SAFEGE SAS - SIÈGE SOCIAL Parc de l’Ile - 15/27 rue du Port 92022 NANTERRE CEDEX www.safege.com
CONSULTING
Ind_A
2017
Communauté de Communes du Pays d’Apt
Modification du traitement de potabilisation de la commune d’Apt
Version : Ind_a Date : 14/03/2017 Nom Prénom : GERY MAXIME SAFEGE
Aix Métropole - Bâtiment D 30, Avenue Henri Malacrida 13100 AIX EN PROVENCE Conseil et Stratégie
Sommaire
1
...Contexte ... 4
2
...Interet d’un traitement UV sur les ressources du CCPAL ... 5
2.1 Rappel des principes de base ... 5
2.2 Analyse des ressources vis-à-vis du traitement UV ... 7
2.3 Synthèse ... 9
3
...Synthèse de l’étude sur la qualité des eaux ... 10
3.1 Qualité de la ressource ... 10
3.2 Demande en chlore de la ressource ... 11
3.3 Goût & Odeur et THMS ... 13
3.4 Conclusion de l’étude CIRSEE ... 14
4
...Campagne de mesure chlore ... 15
4.1 Description de l’incident du 18 Janvier 2017 ... 15
4.2 Localisation des points de mesures ... 15
5
...Modelisation numérique du réseau ... 17
5.1 Définition des besoins... 17
5.2 Calage hydraulique du modèle ... 17
5.3 Modélisation du bioxyde de chlore ... 20
5.4 Modélisation au chlore gazeux ... 29
6
...Caractéristiques des postes de (re) chloration à mettre en place ... 33
6.1 Les données de dimensionnement ... 33
6.2 Description technique d’une installation « type » ... 34
6.3 Estimation financière des investissements à réaliser ... 35
7
...Conclusion ... 36
Tables des illustrations
Figure 3-1: localisation des mesures de chlore permanentes et ponctuelles ... 16
Figure 3-2: Concentration en chlore en fonction sur temps sur les 3 points de mesures du 19 au 23 Janvier ... 16
Figure 4-1 : Calage de la hauteur d’eau du réservoir de 3 Pins ... 19
Figure 4-2 : Débit mesuré à la station de Fangas le 22 Janvier 2017 ... 20
Figure 4-4 : Cinétique de chloration à la dose de 0,2 mgClO2/l ... 21
Figure 4-5: Chloration à Fangas ... 23
Figure 4-6: Point de mesure à Saint Michel ... 23
Figure 4-7 : Point de mesure à la déchetterie d’APT ... 24
Figure 4-8: Couverture actuel du bioxyde de chlore sur le réseau ... 26
Figure 4-9: Comparaison de la disparition du chlore en fonction du réactif utilisé (CLO2 et CL2) à un taux de traitement initial identique (0,2 mg/l) ... 29
Figure 4-11: Couverture actuel en chlore gazeux ... 30
Figure 4-14: Couverture chlore après aménagement ... 32
Figure 5-1 Schéma de principe type d'un poste de chloration au chlore gazeux ... 34
Table des tableaux
Tableau 2-1: Analyse des eaux brutes de Fangas 1 ... 8Les transmittances UV découlant des valeurs d’absorbance Tableau 2-2 sont plutôt bonnes mais ne portent que sur une mesure par ressource : ... 10
Tableau 3-1: Analyses des eaux brutes prélevées ... 11
Tableau 3-2: Récapitulatif de la demande en dioxyde de chlore - Haute Begude ... 12
Tableau 3-3: Récapitulatif de la demande en dioxyde de chlore – mélange Fangas 1 et 2 (50/50) ... 12
Tableau 3-4: Récapitulatif de la demande en chlore - Haute Begude ... 12
Tableau 3-5: Récapitulatif de la demande en chlore – mélange Fangas 1 et 2 (50/50) ... 13
Tableau 3-6: Résultats des analyses de THMs ... 14
Tableau 5-1 : Besoins en basse saison sur le territoire du CCPAL ... 17
Tableau 5-2 : Critères de notation – Calage ... 17
Tableau 5-3 : Résultats du calage des hauteurs de réservoirs ... 18
Tableau 5-4 : Résultats du calage des débits aux compteurs ... 19
Tableau 5-5: Temps de séjour maximal de l'eau dans les réservoirs d'Apt ... 24
Tableau 5-6: Cinétique réseau calée des secteurs d'Apt ... 27
Tableau 6-1: Données de dimensionnement des chlorations Fangas, Paou et APT1500 ... 33
Tableau 6-2 : Estimation financière des investissements à réaliser ... 35
Table des annexes
Annexe 1 Extrait de l’arrêté du 9 Octobre 2012 Annexe 2 Essais de désinfection des ressources d’Apt Annexe 3 Carte du résiduel de bioxyde de chlore à l’état actuel
Annexe 4 Carte du résiduel de chlore gazeux à l’état actuel avec un taux de traitement à 0,5 mgCL2/l Annexe 5 Carte du résiduel de chlore gazeux après aménagements avec un taux de traitement à 0,5 mgCL2/l
1 CONTEXTE
Suite à la réalisation du SDAEP de la CCP Apt Lubéron, et dans le contexte de problématiques d’équilibre ressources – besoins, la CCP Apt Luberon a choisi de s’engager sur une ambitieuse politique de réduction des volumes perdus, avec le soutien notamment de l’Agence de l’Eau.
Parmi les différentes actions à réaliser, l’une d’entre elle consiste à modifier le type de réactif pour la chloration de l’eau d’Apt à la station des Fangas.
Actuellement le traitement de l’eau est réalisé à l’aide de Bioxyde de chlore. Ce réactif est sept fois plus puissant que le chlore, cependant il fragilise les conduites et les branchements en Polyéthylène générant à termes des fuites sur ce type de matériau.
L’objectif est d’étudier un changement de réactif de chloration. Le traitement sera à priori réalisé au chlore gazeux, moins agressif que le bioxyde. Cependant, la rémanence du chlore gazeux est inférieure à celle du bioxyde et cela peut générer des baisses de concentrations dans certaines zones géographiques du réseau.
Avec l’appui d’un modèle numérique (piccolo), le résiduel du chlore présent dans le réseau sera comparé entre les deux réactifs (état initial : calage bioxyde et futur : approche théorique chlore gazeux). Le changement de traitement sera accompagné de préconisations d’aménagements permettant de maintenir la concentration de chlore libre en tous points du réseau.
Cette étude est réalisée avec le concours financier de l’Agence de l’eau Rhône Méditerrané Corse.
2 INTERET D’UN TRAITEMENT UV SUR LES RESSOURCES DU CCPAL
2.1 Rappel des principes de base
La désinfection des eaux destinées à la consommation humaine est classiquement réalisée par chloration, par ozonation et par exposition aux UV.
Chaque technique possède ses avantages et ses inconvénients en termes d’efficacité, de rémanence et d’impact sur la qualité de l’eau traitée (goût et formation de sous-produits de désinfection).
En ce qui concerne le chloration et la désinfection UV, il faut retenir retenir les principaux point suivants :
2.1.1 La chloration
Elle consiste à injecter dans l’eau à désinfecter une quantité de chlore sous forme de chlore gazeux, d’hypochlorite de soude (eau de Javel), voire d’hypochlorite de calcium, à un taux suffisant pour :
Aboutir à un résiduel de chlore libre non nul après injection,
Maintenir ce chlore libre pendant un temps suffisant pour garantir l’efficacité de la désinfection.
Le taux de chloration à mettre en oeuvre est fonction :
de la demande immédiate en chlore, c’est-à-dire de la demande consécutive aux substances aisément et rapidement oxydables contenues dans l’eau brute : matières organiques, ammoniaque et éventuellement matières minérales réductrices (fer,arsenic, selon leur état d’oxydation).
de la demande complémentaire en chlore due aux substances plus difficilement oxydables avec une cinétique d’oxydation plus lente.
du résiduel de chlore libre visé en bout de réseau.
En sortie d’usine, le taux de chloration correspond pratiquement toujours à la somme de la demande immédiate et du résiduel visé en chlore libre. La demande complémentaire liée aux substances plus difficilement oxydables se développe ultérieurement dans le réseau, ce qui amène, fonction de la qualité de l’eau à désinfecter, des temps de séjour en bout de réseaux et de la température de l’eau (en particulier en été), à prévoir des stations de rechloration pour conserver ce minimum de chlore libre.
A noter également que cette consommation dans le réseau peut-être aussi fait d’une consommation par le film bactérien.
Du point de vue de la chimie, le chlore agit sur la matière organique par ouverture de certaines doubles liaisons (des cycles aromatiques par exemple), puis par réaction d’addition ou de substitution. Mais aux taux pratiqués, la chloration n’élimine pas à proprement parler la matière organique ; celle-ci n’est que transformée en matières peu voire non oxydables ; en d’autres termes, la chloration n’a pratiquement aucun impact sur la teneur en Carbone Organique Dissous.
Elle est en revanche à l’origine de sous-produits tels que les THM (trihalométhanes), les acides haloacétiques, les acétonitriles…
La maîtrise des THM (et la maîtrise des goûts) sont deux des enjeux de la chloration,surtout en traitement de potabilisation d’eaux de surface, lorqu’il s’agit d’eaux chargées en acides humiques, riches en composés à cycles aromatiques. On cherche alors à éliminer au maximum cette matière organique avant de procéder à la chloration.
Il est enfin rappelé que la chloration est un procédé efficace pour les bactéries et pour une très large gamme de virus. Elle est en revanche très peu efficace sur les parasites (kystes de Giardia et oocytes Cryptosporidium).
2.1.2 La désinfection UV
Elle consiste à soumettre l’eau à désinfecter à un rayonnement monochromatique (254 nm - lampe basse pression) ou polychromatique (200 à 280 nm - lampe moyenne pression). Sous conditions minimales d’intensité, ce rayonnement modifie l’ARN et l’ADN des cellules vivantes et bloquent les processus de reproduction. On parle alors de processus d’inactivation.
Un réacteur de désinfection UV est une chambre équipée de lampes UV et de capteurs UV, dans laquelle le temps de contact n’est que de quelques secondes.
La puissance totale de rayonnement délivrée par les lampes est calculée pour soumettre l’eau à une dose de réduction équivalente (DRE) exprimée en mJ/cm2 ou en J/m2 compatible avec l’abattement visé de micro-organismes.
Cette puissance dépend à la fois du débit à désinfecter et des caractéristiques de l’absorbance UV de l’eau à traiter plus l’eau est chargée en substances porteuses de groupes chromophores (liaisons insaturées), moins le rayonnement pénètre au sein de la masse d’eau, plus la transmittance aux UV est faible et plus la puissance fournie par les réacteurs devra être élevée pour assurer la DRE requise.
Mais en réalité, aux doses pratiquées dans le domaine de l’eau potable (400 J/m2 minimum selon arrêté du 9 octobre 2012 relatifaux conditions de mise sur le marché et d'emploi des réacteurs équipés de lampes à rayonnements ultraviolets utilisés pour le traitement d'eau destinée à la consommation humaine pris en application de l'article R. 1321-50 (I et II) du code de la santé publique),les UV n’ont pas de réelle action oxydante sur la matière organique.
La désinfection UV est très efficace pour l’inactivation des bactéries et des parasites ; elle est peu efficace (aux doses courantes) pour l’inactivation des virus.
L’intérêt de la désinfection UV par rapport à la chloration et qu’elle ne fait intervenir aucun produit chimique. Elle ne modifie pas la composition chimique de l’eau. Elle ne contribue pas à la formation de sous-produits de désinfection ; elle ne contribue pas à la formation de goûts ou d’odeurs.
A l’inverse de la désinfection au chlore basée sur le maintien d’un résiduel désinfectant dans l’eau traitée, la désinfection UV est une désinfection sans résiduel. Utilisée seule, elle est donc plutôt réservée aux petites unités de traitement et aux réseaux courts.
Ce mode de désinfection est néanmoins en plein développement dans le domaine de la potabilisation, le plus souvent en complément d’une désinfection par chloration.
Cette tendance répond à la mise en place d’une stratégie de désinfection multi- barrières et ainsi à disposer, dans le cas de ressources potentiellement soumises à toutes sortes de contamination microbiologique, de différents moyens de lutte contre ces contaminations. L’association d’une désinfection UV et d’une chloration permet en effet de faire face aux trois types de micro-organismes susceptibles d’être rencontrés : bactéries, virus et parasites.
2.1.3 Combinaison des deux traitements
Comme indiqué plus haut, aux doses pratiquées en eau potable, les UV n’ont aucune réelle action oxydante sur la matière organique et plus généralement sur la matrice de l’eau.
Ceci veut dire qu’une eau sortant d’un réacteur UV présente pratiquement la même demande immédiate en chlore que l’eau à l’amont du réacteur ; il en est de même de la demande complémentaire en chlore.
En pure théorie, dans la mesure où la teneur visée en chlore libre dans le cas d’une désinfection au chlore répond à un objectif de « C x T » dépendant d’un objectif d’abattement de germes exprimé en log, une désinfection préalable aux UV qui donne lieu à un premier abattement de plusieurs log de germes, devrait conduireà abaisser le « C x T » d’une chloration complémentaire : moins de log de réduction à obtenir, donc moins de résiduel oxydant pour un même temps de contact.
En pratique, même avec une désinfection UV, on conservera les mêmes conditions de chloration car l’objectif de résiduel en bout de réseau doit être mesurable et de l’ordre de 0,2 à 0,3 mg/l.
La mise en place d’une désinfection UV est donc sans conséquence réelle sur la pratique de la chloration. Elle élargit seulement le champ des espèces microbiologiques visées par la désinfection.
Dans le cas d’une mise en place d’une désinfection aux UV en complément d’une désinfection existante au chlore, il est important de placer le réacteur UV impérativement en amont de la chloration car l’exposition aux UV n’est autorisée que sur une eau dépouvue de résiduel désinfectant. Dans le cas inverse, le risque est non nul de donner lieu à la formation de sous-produits indésirables.
2.2 Analyse des ressources vis-à-vis du traitement UV
Cette analyse a été réalisée à partir des données établies par le CIRSEE.
Cette analyse repose principalement sur l’évaluation du risque de contamination de chaque ressource par les parasites Giardia et Cryptosposridium.
Ces eaux ne seront en effet distribuées sans autre traitement qu’une chloration, en particulier sans traitement de filtration qui constitue, en traitement de potabilisation, la première étape de rétention des parasites.
Ces eaux sont distribuées sans autre traitement qu’une chloration, en particulier sans traitement de filtration qui constitue en traitement de potabilisation à la première étape de rétention des parasites.
2.2.1 Haute Bégude
Il s’agit d’une eau de nappe alluviale, de très bonne qualité soit:
Une eau de très faible turbidité: de 0,0 à 0,2 NFU ;
Très faible contamination bactériologique ;
Faible teneur en COT, avec toutefois quelques pics possibles (max = 1,6 mg/l),
Absence de ammoniaque, de fer, et de manganèse.
L’effet de filtration des sédiments semble donc performant. Toutefois, aucun tableau du paragraphe 3.1 ne comporte de recherche de BASR (spores de bactéries anaérobies sulfio-réductrices), ni de recherche de parasites, ce qui limite l’interprétation des données qualité.
En première approche, ces eaux ne paraissent pas sujettes à forte contamination, et sous réserve de recherches spécifiques de parasites, ne justifient pas impérativement d’une désinfection UV.
2.2.2 Fangas 1
Des trois ressources, il s’agit de celle présentant la moins bonne qualité et la plus grande variabilité.
Le tableau ci-dessous (rapport CIRSEE) fait état d’une turbidité pouvant atteindre 2,1 NFU, un COT proche de la référence de qualité et un niveau de contamination microbiologique significatif pour une eau de forage.
Tableau 2-1: Analyse des eaux brutes de Fangas 1
La recherche de BASR n’a été réalisée qu’à une seule reprise, mais elle s’avère positive, ce qui veut dire que l’effet naturel de filtration n’est pas totalement efficace et que la probabilité d’y trouver des kystes de Giardia et/ou des oocystes de Cryptosporidium est plus élevée que pour les autres ressources.
Afin de se prémunir de ce risque, une désinfection aux UV sur Fangas 1 serait justifiée.
2.2.3 Fangas 2
Cette ressource est a priori de très bonne qualité physico-chimique :
Faible en COT
Très peu de turbidité.
Il est plus difficile d’interpréter les analyses microbiologiques, puisque sur trois recherches, une seule s’est avérée positive avec un niveau de contamination plutôt élevée pour une eau de forage.
En revanche, la recherche de BASR est négative, ce qui reflète, au même titre que la turbidité, une bonne qualité de filtration.
Des analyses la présence (ou l’absence) de parasites permettraient de confirmer ces premières observations.
Comme pour Haute Bégude, cette ressource ne justifie pas impérativement, en l’état des données disponibles, d’une désinfection UV.
2.3 Synthèse
Fangas 1 semble présenter le plus de risques « parasites », ce qui ne veut pas dire que le risque est totalement nul pour les autres ressources. Sans recherche spécifique de Giardia et de Cryptosporidium, il est difficile d’affirmer qu’il faut sécuriser la chloration par une désinfection UV
Pour assurer affirmer la nécéssité d’une désinfection UV, il est possible de mener sur chacune des trois ressources, les actions suivantes :
Recherches de Giardia et de Cryptosporidium. Ces analyses sont de préférence à réaliser en période de turbidité élevée là où le risque est le plus important et notamment sur les ressources présentant une certaine variabilité de la turbidité.
Ces analyses sont assez coûteuses, mais sur une première année, quatre à six analyses par ressource seraient justifiées
Faire réaliser simultanément des mesures de turbidité, fer et éventuellement de manganèse.
Les règles de l’art en matière de désinfection UV demandent que l’eau à désinfecter contienne moins de semblent dépourvues de Manganèse mais
peuvent en contenir des traces de fer (probablement lors des pointes de turbidité).
Faire également réaliser des mesures d’absorbance UV (nécessaires pour le choix du réacteur).
Les transmittances UV découlant des valeurs d’absorbance Tableau 2-2 sont plutôt bonnes mais ne portent que sur une mesure par ressource :
o 94,6% pour Haute Begude, o 95,1% pour Fangas 1, o 98,6% pour Fangas 2).
3 SYNTHESE DE L’ETUDE SUR LA QUALITE DES EAUX
Les essais désinfections du CIRSEE consiste à :
Etudier la qualité de la ressource sur la base des données mises à disposition par le client
Réaliser des demandes en chlore et en dioxyde de chlore (temps de contact de 1h et 2h).
Réaliser des cinétiques de disparition du chlore.
Analyser les THM et les flaveurs à deux temps de contact (2h et 24h) sur les eaux chlorées.
Réaliser des cinétiques de disparition du dioxyde de chlore (deux taux de traitement) sur les mélanges Fangas 1 – Haute Begude à 50/50 et Fangas 2 – Haute Begude à 50/50.
L’étude est consultable en annexe 2.
3.1 Qualité de la ressource
Les analyses de qualité d’eau permettent de prévoir une éventuelle surconsommation en chlore due à la présence ou l’absence de certains éléments chimiques.
Le tableau 1 présente une synthèse de la qualité des eaux prélevées pour les essais :
Tableau 3-1: Analyses des eaux brutes prélevées
Les analyses mettent en évidence plusieurs points remarquables :
L’eau issue de Fangas 1 est plus turbide que Fangas 2. Son niveau de niveau de matière organique (COT, UV) est plus proche de l’eau de Bégude que de Fangas 2 ce qui peut laisser penser à des intrusions d’eau.
Une eau de Fangas 2 a charge organique inférieure aux autres ressources plus faible.
Une absence de métaux (fer et manganèse) et d’ammonium dans les trois ressources.
L’étude des historiques des analyses disponibles confirme la bonne qualité des eaux de Bégude et de Fangas 2. Cependant la présence d’indicateurs de pollutions fécales dans le forage de Fangas 1 (E Coli, Entérocoques) et des valeurs plus élevées de turbidité et de COT est à relever. Les concentrations en sulfates et nitrates sont plus élevées dans Fangas 1 que dans Fangas 2 affirmant ainsi leur différenciation.
3.2 Demande en chlore de la ressource
Les demandes en chlore ont été effectuées sur le mélange des ressources Fangas 1 et 2 dans une proportion de 50/50 et sur Haute Begude.
3.2.1 Demande en dioxyde de chlore
Les demandes en dioxyde de chlore ont été effectuées à l’aide de 10 doses de traitement allant de 0,2 à 2,5 mgClO2/l. Le résiduel de dioxyde de chlore est mesuré après 1h et 2h de temps de contact.
Haute Begude
Les demandes en dioxyde de chlore pour Haute Begude sont très faibles. Le résiduel de dioxyde de chlore apparaît dès les premières doses injectées.
La qualité de l’eau est très bonne et près de 70 à 80% du dioxyde injecté se retrouve sous forme de résiduel libre. Le tableau 4 présente une synthèse des demandes effectuées.
Tableau 3-2: Récapitulatif de la demande en dioxyde de chlore - Haute Begude
Mélange Fangas 1 et 2 :
Tout comme pour l’eau de Bégude, les demandes en dioxyde de chlore pour le mélange Fangas 1 et 2 sont très faibles. Le résiduel de dioxyde de chlore apparaît rapidement pour chaque dose en dioxyde de chlore injectée.
Tableau 3-3: Récapitulatif de la demande en dioxyde de chlore – mélange Fangas 1 et 2 (50/50)
Pour le dioxyde de chlore, la demande est un peu plus élevée pour le mélange Fangas 1 et 2 mais pour les deux ressources, elle reste très faible.
3.2.2 Demande en chlore
Un ensemble de 10 doses a été utilisé allant de 0,2 à 2 mgCl2/l. Une mesure des résiduels de chlores libres et chlores totaux est effectuée après 1h et 2h de temps de contact.
Haute Begude
Le tableau 2 présente une synthèse de la demande en chlore de l’eau de Haute Begude.
Tableau 3-4: Récapitulatif de la demande en chlore - Haute Begude
La demande en chlore de Bégude est faible et concordante avec la qualité de l’eau vue précédemment. Le chlore résiduel apparait dès les premières doses injectées et reste relativement stable sur les deux premières heures de contact
Le tableau suivant présente une synthèse de la demande en chlore de l’eau du mélange des eaux des forages Fangas.
Tableau 3-5: Récapitulatif de la demande en chlore – mélange Fangas 1 et 2 (50/50)
La demande en chlore est faible et concordante avec la qualité de l’eau du mélange. Le chlore résiduel apparait dès les premières doses injectées et reste relativement stable sur les deux premières heures de contact.
Ces demandes sont caractéristiques d’une eau sans ammonium et sont extrêmement faibles. La différence entre chlore libre et chlore total est très faible ce qui indique une faible formation en chlore combiné.
3.3 Goût & Odeur et THMS
3.3.1 Gout et odeur
Le rapport d’analyse de l’équipe de dégustateur met en évidence une détection odorante et gustative de plastique sur les échantillons. Cette situation est due à l’utilisation de jerrican neuf et insuffisamment rincé avant l’échantillonnage.
En dehors de ce descriptif, les autres descripteurs n’ont été détectés qu’à de faibles intensités.
3.3.2 Trihalométhanes
Les analyses de THMs ont été sous-traitées au L.E Lab’eau pour les ressources Fangas 1/2 (50/50) et Haute Begude chlorées à 0,5 mgCl2/l et pour des temps de contact de 2h et 24h.
Tableau 3-6: Résultats des analyses de THMs
La formation des THM reste limités y compris pour un taux de traitement permettant le maintien de chlore libre après 24 h de contact. La composition organique de l’eau de Haute Bégude ainsi qu’une consommation de chlore un peu plus élevée que celle de Fangas provoquent la formation d’une quantité plus importante de THM (10 μg/l contre 5,9 μg/l après 24 h).
L’analyse des THM montre l’absence de bromoforme et une répartition homogène sur les trois autres composés. La quantité globale de THM formés reste néanmoins faible et bien en dessous de la limite de qualité de 100 μg/l.
3.4 Conclusion de l’étude CIRSEE
La qualité de l’eau brute ne présente pas d’éléments pouvant surconsommer le chlore. Les eaux présentent une excellente qualité avec absence totale de métaux et d’ammonium composés consommateurs de chlore. Les teneurs en matière organique des eaux sont faibles (COT de 0,4 à 1 mg/l) et ne sont pas en général susceptibles de générer d’importantes quantités de sous-produits.
Enfin il faut noter que Fangas 1 a une caractéristique organique proche de Haute Begude et semble influencée par des intrusions d’eau (pollution bactériologique et turbidité). Fangas 2 est la ressource la moins contaminée.
Ces deux ressources consomment peu de chlore et de dioxyde de chlore. Au niveau de la cinétique de disparition, Haute Bégude a une consommation plus rapide du chlore résiduel au cours du temps que le mélange Fangas 1 et 2. Cette différence est remarquée pour une dose de 0,5 mgCl2/l car aux deux autres doses, les cinétiques de disparition sont similaires pour les deux ressources.
Concernant la cinétique de disparition du dioxyde de chlore, la disparition est lente pour les deux mélanges de ressources étudiés (Fangas 1/Haute Begude et Fangas 2/Haute Begude).
La désinfection au chlore sur les deux ressources ne forme pas de goût et d’odeur spécifiques. La quantité de THM reste faible au regard des taux de traitement et résiduels de chlore libre mesurés.
Le passage du dioxyde de chlore au chlore sur ces deux ressources n’engendrera pas de consommation importante en chlore et de problèmes liés à la génération de sous-produits ainsi que des goûts et odeurs.
Ces ressources sont des eaux peu consommatrices en chlore liées à leur composition chimique.
En marge de cette étude, deux points sont cependant à mettre en avant et à prendre en compte pour l’avenir de l’exploitation de ces ressources :
La protection de la ressource de Fangas 1 qui semble être sous influence d’intrusions d’eau parasite avec des pollutions d’ordre chimique (turbidité et MO) et bactériologique. Cette situation pourrait amener d’autres éléments consommateurs de chlore (ammonium) et la génération potentiel de goût et d’odeurs.
L’impact de la minéralisation des eaux et de leur pouvoir entartrant. Afin de limiter ce phénomène, l’utilisation de chlore gazeux doit être privilégiée par rapport à celle d’hypochlorite de sodium basique
4 CAMPAGNE DE MESURE CHLORE
4.1 Description de l’incident du 18 Janvier 2017
La chloration de l’eau d’Apt a lieu à la ressource Fangas. Le mercredi 18 Janvier au soir, une alarme est envoyée à l’exploitant car le seuil de chloration est très bas. Une fois sur place, l’agent constate un défaut dans le système de chloration.
Le jeudi 19 Janvier, les agents tentent de remettre en service la chloration .En parallèle SAFEGE installe ces analyseurs de chlore sur Apt. Le système de chloration ne sera remis en service que lendemain à 11h.
A partir de ce moment-là, le taux de chlore à Fangas remonte progressivement comme le montre Figure 4-2 dans le paragraphe suivant.
4.2 Localisation des points de mesures
Les mesures de pression ont été réalisées sur la période du 19 Janvier 2017 au 23 Janvier 2017 à l’aide d’analyseurs de chlore relevant une donnée toutes les minutes. La campagne comportait 3 mesures en simultanée sur le réseau soit :
Refoulement des Fangas;
Distribution du réservoir de Saint Michel (Etage Saint Michel) ;
La déchetterie d’Apt (étage Paou).
Plusieurs mesures ponctuelles de chlore ont été réalisées sur différents points et à plusieurs moments de la journée. Ces mesures complètent les données des analyseurs en continu et permettent d’estimer la concentration de chlore résiduel sur le réseau
La figure suivante localise la position de chaque mesure de chlore
Figure 4-1: localisation des mesures de chlore permanentes et ponctuelles
Les graphiques suivants présentent les mesures de chlore en continu réalisées sur le réseau.
Figure 4-2: Concentration en chlore en fonction sur temps sur les 3 points de mesures du 19 au
Mesure de chlore en continu Mesure de chlore ponctuelle
Incident
0,02 mg/l
0,02 mg/l 0,02 mg/l
0,03 mg/l
0,03 mg/l
0,02 mg/l
0,03 mg/l 0,02 mg/l
0,03 mg/l
0,02 mg/l 0,02 mg/l
0,03 mg/l 0,04 mg/l
Il est constaté que les mesures de chlore libre du point « Déchetterie » sont très faibles (entre 0,03 et 0,05 mg/l). Ces valeurs se rapprochent de la limite de détection de l’appareil et de sa précision (0,03 mg/l).
L’ensemble des mesures ponctuelles relevées sur le réseau sont comprises entre 0,02 et 0,04 mg/l.
Ces mesures montrent déjà un manquement en chlore libre sur une large partie du réseau.
5 MODELISATION NUMERIQUE DU RESEAU
5.1 Définition des besoins
Le besoin a été défini à partir de la donnée de télégestion de l’exploitant le 22 Janvier 2017. Le tableau suivant présente le besoin par étage de distribution.
Tableau 5-1 : Besoins en basse saison sur le territoire du CCPAL Etage de distribution Besoin
Ville 692 m³/j
Castanière 199 m³/j
Paou 338 m³/j
Cité Saint Michel 396 m³/j
1500 Estt 485 m³/j
Les puits 199 m³/j
1500 Ouest 292 m³/j
Saint Vincent 011 m³/j
Jean Jean 083 m³/j
Total 2 695 m³/j
La consommation sur le réseau d’Apt est estimée à 2695 m³/j.
5.2 Calage hydraulique du modèle
5.2.1 Méthode d’évaluation du calage
Des critères de calage ont été définis afin de valider le calage des points. A chaque pas de temps, la valeur absolue entre la mesure et la simulation est calculée. Une note est attribuée au point en fonction de l’écart entre la mesure et la simulation et du nombre de dépassements du critère. Les critères de calage utilisés pour la pointe sont rappelés ci-dessous :
Tableau 5-2 : Critères de notation – Calage
Valeur absolue (P mesuré - P calculé) < 0.25 bars < 0.5 bars
Valeur absolue (N mesuré - N calculé) < 0.2 m < 0.5 m
< 15 % < 30 %
Grandeur calculée Critère 1 Critère 2
Erreur relative en débit : Valeur absolue (Q mesuré - Q calculé) / Q mesuré
Les notes sont définies de la façon suivante :
La note A est attribuée si la grandeur calculée respecte le critère sur 80% à 100 % des pas de temps.
La note B est attribuée si la grandeur calculée respecte le critère sur 60% à 80 % des pas de temps.
La note C est attribuée si la grandeur calculée respecte le critère sur 30% à 60% des pas de temps.
La note D est attribuée si la grandeur calculée respecte le critère sur 0 % à 30 % des pas de temps.Les tableaux suivants présentent les résultats de débits, pression et niveau.
Étant donné la quantité de mesures de calage, il a parfois été recherché un
« compromis » entre le calage des grandeurs débit– niveau, permettant de représenter au mieux le fonctionnement de certaines zones.
5.2.2 Calage de l’hydraulique en période de pointe
Le choix du jour de calage hydraulique en pointe se porte sur le 22 janvier 2017.
Il correspond au jour où la production journalière en eau potable est la plus forte de la période de la campagne de mesure de pression. Ce jour-là, la fourniture en eau est de 3000 m³/j.
5.2.2.1 Niveau d’eau dans les réservoirs
Le tableau suivant présente les notes sur chacun des points de mesure des hauteurs des réservoirs selon les 2 critères :
Tableau 5-3 : Résultats du calage des hauteurs de réservoirs
RESERVOIR Nb de mesures Note <0,2m Note <0,5m
PAOU 96 A A
APT_1500 96 A A
ST_VINCENT 96 A A
ST_MICHEL 96 A A
VILLE 96 A A
3_PINS 96 B A
Figure 5-1 : Calage de la hauteur d’eau du réservoir de 3 Pins
Le calage des réservoirs est satisfaisant pour bien représenter les temps de séjours de séjour dans les réservoirs. Ce point est essentiel pour la réalisation du calage qualité.
5.2.2.2 Débits
Le tableau suivant présente les notes sur chacun des points de mesures de débit selon les 2 critères :
Tableau 5-4 : Résultats du calage des débits aux compteurs
ARC Nb de mesures Note <15% Note <30%
DEB_1500_OUEST 96 A A
DEB_PAOU 96 A A
DEB_PUITS 96 A A
DEB_ST_VINCENT 96 A A
DEB_CAST 96 A A
DEB_VILLE 96 A A
DEB_ST_MICHEL 96 A A
DEB_JEAN_JEAN 96 B B
REF_FANGAS 96 C C
DEB_1500_EST 96 D C
Le calage en débit présente globalement de bons résultats, mais on note que sur 2 mesures inférieures à une note de B
Les mesures enregistrées sur le refoulement de Fangas montrent de très nombreux démarrage de pompes sur des courts moments tout au long de la journée. Ce fonctionnement entre la station de pompage de Fangas et les réservoirs centre-ville, des 3 pins et de Paou est complexe à caler hydrauliquement.
Figure 5-2 : Débit mesuré à la station de Fangas le 22 Janvier 2017
Afin d’assurer le bon remplissage de ces réservoirs dans le modèle numérique, la station Fangas doit fonctionner en continu de 00h00 à 06h00 et 16h00 à 24h00.
Les débits refoulés ont été calés « artificiellement » pour caler les niveaux des réservoirs. Ce fonctionnement ne remet pas en cause les calages hydrauliques et qualité.
L’analyse sur plusieurs semaines des mesures du compteur de distribution n°8 (DEB 1500 EST) du réservoir 1500 montrent des erreurs dans le calcul du débit.
Les valeurs enregistrées ne permettent pas d’établir un profil de consommation.
Le profil de consommation de la zone du réservoir 1500 Ouest a été attribué par défaut à la zone de distribution est du réservoir 1500 ce qui explique la note D
5.3 Modélisation du bioxyde de chlore
5.3.1 Choix de la cinétique de disparition du bioxyde de chlore
Dans le cadre de cette étude, 4 cinétiques de disparition du bioxyde de chlore ont été réalisées, soit :
Mélange Fangas 1/ Haute Béduge (50/50) à un taux de traitement 0,1 mg/l et 0,2 mg/l.
Mélange Fangas 2/ Haute Béduge (50/50) à un taux de traitement 0,1 mg/l et 0,2 mg/l.
Le jour du calage (22 Janvier 2017), seul le forage Fangas 1 fonctionnait avec un apport de Bégude. L’enregistreur de chlore placé à Fangas permet de définir une valeur moyenne de chloration à 0,2 mg/l (chlore libre).
La cinétique de disparition retenue est le mélange Fangas 1/ Haute Béduge (50/50) à un taux de traitement 0,2 mg/l soit :
Cinétique de disparition rapide : 0,0062 min-1 ;
Cinétique de disparition lente : 0,00047 min-1.
Figure 5-3 : Cinétique de chloration à la dose de 0,2 mgClO2/l
5.3.2 Plan Vigipirate
Le plan Vigipirate impose des mesures de protection de l’eau destinée à l’alimentation humaine. La surchloration de l’eau est une des mesures prévues.
Cette obligation est imposée par les préfets aux exploitants de toutes les unités de distribution d’eau, et prioritairement de celles qui alimentent une population supérieure à 10 000 habitants.
La concentration minimale en chlore libre résiduel doit être de :
0,3 mg/l de chlore gazeux ou 0,15 mg/l de bioxyde de chlore en sortie des réservoirs ;
0,1 mg/l de chlore gazeux ou 0,05 mg/l de bioxyde de chlore en tout point du réseau de distribution d’eau potable.
En cas de passage au niveau « alerte attentat », l’exploitant doit atteindre des concentrations plus importantes sauf dérogation sollicitée auprès du préfet.
5.3.3 Calage et diagnostic
5.3.3.1 Calage des mesures Chlore
Les mesures de chlore (continues & ponctuelles) ont été intégrées au modèle hydraulique.
La carte suivante compare les mesures de chlore ponctuelles réalisées sur le terrain et la concentration moyenne du réseau obtenue suite du calage du modèle qualité.
Les graphiques suivants présentent les profils mesurés et modélisés sur les 3 points de mesures en continue :
Fangas :
[mesuré]= 0,02 mg/l [modèle]= 0.016 mg/l [mesuré]= 0,03 mg/l
[modèle]= 0.04 mg/l
[mesuré]= 0,02 mg/l [modèle]= 0.02 mg/l [mesuré]= 0,02 mg/l [modèle]= 0.01 mg/l
[mesuré]= 0,02 mg/l [modèle]= 0.02 mg/l
[mesuré]= 0,03 mg/l [modèle]= 0.04 mg/l
[mesuré]= 0,03 mg/l [modèle]= 0.035 mg/l
[mesuré]= 0,02 mg/l [modèle]= 0.04 mg/l [mesuré]= 0,02 mg/l
[modèle]= 0.025 mg/l [mesuré]= 0,03 mg/l [modèle]= 0.04 mg/l
[mesuré]= 0,04 mg/l [modèle]= 0.04 mg/l
[mesuré]= 0,020 mg/l [modèle]= 0.015 mg/l [mesuré]= 0,04 mg/l
[modèle]= 0.04 mg/l
Figure 5-4: Chloration à Fangas
Le calage « artificiel » entraine de légères différences dans le profil de chloration à Fangas. Cependant ces points n’impactent pas le diagnostic du réseau.
Saint Michel :
Figure 5-5: Point de mesure à Saint Michel
Les mesures varient entre 0,08 mg/l et 0,11 mg/l. Le modèle représente la tranche haute des mesures avec un minimum à 0,10 mg/l.
Déchetterie (Etage Paou) :
Figure 5-6 : Point de mesure à la déchetterie d’APT
5.3.3.2 Diagnostic des réservoirs
Le tableau ci-dessous présente les temps de séjours dans les réservoirs d’Apt, le jour du calage du modèle (basse saison)
Tableau 5-5: Temps de séjour maximal de l'eau dans les réservoirs d'Apt
Nom Stockage Volume distribué Temps de séjour maximal
Ville 4 000 m³ 1 335 m³ 72 h
Paou 2 000 m³ 340 m³ 141 h
APT 1500 1 500 m³ 790 m³ 46 h
Saint Michel 800 m³ 880 m³ 22 h
Saint Vincent 210 m³ 40 m³ 126 h
3 PINS 100 m³ 940 m³ 3 h
Les temps de séjours varient de manière importante d’un ouvrage à un autre.
Les réservoirs des 3 pins et Saint Michel ont des temps de séjour court compris entre 3 et 25h. Le réservoir Ville a un temps de séjours moyen de 72h soit 3 jours
Trois réservoirs ont des temps séjours importants :
Apt 1500 : 46 h ajouté au 72 h de la cuve d’Apt Ville soit un 118 h (5jours) ;
Paou : 141h soit environ 6 jours ;
Saint Vincent : 126 h à ajouter aux 46 h d’Apt 1500 et aux 72h de la cuve d’Apt Ville soit un total 244 h (10.1 jours).
Il est constaté que les temps de séjours sont assez courts sur la partie nord du réseau (Etage Saint Michel et Ville) et plus long sur la partie sud et ouest du réseau (Etage 1500, Paou, Saint Vincent).
Malgré une cinétique de disparition du bioxyde du chlore faible, les temps de séjours dans les réservoirs peuvent jouer un rôle clef dans la couverture en chlore résiduel sur le réseau car plus l’eau reste dans les réservoirs et plus l’effet rémanent du chlore se dissipe.
5.3.3.3 Couverture du bioxyde de chlore
Le module qualité du modèle numérique a reproduit la journée de calage hydraulique du 22 Janvier 8 fois (8 jours modélisés).
Les cinétiques Keau ont été établies en laboratoire. Le paramètre principal de calage est la cinétique de disparition réseau.
FANGAS 141h
244h
3h
118h 25h
72h
Chloration
La figure ci-dessous présente la couverture actuelle en bioxyde de chlore.
Le tableau suivant présente les cinétiques réseaux calés par secteur Tableau 5-6: Cinétique réseau calée des secteurs d'Apt
Secteur Cinétique réseau
PUITS 0.0050 min-1
APT_1500 0.0005 min-1
APT VILLE 0.0020 min-1
CASTANIERE 0.0005 min-1
PAOU 0.0003 min-1
Saint Michel 0.0007 min-1
SAINT VINCENT 0.0005 min-1
La concentration de bioxyde de chlore au départ de Fangas varie principalement entre 0,15 mg/l et 0,25 mg/l. Ces concentrations semblent basses pour tenir les préconisations du plan Vigipirate (0,15 mg/l en sortie de réservoir). Voir Figure 5-4
A partir de cette carte, plusieurs observations peuvent être faites :
Vis-à-vis des temps de séjours des réservoirs :
o les concentrations résiduelles de chlore sont très faibles sur les zones où les temps de séjours des réservoirs sont élevés. De ce fait, la partie sud et ouest du réseau sont impactés, et les concentrations en chlore y sont faibles (entre 0,02 et 0,05 mg/l) ; o La concentration en chlore résiduel est bonne sur l’étage Saint
Michel car le temps de séjours dans les réservoirs est court (28h).
Il est constaté que la concentration en chlore libre sur cet étage est maintenue entre 0,05 et 01, mg/l.
Vis-à-vis des zones de consommation :
o Le modèle a fait l’objet d’une répartition minutieuse du besoin pour représenter au mieux les zones préférentielles de consommation.
o Les antennes, et les bouts de réseau ont généralement des concentrations faibles (Antenne Jean Jean, Les puits ou Paou) o Les zones denses (forte consommation) ont une concentration en
chlore libre convenable (supérieure au minimum Vigipirate) car l’apport d’eau « fraiche » est constant. C’est le cas des quartiers Saint Michel ou Farette.
Le centre-ville d’Apt n’est pas dans ce cas car l’impact du temps de séjour du réservoir Ville sur le chlore est fort, en plus du fait que le centre-ville est situé en bout de secteur (diagnostic confirmé par une mesure ponctuelle à 0,04mg/l sur le centre-ville)
Vis-à-vis de la structure du réseau :
o Les zones à proximité des réservoirs ont une concentration plus forte que les zones éloignées. C’est le cas sur l’ensemble des étages de pression d’Apt.
o Les bouts de secteur et les zones peu maillées ont des concentrations faibles en chlore par manque de circulation d’eau.
Globalement la couverture chlore modélisée sur le réseau d’Apt est insuffisante sur une large partie (sud, ouest et Antenne). Cette carence peut être expliquée par :
Un taux de traitement insuffisant à Fangas,
Des temps de séjours importants sur plusieurs des réservoirs de tête ;
Des zones de distribution peu maillées.
5.4 Modélisation au chlore gazeux
Les cinétiques réseaux ont été déterminées lors du calage du modèle avec le bioxyde de chlore à partir des mesures établies sur le terrain. Il est donc possible de modifier le Keau (en maintenant les Kréseau) pour définir la couverture chlore d’un autres réactifs tel que le chlore gazeux.
5.4.1 Comparaison des cinétiques de disparation du chlore
La figure suivante présente la disparation du bioxyde chlore et du chlore gazeux pour un taux de traitement initial de 0,2 mg/l.
Figure 5-8: Comparaison de la disparition du chlore en fonction du réactif utilisé (CLO2 et CL2) à un taux de traitement initial identique (0,2 mg/l)
Le graphique ci-dessus montre une disparition plus rapide du chlore gazeux par rapport au bioxyde de chlore pour un même taux de traitement.
Ce graphique met en évidence la nécessite d’augmenter le taux de traitement initial vis-à-vis du bioxyde de chlore et de potentiellement prévoir des points de rechloration intermédiaire sur le réseau.
La couverture actuelle du résiduel de chlore gazeux du réseau d’Apt (théorique) a été modélisée avec un taux de traitement initial de 0,5 mg/l.
D’après les données établies en laboratoire, pour un taux de traitement initial au chlore gazeux de 0,5 mg/l. La valeur de la cinétique lente de disparition est de 0,00013 min -1. En prolongeant la courbe de cinétique lente à ce taux de traitement la consommation initiale de chlore libre à T0 est de 0,305 mg/l.
5.4.2 Modélisation de la couverture actuel avec du chlore gazeux
La figure suivante présente la couverture en chlore gazeux résiduel avec un taux de traitement à 0,5 mg/l sur le réseau d’Apt.
Figure 5-9: Couverture actuel en chlore gazeux
Par rapport au plan Vigipirate, la norme en chlore gazeux résiduel (0,10 mg/l) est plus haute que celle du bioxyde de chlore (0,05 mg/l) car le taux de traitement est plus important ce qui compense la cinétique de disparition du chlore résiduel plus rapide.
Plusieurs observations sont réalisées : Au niveau des réservoirs
La concentration de chlore résiduel en sortie du réservoir de Saint Michel et Ville est légèrement inférieure à 0,30 mg/l (0,25mg/l).
La concentration de chlore résiduel en sortie des réservoirs Paou, Apt1500 et Saint Vincent est inférieure aux alentours de 0,15 mg/l.
Sur le réseau
La concentration de chlore résiduel augmente significativement sur les étages de pression Apt 1500 et Saint Michel car la chloration est régulière et suffisante.
La couverture en chlore résiduel est inférieure à la norme Vigipirate sur certaines conduites des étages Paou, Saint Vincent et les puits. Les insuffisances sont principalement situées sur des antennes ou des bouts de secteur (via des vannes fermées). Elles s’expliquent par :
o Une consommation faible ;
o Un manque de circulation de l’eau liée à des vannes fermées.
Les 2 cas contribuent à augmenter les temps de séjours de l’eau dans les conduites ce qui favorise la disparition du résiduel de chlore
gazeux.
5.4.3 Préconisation d’aménagement
Les aménagements préconisés ont pour objectif d’augmenter la couverture chlore du réseau.
La première préconisation est de limiter au maximum le volume stocké dans les réservoirs et notamment ceux qui desservent des zones avec peu de consommation. Cependant cette mesure diminue l’autonomie des réservoirs en cas de problème à Fangas. Un compromis doit donc être trouvé entre autonomie et taux de chloration.
5.4.3.1 Rechloration Etage Paou et Apt 1500
Les temps de séjours dans ces réservoirs sont importants ce qui laisse le temps au chlore résiduel de disparaitre. Ce phénomène est lié à un stockage d’eau importante dans les réservoirs par rapport à la consommation de la zone.
Afin de s’affranchir de cette contrainte (non maitrisable), la solution la plus simple consiste à mettre en place des postes de re-chloration sur les conduites de distribution des réservoirs de Paou et APT1500.
Ces installations permettront d’assurer une concentration constante en chlore libre au départ du réservoir de Paou de 0,30 mg/l.
5.4.3.2 Couverture au chlore gazeux après aménagement
La figure suivante présente la couverture chlore après les aménagements préconisés soit :
Une chloration au chlore gazeux à Fangas ;
Une re-chloration au chlore gazeux à Paou et 1500.
Figure 5-10: Couverture chlore après aménagement
La mise en place d’une re-chloration en ligne sur les étages de distribution de Paou et 1500 contribuent à remonter ou à maintenir la couverture de chlore gazeux résiduel au-dessus de 0,1 mg/l hormis sur le quartier « La Peyroulière » sur Paou. Cette baisse de concentration est liée à un tirage faible de la zone et est indépendante de la solution proposée.
Plusieurs zones du réseau restent inférieures à la norme Vigipirate indépendamment des aménagements et au taux de chloration initial.
Elles sont liées à une consommation faible ou/et à un manque de circulation de l’eau liée à des vannes fermées. Cela contribue à augmenter les temps de séjours de l’eau dans les conduites et à favoriser la disparition du résiduel de chlore gazeux.
En cas de passage au niveau « alerte attentat », l’exploitant peut remonter la concentration de chlore sur ces points là en effectuant des purges à l’aide des poteaux incendie du réseau.
Les concentrations en sortie des réservoirs Ville et Saint Michel sont légèrement en dessous de 0,30 mg/l. En cas de passage au niveau « alerte attentat le taux de traitement à Fangas pourra être augmenté à 0,60mg/l pour assurer une concentration de 0,30 mg/l en sortie de ces réservoirs
Légende :
% Poste de rechloration
T VANNES
" RESERVOIR
AMENAGEMEN [CL2] < 0,05 mg/l 0,05 mg/l [CL2] < 0,10 mg/l 0,10 mg/l [CL2] < 0,15 mg/l 0,15 mg/l [CL2] < 0,20 mg/l 0,20 mg/l [CL2] < 0,30 mg/l [CL2] > 0,30 mg/l
6 CARACTERISTIQUES DES POSTES DE (RE) CHLORATION A METTRE EN PLACE
6.1 Les données de dimensionnement
Les principales caractéristiques techniques permettant de dimensionner les différentes installations sont précisées dans le tableau ci-dessous.
Pour fiabiliser les installations, il a été retenu d’effectuer une régulation en débit en chlore.
Le tableau suivant présente les données de dimensionnement des stations de chloration
Tableau 6-1: Données de dimensionnement des chlorations Fangas, Paou et APT1500
Chloration à
Fangas Re-chloration à Paou Re-chloration à APT1500
max 300 m³/j 40 m³/j 80 m³/j
min 150 m³/j 15 m³/j 20 m³/j
oui + 5,3bar oui + < 1 bar oui + < 1 bar débit + Chlore débit + Chlore débit + Chlore
Oui oui oui
Oui A préciser A préciser
Non Non Non
0.30 mg/l
7 à 7,6 Point d'injection
Armoire existante Analyseur réutilisable
Plage de pH
0.30 mg/l 0.50 mg/l
Débit d'eau à traiter (m³/h)
Eau motrice disponible + pression Asservissement chloration
télégestion Taux de traitement
6.2 Description technique d’une installation « type »
Un dispositif de chloration comprend :
Un poste « détente du chlore ». Il s’agit de :
o chloromètres fonctionnant sous vide, à montage direct sur bouteilles ;
o 1 débitmètre mural ;
o Un hydro-éjecteur haute pression ; o Une vanne d’inversion ;
o Divers accessoires (filtre dessicant, armoire standard pour bouteilles, câbles, …) ;
Un poste « régulation» comprenant : o Un régulateur électrique ; o Un coffret d’automatisme ; o Une vanne modulante ;
Un poste « analyseur de chlore » comprenant :
o Un analyseur de chlore (les AMI TRIDES existant pourront être conservés après une reprogrammation et l’ajout d’une compensation pH) ;
o Divers accessoires (filtre, raccordement électrique).
Figure 6-1 Schéma de principe type d'un poste de chloration au chlore gazeux
6.3 Estimation financière des investissements à réaliser
L’estimation financière a été définie par société CIFEC d’après les données de dimensionnement définie précédemment.
Un nouveau local de stockage est à créer sur Paou et à Apt 1500 pour stocker les bouteilles de chlore. Le stockage des bouteilles de chlore n’est soumis à déclaration (article du 17/12 2008), il n'est donc pas demandé des parois REI 60.
Il a été chiffré des locaux en parpaing de ciment avec une entrée d'air haute et une basse d'une ouverture de 1 dm².
Le tableau ci-dessous présente un estimatif des investissements à réaliser par site.
Tableau 6-2 : Estimation financière des investissements à réaliser
Unité Prix unitaire Total Unité Prix unitaire Total Unité Prix
unitaire Total
Chloromètre 2 2 408 € 4 816 € 2 2 408 € 4 816 € 2 2 408 € 4 816 €
Vanne motorisé d'inversion 1 2 048 € 2 048 € 1 2 048 € 2 048 € 1 2 048 € 2 048 €
Vanne modulante 1 4 187 € 4 187 € 1 4 187 € 4 187 € 1 4 187 € 4 187 €
Hydroéjécteur 1 849 € 849 € 1 969 € 969 € 1 969 € 969 €
Pompe de surpression vertical 1 928 € 928 € 1 424 € 424 € 1 424 € 424 €
Divers jeu d'accessoires 1 678 € 678 € 1 678 € 678 € 1 678 € 678 €
Analyseur de chlore libre 1 4 069 € 4 069 € 1 4 069 € 4 069 € 1 4 069 € 4 069 €
Mise en place de l'installation 1 1 600 € 1 600 € 1 1600 1600 1 1600 1600
local maçonné pour stockage
chlore gazeux 1 7 000 € 7 000 € 1 7 000 € 7 000 €
19 175 € 25 791 € 25 791 €
Sous total HT Divers et imprévus
Total HT Total TTC
TVA 20%
APT 1500
70 757 € 10 614 € Ouvrage existant
Fangas Paou
81 371 € 97 645 €
Le coût total des investissements à réaliser par la collectivité est de l’ordre de 81 K€ HT.
7 CONCLUSION
Le passage du dioxyde de chlore au chlore gazeux sur ces ressources n’engendrera pas de consommation importante en chlore et de problèmes liés à la génération de sous-produits ainsi que des goûts et odeurs. Ces ressources sont des eaux peu consommatrices en chlore liées à leur composition chimique.
Les ressources Haute de Bégude et Fangas 2 ne paraissent pas sujettes à forte contamination. La désinfection UV ne semble pas nécessaire sous réserve de recherches spécifiques de parasites. Fangas 1 semble présenter le plus de risques
« parasites », ce qui ne veut pas dire que le risque est totalement nul pour les autres ressources. Sans recherche spécifique de Giardia et de Cryptosporidium, il est difficile d’affirmer qu’il faut sécuriser la chloration par une désinfection UV.
Un diagnostic de la couverture actuel en bioxyde de chlore a pu être établi à travers la campagne de mesure chlore, et la modélisation numérique.
Il met en avant un taux de traitement au bioxyde très variable en fonction du temps et globalement insuffisant pour assurer une couverture de chlore résiduel satisfaisante.
La couverture actuelle du résiduel de chlore gazeux du réseau d’Apt (théorique) a été modélisée avec un taux de traitement initial de 0,5 mg/l. La concentration en chlore résiduel augmente significative par rapport à la situation actuelle même si plusieurs zones sont en dessous de la norme Vigipirate.
En plus de la chloration à Fangas, deux postes de re-chloration sont préconisés pour augmenter la couverture chlore sur le réseau :
Sur la distribution du réservoir de Paou,
Sur la distribution du réservoir d’APT1500
Ils assurent une concentration en chlore libre constante d’environ 0,30 mg/l en sortie de réservoir. Cette solution permet de maintenir une valeur constante de distribution sur cet étage malgré des temps de séjours importants dans le réservoir.
Le chiffrage des installations chlore de Fangas et Paou a été estimé par CIFEC (fournisseur des autres postes de chloration de la CCPAL). Il comprend la fourniture et la pose du matériel soit :
Chloration à Fangas : 19,1K€ ;
Rechloration à Paou : 25,7K€ ;
Rechloration à Apt 1500: 25,7K€
Divers & Imprévus : 10,5 K€.
Le montant total des travaux est estimé à 81 K€
A NNEXE 1
E XTRAIT DE L ’ ARRETE DU 9
O CTOBRE 2012
Extrait de l’arrêté du 9 octobre 2012 :
Article 17
I. ― Un réacteur UV peut être utilisé pour la désinfection de l'eau destinée à la consommation humaine. L'utilisation d'un réacteur UV dans une chaîne de potabilisation à d'autres fins que la désinfection nécessite une évaluation préalable, conformément aux dispositions prévues à l'article R. 1321-50-IV du code de la santé publique.
II. ― Le domaine d'utilisation d'un réacteur UV est défini par des paires de valeurs de débit maximal admissible (exprimé en mètre cube par heure) et d'une transmittance minimale à 253,7 nm (exprimée en pourcentage pour un trajet optique donné) de l'eau à traiter, pour lesquelles est définie une dose de réduction équivalente (ou DRE, exprimée en J/m²).
III. ― Un réacteur UV doit, lors de son utilisation, garantir la délivrance d'une dose de réduction équivalente (DRE) minimum de 400 J/m² à tout moment, pour le domaine d'utilisation spécifié
Article 20
I. Afin d'éviter la formation de sous-produits indésirables, l'eau à traiter par le réacteur UV doit être exempte d'oxydants.
II. Afin d'éviter la formation de dépôts sur les gaines des lampes et sur les radiomètres, diminuant la transmission du rayonnement UV et la fiabilité de la surveillance du réacteur, l'eau à traiter doit atteindre les valeurs cibles suivantes :
― être légèrement agressive ;
― présenter une concentration en fer inférieure ou égale à 50 µg/l ;
― présenter une concentration en manganèse inférieure ou égale à 20 µg/l.
Dans le cas contraire, la personne responsable de la mise sur le marché doit définir un protocole et une fréquence de nettoyage augmentés.
III. Afin de garantir une transmission optimale du rayonnement UV, l'eau à traiter doit :
― présenter une turbidité inférieure ou égale à 0,5 NFU ;
― présenter une transmittance UV supérieure ou égale à 80 % sur 10 mm, mesurée à la longueur d'onde de 253,7 nm
A NNEXE 2
E SSAIS DE DESINFECTION DES
RESSOURCES D ’A PT
de Marine CAPRON et JF ROBIN A Maxime GERY Visa
tél.: +33 1 34 80 89 00 copie Jean-Francois ROBIN
e-mail: marine.capron@suez.com
direction CIRSEE date 20/02/2017
pôle Procédés Traitement Eau réf. 19993/MC/dd
objet Essais de désinfection-commune de APT
1. Contexte et objectifs de l’étude
Suez Consulting est en charge de redéfinir la cartographie du système Piccolo suite a u souhait du Syndicat de Apt (84) de repasser la désinfection des eaux au chlore qui avait été arrêtée en 2005 et remplacée par du dioxyde de chlore. L’eau brute est issue de deux ressources souterraines (Fangas et Haute Begude) pour un débit total de 300 m3/h sans prétraitement en amont de l’étape de désinfection. Le CIRSEE, sollicité pour la réalisation de cinétiques de disparition de l’oxydant, a proposé de se pencher aussi sur les risques potentiels associés à la remise en place du chlore, notamment en terme de génération de goût, d’odeur et de sous-produits. Ces informations sont essentielles en amont de la modification du réactif et peuven t amener à proposer des études complémentaires.
L’étude proposée doit permettre d’assurer au Syndicat de l’absence de risques au retour au chlore en répondant aux interrogations suivantes :
La qualité de l’eau brute est-elle à même de présenter une surconsommation de chlore (fer, manganèse, turbidité, ammonium) ou de produire des sous-produits d’oxydation (matière organique) ?
Comment se caractérise la demande en chlore : taux de traitement et disparition du résiduel ?
Quel est le comportement de l’eau chlorée au cours du temps en terme de production de sous-produits d’oxydation (THM) et au niveau organoleptique (goût et odeur) ?
1. Méthodologie
La méthodologie employée par le CIRSEE a été la suivante :
Etude de la qualité de la ressource sur la base des données mises à disposition par le client.
Recommandations de la réalisation de campagnes analytiques complémentaires si nécessaire.
Réalisation de demandes en chlore et en dioxyde de chlore (temps de contact de 1h et 2h).
Réalisation de cinétiques de disparition du chlore.
Analyse des THM et des flaveurs à deux temps de contact (2h et 24h) sur les eaux chlorées.
Réalisation des essais sur le mélange des 2 ressources (Fangas 1 et 2) aux proportions 50/50 et sur Haute Begude.
Réalisation d’une cinétique de disparition du dioxyde de chlore (deux taux de traitement) sur les mélanges Fangas 1 – Haute Begude à 50/50 et Fangas 2 – Haute Begude à 50/50.
Les données disponibles pour la réalisation de cette étude sont les suivantes :
Le plan du réseau d’alimentation de la ville d’Apt avec les différents points de chloration.
Les analyses d’eaux pour les 3 forages (Haute Begude, Fangas 1 et Fangas 2).
Un prélèvement de 40 L de chaque ressource.
