Le présent article a pour objet de décrire l'une des installations de potabilisation des eaux installée dans la commune de Saint-Egrève (38).
Elle concerne le réservoir de la Monta. Cette installation est exemplaire, en cela que le choix ayant été fait de désinfecter l’eau par rayonnement ultraviolet, les fabricants, les installateurs et les services techniques municipaux ont réalisé une station de traitement et un système de contrôle prévoyant tous les défauts et toutes les pannes pouvant survenir.
Une telle installation nécessite une parfaite connaissance du réseau.
Cependant, elle est adaptée à une situation particulière, qui est le cas de la ville de Saint-Egrève, avec ses problèmes propres de réseau, et dans l’optique d’un système plus global de gestion des ressources et de prospective. Un très grand nombre d’installations beaucoup plus simples ont déjà été réalisées et fonctionnent parfaitement.
[Photo : Installation du réservoir de la Monta (filtres + stérilisateurs U.V.)]
L’eau brute
La consommation de la commune pendant l’année 1994 s’est élevée à 3 504 000 m³, avec des pointes journalières atteignant 9 600 m³. Le débit minimum correspondait à 280 m³/h pour le réservoir de la Monta, et de 120 m³/h pour le réservoir de Rocheplaine (le traitement des eaux s’effectue par irradiation U.V. pour les deux réservoirs).
Les caractéristiques physico-chimiques de l’eau sont les suivantes :
• Température : 11 à 13,5 °C
• pH : 7 à 7,8
• Turbidité moyenne : 6 NTU
• Résistivité : 3 700 à 4 300 Ω/cm
• Dureté totale : 14° à 20° C français
• TAC : 13,2° français
• Perméabilité à 253,7 nm : 21 % à 80 % sur 10 cm
Canalisations :
• Longueur du réseau : 70 km
• Diamètre des canalisations : de 60 mm à 500 mm
[Photo : Vue d’ensemble de l’installation du réservoir de la Monta (filtres + stérilisateurs U.V.)]
Le traitement des eaux du réservoir de la Monta
Le traitement des eaux est réalisé de façon identique dans les deux réservoirs de Rocheplaine et de la Monta (nous prendrons ce dernier comme exemple).
L’installation du réservoir de la Monta, conçue pour traiter un débit de 280 m³/h, comprend une filtration et des équipements de stérilisation par rayonnement ultraviolet, avec leurs dispositifs respectifs de sécurité, de télégestion et de télésurveillance.
L’implantation des systèmes de traitement au niveau du réservoir comprend deux filtres du type FPS 3/750 SP ECOTESL d’un débit de filtration de 400 m³/h et deux stérilisateurs UV du type Actini (LG9.115) prévus pour être équipés d’un système de nettoyage automatique (un programme peut être implanté au niveau de l’automate).
Chacun de ces équipements peut être isolé en cas de diminution du débit ou pendant les opérations d’entretien ou de réparation.
Télégestion - télésurveillance
La figure 3 résume schématiquement le fonctionnement des systèmes de télégestion et de télésurveillance, le but recherché par les services de la ville de Saint-Egrève étant de pouvoir centraliser l’ensemble des informations relatives au fonctionnement de l’installation au niveau des réservoirs et de pouvoir agir à distance sur certains paramètres.
Il est essentiel de constater que ce système a été élargi à l’ensemble du réseau. Il est en effet possible de surveiller et de gérer les paramètres de pompage d’eau potable (débit, hauteur des nappes phréatiques), certains paramètres au niveau du réseau d’adduction, qui s’étend sur plus de 70 km, ainsi que de recueillir et de centraliser les informations concernant les eaux usées et leur traitement.
Toutes ces informations sont emmagasinées dans un système informatique extrêmement performant, en vue de leur traitement statistique, mais également afin de bénéficier de l’ensemble des données pouvant permettre de développer et d’optimiser le réseau.
Filtration
À partir du réservoir
Le passage des eaux s’effectue à travers deux filtres parallèles du type FPS 3/750 SP ECOTESL.
Un système automatisé de nettoyage des filtres a été installé afin d’éviter les problèmes de colmatage. Le cycle de nettoyage peut être déclenché automatiquement soit par une variation de la pression (augmentation des pertes de charge), soit par un cycle programmable (lavage des deux filtres une fois par cycle de 24 h), soit par télécommande depuis les services techniques.
Les filtres sont lavés l’un après l’autre selon une séquence programmée afin de ne pas arrêter la production d’eau filtrée, pour éviter les risques de désamorçage du réseau. Dans les conditions normales, le cycle de lavage s’effectue au moment du soutirage.
Dispositif de sécurité et d’alarme
Sur le site, la détection du colmatage des filtres s’effectue à l’aide des indications données par des manomètres.
Le signal de colmatage est transmis aux services techniques, de même que toute variation de pression, à partir d’un manocontact différentiel permettant d’indiquer une perte de charge anormale sur l’ensemble de filtration.
Le seuil de déclenchement d’alarme a été fixé à 500 mbar (une valeur de 2,2 bars indiquant le colmatage des deux filtres). Ce seuil relativement bas permet aux techniciens d’évaluer le risque, d’en suivre la progression et d’entamer une procédure en proportion du danger :
• déclenchement à distance du cycle de lavage ;
• intervention sur site ;
• ouverture du by-pass et de la chloration.
En cas de coupure de courant, un système d’automatisme sur batterie commande la fermeture de la vanne de vidange afin d’éviter que le réservoir ne se vide.
Stérilisation par l’UV
Fonctionnement
L’eau circule dans une chambre de traitement cylindrique, où elle est irradiée par un ou plusieurs générateurs à vapeur de mercure de basse pression.
Les générateurs sont isolés du contact de l’eau par une gaine isothermique en silice pure, perméable aux rayons UV à 253,7 nm, dispositif qui permet d’assurer la constance du traitement, quelle que soit la température de l’eau.
Le dimensionnement des équipements
Tous les utilisateurs et prescripteurs d’équipements UV connaissent la loi de Beer-Lambert permettant de calculer l’efficacité de la désinfection de l’eau par UV :
\[ D = \frac{P}{S} \times e^{-KX \times T} \]
dans laquelle :
D = dose UV
P = puissance germicide des lampes en fin de vie
S = surface du cylindre entourant la
[Photo : Figure 2.]
[Photo : Figure 3.]
[Photo : Figure 4.]
[Photo : Figure 5.]
[Photo : Schéma de principe.]
La dose d’irradiation minimale requise pour les eaux de consommation humaine, soit 25 000 µWs/cm² en tout point de la chambre de réaction, est fixée par le texte de la Direction Générale de la Santé du 19 janvier 1987.
Dispositif de sécurité et d’alarme
Les équipements de stérilisation sont équipés d’un double système de détection des défauts :
– électriques : manque de tension, défaut de fonctionnement des lampes,
– d’irradiation : manque de puissance germicide, encrassement des gaines de quartz, variation brusque de la qualité de l’eau (diminution de perméabilité, augmentation de turbidité).
La détection de ces défauts entraîne le déclenchement d’alarmes qui sont relayées par l’armoire centrale de contrôle, laquelle retransmet aux services techniques, après analyse :
– l’information sur l’irradiation avec un seuil d’alerte et un seuil de défaut,
– l’information électrique,
– l’information concernant un défaut éventuel du système.
Dans le cas du traitement de stérilisation, aucune intervention à distance n’est possible et l’intervention d’un technicien sur le site est impérative, la non-rémanence du traitement UV ne permettant, en aucun cas, de poursuivre la désinfection. Quoi qu’il en soit, une chloration automatique se déclenche en cas de défaut de traitement, de même qu’en cas de dépassement du débit de pointe (280 m³/h), ainsi d’une manière générale, dans le cas d’un défaut majeur du système de traitement.
Automatismes et télésurveillance
La figure 3 résume de façon concise les informations relevées au niveau du réservoir de la Monta et de la station de pompage.
La surveillance constante du niveau de l’eau dans le réservoir entraîne le déclenchement d’une alarme dès qu’il descend au-dessous du seuil limite. Parallèlement, un système piézoélectrique détecte la hauteur d’eau dans la nappe. Il en est de même pour les débits de soutirage.
En ce qui concerne les équipements de traitement, stérilisateurs U.V. et filtres, il existe un système de détection de l’ouverture des vannes et des défauts de fonctionnement.
Au niveau de l’ouvrage lui-même, la détection de présence est également prévue.
Un des principaux problèmes reste l’alimentation électrique et, plus spécifiquement, la transmission de l’information en cas de coupure de courant dans le réservoir. Pour le résoudre, l’armoire centrale de contrôle, qui est équipée d’un automate et d’un module de communication avec modem, est branchée sur des batteries qui entrent en action dès l’apparition du défaut d’alimentation.
La figure 4 résume l’ensemble des actions possibles déclenchées automatiquement à partir de l’armoire de contrôle du réservoir, ainsi que les actions télécommandées à partir du PC des services techniques :
– ouverture ou fermeture des électrovannes UV, filtres, vidange,
– démarrage du groupe électrogène (dans le cas où les automatismes n’auraient pas fonctionné),
– mise en route de la chloration à titre préventif ou pour le « nettoyage » mensuel des canalisations.
Toutes ces actions sont normalement prises en compte automatiquement à partir de l’armoire centrale de contrôle du réservoir comme on le sait ci-après :
Défaut au niveau des UV ou des filtres
Les différentes actions engendrées par ce type de défaut ont déjà été décrites précédemment. Il s’agit :
– de la fermeture électrique de vannes (au niveau des filtres),
– de la mise en route d’un cycle de chloration (un détecteur de chlore résiduel est prévu en sortie du réservoir),
– d’actions au niveau du pompage,
– des différentes alarmes relayées aux services techniques et aux techniciens d’astreinte par téléphone UFM.
Coupure électrique
Comme nous l’avons indiqué dans le cas de figure, l’alimentation de l’armoire de contrôle bascule automatiquement sur batteries, ce qui permet le déclenchement d’alarmes et la mise en route du groupe électrogène. Pour pallier la « micro-coupure », parallèlement une chloration est instantanément déclenchée. Les stérilisateurs UV sont à leur tour alimentés par le groupe. L’autonomie des batteries et du groupe électrogène est insuffisante pour permettre l’intervention des techniciens.
Résultats du traitement
Il est important de noter la totale efficacité du traitement UV. Quelle que soit la contamination en amont de stérilisateur, l’eau distribuée est toujours parfaitement conforme à la législation sur les eaux de consommation humaine.
Conclusion
Dans cet article, nous n’avons décrit qu’une partie du système de gestion de l’eau mis en place par la ville de Saint-Egrève, celle qui concerne plus spécifiquement l’un des sites équipé d’un système de désinfection de l’eau par UV qui, ainsi utilisé, démontre chaque jour son extrême efficacité, compte tenu des dispositions prises afin de pallier tout défaut de fonctionnement.
C’est ainsi qu’après plus de deux ans de fonctionnement aucun incident ne s’est produit, hormis ceux provoqués par les techniciens afin de tester le bon fonctionnement des systèmes de sécurité !
