TRAITEMENT DES EAUX COURANTES

Source : yselzner@gmail.com

---

L’eau potable: elle est prise

• En surfaces : lacs, rivières
• Dans le sol : nappes souterraines
• Dessalement de l’eau de mer (technique rare car coûteuse)

Les eaux souterraines sont souvent de qualité supérieures à celle des eaux de surfaces, car leur passage à travers différentes couches géologiques constitue une épuration naturelle. En effet à partir d’une certain profondeur elles ne contiennent pratiquement plus de substances organiques ni de bactéries ; cependant leur teneur en substances minérales augmente.

Forage: excavation de faible diamètre dans l’horizon géologique jusqu’à la nappe recherchée. Une crépine empêche de puiser les fines avec l’eau potable. Les profondeurs atteintes peuvent être très importantes :

• Régions arides en surface, mais possédant des ressources aquifères en profondeur
• En agglomération où la nappe phréatique est souvent pollué
• En bordure de mer on doit faire attention à ne pas faire pénétrer l’eau salée dans les nappes d’eau douces.

Puits maçonnés: fouille circulaire de grand diamètre blindé par une maçonnerie de briques ou de moellons ou en béton armé. Il s’agit en fait de la technique la plus ancienne. Ces puits sont généralement équipés à la base d’une couche de graviers filtrante de graviers à granulométrie variable, soigneusement étudiée pour éviter le passage des fines.

Station de pompage: lorsque le prélèvement de l’eau de fait en surfaces, rivières ou lacs, des stations de pompages conduisent l’eau jusqu’aux stations de traitements. Lorsque l’eau provient de torrents le transport se fait par gravité.

Traitement de l’eau (presque systématique):

Traitement des Eaux souterraines:

• Aération: L’aération a pour but d’éliminer le gaz carbonique en excès et d’oxyder les sels de fer
• Filtration : les sels de calcium et de magnésium en excès confèrent à l’eau sa dureté. On l’adoucit en précipitant ces sels par adjonction de chaux et de soude.
• Stérilisation biologique : ajout de chlore et traitement à l’ozone.

Traitement des Eaux de surface: leur traitement est plus complexe, car on doit éliminer les matières en suspension et détruire les bactéries.

 

• Floculation: on introduit dans l’eau du sulfate d’aluminium qui précipite et entraîne les fines et une partie des bactéries ; le floc ainsi obtenu est éliminé par filtration.

Distribution de l’eau: on doit avoir une pression d’utilisation suffisante pour obtenir un débit compatible avec les besoins, en tenant compte des pertes de charges. On a deux moyens:

• Pression hydrostatique naturelle : château d’eau, édifié sur une hauteur naturelle et dont la capacité et l’altitude se déterminent en fonction de la réserve et de la pression d’utilisation à obtenir (alimentation par gravité). Lorsque les dénivellations naturelles sont suffisantes, on met en place des réservoirs enterrés ou semi-enterrés, car les châteaux d’eaux sont des ouvrages coûteux.
• Par surpression artificielle : réservoirs enterrés et surpressés (alimentation par refoulement), moins coûteux et plus accessibles que réservoirs en hauteurs, mais tributaires d’une installation dynamique de surpression, donc hors service en cas de pannes.

On distingue deux types de réseaux:

• Réseaux ramifiés: les utilisateurs sont servis les uns après les autres, et le débit de chaque tronçon ne dépend que de la consommation locale
• Réseaux maillés : chaque point de distribution se trouve sur une boucle qui l’alimente des deux cotés, d’où meilleur équilibrage des pressions et des débits et meilleure sécurité en cas de défaut sur l’un des tronçons.

Traitement des eaux pluviales (EP):

• L’eau de pluie tombant dans la nature n’est pas polluée lors de son écoulement.
• L’eau de pluie lessivant les routes, parkings, etc. est souvent chargée d’hydrocarbures et de débris divers, surtout après une période de sécheresse, et on doit la traiter sommairement

Le premier réservoir sert à la décantation des produits non flottants, le deuxième à la récupération des produits flottants, notamment hydrocarbures. L’orifice de séparation des deux réservoirs se trouve à mi hauteur

Evacuation des eaux pluviales:

Débits à évacuer des terrains: Les évacuateurs d’eaux pluviales sont souvent calculés pour répondre au débit des orages de fréquence décennale. Pour ne pas surdimensionner le réseau, on construit souvent des bassins de rétentions des eaux d’orages, munis d’un système d’évacuation distribuant après l’orage un débit compatible avec les canalisations existantes.

• S<1ha => Q=250l/s/ha sur toute la surface intéressée
• S>1ha => on utilise la formule de Caquot : 

Dans laquelle:

• Q : débit en l/s
• I : pente moyenne du parcours de l’eau en m/m
• C : coefficient de ruissellement moyen
• A : surface en ha du bassin versant

Si le collecteur reçoit les eaux par l’intermédiaire de canalisations élémentaires, la formule tient compte à la fois du volume retenu par ces canalisations élémentaires et du retard apporté à l’arrivée des eaux par leur transit dans ces canalisations. La pente I est à évaluer d’après sa valeur moyenne sur le développement total du parcours de l’eau.

Fossés: les débits de base sont déterminés selon les formules hydrauliques spécifiques. Pour les ouvrages importants on tient compte des pertes par percolations, d’autant plus élevées que la hauteur d’eau est plus importante. Les pertes par évaporations sont négligeables par rapport à celles par percolations. On pourra tenir les valeurs suivantes comme de bonnes moyennes de percolation:

Evacuations de eaux usées: leur réseau est désormais différents de celui des eaux pluviales, car elles sont traitées par station d’épuration avant d’être rejetées dans le milieu naturel (ce système dit séparatif permet d’éviter de surdimensionner inutilement les installations des stations d’épurations).

Certains réseaux très anciens fonctionnent encore selon le mode unitaire, mais les eaux sont maintenant amenées à une station d’épuration ; en cas de gros orages elles sont déversées directement à la rivière au moyen d’un déversoir d’orage, car la station d’épuration ne pourrait accepter le débit amené par ces égouts.

Certaines eaux industrielles nécessitent des traitements spécifiques avant d’être rejetées dans les collecteurs d’assainissement.

Calcul des débits des canalisations (DTU 60.11):

• Coefficient de simultanéité : dans un immeuble à usage de bureaux ou dans une usine, les lavabos, douches, toilettes, peuvent fonctionner sans interruption lors de la sortie du personnel ; certaines machines ne fonctionnent pas simultanément dans un appartement, etc.
• Coefficient correcteur : pour tenir compte du fait que les machines ne fonctionnent pas en permanence

Les diamètres des canalisations circulaires sont normalisés (NF EN 476, NF P16-100). Les tuyaux circulaires en BA font l’objet d’une norme particulière: NF P16-341

On considère que l’on a:

• Des écoulements pleins pour les eaux pluviales
• Des écoulements demi-pleins pour les eaux usées
• Ecoulement demi-pleins pour un réseau non séparatif
• Ecoulement demi-plein pour les eaux industrielles

Formule de Bazin:

On veillera à ne pas dépasser les vitesses limites d’autocurage et de bonne conservation des ouvrages :

• Vitesses d’autocurage:

•  >1.0m/s pour les eaux pluviales
• >0.9m/s pour les eaux usées

• vitesse de bonne conservation des ouvrages : <4m/s

attention: la rugosité des canalisations augmente avec les dépôts sur les parois (ceux-ci, de plus, diminuent la section mouillée, sans diminuer d’autant le périmètre mouillé).

Les égouts (NF P16-401): on les classes en trois catégories :

• I exceptionnellement visitables
• II semi visitable
• III visitable

Leurs dimensions sont normalisées.

Installations septiques (DTU 64-1 installations d’assainissements individuels): elles sont utilisées lorsqu’il n’y a pas de station d’épuration et donc que l’usager est obligé de traiter ses eaux usées avant de les répandre sur son terrain ou de les envoyer vers le réseau collecteur qui rejette ces eaux vers le milieu hydraulique superficiel (rivière, mer…)

• Pré-traitement: fosse septique toutes eaux collectant toutes les eaux usées de l’habitation
• Traitement: dépend étroitement des caractéristiques des sols ; l’épandage est en effet le meilleur moyen d’assurer l’épuration et l’évacuation des effluents dans le sol

L’étude pédologique est destinée à déterminer l’aptitude du sol à l’épuration et à la dispersion des effluents, à partir de là on détermine la nature du dispositif à mettre en œuvre.

Fosse toute eaux:

     

• Collecte les eaux
• Liquéfie partiellement les matières polluantes
• Rétention des matières solides et des déchets flottants (protection de l’épandage contre un risque de colmatage)
• Hauteur d’eau toujours supérieure à 1m
• Les gaz générés sont évacués par un extracteur placé au dessus des locaux habités
• Volume minimum : 3000l pour des logements comprenant jusqu’à 5 pièces principales ; il sera augmenté de 1000l supplémentaires par pièce principale de plus.

Epandages sous-terrains: lorsque le sol est suffisamment perméable il sert de système épurateur et comme moyen dispersant. Les tuyaux sont placés horizontalement dans un ensemble de tranchées, aussi prés de la surface du sol que le permet leur protection (ci. 30centimètres). La surface d’épandage (le fond des tranchées) est fonction de la taille de l’habitation et de la perméabilité du sol.

A noter que la surface d’épandage doit être distante d’au moins 3m de la limite de propriété et des gros arbres, et d’au moins 35m d’un puits d’eau potables.

• Lit filtrant vertical non drainé : si le sol a une perméabilité insuffisante ou s’il est trop perméable (craie), on doit y substituer un matériau plus adapté (sable siliceux lavé) sur une épaisseur de 0.7m, i.e. épandage en sol reconstitué. Les tuyaux, munis d’orifices, sont établis en tranchées dans une couche de graviers. 

• Lit filtrant drainé à flux vertical : dispositif à prévoir lorsque le sol est inapte à un épandage naturel et qu’il existe un exutoire pouvant recevoir l’effluent traité ; on trouve exceptionnellement des lits filtrants drainés à flux horizontal.

• Tertre d’infiltration : dispositif exceptionnel à prévoir lorsque :

• Sol inapte à un épandage naturel
• Il n’existe pas d’exutoire pouvant recevoir l’effluent traité
• Et/ou la présence d’une nappe phréatique à été constaté

 

Autres types de regards: