Usine d ultrafiltration

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Zoé Gilbert
il y a 8 ans
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1 Annemasse - Les Voirons Agglomération Usine d ultrafiltration Les Eaux-Belles Etrembières

2 Edito La production de l eau potable, soumise à des normes de plus en plus contraignantes pour le paramètre turbidité*, connaît une profonde mutation grâce à la mise sur le marché de nouvelles technologies innovantes en matière de filtration. Afin de respecter cette réglementation et d améliorer la qualité gustative de l eau mise à la disposition des consommateurs, la Communauté d agglomération de la région annemassienne, avec le concours des entreprises SOGEA MEMBRATEC a construit une usine d ultrafiltration. L exploitation de cette ressource karstique permettra une meilleure gestion des approvisionnements de l agglomération en eau potable, en ménageant les nappes souterraines, de manière à assurer une réserve supplémentaire pour les périodes de pointe. Sommaire Parcours de l eau 3 Risque de pénurie d eau 3 Les impuretés dans l eau 4 La réponse : l ultrafiltration 4 Zoom sur la filtration par membrane 5 Schéma explicatif de la production de l eau à partir de Vue extérieure des modules membranaires 7 Zoom sur un module 7 Coupe d une fibre creuse 8 Synoptique - Ecran de contrôle 9 Un projet de grande ampleur 10 Suivi analytique 10 2 *turbidité : la présence d impuretés dans l eau en réduit la clarté et la rend trouble ; elle est dite «turbide».

Afin de respecter cette réglementation et d améliorer la qualité gustative de l eau mise à la disposition des consommateurs, la Communauté d agglomération de la région annemassienne, avec le concours

3 Qn 1,5m3/h 16 bar 30 C B-H/A-V aquaruis eau froide N C04 BA sappel m x 0,0001 Parcours de l eau Risque de pénurie d eau PRODUCTION La production d eau potable comprend différentes étapes, depuis le captage à la source jusqu aux pompes. DISTRIBUTION L eau potable arrive ensuite au grand réservoir du Salève, pour être acheminée dans les réseaux de distribution sur l agglomération annemassienne. Une fois arrivée jusqu à l écoulement puis l évacuation chez l habitant, elle devient eau usée. Les signes d une pénurie d eau se font pressants, ce qui oblige l agglomération annemassienne à s alimenter dans les réserves francosuisses au prix fort. ASSAINISSEMENT L eau usée, par les réseaux d assainissement, transite jusqu à l usine de dépollution Ocybèle, où elle sera traîtée avant d être rejetée dans l Arve. Pluviométrie niveau de la nappe souterraine Réservoirs Production d eau potable Compteur d eau Assainissement Evacuation des eaux usées Distribution Captage d eau en nappe souterraine Rejet des effluents épurés Usine de dépollution des eaux usées Ocybèle Arve Schéma du parcours de l eau jusqu en

DISTRIBUTION L eau potable arrive ensuite au grand réservoir du Salève, pour être acheminée dans les réseaux de distribution sur l agglomération annemassienne.

4 Les impuretés dans l eau La réponse : l ultrafiltration L eau brute captée à la source contient des impuretés : - matières en suspension (sables fins, argile, limon) qui ont une taille de quelques microns. - germes pathogènes (parasites, bactéries, virus) parfois présents dans les eaux de sources ou de nappes phréatiques, qui ont une taille de quelques dixièmes de microns. Une eau trop turbide ne peut être distribuée dans l agglomération et doit être rejetée, ce qui représente une lourde perte. Le site de production devait donc être stoppé 145 jours par an en moyenne. L ultrafiltration consiste à faire passer l eau dans des membranes poreuses qui retiennent les impuretés. 4 Ces impuretés sont responsables des fortes pointes de turbidité à la suite d orages notamment. Le site de production d eau potable des Eaux-Belles est tributaire de cette turbidité. La construction de ce nouvel équipement de traitement de l eau, l usine d ultrafiltration, constitue une étape supplémentaire dans le cycle de production de l eau.

Une eau trop turbide ne peut être distribuée dans l agglomération et doit être rejetée, ce qui représente une lourde perte. Le site de production devait donc être stoppé 145 jours par an en moyenne.

5 Zoom sur la filtration par membranes La membrane d ultrafiltration peut être comparée à un tamis dont les trous mesurent quelques centièmes de microns. Elle retient les particules de 0,01µm à 0,1µm et permet de produire une eau potable d une grande pureté. de la turbidité, des parasites (Giardia, Cryptos), des germes fécaux. Elle est appropriée aux eaux de surface. L ultrafiltration permet l élimination : 5

Elle retient les particules de 0,01µm à 0,1µm et permet de produire une eau potable d une grande

6 Schéma explicatif de la production de l eau depuis fin 2006, année de mise en service de l usine d ultrafiltration Agglomération annemassienne Captage à la source Eau brute 100 m 3 Réservoir U s i n e d ' u l t r a f i l t r a t i o n Pompe d'alimentation Préfiltre 200µm 112 Modules membranaires 0,1-0,001µm Eau filtrée (2x180 m 3 /h) 7,200 m 3 /jour Pompe de rétrolavage Eau préfiltrée Eaux usées Unité de retraitement (22 m 3 /h) Rejets du rétrolavage Préfiltre Réseaux d'eaux usées Ruisseau Réservoir 12 Modules membranaires 4000 m 3 Pompes 6

200µm 112 Modules membranaires 0,1-0,001µm Eau filtrée (2x180 m 3 /h) 7,200 m 3 /jour Pompe de rétrolavage Eau préfiltrée Eaux usées

7 Vue extérieure des modules membranaires Zoom sur un module Quelques chiffres 124 modules de 40 m² m 3 net par jour Unité de retraitement de 12 modules Pertes en eau < 9 % Consommation électrique 0.11 kwh/m 3 Fonctionnement automatique Eau traitée turbidité < 0.01 FNU (clairification) exempte de germes (désinfection) Filtre à sable Microfiltration Surface de filtration Nombre de fibres creuses Diamètres intérieur des fibres Diamètre du module Longueur utile du module Membranes Carter 40 m² mm 200 mm mm polyethersulfone PVC Débit 3 m 3 /h Nanofiltration Osmose inverse Ultrafiltration 100 µm ,1 0,01 0,001 0,0001 Cheveu Globule rouge Microorganisme Virus Polio Pollen Levure Macro molécules organiques Bactéries Virus Sels dissous Plusieurs niveaux de filtration sont possibles, allant de 100µm à 0,0001µm. On peut distinguer les différents «seuils de coupure», sur le schéma ci-dessus. 7

01 FNU (clairification) exempte de germes (désinfection) Filtre à sable Microfiltration Surface de filtration Nombre de fibres creuses Diamètres intérieur des fibres Diamètre du module Longueur utile

8 Coupe d une fibre creuse asymétrique en polyethersulfone (PES) Coupe d'une fibre creuse asymétrique en Polyethersulfone (PES) Gradient de pression Force motrice P Couche active de la membrane Rm Dimension des particules retenues 10 à 100 nm Cr Formation du gâteau Rp Cp Viscosité du Rétentat n STRUCTURE POREUSE (servant de support mécanique) S U R F A C E P O LA R H IS Y D A R TI O P H O I N L E G EL Rg Rcp Flux convectif Turbulences à la surface de la membrane en filtration TANGENTIELLE Gradient de concentration Forces qui tendent à éloigner les particules de la membrane Flux diffusif Flux tangentiel Equation de Darcy P Flux = n (Rm + Ra + Rp + Rcp + Rg) G EL P O LA Ra Eau Sels Accumulation dans les pores Phénomène de colonisation Formation du biofilm R I S A T I O N + Perméat Zoom sur la membrane Cp Cr LEGENDE Bactéries Macro molécules Eau Sels Concentration perméat Concentration retentat Rcp Résistance de concentration polarisation Ra Résistance d'adsorbtion Rg Résistance couche de gel Rp Résistance des pores Rm Résistance hydraulique Zoom sur les pores de la membrane X X Obstruction des pores Matières organiques Soluté adsorbé 8

L E G EL Rg Rcp Flux convectif Turbulences à la surface de la membrane en filtration TANGENTIELLE Gradient de concentration Forces qui tendent à éloigner les particules de la membrane Flux diffusif

9 Synoptique - Ecran de contrôle de l usine d ultrafiltration 9

10 Un projet de grande ampleur Suivi analytique 10 Objectifs : Traiter l eau quelle que soit sa turbidité et augmenter la production du site en fonctionnant 365 jours par an. Production visée : Passer de 1 à 2 millions de m 3 par an Autre conséquence: Diminuer le dosage en chlore : l ultrafiltration produit une eau de meilleure qualité qui nécessite un traitement en chlore plus faible que celui actuellement réalisé. Montant total (études + travaux) : HT Aujourd hui, l usine est en parfait état de marche, elle a été inaugurée le 25 novembre En septembre 2007, soit 10 mois après sa mise en fonction, l usine totalisait une production de 2 millions de m 3. On peut noter dans les premières lignes, au stade de l eau brute, que certaines bactéries ont été répertoriées. Elles ont disparu au stade d eau filtrée ou traitée, dans les colonnes suivantes. Note : quand l eau est simplement filtrée par les membranes, aucun produit chimique n est ajouté. Dans certains cas, comme l indique la case verte, on peut voir qu après avoir été filtrée, l eau contient encore un germe revivifiable. Le germe disparaît après l injection de chlore, au moment du traitement de l eau. L eau traitée peut donc être envoyée à l usine de pompage, puis au réservoir de 4000m 3 pour être distribuée sur l agglomération.

chlore plus faible que celui actuellement réalisé. Montant total (études + travaux) : 2.300.000 HT Aujourd hui, l usine est en parfait état de marche, elle a été inaugurée le 25 novembre 2006.

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12 Service Communication Annemasse Agglo Sources SOGEA/Membratec - Mairie de Paris -U picardie -Fotolia - imprimé sur papier recyclé - Impression : Repro Léman ANNEMASSE - LES VOIRONS AGGLOMÉRATION 10, rue du Petit Malbrande BP Annemasse cedex Tél Fax :

Repro Léman ANNEMASSE - LES VOIRONS AGGLOMÉRATION 10, rue du Petit Malbrande BP

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