Recommandations pour la qualité de l’eau potable au Canada – bore : Considérations liées à l’analyse et au traitement

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• Méthodes d'analyse permettant de déceler la présence de bore
• Considérations relatives au traitement
• Considérations relatives aux réseaux de distribution

Méthodes d'analyse permettant de déceler la présence de bore

Méthodes normalisées

Les méthodes normalisées disponibles pour l'analyse du bore total dans l'eau potable et les LDM sont résumées au tableau 3. Les LDM dépendent de la matrice de l'échantillon, des instruments et des conditions de fonctionnement utilisées et varient d'un laboratoire à l'autre. Ces méthodes sont tributaires de diverses interférences qui sont décrites en détail dans les références pertinentes. Les analyses de bore devraient être effectuées conformément aux directives de l'autorité responsable de la qualité de l'eau potable. Les responsables de systèmes de distribution d'eau potable devraient discuter des exigences en matière d'échantillonnage avec le laboratoire accrédité qui réalise l'analyse, afin de s'assurer que les procédures de contrôle de la qualité sont respectées et que les seuils de déclaration de la méthode sont suffisamment faibles pour assurer une surveillance précise aux concentrations inférieures à la concentration maximale acceptable (CMA).

Tableau 3. Méthodes normalisées d'analyse du bore dans l'eau potable

Méthode (référence)	Méthodologie	LDM (µg/L)	Interférences/commentaires
Méthodes de l'U.S. EPA
EPA 200,5 ver. 4,2 (U.S. EPA, 2003)	Spectrométrie d'émission atomique à plasma inductif à haute fréquence à visée axiale (AVICP-AES) (longueur d'onde de 249,68 nm)	0,3	Interférences dues à la matrice : Ca, Mg et Na > 125 mg/L et Si > 250 mg/L
EPA 200,7 ver. 4,4 (U.S. EPA, 1994)	Spectrométrie d'émission atomique à plasma inductif à haute fréquence (ICP-AES) (longueur d'onde de 249,68 nm)	3,0	Interférences dues à la matrice : MDT > 0,2 % en poids par volume
Méthodes standard de l'American Public Health Association (APHA)
SM 3120B (APHA, 2017)	Spectrométrie d'émission atomique à plasma inductif à haute fréquence (ICP-AES) (longueur d'onde de 249,77 nm)	5,0	Interférence due à la matrice : MDT > 1 500 mg/L
SM 3125 (APHA, 2017)	Spectrométrie de masse à couplage inductif (ICP-MS)	ND	La méthode ICP-MS peut être appliquée avec succès pour la détermination du bore même si cet élément n'est pas expressément mentionné comme substance à analyser dans la méthode (comme indiqué dans la méthode SM 4500B A).
SM 4500-B.B (APHA, 2017)	Méthode colorimétrique utilisant la curcumine comme réactif et un spectrophotomètre (540 nm)	0,2Note de bas de page a	Applicable pour les concentrations de bore dans la plage de 0,1 à 1,0 mg/L. Interférence : Na > 20 mg/L et dureté > 100 mg/L sous forme de CaCO3
SM 4500-B.C (APHA, 2017)	Méthode colorimétrique utilisant le carmin comme réactif et un spectrophotomètre (585 nm)	2Note de bas de page a	Applicable pour les concentrations de bore dans la plage de 1,0 à 10 mg/L. Moins grande sensibilité; nécessite l'utilisation d'acide sulfurique concentré.
Méthodes de l'Organisation internationale de normalisation (ISO)
ISO 9390 (ISO, 1990)	Qualité de l'eau - détermination des borates - méthode spectrophotométrique utilisant l'azométhine-H (414 nm)	ND	Applicable pour les concentrations de bore dans la plage de 0,01 à 1,0 mg/L.
LDM – limite de détection de la méthode; MDT – matières dissoutes totale; ND – non disponible; SM – Standard Method (méthode standard). Note de bas de page a Quantité minimale détectable. Retour à la référence de la note de bas de page a

Trousses d'analyse colorimétrique portatives et en ligne

Des trousses commerciales d'analyse colorimétrique en ligne et portatives sont disponibles pour la quantification du bore dissous dans la source d'approvisionnement en eau et dans l'eau potable. Ces méthodes colorimétriques utilisent ordinairement du carmin et de l'azométhine-H (ISO, 1990; APHA, 2017). Les analyseurs commerciaux en ligne peuvent mesurer en continu les concentrations de bore se situant dans la plage de 0 à 500 µg/L, les concentrations plus élevées (jusqu'à 50 mg/L) nécessitant une dilution. On peut utiliser une trousse d'analyse portative pour obtenir une mesure rapide des concentrations de bore dans l'eau potable. En général, les trousses d'analyse commerciales utilisant la méthode à l'azométhine-H permettent de mesurer les concentrations de bore dans la plage de 0,05 à 2,5 mg/L, tandis que la méthode utilisant le carmin est applicable pour les concentrations dans la plage de 0,2 à 14 mg/L. Pour mesurer précisément le bore à l'aide de ces appareils, les responsables de systèmes de distribution d'eau potable devraient mettre au point un programme d'assurance et de contrôle de la qualité comme ceux qui sont décrits dans la méthode standardisée SM 3020 (APHA et coll., 2017). Une vérification périodique des résultats par un laboratoire accrédité est recommandée.

Préparation et conservation des échantillons

Le bore total comprend les fractions dissoutes et particulaires (en suspension) de bore dans un échantillon d'eau et est analysé au moyen de méthodes de mesure du bore récupérable total. L'analyse du bore total est nécessaire aux fins de comparaison avec la CMA.

Les références qui figurent au tableau 3 abordent le traitement des échantillons destinés aux analyses du bore dans l'eau potable (c.-à-d. entre autres la conservation, l'entreposage et la digestion des échantillons). Pour quantifier précisément les métaux dissous, particulaires et totaux, il faut s'assurer de prendre des mesures adéquates de conservation et de préparation des échantillons. Les méthodes SM 3030B et SM 3030D renferment des directives sur les procédures de filtration, de préservation (acidification) et de digestion aux fins de la détermination des métaux dissous ou particulaires (APHA et coll., 2017). Afin de mesurer les concentrations de bore dissous, il faut filtrer les échantillons au moment du prélèvement (et non au laboratoire) et acidifier le filtrat à l'aide d'acide nitrique concentré pour obtenir un pH < 2.

Considérations relatives au traitement

Les données publiées sur l'enlèvement du bore présent dans l'eau potable portent essentiellement sur les stations de désalinisation de l'eau de mer et de traitement des eaux géothermales (Kabay et coll., 2015). Ces données montrent que les technologies de traitement de l'eau potable permettant d'enlever efficacement le bore sont l'OI et l'IX au moyen de résines sélectives pour le bore et des combinaisons de ces procédés (Kabay et coll., 2010; Hilal et coll., 2011; Farhat et coll., 2013; Guler et coll., 2015). Les renseignements sur la capacité d'enlèvement du bore et les conditions de fonctionnement des stations de traitement sont présentés ci-dessous, car ils fournissent une indication de l'efficacité des technologies de traitement pour l'enlèvement du bore (voir les tableaux 4 et 5).

Comme il a été abordé à la section Exposition, dans les régions du Canada où l'eau souterraine contient du bore, les concentrations sont généralement inférieures à 5 mg/L, les concentrations maximales atteignant 8 mg/L. Étant donné que la qualité de cette eau sera sensiblement différente de celle de l'eau de mer, il peut être nécessaire d'ajuster les conditions opérationnelles typiques des stations de désalinisation mentionnées ci-dessous. Toutefois, des études ont montré que les modifications apportées aux procédés pour accroître l'enlèvement du bore dans les applications de dessalement et de géothermie sont également efficaces pour les systèmes alimentés en eau souterraine (Rodriguez Pastor et coll., 2001; Georghiou et Pashalidis, 2007; Kheriji et coll., 2015).

Le choix d'un processus de traitement approprié pour un approvisionnement donné en eau potable dépend de nombreux facteurs, notamment la source d'approvisionnement en eau brute et ses caractéristiques, les conditions opérationnelles de la méthode de traitement choisie et les objectifs de traitement des responsables de systèmes de distribution d'eau potable. Il est recommandé de procéder à des essais pilotes afin de s'assurer que la source d'approvisionnement en eau peut être traitée avec succès. En outre, les responsables des stations de traitement doivent savoir que l'OI et l'IX génèrent des déchets liquides (par exemple l'eau de rejet ou de la saumure issue de la régénération) qui peuvent nécessiter une manipulation particulière et une élimination hors site.

Chimie du bore

Les espèces de bore présentes dans l'eau qui pénètre dans une installation de traitement jouent un rôle déterminant dans l'efficacité du traitement, car les particules plus petites et neutres sont généralement plus difficiles à enlever que les particules plus grosses et chargées. Les deux principales espèces de bore présentes dans les eaux naturelles sont l'acide borique (B(OH)₃) et le borate (B(OH)₄^-). La distribution de ces espèces est surtout régie par le pH, la force ionique et la température ayant aussi un effet, mais dans une moindre mesure (Hilal et coll., 2011; Kochkodan et coll., 2015). Dans l'eau douce (température = 25 °C), à un pH de moins de 9,2, l'espèce dominante est l'acide borique tandis qu'à des pH plus élevés, le borate est l'espèce majeure (Kabay et coll., 2010; Hilal et coll., 2011; Kochkodan et coll., 2015). Comme la plupart des sources d'approvisionnement en eau ont un pH inférieur à 9,2, l'acide borique constitue l'espèce dominante qu'il faudra prendre en compte dans les systèmes d'approvisionnement en eau potable.

Traitement municipal

Le choix d'un processus de traitement approprié dépend de nombreux facteurs, notamment la source d'eau brute et ses caractéristiques, les conditions opérationnelles de la méthode de traitement choisie et les objectifs de traitement des responsables de systèmes de distribution d'eau potable. Les objectifs de traitement peuvent nécessiter que le pH soit ajusté après le traitement pour régler les problèmes de corrosion dans le réseau de distribution (Santé Canada, 2015). Il est recommandé de réaliser des études pilotes ou à l'échelle de banc d'essai pour s'assurer que la source d'eau peut être traitée efficacement et pour optimiser les conditions d'opération.

Les technologies de traitement de l'eau potable généralement utilisées pour les eaux de surface et les eaux souterraines, comme la filtration avec procédé chimique ou la chloration, ne permettent pas d'enlever le bore (Parks et Edwards, 2005; Tagliabue et coll., 2014). C'est pourquoi il faut employer d'autres procédés de traitement, comme ceux qui sont décrits ci-dessous.

Osmose inverse (OI)

L'OI est le procédé le plus communément utilisé pour enlever le bore (Guler et coll., 2015; Kabay et coll., 2018a). Lorsque du bore est présent sous forme de borate (B(OH)₄^-) dans l'eau non traitée, il est efficacement rejeté (enlèvement > 95 %) par diffusion à l'aide de membranes d'OI ordinaires et par répulsion électrique au moyen de membranes chargées négativement (Bodzek et coll., 2015; Guler et coll., 2015). Cependant, lorsque le bore est surtout présent sous forme d'acide borique (pH < 9,2), le taux de rejet est plus faible (40 % à 70 %) parce que les particules sont plus petites et neutres (Magara et coll., 1996; Hilal et coll., 2011; Farhat et coll., 2013; Bodzek, 2015; Guler et coll., 2015; Kabay et coll., 2015). Par conséquent, il faut apporter des modifications à la configuration et au fonctionnement des systèmes d'OI ordinaires pour obtenir de faibles concentrations de bore dans l'eau traitée lorsque du bore est présent sous forme d'acide borique dans la source d'approvisionnement en eau.

Les méthodes les plus courantes d'enlèvement du bore par OI sont l'OI à passage unique et à passages multiples, l'OI avec augmentation du pH et les membranes à taux élevé de rejet du bore ou une combinaison de ces procédés (Redondo et coll., 2003; Hilal et coll., 2011). Les principaux paramètres qui ont un effet sur l'enlèvement du bore par OI sont la qualité de l'eau d'alimentation (pH, température, matières dissoutes totales), les propriétés de la membrane et la conception et les conditions opérationnelles du système (débit moyen de perméat, récupération et pression opérationnelle) (Redondo et coll., 2003; Guler et coll., 2011; Tomaszewska et Bodzek, 2013; Viatcheslav et coll., 2015). Les données sur l'enlèvement du bore fournies par des stations de traitement à grande échelle et à l'échelle pilote sont présentées au tableau 4.

L'OI à passage unique est le système le plus simple à configurer et à utiliser pour l'enlèvement du bore. Les stations à grande échelle de dessalement de l'eau de mer par osmose inverse (seawater reverse osmosis ou SWRO) à passage unique peuvent ramener des concentrations de bore d'approximativement 5 mg/L à environ 0,9 à 1,8 mg/L dans l'eau traitée (enlèvement de 65 % à 85 %), selon le type de membrane et le taux de récupération du système (Kabay et coll., 2010; Viatcheslav et coll., 2015). Les données présentées au tableau 4 indiquent les conditions opérationnelles utilisées par les stations de traitement pour atteindre des concentrations bien inférieures à 5 mg/L (intervalle de 0,25 et 2,0 mg/L) dans l'eau traitée. Diverses modifications permettent d'augmenter le taux d'enlèvement du bore dans les stations de traitement existantes utilisant le OI. Il s'agit notamment d'augmenter le pH de l'eau d'alimentation, d'ajouter un second passage couplé à un ajustement du pH et de faire passer l'eau d'alimentation dans un système d'échange d'ions (Glueckstem et Priel, 2003; Viatcheslav et coll., 2015). Plusieurs auteurs ont souligné que les stations de désalinisation par osmose inverse à passage unique équipées de membranes d'OI ordinaires disponibles sur le marché atteignaient rarement de faibles concentrations de bore (< 0,5 mg/L) (Hilal et coll., 2011; Guler et coll., 2015; Kabay et coll., 2015; Kabay et coll., 2018a).

Une étude menée en Saskatchewan a permis de déterminer l'efficacité de l'enlèvement du bore dans vingt-deux stations de traitement de l'eau dotées de diverses technologies de traitement. De ce nombre, 70 % des stations de traitement étaient alimentées par des eaux souterraines et 31 % (7 stations) étaient dotées de systèmes d'OI. Les données de surveillance de 2016 à 2021 révèlent que 26 % des systèmes avaient des concentrations de bore dans l'eau brute supérieures à 2 mg/L. Les résultats de l'étude ont montré que tous les systèmes d'OI étaient capables d'enlever le bore. Les taux d'enlèvement variaient entre 8 % et 44 % pour des concentrations dans l'eau brute de 0,5 à 3,5 mg/L, donnant lieu à des concentrations dans l'eau traitée de 0,4 à 3,1 mg/L pour ces systèmes à grande échelle (Thirunavukkarasu et Bansah, 2022). Ces résultats indiquent que certains systèmes d'OI à grande échelle existants qui ne sont pas expressément conçus pour enlever le bore nécessitent des modifications ou des ressources supplémentaires pour parvenir à des concentrations de bore inférieures à 5 mg/L.

Un aspect important à considérer pour les responsables de systèmes de distribution d'eau potable est le choix de la membrane, en particulier dans le cas des systèmes d'OI à passage unique, parce que le taux de rejet (enlèvement) du bore varie considérablement selon les propriétés des membranes utilisées. Dans des conditions types d'essai en laboratoire, le taux de rejet de bore des membranes de dessalement des eaux saumâtres par osmose inverse (brackish water reverse osmosis ou BWRO) se situe entre 40 % et 80 % et celui des membranes ordinaires de dessalement de l'eau de mer (SWRO) varie de 82 % à 92 % (Redondo et coll., 2003; Gorenflo et coll., 2007; Kabay et coll., 2010; Tu et coll., 2010). En comparaison, les membranes à taux élevé de rejet de bore peuvent atteindre des taux d'enlèvement de 93 % à 96 %; cependant, ces membranes nécessitent ordinairement des pressions d'alimentation plus élevées (Guler et coll., 2015; Viatcheslav et coll., 2015). Ces membranes sont offertes dans le commerce et peuvent convenir lorsque les concentrations de bore dans la source d'approvisionnement en eau sont élevées.

Tableau 4. Enlèvement du bore par les stations de traitement à l'échelle pilote et à grande échelle par osmose inverse

Influent (mg/L)	Effluent (mg/L)	Rejet (%)	Description du processus	Conditions de fonctionnement	Source
OI à passage unique
2,55	0,21	91 %	Traitement SWRO à passage unique de l'eau de mer (station à grande échelle)	P : 39,3 bar T : 12,8 oC Récupération : 50 % Débit du perméat : 155 m3/h pH : 7,3	Busch et coll. (2003)
4,0	1,17	70,5 %	Traitement SWRO à passage unique de l'eau de mer (station à grande échelle)	P : 801 lb/po2 T : ND Récupération : 50 % Débit du perméat : 17,2 gal/m pH : 6,69 à 8,03	Kim et coll. (2009)
5,6	0,52	91,5 % (moyenne)	Traitement SWRO à passage unique de l'eau de mer (station à grande échelle)	P : 63,5 bar T : 22 oC Récupération : 36 % Débit du perméat : 1 200 m3/h pH : 7,0	Busch et coll. (2003)
5	0,5 à 2,0	60 % à 90 %	Traitement SWRO à passage unique avec membranes ordinaires (station à grande échelle)	P : 6,5 à 7,5 MPa T : 18 à 26 oC Récupération : 37 à 47 % Débit du perméat : 7 200 m3/j pH : 8	Ruiz-Garcia et coll. (2019)
	0,25 à 0,75	85 % à 95 %	Traitement SWRO à passage unique avec membranes à taux élevé de rejet du bore (station à grande échelle)
2,53	1,0	56 % (moyenne)	Traitement BWRO à passage unique des eaux géothermales (station à échelle pilote)	P : 1,1 MPa T : 30 oC Récupération : 75 à 78 % Débit du perméat : 1 m3/h pH : 5	Tomaszewska et Bodzek (2013)
OI à deux passages ou en deux étapes
6,83 à 9,45	0,16 à 0,44	96,83 % (moyenne)	Traitement BWRO à deux passages et à faible pression des eaux géothermales (station à échelle pilote)	P : 1,0 MPa T : 30 oC Récupération : 75 % Débit du perméat : 1 m3/h pH : 1er passage : acidification à un pH de 5 (pour prévenir l'entartrage); 2e passage : augmentation du pH à 10-11	Tomaszewska et Bodzek (2013)
5,0	0,65 à 0,95	83 % à 87 %	Traitement de l'eau de mer par SWRO en deux étapes. 1re étape : utilisation de membranes SWRO haute pression à taux de rejet élevé du bore. 2e étape : membranes SWRO à pression plus faible (station à grande échelle).	P : ND T : 14 à 27 oC Récupération : 50 % Débit du perméat : 515 m3/h pH : à l'étape 1, augmentation du pH de l'eau d'alimentation de 8,0 à 8,6 pendant l'été (27 °C); ajout de 0,9 à 1,3 mg/L d'agent antitartre	Franks et coll. (2013)
4,98 à 5,21	0,79 à 0,86	90 % (taux normalisé de rejet pour les deux étapes)	Station d'OI en deux étapes à taux élevé de récupération utilisant des membranes SWRO (station à grande échelle)	P : 59 à 66 bar T : 22 oC Récupération : 55 % Débit du perméat : 295 m3/h pH : eau d'alimentation acidifiée à un pH de 7,0 à 7,3	Redondo et coll. (2003)
OI en plusieurs étapes (3 ou plus)
4 à 5	< 0,3	92 % à 94 % (pour toutes les étapes)	Traitement SWRO en cascade à plusieurs étapes de l'eau de mer. Une partie du perméat d'OI de la 1re étape traitée à la 2e étape avec un pH élevé, faible taux de récupération. Concentré de la 2e étape traité à la 3e et à la 4e étape pour éliminer la dureté et une quantité supplémentaire de bore (station à grande échelle).	P (normalisée) : 7,3 à 11 bar (2e étape), 8,5 à 12 bar (3e étape), 8,2 à 10,5 bar (4e étape) T : 19 à 32 oC Récupération (globale) : > 95 % Débit du perméat : 330 000 m3/j pH : 7 à 8 (1re étape), 10 (2e étape), 6,5 (3e étape), > 10 (4e étape)	Gorenflo et coll. (2007)
BWRO – dessalement des eaux saumâtres par osmose inverse; ND – non disponible; OI – osmose inverse; P – pression d’alimentation; T – température; SWRO – dessalement de l’eau de mer par osmose inverse.

Pour obtenir des taux plus élevés d'enlèvement du bore, il faut installer des systèmes d'OI plus complexes (par exemple système d'OI en plusieurs étapes [avec ou sans ajustement du pH]) (Tomaszewska et Bodzek, 2013; Viatcheslav et coll., 2015). Diverses configurations ont été utilisées et sont présentées dans Hilal et coll. (2011). La méthode la plus courante consiste à utiliser un système d'OI à deux passages et à augmenter le pH avant le deuxième passage. Une augmentation du pH de l'eau d'alimentation à plus de 10 au deuxième passage peut faire passer le taux de rejet de bore de 65 % à entre 90 % et 99 %, selon le type de membrane utilisée à chaque passage (Redondo et coll., 2003; Gorenflo et coll., 2007; Koseglu et coll., 2008; Tomaszewska et Bodzek, 2013; Freger et coll., 2015; Viatcheslav et coll., 2015). Un aspect important à considérer dans le cas des stations qui utilisent un ajustement du pH est l'entartrage potentiel des membranes, qui dépend fortement de la qualité de la source d'approvisionnement en eau (Koseoglu et coll., 2008).

D'autres paramètres de la qualité de l'eau, comme la température, peuvent influencer l'enlèvement par OI du bore et d'autres substances dissoutes, surtout lors de la désalinisation (Guler et coll., 2011). Les principaux éléments à considérer pour assurer l'enlèvement adéquat du bore sont les propriétés de la membrane, la récupération et la pression opérationnelle.

Le procédé d'OI comporte certaines limites, notamment l'entartrage, l'encrassement et la défaillance possibles des membranes ainsi qu'une forte consommation d'énergie et des coûts d'investissement élevés. Le calcium, le baryum et la silice peuvent entartrer la membrane et réduire son efficacité. Comme l'OI élimine complètement l'alcalinité de l'eau, elle produira sans cesse une eau au pH plus faible et augmentera sa corrosivité. Par conséquent, il faut ajuster le pH de l'eau traitée et l'alcalinité pourrait devoir être augmentée afin d'éviter des problèmes de corrosion dans le réseau de distribution, comme le relargage du plomb et du cuivre (Schock et Lytle, 2011; U.S. EPA, 2012).

Échange d'ions(IX)

L'IX est une technologie de traitement efficace pour l'enlèvement du bore. En général, l'enlèvement du bore au moyen d'une résine échangeuse d'anions fortement basiques classique n'est pas efficace en raison de la présence d'autres anions, comme le bicarbonate, le sulfate et le chlorure, qui entrent en concurrence avec le borate pour les sites d'échange. Par ailleurs, les résines échangeuses d'anions fortement basiques ne sont efficaces que si le pH est supérieur à 9,2 (de sorte que le bore est présent sous forme d'ions borate), valeur qui est rarement utilisée dans ce processus. On a donc mis au point des résines sélectives pour le bore (Kabay et coll., 2010; Hilal et coll., 2011; Wang et coll., 2014; Yoshizuka et Nishihama, 2015; Kabay et coll., 2018b). Les résines sélectives pour le bore les plus courantes sont des résines échangeuses d'ions chélatrices synthétisées à partir de matrices polystyréniques réticulées macroporeuses qui sont fonctionnalisées par un groupe N-méthyl-D-glucamine (NMDG). Le groupe NMDG forme une liaison covalente avec le bore, qui tend alors à former un complexe interne dans la résine. Ce processus est aussi appelé « processus d'adsorption », car il ne suit pas le processus habituel d'IX. La dissociation de l'acide borique n'est pas nécessaire à la formation de ces complexes; le traitement peut donc être efficace dans une grande plage de pH (Bodzek, 2015). Un certain nombre de résines chélatrices sélectives pour le bore sont offertes sur le marché, et leur capacité théorique d'enlèvement du bore varie de 0,6 à 1,2 eq/L. Les types de résines et leur rendement sont décrits plus en détail par Hilal et coll. (2011), Wang et coll. (2014) et Kabay et coll. (2 018 b).

Le taux d'enlèvement du bore par des résines sélectives dépend de plusieurs paramètres relatifs au processus et à sa conception (type de résine, débit, rapport hauteur-profondeur de la résine) et des caractéristiques de l'eau (température, pH et concentration en bore de l'influent). En théorie, l'échange d'ions permet d'atteindre de faibles concentrations de bore dans l'eau traitée, en particulier si la résine est fréquemment régénérée, ce qui n'est pas toujours réalisable pour des raisons opérationnelles. En outre, on a démontré qu'une régénération fréquente peut causer des problèmes de corrosion (par exemple le relargage du cuivre et du plomb) (Lowry, 2009, 2010), parce que l'échange d'ions réduit l'alcalinité et abaisse le pH de l'eau traitée pendant les courtes périodes de traitement (Clifford, 1999; Wang et coll., 2010).

Les données présentées au tableau 5 fournissent une indication des conditions opérationnelles qui ont été utilisées dans plusieurs stations de traitement pour obtenir des taux d'enlèvement de 93 % à 98 % et des concentrations dans l'eau traitée inférieures à 0,50 mg/L (Kabay et coll., 2004; Jacob et coll., 2007; Santander et coll., 2013). La principale limite du processus d'IX au moyen de résines sélectives pour le bore réside dans la régénération et la neutralisation de la résine saturée, car ces opérations nécessitent un fort volume de produits chimiques (acide et bases) qui doivent être manipulés avec soin. Cet aspect peut poser des problèmes, non seulement en raison de la formation nécessaire pour faire fonctionner ces types de systèmes, mais aussi à cause du coût élevé des produits chimiques de régénération (Wolska et Bryjak, 2013; Bodzek, 2015; Guan et coll., 2016).

Pour réduire les coûts, on conçoit souvent les systèmes de manière qu'une partie seulement de l'eau soit traitée pour en enlever le bore et que l'eau soit ensuite mêlée à l'eau non traitée de l'installation de traitement. Il faut effectuer la caractérisation de la qualité de l'eau afin d'évaluer les changements dans la qualité de l'eau découlant du mélange et de déterminer les effets potentiels sur les procédés de traitement existants et le réseau de distribution.

Tableau 5. Études sur l'enlèvement du bore au moyen de résines échangeuses d'ions sélectives pour le bore

Source d'approvisionnement en eau	Influent (mg/L)	Effluent (mg/L)	Détails du processus	Point de pénétration (VL)	Source
Perméat d'OI dessalé	1,5	0,1 - par échange d'ions	À grande échelle : Traitement de 74 % du perméat d'OI par échange d'ions, suivi du mélange avec 26 % du perméat non traité. Résine : macroporeuse en poly(styrène-co-divinylbenzène) avec groupe fonctionnel NMDG Diamètre de la résine : 300 à 1 200 µm, Débit : 30 VL/h	750 à 800	Jacob (2007)
		0,47 - concentration de l'eau traitée mélangée
Eau géothermale	18 à 20	< LD	Étude pilote sur une petite colonne Résine : macroporeuse en poly(styrène-co-divinylbenzène) avec groupe fonctionnel NMDG, diamètre de 300 à 1 200 µm, Débit : 15 VL/h	80 à 100	Kabay et coll. (2004)
Eau géothermale	10,2	0,3 mg/L (définie comme la concentration de pénétration)	Étude utilisant une colonne à lit fixe Résine : fibres à base de cellulose avec groupe fonctionnel NMDG, diamètre de 100 µm. Diamètre de la résine : 100 µm Débit : 15 à 30 VL/h Colonne : diamètre = 0,7 cm, 0,5 ml de fibre	225 (débit : 15 VL/h)	Recepoglu et coll. (2018)
Eau géothermale	10,5 à 10,9	0,5 mg/L (définie comme la concentration de pénétration)	Étude utilisant une colonne à lit fixe Résine : nouvelle résine poly(N-(4-vinylbenzyl)-(N-méthyl-D-glucamine), taille des particules de 0,180 à 0,250 mm Débit : 15 VL/h Colonne : diamètre = 0,7 cm, 0,5 ml de résine	234	Santander et coll. (2013)
LD – limite de détection; NMDG – N-méthyl-D-glucamine; OI – osmose inverse; VL – volume du lit.

L'effet des paramètres du processus sur l'enlèvement du bore au moyen de résines sélectives est résumé par Hilal et coll. (2011), Bodzek et coll. (2014), Yoshizuka et Nishihama (2015) et Ipek et coll. (2016). Le point de pénétration d'une colonne est un paramètre crucial qui donne une indication sur l'efficacité d'enlèvement du bore, car il est directement lié à la capacité de la résine. Des études ont montré que la capacité de la colonne au point de pénétration diminue lorsque les débits sont plus élevés en raison d'un temps de contact plus court entre le bore contenu dans la solution et la résine (Kabay et coll., 2008a; Yan et coll., 2008). Un rapport hauteur-diamètre supérieur peut améliorer la capacité au point de pénétration en prolongeant le temps de contact et en optimisant la répartition du liquide dans la colonne (Yan et coll., 2008).

Traitement résidentiel

Dans les cas où l'on souhaite enlever le bore à l'échelle résidentielle, par exemple, lorsque l'eau potable résidentielle provient d'un puits privé, un dispositif de traitement résidentiel pourrait être employé pour diminuer les concentrations de bore dans l'eau potable. Avant d'installer un dispositif de traitement, il faut faire analyser l'eau pour en déterminer les caractéristiques chimiques générales et déterminer la concentration de bore dans la source d'eau. Pour vérifier l'efficacité d'un dispositif de traitement de l'eau, il faut régulièrement prélever des échantillons de l'eau qui entre dans dispositif et de l'eau qui en sort, et envoyer ces échantillons à un laboratoire accrédité à des fins d'analyse. Les appareils peuvent perdre de leur capacité d'enlèvement avec le temps et l'usure; il faut les entretenir et/ou les remplacer. Les consommateurs devraient vérifier la durée de vie prévue des composants de l'appareil de traitement selon les recommandations du fabricant, et veiller à leur entretien au besoin.

Santé Canada ne recommande aucune marque particulière de dispositif de traitement de l'eau potable, mais conseille fortement aux consommateurs d'utiliser des appareils dont la conformité aux normes pertinentes de NSF International Standard/American National Standard (NSF/ANSI) est certifiée par un organisme de certification accrédité. Ces normes visent à établir des exigences minimales relatives aux matériaux, à la conception et à la fabrication de dispositifs de traitement de l'eau potable. On s'assure ainsi que les matériaux contenus dans le dispositif ne libèrent pas de contaminants dans l'eau potable (c.-à-d. innocuité des matériaux). De plus, les normes englobent des exigences de performance qui établissent le degré d'enlèvement qui doit être assuré pour certains contaminants (c.-à-d. déclaration de réduction) qui peuvent être présents dans l'eau. Les organismes de certification garantissent qu'un produit est conforme aux normes en vigueur et doivent être accrédités par le Conseil canadien des normes (CCN). Voici quelques-uns des organismes accrédités au Canada (CCN, 2022) :

• Groupe CSA
• NSF International
• Water Quality Association (en anglais seulement)
• UL LLC (en anglais seulement)
• Bureau de normalisation du Québec
• Truesdail Laboratories, Inc (en anglais seulement)
• International Association of Plumbing and Mechanical Officials (en anglais seulement)

On peut obtenir une liste à jour des organismes de certification accrédités auprès du CCN.

Les processus de traitement de l'eau potable qui devraient être efficaces pour l'enlèvement du bore à l'échelle résidentielle comprennent (NGWA, 2018) :

• l'osmose inverse (OI)
• la distillation

L'efficacité des dispositifs à OI pour l'enlèvement du bore dépend du type de membrane (filtre) et du pH de l'eau, et les taux prévus d'enlèvement varient de 50 % à 90 % (selon les données recueillies à l'échelle municipale). Il faut donc choisir avec soin le système d'osmose inverse afin d'atteindre des concentrations inférieures à la CMA dans l'eau traitée. Il pourrait en outre être nécessaire de prétraiter l'eau afin de réduire l'encrassement et de prolonger la durée de vie de la membrane d'OI. Bien qu'il existe peu de données sur l'emploi de la distillation pour enlever le bore de l'eau potable, ce processus devrait donner de bons résultats parce qu'il diminue efficacement d'autres contaminants inorganiques. Ce procédé consomme toutefois beaucoup d'énergie électrique. Les consommateurs peuvent consulter un professionnel du traitement de l'eau pour obtenir des conseils sur les systèmes de traitement disponibles ainsi que sur les coûts d'installation et d'entretien des systèmes, compte tenu de la qualité de leur eau.

L'eau qui a été traitée par OI et par distillation peut être corrosive pour l'intérieur des composants de plomberie. Comme ces appareils exigent toutefois de grandes quantités d'influent pour produire le volume d'eau traitée requis, ils ne peuvent généralement pas être installés au point d'entrée. Ces appareils devraient donc être installés uniquement au point d'utilisation.

Bien que l'échange d'ions constitue une technologie de traitement efficace pour l'enlèvement du bore à l'échelle municipale, il nécessite l'utilisation d'un type précis de résine dont la régénération exige un fort volume d'acide. Étant donné qu'il s'agit d'un processus complexe qui nécessite le plus grand soin, il n'est pas adapté pour le traitement de l'eau à l'échelle résidentielle.

À l'heure actuelle, le bore n'est pas visé par les exigences de performance (par exemple déclarations de réduction) des normes NSF/ANSI. Cependant, en utilisant un dispositif de traitement certifié en regard des normes pour l'OI ou la distillation, on s'assure que l'innocuité des matériaux du dispositif a été testée. Ces normes sont la norme NSF/ANSI 58 - Reverse Osmosis Drinking Water Treatment Systems (Systèmes de traitement de l'eau potable par osmose inverse) et la norme NSF/ANSI 62 - Drinking Water Distillation Systems (Systèmes de distillation de l'eau potable) (NSF/ANSI, 2 021a,b).

Sommaire des capacités de traitement

Les données des stations de traitement à grande échelle et à l'échelle pilote indiquent que, lorsque les concentrations de bore sont inférieures à 8 mg/L dans la source d'approvisionnement en eau, des concentrations bien inférieures à 5 mg/L peuvent être obtenues dans l'eau traitée au moyen de technologies de traitement par SWRO ou par IX présentant une complexité et des conditions opérationnelles variables. Toutefois, les systèmes d'OI à grande échelle existants qui ne sont pas précisément conçus pour enlever le bore peuvent nécessiter des modifications ou des ressources supplémentaires pour parvenir à des concentrations de bore inférieures à 5 mg/L. Une concentration cible de 5 mg/L dans l'eau traitée offre aux fournisseurs du traitement de l'eau potable une certaine latitude dans le choix de la technique de traitement la mieux adaptée à la qualité de l'eau, aux processus de traitement existants et aux ressources techniques et financières disponibles. Les grandes stations municipales qui peuvent utiliser des systèmes de traitement plus complexes, comme des systèmes d'OI à passages multiples ou des combinaisons de technologies de traitement, pourrait être en mesure d'obtenir des concentrations de moins de 0,5 mg/L dans l'eau traitée (Hilal et coll., 2011).

Il est prévu que des concentrations élevées de bore auront une incidence sur certains petits systèmes de traitement de l'eau souterraine au Canada. Dans le cas des petits systèmes dont les ressources sont limitées, il est important que le système de traitement ne soit pas trop compliqué à installer et à opérer. Le processus d'OI à passage unique est le plus simple pour l'enlèvement du bore. Les données indiquent qu'une concentration cible de 5 mg/L ou moins peut être atteinte avec cette technologie de traitement (taux de rejet du bore entre 65 % et 85 %).

Il est généralement recommandé que les dispositifs de traitement à usage résidentiel soient certifiés en regard des normes de NSF International (NSF)/American National Standards Institute (ANSI). À l'heure actuelle, ces normes ne comportent aucune déclaration de réduction pour le bore; toutefois, les dispositifs de traitement à OI installés au point d'utilisation sont probablement ceux qui sont le mieux adaptés à un usage résidentiel. Les dispositifs à OI qui comportent une seule membrane devraient offrir un taux d'enlèvement plus élevé (par exemple > 75 %) que les systèmes municipaux. Il est possible d'obtenir des concentrations dans l'eau traitée de moins de 5 mg/L, même lorsque les concentrations maximales dans la source d'approvisionnement en eau atteignent 8 mg/L.

Considérations relatives aux réseaux de distribution

Bien que d'importantes recherches aient été réalisées au cours des dernières années sur l'accumulation et la libération potentielles de contaminants dans les réseaux de distribution d'eau potable (Friedman et coll., 2010, 2016), la documentation ne contient aucun renseignement sur la présence de bore dans les dépôts de ces réseaux. Cependant, étant donné que le bore est adsorbé à la surface des oxydes d'aluminium et de fer dans l'environnement (Devenir dans l'environnement), il est possible qu'il s'accumule aussi dans les réseaux de distribution où ces types de dépôts sont présents.