Brevet de Technicien Supérieur Travaux Publics Lycée Régional du Bâtiment et des Travaux Publics Sommaire 1 - Captage et pompage 2 - La qualité de la ressource : les eaux brutes 3 - Les traitements de l'eau potable 4 - Les besoins en eau de la France 5 - Quelques chiffres clefs (source «Direction de l Eau» décembre 1999) 6 - Rendre l'eau potable Lycée du Bâtiment Saint-Lambert 15, rue saint-lambert 75015 Paris Tél. 01 53 98 98 00 Télécopie 01 53 98 98 01 E-mail : saint.lambert@wanadoo.fr Site Internet : http://lyc-du-batiment-saint-lambert.scola.ac-paris.fr
1 - Captage et pompage En France, 60 % de l'eau potable provient des eaux souterraines qui s'accumulent dans des réservoirs naturels aquifères (libres dans les alluvions, captifs entre deux couches géologiques imperméables). Les restants 40 % viennent à des eaux de surface(rivières, lacs, fleuves). Les eaux superficielles sont prélevées par un simple pompage en amont de l'usine de traitement. Le captage des eaux souterraines s'effectue soit à partir d'une source ou d'une résurgence, soit le plus souvent par des forages (jusqu'à 700 m de profondeur). Les eaux de forage sont en général de meilleure qualité ; du fait de leur éloignement de la surface, elles sont en effet davantage protégées de la pollution. La loi sur l'eau du 3 janvier 1992 fait obligation aux communes de protéger les captages à l'aide de périmètres de protection situés autour des points de prélèvement des eaux superficielles ou souterraines. On distingue trois types de périmètres : -le périmètre de protection immédiate (clôture située aux abords de l'ouvrage) permet d'éviter les déversements et infiltrations d'éléments polluants ; les terrains situés à l'intérieur du périmêtre de protection immédiate doivent être acquis par le service des eaux en pleine propriété. -le périmètre de protection rapprochée dépend des caractéristiques des nappes aquifères et de la nature des pollutions possibles ; à l'intérieur du périmètre de protection rapprochée, toutes les activités ou installations de nature à nuire directement ou indirectement à la qualité des eaux peuvent être interdites (cultures, stockage de produits toxiques, dépôts, etc...). -le périmètre éloigné concerne les mêmes activités que le périmêtre de protection. Dans cette zone, elles peuvent être soumises à une réglementation les limitant. 2 - La qualité de la ressource : les eaux brutes L'eau à l'état naturel nécessite presque partout en France un traitement pour être propre à la consommation humaine. est aujourd'hui un produit élaboré selon des normes exigeantes et précises, soumis à des contrôles très stricts. La recherche de la qualité commence à la source, dès le captage de l'eau. L'exigence de la qualité se manifeste dès la première étape, au moment du choix de l'eau brute qui va servir à produire l'eau de nos robinets. On n'a pas le droit d'utiliser n'importe quelle eau pour cela. Elle doit satisfaire à un certain nombre d'exigences. L'eau est une ressource locale. La qualité des eaux brutes dépend du contexte géographique, hydrographique et économique (région agricole, urbaine ou industrielle). Certaines régions sont plus favorisées que d'autres. Selon la qualité des eaux brutes, les traitements pour produire l'eau potable seront plus ou moins complexes. 3 - Les traitements de l'eau potable Surveillée et protégée, l'eau brute à l'état actuel ne représente encore qu'une matière première, qui va être transformée, élaborée, pour devenir conforme aux normes définies par la réglementation. L'eau qui coule à nos robinets est un produit élaboré, qui a fait l'objet de nombreux traitements et contrôles. n'existe 2
pratiquement plus à l'état naturel. En France, l'eau "propre à la consommation humaine" doit remplir 63 critères, qui reflètent deux préoccupations permanentes : En priorité, celle de la santé publique : fournir au consommateur une eau sûre, garantie contre tous les risques immédiats ou à long terme - réels, potentiels, ou même simplement supposés ; ensuite, celle du confort et du plaisir : offrir une eau agréable à boire, claire, inodore et équilibrée en sels minéraux. Le rôle des chaînes de traitement mises en œuvre par les sociétés de service de l'eau et de l'assainissement est de rendre l'eau brute conforme aux normes de qualité. Ces traitements sont souvent sophistiqués. Ils doivent être adaptés à chaque qualité d'eau brute. Ils intègrent des systèmes de secours en cas de panne des installations, de façon à assurer la continuité de la distribution d'eau. Ils doivent être évolutifs pour suivre les éventuels changements des caractéristiques de la ressource en eau ou le renforcement de l'exigence des normes encadrant la qualité de l'eau distribuée. L'ensemble doit bien sûr être réalisé à un coût optimal. Des traitements différenciés Les caractéristiques des eaux brutes sont extrêmement variées. Il existe un certain nombre de procédés élémentaires destinés à les traiter. Mais, de même qu'à partir de briques identiques l'architecte peut construire une infinité de maisons différentes, le professionnel de l'eau peut combiner de manières très diverses ces procédés en fonction des cas spécifiques. En outre, chaque procédé pourra changer de rôle en fonction de la place qu'il occupe dans la filière du traitement et de la façon dont il est mis en œuvre. On ne peut donc pas prétendre décrire de façon à la fois simple et complète les différents procédés et filières de traitement. On peut cependant proposer une classification générale de procédés de base, puis une description des étapes les plus courantes du traitement. Les traitements actuels sont d'une remarquable efficacité. On sait aujourd'hui transformer en eau potable presque n'importe quelle eau brute. Demain, des traitements encore plus sophistiqués et encore plus efficaces seront mis au point. Mais ces traitements coûtent cher, en raison de leur complexité. Traiter l'eau deviendra de plus en plus cher si un effort n'est pas consenti par tous pour préserver la ressource en eau en limitant la pollution sous toutes ses formes. La distribution de l'eau potable 600 000 km de canalisations acheminent l'eau potable, produite dans les usines de traitement, jusqu'aux habitations des Français. Une distance équivalente à 15 fois la circonférence de la Terre! Distribuer l'eau à la la population française, cela signifie, en premier lieu, assurer le maintien de la qualité sanitaire de l'eau durant son trajet. C'est aussi élaborer des réseaux de distribution adaptés aux conditions géographiques et d'habitat de chaque lieu, aux habitudes de consommation des personnes... et s'assurer du bon rendement de ces réseaux, en luttant contre les fuites. 4 - Les besoins en eau de la France La France reçoit chaque année 440 milliards de m3 de précipitations. 60% s'évaporent, 15% alimentent nos cours d'eau (rivières, fleuves, lacs...) et 25% s'infiltrent dans le sol pour reconstituer nos réserves souterraines. Face à cette relative abondance de ressources, les prélèvements d'eau annuels s'établissent à environ 41 milliards de m3*. Ces prélèvements permettent de satisfaire tous les usages de l'eau... et ils sont nombreux! En effet, l'usage de l'eau ne se limite pas à l'utilisation que fait tout un chacun de l'eau potable (boisson, cuisine, hygiène, sanitaires, nettoyage, etc.). L'eau est ainsi au cœur de la plupart des activités humaines : agriculture, production industrielle, transports, nettoyage des cités, énergie... 3
En terme de prélèvements, la répartition entre les différents usages de l'eau se fait en France comme indiqué ci-contre. Les disparités ont essentiellement deux explications : o L'eau utilisée pour la production d'énergie est essentiellement utilisée en refroidissement dans les centrales thermiques et nucléaires : on en prélève donc énormément... mais l'intégralité est restituée à la nature, sans quasiment subir de dégradation. o - L'agriculture ne représente que 12 % des prélèvements pour 42% de la consommation nette, puisque cette eau est largement utilisée pour l'irrigation. Source : Agences de l'eau (1994) En moyenne, la répartition entre les multiples usages que l'on fait de l'eau au cours de notre vie quotidienne se fait comme indiqué ci-contre : Aujourd'hui, l'eau représente une dépense moyenne annuelle de 1 500 à 2 000 F pour une famille de 4 personnes. Le prix du service de l'eau peut varier d'une commune à l'autre, et dans de nombreuses localités, il a subi des augmentations, le plus souvent dues au développement du service de collecte et de traitement des eaux usées. On considère en effet que le prix du service de l'eau a progressé en moyenne de 10% par an entre 1990 et 1994. Depuis trois ans, ce rythme de progression ne cesse de se ralentir : +6,4% en 1995, +3,5% en 1996 et, enfin, +2,2% en 1997. 4
Evolution du prix de l'eau et des autres composantes (base 100 janvier 1990) % de progression d'une année à l'autre (Source : SPDE) 5 - Quelques chiffres clefs (source «Direction de l Eau» décembre 1999) Montant annuel des investissements des collectivités locales en eau et en assainissement : environ 29 MdF dont 13 MdF pour l alimentation en eau potable, 11 MdF pour les réseaux d assainissement, 5 MdF pour le traitement des eaux usées. Les dépenses de fonctionnement des services d eau et d assainissement ont été de 79,5 MdF en 1998 dont 46, MdF pour l alimentation en eau potable, 33 MdF pour l assainissement et l épuration des eaux usées. La distribution d eau potable : o 5 milliards de m 3 d eau distribuée par an, o 600 000 Km de canalisations. L assainissement : o 180 000 km de réseaux d assainissement, o plus de 12 000 stations d épuration des eaux usées. 5
6 - L'eau naturelle n'est pas directement consommable : il convient donc de la traiter afin de la rendre potable. Avant d'arriver à nos robinets, l'eau captée dans la nature doit subir une série d'opérations dans une usine de pré-traitement. Afin de répondre à toutes les exigences de qualité, des traitements adaptés, souvent sophistiqués, sont nécessaires. En fonction de la qualité de l'eau brute, les procédés de base et les traitements sont multiples. Procédés physiques Ces procédés consistent à faire passer l'eau à travers filtres et tamis, à la laisser décanter, à la filtrer sur des matériaux classiques (sables) ou absorbants (charbons actifs) et, parfois, à utiliser de l'air sous pression pour faire remonter diverses matières à la surface (flottation). Procédés physico-chimiques Par l'ajout de réactifs, on parvient à une coagulation des matériaux en suspension, qui sont éliminés. Procédés chimiques Certains éléments chimiques (chlore, ozone, gaz désinfectant) sont utilisés pour agir sur les métaux et pour détruire les germes. Enfin, des procédés de neutralisation ou d'acidification permettent de contrôler le ph de l'eau. Procédés biologiques Certaines cultures bactériennes mises en contact avec l'eau éliminent des éléments indésirables. Les paramètres est le produit alimentaire le plus surveillé. Ainsi, les normes de qualité de l'eau potable sont très rigoureuses. Elles consistent en 63 paramètres divisés en 7 groupes et contrôlés régulièrement afin que sa qualité soit conforme aux normes définies par le ministère de la Santé et le Parlement Européen. Les paramètres étudiés sont les suivants : 1. Paramètres organoleptiques (couleur, saveur et transparence de l'eau) 2. Paramètres physico-chimiques (caractéristiques naturelles de l'eau : température, conductivité, ph...) 3. Paramètres concernant les substances indésirables (teneur maîtrisée en fluor, nitrates...) 4. Paramètres concernant les substances toxiques reconnues (doses infimes en plomb, chrome...) 5. Paramètres microbiologiques (absence de bactéries et de virus pathogènes) 6. Pesticides et produits apparentés (doses infimes) 7. Paramètres concernant les eaux adoucies ou déminéralisées (teneur minimale en calcium, magnésium, carbonate ou bicarbonate) 6