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Usine de production d'eau potable
de Méry-sur-Oise
Visite
du site le 16 octobre 2001
Maîtrise
Sc. de l'Environnement Université de Cergy-Pontoise
L'eau en Ile de France
Le syndicat des eaux
d'île de France, créé en 1923 est composé de 144 communes. Il est le plus grand
de France et le 3ème en Europe en alimentant en eau potable 4
millions d'habitants avec 300 millions de m3 par an transportés par
8200 km de canalisation. Trois usines de potabilisation à partir des eaux de
surface sont actives sur les communes de Choisy-le-Roi (pompage dans la Seine
au Sud - 800 000 m3/jour), Neuilly-sur-Marne et Noisy-le-grand
(pompage dans la Marne à l'Est - 800 000 m3/jour)
et Méry-sur-Oise (pompage dans l'Oise au Nord - 340 000 m3/jour).
Des échanges entre usines peuvent être réalisés en cas de pollution ou arrêt
technique de l'une d'entre elles par des canalisations de transport de diamètre
allant de 800 à 2000 mm. Seuls 5 % des volumes utilisés dans la région sont
issues de forages dans différentes nappes phréatiques (stratégie de sécurité
vis à vis d'une pollution éventuelle des eaux de surfaces : radioactivité…).
L'exploitation et la gestion des installations est assurée par la Compagnie
Générale des Eaux (Vivendi Environnement).
Le site
Le site de
Méry-sur-Oise possède 2 usines : l'une à filière biologique, la plus ancienne
(depuis 1965 - 30 000 m3/jour pouvant passer à 200 000 m3/jour),
et l'autre à filière dite de nanofiltration (prototype mis en service en 1993 -
140 000 m3/jour). Ces usines desservent 39 communes. En amont du
site, un réseau de stations d'alerte mesure la qualité de l'Oise par
l'intermédiaire de 62 paramètres physico-chimiques. Ces stations permettent
d'anticiper l'arrêt du pompage en cas de pollution. Ajouté à ces contrôles, des
préleveurs-rejeteurs effectuent des contrôles en continue au niveau du pompage.
Cette technique permet de connaître à l'avance l'eau que va recevoir l'usine.
Le principe de potabilisation par nanofiltration
Les étapes
suivantes apparaissent les unes à la suite des autres au cours de la
potabilisation de l'eau.
Le
pompage - le stockage - le tamisage
L'eau pompée dans
la rivière passe à travers un premier dégrillage (maille de 5 cm) avant de
rejoindre un bassin de storage de 400 000 m3 (afin de parer aux
éventuelles pollutions ou pointes de consommation). Ce stockage est doté d'une
autoépuration naturelle (issue des rayons du soleil ainsi que de la faune et la
flore présentes) équivalente à 80 km de rivière. A la sortie du bassin, l'eau
est tamisée (tamis rotatif de maille 5 mm)
Le
prétraitement : coagulation, floculation, décantation
L'eau tamisée passe par une cuve de prétraitement qui ajoute à l'eau du
microsable (1 m3 de sable pour 5 m3 d'eau) et des
coagulants à base d'alumine (Al3+ très électropositif). Les
particules très fines contenant les polluants (microfloques) se rassemblent
alors en flocons de plus en plus gros autour du microsable : c'est la
coagulation-floculation. Les flocons sont alors soumis à une décantation à
travers un décanteur à lamelles superposées (pour un gain de place et
d'efficacité, les lamelles sont en plus inclinées de 60°). A ce stade, 95 % de
la pollution à été éliminée (100 % des matières en suspension). Les particules
décantées sont centrifugées dans un hydrocyclone afin de récupérer le
microsable avant de le réutiliser.
L'ozonation
L'eau, à la
sortie du décanteur, passe à l'étape d'ozonation afin de casser les grosses
molécules carbonées en petites chaînes carbonées biodégradables (élimination
des pesticides, herbicides, fongicides…). Le but de l'ozonation est aussi
d'éliminer les micro-algues présentes dans l'eau et qui pourraient altérer les
nanomembranes.
La
filtration sur sable et anthracite
L'eau est ensuite
conduite vers un filtre à sable (en couche supérieure - densité 1,2) et à
anthracite (couche inférieure - densité 1,8) contenant des bactéries qui
transforment l'ammoniac en nitrites puis en nitrates (dans des proportions
minimes : 2 fois en dessous de la norme en vigueur). Ce filtre permet
d'éliminer l'ammoniac et les particules dont la taille est supérieure à 20 µm.
La microfiltration
L'eau est envoyée perpendiculairement sous une pression de 3 bars dans
les préfiltres verticaux en inox composés de micromembranes horizontales. Cette
filtration élimine toutes les particules dont le diamètre est supérieur à 5 µm.
Toutes les 30 heures, un nettoyage mécanique est effectué en envoyant de l'eau
sous très haute pression et en sens inverse. Tous les 15 jours, un nettoyage
chimique basé sur l'utilisation de détergeant et d'acide citrique permet
d'enlever les éléments gras contenus dans les matières organiques de l'eau.
La nanofiltration
Les nanomembranes sont perforées à l'aide d'un bombardement d'électrons.
La taille des trous et les caractéristiques électrostatiques des polymères qui
les composent permettent d'éliminer quasiment tous les polluants. Des modules
d'un mètre de long sont constitués de 2 membranes, séparées par un filet,
enroulées sur elle même autour d'un collecteur. Six modules représentant 34 m²
de double membrane composent un tube. Les tubes sont regroupés en 3 séries : la
première possède 108 tubes, la seconde 54 et la dernière 28. L'eau passant dans
une série a son débit divisé par 2, ce qui explique la diminution par 2 du
nombre de tube d'une série à l'autre. Le débit du concentrat (eau non filtrée)
sera diminué de moitié en passant dans la première série. Le perméat issu de la
filtration est récupéré dans les collecteurs avant de passer dans la série
suivante. A la fin de la troisième série le perméat représente 85 % du débit
entrant. Les 15 % de concentrat restant sont neutralisés et renvoyés à la
rivière. L'eau est injectée à la pression de 8 bars en été et 15 bars en hivers
(la température de l'eau modifie sa viscosité). La filtration tangentielle, de
l'extérieur vers l'intérieur du module à la vitesse de quelques cm/h, engendre
une perte d'énergie de 15 %. A l'issue de cette nanofiltration, des composés
comme le calcium et le magnésium ont été éliminés déplaçant les équilibres
chimiques. Le dioxyde de carbone est alors en excès.
Le dégazage et le traitement aux
ultraviolets
Instable et
agressif, le dioxyde de carbone doit être éliminé. Dans des réservoirs situés
sur le toit du bâtiment, le CO2 en excès part en atmosphère. L'eau
est ensuite exposée au rayonnement ultraviolet de 4 lampes de 2 kW afin d'être
désinfectée.
Le post-traitement : la
chloration
L'eau issue de la filière membranaire est mélangée à l'eau issue de la
filière biologique. Le pH ainsi que le TH sont rééquilibrés. L'eau en sortie
est chlorée en grande quantité afin d'éliminer les dernières bactéries qui de
toute façon ne pourraient pas se développer dans ce milieu ne contenant pas de
matière organique. On procède ensuite à une déchloration pour que l'eau ait un
pH neutre et n'attaque pas le réseau de distribution. L'eau sortant reste
légèrement chlorée (la norme minimum imposée par la DASS est de 0,1 à 0,2 ppm)
afin de ne pas être contaminée par les éventuelles pollutions issues du réseau
de distribution. Le chlore se décomposant vite lorsqu'il est en grande quantité
(décroissance exponentielle), la stratégie vise plutôt à chlorer peu l'eau en
sortie d'usine mais d'en remettre par l'intermédiaire de stations de
rechloration le long du réseau de distribution.
Les membranes de
nanofiltration sont particulièrement efficaces pour éliminer la matière organique
et permet d'avoir une eau d'une grande stabilité bactériologique dans le réseau
de distribution (ce réseau est centenaire en île de France) et une très faible
consommation de chlore garantissant ainsi l'absence de son goût. Cependant la
nanofiltration possède quelques inconvénients.
·
Les métaux lourds et
les cations ne sont pas traités par cette filière.
·
L'ozonation crée des
bromates qui sont contrôlés selon des normes strictes qui ne cessent de
diminuer. Ce système est donc limité par ces normes.
·
Le coût de la
nanofiltration est supérieur au coût de traitement par la filière classique (60
%).
Ce sont les
normes de plus en plus strictes qui sont responsables du développement d'une
filière comme celle de la nanofiltration. L'usine de Méry-sur-Oise a maintenant
pour objectif de passer à une capacité de 400 000 m3/jour.
Remerciements à Sophie MAILLOT et au syndicat des Eaux d'Ile
de France pour leur collaboration.