterminer le titre de l’eau de Javel à utiliser, on procède comme suit : Dans un vase à saturation, on met successivement :

40 cc. de dilution ou 10 d’eau de Javel :

10 ce. de solution de IK au

4 à 2/cc. CHSCO?2H.

On titre l’iode libéré avec une solution Fr de 5203 Na?, dont 4 ce — 0,00355 de chlore actif en présence d’empois

d'amidon ajouté en fin d'expérience. Soit n le nombre de centimètres cubes utilisés : n x 3.55 — P — poids de CI actif en grammes et par litre.

P \ TELE D — degrés chlorométriques correspondants.

Sr pQu

b) Préparation des solutions javellisantes. — Le titre de la solution d’eau de Javel étant ainsi connu, il reste à obtenir une solution Javellisante directement miscible à l’eau, contenant un poids p de chlore actif par litre; en général p = 1 gramme. A cet effet, on prélève un nombre de centimètres cubes de l'échantillon considéré plus haut, représenté

ar 400 x Z (P étant lé poids de Cl actif en sgrammes et I P P

par kilo), et on complète à 1 litre. 1 centimètre cube de cette dernière solution correspond à 4 milligramme de chlore actif et, par suite, une goutte à 0 mg. 050 (1 cc. 20 gouttes). c) Détermination de la quantité de chlore à introduire dans l'eau à traiter. — Il ne saurait être question, en vue de les rendre stériles, de traiter toutes les eaux d'alimentation par une même dose de chlore actif, pas plus qu'on ne saurait l’envisager vis-à-vis d’une même eau considérée à deux moments différents. Le taux de javellisation est, en effet, tributaire de nombreux facteurs, variables en qualité et quantité d’une eau à l’autre, et, pour une même eau, d’un instant à l’autre.

Les plus importants de ces facteurs sont :

1° le degré de pollution des eaux (nombre et nature des germes, durée de leur séjour dans les eaux); 2° la plus ou moins forte présence de matières organiques.

A ces facteurs d'ordre interne, on peut en adjoindre d’autres d'ordre externe, variables au gré de l’expérimentateur. Parmi ces derniers, nous citerons :

1° la durée de contact de l’eau avec la solution javellisante; 2° le brassage; 3° Ja quantité de chlore initial utilisé.

Que le taux de javellisation varie avec le degré de pollu-

tion, rien n'est plus évident, car plus une eau est contaminée, plus elle contient de germes résistant au chlore;

mais encore faut-il tenir compte de l’origine et de la nature de ces germes. « La dose de chlore nécessaire pour détruire le colibacille n’est pas tout à fait proportionnelle à la quantité de microbes contenus. dans la suspension. En effet, dans une suspension de germes, il y a toujours des cellules plus ou moins résistantes. » (Dienert.) Le B. coli récemment isolé des fèces est plus résistant qu'un germe longtemps isolé au laboratoire ou longtemps isolé dans les eaux. De même, l’Eberth est plus sensible que le coli, mais le bacille dysentérique, l’entérocoque, l’amæba hystolica, le sont davantage. Donc, si l’on désire éliminer et le coli et les germes de résistance supérieure, il est nécessaire de déterminer la nature et l'abondance de ces germes et de modifier en conséquence le taux de javellisation.

Les matières organiques influent de diverses et très importantes facons sur l'efficacité de la stérilisation, ceci en raison de leur nature et surtout de leur quantité.

Le chlore agit sur les matières organiques en se combinant avec elles, en les décomposant ou en les oxydant, « mais l’action du chlore n'est pas seulement, comme on le croit trop souvent, une action oxydante semblable à celle de MnO#K; ces deux actions sont très distinctes, Çar, outre son pouvoir oxydant, le chlore peut se combiner aux matières organiques ou à H de NH. Il a donc souvent une action chlorurante, en particulier sur l’ammoniac et l’urée (Dienert) ». D'une manière générale, la dose de chlore à utiliser est fonction de la quantité de matières organiques contenues dans l’eau contaminée; d’après Pecker, il importe peu que ces matières organiques soient d'origine animale et appartiennent schématiquement à la série des acides organiques aminés, ou d'origine végétale et constituées par des substances de la famille des tannins. Dans les deux cas, la fixation de chlore demeure à peu près identique, avec léger avantage aux matières organiques végétales.

Envisageant ensuite les facteurs d'ordre externe, nous voyons que le chlore est absorbé suivant une loi logarithmi-

DUVERGER. ÿ :

que. L’absorption est grande dans les cinq premières minutes, puis décroît jusqu'à être aussi grande dans les cinq premières minutes que dans les trois heures qui suivent le premier quart d'heure (Dienert). La durée .minimum de contact entre l’eau et la solution stérilisante doit être de trente minutes, et encore, surtout lorsque les eaux sont riches en matières organiques et contiennent des matières en suspension susceptibles de dérober les bactéries à l’action du chlore, est-il prudent de brasser énergiquement la masse et d'utiliser une dose initiale de chlore assez importante. Le brassage facilite grandement la stérilisation en assurant un rapide et intense mélange; il peut être réalisé naturellement par les conditions mêmes de la circulation de l’eau entre le poste d'épuration et les robinets de distribution, ou artificiellement, à l’aide de dispositifs spéciaux : agitateurs, roues à palettes, lorsqu'il s’agit d'un récipient fixe.

La dose initiale de chlore, dont nous parlions plus haut, n’est pas indifférente à la bonne marche de l’ensemble. Au cours d'expériences personnelles, Pecker a déterminé que lorsqu'on vient à ajouter à une eau une quantité définie de chlore en hypochlorite, une partie disparaît, soit par transformation moléculaire de l’hypochlorite, soit par combinaison avec les éléments dissous dans l’eau; il appelle cette pañtie le chlore fixé et démontre que le reste, ou chlore utile, agissant sur les germes, est d'autant plus considérable par rapport au chlore fixé que la dose de stérilisant initialement employée est, aussi, plus considérable. L'action. chimique du chlore est donc d'autant plus énergique, plus rapide et plus complète que sa concentration dans l’eau est plus élevée. Enfin, il n’est pas jusqu'à l'élévation de température qui ne contribue, pour sa part, à accroître l'efficacité de la javellisation.

Pour nous résumer, cette eflicacité est fonction du degré de pollution des eaux et de la nature des germes qu’elles recèlent, de leur teneur en matières organiques et de leur limpidité, enfin de diverses conditions d'application laissées à

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l'initiative de l’expérimentateur. Sous condition de ne négliger aucun de ces facteurs, la javellisation peut répondre aux desiderata des hygiénistes les plus exigeants.

Test-gamme et détermination volumétrique du taux de javellisation.

Mais, dira-t-on, comment déterminer, au moment d'une stérilisation, chacun de ces facteurs, comment surtout les suivre dans leurs perpétuelles variations avec assez de rapidité et- de précision pour apporter à temps le remède qui s'impose ? Comment, en un mot, déterminer extemporanément la dose utile de chlore à employer, compte tenu des considérants qui précèdent ?

Pour résoudre la difficulté, on se borne à effectuer une expérience préliminaire fort significative, javellisation en petit appelée : recherche du test-gamme, susceptible de donner en peu de temps les indications nécessaires à une purification eflicace. Le mode opératoire est le suivant : on utilise la solution javellisante dont 1 goutte correspond à 0 mg. 05 de chlore actif. On prend 5 flacons de 1 litre, bouchés à l’émeri et numérotés de 1 à 5. Dans chaque flacon, on verse 500 cc. d’eau suspecte; on compte ensuite dans chaque flacon numéroté un nombre de gouttes de la solution javellisante correspondant aux numéros. Après contact d'un quart d'heure et agitation au début, au milieu et à la fin de l’expérience, on ajoute dans chaque flacon 5 gouttes de réactif ioduro-amidonné. On note le numéro du premier flacon coloré attenant à la série des flacons non colorés. Ce flacon indique le taux utile de javellisation. Supposons qu'il porte le numéro 3 : le taux de javellisation sera de 0 mg. 3 par litre.

Concurremment avec cette méthode du test-gamme, on peut utiliser la méthode volumétrique de Pecker ou encore celle de Dienert :

Oo EE

a) Méthode de Pecker avec S203Na?. — Dans une fiole de 1.000 cc. environ, on introduit :

1.000 cc. d’eau suspecte; 100 cc. de solution à 0 g. 5 de chlore actif p. 1.000; on agite et on laisse en contact 1/2 heure; on ajoute ensuite :

106 Ad'IReAL/t0 5 cc. d’empois d’amidon, 5 cc. CB co’H, et on titre le chlore en excès avec une solution de S?oNa? ee dont 1 cc. = 1 milligramme de chlore actif. CI absorbé = (5 — n) milligrammes.

b) Méthode de Dienert avec As?0$. — La demi-heure de contact étant écoulée, on ajoute 20 cc. de solution de : CINH# à 20 p. 100, puis :

msi AOACCALE 10 :

5 ce. d’empois d'amidon,

et on titre l’excès de chlore avec As203 alcalin

CI absorbé = (5 — n) milligrammes.

Quelle que soit la méthode employée, afin d'opérer à coup sûr une stérilisation parfaite, il est recommandé d'augmenter de 0 mg. 2 la dose de chlore actif indiquée par l'expérience (Dienert), cette dose devant suffire pour que le chlore soit toujours présent pendant toute la durée du contact avec l’eau à purifier. Il s’ensuit que l’eau distribuée dans les immeubles contient du chlore libre, dont la présence n’est pas tolérée, en France, au-dessus de certaines limites. Pour se débarrasser de ce chlore en excès, on effectue une déchloration : cette dernière s'opère soit en faisant passer l’eau au travers d’une couche de charbon de bois de 0 m. 60 d'épaisseur, surmontée d'ordinaire de 0 m. 30 de gravier, soit en neutralisant par le sulfite où le thiosulfate de sodium. 11 faut 2 milligrammes

Te

de thiosulfate et 3 mg. 5 de sulfite pour neutraliser 4 milligramme de chlore. La neutralisation est complète après environ un quart d'heure de contact et peut être aisément contrôlée comme suit : à 500 cc. d’eau déchlorée, on ajoute

1 cc. d'IK à : et 5 ce. d’empois d’amidon; on ne doit pas obtenir de coloration bleue.

Le Roy préconise l’usage d’un réactif infiniment plus sensible : il utilise une solution aqueuse d’hexaméthyltriparaminotriphenylméthane, qui donne une coloration violette immédiate en présence de traces infinitésimales de chlore libre.

Signalons, enfin, que les truites sont extrêmement sensibles aux faibles doses de chlore.

Appareils distributeurs de solutions stérilisantes.

Ces appareils sont très nombreux, et leur description individuelle, longue et fastidieuse sortirait du cadre de cet exposé général de la méthode, Nous nous bornerons donc à signaler que pour une Javellisation intermittente, de fortune, le simple vase de Mariotte peut rendre d'excellents services. Si la Javellisation est installée à demeure, on a recours à des appareils plus complexes, automatiques, débitant une quantité de solution d’hypochlorite strictement proportionnelle au volume des eaux à traiter. Si, pour une raison quelconque, l’eau vient à manquer, le débit de solution stérilisante s'arrête aussitôt grâce à un système d’'enclenchement qui rend.les débits solidaires. D'une manière générale, on devra porter son choix sur des appareils à surveillance et réglage faciles, ayant longtemps fait leurs preuves et fabriqués avec des matériaux difficilement altérés, sous l’action oxydante du chlore.

Nous citerons parmi les plus connus : l'appareil Vienne, qui « cherche à réaliser l’automaticité du déversement d'hypochlorite en utilisant la succion de l’hypochlorite par la vitesse même du courant d’eau à javelliser »; l'appareil S. E. A., qui assure la proportionnalité entre l’eau pompée et la quantité d'hypochlorite déversée, en l’absence de toute surveillance;

en ,poee

l'appareil Vila, fort utilisé pendant la guerre, essentiellement constitué par une trompe à eau qui, « actionnée par l’eau pompée, aspire une solution d'hypochlorite contenue dans un réeipient »; l'appareil Piault, également utilisé aux armées, réglé par un système de flotteurs.

Nous en pourrions mentionner bien d'autres, différant davantage par le détail que par le principe; nous nous bornerons à étudier ultérieurement l’ingénieux dispositif réalisé à Arcachon, dispositif susceptible, comme ceux qui précèdent, et moyennant une infime surveillance, d'assurer une constante sécurité.

Javellisation ou verdunisalion ?

Nous ne voudrions pas terminer cet exposé de la stérilisation par le chlore sans dire quelques mots d’un procédé particulier dont la paternité revient à M. Bunau-Varilla : nous voulons parler de la verdunisation ou autojavellisation imperceptible.

D'une conception particulière quant aux minimes doses de chlore utilisées et quant à l'interprétation de l’action de ces faibles doses de chlore, la verdunisation, bousculant un peu les données classiques de la javellisation admises depuis toujours, suscite de nombreuses oppositions et de nombreuses polémiques dans le monde des hygiénistes. Voici les faits en 1917, la javellisation pratiquée aux armées en vue de purifier les eaux communiquait à ces dernières un goût et une odeur de chlore si accentués que les soldats refusaient d’en faire usage. M. Bunau-Varilla chercha alors à déterminer si des doses inférieures à celles normalement utilisées (4 à 5 milligrammes de chlore actif par litre d’eau) pourraient suffire à stériliser les eaux. Les résultats obtenus se montrèrent si posihis que, à la suite de nombreuses expériences, on préconisa l'emploi de doses variant entre 1/5° de décimilligramme et quelques décimilligrammes de chlore pour débarrasser de leurs germes les eaux du quartier général: de la H° armée, puis les