Dossier documentaire 1 - Geographica

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maines elles-mêmes en sont totalement tributaires : elles l'utilisent pour les besoins de leur vie quotidienne, pour leur agriculture et leur industrie, mais aussi comme moyen de transport, pour produire leur énergie ou évacuer leurs déchets. La multiplication des conflits géopolitiques liés à l'eau HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=CA050007" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau ressources et utilisation EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET ainsi que la montée rapide des coûts de production de l'eau potable dans la plupart des pays industrialisés sont les indices d'une crise majeure de cette ressource.
Patrimoine naturel le plus précieux de l'humanité, l'eau est très inégalement répartie dans le monde. Pour des raisons climatiques, tout d'abord : les zones arctiques, tempérées et tropicales humides se partagent 98 p. 100 des eaux qui circulent sur l'ensemble des terres émergées, tandis que les zones arides et semi-arides ne disposent que des 2 p. 100 restants. Mais les écarts dans les modes et les niveaux de développement socio-économique jouent aussi un rôle déterminant dans les disparités des ressources en eau réellement disponibles. Ainsi, au Sud (au sens géopolitique du terme), plus de 1,5 milliard d'individus sont privés d'eau potable. Quant aux pays industrialisés, ils connaissent une crise latente, notamment en raison des pollutions qui mettent en danger cet élément longtemps considéré comme indéfiniment renouvelable. Les ressources naturelles en eau, potentiellement utilisables, varient suivant les régions de 200 litres à 2 millions de litres par jour et par habitant.
L'eau de notre planète HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=AN050013" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau ressources et utilisation EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET (environ 1 385 millions de kilomètres cubes) est répartie dans cinq réservoirs interconnectés. Le plus important d'entre eux est constitué par les océans (environ 97,4 p. 100). Les glaces représentent environ 2 p. 100 du réservoir mondial, les eaux douces terrestres (lacs, fleuves, eaux souterraines et humidité des sols) 0,6 p. 100 et la vapeur d'eau atmosphérique moins de 0,001 p. 100. Quant à la totalité de l'eau contenue dans les cellules vivantes, elle correspond à moins de 0,000 1 p. 100 de l'ensemble, soit tout de même 1 100 kilomètres cubes.
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I - Ressources
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Le cycle de l'eau
HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=VI990045" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau ressources et utilisation EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET Les cinq réservoirs d'eau de la planète subissent des transferts incessants selon un cycle bien connu dont la phase initiale est l'évaporation des eaux de surface des océans et des continents. Chaque jour, plus de 1 000 milliards de tonnes d'eau passent ainsi dans l'atmosphère, qu'elles quitteront un peu plus tard sous forme de précipitations. La fraction P de ces précipitations qui retombe sur les continents se répartit en deux flux. Une partie (Ev) de l'eau retombée subit à nouveau les phénomènes d'évapotranspiration, après avoir, pour une part, transité par les êtres vivants ; le reste (Dr) est drainé vers les océans. Le bilan s'écrit : P = Ev + Dr.
Les ressources en eau Dr, dites renouvelables, se répartissent elles-mêmes, en fonction de la perméabilité du sol, en trois flux secondaires : le ruissellement, qui alimente les rivières et les fleuves ; le drainage par infiltration superficielle, qui recharge les nappes aquifères ; le drainage souterrain profond, qui fournit les nappes les plus profondes (plusieurs centaines de mètres de profondeur).
Au cours de ce cycle, la surface de l'océan fonctionne comme un immense distillateur. Cet évaporateur à basse température joue le rôle d'une station d'épuration géante qui débarrasse l'eau de tous les déchets, toxines et bactéries qui la polluent et remet l'eau douce à la disposition de la biosphère. À cette eau évaporée viennent se joindre les eaux thermales et volcaniques mises en mouvement par la chaleur interne du globe. À la distillation naturelle s'ajoute le flux des eaux douces obtenues artificiellement par les usines de dessalement des eaux de mer, soit environ 15 millions de mètres cubes par jour.
Le cycle de l'eau comporte donc deux branches principales : une branche atmosphérique (réservoir atmosphérique) et une branche « terrestre » (les quatre autres réservoirs). L'étude de la première relève de la météorologie, la seconde de celle de l'hydrologie. La météorologie permet de comprendre le rôle de la circulation générale de l'atmosphère dans le cycle de l'eau et donc la distribution géographique inégale des précipitations. Dans les zones subtropicales et polaires, l'évaporation est plus importante que les précipitations, tandis que les précipitations dépassent l'évaporation dans les ceintures de précipitation, à savoir la zone de convergence intertropicale et les latitudes moyennes soumises aux perturbations associées aux fronts polaires. Le bilan précis des processus d'apport et d'élimination de l'eau dans une région donnée permet de connaître la répartition spatiale et temporelle de cet élément.
Les trois paramètres principaux caractérisant les précipitations volume, intensité et fréquence varient selon les lieux et les saisons. Le volume des précipitations s'évalue en hauteur d'eau sur une période donnée. Une fraction de la pluie est directement évaporée, une autre est interceptée par la végétation, une autre enfin frappe directement le sol. Dans ce dernier cas, une partie s'infiltre, une autre peut stagner en surface, une dernière est emportée par le ruissellement. On fait appel à la notion de pluie efficace pour définir la fraction de pluie qui est effectivement utilisée par la végétation. Cette notion est essentielle, puisque les végétaux constituent le premier niveau trophique des écosystèmes, celui de la photosynthèse du vivant.
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Une ressource primordiale pour la vie
L'eau de pluie est essentielle pour toute la chaîne du vivant, dont les végétaux constituent le premier maillon. Ces derniers sont responsables des processus d'évapotranspiration en rejetant des masses considérables d'eau par leur système foliaire. Leurs racines, qui peuvent aller chercher l'eau à plusieurs mètres de profondeur dans le sol, accélèrent les mouvements ascendants sol-atmosphère. Le transit de l'eau dans les végétaux est un phénomène d'une ampleur considérable. Ainsi, un hectare de forêt, en région tempérée, peut absorber jusqu'à 4 000 tonnes d'eau par an (chiffre obtenu en Suède pour une forêt d'épicéas sur sol humide). Le flux de vapeur d'eau provient de la transpiration des plantes et de l'évaporation des surfaces de contact plante-atmosphère et sol-atmosphère. La valeur maximale de ce flux constitue l'évapotranspiration potentielle, ou ETP, paramètre qui constitue l'un des fondements de la classification biologique des climats.
Indépendante de la disponibilité réelle en eau et comparée au volume mesuré P des précipitations, l'ETP permet d'établir, pour toute station, l'existence ou non d'un déficit climatique en eau DE. En termes très simplifiés : DE = ETP " P.
Il y a déficit si ETP est supérieur à P, excédent dans le cas contraire. Avec ce type de calcul, on peut estimer les besoins en eau des cultures en remplaçant dans l'expression précédente le facteur DE par le terme ETR, représentant l'évapotranspiration réelle, autrement dit la quantité d'eau réellement évapotranspirée au niveau d'une culture. Cette dernière dépend des conditions climatiques, de la disponibilité en eau de surface et des caractéristiques aériennes des végétaux.
Élément fondamental de la croissance des végétaux, l'eau est plus généralement le constituant majeur de toute matière vivante, le milieu où s'effectuent de multiples réactions métaboliques, chez les êtres vivants terrestres aussi bien que chez les êtres vivants aquatiques. Si ces derniers ont toujours de l'eau à leur disposition, il n'en va pas de même en milieu terrestre, où plantes et animaux doivent s'adapter à diverses conditions hydriques pour assurer leur autorégulation.
À l'état liquide, l'eau solubilise les molécules motrices de la physiologie du vivant, et son mouvement permet de structurer ce dernier. L'osmose de l'eau et la diffusion des sels assurent les échanges internes et, ainsi, la vie elle-même. La vie est donc impossible sans la présence d'une certaine quantité d'eau dans les organismes. Ces derniers mettent en uvre diverses stratégies adaptatives, particulièrement sollicitées dans les régions froides, où le gel peut provoquer la mort en entraînant l'immobilité du « milieu intérieur », ainsi que dans les régions arides, où l'économie de l'eau est la règle pour tous les êtres vivants. L'homme ne saurait échapper à ces contraintes.
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II - Les usages de l'eau
L'eau est indispensable aux activités humaines. Au-delà des besoins physiologiques quotidiens et quasi incompressibles environ 3 litres par jour pour une personne , on distingue les usages domestiques, agricoles et industriels HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=CA050008" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau ressources et utilisation EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET . Cette classification générale ne doit pas faire oublier un certain nombre d'utilisations importantes dont la caractéristique commune est d'employer l'eau comme support : la navigation et le transport par voie d'eau, la pêche, le tourisme et les loisirs ou encore la production d'énergie électrique.
Les fonctions vitales, alimentaires et sanitaires de l'eau sont primordiales. Sur les 3 600 milliards de mètres cubes utilisés chaque année dans le monde, l'eau potable représente moins de 10 p. 100, mais les exigences de qualité qu'elle impose représentent un coût économique déterminant dans la gestion de la ressource (environ 80 p. 100). L'eau potable nécessaire à l'alimentation doit présenter certaines qualités physico-chimiques et biologiques complexes, définies à l'échelle mondiale par l'Organisation mondiale de la santé (O.M.S). Si de telles normes sont appliquées dans les pays industrialisés, il n'en va pas de même dans la plupart des pays en développement, où le manque d'eau potable constitue aujourd'hui le problème environnemental le plus grave.
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Les usages domestiques
Les usages domestiques concernent l'alimentation, les diverses activités de lavage, d'évacuation des déchets, l'hygiène personnelle, l'arrosage des jardins. En fonction du niveau de vie et de la proximité de la ressource, ils sont très variables dans le temps et dans l'espace. Ainsi, à Paris, en moins de deux siècles, la consommation journalière moyenne est passée de 10 litres par habitant (vers 1800) à 300 litres (en 1995). À travers le monde, elle varie aujourd'hui de 5 litres à Madagascar à 500 litres aux États-Unis. Ces chiffres sont cependant trompeurs en ce qui concerne les consommations urbaines des pays industrialisés, car ils sont obtenus en divisant la quantité totale d'eau distribuée par le nombre d'habitants. Or plus de la moitié de la consommation est liée aux activités industrielles et artisanales raccordées au réseau. La consommation domestique réelle est donc, aux États-Unis, plus proche de 200 litres par personne et par jour. Cependant les écarts reflètent à la fois des pénuries et des coûts économiques qui représentent souvent des obstacles insurmontables pour les pays en développement.
En ce qui concerne les usages domestiques, les situations sont donc très variables. Dans les pays en développement, le manque d'eau « propre » constitue un véritable défi pour la santé humaine. L'O.M.S. souligne que « le nombre de robinets d'eau pour 10 000 personnes est un meilleur indice sanitaire que le nombre de lits d'hôpital ». Alors qu'au Nord neuf personnes sur dix disposent en abondance d'eau propre et d'équipements pour l'évacuation des eaux usées, au Sud, seulement quatre individus sur dix ont accès à de l'eau saine et trois sur dix à un équipement approprié pour l'évacuation des eaux usées. Selon les évaluations de l'O.M.S. (1995), ce sont plus de 1,5 milliard d'individus qui sont directement affectés par le manque d'eau. L'eau souillée est l'agent de transmission principal de 80 p. 100 des maladies ; parmi ces dernières, la diarrhée est responsable de près de la moitié des décès d'enfants âgés de moins de cinq ans.
Des problèmes spécifiques sont liés à l'approvisionnement en eau des mégalopoles : prélèvements de plus en plus importants, pollutions multiples, imperméabilisation des sols perturbant les cycles dont le rétablissement nécessite des investissements que les villes à faibles revenus ne peuvent assumer.
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Les usages agricoles
À l'échelle de la planète, les usages agricoles représentent près des trois quarts des consommations d'eau. L'eau constitue en effet un facteur limitant de la production et de la qualité des espèces végétales : pour 1 gramme de matière sèche, une plante doit transpirer entre 300 et 800 grammes d'eau ! On se fera une idée plus précise des quantités d'eau nécessaires à la production agroalimentaire en notant que l'obtention d'1 kilogramme de blé exige 1 500 litres d'eau, celle de 1 kilogramme de riz 4 500 litres et celle d'un uf de poule 1 000 litres ! Le premier problème peut donc être le déficit en eau, que les agriculteurs tentent de pallier avec diverses techniques d'irrigation et de drainage.
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Irrigation
Dans les régions tempérées et bien arrosées, les précipitations sont souvent suffisantes pour les cultures. Ainsi, dans les pays du nord et du centre de l'Europe, l'irrigation ne représente qu'une faible proportion des consommations d'eau. Il n'en va pas de même dans les régions plus sèches : au début des années 1990, l'agriculture irriguée mobilisait 57 p. 100 des prélèvements d'eau en Italie et 66 p. 100 en Espagne. Depuis des millénaires, en effet, l'irrigation est mise en uvre pour stimuler la production agricole, en particulier dans les zones arides. De nos jours, il est nécessaire de produire le plus possible sur une grande partie des terres cultivables de la planète en raison d'une croissance démographique qui, bien que freinée, ne sera probablement pas stoppée avant le milieu du xxie siècle. L'augmentation de la production agricole dépend d'un usage plus intensif de l'eau. Par conséquent, l'accroissement de la surface des terres irriguées est inévitable.
Quelques-uns des plus anciens systèmes d'irrigation, vieux de plus de trois mille ans (vallée du Nil, cultures en terrasses aux Philippines), coexistent avec des systèmes modernes particulièrement économes, comme la micro-irrigation par goutte à goutte ou le pilotage électronique. Ces techniques, en limitant les pertes par évaporation, permettent d'économiser l'eau dans les régions arides.
Dans les pays en développement, c'est presque la totalité de l'eau consommée qui est utilisée pour l'agriculture (92 p. 100 en Chine, 90 p. 100 en Inde et au Mexique), contre seulement 50 p. 100 dans les pays industrialisés (France, États-Unis, etc.). Les surfaces irriguées occupaient, au début de la décennie de 1990, environ 250 millions d'hectares (dont plus de la moitié dans le Sud-Est asiatique), correspondant à 17 p. 100 des terres arables, surfaces auxquelles on doit plus du quart de la production mondiale.
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Les problèmes liés à l'irrigation
L'efficacité de l'usage de l'eau dépend étroitement d'un ensemble de facteurs parmi lesquels la qualité du sol joue un rôle essentiel. Du point de vue de l'environnement, l'irrigation se heurte à plusieurs difficultés. Mal gérée, elle peut épuiser la ressource en eau, accroître les effets des maladies d'origine hydrique, perturber les pêcheries et, surtout, anéantir les sols par engorgement et salinisation.
En amont, du point du vue de la disponibilité de la ressource, les eaux douces, et en particulier les eaux souterraines, deviennent de plus en plus rares. L'épuisement de la nappe phréatique constitue désormais un problème majeur en Afrique du Nord-Est, dans la péninsule arabique, en Chine septentrionale, dans les plaines de l'Indus, mais aussi dans certaines régions des États-Unis comme l'ouest de la Grande Plaine (zone regroupant le Colorado, le Kansas, le Nouveau-Mexique, le Nebraska, l'Oklahoma et le Texas) où l'irrigation dépend désormais de l'eau de la nappe aquifère d'Ogallala (Nebraska). Dès le début de son utilisation, dans les années 1930, cette nappe était considérée comme inépuisable. Elle fournit à présent 95 p. 100 de l'eau nécessaire à l'irrigation de la Plaine. Son niveau baisse actuellement de plus de 1 mètre par an. Autre exemple de système d'irrigation non durable, celui de la Grande Rivière artificielle de Libye. Puisant l'eau du bassin de Koufra et de Sarir, elle transporte chaque jour, par pipeline, sur plus de 600 kilomètres, 2 millions de mètres cubes d'eau de la nappe fossile saharienne (nappe d'eau souterraine stockée dans la région depuis des millénaires et non renouvelable) jusqu'aux régions littorales du golfe de la Grande Syrte, hypothéquant lourdement l'avenir des ressources régionales en eau.
En aval, l'asphyxie des sols, par défaut de drainage, et leur salinisation posent aussi de graves problèmes. L'irrigation excessive de sols, au surplus mal drainés, est responsable, dans un premier temps, de situations d'engorgement abaissant les rendements agricoles puis, dans un second temps, de phénomènes de salinisation rendant ces sols impropres à la culture. Les effets de la salinisation affectent de nombreuses régions au Proche-Orient, en Inde (35 p. 100 des terres irriguées sont touchées), au Pakistan (33 p. 100 des terres irriguées), en Amérique latine (40 p. 100 des terres irriguées) sans oublier l'Amérique du Nord (20 p. 100 des terres irriguées).
Enfin, les techniques agricoles intensives sont responsables des pollutions liées à l'emploi des engrais et des pesticides. Les nitrates, massivement utilisés dans l'agriculture, sont très solubles dans l'eau. Dans de nombreuses régions de grande culture, la teneur en nitrates des eaux potables dépasse les normes de potabilité qui sont fixées par l'O.M.S. à 50 milligrammes par litre. Les nitrates peuvent se dégrader en nitrites dangereux pour la santé. Une nouvelle pollution apparaît aujourd'hui, due aux pesticides. Ces produits phytosanitaires sont destinés à protéger les cultures des mauvaises herbes, des ravageurs et des parasites ainsi que des vecteurs des maladies des plantes. Les eaux de surface sont donc gravement contaminées dans les zones de culture intensive. Ce phénomène touche particulièrement la France, où la consommation annuelle de pesticides est d'environ 95 000 tonnes. Une étude, réalisée en Bretagne par la Cellule d'orientation régionale pour la protection des eaux contre les pesticides (C.O.R.P.E.P.) et publiée en 1996, révèle que les eaux superficielles de la région sont contaminées de façon chronique par des produits phytosanitaires et leurs résidus : 72 p. 100 des Bretons et 45 p. 100 des habitants du bassin Loire-Bretagne consomment une eau dont la teneur en phosphates dépasse les normes européennes (0,5 microgramme par litre). À l'ensemble des pollutions liées spécifiquement aux productions végétales s'ajoutent celles qui résultent des élevages intensifs, en particulier des élevages porcins.
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Les usages industriels
Les usages industriels représentent plus de 20 p. 100 de la consommation mondiale d'eau. Entre 1900 et 1990, le besoin en eau des industries a été multiplié par vingt-cinq et est toujours croissant, depuis l'extraction des matières premières jusqu'à l'obtention de produits finis. Parmi les premiers usages industriels de l'eau, on peut citer la production d'énergie. Mais l'eau est aussi employée comme réfrigérant, comme solvant, comme diluant ou comme vecteur de dispersion des polluants les plus divers HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=PH996550" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau ressources et utilisation EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET . Contrairement à ce qui se passe dans l'agriculture, où elles sont pour une bonne part réinjectées dans les cycles biogéochimiques, purifiées par évapotranspiration, les eaux rejetées par l'industrie sont à l'état liquide et nécessitent un traitement complexe pour être réutilisables.
Depuis des siècles, artisanat et proto-industries consomment et polluent de grandes quantités d'eau. Le rouissage du chanvre et du lin, le travail du cuir (tanneries, mégisseries), la teinture des étoffes ont été à l'origine de pollutions dénoncées en Occident dès le Moyen Âge. Mais la révolution industrielle a fait basculer l'humanité dans l'ère des pollutions à grande échelle. Les industries de transformation sont de grosses consommatrices d'eau. Il faut 10 tonnes d'eau pour raffiner 1 tonne de pétrole, 100 tonnes pour distiller 1 tonne d'alcool, 250 tonnes pour fabriquer 1 tonne de pâte à papier, 270 tonnes pour 1 tonne d'acier, 5 000 tonnes pour 1 tonne de fibres synthétiques.
Aujourd'hui, la géographie des dégradations environnementales d'origine industrielle connaît de rapides changements. D'un côté, les pays industrialisés consentent d'importants efforts pour réduire les pollutions, avec le projet de tendre vers de véritables « écosystèmes industriels ». D'un autre côté, un certain nombre de pays en développement connaissent des taux de croissance de la pollution élevés, soit parce qu'ils acceptent, comme le Brésil, d'accueillir les activités les plus polluantes venues des pays industrialisés (sidérurgie, chimie lourde), soit parce qu'ils misent, sans se soucier de l'environnement, comme la Chine, sur le développement industriel pour sortir du cercle vicieux de la misère. Ainsi, aujourd'hui, plus de la moitié du réseau fluvial chinois est gravement pollué, 80 p. 100 des déchets industriels étant rejetés, sans aucun traitement, dans les rivières et les fleuves. Les 13 millions d'habitants de Shanghai boivent une eau polluée par divers effluents tels que les huiles usées, l'ammoniaque, les rejets organiques de l'industrie chimique. À Zhoukouzhen, ville de plus de 1 million d'habitants, située dans la province chinoise du Henan, 70 p. 100 de l'eau distribuée dans le réseau d'alimentation provient des rivières environnantes et est fortement polluée et non traitée.
La plupart de ces pollutions sont aggravées par l'importation de déchets toxiques. L'Inde est le pays le plus touché dans ce domaine. En deux ans, de 1992 à 1994, les importations légales de déchets plastiques sont passées de 18 à 26 milliers de tonnes, celles de plomb de 14 à 58, celles de zinc de 50 à 71, etc. Ces déchets sont recyclés hors de tout contrôle. Ils contribuent notablement à la pollution des eaux douces. Un seul exemple : les autorités de la région de Bhopal viennent de découvrir qu'une entreprise qui importe des cendres de zinc rejette ses déchets dans l'eau de la Betwa, désormais gravement polluée par du zinc et du cadmium, alors que deux cent mille personnes vivant en aval du site boivent cette eau non traitée. D'une façon globale, en incluant les pays en développement, le cercle toxique des polluants générés par l'industrie chimique des pays industrialisés prend désormais des dimensions planétaires.
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III - Traitement et aménagements
Tributaires de l'eau pour la plupart de leurs activités, les sociétés lui paient de nos jours un lourd tribut. Il s'agit en effet de garantir la distribution d'un produit répondant à des critères d'utilisation stricts (abondance, potabilité), mais aussi de prévenir des situations dangereuses (sécheresses, crues, inondations). Ces deux objectifs complémentaires sont atteints, avec plus ou moins de réussite, grâce à des opérations complexes et coûteuses de traitement et d'aménagement.
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Le traitement des eaux
L'utilisation de l'eau voire la simple proximité de zones humides peut représenter de graves dangers pour la santé. À l'état naturel, les milieux aquatiques peuvent abriter les larves d'insectes vecteurs du paludisme, de la leishmaniose ou de la fièvre jaune et favoriser la propagation d'épidémies de choléra ou de poliomyélite. Si, depuis le milieu du xixe siècle, les pays industrialisés ont aménagé les zones humides, développé une lutte efficace contre les insectes vecteurs de maladies et mis au point des techniques d'assainissement performantes contre leur propagation, il n'en va pas partout de même. À ces dangers s'ajoutent ceux des pollutions des eaux « usées » déversées par les activités domestiques, agricoles et industrielles. Ces pollutions constituent l'un des facteurs les plus graves de la crise de l'environnement, car les charges polluantes atteignent de tels niveaux que les micro-organismes présents dans les milieux aquatiques ne peuvent plus assurer leur fonction d'auto-épuration.
La dynamique de transfert des polluants est très variable : rapide pour un cours d'eau, elle est en revanche extrêmement lente pour les eaux souterraines. À l'air libre, certains polluants peuvent accélérer la prolifération du phytoplancton ou de certaines algues aquatiques au point de rendre impossible toute autre forme de vie dans ces eaux dites eutrophisées. Dans d'autres cas, la concentration d'éléments toxiques le long des chaînes trophiques peut être responsable d'empoisonnements qui atteignent l'homme. Les temps de dépollution étant comparables aux temps de transfert des polluants, le traitement des eaux fait appel à un ensemble de techniques variées et complexes que les usines d'épuration ont de plus en plus de difficultés à maîtriser à des coûts raisonnables.
Toute lutte sérieuse contre la pollution commence par des analyses chimiques et biologiques destinées à rechercher ses différentes composantes et leurs éventuelles synergies. Le traitement lui-même comporte plusieurs phases.
La première d'entre elles consiste à décanter et à filtrer les matières en suspension dans l'eau, tout en aérant cette dernière de façon à augmenter sa teneur en oxygène dissous et à faciliter l'écumage pour éliminer les matières flottantes diverses. Coagulation et floculation, suivies d'une nouvelle filtration, améliorent encore la limpidité de l'eau. Ces opérations peuvent, le cas échéant, être complétées par une stérilisation à l'aide d'ozone ou de chlore.
Dans une deuxième phase, les composés organiques sont minéralisés par voie biologique. Il s'agit d'imiter le fonctionnement des écosystèmes aquatiques dans lesquels des micro-organismes (surtout des bactéries) recyclent la matière organique. Plusieurs techniques sont utilisées. Celle des boues activées consiste à réaliser une oxydation ménagée des effluents par plusieurs passages dans une cuve ensemencée par une flore appropriée. Celle des lits bactériens fixe la biomasse des micro-organismes sur un support granuleux à travers lequel percolent les eaux à traiter, l'oxygénation étant assurée par une insufflation à contre-courant. Avec le lagunage, les eaux usées s'écoulent lentement dans plusieurs réservoirs peu profonds qui permettent le dépôt des métaux lourds et l'épuration microbiologique dans le premier bassin, puis l'édification, dans les derniers, d'une nouvelle biomasse organique vivante à partir des nutriments en excès. Cette biomasse peut à son tour être valorisée par l'agriculture ou l'aquaculture, car elle ne contient pratiquement plus de substances toxiques risquant de s'accumuler dans la chaîne trophique. Robuste et simple, ce procédé exige néanmoins des surfaces importantes (environ 10 mètres carrés par habitant) et un climat assez chaud car les basses températures réduisent considérablement les rendements. Dans tous les cas, les stations d'épuration produisent chaque année dans le monde des millions de tonnes de boues de plus en plus difficiles à recycler (en France, 850 000 tonnes de matières sèches que beaucoup d'agriculteurs se refusent à épandre sur leur champ).
Depuis la fin des années 1960, la teneur des eaux en phosphore et en azote a été renforcée en raison de l'apparition des lessives à base de polyphosphates et surtout de l'augmentation des quantités de nitrates lessivés sur les bassins versants livrés à des cultures intensives. Il faut donc faire appel à des procédés tertiaires pour éliminer ammoniac, nitrates et phosphates, principaux responsables de l'eutrophisation des rivières et, plus généralement, des eaux de surface.
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Les aménagements
Les hommes se sont toujours ingéniés à construire des systèmes plus ou moins sophistiqués permettant de transporter l'eau sur de grandes distances (aqueducs), de faciliter la navigation (canaux, écluses), de stocker l'eau pour l'irrigation (retenues), d'écrêter les crues ou de produire de l'énergie (biefs, barrages, conduites forcées) ou encore tout simplement d'évacuer les déchets (canalisations, réseaux d'égouts).
Certaines de ces techniques sont très anciennes, d'autres comme celles qui sont vouées à l'exploitation hydroélectrique, plus récentes. Beaucoup se caractérisent par un dangereux gigantisme et l'insuffisance des études préalables sérieuses sur les usages non marchands des hydrosystèmes aménagés. Parmi les équipements les plus contestés se trouvent ces véritables autoroutes fluviales en cours d'étude (le canal Rhin-Rhône) ou déjà réalisées (la liaison Rhin-Danube). Mais ce sont les grands barrages qui présentent sans doute les risques les plus importants pour l'environnement. C'est en U.R.S.S., à partir des années 1930, qu'ont été construits les premiers barrages géants, dont les effets se sont avérés désastreux pour l'environnement, avec d'immenses retenues, dont la surface totale dépassait déjà 12 millions d'hectares il y a vingt ans et approche aujourd'hui 20 millions d'hectares. Le lac réservoir de Samara (ex-Kouibychev), sur la Volga, a noyé 2 millions d'hectares dont les deux tiers sont aujourd'hui des marécages vaseux. La « mer » de Rybinsk, en son temps le plus grand lac artificiel du monde, a noyé les meilleures terres de la région de Yaroslav ; mais, après une vingtaine d'années d'exploitation, la centrale hydroélectrique de Rybinsk avait cessé d'être rentable.
Depuis lors, les constructions de grands barrages se sont multipliées, non sans succès, mais trop souvent avec des conséquences néfastes pour l'homme et son environnement. C'est le cas, en Afrique, des barrages d'Assouan sur le Nil et de Kossou sur le Bandama (Côte-d'Ivoire), d'Itaipú sur le Paraná et de Tucurui en Amazonie au Brésil, des Trois Gorges sur le Yangzijiang en Chine (qui menace 1 200 sites jalonnant 10 millénaires d'histoire chinoise et qui chassera plus de 1 million d'habitants). L'aménagement le plus gigantesque se situe au Canada : il s'agit d'un complexe axé sur la Grande Rivière qui descend du Labrador et aboutit à la baie James. Comportant des centaines de kilomètres de digues et de barrages, ce projet aura bouleversé près de 18 millions d'hectares pour une puissance électrique prévue de 13 000 mégawatts.
De telles réalisations apportent en général des avantages immédiats, comme la production d'électricité, le stockage de l'eau pour l'irrigation dans les régions arides, une régulation du débit des cours d'eau et, quelquefois, une protection contre les inondations. Cependant, les changements provoqués dans la dynamique naturelle des réseaux hydrographiques et dans les écosystèmes fluviaux ont souvent des conséquences néfastes imprévues : bouleversement du jeu normal de l'érosion et de l'alluvionnement, destruction de biotopes particulièrement riches, colmatage en quelques années des lacs de retenue et transformation de leurs berges en cloaques nauséabonds. Il est fréquent que le corsetage des fleuves, par des levées en terre ou des digues en béton, ne permette pas de protéger leurs riverains des inondations. Bien au contraire, contraints de s'écouler dans un chenal rétréci, les flots en crue se précipitent violemment dans les plaines avoisinantes en cas de submersion ou de ruptures des digues, comme le prouvent les débordements répétés du fleuve Jaune (Huanghe) ou encore les inondations catastrophiques provoquées par le Missouri et le Mississippi en 1993. Autant de désastres qui devraient servir de leçon pour deux grands projets en cours dans la péninsule indienne : le corsetage de la Narmada en Inde et l'endiguement des fleuves du Bangladesh.
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IV - Géopolitique et gestion durable de l'eau
On connaît mal l'état réel des eaux douces de la planète. Il devient cependant évident que certaines de leurs fonctions vitales sont sérieusement atteintes. Très inégalement partagées, elles constituent d'ores et déjà un enjeu géopolitique majeur dans certaines zones comme le Moyen-Orient ou le sud de l'Europe. Plus d'un quart de l'humanité est encore privé d'eau salubre et les techniques d'approvisionnement développées dans les pays tempérés restent inadaptées aux régions arides et à celles de la zone intertropicale.
La croissance urbaine, le développement des grands équipements, l'intensification de l'agriculture continuent de créer des problèmes dont la solution nous est inconnue. Une législation plus stricte reste sans effet si elle s'en remet uniquement, pour la gestion de l'eau, à une technique fondée sur l'antipollution ; en particulier, les méthodes microbiologiques demeurent inefficaces face à une pollution chimique de plus en plus complexe. Des victoires spectaculaires ont certes été remportées. En une trentaine d'années, on est parvenu à réhabiliter les eaux de la Tamise ou celles du Rhin, fleuve pour la restauration duquel près de 100 milliards de francs auront été investis. Mais ces succès restent fragiles : le bétonnage qui anéantit les capacités régulatrices des zones humides, la pollution qui affecte les eaux souterraines, les limites des méthodes actuelles d'épuration (qui ne font bien souvent que reconcentrer les polluants dans des boues de plus en plus encombrantes) sont, à l'évidence, des problèmes durables. Le moyen le plus simple de réduire la pollution est d'en supprimer la source, par conséquent de promouvoir une « comptabilité verte » des systèmes industriels et de favoriser l'émergence d'une agriculture écologique.
Les solutions durables ne peuvent prendre comme référence unique nos activités productives en perpétuelle expansion, car la soif de ces dernières est inextinguible. En revanche, l'étude et l'appréciation des fonctions environnementales et sociales de l'eau nous font comprendre qu'il s'agit de bien plus qu'un simple facteur de production : l'eau est un actif écologique et social, dont la seule référence comme valeur productive ne vaut rien si l'on ne respecte pas et si l'on ne valorise pas d'abord son rôle fondamental dans les équilibres écologiques et sociaux les plus vitaux. C'est donc littéralement à la source qu'il faut comprendre l'eau pour agir avec elle plutôt que contre elle.
·ð HYPERLINK "http://localhost:49378/authordesc/nochangeControlPanel/?authorId=JEAN-PAUL_DELEAGE" Jean-Paul DELÉAGE
Bibliographie
S. A. Degrémont, Memento technique de l'eau, Degrémont, Paris, 1989
P. H. Gleick dir., Water in Crisis. A Guide to the World Fresh Water Resources, Oxford Univ. Press, New York-Oxford, 1993
I.F.E.N., Les Données de l'environnement, Orléans, depuis janvier 1994 ((publications régulières sur l'eau et l'environnement)
R. Lambert, Géographie du cycle de l'eau, Presses universitaires du Mirail, Toulouse, 1996
J. Margat, Contribution au colloque « L'Eau et la vie des hommes au xxie siècle », M.U.R.S.-U.N.E.S.C.O., Paris, 1996
J. Sironneau, L'Eau, nouvel enjeu stratégique mondial, Economica, Paris, 1996.

EAU - Approvisionnement et traitement
Article écrit par HYPERLINK "GEORGES_BREBION" Georges BREBION, HYPERLINK "CYRILLE_GOMELLA" Cyrille GOMELLA, HYPERLINK "BERNARD_LEGUBE" Bernard LEGUBE

L'approvisionnement en eau d'un particulier ou d'une collectivité implique au préalable la découverte d'une ressource en eau de qualité, son captage, son transport, son traitement (même pour les eaux de qualité) et sa distribution collective et individuelle (réseau public, plomberie domestique), avant sa consommation au sens large du terme.
Il y a lieu de remarquer que l'eau, quel que soit son usage, n'est que très partiellement consommée par l'usager. Elle ne fait que transiter pour la plus grande part, en se polluant. L'approvisionnement en eau a ainsi pour conséquence, tout au moins pour les collectivités, la création d'une pollution. Il ne peut donc être dissocié de la collecte et de l'épuration des eaux usées. HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=VI990045" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau approvisionnement et traitements EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET
HYPERLINK "http://localhost:49378/web/dvd-web.universalis.fr/v16/plusSurInternet=C071181SI2"
I - Captage
HYPERLINK "http://localhost:49378/web/dvd-web.universalis.fr/v16/plusSurInternet=C071181SI3"
Eaux superficielles
Dans le cas le plus simple (eaux peu chargées, niveau constant), le captage se résume à l'introduction, à une profondeur suffisante pour éviter la formation d'un vortex, de la canalisation d'aspiration ou d'écoulement gravitaire. Cependant, on procède souvent à la construction, sur la berge, d'une chambre de puisage reliée à la ressource par des conduites horizontales traversant la rive pour aboutir à une zone propice du cours d'eau ou du réservoir où l'écoulement est relativement calme et se trouve le moins chargé d'impuretés en suspension.
Dans les cas plus complexes, on peut être amené à construire des barrages de dérivation assurant le maintien d'une cote minimale du plan d'eau, des chambres de dérivation du flot munies d'appareils de curage assurant un dégravoiement préliminaire et une réduction de la violence du courant, des tours de prise munies d'orifices à différentes cotes permettant à la fois de suivre les variations de niveau de la ressource et de puiser à la cote la plus favorable au maintien d'une qualité optimale de l'eau brute (température, teneur en plancton et matières en suspension, composition chimique).
Les dispositifs de captage peuvent être munis d'appareillages de protection (grilles fixes, grilles mécaniques à décolmatage automatique, massifs de gravier). Les prises sont quelquefois établies sous le lit avec interposition d'un « matelas » de gravier et de grilles.
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Eaux souterraines
HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=DE050204" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau approvisionnement et traitements EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET Les eaux des sources vraies (nappes en écoulement apparaissant à l'affleurement de la couche imperméable sous-jacente) sont captées par des galeries-drains disposées de façon à amener les eaux captées dans une chambre de collecte. La disposition et les dimensions de ces galeries sont fixées en fonction de l'étude préalable de la structure géologique au voisinage du point de captage et du débit prévisible.
Pour les sources dites d'émergence, qui sont nourries par la partie supérieure d'une nappe souterraine coulant au fond d'un thalweg, on a intérêt à constituer une amorce de puits pénétrant dans les parties les plus profondes du gîte, et, à la limite, jusqu'à l'assise imperméable. Le captage des sources d'émergence situées au fond de vallées naturelles pose des problèmes difficiles de protection contre les venues d'eaux superficielles.
Le captage des nappes peu profondes se fait par puits munis ou non de galeries. Malgré les apparences, le problème est peu différent de celui des sources d'émergence, à ceci près que l'eau n'apparaît pas à la surface du sol et doit être élevée. Si la roche aquifère est mécaniquement résistante, le puits est extrêmement simple : il est constitué par un vide cylindrique non revêtu dont le diamètre et la profondeur utile commanderont la capacité de drainage.
Si l'aquifère est meuble (sables, alluvions), les parois devront être revêtues (pierres sèches, briques avec intervalles ou drains à perforation dans les solutions modernes).
Lorsque la nappe est puissante et que la perméabilité de l'aquifère est faible, il peut être plus économique, plutôt que d'accroître le diamètre du puits (le volume des terrassements est proportionnel au carré de ce diamètre), de forer à sa base des drains rayonnants horizontaux de grande longueur pour augmenter la surface de drainage.
Le captage de nappes profondes (profondeurs supérieures à 50 m) ne peut, pour des raisons économiques, être effectué par des puits de type classique ; il faut faire appel à la technique des forages et introduire dans le sol des conduites (généralement verticales) jusqu'au gîte aquifère. À la partie inférieure se trouve disposée une crépine perforée ou à fente destinée à soutenir la formation du gîte au point de puisage tout en permettant l'entrée de l'eau. Pour augmenter la capacité de puisage, on procède, pour les aquifères calcaires, à une acidification (HCl) sous pression. En tête de forage, les parois sont « tubées » et protégées par du béton afin d'éviter que le forage ne mette en communication des nappes superposées.
Certains puits ou forages sont dits artésiens lorsque la nappe se trouve à une pression telle que l'eau jaillit au-dessus du niveau du sol. Beaucoup de nappes sont semi-artésiennes : sans jaillir, l'eau remonte d'elle-même dans le forage bien au-dessus du toit de l'aquifère.
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II - Transport
Dans les cas les plus favorables, et qui deviennent de plus en plus rares, le lieu de captage est très voisin des lieux d'utilisation. Ainsi, à Chicago, le captage d'eau se fait dans le lac Michigan par des usines situées en ville. De plus en plus souvent, on est obligé d'amener l'eau captée sur de très longues distances : canal de Marseille amenant l'eau de la Durance, aqueduc du Loing à Paris, canal de la Vésubie à Nice, aqueducs de Los Angeles déjà cités, adduction des Beni-Badhel à Oran.
Le transport de l'eau est d'autant plus onéreux que la quantité transportée est plus faible. Les longues adductions sont obligatoirement des transports de grands débits.
Le transport se fait à surface libre (canaux ou aqueducs à écoulement libre) ou sous pression (conduites en charge) et souvent en ouvrages mixtes : canal (couvert ou non) dans les parties de faibles variations de relief, conduite pour la traversée des vallées, tunnel pour la traversée d'obstacles montagneux. Les adductions de moyenne ou faible importance sont quant à elles généralement réalisées avec des conduites en charge.
Pour éviter les pertes de charge importantes qui grèvent les adductions d'équipement de relevage, les écoulements sont relativement lents.
Les canaux sont creusés à même le sol et leurs parois sont revêtues d'un enduit protecteur de ciment ; dans les régions à relief tourmenté, ils sont parfois constitués par la juxtaposition d'éléments préfabriqués. Les matériaux constitutifs des grandes conduites d'adduction sont le béton armé précontraint et l'acier soudé.
Un problème important, dans les adductions, réside dans la régulation générale des débits, le débit transité à chaque instant devant faire face à la consommation en aval, consommation qui, dans beaucoup de cas, est fortement fluctuante. Cette régulation « aval » s'obtient en fractionnant l'adduction en biefs séparés par des chambres munies d'appareils adéquats.
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III - Traitement des eaux potables
Traiter les eaux HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=DE050203" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau approvisionnement et traitements EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET , c'est maîtriser les organismes et les substances qui y sont contenus de façon à rendre l'eau propre à l'usage que l'on a l'intention d'en faire. Selon la réglementation française, si l'eau est destinée à la consommation humaine (eau potable), elle ne doit pas contenir, au robinet du consommateur, « un nombre ou une concentration de micro-organismes, de parasites ou toutes autres substances constituant un danger potentiel pour la santé des personnes ».
HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=PA081265" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau approvisionnement et traitements EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET Pour diminuer ou supprimer ces organismes et substances, il faut les éliminer de l'eau par séparation, les détruire ou encore les modifier. Les méthodes de séparation sont fournies par les techniques courantes du génie chimique : coagulation-floculation, décantation, flottation, filtration sur milieu granulaire ou sur membrane. Les modifications et les destructions sont obtenues par des méthodes d'attaque chimique et biologique. C'est en organisant ces procédés, aussi bien du point de vue technique que du point de vue économique, que seront conçues des lignes de traitements (ou filières de traitement) bien adaptées à chaque cas et optimisées.
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Qualité de l'eau
Les qualités exigibles d'une eau d'alimentation impliquent la garantie de son innocuité vis-à-vis de l'homme et des animaux qui seront appelés à la consommer. Les exigences des consommateurs, très rigoureuses dans certains pays et plus particulièrement dans certaines contrées ou villes habituées à des eaux de qualité organoleptique excellente, s'atténuent par accoutumance et peuvent s'adapter à des conditions particulières. Ainsi le goût prononcé d'hypochlorite (« de chlore ») de certaines eaux de distribution aux États-Unis et dans les pays de l'Est (Pologne, ex-U.R.S.S., République tchèque et Slovaquie) est insupportable pour les Français, et inversement la disparition de cette saveur particulière inquiète ceux qui y sont habitués.
Une eau potable doit présenter un certain nombre de caractères physiques, chimiques, biologiques et en outre répondre à des critères organoleptiques essentiels (elle doit être incolore, insipide, inodore, fraîche) appréciés par le consommateur. Toutefois, ses qualités ne peuvent pas se définir dans l'absolu, ni d'une manière inconditionnelle. L'Organisation mondiale de la santé (O.M.S.) a édicté des normes internationales (appelées « recommandations ») pour l'eau de boisson, qui comprennent notamment des paramètres bactériologiques, physiques, chimiques, biologiques et radiologiques. Un chapitre additionnel précise les qualités exigibles des eaux de captage. De nombreux pays ont par ailleurs établi des critères de qualité. L'Union européenne a établi plusieurs directives que les États membres doivent appliquer.
Les eaux souterraines sont d'autant plus pures (particulièrement sur le plan bactériologique) qu'elles se trouvent situées à une grande profondeur, surtout lorsqu'elles sont protégées par une couche imperméable de l'introduction plus ou moins directe des eaux de surface. Ces dernières (cours d'eau, lacs, réservoirs) sont toujours sujettes à des contaminations temporaires ou permanentes. Elles ont l'inconvénient d'avoir une température assez variable, élevée pendant la saison chaude, et ne peuvent être livrées à la consommation sans traitement préalable.
Avant de projeter un traitement, il est indispensable, d'une part, de respecter un certain nombre de critères que l'eau captée doit satisfaire, et, d'autre part, de procéder à des prélèvements et analyses. À cet égard, il ne faut jamais perdre de vue que les résultats fournis par une analyse définissent les caractéristiques de l'échantillon d'eau dans l'état où il se trouve au moment où les mesures sont effectuées (état instantané). L'analyse doit être effectuée le plus rapidement possible et toutes les précautions doivent être prises pour éviter l'altération de certaines caractéristiques au cours du transport et des manipulations exigées par l'application des méthodes de mesure. Toutefois, certaines caractéristiques de l'eau présentent une grande instabilité, et il peut arriver que l'analyse ponctuelle ne fournisse pas une image exacte de la qualité moyenne de l'eau, surtout dans le cas des eaux superficielles. Par ailleurs, les données fournies par l'analyse exigent souvent un ajustement périodique des traitements. Comme la matière première (l'eau captée) varie elle-même dans le temps, il est rare d'obtenir une eau traitée rigoureusement constante en qualité. Ce sont les méthodes de contrôle, bien plus que les méthodes d'investigation, qui permettent d'appliquer le traitement adéquat pour remédier aux éventuels défauts constatés. En outre, le traiteur d'eau, pour que sa mission soit remplie, doit fournir une eau présentant les qualités requises, non seulement à la sortie des installations de traitement, mais encore au moment où elle est consommée. Il faut nécessairement tenir compte de l'évolution dont elle est inéluctablement l'objet entre le moment où elle est produite et celui où elle est consommée après passage dans les ouvrages d'adduction et le réseau de distribution.
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Application des directives européennes
La directive européenne de 1998 est inspirée par le principe de « subsidiarité ». Elle ne vise que ce qui doit obligatoirement être fixé à l'échelon européen en laissant à chaque État le soin de traiter de tous les autres paramètres considérés comme moins essentiels. En revanche, pour les paramètres de la directive, leur application stricte, ou plus sévère, doit être respectée.
Cette directive a été traduite en droit français sous forme d'un décret, publié en décembre 2001, repris par le Code de la santé publique sous la forme du décret 2003-461 du 20 mai 2003. Pour simplifier et résumer, ce décret impose, en France, de respecter 56 paramètres de qualité chimique et bactériologique :
31 limites de qualité (parmi lesquelles 28 paramètres dits « obligatoires » de la directive européenne) ;
25 références de qualité (parmi lesquelles 20 paramètres dits « indicateurs » de la directive).
C'est notamment en raison de l'accroissement des exigences de qualité depuis les années 1970 que sont venus s'adjoindre, aux traitements traditionnels en usage dans les années 1950, les traitements d'affinage faisant appel à l'adsorption par le charbon actif, à l'oxydation par l'ozone, à la biotransformation et l'élimination des corps azotés, aux rayons ultraviolets et aux procédés à membranes. Ces derniers viennent de faire, dans le domaine des eaux potables, une percée décisive. Ils consistent à forcer le passage de l'eau au travers de membranes d'une porosité de l'ordre du nanomètre au micromètre en éliminant ainsi toute substance et organisme de plus grande dimension. La chaîne classique de départ du traitement de l'eau (clarification, filtration, stérilisation), utilisée dans la première moitié du xxe siècle, s'est transformée peu à peu en une filière complexe de processus physico-chimiques et biologiques qui se combinent de multiples façons suivant la « personnalité » de l'eau à traiter. La mise en uvre de cet assemblage doit être souple et adaptable aux variations de la qualité de l'eau brute fournie, ce qui conduit notamment à la mise en place d'un contrôle poussé permanent et automatisé à tous les stades de la filière.
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Traitements mécaniques et physico-chimiques traditionnels
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Traitements pour les eaux souterraines
Les eaux souterraines sont généralement de très bonne qualité et ne nécessitent qu'une désinfection avant distribution (cf. ci-après Traitement des facteurs microbiologiques et viraux). Toutefois la présence de certaines substances naturelles gênantes peut nécessiter un traitement spécifique. Parmi ces causes, les plus fréquemment rencontrées sont la turbidité (eau souterraine en zone karstique), la présence de fer et de manganèse, ainsi que, plus rarement en France, d'arsenic, de sélénium et de fluor.
La turbidité (« eaux troubles »), phénomène souvent épisodique, a longtemps été traitée par filtration directe sur masse granulaire, précédée d'une coagulation (ou collage sur filtre). Ces opérations, décrites ci-après, sont aujourd'hui remplacées par les procédés de microfiltration et d'ultrafiltration qui consistent à faire passer l'eau au travers de membranes filtrantes de porosité de l'ordre du micromètre (pour la microfiltration) à quelques centièmes de micromètre (pour l'ultrafiltration), sous l'effet d'une pression plus ou moins élevée (0,1 à 0,7 mégapascals).
Le fer et le manganèse sont présents sous forme dissoute (réduite) dans les eaux souterraines, eaux qui sont également appauvries en oxygène et riches en anhydride carbonique. Il faut donc effectuer une aération. Pour cela, l'eau traverse un lit de percolation, constitué de matériaux naturels ou artificiels d'une granularité déterminée, conduisant ainsi à une augmentation de la teneur en oxygène dissous, à une diminution de la teneur en dioxyde de carbone et, donc, à une oxydation du fer et du manganèse, sous forme d'hydroxyde ferrique et de dioxyde de manganèse. Les précipités d'hydroxydes sont ensuite séparés de l'eau généralement par filtration sur lit de sable. Dans la plupart des cas, et si les conditions le permettent, il se développe des bactéries spécifiques du fer ou du manganèse, qui facilitent énormément la précipitation des métaux en hydroxydes (c'est la déferrisation et démanganisation biologique). Il est parfois nécessaire d'utiliser un oxydant (ozone ou permanganate de potassium) pour oxyder le manganèse.
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Traitements pour les eaux douces superficielles
Pour les eaux douces superficielles (cours d'eau et retenues), les opérations préliminaires comprennent un dégrillage, parfois suivi d'un tamisage. Les eaux brutes parviennent à la station par une canalisation (ou un canal) et traversent les grilles qui retiennent les matières grossières : feuilles, morceaux de bois, déchets divers. Les eaux peuvent être ensuite amenées dans un canal, longitudinal ou circulaire (dessablage), où leur vitesse est calculée de façon à permettre le dépôt des « grosses » matières en suspension.
Les premières étapes de traitement des eaux douces superficielles sont généralement une coagulation suivie d'une floculation. Le premier procédé consiste en un dosage judicieux d'un sel d'aluminium (sulfate d'aluminium) ou de fer (chlorure ferrique) qui conduit à l'annulation des charges électriques des particules colloïdales (matières en suspension très fines, de taille inférieure au micromètre), leur conférant ainsi la possibilité de s'agglomérer en « floc ». L'efficacité de cette coagulation dépend des caractères physico-chimiques de l'eau traitée et en particulier de son pH. La floculation suit immédiatement la coagulation. Elle permet la formation des « flocs » et dépend principalement de l'agitation que l'on fait subir aux eaux coagulées. La floculation est parfois significativement améliorée par introduction d'un autre réactif chimique appelé « floculant », d'origine soit naturelle (amidon, silice activée, alginates), soit de synthèse (polymère anionique). De ce traitement dépendent l'importance et l'homogénéité de la taille des flocons formés, donc leur vitesse de chute (dimensions et densité) et leur cohésion (solidité). Ces premières étapes de traitement sont primordiales pour la limpidité de l'eau (turbidité, couleur).
La deuxième série d'étapes de traitement des eaux superficielles s'appelle la clarification. Elle commence par une décantation (en décanteur), souvent combinée avec la floculation (économie de génie civil, protection éventuelle du floc formé). Des progrès importants dans la technologie des décanteurs ont été apportés ces dernières décennies, visant à réduire sensiblement le coût et surtout l'encombrement des ouvrages. Ils résident dans l'utilisation de lamelles, améliorant le rendement du décanteur, ou l'ajout de micro-sable servant de lest pour les flocs et d'amplificateur de la floculation. Cette décantation peut être remplacée par une flottation, où les flocs sont « attelés » à des bulles d'air (générées dans l'eau) leur permettant ainsi de flotter. On procède ensuite à une filtration sur matériaux granulaires (sable, anthracite, charbon actif). Le sable siliceux (0,9 mm à 1 mm) est le matériau le plus utilisé dans les filtres. La rétention des matières solides contenues dans l'eau provoque un colmatage progressif des interstices, qui s'accompagne d'une perte de charge croissante subie par le courant d'eau. La surface du filtre doit être toujours submergée par environ un mètre d'eau. Pour une granulométrie de 0,9 ou 1 mm et une masse filtrante de l'ordre d'un mètre d'épaisseur, on peut obtenir une vitesse de filtration (en filtration rapide) de 5 à 15 mètres cubes d'eau filtrée par mètre carré de filtre et par heure (m3/m2/h) avec des durées de fonctionnement de huit à cinquante heures. Par le passé, on adoptait des vitesses de passage de l'ordre de 0,1 m3/m2/h (filtration lente encore parfois utilisée aujourd'hui), avec pour inconvénient majeur une grande occupation de surface de sol. Les opérations de nettoyage des filtres sont rapides et nécessitent une quantité d'eau filtrée représentant 2 à 5 p. 100 de la production globale.
La dernière série d'étapes de traitement consiste, d'une part, à affiner le traitement et donc à améliorer la qualité de l'eau produite (cf. Traitements d'affinage), puis, d'autre part, à la désinfecter. La désinfection est obligatoire, quelle que soit la qualité de l'eau brute. Les traitements de finition, longtemps réservés seulement aux gros débits et/ou aux eaux superficielles contaminées, sont généralement toujours mis en uvre aujourd'hui à cause des risques de pollution chimique et bactériologique, mais également à cause du durcissement de la réglementation.
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Traitements d'affinage
Quelle que soit l'origine de la ressource (eau souterraine ou superficielle), les traitements spéciaux ou d'affinage concernent les nombreux paramètres chimiques qui sont visés par la directive européenne de 1998. Ces composés chimiques proviennent du lessivage naturel des sols ou des roches souterraines, des rejets industriels et urbains, de l'activité agricole ou agroalimentaire et des produits utilisés dans le traitement lui-même ou formés au cours de celui-ci (ces derniers sont appelés « sous-produits »). On peut distinguer les paramètres exprimés en mg/l ou parts par million (bore, cuivre, fluorures, nitrates, nitrites, ammoniac, etc.) et les paramètres exprimés en ¼g/l ou parts par milliard, qui concernent les micropolluants (métaux lourds toxiques, hydrocarbures, pesticides, résidus pharmaceutiques, sous-produits de traitement, etc.).
Une élimination suffisante de l'ensemble de ces substances dépasse les procédés classiques simples et présente souvent des contraintes techniques et onéreuses. Bien que de nombreuses techniques d'affinage existent, il est plus cohérent à l'échelon global, quand cela est possible, de porter l'effort en amont du captage en traitant les rejets polluants, en modifiant les processus industriels qui en sont responsables ou en agissant sur les pratiques culturales. Ces mesures, prises en amont, n'ont pas un résultat immédiat sur les pollutions diffuses. Il est alors nécessaire d'introduire dans la filière des stades complémentaires faisant appel à la fois à des processus biologiques (nitrification pour éliminer l'ammonium, dénitrification pour éliminer les nitrates...), à des processus d'adsorption (par exemple, l'adsorption sur charbon actif pour éliminer les pesticides et autres micropolluants organiques), d'oxydation (par exemple, l'ozonation pour limiter la formation de sous-produits de chloration) et de filtration sur membranes (par exemple l'ultrafiltration, seule ou couplée à l'ajout de charbon actif en poudre, et la nanofiltration permettant d'atteindre plusieurs objectifs de qualité).
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Traitement des facteurs microbiologiques et viraux
L'eau distribuée ne doit pas être le vecteur de maladies d'origine hydrique telles que les diverses dysenteries bacillaires ou à protozoaires, les diverses typhoparatyphoïdes, le choléra et les maladies à virus. La recherche des organismes infectieux dans l'eau étant très longue et demandant des manipulations successives minutieuses, elle n'est utile que pour la recherche de responsabilités dans le cas d'une contamination et pour la mise au point des nouveaux procédés de traitement. En revanche, pour des opérations de contrôle, des tests globaux de contamination fécale à réponse rapide sont effectués, les germes pathogènes étant principalement d'origine fécale. Les tests consistent à déceler la présence de germes-tests tels que E. Coli et des entérocoques. L'absence de tels micro-organismes permet d'affirmer, avec une très grande probabilité, la salubrité de l'eau examinée. La rapidité d'obtention du résultat (moins de 24 heures) permet, en cas de présence de germes, la mise en uvre de traitements complémentaires ou plus fortement dosés, le déclenchement d'une opération de contrôle des installations de traitement et peut même conduire, éventuellement, à l'arrêt provisoire de la distribution.
Il est important de mentionner que, quelle que soit la qualité de la ressource, toute distribution d'eau doit faire l'objet d'une étape de désinfection, ne serait-ce que pour la protéger d'une contamination éventuelle dans le réseau de distribution et jusqu'au robinet du consommateur. Il est donc tout à fait normal que l'eau présente une légère odeur de chlore au robinet. Dans le cas contraire (notamment dans certains pays étrangers), il est fortement déconseillé de la consommer sans l'avoir stérilisée (à chaud) ou désinfectée (par ajout de réactifs chimiques vendus à cet effet).
En l'absence de matières organiques en quantité significative, l'obtention d'une bonne limpidité de l'eau permet aux traitements classiques de désinfection de procurer de bons résultats à la sortie des stations. Lorsque ce n'est pas le cas, il faut traiter cette eau pour que soit assurée une bonne salubrité de l'eau produite et surtout pour éviter des effets secondaires tels que saveurs, odeurs et prolifération de germes dans le réseau de distribution. Pour détruire les germes pathogènes, les principales méthodes de désinfection utilisées sont fondées sur l'introduction de chlore ou de ses dérivés (chloration), d'ozone (ozonation) et, beaucoup plus rarement, sur l'emploi de rayons ultraviolets.
L'injection de chlore gazeux ou de l'hypochlorite de sodium (eau de Javel), désinfectants qui sont efficaces à très faible dose (à pH inférieur à 8), est appelée chloration. Elle est pratiquée en fin de traitement, avant distribution. Elle consiste en l'addition d'une légère dose de désinfectant de manière à assurer le maintien d'un certain taux résiduel (0,3 à 0,6 g/m3) dans les réseaux de distribution. Une bonne désinfection par le chlore n'est obtenue qu'après 30 à 40 minutes de contact. Son principal inconvénient est de former des micropolluants organiques chlorés (ou sous-produits de désinfection) par réaction du chlore avec les matières organiques naturellement présentes dans les eaux. La teneur en ces micropolluants est réglementée sous l'appellation « trihalométhanes », groupe de composés organo-halogénés dont le plus présent est le chloroforme.
On peut aussi faire appel au dioxyde de chlore, gaz très oxydant qui présente l'avantage de produire très peu de composés organo-halogénés et d'avoir un pouvoir décolorant et désodorisant puissant. Toutefois, son utilisation est limitée car son principal sous-produit de désinfection, le chlorite, est également réglementé à une teneur maximale admissible très faible.
Le désinfectant chimique le plus efficace est l'ozone qui est un gaz très instable et un oxydant très puissant, peu soluble dans l'eau. On le produit en faisant circuler de l'air sec, soigneusement filtré et desséché, ou de l'oxygène pur, entre des électrodes mises sous haute tension. Pour désinfecter l'eau (après filtration), il faut 1 à 4 g d'ozone par mètre cube. Le mélange d'air ozoné à concentration élevée (15 à 25 g/m3 d'air) et d'eau à traiter peut s'obtenir en injectant l'air ozoné en bas de colonnes où l'eau s'écoule à contre-courant (de haut en bas) ou en injectant l'air ozoné à l'aide de diffuseurs disposés au fond de bassins profonds. La désinfection par l'ozone est rapide et efficace, notamment vis-à-vis des virus ; il suffit de maintenir un léger excès de 0,4 g/m3 pendant 10 à 15 minutes. Ce maintien d'un excès de 0,4 g/m3 pendant le temps imparti exige, en raison de l'instabilité de l'ozone, l'application d'un taux de traitement de deux à dix fois plus élevé. On obtient en outre la suppression des goûts et des odeurs, ainsi qu'une excellente décoloration. Toutefois, comme l'excès d'ozone s'élimine de lui-même en se transformant spontanément en oxygène, il est indispensable d'introduire du chlore (ou des dérivés) avant la distribution, pour maintenir la qualité bactériologique de l'eau dans le réseau. L'ozonation est un procédé couramment utilisé dans les pays industrialisés. Son inconvénient est la formation d'un sous-produit, le bromate, sévèrement réglementé. Des conditions particulières de la pratique de l'ozonation permettent de limiter significativement la formation de ce sous-produit de désinfection. L'ozone est aussi utilisé en préozonation, étape de traitement des eaux qui consiste à dégrader les molécules organiques et faciliter la biodégradabilité.
Les rayons ultraviolets exigent, pour être efficaces, que l'eau traitée soit parfaitement transparente, ce qui nécessite des traitements antérieurs. Ils présentent l'avantage de ne pas générer de sous-produits de désinfection, mais l'inconvénient de ne pas assurer une présence résiduelle de désinfectant dans le réseau de distribution.
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Paramètres organoleptiques et techniques
Les paramètres organoleptiques et techniques ne sont pas explicitement mentionnés en tant que tels dans la réglementation, mais ils sont englobés dans les paramètres qui conduisent à des mesures correctives ou à des restrictions d'usage. Un désagrément souvent rencontré est celui des eaux fortement entartrantes (dites « eaux calcaires »), phénomène dû à des teneurs en calcium et en hydrogénocarbonate trop élevées (supérieures à 100 mg/l pour le calcium et 300 mg/l pour l'hydrogénocarbonate). C'est à ces paramètres que les consommateurs sont le plus directement sensibles. Leur respect doit conduire à une eau d'emploi agréable et ne procurant pas d'inconvénients aux installations. Ils incluent la couleur, l'odeur, la saveur, la minéralisation de l'eau. Comme dans le cas de la désinfection, les traitements traditionnels simples ne peuvent être efficaces que si la présence de ces substances gênantes est faible dans l'eau brute. Dans le cas contraire, des problèmes apparaissent et conduisent à des filières de traitement plus complexes.
Pour le « calcaire », une solution est d'appliquer un traitement de finition à domicile, comme l'adoucissement ménager. Toutefois, il est recommandé de prendre toujours conseil auprès de spécialistes avant de pratiquer ces traitements et avant de consommer l'eau produite pour la boisson.
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IV - Relevage et distribution
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Relevage
Le relevage des eaux traitées et désinfectées (ou seulement désinfectées) est nécessaire quand le niveau de l'usine de traitement est inférieur au niveau des ouvrages de mise en charge de l'adduction ou à celui du lieu de distribution majoré de l'équivalent en hauteur d'eau des pertes de pression (pertes de charge) dans les divers organes séparant la mise en distribution du point de consommation. Il l'est également lorsque l'adduction bute sur des obstacles qu'il n'est économique ni de contourner ni de traverser par un tunnel.
D'une façon très générale, le relevage est obtenu au moyen de pompes centrifuges entraînées par des moteurs électriques ou Diesel. Un obstacle insurmontable pour toute pompe est constitué par la hauteur d'aspiration (théoriquement 10 m, pratiquement 6 m). On aura souvent intérêt à disposer les pompes « en charge » par rapport au niveau libre du gîte en service.
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Distribution
L'adduction débouche à sa partie aval soit sur un réservoir ou une chaîne de réservoirs tampons, soit directement sur un réseau de distribution qui fragmente et partage le débit sur la grande surface où se trouvent répartis les consommateurs.
Le réseau de distribution est fait de conduites de diamètre moyen en fonte, acier, plastique renforcé de fibres de verre.
À la hauteur de chaque point de consommation est établie une « prise en charge » à partir de laquelle une conduite de plus faible diamètre apporte l'eau jusqu'à l'usager. Les nouvelles conduites sont en cuivre, fer noir, fer galvanisé ou plastique (chlorure de polyvinyle ou polyéthylène). En France, les anciennes conduites en plomb sont peu à peu remplacées (au plus tard en décembre 2013) pour pouvoir satisfaire les exigences de qualité de la directive européenne. Sur les conduites de prise sont placés un compteur et des vannes d'isolement.
Les pressions minimales doivent assurer une dizaine de mètres de hauteur d'eau au-dessus de l'étage le plus élevé au moment des plus fortes consommations. En pratique, on assure environ de 40 à 100 mètres de pression au sol, les immeubles très élevés étant pourvus de surpresseurs particuliers.
Le respect des normes de pression et de débit ne peut être assuré d'une façon convenable que par une distribution en réseau maillé, comprenant les grandes mailles de conduites importantes entre lesquelles sont disposées des mailles secondaires. Dans un tel réseau, les pressions et les écoulements s'équilibrent de la façon la plus harmonieuse et la sécurité est assurée par la possibilité qui existe de réaliser l'alimentation par un contour approprié en cas de rupture d'une conduite.
Du point de vue hydraulique, la détermination de la configuration des mailles et du diamètre optimal des conduites demande des calculs complexes résolus à l'aide de modélisations numériques. Il en est de même pour la détermination du temps de séjour de l'eau dans le réseau de distribution qui permet, entre autres, de calculer la stabilité du chlore libre résiduel. La détermination de l'emplacement et du volume des réservoirs peut être obtenue simultanément.
Des chlorations en réseau sont parfois indispensables pour les agglomérations importantes ou en général pour les grands réseaux de distribution.
·ð HYPERLINK "http://localhost:49378/authordesc/nochangeControlPanel/?authorId=CYRILLE_GOMELLA" Cyrille GOMELLA,
·ð HYPERLINK "http://localhost:49378/authordesc/nochangeControlPanel/?authorId=BERNARD_LEGUBE" Bernard LEGUBE
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Un exemple : la ville de Paris
La ville de Paris consomme en moyenne 1 100 000 m3 d'eau par jour. Cette quantité est fournie par les eaux traitées de la Seine et de la Marne pour un peu plus de la moitié ; le reste provient de plusieurs sources et est acheminé sur la ville par aqueducs (aqueducs de la Vanne, du Loing et de l'Avre). À la fin du xixe siècle, seule l'eau de source était utilisée comme eau potable. L'eau de la Seine (alors que l'auto-épuration pouvait jouer son rôle) n'alimentait que les établissements industriels. Devant les besoins toujours croissants, le recours aux eaux de surface est devenu inévitable HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=AN050015" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau approvisionnement et traitements EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET .
Les eaux de source et de captage souterrain sont naturellement des eaux quasi potables. Certaines nécessitent un simple traitement d'adsorption sur charbon actif pour éliminer les traces de pesticides. En outre, on leur fait subir une légère chloration afin d'éviter les contaminations durant leur parcours. Elles sont chlorées puis déchlorées à l'arrivée à Paris. Des traitements de filtration membranaire très performants sont progressivement mis en place aux arrivées des aqueducs à Paris, en remplacement de cette chloration.
Par contre, les eaux prélevées directement dans la Seine et dans la Marne sont plus fortement chargées en différentes substances et organismes (particules, algues, micro-organismes, micropolluants ...).. Pour les transformer en eau potable, on doit leur faire subir un certain nombre de traitements.
Une des particularités de Paris tient au fait que la ville dispose d'un réseau d'eau non potable de 1 600 km. Cette eau, provenant de la Seine et du canal de l'Ourcq, sert, à raison de 350 000 m3/jour, aux usages municipaux tels que le nettoyage de la voirie, les chasses d'eau dans les égouts, l'arrosage et l'alimentation des lacs artificiels (bois de Boulogne et de Vincennes).
·ð HYPERLINK "http://localhost:49378/authordesc/nochangeControlPanel/?authorId=GEORGES_BREBION" Georges BREBION,
·ð HYPERLINK "http://localhost:49378/authordesc/nochangeControlPanel/?authorId=BERNARD_LEGUBE" Bernard LEGUBE
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V - Épuration des eaux usées
HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=PH996534" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau approvisionnement et traitements EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET Le milieu naturel possède un certain pouvoir d'absorption de toutes les pollutions, à de rares exceptions près ; mais le plus souvent, les charges polluantes atteignent une valeur telle que les micro-organismes présents dans le milieu naturel ne peuvent plus réaliser une autoépuration suffisante. C'est une question de dose. Le degré d'épuration des eaux est donc défini en fonction de la capacité du milieu récepteur, généralement liquide (fleuve, rivière, lac, mer), à « digérer » le rejet (quantité totale, valeurs de pointe). Il doit aussi tenir compte de l'aspect spatio-temporel, c'est-à-dire pendant combien de temps et jusqu'où le rejet fera ressentir son effet. C'est le problème de l'amont-aval et de l'évaluation de l'impact des nuisances. Il est donc nécessaire de bien connaître la quantité et la composition du rejet, ses fluctuations dans le temps, les caractéristiques et leurs variations au cours du cycle hydrologique du milieu récepteur et son potentiel d'acceptation. L'optimisation technico-économique exige des études préalables exhaustives. Depuis l'adoption en France de la première loi sur l'eau (1964), de nombreuses recherches et concertations ont été menées et ont abouti à la mise en place, non seulement en France mais aussi au sein de l'Union européenne, d'un ensemble de lois et de textes réglementaires et techniques.
En s'appuyant sur ces textes, la France a adopté une politique cohérente qui tend à la généralisation obligatoire de l'assainissement, avec des dates limites de réalisation en fonction de l'importance de la charge polluante des rejets. Un contrôle technique des réalisations et de leur fonctionnement a été mis en place ainsi qu'une aide financière. Les textes ont établi une classification des zones et milieux récepteurs (carte des zones dites sensibles) ainsi que les niveaux d'épuration à obtenir en fonction des milieux récepteurs considérés et des exigences en aval. La réglementation vise également la destruction finale des sous-produits de l'épuration (boues, odeurs). Les textes précisent les conditions dans lesquelles des rejets non domestiques (industriels, toxiques, artisanaux) peuvent être acceptés dans les réseaux de collecte urbains ; dans le cas contraire, ils doivent être traités ou prétraités séparément.
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Traitement des eaux usées urbaines
Les eaux résiduaires urbaines charrient des objets grossiers, des matières minérales en suspension enduites de matières organiques putrescibles, des particules organiques de faible dimension, des matières organiques dissoutes, des substances azotées (azote organique, ammoniaque) et phosphorées (orthophosphates) et des sels minéraux. En leur sein pullulent une faune et une flore de micro-organismes pathogènes ou saprophytes, des algues, des protozoaires, etc. Elles constituent un excellent milieu de culture bien équilibré en éléments nutritifs (carbone, azote, phosphore). Cette capacité spontanée de développement d'une activité biologique intense est utilisée avec des variantes diverses dans les stades dits biologiques, soit en condition oxygénée (aérobie), soit en absence d'oxygène et de nitrates (anaérobie) ou en absebce d'oxygène et en présence de nitrates (anoxie). Les teneurs en charges « polluantes » sont variables du simple au double. Pour fixer un ordre de grandeur, elles représentent en moyenne 1 300 grammes de matières par mètre cube dont 400 g/m3 sont décantables aisément et 600 g/m3 sont dissoutes. La proportion de matières organiques est de l'ordre de 70 p. 100. On conçoit pourquoi les processus d'épuration biologique jouent un rôle prépondérant dans le traitement des eaux usées urbaines.
Selon le niveau de traitement souhaité, une épuration des eaux usées urbaines nécessite l'élimination :
de la pollution particulaire (matières en suspension, colloïdes) par des procédés de séparation liquide-solide (dégrillage, tamisage, flottation, décantation avec ou sans ajout de réactifs chimiques, filtration...) ;
de la pollution organique biodégradable (dissoute et particulaire) par des procédés biologiques ;
de la pollution azotée par la mise en Suvre de réacteurs biologiques de nitrification et de dénitrification ;
de la pollution phosphorée par voie physico-chimique (précipitation par un sel de fer) ou par voie biologique ;
des agents pathogènes (bactéries, virus, protozoaires...), si la réglementation l'impose (rejet en zones de baignades, en zones ostréicoles...), par des opérations de décantation, filtration, lagunage ou de désinfection HYPERLINK "http://localhost:49378/showmediapopup/nochangeControlPanel/?mediaId=V07N0013" INCLUDEPICTURE \d "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Mes documents\\Documents professionnels\\eau en France\\eau approvisionnement et traitements EU.html_files\\td_photo.gif" \* MERGEFORMATINET .
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Les stations d'épuration classiques
Pour les agglomérations de plus de 2 000 habitants, l'assainissement collectif est classiquement effectué par des stations d'épuration comportant les étapes successives suivantes :
Les prétraitements permettent d'extraire des éléments qui pourraient endommager les pompes, obstruer les canalisations ou se déposer au fond des ouvrages ou sur les parois (dégrillage, tamisage, dessablage et dégraissage).
La décantation primaire (non pratiquée sur toutes les stations) élimine environ 50 p. 100 des matières en suspension sans ajout de réactifs chimiques.
Le traitement biologique, destiné à éliminer la pollution organique biodégradable grâce aux micro-organismes (biomasse), est constitué par un ou plusieurs réacteurs en série (cf. Principe du traitement biologique). Pour une station assurant une épuration poussée des effluents, le traitement biologique comprend un réacteur anaérobie suivi soit d'un réacteur unique à aération séquencée afin d'obtenir une alternance de phases aérobie et anoxique, soit d'une succession de réacteurs anoxiques et aérés. La concentration en biomasse des réacteurs est de l'ordre de 2 à 4 g/l, le temps de séjour de l'eau de l'ordre de 24 heures et celui de la biomasse compris entre 10 et 20 jours.
La décantation secondaire (également appelée clarification) a pour rôle d'assurer la séparation des particules en suspension (biomasse, matières en suspension minérales et matières organiques en suspension non biodégradables) et l'eau, avec un rendement supérieur à 99-99,5 p. 100 afin de garantir une concentration en matières en suspension dans l'eau épurée inférieure à la concentration maximale autorisée (35 mg/l). Les particules se déposant au fond du décanteur forment une boue, dont une partie est recyclée dans les réacteurs biologiques, afin d'y maintenir une concentration suffisante en biomasse, l'autre étant dirigée vers la filière de traitement des boues résiduaires. Cette production de boues est de l'ordre de 50 à 70 g (en poids sec) par habitant et par jour.
Pour les petites collectivités (

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