Présentation des activités liées à la réutilisation des eaux grises Gaëlle BULTEAU Mars 2013
Plan de la présentation Définition des eaux grises, potentiel de réutilisation, caractéristiques Position française Activités de recherche en cours et à venir partenariale Projets menés en partenariat ATEx, Avis Technique 2
Définitions partenariale pren 16323:2011 - Glossaire de termes techniques des eaux résiduaires Grey water Eau(x) ménagère(s) : eaux résiduaires domestiques à l'exclusion des eaux de toilettes et d urinoirs Également appelées eaux grises Eaux le plus souvent écartées 3
Potentiel de réutilisation des eaux grises partenariale Recycler les eaux grises = les récupérer, les traiter et les réutiliser, le plus souvent in situ, pour l alimentation des chasses d eau des toilettes et pour l arrosage extérieur (exemples en Australie et en Allemagne de réutilisation à l échelle d un quartier) Consommations dépendent de : origine géographique réseau et type d équipement habitants (âge, sexe, catégorie socioprofessionnelle, culture) type de bâtiment Source : Données CIeau 4
Facteurs influençant la composition des eaux grises partenariale La composition des eaux grises varie principalement en fonction de : l origine géographique des données la typologie du bâtiment des activités des occupants Variations significatives dans l espace et dans le temps, en fonction des consommations d eau et des quantités de substances rejetées Dans un même lieu, variations : normales : évolution des usages fonction de l occupation (ex : forte activité matin et soir pour l'hygiène personnelle, variations entre semaine et week-end ou périodes de vacances) accidentelles : de nature ponctuelle correspondant à un évènement rare (ex : présence de colorant capillaire, de produits chimiques d'entretien ou de bricolage, d'excès de désinfectant chloré) Variations en fonction du ou des types d eaux grises considérées 5
Caractéristiques des eaux grises partenariale Exemple : eaux de salle de bain Douche/bain Salle de bain Douche/bain Lavabo Bain Lavabo Douche Siegrist, Witt and Boyle (1976) Christova- Boal et al. (1996) Surendran and Wheatley (1998) Surendran and Wheatley (1998) Almeida, Butler and Friedler (1999) Almeida, Butler and Friedler (1999) Almeida, Butler and Friedler (1999) Température C 29 Couleur Pt/Co 60-100 Turbidité NTU 60-240 92 102 MES mg.l -1 120 48-120 76 40 54 181 200 ph 6,4-8,1 7,6 8,1 DBO 5 mgo 2.L -1 170 76-200 DCO totale mgo 2.L -1 210 298 501 DCO soluble mgo 2.L -1 184 221 221 N-total mgn.l -1 17 NTK mg.l -1 4,6-20 + N-NH 4 mgn.l -1 2 < 0,1-15 1,56 0,53 1,1 0,3 1,2 N-NO 3 - mgn.l -1 0,4 0,9 0,34 4,2 6 6,3 P-total mgp.l -1 2 0,11-1,8 P-PO 4 mgp.l -1 1 1,63 45,5 5,3 13,3 19,2 Coliformes totaux UFC.100mL -1 70-8200 500-2,4.10 7 6.10 6 5.10 4 Coliformes fécaux UFC.100mL -1 1-2500 170-3,3.10 3 600 32 Streptocoques fécaux UFC.100mL -1 1-70000 79-2,4.10 3 Source : Eriksson et al., 2002 6
Contexte en France partenariale Code de la Santé Publique Impose l usage d une eau potable pour l ensemble des usages domestiques intérieurs (article R.1321-1) Précise que l alimentation par un réseau d eau non potable est soumise à dérogation préfectorale (article R.1321-57) Propositions de loi déposées à l Assemblée Nationale Juin 2008 : proposition visant à inciter à l installation d un système de récupération et de traitement des eaux grises (attribution d un crédit d impôt) sans suite à ce jour Octobre 2011 : proposition autorisant l installation d un système de récupération et de traitement des eaux grises sans suite à ce jour Octobre 2012 : proposition visant à autoriser l installation d un système de récupération et de traitement des eaux grises sans suite à ce jour ANSES : Groupe de travail «Réutilisation des eaux grises» Création du GT début 2012 pour répondre à la saisine de la Direction Générale de la Santé portant sur l évaluation des risques sanitaires liés à la réutilisation d eaux grises pour des usages domestiques Coordination par l Unité d évaluation des risques liés à l eau de l Anses et rattaché au Comité d experts spécialisé «Eaux». GT créé pour 18 mois, rendu prévu mi-2013 7
Travaux de recherche CSTB partenariale Tout comme les eaux de pluie, les eaux grises produites de manière régulière et en quantité importante, sont susceptibles d'être réutilisées après traitement, pour des usages ne nécessitant pas la qualité eau potable. Objectif : approfondir les connaissances scientifiques et techniques dans le domaine de la réutilisation des eaux grises afin de sécuriser l intégration de cette pratique à l'échelle du bâtiment (individuel ou collectif) Les travaux de recherche visent tout particulièrement à : dresser un panorama international (réglementations, procédés existants, retours d expérience) caractériser la composition physico-chimique et microbiologique des diverses sources d eaux grises mettre au point des bancs expérimentaux et des protocoles de test afin de qualifier l efficacité de traitement des procédés et vérifier la fiabilité des technologies sécuriser l intégration dans les bâtiments (disconnexion, identification double réseau) cerner les risques encourus (sanitaires, environnementaux) travailler sur les aspects technico-économiques (investissement, entretien/maintenance, consommation énergétique ) appréhender l'acceptabilité des usagers 8
Moyens expérimentaux partenariale AQUASIM : disposer d eaux grises réelles pour tester les procédés de traitement en conditions réalistes et maîtrisées Production d eaux grises : Bâtiment AQUASIM Laverie d AQUASIM de lave-linge : mise en place d une laverie avec un fonctionnement 5j/7 pour le lavage du linge du personnel du CSTB ainsi que pour le lavage du linge professionnel Production d eaux grises 800 à 1000 L/jour de douches : 4 douches à disposition des agents du CSTB Production d eaux grises 100 à 150 L/jour 9
Moyens expérimentaux partenariale R+2 (Labo) R+1 (Plateau expérimental) Schéma de principe de la collecte et distribution des eaux grises Bornes Banc 1 arrivée/ départ Banc 2 RDC (Collecte et stockage des eaux) R020 (5 m 3 ) Cuve de stockage des eaux grises de douches Si besoin R030 (1 m 3 ) R025 (5 m 3 ) Cuve de stockage des eaux grises de laverie Douches Réservoir de collecte avec pompe Cuve de mélange des eaux grises Station de relevage Laverie 10
Thèses de doctorat partenariale Thèse de Fanny HOURLIER (2006 2010) Traitements des eaux grises par procédés membranaires et/ou biologiques en vue de leur recyclage à l intérieur du bâtiment Objectif : étude comparative des technologies membranaires directes et couplées à une épuration biologique dans le cadre du recyclage des eaux grises à l intérieur du bâtiment État de l art sur les législations, les flux et composition des eaux grises et les procédés de traitement Formulation d eaux grises synthétiques Traitement des eaux grises par nanofiltration tubulaire directe Traitement des eaux grises par bioréacteur à membranes immergées Étude technico-économique Bioréacteur à membranes immergées Pilote de nanofiltration 11
Thèses de doctorat partenariale Thèse de Pierre-Luc DAVID (2010 2013) Caractérisation des risques associés à l utilisation d eaux grises traitées pour des usages extérieurs au bâtiment Objectif : Identification des dangers liés à la réutilisation des eaux grises pour l irrigation de pelouse par aspersion Optimisation d un réacteur à lit fluidisé pour la production d eaux grises traitées (hydrodynamique, cinétique de biodégradation) Irrigation par aspersion de parcelles engazonnées - analyses physico-chimiques et microbiologiques avant aspersion et en sortie de parcelles - observations macroscopiques et analyses ponctuelles des propriétés du sol Parcelles d irrigation engazonnées Lit fluidisé 12
Thèses de doctorat partenariale Thèse de Siyu ZHANG (2012 2015) Caractérisation et critères de l évolution de la qualité microbiologique des eaux alternatives (eaux de pluie, eaux grises) pouvant être produites, traitées et stockées au niveau d un bâtiment Objectif : caractériser l évolution de la qualité microbiologique des eaux alternatives au regard de leur nature physico-chimique et en fonction des conditions de stockage de ces eaux, et identifier les principaux facteurs influant sur la dégradation de la qualité de ces eaux stockées ainsi que les moyens de la prévenir Cuve de stockage d eaux de pluie 13
s à venir partenariale Réalisation d un banc expérimental permettant l'étude comparative des systèmes de réutilisation des eaux grises (2013) Objectif : tester 3 à 4 dispositifs en parallèle, dans les mêmes conditions opératoires Alimentation par des eaux grises de douches et/ou lave-linge (en proportions modifiables) Simulation des profils de production d'eaux grises et d'utilisation des eaux grises traitées Évaluation de l efficacité de traitement selon un même protocole d essais Évaluation des impacts (encrassement, odeurs) lors d une réutilisation pour les chasses d eau Mesure des consommations énergétiques Contrôle des opérations de maintenance/entretien des systèmes Vérification des disconnexions 14
Valorisation des recherches Publications dans des revues avec comité de lecture Humeau P., Hourlier F., Bulteau G., Massé A., Jaouen P., Gérente C., Faur C., Le Cloirec P. (2011) Estimated costs of implementation of membrane processes for on-site greywater recycling Water Science and Technology, 63(12), 2949-2956 Hourlier F., Massé A., Jaouen P., Lakel A., Gérente C., Faur C., Le Cloirec P. (2010) Membrane process treatment for greywater recycling: investigations on direct tubular nanofiltration Water Science and Technology, 62(7), 1544-1550 Hourlier F., Massé A., Jaouen P., Lakel A., Gérente C., Faur C., Le Cloirec P. (2010) Formulation of synthetic greywater as an evaluation tool for wastewater recycling technologies Environmental Technology, 31(2), 215-223 partenariale Publications dans des ouvrages référencés Hourlier F., Faur C., Gérente C., Lakel A., Massé A., Jaouen P., Le Cloirec P. (2011) Eaux grises : caractérisation, traitement et recyclage, Techniques de l Ingénieur W6700, 23 p. 15
Valorisation des recherches Communications orales dans des conférences internationales David P.-L., Bulteau G., Humeau P., Gérente C., Andrès Y. (2012) Optimization of a fluidized bed for greywater treatment IWA Regional Conference on Wastewater Purification & Reuse (WWPR2012), 28-30 mars 2012, Heraklion, Crète Humeau P., Hourlier F., Bulteau G., Massé A., Jaouen P., Gérente C., Faur C., Le Cloirec P. (2011) Technical-economic analysis of implementation of membrane processes for on-site greywater recycling 10 th Specialized Conference on Small Water and Wastewater Treatment Systems (SSS4Water), 18-22 Avril 2011, Venise, Italie, 421-428 Bulteau G., Hourlier F., Massé A., Jaouen P., Lakel A., Gérente C., Faur C., Le Cloirec P. (2010) Influence of operating conditions on the performances of a membrane bioreactor for on-site greywater recycling IWA Regional Conference and Exhibition on Membrane Technology and Water Reuse (MTWR2010), 18-22 octobre 2010, Istanbul, Turquie Hourlier F., Massé A., Jaouen P., Lakel A., Gérente C., Faur C., Le Cloirec P. (2009) Formulation of a synthetic greywater to evaluate the performances of on-site greywater recycling technologies 35 th International Symposium of CIB W062 on Water supply and drainage for buildings, 7-9 septembre 2009, Düsseldorf, Allemagne Hourlier F., Massé A., Jaouen P., Lakel A., Gérente C., Faur C., Le Cloirec P. (2009) Membrane process treatment for greywater recycling: investigations on direct tubular nanofiltration 7 th IWA World Congress on Water Reclamation and Reuse, 21-25 septembre 2009, Brisbane, Australie partenariale 16
Valorisation des recherches partenariale Communications par affiche dans des conférences internationales Bulteau G., Humeau P. (2011) Recommended regulations for water reuse: Which water quality criteria for which use?, 8th IWA International Conference on Water Reclamation and Reuse, 26-29 septembre 2011, Barcelone, Espagne Bulteau G., Laffitte J.D., Marchand D. (2011) Psychosocial analysis of public acceptance towards water reuse: Case study of rainwater harvesting and greywater recycling, 8th IWA International Conference on Water Reclamation and Reuse, 26-29 septembre 2011, Barcelone, Espagne Hourlier F., Massé A., Jaouen P., Lakel A., Gérente C., Faur C., Le Cloirec P. (2009) Membrane process treatment for greywater recycling: investigations on direct tubular nanofiltration Congrès Euromembrane 2009 de l'european Membrane Society, 6 au 10 septembre 2009, Montpellier, France 17
Valorisation des recherches partenariale Communications orales dans des conférences nationales David P.-L., Bulteau G., Humeau P., Gérente C., Andrès Y. (2012) Optimisation d'un réacteur à lit fluidisé pour le traitement des eaux grises Journées Information Eaux 2010 de l'association de Professionnels du Traitement des Eaux et des Nuisances et du LCME, 25-27 septembre 2012, Poitiers, France Hourlier F., Massé A., Jaouen P., Lakel A., Gérente C., Faur C., Le Cloirec P. Nanofiltration des eaux grises en vue de leur réutilisation à l intérieur du bâtiment Congrès de l'asees (Association Scientifique Européenne pour l'eau et la Santé) : Réutilisation des eaux de pluie, grises ou usées : Impacts Sanitaires et Environnementaux, 14-15 mai 2009, Aix en Provence, France Communications par affiche dans des conférences nationales Hourlier F., Massé A., Jaouen P., Lakel A., Gérente C., Faur C., Le Cloirec P. Bioréacteur à membranes immergées pour le recyclage in-situ des eaux grises : étude de faisabilité Journées Information Eaux 2010 de l'association de Professionnels du Traitement des Eaux et des Nuisances et du LCME, 28-30 septembre 2010, Poitiers, France 18
partenariale sur la valorisation matière des eaux grises partenariale Projet CYCLEAUX-1 (2006 2011) Réutilisation des eaux grises dans le bâtiment et dans les navires de croisière Objectif : concevoir des procédés de traitement des eaux grises Suivi expérimental de projets de réutilisation des eaux grises à échelle 1 En cours à Paris : réutilisation d eaux de douches pour les chasses d eau des toilettes En projet à Nantes : réutilisation d eaux de laverie 19
partenariale sur la valorisation énergétique des eaux grises partenariale Contexte Développement de procédés innovants de récupération des calories des eaux grises de douches Objectifs Déterminer le rendement de récupération de calories de ces procédés en fonction du mode de réutilisation considéré Évaluer les risques sanitaires potentiels liés à la mise en place de ces dispositifs (notamment le risque légionelles) Démarche Construction d un banc expérimental mettant en œuvre ces procédés innovants, en comparaison avec une ligne témoin Élaboration d un protocole d essais permettant de mesurer les rendements de récupération de calories en fonction du mode de valorisation, mais aussi de réaliser des prélèvements réguliers dans l'eau de douche ou sur le biofilm des canalisations Banc expérimental sur la récupération de calories des eaux grises Deux procédés testés à ce jour Protocole d essais reconnu par la Commission titre V 20
Champ d évaluation partenariale ATEx (Appréciation Technique d Expérimentation) Pour faciliter la prise en compte de l innovation dans la construction et aider à promouvoir des produits, des composants nouveaux. En évaluant les premières utilisations d un procédé innovant, l ATEx : Facilite l intégration des expérimentations dans la construction, Favorise l identification des risques et leur prévention en permettant aux assureurs de les prendre en compte en connaissance de cause et de manière équilibrée, Incite les maîtres d ouvrage à favoriser l expérimentation. Concernant les eaux grises, une seule expérimentation a été évaluée à ce jour. ATEC (Avis Technique) Pour évaluer un produit ou procédé en fonction d un emploi défini (informations sur l aptitude à l emploi d un produit ou procédé en matière de domaine d emploi compatible avec la réglementation des ouvrages, de comportement en œuvre, de durabilité prévisible des ouvrages, compte tenu des dispositions de mise en œuvre définies) L ATEC résulte d une appréciation impartiale formulée par un comité d experts représentatifs des professions (pour les eaux grises, il s agit du GS 17 Épuration) Concernant les eaux grises, aucun produit n a été évalué à ce jour. 21
Contact : Gaëlle BULTEAU AQUASIM, Département CAPE, CSTB Nantes 02 40 37 20 76 gaelle.bulteau@cstb.fr