Qualité de l’eau potable : le défi des réseaux AEP

Publié le 17 juin 2021

En France, l'eau du robinet est la denrée la plus surveillée. Sa qualité est contrôlée en permanence. Les Agences Régionales de Santé procèdent à plus de 310 000 prélèvements d’échantillons d’eau qui génèrent plus de 17 millions de lignes de résultats à analyser chaque année.

Chaque étape du processus doit respecter des normes drastiques pour garantir une eau potable de qualité. Les stations de captages et de traitement sont concernées bien sûr mais aussi le réseau d'adduction en eau potable (AEP). Son état structurel ou la présence de fuites est déterminant quant à la qualité finale de l'eau une fois arrivée au robinet des consommateurs.

Chiffres clefs de la qualité de l'eau potable en France

Selon les derniers chiffres du Ministère de la santé, les Français bénéficient globalement d'une eau de qualité.

La qualité microbiologique des eaux distribuées est en permanence conforme pour 98% de la population. Les grands réseaux de distribution d'eau potable de plus de 50.000 habitants sont conformes à 100% (90% pour les réseaux de moins de 500 habitants).

Pour ce qui concerne la présence de pesticides, les chiffres sont moins bons mais en amélioration. Près de 92% de la population a été alimentée en permanence par de l’eau respectant les critères de qualité pour les pesticides.

Ces dépassements ponctuels ne sont toutefois pas de nature à présenter un risque majeur pour la santé. Presque aucun n'a impliqué une restriction de l’utilisation de l’eau du robinet.

99 % de la population a été alimentée par une eau dont la qualité respectait en permanence la limite de 50 mg/L de nitrates fixée par la réglementation.

Quels indicateurs sont utilisés pour mesurer la qualité de l'eau potable ?

Les 4 indicateurs clefs utilisés pour mesurer la qualité de l'eau du robinet sont :

  • la présence de micro-organismes
  • le taux de nitrates
  • la présence de pesticides
  • la qualité radiologique
  • la teneur en plomb, nickel, antimoine, arsenic...
  • les résidus de médicaments et les composés perfluorés

Les micro-organismes contenus dans l'eau potable sont étroitement surveillés. Il s'agit de bactéries, virus et de parasites qui sont des germes pathogènes. Un exemple de contamination surveillée est la contamination fécale, mesurée avec la présence de germes témoins tel que Escherichia coli.

Les nitrates dans l’eau du robinet peuvent être le résultat d'une contamination par des activités humaines, notamment des rejets urbains ou industriels, une pollution agricole due à des engrais. Ingérés, les nitrates peuvent provoquer une altération de l'hémoglobine et donc un mauvais transport de l'oxygène dans le sang. Les femmes enceintes et les enfants en bas âge y sont les plus sensibles.

Les pesticides sont des substances chimiques utilisées pour combattre les espèces nuisibles. Il s'agit d'insecticides, herbicides, fongicides... Ils sont utilisés en agriculture mais aussi dans la construction, l'industrie, les transports publics... Une fois épandus, ils ruissellent dans les nappes phréatiques ou les rivières.

La qualité radiologique de l’eau du robinet est moins connue du grand public mais tout de même mesurée. La radioactivité de l'eau dépend de la nature géologique des terrains qu’elle traverse avant d'être prélevée. Par exemple, les eaux souterraines granitiques ont parfois une radioactivité naturelle élevée.

La présence de plomb dans l’eau du robinet est strictement encadrée. La limite de qualité pour la teneur en plomb dans l’eau potable est de 10 µg/L depuis 2013, en conformité avec les recommandations de l'OMS.

De nouveaux polluants font aussi leur apparition, en très faible concentration néanmoins. Ces paramètres ne sont pas actuellement réglementés. Le risque sanitaire est en cours d'évaluation. Sont notamment surveillés les résidus de médicaments ou la présence de composés perfluorés tels que le téflon. Ils sont utilisés par l'industrie comme imperméabilisants pour repousser l’eau, les matières grasses et la poussière.

Le rôle clef du réseau de distribution d'eau dans le maintien de la qualité de l'eau

Produire une eau de qualité est essentiel mais son transport est tout aussi capital. La qualité de l'eau distribuée peut être altérée lors de son transport entre le lieu de production et le robinet du consommateur.

La vétusté des réseaux d'eau est une des causes de la dégradation de la qualité de l'eau potable. Aujourd'hui en France, 20% de l'eau produite est perdue en raison de fuites sur le réseau de distribution.

Sur les 5 dernières années, le taux moyen de renouvellement des canalisations d’eau potable est estimé à 0,61 % par an. À ce rythme, il faudrait environ 165 ans pour remettre à neuf l’ensemble des canalisations du réseau français.

Généralement, les altérations du réseau d'eau sont la conséquence d'une conception obsolète des canalisations : dimensionnement insuffisant ou choix des matériaux qui le constituent. Lors d'un remplacement de canalisations, les matériaux utilisés doivent être conformes aux nouvelles réglementations et nouveaux systèmes de normes.

Pourquoi une canalisation en acier revêtu participe-t-elle à une meilleure qualité de l'eau ?

Une canalisation AEP en acier revêtu offre de nombreux avantages :

  • une étanchéité parfaite et durable de la conduite
  • une grande résistance à la pression.

Les revêtements tels que le polyéthylène et le polypropylène offrent une durée de vie importante à la canalisation et assurent une protection cathodique élevée en raison de son inertie chimique ainsi qu’une forte résistance diélectrique.

Au contact de l’eau, ces revêtements n’en dénaturent pas la qualité conformément aux normes sanitaires en vigueur. L’eau conserve ses qualités organoleptiques, physico-chimiques et microbiologique. Aucune modification de Ph, aucune porosité responsable du développement d’agents bactériens…

Selon les normes en vigueur, les canalisations en acier doivent être revêtues intérieurement avec un mortier de ciment (norme NF A 49-701) ou un film organique (par exemple en époxy selon la norme NF A 49-709); extérieurement avec de la résine époxydique (selon la norme NF A 49-706).

Infographie les défis des besoins en eau potable à l'échelle mondiale

Une station d'épuration est une installation qui a pour objectif d'assainir les eaux usées domestiques, les eaux industrielles et les eaux pluviales avant de les rejeter dans le milieu naturel, généralement un cours d'eau.

Pour ne pas polluer le milieu naturel, les eaux usées sont nettoyées de leurs nombreuses impuretés : matières solides, excréments, huiles et toutes substances dissoutes. Leur forte concentration rendrait impossible un rejet direct dans le milieu naturel sans générer une forte pollution.

Une station d’épuration est généralement située à l’extrémité d’un réseau de collecte. Elle va utiliser divers processus et dispositifs physiques et biochimiques pour dégrader les matières organiques et les séparer de l'eau.

Le résultat est une "eau propre" qui n'est pas potable mais qui est d'assez bonne qualité pour être absorbée par l'environnement sans nuisance.

Les avantages d'une canalisation en acier pour un réseau d’assainissement

Oryx Eleven fabrique et livre à pied d'œuvre des tubes en acier revêtu pour tous les projets de réseaux d’assainissement. Nos canalisations en acier revêtu sont adaptées au transport des eaux résiduaires urbaines, industrielles ou pluviales.

Nous effectuons :

    • la fabrication des tubes en aciers

    • leur stockage

    • leur livraison sur site

    • leur montage et les soudures.

Une canalisation en acier revêtu offre de nombreux avantages :

    • grande tolérance aux fortes pressions et à la corrosion

    • longévité structurelle exceptionnelle

    • solidité à toutes épreuves même en cas de mouvement de terrain.

Oryx Eleven propose des solutions du DN100 au DN2500 avec, selon les besoins : transport routier, héliportage, transport maritime et stockage aux terminaux portuaires.

Comment fonctionne une station d'épuration ?

Les eaux usées sont acheminées jusqu’à la station d’épuration par le réseau d’assainissement.

Ensuite, elles vont subir divers traitements en suivant 5 étapes essentielles :

    1. un dégrillage

    1. un dessablage et un dégraissage

    1. un traitement biologique

    1. la clarification

    1. le traitement des boues résiduelles

1- Le dégrillage

Les eaux usées traversent un dégrilleur, c'est-à-dire un tamis rotatif qui les débarrasse des matières solides : mégots, cheveux... Une vis sans fin remonte ces déchets vers une benne en vue de leur évacuation ou de leur incinération.

2- Le dessablage et le dégraissage

réseau de conduites pour station d'épuration
Réseau de conduites pour station d'épuration

Les eaux usées poursuivent leur cheminement. Elles s’écoulent dans un premier bassin appelé dessableur où les matières plus lourdes que l’eau comme le sable et le gravier se déposent au fond de la cuve. Ce sable est dirigé vers un classificateur qui permet de l'égoutter. Il est ensuite enfoui.

Les graisses remontent à la surface de la cuve sous l'effet d'une aération. Des pompes aératrices diffusent de fines bulles d’air qui aident les graisses à faire surface.

Les graisses sont ensuite dirigées vers un concentrateur puis raclées par un pont automoteur vers des bâches de pompage. Les huiles sont évacuées vers une station de traitement spécifique. L'eau résiduelle est renvoyée dans le système principal de la station d'épuration.

3- Le traitement biologique

traitement biologique dans un bassin de décantation
Traitement biologique dans un bassin de décantation

Les eaux usées doivent ensuite être débarrassées de leurs composés organiques, de l'azote et du phosphore.

Pour ce faire, on utilise divers bassins où se sont développées des bactéries alimentées en oxygène et qui vont digérer très rapidement les impuretés et les transformer en boues.

L'élimination des composés organiques se fait avec des bactéries aérobies qui les dégradent par un phénomène d'oxydation. Ces bactéries sont capables de transformer les molécules organiques ou minérales grâce à leurs enzymes.

L'élimination de l'azote ammoniacal (NH4+) se fait avec des traitements bactériologiques de « nitrification-dénitrification ». La nitrification est une transformation par des bactéries de l'azote ammoniacal en nitrates. Puis ces nitrates sont transformés en azote gazeux qui s'échappe naturellement dans l'atmosphère.

L'élimination du phosphore s'obtient par son accumulation dans les cultures bactériennes des boues.

👉 En savoir plus sur le traitement biologique des eaux usées

4- La clarification

Il s'agit de séparer l’eau des boues issues de la dégradation des matières organiques. C'est une décantation effectuée dans des bassins appelés "clarificateurs". Les boues se déposent au fond du bassin, sont pompées puis évacuées.

L’eau est à ce stade débarrassée de plus de 90 % de ses impuretés. Elle est analysée puis rejetée dans le milieu naturel.

5- Le traitement des boues

Les boues récupérées doivent être traitées. Il en existe différents types :

- les boues primaires issues de la décantation des matières en suspension

- les boues secondaires issues d'un résidu dissout par des cultures bactériennes.

La stabilisation des boues a pour objectif de réduire leur fermentescibilité pour atténuer les mauvaises odeurs.

La stabilisation biologique s'effectue dans les bassins d'aération ou dans des digesteurs avec production de biogaz. La stabilisation biologique est le procédé le plus employé en France par environ 58000 stations d'épuration.

Les boues peuvent aussi passer dans des centrifugeuses qui vont accélérer la séparation de l'eau du reste des composés en tournant à 6000 t/min. La boue résiduelle est raclée par une vis sans fin vers une benne.

Ces boues sont généralement utilisées en agriculture comme engrais. Une fois sèches, elles peuvent aussi être incinérées ou mises en décharge.

Une station d’épuration produit environ 2 litres de boues par habitant et par jour.

A noter : les boues de lagunage sont un type de boue accumulée au fond des bassins. Elles sont curées de façon périodique, soit annuellement soit tous les 10 ans selon le type de bassin concerné.

station d'épuration vue du ciel
Station d'épuration vue du ciel

Combien t-a-t-il de stations d'épuration en France ?

Selon le Ministère de l’Écologie, du Développement Durable et de l’Énergie, la France comptait en 2008, 18 830 stations d’épuration pour une capacité de 75 millions d’Équivalents-habitants (Eh).

En 2013, la France comptait 20 200 stations de traitement des eaux usées collectives.

En 2016, ce nombre s'élevait à 21 474 stations de traitement.

En 2019, ce chiffre passe à 22002 stations d'épuration.

Que sont les eaux usées ?

Les eaux usées désignent les eaux qui ont été utilisées pour un usage quelconque.

Elles proviennent :

    • des habitations, ce sont les eaux usées domestiques, issues des toilettes (eaux vannes) ou des lavabo et cuisine (eaux grises).

    • des usines ou de l'agriculture, on parle alors d'effluents industriels ou agricoles.

Les eaux de pluie qui coulent sur les toitures, les routes et les parkings, etc. ne sont pas considérées comme des eaux usées. Toutefois, pour des raisons structurelles et d'organisation, les eaux de pluie étaient aussi collectées avec les réseaux de tout-à-l’égout et donc acheminées jusqu’à une station de traitement.

Le remplacement des réseaux unitaires par un réseau séparatif

Lors de fortes pluies, il peut arriver que le réseau d'assainissement soit engorgé par l'eau pluviale en plus des eaux usées. Les stations d'épuration ne pouvant traiter cet afflux, l’eau non traitée est alors rejetée via les déversoirs d’orage implantés sur le réseau. Une solution problématique car cette eau est aussi chargée d'impuretés et a un impact sur l'environnement.

Pour résoudre ce problème, les réseaux unitaires sont progressivement remplacés par un double réseau qui collecte les eaux pluviales séparément des eaux usées. On parle de « réseaux séparatifs ». L'eau de pluie est conduite vers des bassins de rétention pour y être stockée. Les déchets en suspension se déposent au fond du bassin puis sont éliminés naturellement ou curés périodiquement selon les besoins.

L’organisation de l’assainissement collectif des eaux usées

Pour chaque ville, un zonage d’assainissement définit les zones concernées par l’assainissement collectif ou à défaut, un assainissement non collectif. Ce schéma directeur est intégré au plan local d’urbanisme (PLU).

En zone d’assainissement collectif, le propriétaire d’un logement a pour obligation de raccorder son domicile au réseau de collecte des eaux usées. Charge a la commune d'assurer sa mission de service public d’assainissement :

    • mise en place du réseau

    • collecte des eaux usées

    • assainissement.

Le contrôle de la qualité des eaux propres

Les eaux propres rejetées dans le milieu naturel sont étroitement contrôlées.

Les normes en vigueur pour l’assainissement collectif sont issues de la directive européenne 91/271/CEE relative au traitement des eaux résiduaires urbaines (DERU).

Des contrôles portent à la fois sur la capacité maximale de traitement des stations et sur ses performances.

Ainsi, en 2013, les performances de 92,9 % des stations de traitement des eaux usées étaient jugées conformes.

La teneur en polluants des eaux usées et des eaux épurées est mesurée avec plusieurs indicateurs :

    • les matières en suspension (MES) minérales ou organiques mesurées en mg/L.

    • les matières organiques mesurées par différentes analyses techniques comme par exemple la "demande biochimique en oxygène"

    • l’azote et le phosphore mesuré en mg/L

    • les contaminants biologiques en nombre/mL

    • etc.

Qu'est-ce que l’Equivalent Habitant (E.H ) ?

Cet indicateur exprime la charge polluante contenue dans 180 litres d’eau usée soit en moyenne l'équivalent des rejets d’un habitant et pour un jour.

Un Équivalent Habitant correspond à :

    • 60g de D.B.O5

    • 135g de D.C.O

    • 9,9g d’azote

    • 3,5g de phosphore.

Cette unité permet  de  déterminer le dimensionnement des stations d'épuration selon la taille des agglomérations.