Le petit cycle de l’eau

Elément essentiel à la vie sur terre, l’eau peut être appréhendée selon un grand et un petit cycle. Focus sur le petit cycle de l’eau appelé aussi cycle domestique, présentation des usages associés et des grandes étapes qui le constitue.

Les usages de l’eau

Le petit cycle de l’eau correspond à l’ensemble des étapes nécessaires au captage de l’eau en passant par son traitement, son utilisation, jusqu’au rejet de l’eau utilisée dans le milieu naturel : du milieu naturel au robinet puis retour au milieu naturel. Au robinet, l’eau doit être potable c’est-à-dire qu’elle doit respecter des seuils de référence selon les normes françaises et européennes en vigueur ; avec des références de qualité sanitaires, microbiologiques, chimiques ainsi que des indicateurs de radioactivité. Son contrôle permanent et régulier permet ainsi d’assurer la sécurité sanitaire et alimentaire des usagers. Avoir accès à une qualité 24h/24 est un enjeu essentiel pour chacun et cette responsabilité est d’abord celle des collectivités locales. A noter que l’assainissement individuel n’est pas abordé dans cet article.

L’eau potable est utilisée pour :

• Des usages domestiques : alimentation, hygiène, entretien domestique, lavage des voitures…
• Des usages collectifs : hôpitaux et tous les centres de santé, pompiers, écoles, lavages des rues, arrosage des espaces verts, les lieux de travail…
• Des usages économiques : souvent en agriculture, dans certaines industries telles les industries pharmaceutiques, certains loisirs comme les piscines, etc.

L’eau douce, et donc non potable, est utilisée pour des usages économiques : agriculture, industrie dont la production d’électricité, loisirs, refroidissement des centrales électriques et nucléaires, transport voire alimentation des voies navigables…

En moyenne, les taux d’utilisation  de l’eau  sont les suivants : 25% pour l’usage humain, 40 % pour l’agriculture et 30% pour l’industrie.
En France, la consommation est estimée de 150 à 200 litres/jour/personne.

Les grandes étapes du petit cycle de l’eau

1. Prélèvement d’eau brute

Les 3 types de ressources disponibles sont souterraines, de surface et le captage de source.

Le prélèvement est l’étape de pompage de l’eau brute à partir des eaux souterraines ou des eaux de surface ; il y a aussi des captages de sources par gravité. L’eau sera prélevée pour être acheminée, via des conduites  d’adduction, vers les usines de potabilisation de l’eau. Un périmètre de protection est obligatoire autour du point de captage pour réduire les risques de pollution de l’eau que celle-ci soit locale, ponctuelle ou accidentelle. Ce périmètre est défini par l’article L.1321-2 du code de la santé publique, mis en œuvre par les Agences Régionales de Santé (ARS(Lien sortant, nouvelle fenêtre)).

2. Potabilisation de l’eau

Les filières des usines de potabilisation de l’eau sont conçues et dimensionnées en fonction de la qualité de la ressource et des besoins en volume.

• A son entrée dans l’usine, l’eau passe par un dégrillage pour être débarrassée d’éventuels déchets : cailloux, plastiques, végétaux…
• Puis intervient la décantation, (assistée ou non) le plus souvent par floculation-coagulation pour former de gros amas avec toutes les matières en suspension (sables, argiles, débris organiques…) qui se déposeront  au fond du bassin par  l’action de la pesanteur.
• L’eau traverse  lentement un filtre à sable qui permet de la débarrasser des dernières particules sauf les virus et les bactéries.
• D’où une étape obligatoire de désinfection pouvant comprendre plusieurs niveaux :

Par ozonation qui élimine les micropolluants et de la matière organique résiduelle ainsi que les virus ou par chloration,

Par filtration sur charbon actif (en grain ou en poudre) pour adsorber  les matières organiques, certains micropolluants et aussi améliorer le goût, l’odeur et la couleur de l’eau. Ce filtre retient également les bactéries.

• Avant de repartir dans les réseaux de distribution d’eau potable, l’eau est chlorée. Le chlore, utilisé à très faible dose, sert à prévenir le développement de bactéries dans les réseaux de distribution. A noter, le chlore injecté en usine décroît jusqu’aux points de distribution d’où parfois la nécessité de stations de rechloration  le long du réseau.
• Le contrôle qualité et le contrôle sanitaire avant la sortie des usines de traitement fait de l’eau du robinet, l’aliment le plus contrôlé en France. L’eau fait l’objet d’un suivi sanitaire permanent.

3. Stockage de l’eau potable

L’eau potable est acheminée vers les sites de stockage, sous pression et dans des réseaux enterrés avant d’être stockée dans des châteaux d’eau ou dans des réservoirs enterrés si la commune dispose d’une zone à topographie élevée. Ces points d’altitude permettent d’alimenter le réseau de distribution par écoulement gravitaire, réduisant ainsi la facture énergétique.

4. Distribution de l’eau potable

Le réseau de distribution d’eau potable permet d’assurer la disponibilité de l’eau potable au robinet du consommateur qu’il soit particulier, collectivité, agriculteur, industriel, sites tertiaires… La nature et l’état des canalisations sont importants pour le maintien de la qualité de l’eau jusqu’au point de distribution et aussi pour l’économie de l’eau : une canalisation en mauvais état sera fuyarde et le rendement de réseau c’est-à-dire la différence entre les volumes produits et les volumes distribués sera mauvais. En France, le rendement moyen des réseaux de distribution d’eau potable est évalué à près de 80 %. Les fuites sont donc de l’ordre de 20 % : pour 5 litres d’eau mis en distribution, 1 litre d’eau revient au milieu naturel sans passer par le consommateur. Les pertes par fuites représentent ainsi près d’un milliard de m³ (Source : Eau France), sans compter ce que cela représente en termes de pertes financières.

Le réseau de distribution va jusqu’aux compteurs des usagers.

5. Collecte des eaux usées

Les eaux usées peuvent être divisées en trois catégories : les eaux usées domestiques, les eaux usées industrielles et les eaux pluviales qui peuvent être assimilées à des eaux industrielles tant elles sont chargées de polluants.

Les eaux usées sont collectées par des canalisations dédiées et dirigées vers des stations qui traiteront ces eaux selon leur charge en polluants et les dépollueront avant leur rejet dans le milieu naturel.

Les réseaux sont :

• unitaires : ils collectent les eaux usées domestiques et pluviales mais comportent un risque de débordement en cas de fortes pluies et donc un risque de pollutions.
• séparatifs : les eaux usées et pluviales sont collectées séparément dans un double réseau. Les investissements sont certes plus conséquents mais ces réseaux garantissent plus de sécurité pour la santé et pour l’environnement.

6. Traitement des eaux usées

Les usines de traitement des eaux usées sont conçues et dimensionnées en fonction des flux (par exemple selon les équivalents-habitants ou aussi la quantité de pollution émise par personne et par jour) et de la nature des pollutions à traiter.

Le traitement primaire

Il permet de retirer l’essentiel des matières en suspension.

• Dès son entrée dans l’usine, l’eau usée passe par un prétraitement ou dégrillage, élimination mécanique à l’aide de grilles avec des mailles de plus en plus serrées, des déchets volumineux qui sont malencontreusement jetés dans les réseaux d’égouts. Les produits de ce dégrillage sont envoyés en décharge.
• Une décantation pour  débarrasser l’eau des matières en suspension encore présentes. Dans le même bassin, peut être réalisée une opération de dégraissage grâce à de fines bulles injectées dans l’eau. Elles feront remonter à la surface les huiles. Ces huiles seront retirées par raclage de la surface et envoyées en décharge avec les sables récupérés et lavés.

Le traitement secondaire

Le traitement secondaire consiste à dégrader le plus possible le contenu biologique des eaux usées en utilisant des bactéries pour éliminer les polluants résiduels. Pour ce faire, les eaux usées sont mélangées avec des bactéries et de l’oxygène. L’oxygène aide les bactéries à dégrader les polluants.

Le traitement tertiaire

C’est une méthode de dépollution des eaux usées qui consiste à éliminer les polluants non biodégradables. Cette technique permet de débarrasser l’eau du phosphore et de l’azote contenus dans les eaux.

Le traitement quaternaire pour l’élimination des micropolluants

Des organismes pathogènes peuvent subsister dans l’eau. Ils seront éliminés en dernière étape par ozonation ou par rayons ultra-violets. C’est l’étape finale d’assurance de la qualité des effluents avant leur rejet dans l’environnement récepteur(Lien sortant, nouvelle fenêtre) (mer, rivière, lac…)

7. Rejet au milieu naturel

L’eau usée ainsi traitée doit correspondre aux critères de qualité des normes en vigueur avant son rejet dans le milieu naturel.