Le manganèse (Mn) est un métalloïde naturellement présent dans les roches et sédiments. Sa concentration dans les eaux souterraines est réglementée à 0,05 mg/L pour l'eau potable (directive 2020/2184/UE). Au-delà, il provoque une coloration noire de l'eau, l'encrassement des réseaux et des risques sanitaires pour les populations exposées de façon chronique (effets neurotoxiques à long terme).
Géochimie du manganèse : pourquoi est-il si difficile à traiter ?
Le manganèse suit une chimie redox similaire au fer, mais avec des cinétiques d'oxydation beaucoup plus lentes. À pH naturel (6,5 à 7,5) et en présence d'air seul, l'oxydation du Mn²⁺ en MnO₂ peut prendre plusieurs heures, rendant la simple aération-filtration insuffisante. Il faut soit :
- Augmenter le pH (> 9) pour accélérer l'oxydation chimique
- Utiliser un oxydant fort (KMnO₄, ClO₂, ozone)
- Recourir à la catalyse biologique ou sur médias spécifiques
Les 4 méthodes d'élimination du manganèse
1. Oxydation au permanganate de potassium (KMnO₄)
Méthode de référence pour les fortes concentrations (> 1 mg/L). Le KMnO₄ oxyde instantanément Mn²⁺ en MnO₂, qui précipite et est retenu par filtration. Avantage : efficacité à pH neutre. Inconvénient : dosage précis requis (excès de permanganate → eau rosée).
2. Filtration sur dioxyde de manganèse catalytique (media Birm, Filox, Greensand)
Ces médias filtrants présentent une surface catalytique en MnO₂ qui accélère l'oxydation du manganèse dissous. Efficaces dès pH > 7. Nécessitent une pré-aération et un entretien régulier (lavages à contre-courant). Très répandus en France pour les installations résidentielles et collectives.
3. Oxydation à l'ozone
L'ozone (O₃) est l'oxydant le plus puissant disponible. Il oxyde simultanément le fer, le manganèse, les micropolluants organiques et désinfecte l'eau. Solution premium pour les grandes installations AEP (débit > 50 m³/h).
4. Démanganisation biologique
Des bactéries oxydantes du manganèse (Pseudomonas, Leptothrix) colonisent le média filtrant et catalysent l'oxydation biologique. Processus lent à démarrer (4 à 6 semaines d'acclimatation) mais très économique en exploitation (pas de réactif chimique). Utilisé dans plusieurs usines de potabilisation françaises.
Cas particulier : fer ET manganèse simultanés
Lorsque les deux éléments sont présents (situation la plus fréquente), il faut traiter d'abord le fer avant le manganèse, sous peine de colmatage prématuré du média démanganisant. Les filières classiques sont : aération → déferrisation (sable/anthracite) → démanganisation (Birm ou Greensand).