Sources et disponibilité de l'eau

• L'objectif est d'énumérer les sources d'eau et les contaminants, d'énumérer les exigences en matière d'eau potable, de sélectionner et de concevoir le processus d'eau potable et d'expliquer la nécessité de chaque étape du processus.

Cycle de l'Eau

• Il existe des eaux de ruissellement de surface et des eaux de ruissellement souterraines, ces dernières étant incontrôlables

Ressources en Eau

• La surface de la Terre est recouverte à 71 % d'eau.
• L'eau est essentielle à la vie.
• Seuls 3 % de l'eau sont de l'eau douce.
• Seuls 25 % sont disponibles (75 % sont des calottes glaciaires et des glaciers).
• Les sources d'eau de surface sont les rivières, les étangs, les réservoirs, le floof et les eaux de ruissellement pluviales.

Disponibilité de l'Eau

• La rareté de l'eau temporelle ou régionale souligne l'importance d'une gestion durable de l'eau (économique, environnementale et sociale).
• Le stress hydrique augmente en raison de la densité de la population, de la pollution diffuse, des précipitations peu fiables, des augmentations à court terme de la population dues au tourisme et de la demande accrue d'irrigation pour améliorer la productivité agricole.
• Le stress hydrique physique se produit lorsque le développement des ressources en eau approche ou dépasse les limites durables, avec 75 % des débits fluviaux utilisés pour l'agriculture, l'industrie et les usages domestiques.
• Le stress hydrique économique se produit lorsque le capital humain, institutionnel et financier limite l'accès à l'eau bien que l'eau soit naturellement disponible localement, avec moins de 25 % de l'eau des rivières prélevée pour les besoins humains, mais la malnutrition existe.

Qualité de l'Eau

• 1,4 milliard de personnes n'ont pas accès à l'eau potable salubre.
• 2,4 milliards de personnes n'ont pas accès aux systèmes d'égouts.
• 80 % des maladies dans les pays en développement sont liées à l'eau.
• 2 millions d'enfants meurent chaque année de problèmes liés à l'eau.

L'Eau dans la Vie Quotidienne

• En France, 40 milliards de m³ (40 km³) d'eau douce sont extraits chaque année, soit 700 m³ par an et par habitant.
• 60 % de cette quantité est utilisée par les centrales thermiques.
• 15 % sont traités pour fournir de l'eau potable.
• 13 % sont destinés à un usage agricole.
• 12 % sont absorbés par l'industrie.
• Les ressources totales disponibles = 191 milliards de m3 par an, soit 3 262 m3 par personne par an.
• Les besoins estimés du pays = 32 milliards de m3 par an, soit 17 % des ressources disponibles.
• Les ressources provenant d'autres pays = 8 % offrant un certain niveau d'indépendance.

Demande en Eau

• Agriculture (litres d'eau par 1 kg de produit, dans un environnement tempéré) :
  • Banane : 346
  • Maïs grain coloré : 454
  • Pomme de terre : 590
  • Blé : 590
  • Soja : 900
  • Riz inondé : 5 000
  • Coton : 5 263
• Industrie (litres d'eau par 1 kg de produit) :
  • Acier 300 à 600
  • Papier 500
  • Papier recyclé 10 !
  • Sucre 300 à 400
  • Ciment 35

Cycle Urbain de l'Eau

• L'ingénierie sanitaire pour :
  • Santé publique
  • Confort public
  • Protection de l'environnement

Pollution de l'Eau

• Organismes pathogènes : provenant d'eaux usées non traitées, des pluies qui tombent sur les usines de traitement des eaux usées.
• Produits chimiques toxiques : Pesticides, produits chimiques industriels.
• Métaux lourds : plomb, mercure.
• Pollution thermique : Le système aquatique est modifié par les eaux de refroidissement.
• Sédiments : exploitation forestière, érosion.
• Déchets consommateurs d'oxygène : Déchets humains, égouts pluviaux, eaux de ruissellement agricoles.
• Enrichissement en nutriments : Eutrophisation (N,P ..)

Classification des Contaminants

• Matières flottantes
• Particules en suspension : argile, algues, bactéries.
• Particules colloïdales
• Solubles : ions, pharmaceutiques.
• Microorganismes
• Substances inorganiques : Dureté, sulfate, alcalinité, sodium, chlorure.
• Matière organique : : matière organique (précurseurs de DBP, ..)

Exigences de l'Eau Potable

• Exempt d'odeur, de couleur et de goût
• Exempt de gaz problématiques dissous
• pH environ 8
• TDS < 500 ppm
• Exempt d'agents pathogènes (tels que les bactéries, les virus, les protozoaires)
• Exempt d'impuretés toxiques
• Pas de turbidité
• Conformité aux réglementations locales

Gestion de l'Eau en France

• Institution publique
• Autorité locale
• Acteur économique
• Association

Schéma du Processus

• Quelle est la composition de l'eau brute ?
• Quelles sont les exigences de l'eau potable ? (réglementation, directive)
• Quel est le bon schéma de processus ?

Élimination de la Turbidité

• Centrale de coagulation conventionnelle : Mélange rapide/floc/sedi/filtration
• Décantation améliorée : Décantation/filtration ballastée au sable
• Adoucissement : Adoucissement à la chaux à pH élevé
• Systèmes membranaires : micro/ultrafiltration

Élimination du Goût, de l'Odeur, de la Couleur

• Oxydation : Dioxyde de chlore, permanganate de potassium, ozone.
• Coagulation : Sulfate d'aluminium, chlorure ferrique.
• Adsorption : Charbon actif en poudre ou granulé.
• Nanofiltration
• Dureté (Ca,Mg) : Adoucissement par précipitation - chaux/carbonate de soude - Précipités de dureté OU Filtration par membranes (nanofiltration, osmose inverse).

Contrôle de la Corrosion

• Ajustement du pH : - Recarbonatation (adoucissement à la chaux) au pH approprié.
  • Aération ou addition d'hydroxyde pour augmenter le pH des eaux à faible pH.
• Inhibiteurs de phosphate : Chimie des phosphates pour diminuer la solubilité des métaux et créer une couche « inhibitrice ».

Désinfection

• Désinfection primaire :
  • Établir l'élimination requise des organimes cibles.
  • Chlore, dioxyde de chlore, UV, ozone, chloramine.
• Désinfection secondaire :
  • Établir un résiduel dans la distribution qui inhibe la formation de DBP et maintient le résiduel contre la contamination croisée.
  • Chlore, chloramine.

Traitement des Plantes

• Dépistage des matières flottantes (papier, plastiques, poissons, tissus)
• Pré-oxydation : aide à éliminer les graisses, l'huile et le fer et le manganèse
• Aération : élimination des odeurs, élimination du fer et du manganèse
• Coagulation/floculation/clarificateur
• Filtration rapide sur sable
• Unité de désinfection
• Chloration
• Réservoir aérien
• Traitement des boues provenant du clarificateur : Épaississeur de boues, lits de séchage des boues
• Différents schémas de traitement de l'eau potable en fonction des impuretés à l'entrée
  • Si la turbidité est <10 NTU : chloration uniquement avant la distribution
  • Eau souterraine avec seulement du CO2 et des gaz odorants : aération et postchloration
  • Si la turbidité est <10 NTU et les TSS sont <50 ppm : coag/floc/filtration