La qualité de l'eau potable distribuée est contrôlée en permanence à la fois par les organismes d'État et par le responsable de la distribution. Le développement d'un nouveau concept de sonde multi-paramètres donne des moyens supplémentaires aux exploitants pour surveiller la qualité de l'eau dans le réseau.
En France, le suivi de la qualité des eaux destinées à la consommation humaine est réglementé par le code de la santé publique (articles R1321-15 à 25). Il se compose du contrôle sanitaire, exercé par les services de l’État, et de la surveillance sanitaire, exercée par la personne publique ou privée responsable de la distribution de l’eau.
Les services de l’État exerçant le contrôle sanitaire sont les Agences Régionales de Santé (ARS). Elles ont à charge d’inspecter les installations et de réaliser des prélèvements et analyses d’eau de la ressource jusqu’au robinet du consommateur (et donc sur différents types d’eau).
Sur les réseaux de distribution, les paramètres qui pourront être recherchés dans le cadre du contrôle sanitaire sont les suivants :
- paramètres microbiologiques (entérocoques, E. coli, …) ;
- paramètres chimiques et organoleptiques (ammonium, aspect, couleur, odeur, saveur, chlore libre et total, conductivité, nitrates, pH, température, turbidité, certains métaux, sous-produits de désinfection…).
Le nombre d’analyses réalisées sur les réseaux d’eau potable dépend de la population desservie. L’arrêté du 21 janvier 2010 relatif au contrôle sanitaire réglementaire précise les fréquences de prélèvements et les paramètres analysés.
En parallèle, la surveillance sanitaire de l’exploitant comprend la mise en place d’un programme de tests et d’analyses déterminé en fonction des risques identifiés. Cette surveillance permet à l’exploitant de piloter les installations afin de maîtriser le processus de production/distribution d’eau depuis la ressource, jusqu’au robinet du consommateur.
Au niveau du réseau de distribution, les paramètres analysés sont essentiellement ceux qui peuvent subir une évolution en réseau comme les métaux, la saveur, les paramètres microbiologiques, le chlore, les sous-produits de désinfection, la température… Les échantillons sont prélevés en différents points clefs du réseau, choisis
pour être représentatifs de la qualité distribuée aux consommateurs ou sur des points critiques où des dégradations de celle-ci sont à craindre.
Le challenge de la surveillance en continu de la qualité d’eau sur l’ensemble du réseau de distribution
Des analyseurs en continu sont couramment utilisés dans le cadre de la production et de la distribution d’eau. À titre d’exemple, des alertes « qualité » peuvent être émises en cas de pollution sur les captages de l'eau brute et ainsi arrêter la production d'eau. Dans les usines de traitement, ces analyseurs permettent le suivi à chaque instant du bon fonctionnement des installations et permettent de réagir immédiatement en cas d’observation d’une évolution anormale de la qualité de l’eau.
Sur les ressources et les usines de traitement la mise en place de cette instrumentation est facilitée par :
- • un accès aisé à l'eau ;
- • l’espace disponible permettant de positionner les analyseurs ;
- • la présence d’un réseau électrique pour alimenter les analyseurs ;
- • la présence de réseaux de communication permettant de transmettre régulièrement les résultats des mesures.
Une surveillance en continu de la qualité de l’eau sur le réseau de distribution est beaucoup plus complexe et plus coûteuse à mettre en œuvre. En effet, déployer des analyseurs pour effectuer une surveillance en continu nécessite généralement pour chaque point de mesure :
- • la création d'un regard de grandes dimensions permettant d’installer les analyseurs et de réaliser les opérations de maintenance,
- • une alimentation électrique,
- • la mise en place d'un système de récupération de données,
- • un système de récupération des eaux rejetées après analyses.
Afin de pallier ces difficultés, des analyseurs peuvent être placés chez des particuliers mais cela pose différents problèmes. En effet, l’accès y est moins évident que sur le réseau public pour la réalisation des opérations de maintenance et les résultats analytiques peuvent ne pas être représentatifs de la qualité de l’eau du réseau public – par exemple en cas d’absence prolongée des consommateurs.
De plus, il est important de pouvoir installer ces analyseurs en des points d’intérêt du réseau (mélange d’eau, canalisation plus ancienne,...) qui ne sont pas forcément les points de desserte.
La problématique posée était donc de réaliser directement sur le réseau un suivi analytique en continu qui puisse être représentatif de la qualité de l'eau distribuée. Il était donc nécessaire de se munir d'un système compact, autonome, permettant de mesurer et de transmettre en continu certaines mesures de paramètres de la qualité d’eau. Or les technologies existantes sur le marché n’étaient pas adaptées à un large déploiement notamment du fait de leurs coûts, de leurs dimensions et d’une demande en maintenance trop importante.
Un nouveau concept d’« instrumentation qualité » pour le réseau d’eau potable
Une révolution dans l’instrumentation environnementale était nécessaire. Elle avait déjà eu lieu dans les années 90 dans les domaines de l’aéronautique et de l’automobile grâce au développement des microtechnologies. Il fallait s’inspirer de leurs avancées et les appliquer au domaine de l’environnement : utiliser des technologies adaptées à la production en grande série, l’absence totale de maintenance pendant au moins 1 an, l’autonomie énergétique et la communication sans fil. Le système étant en contact direct avec une eau destinée à la consommation humaine, il était essentiel de prendre également en compte des contraintes d’innocuité sanitaire.
Les équipes d’Endetec ont su relever ce défi en développant la sonde multi-paramètre Kapta®3000.
La sonde mesure le chlore, la pression, la conductivité et la température. Le capteur de chlore qui a été choisi est actuellement le seul sur le marché capable d’ef
La surveillance du réseau d’alimentation de l’Exposition Universelle de Shanghai
La plus grande partie du site de l’Exposition Universelle de Shanghai est alimentée en eau depuis le réseau d’eau potable de Pudong exploité par Veolia Eau.
Afin de fiabiliser et de contrôler en permanence l’alimentation en eau de l’Exposition Universelle, une instrumentation complète a été déployée sur le réseau. La surveillance porte sur les consommations des clients, la pression d’alimentation, les pertes en eau (couplage de la débitmétrie et de la surveillance acoustique) et la qualité d’eau en réseau avec notamment la mise en place de sondes Kapta®3000 en complément de quelques analyseurs en continu. Les caractéristiques de la sonde Kapta®3000 (autonomie, facilité d’installation, surveillance continue) en font un outil important pour la surveillance des réseaux d’eau potable.
L’ensemble des données ainsi mesurées est rapatrié dans un logiciel de supervision relié à une plateforme de traitement des données. Cette plateforme permet l’intégration des données de la supervision avec celles du SIG (Système d’Informations Géographiques), de la base de données Clientèle et de la modélisation hydraulique. Ce couplage permet ainsi une interprétation plus aisée des données mesurées en réseau ou chez les consommateurs.
Ainsi, en plus du contrôle de la qualité de l’eau en continu, les mesures effectuées par les sondes Kapta®3000 peuvent, par exemple, être utilisées pour interpréter certaines plaintes clientèle, aider à l’identification des pertes, ou permettre des comparaisons en continu avec le modèle hydraulique.
Effectuer une mesure fiable et robuste dans ces conditions (insertion directe dans le réseau, pression variable, risque d’encrassement, faible consommation énergétique). Le capteur de pression est un capteur utilisé dans les montres de plongée et déjà produit à plusieurs millions d’exemplaires chaque année. La mesure de conductivité est une mesure à 4 électrodes qui permet de compenser l’encrassement.
Le design de la sonde et son mode de communication est conçu de façon à simplifier son installation sur site. Il faut moins de 30 minutes pour l’installer sur une canalisation en charge et accessible, et moins d’une minute pour la paramétrer et la mettre en route (l’activation se fait en envoyant un SMS au format texte). À aucun moment il n’est nécessaire de l’étalonner — tout est paramétré en usine.
Les données sont enregistrées avec un pas de temps de 5 minutes et transmises toutes les heures par SMS à un poste central (ces fréquences sont paramétrables lors de l’activation). Une fois par jour, la sonde envoie un diagnostic afin de valider son bon fonctionnement. Cette solution de communication par SMS permet de s’adapter à un grand nombre d’applications et de configurations. Comme il est important que ce réseau de sondes multi-paramètres ne représente pas une charge supplémentaire trop lourde pour l’exploitant, le flux de données transmises est donc transformé en informations directement exploitables. Une interface utilisateur conviviale a été développée ; ainsi, l’exploitant peut facilement observer les différents indices de qualité sur la carte de son réseau.
Pour être « low cost », une solution doit être pensée dans sa globalité. C’est pour cette raison que les équipes d’Endetec se sont attachées à fournir une solution clé en main : de l’installation sur le réseau effectuée avec du matériel standard à l’interface graphique ajustée en quelques clics à la mise sous surveillance du réseau. La maintenance peut également être une source de coût importante. Les technologies choisies et l’optimisation des consommations énergétiques permettent de s’affranchir d’opérations de maintenance pendant un an. De plus la mesure est validée en permanence grâce à la redondance de certains paramètres et à l’utilisation d’algorithmes spécifiques pour repérer les éventuelles dérives.
Associé au savoir-faire d’exploitation de Veolia Eau, un ensemble de sondes Kapta®3000 déployées sur un réseau d’eau potable avec le système de gestion de données représente une avancée significative dans la maîtrise de la qualité de l’eau du réseau de distribution. Ce système temps réel ouvre de nouvelles perspectives dans la gestion de la qualité d’eau en réseau de distribution.
