Le Syndicat des Eaux d'Ile de France alimente en eau 4 millions d'habitants de la banlieue parisienne ; la gestion de ce service ayant été confiée à la Compagnie Générale des Eaux en qualité de régisseur. Elle traite pour cela l'eau des 3 principales rivières de la région parisienne : la Seine, la Marne et l'Oise dont la qualité bactériologique est particulièrement dégradée au droit des prises d'eau des usines. Dans ce contexte, garantir la qualité microbiologique de l'eau au robinet du consommateur nécessite une surveillance particulière de la qualité des eaux au niveau de la ressource, des différentes étapes du traitement et du transport de l'eau dans le réseau de distribution. La qualité bactériologique de l'eau brute fait l'objet d'un suivi journalier par l'analyse des germes indicateurs de contamination fécale. Toute dégradation donne lieu à l'adaptation de la filière de traitement pour augmenter l'efficacité de chaque étape : augmentation du taux de coagulant, augmentation des taux d'ozone et de chlore pour garantir une désinfection maximale. L'abattement des germes est suivi dans la filière à chaque étape de traitement à partir de l'analyse des germes test. Un suivi plus fin de l'efficacité de l'étape de clarification est assuré par le comptage en continu des particules dans l'eau filtrée sable. Des études préalables ont montré la bonne corrélation entre le nombre de particules et le nombre de coliformes en sortie de filtres. De nouveaux dispositifs basés sur la filtration de grands volumes sont en cours d'installation pour juger de la qualité bactériologique des eaux finales : eau filtrée sur CAG et eau après chloration. L'objectif est d'augmenter la sensibilité des prélèvements bactériologiques sur les étapes de la filière où l'eau est exempte de germes selon les protocoles normalisés. Le dispositif de prélèvement, après une période de test, a fait l'objet d'un dépôt de brevet. Enfin, le réseau de distribution particulièrement long et maillé dans un tissu aussi urbanisé que la Banlieue de Paris fait l'objet d'une surveillance serrée. L'auto-surveillance spécifique vient compléter un contrôle réglementaire très important et plus de 15 000 prélèvements par an sont ainsi effectués en réseau. La Banlieue de Paris s'est dotée d'un réseau de stations de rechloration et d'analyseurs en continu pour le contrôle du chlore qui permet le suivi de sa diffusion dans le réseau et une réaction rapide en cas de recroissance bactérienne. L'ensemble de ces dispositions permet de faire face à toute dérive de la qualité microbiologique des eaux et d'assurer des niveaux de conformité bactériologique de l'eau distribuée particulièrement élevés.
La qualité bactériologique de l’eau brute fait l’objet d’un suivi journalier par l’analyse des germes indicateurs de contamination fécale. Toute dégradation donne lieu à l’adaptation de la filière de traitement pour augmenter l’efficacité de chaque étape : augmentation du taux de coagulant, augmentation des doses d’ozone et de chlore pour garantir une désinfection maximale. L’abattement des germes est suivi dans la filière à chaque étape de traitement à partir de l’analyse des germes test. Un suivi plus fin de l’efficacité de l’étape de clarification est assuré par le comptage en continu des particules dans l’eau filtrée sable. Des études préalables ont montré la bonne corrélation entre le nombre de particules et le nombre de coliformes en sortie des filtres. De nouveaux dispositifs basés sur la filtration de grands volumes sont en cours d’installation pour juger de la qualité bactériologique des eaux finales : eaux filtrées sur GAC et eaux après chloration. L’objectif est d’augmenter la sensibilité des prélèvements bactériologiques sur les étapes de la filière où l’eau est exempte de germes selon les protocoles normalisés, le dispositif de prélèvement ayant, après une période de tests, fait l’objet d’un dépôt de brevet. Enfin, le réseau de distribution particulièrement long et maillé dans un tissu urbain dense que la Banlieue de Paris fait l’objet d’une surveillance continue. L’auto-surveillance spécifique vient compléter un contrôle réglementaire très important et plus de 15 000 prélèvements par an sont ainsi effectués en réseau. La Banlieue de Paris s’est dotée d’un réseau de stations de rechloration et d’analyseurs en continu pour le contrôle du chlore réparti dans le réseau et une réaction rapide en cas de croissance bactérienne. L’ensemble de ces dispositions permet de faire face à toute dérive de la qualité microbiologique de l’eau et d’assurer des niveaux de conformité bactériologique de l’eau distribuée particulièrement élevés.
De tous temps, les responsables en charge de l’alimentation des populations en eau de consommation ont été préoccupés par les risques de véhiculer des germes pathogènes dans les réseaux de distribution. Les deux sources de risque les plus fréquemment rencontrées en la matière sont l’insuffisance de traitement au niveau du centre de production ou la recontamination dans les réseaux de distribution.
L’arrivée prochaine de normes sur les sous-produits de désinfection place le sujet de la désinfection des eaux au premier rang des réflexions à mener dans les années à venir ; le traiteur d’eau aura à gérer une situation complexe qui consistera à garantir une bonne désinfection sans fabriquer simultanément de sous-produits.
Si cette nouvelle donne concerne bien évidemment tous les types de production, elle touche en premier lieu les centres de traitement qui puisent dans des ressources dégradées au plan microbiologique.
C'est tout particulièrement le cas en région parisienne où l'essentiel des eaux brutes est constitué d’eaux de surface issues de l'Oise, de la Marne ou de la Seine, le puisage s’effectuant au cœur du tissu urbain quand ce n’est pas à son aval.
Le Syndicat des Eaux d'Île-de-France et son Régisseur, la Compagnie Générale des Eaux, font preuve d'une attention particulière à ce problème car à la dégradation de ces rivières, qui constituent l'essentiel des ressources, s'ajoutent les difficultés de gestion d’un réseau de distribution long de 8 700 km, nécessaire à l’alimentation de quatre millions de Franciliens.
Dans un tel contexte, l'un des maîtres mots semble devoir être « l’optimisation ». En effet, si la mise en œuvre de procédés innovants tels que la nanofiltration à Méry-sur-Oise offre des perspectives séduisantes, la gestion des filières existantes est un défi qui se pose dès à présent au quotidien.
Il en est de même du réseau de distribution qui doit faire l’objet d'une surveillance continue, notamment en ce qui concerne la présence de résiduels de produits bactériostatiques, toute dérive au plan microbiologique devant être impérativement corrigée sans délai.
Dans ce dispositif, la mise en place d'outils de surveillance adaptés, associés à des moyens de synthèse puissants, revêt une importance primordiale : connaître les niveaux de contamination aux différentes étapes du processus de traitement et suivre au jour le jour l’évolution des résultats bactériologiques en réseau sont, parmi d'autres, des éléments de diagnostic indispensables pour l’exploitant.
Bâtir des programmes de surveillance complémentaires
Le contrôle réglementaire, tel qu'il résulte de la législation en vigueur, s’exerce sur trois étapes du processus de production-distribution : la ressource, le refoulement des unités de production et les points de consommation. Le renforcement du contrôle à ces étapes, dans le cadre des programmes d'auto-surveillance mis en place par l'exploitant, s’avère nécessaire. La mise en place de contrôles microbiologiques à d'autres étapes du processus de production-distribution est également indispensable.
Le renforcement des contrôles porte en premier lieu sur les rivières, car les variations de qualité des ressources nécessitent des adaptations très fréquentes des traitements (figure 1).
Les étapes du processus de production doivent également faire l'objet d'un contrôle microbiologique : sur eaux décantées et filtrées sable pour la maîtrise des abattements obtenus au cours de la clarification (dès l'étape de préozonation lorsque l'unité est équipée de ce moyen de traitement), aux étapes de désinfection chimique (ozone et chlore) pour en vérifier l’efficacité.
Après refoulement dans les conduites, l’évolution de la qualité microbiologique au cours du transport et du stockage ne doit pas échapper à la vigilance. Ainsi, aux points clés du réseau de distribution (intercommunications et réservoirs), une surveillance de l'évolution de la qualité microbiologique est assurée tout au long de l'année.
Sur le petit réseau également, il s’avère indispensable de compléter le dispositif réglementaire par un contrôle additionnel reposant sur un suivi systématique de points caractéristiques, répartis sur le réseau public et sur les réseaux intérieurs des consommateurs.
Choisir les bons paramètres
La surveillance microbiologique mise en place par l'exploitant s’appuie en premier lieu sur les paramètres retenus par la réglementation. Ainsi les coliformes thermotolérants et les entérocoques sont mesurés à toutes les étapes du processus. Ces paramètres fournissent en effet des indications sanitaires essentielles :
- sur la ressource pour connaître les niveaux de contamination,
- sur la filière pour vérifier leurs abattements,
- sur l'eau distribuée enfin car ils permettent de s’assurer de la préservation de la qualité de l'eau traitée tout au long du réseau de distribution.
Les paramètres complémentaires que sont les coliformes totaux ou les spores de bactéries anaérobies sulfito-réductrices sont analysés pour apprécier l’efficacité des traitements. À ces paramètres s'ajoute la flore bactérienne totale qui permet d’évaluer le potentiel de recroissance des germes banals en réseau.
Le tableau 1 précise, en fonction des paramètres analysés et des types d'eau, à quelles fréquences ces contrôles microbiologiques sont conduits.
Au plan analytique, toutes les pratiques de
Tableau 1 : Synthèse du nombre de contrôles effectués, aux différentes étapes du processus de production-distribution, sur l’ensemble des installations chaque semaine
| EB | ES | E01 | ED | EFS | E02 | EFCAG | ER | Ouvrages du réseau | Points en distribution |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 370*2 | et C(60) | (75) |
Programme d’autosurveillance systématique 98 ; volet contrôle microbiologique et mesures associées).
Types d'eau : eaux brutes (EB), eaux filtrées (ES), en préozone (E01), eaux décantées (ED), eaux filtrées sable (EFS), eaux ozonées (E02), eaux filtrées sur CAG (EFCAG), eaux refoulées (ER).
Contrôles en continu : C.
Le laboratoire sont documentées, les instructions de travail correspondantes étant adaptées régulièrement aux dernières normes en vigueur. Par ailleurs, les laboratoires des trois usines de l'Exploitation de la Banlieue de Paris participent plusieurs fois par an à des essais interlaboratoires menés au plan régional ou national.
Sur les eaux très peu chargées en germes, les méthodes traditionnelles montrent rapidement leurs limites et la détermination de la qualité réelle d'une eau se traduit par une multiplication des analyses. En effet, les dénombrements des germes retenus par la réglementation sont effectués sur des volumes très faibles, ce qui conduit à un résultat révélant le plus souvent l’absence de ceux-ci sur les eaux de fin de filière de traitement notamment. On peut contourner cette difficulté en multipliant les analyses et en procédant à une exploitation statistique des résultats obtenus, mais la mise en œuvre du contrôle s'avère alors très lourde à gérer. Sur les eaux de fin de filière de traitement, d'autres possibilités d’évaluation de la qualité microbiologique permettent d’obtenir des résultats plus sensibles. Il s’agit de la filtration en ligne sur des volumes beaucoup plus importants que ceux des méthodes normalisées. Cette technique permet d’augmenter la sensibilité et présente également l'avantage d’intégrer dans le temps les variations de qualité pouvant survenir.
La détermination des germes recherchés s'effectue ensuite par mise en contact des membranes de filtration avec les milieux de culture appropriés (figure 2). À titre indicatif, des filtrations de volume de l’ordre de 10 litres sur plusieurs heures sont ainsi conduites pour la détermination des coliformes thermotolérants ou des entérocoques. Un dispositif spécifique, développé au sein de l'Exploitation de la Banlieue de Paris, permet de contrôler le bon déroulement de l’opération de filtration en ligne : colmatage progressif de la membrane et comptage des volumes filtrés en particulier. Ce dispositif de prélèvement, après une période de test, a fait l’objet d’un dépôt de brevet.
Pour le traitement d'événements particuliers, comme par exemple la mise sous surveillance d'une zone déterminée d’un réseau de distribution ou dans la conduite d'une enquête approfondie sur un réseau intérieur d'établissement, des tests rapides de détermination des E. coli et coliformes totaux sont mis en œuvre. Ces tests permettent en effet d’augmenter le nombre d’analyses, sans trop peser sur la charge de travail des laboratoires, tout en fournissant des résultats dans des délais plus courts. Le test Colilert®, qui a fait l’objet d’une évaluation poussée de la part du Laboratoire Central de la Compagnie Générale des Eaux, répond à ce besoin.
La fiabilité des données est un élément essentiel de la maîtrise des procédés de traitement, tout particulièrement celles portant sur la ressource. Que les mesures soient acquises en continu ou manuellement, les exigences associées aux données doivent être spécifiées et la conformité à ces exigences régulièrement vérifiée. Ceci est particulièrement important en matière de maîtrise des données microbiologiques sur les rivières. À cet égard, la Compagnie Générale des Eaux a mis en place, pour le compte du Syndicat des Eaux d’Île-de-France, un système qualité qui répond aux dispositions de la norme ISO 9002 ; la certification de cette activité a été obtenue pour la première fois en juin 1995 sur le périmètre « production, gestion et diffusion interne et externe de ».
données sur la qualité des eaux brutes de rivières». Depuis cette date, la démarche qualité a été étendue à l'ensemble des activités de l'Exploitation de la Banlieue de Paris et inclut notamment tous les procédés de maîtrise de la qualité de l'eau.
La mesure en continu de paramètres physico-chimiques : un complément indispensable
En complément du contrôle strict de la qualité bactériologique aux différentes étapes de la filière, le suivi d'autres paramètres renforce le dispositif.
Sur les usines, la clarification est une étape essentielle de la désinfection des eaux de surface dans la mesure où il est maintenant clairement démontré qu’une eau est d’autant plus facile à désinfecter chimiquement qu'elle aura été débarrassée préalablement des particules qu'elle contient. À cet égard, la vérification des abattements des particules sur eaux décantées à l'aide de turbidimètres constitue un moyen efficace de pilotage. Sur les eaux filtrées sable, en revanche, le comptage de particules s’avère être un outil plus approprié que les turbidimètres pour atteindre les niveaux de sensibilité recherchés. Les trois chaînes de traitement des usines du SEDIF ont donc été équipées de compteurs de particules en continu. De cette manière, en fonction des évolutions de qualité de la ressource, l’adaptation des traitements est opérée sur la base des indications fournies par ces compteurs.
Les eaux de surface sont généralement chargées en matières organiques. La bonne élimination de celles-ci sur les filières de traitement conditionne directement la qualité des eaux produites et distribuées sur deux points : les teneurs en sous-produits de chloration et la stabilité bactériologique des eaux distribuées. Le suivi de la matière organique aux différentes étapes de traitement est donc un élément essentiel. À cette fin, des analyseurs en continu de carbone organique total (COT) sont implantés sur les eaux brutes, les eaux filtrées sur sable et sur charbon actif en grain (CAG). Les abattements de COT sont ainsi vérifiés aux étapes essentielles et les mesures correctives adéquates peuvent être mises en œuvre très rapidement (figure 4). Les possibilités de croissance des germes en réseau sont très largement dépendantes des teneurs en carbone organique dissous bioassimilable (CODB) présentes dans les eaux. En conséquence, l’élimination du CODB sur les filières de traitement et la maîtrise des teneurs résiduelles présentes dans les eaux produites fait l'objet d’une attention particulière. Le programme d’auto-surveillance systématique prévoit donc des déterminations régulières de CODB à toutes les étapes des processus de potabilisation (tableau 1).
Sur les trois usines du Syndicat, le traitement de désinfection final est conduit au chlore gazeux, à l'eau de Javel ou à l'hypochlorite de sodium produit sur place par électrochloration, en fonction des contextes locaux. La présence de matières organiques réfractaires à la dégradation biologique qui s’opère dans les filtres CAG nécessite un suivi des teneurs en sous-produits de chloration formés. Dans le cadre de l’auto-surveillance, ce suivi est orienté désormais vers des points de puisage courants, les dispositions réglementaires à venir prévoyant de faire porter le contrôle des trihalométhanes (THM) au robinet de l'abonné. Les résultats obtenus sur ces points de contrôle montrent que les teneurs en THM restent très en deçà de la future norme.
Assurer la présence d’un résiduel de chlore en tout point du réseau
Le maintien d'un résiduel de chlore au niveau souhaité, de l'usine de production jusqu’au robinet du consommateur, est une condition nécessaire à la bonne préservation de la qualité bactériologique de l'eau dans le réseau de distribution. Pour éviter les conséquences résultant de l'emploi de doses trop massives de désinfectant, le Syndicat des Eaux d'Île-de-France a lancé ces dernières années un très important programme de rénovation et d’installation de postes de rechloration, de manière à disposer sur l'ensemble du réseau de distribution de moyens fiables et flexibles de traitement. La localisation des points d’injection de chlore a été guidée par l’emploi d’outils de modélisation dont dispose le Syndicat (figure 5). Ainsi, lorsque les conditions le nécessitent, 62 unités de rechloration peuvent être sollicitées.
mesures de turbidité.
Mesurer pour agir
Le dispositif analytique décrit précédemment n’a de sens que si l’effort ainsi déployé est tout entier tourné vers l’action : mesurer pour connaître, agir pour anticiper les dérives (de qualité ou de coût de traitement) et mesurer de nouveau pour vérifier l’efficacité des actions menées. De tels mécanismes de maîtrise de la qualité ne peuvent être pleinement opérationnels que si l’élaboration, la validation et la mise en forme des données concernées obéissent à des processus très stricts et parfaitement adaptés aux problèmes posés. Prenons deux exemples : l’acquisition d’une mesure telle qu’un résiduel d’ozone en sortie d’un contacteur et le suivi d’un résiduel de chlore sur le réseau d’une commune desservie par le SEDIF. Dans le premier cas, on cherchera à s’assurer de la continuité du traitement en temps réel ; dans le second cas, on placera les moyennes des mesures sur un axe de temps pouvant représenter un trimestre. Cette comparaison suffit à démontrer combien le choix des moyens de mesure et le traitement des données associées peuvent peser sur le résultat final.
À cette fin, les systèmes de contrôle-commande des trois usines du SEDIF sont dotés d’outils modernes d’acquisition, de traitement et de visualisation des données (figure 6). C’est en effet à travers la maîtrise de ces outils de pilotage des filières et des réseaux que les éventuelles dérives des procédés peuvent être anticipées et la qualité du produit final assurée.
La fixation de consignes de traitement, qu’il s’agisse de procédés situés dans les usines ou en réseau, impose qu’au préalable un travail de synthèse des données ait eu lieu. À ce titre, le regroupement d’indicateurs de qualité au sein d’un document unique, présenté sous forme de « tableau de bord », constitue un outil parfaitement adapté à la préparation de la prise de décision.
Ces bilans périodiques, à l’aide desquels les besoins d’adaptation des consignes de traitement sont examinés, constituent un moyen efficace de maîtrise de la qualité microbiologique de l’eau produite et distribuée sur le territoire du Syndicat des Eaux d’Île-de-France. En matière de suivi de la qualité bactériologique sur le réseau de distribution, une des difficultés majeures réside dans la détection précoce des dérives éventuelles. Celles-ci sont en effet généralement assez lentes et le signalement de résultats défectueux à fréquences plus rapprochées indique généralement que les mesures correctives ont été prises trop tardivement. Pour parer à cette difficulté, la complémentarité de l’auto-surveillance et du contrôle réglementaire assure une couverture optimale des différents réseaux et permet un traitement de l’information dans des délais réduits. Ainsi, les tableaux de bord développés pour le réseau de distribution, intégrant à la fois les données du contrôle réglementaire et celles de l’auto-surveillance, permettent d’engager les actions préventives appropriées dans les meilleurs délais. Dans le cas où un défaut est néanmoins signalé, il s’agit alors de vérifier immédiatement que celui-ci est transitoire et isolé en s’appuyant sur des procédures d’action très strictes. L’ensemble de ces dispositions permet de garantir sur le territoire du Syndicat de très hauts niveaux de conformité au plan microbiologique.
Pour assurer, sur l’ensemble du réseau, la présence d’un résiduel bactériostatique maîtrisé, ceci permet une bonne préservation de qualité au plan microbiologique, tout en limitant les odeurs ou saveurs de chlore à des niveaux acceptables pour les consommateurs. Des cabines mobiles de rechloration sont également mises en œuvre à des endroits particuliers du réseau si la situation le nécessite ; des dispositifs plus légers (de type portable comme le système Eaude) peuvent également être installés très rapidement.
Le suivi de l’évolution des résiduels de chlore en réseau est un volet essentiel de la stratégie de rechloration étagée ainsi définie. Celui-ci est assuré en premier lieu par l’exploitation des données transmises par des analyseurs en continu répartis sur l’ensemble du territoire du Syndicat. Ainsi, 60 analyseurs installés dans des établissements publics permettent de vérifier 24 heures sur 24 la bonne diffusion du chlore dans le réseau. Ce dispositif est complété par un ensemble de contrôles ponctuels de résiduels de chlore sous forme libre et combinée réalisés sur le terrain et associés à des mesures de turbidité.
Conclusion
L’utilisation de ressources dont la qualité bactériologique est particulièrement dégradée nécessite une surveillance accrue de la qualité des eaux au niveau de l’eau brute, des différentes étapes du traitement et du transport de l’eau jusqu’au robinet du consommateur. L’auto-surveillance microbiologique mise en place à la Banlieue de Paris s’articule autour de deux axes : une recherche de complémentarité optimale par
rapport au contrôle réglementaire d'une part, et l'association de mesures physico-chimiques disponibles en continu à toutes les étapes du procédé pour agir en temps réel, d’autre part. Les liens établis entre les deux grandes classes de paramètres permettent alors de garantir que les contrôles microbiologiques opérés sur les points de consommation viennent confirmer la qualité de l'eau mise à la disposition du consommateur. Ce dispositif est régulièrement enrichi par l’apport de nouvelles techniques : comptage de particules en continu, dispositifs d’intégration en ligne pour dénombrements bactériologiques ou méthodes rapides de détection des germes test.
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