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1 - CRITÈRES DE CHOIX D'UNE FILIÈRE

  • 1.1 - Qualité de la ressource
  • 1.2 - Procédés
  • 1.3 - Évolutivité

2 - DIFFICULTÉS RENCONTRÉES

  • 2.1 - Qualité de l'eau distribuée, santé publique et demande du consommateur
  • 2.2 - Sélection et optimisation des procédés

3 - DIFFÉRENTES APPROCHES POUR DÉFINIR LA FILIÈRE

4 - FILIÈRES DE TRAITEMENT POUR EAUX SOUTERRAINES OU PROFONDES

5 - FILIÈRES DE TRAITEMENT POUR EAUX SUPERFICIELLES

6 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : W5510 v1

Filières de traitement pour eaux superficielles
Eaux de distribution - Filières de traitement

Auteur(s) : Bernard LEGUBE, Pierre MOUCHET

Date de publication : 10 août 2010

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RÉSUMÉ

Après avoir introduit la problématique des eaux destinées à la consommation humaine, cet article décrit les critères de choix d'une filière de traitement et les difficultés rencontrées. Plusieurs approches de définition des filières sont ensuite présentées, dont les relations entre les paramètres de la réglementation et les procédés permettant de contribuer à l'élimination des eaux. L'approche choisie ici est celle reliant la filière type à la qualité spécifique (pour les eaux souterraines) ou globale (pour les eaux superficielles) de la ressource. Dans le cas des eaux souterraines ou profondes, sept filières conventionnelles sont décrites avec leur variante dites « filières avancées ». Pour les eaux superficielles, trois types d'eau sont globalement retrouvés en France, eaux « dures » de cours d'eau, « eaux douces » de cours d'eau et eaux de retenue. Pour chaque type d'eau, une filière conventionnelle est présentée avec ses variantes, notamment celles apportées par les techniques membranaires.

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ABSTRACT

After having introduced the issue of water intended for human consumption, this article describes the criteria for choosing a treatment process and the problems encountered. Several approaches in order to define the processes are then presented, including the relationship between regulation parameters and processes allowing for the elimination of water. In this article, the selected approach links the standard approach to the specific quality (for deep or underground water) or global quality (for surface water) of the resource. In the case of underground or deep water, seven conventional treatment methods are described with their so-called "advanced treatment methods" variant. Concerning surface water, three types of water are generally found in France, "hard" water in streams, "soft water" in rivers and contained water. For each type of water, a conventional treatment approach is presented with its variants, including processes based on membrane techniques.

Auteur(s)

  • Bernard LEGUBE : Professeur des Universités (Chimie de l'eau et Traitement des eaux) - Directeur de l'École nationale supérieure de Poitiers (ENSI-Poitiers) - Coordonnateur du programme de recherche « Eaux-Sols » de l'Université de Poitiers - Ancien directeur du Laboratoire de chimie et microbiologie de l'eau (UMR CNRS 6008) de l'Université de Poitiers

  • Pierre MOUCHET : Ingénieur agronome INA Paris – GREF - Ancien directeur à la société Degrémont

INTRODUCTION

Selon la disponibilité et la qualité des ressources, les eaux brutes destinées à produire des eaux de consommation sont prélevées dans les nappes souterraines ou dans les milieux aquatiques de surface (rivières, canaux, lacs naturels ou de retenue...). Bien que 95 % des ressources utilisées soient d'origine souterraine, elles ne concernent que 66 % des volumes captés. Inversement, les eaux d'origine superficielle représentent 4,6 % du total des ressources, mais concernent plus du tiers des volumes captés (34 %).

La réglementation actuelle s'appuie sur le décret no 2003-461 du 21 mai 2003 relatif à certaines dispositions réglementaires du Code de la santé publique (titre II, chapitre 1er), notamment sur la section « Eaux destinées à la consommation humaine à l'exclusion des eaux minérales naturelles ».

Ce décret définit les eaux destinées à la consommation humaine comme devant :

  • (1) ne pas contenir un nombre ou une concentration de micro-organismes, de parasites ou de toutes autres substances constituant un danger potentiel pour la santé des personnes ;

    (2) être conformes à un certain nombre de limites et de références de qualité fixées par le décret [W 1 700].

Dans les années 1960-1970, les eaux souterraines étaient simplement pompées, chlorées et distribuées. Toutes les filières de traitement d'eaux superficielles étaient conçues selon le schéma classique « coagulation, floculation, décantation, filtration en profondeur, désinfection » avec une pré-chloration quasiment systématique, permettant aux différents procédés de travailler en ambiance chlorée sans qu'aucun phénomène biologique ne puisse y prendre place.

Le développement considérable des connaissances en chimie analytique et en toxicologie, la publication de nouvelles réglementations et les exigences du consommateur permettent de comprendre pourquoi les filières ont considérablement évolué à partir des années 1970-1980 (suppression de la pré-chloration, optimisation de l'élimination des matières organiques, introduction de traitement d'affinage de type ozonation/filtration sur charbon actif en grains). Ces filières sont désignées comme « conventionnelles » dans cet article.

Les filières conventionnelles de traitement peuvent parfois – et cela sera encore plus le cas dans l'avenir – présenter des limites en termes d'efficacité et/ou de fiabilité. Depuis la fin des années 1980, et beaucoup plus fréquemment aujourd'hui, les membranes apportent des solutions nouvelles, qui, bien qu'elles ne soient pas universelles et généralisées, permettent indéniablement d'alléger le dimensionnement et la conduite de la filière et d'améliorer la qualité du produit. La microfiltration, l'ultrafiltration et, à moindre effet, la nanofiltration sont de plus en plus utilisées dans les filières que nous qualifierons de « filières avancées ».

Les conseils qui suivent sur le choix de la meilleure filière de traitement dans le domaine de l'eau potable doivent être considérés comme un guide et non comme une règle infaillible, chaque eau constituant souvent un cas unique. Par ailleurs, aucun procédé n'est décrit dans cette partie ; le lecteur pourra se reporter à la base documentaire « Technologies de l'eau » et notamment à la rubrique dédiée aux opérations unitaires de traitement (volume W2).

Quelques chiffres sur les eaux potables en France

• 30 000 captages (soit ≈ 95 % en eau souterraine et ≈ 5 % en eau superficielle), mais 90 % des captages ne produisent que 21 % des volumes.

• 18 millions de m3 par jour sont captés (soit ≈ 34 % en eau superficielle et ≈ 66 % en eau souterraine).

• 80 % des ressources en eaux superficielles pour l'AEP sont des eaux courantes (rivières, canaux) et 20 % des eaux stagnantes (dont 13 % de barrages et réservoirs).

• 3 000 usines et stations, 560 000 km de canalisations et plus de 10 millions de m3 de capacité de réservoirs (soit ≈ 1 journée de consommation).

• 150 litres d'eau potable consommée par habitant et par jour, avec un rendement (volume consommé/volume mis en distribution) de 70 à 75 %.• Les pertes (30 à 25 % en moyenne) comprennent les volumes soutirés hors comptage (détournés et gaspillés), les fuites en réseau (cassure ou rupture de canalisation, fuites sur vannes, pertes sur branchements) et les défauts d'enregistrement des compteurs.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-w5510


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5. Filières de traitement pour eaux superficielles

5.1 Principaux problèmes rencontrés dans les eaux superficielles destinées à l'AEP

Pour les eaux superficielles (rivières et lacs naturels ou de barrage), la qualité est très rarement excellente, les problèmes rencontrés sont de trois types :

  • problèmes courants d'origine naturelle (turbidité et MES, fer, manganèse, aluminium, MON, bactéries, algues, faible minéralité) ;

  • problèmes de plus en plus fréquents d'origine anthropique (nitrates, pesticides, résidus pharmaceutiques, perturbateurs endocriniens et autres micropolluants organiques, métaux, bactéries et virus pathogènes, matières organiques issues des rejets urbains et industriels, etc.) ;

  • problèmes engendrés par le traitement et la distribution (THM, chlorites, bromates, plomb, acrylamide, chlorure de vinyle, épichlorhydrine, etc.).

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5.2 Différentes classes d'eaux (douces) superficielles destinées à l'AEP

Une classification possible des eaux superficielles pourrait consister à utiliser l'annexe 13.1 (III) du décret no 2003-461. Cette annexe définit trois classes d'eau (A1, A2 et A3) correspondant à trois types de traitements (article R. 1321-38 du même décret) :

  • A1 : traitement physique simple et désinfection ;

  • A2 : traitement normal physique et chimique et désinfection ;

  • A3 : traitement physique, chimique poussé, affinage et désinfection.

La classe A1 correspond aux eaux d'excellente qualité ne nécessitant qu'une désinfection, précédée éventuellement d'une filtration (lente, ou rapide après coagulation, ou sur membranes UF ou MF). Il n'y a vraiment pas beaucoup de traitement d'eau superficielle dans ce cas, en France. Pour les classes A2 et A3, il est préférable de distinguer, d'une part, les eaux de cours d'eau, et d'autre part, les eaux de retenues, ces dernières étant toujours très particulières à traiter surtout lorsqu'elles sont eutrophisées (ou en cours d'eutrophisation).

  • Les eaux de cours d'eau sont généralement turbides (plus turbides que les eaux de retenues ou les eaux souterraines). Leur minéralisation est variable, généralement faible à l'amont...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ADLER (E.) -   Le Mémento de l'eau potable en France.  -  Environnement et Technique, Hors-Série no 8, 68 p., mars 2003.

  • (2) - American Water Works Association (AWWA) -   Water quality and treatment : a handbook of community water supplies (Qualité et traitement de l'eau : un manuel pour les services municipaux de distribution d'eau).  -  PONTIUS (F.W.) Technical Editor, 4e édition, McGraw-Hill, New York, Londres, Paris, 1 194 p. (1990).

  • (3) - AWWA – ASCE -   Water treatment plant design (Conception des stations de traitement d'eau).  -  3e édition, McGraw-Hill, New York (1998).

  • (4) - BONNELYE (V.), DO QUANG (Z.), ABIDINE (N.) -   Qu'apportent les procédés à membranes dans les filières de production d'eau potable ? 1. La place des procédés à membranes dans les filières de traitement. 2. Les raisons du succès des procédés à membranes pour la potabilisation des eaux.  -  Conférence Membranes, eaux usées, boues, Pollutec, Lyon (2004).

  • (5) - BONNELYE (V.), BRAND (Th.), MOLES (J.), SANZ (M.A.) -   Procédés...

1 Publications périodiques

Techniques – Sciences – Méthodes (TSM). Revue mensuelle de l'ASTEE (ex-AGHTM, Paris).

L'Eau, l'Industrie, les Nuisances. Éditions Johanet, Paris.

Journal Européen d'Hydrologie. ASEES, Fac. de Pharmacie, Paris.

La Tribune du CEBEDEAU. Liège (Belgique).

CR des Journées Information Eau. JIE, années paires, APTEN/ESIP, Poitiers.

Journal Water SRT – Aqua. International Water Association (IWA), Londres UK.

Water Research. IWA, Pergamon Press – Elsevier UK.

Water Science & Technology. CR des Congrès de l'IWA, Londres UK.

Journal AWWA, American Water Works Association USA ( http://www.awwa.org).

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2 Législation

Décret no 2003-461 de mai 2003 relatif à certaines dispositions réglementaires du Code de la Santé publique.

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