Procédés reconnus destinés au traitement de l'eau potable

Procédés reconnus destinés au traitementde l’eau potable

Traitements de l’eau destinée àla consommationTable des matières1. Avant-propos 22. Introduction 3Evaluation des risques sur le bassin d’alimentation 3Qualité de l’eau brute 3Analyse des données disponibles 7Campagne de mesures 7Bilan physiochimique et microbiologique de l’eau bruteDescription de l’eau brute 8Offre et demande en eau 8Tests initiaux : du laboratoire à l’installation pilote 83. Microorganismes 10Introduction 10Bactéries 10Virus 12Protozoaires 14Comparatif des procédés 154. Substances contenues dans l’eau 17Introduction 17Substances contenues dans l’eau brute et secondaires à son traitement 17Composés organiques naturels et synthétiques 255. Procédés de potabilisation de l’eau 34Introduction 34Prétraitement 36Filtration 41Desinfection, oxydation 50Autres procédés utilisés dans la potabilisation de l’eau 68Combinaison de procédés 726. Monitorage et instrumentation 75Chlore 75Dioxyde de chlore 75Conductivité 76Ozone 76Particules 76pH 77Oxygène dissous 77Absorbance/transmittance UV 77Turbidité 787. Homologation des nouveaux procédés 79Micropolluants 81Microorganismes 848. Bases légales 861. Législation suisse sur l’eau potable 861.1 Exigences en matière d’eau potable 861.2 Exigences en matière de production d’eau potable 871.3 Exigences en matière d’eau potable en temps de crise 872. Extraits des textes de loi concernant l’approvisionnementen eau potable 879. Glossaire 9510. Bibliographie 10011. Valeur juridique 104Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 1

1. Avant-proposL’eau potable répond à de très grandes exigences de qualité. Cependant, les eauxbrutes qu’elles soient souterraines ou superficielles ne remplissent pas toujoursles critères requis en termes de qualité chimique et microbiologique. C’est la raisonpour laquelle l’eau doit être traitée avant d’être consommée. Souvent pourtant- comme le savent bien les responsables de stations de traitement, les servicescantonaux concernés et les bureaux d’ingénieurs conseil - choisir le traitement lemieux adapté à un type d’eau peut poser problème, car il existe en général plusieursprocédés possibles, chacun avec ses avantages et ses inconvénients. Lesfaits montrent d’ailleurs que malgré le traitement qu’elle subit, l’eau potable du réseauenregistre régulièrement des dépassements de valeurs de tolérance, surtouten matière de microorganismes.Ce guide pratique s’adresse avant tout aux exploitants de stations, aux bureauxd’ingénieurs et aux services cantonaux. Il décrit notamment quels procédés choisirpour éliminer certaines substances et microorganismes, quelles conditions préalablesune eau brute devra remplir pour être efficacement traitée par un procédéparticulier, quelle surveillance doit être mise en place, etc. Il permettra de mieuxplanifier les nouvelles installations et de vérifier l’efficacité des autres. Il permettraaussi de mieux cibler les contrôles en les adaptant aux risques particuliers dechaque installation.Ce guide a été rédigé sous la direction de l’OFSP, en étroite collaboration avecl’Institut fédéral pour l’aménagement, l’épuration et la protection des eaux(IFAEPE) et ses spécialistes du traitement de l’eau. Nous espérons qu’il sera largementutilisé afin d’améliorer davantage encore la qualité de l’eau de boisson et afind’harmoniser aussi l’application de la législation dans les cantons.Office fédéral de la santé publiqueMichael Beer2 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

2. IntroductionProduire une eau potable de bonnequalité - le but premier d’un serviced’approvisionnement en eau - posedes exigences élevées en termesde planification et d’exploitation desinstallations. Décider des procédés quirendront potable une eau souterraineou superficielle exige de connaître endétail les facteurs qui influencent lazone de captage (bassin d’alimentation),l’origine et les caractéristiquesde l’eau brute, ainsi que les besoinsen eau. Cette décision sera précédéede l’analyse des données déjà disponibleset, si nécessaire, de nouvellesinvestigations : autant d’éléments quipermettront, d’une part, de déterminerde combien il faudra réduire le taux desubstances et de microorganismes deseaux à traiter et, d’autre part, de décrireclairement les contraintes à respecterpar le traitement.Seule une telle formulation des objectifspermettra de bien choisir l’approcheet les méthodes de traitement. Nousallons brièvement passer en revue iciles facteurs à prendre en compte dansce choix.Evaluation des risques sur le bassind’alimentationBien adapter une station de traitementde l’eau potable à la qualité de l’eaubrute exige, en premier lieu, de délimiterla zone d’alimentation du captagepar des méthodes hydrogéologiques.Cette procédure est décrite en détaildans les instructions pratiques de l’Officefédéral de l‘environnement (OFEV).On considère comme facteur de risquetout élément susceptible d’affecter laqualité et la quantité de l’eau brute dubassin d’alimentation – et donc aussison traitement. Il s’agit là surtout dessources potentielles de pollution queconstituent les sites contaminés, leseaux usées, les transports, l’industrie etl’agriculture.C’est essentiellement du type d’eaubrute que dépendra son degré de vulnérabilitéface à ces dangers potentiels.Qualité de l’eau bruteEn Suisse, l’eau brute traitée pourdevenir potable provient des nappesaquifères et des eaux superficielles :sa composition et ses propriétés sontdonc très diverses. Elle peut contenirtoutes sortes de contaminants à éliminer,transformer ou inactiver, tels quemicroorganismes pathogènes ou non,composés organiques ou inorganiques,dissous ou en suspension, composéschimiques inoffensifs ou toxiques,etc. La composition et les propriétésde l’eau brute sont donc les facteursqui détermineront son traitement.Connaître sa provenance permettra déjàune première estimation des moyensà engager et des méthodes à utiliser.Parfois aucun traitement ne sera nécessaire,notamment si l’eau brute provientd’une nappe souterraine de grandequalité. Dans les autres cas, le traitementpourra aller de la simple désinfectionjusqu’aux procédés multi-étapes,comme pour les eaux superficielles oules nappes exposées aux influences desurface.Aquifères en roches meublessont formés de dépôts rocheux d’originediverse (alluvions, moraines,gravats d’éboulement et de glissementde terrain, etc.) dont la compositionminérale est très variable. Ils se caractérisentpar une forte porosité, degrandes capacités d’accumulation et unécoulement lent.La compositionet les propriétésdes eaux superficiellessont trèsdiversesforte porosité,grande capacitéd’accumulationet lenteurd’écoulementOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 3

2. Introductionqualité trèsfluctuanteEaux superficiellesLa qualité des eaux brutes de surfacedépend fortement des phénomènessaisonniers (prolifération des algueset des planctons, etc.) et des événementsmétéorologiques. Leur capacitéd’adsorption très limitées (réduites auxinteractions eau - sédiments) et l’absencede mécanismes de filtration permettentaux solides, dissous ou non, dese propager très rapidement : d’où laqualité très fluctuante des eaux superficielles.Leur pollution microbiologiqueest généralement très importante.Les dangers proviennent des eaux deruissellement sur les surfaces d’ex-0[°C, pH, mg O 2 /L]0 2 4 6 8 10 1210Profondeur de l’eau [m]20304050TempératurepHConcentration d’O 2ConductibilitéTurbidité60700 25 5075 100 125150[µS 20°C, NTU]0[°C, pH, mg O 2 /L]0 5 10 15 20 2510Profondeur de l’eau [m]203040506070TempératurepHConcentration d’O 2ConductibilitéTurbidité0 50 100 150 200250[µS 20°C, NTU]Figure 4: Profil classique d‘un lac en cours de stratification au printemps resp. en automne (graphiquesupérieur) et durant la période estivale (graphique inférieur). Les conditions en profondeur (ici > 25 m)restent relativement constantes, malgré les variations saisonnières en surface.6 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Analyser lesdonnées déjàdisponiblesploitation agricole et forestière (pesticides,fertilisants, engrais de ferme),des déversements d’eaux usées, de lasédimentation des polluants de l’air etdes accidents.L’eau des lacs est généralement captéeen profondeur, dans les couchessituées au-dessous de la thermoclineestivale (le plus souvent > 30 m). Là,le retentissement des variations saisonnièreset des événements météorologiquesest très étouffé, ce qui garantitune eau brute aux qualités constantesen termes physico-chimiques. Lesvariations de qualité peuvent surveniressentiellement au printemps et enautomne, lors du brassage des eaux dulac qui donne lieu à une forte proliférationd’algues.Les cours d’eau sont plus sensibles auxinfluences externes et propagent trèsrapidement les polluants. Par ailleurs,leur débit, donc leur offre en eau, peutfortement fluctuer. C’est la raison pourlaquelle on ne les exploite pas directement,en Suisse, comme eaux brutes àtraiter, mais indirectement par infiltrationdes rives ou, après prétraitement,pour alimenter les nappes souterraines.Pour objectiver la qualité d’une eaubrute destinée à être distribuée, il fautévaluer les données hydrogéologiqueset les résultats d’analyses dont on dispose,puis procéder, le cas échéant, àde nouvelles mesures avant d’interpréterl’ensemble des données.Analyse des données disponiblesLa première étape d’une étude consistetoujours à analyser et vérifier les donnéesdéjà disponibles. On rassemblera,pour les évaluer, toutes les informationsconcernant la réalité hydrogéologique,la composition chimique etmicrobiologique de l’eau,l’offre et les besoins en eau, les caractéristiquesmétéorologiques du bassinversant, etc. Dans ce contexte, ons’intéressera tout particulièrement auxdonnées à long terme et aux épisodesde crues et de fortes pluies, qui permettrontd’établir les fluctuations, dedégager les tendances ou encore deconstater l’apparition de nouvellessubstances dans sa composition. Lesdonnées provenant des mesures deroutine (2 à 6 mesures par année) nesuffisent généralement pas à établirdes prévisions solides ; elles peuventnéanmoins fournir un premier aperçudes propriétés et problèmes potentiels.En cas notamment d’agrandissementdes installations, beaucoup de donnéesdisponibles peuvent être exploitées.Campagne de mesuresL’évaluation complète d’une situationnécessite toute une batterie de mesures.On relèvera le plus possible deparamètres en continu (turbidité, température,conductivité électrique, etc.)ou à intervalles rapprochés (microorganismes,polluants organiques, etc.).Les intervalles de mesures doivent êtreajustés au rythme des variations de laqualité de l’eau. Ainsi, par exemple,relever les pics de pollution dans unaquifère karstique ou dans un captageà proximité d’un cours d’eau exigeracertainement plusieurs prélèvementspar jour. Inversement, des relevés à fréquencehebdomadaire suffiront probablementpour des captages de nappesen roche meuble bien abritées. Ce sonttout particulièrement les fluctuationset les événements extrêmes qui serontdéterminants dans la conception et ledimensionnement d’une installation detraitement de l’eau. Les mesures neporteront pas uniquement sur les fluctuationsà court terme, mais égalementsur les variations saisonnières, commepar exemple celles des besoins en eauparamètresmesurés encontinuOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 7

2. IntroductionCaractérisationd’une eau bruteou du taux de polluants organiques(pesticides, etc.). Les mesures s’étendrontdonc sur une période minimaled’un anBilan physicochimique et microbiologiquede l’eau bruteLa caractérisation d’une eau bruterepose d’une part sur ses paramètresphysico-chimiques de base (température,pH, conductivité, etc.) et, d’autrepart, sur sa composition chimique etmicrobiologique complète. Ses composantsindésirables déterminerontles méthodes de traitement à appliquer.Parallèlement, les substancescontenues dans l’eau influenceront lesméthodes et procédés mis en œuvre.Ainsi, par exemple, le carbone organiqueassimilable (COA) peut constituerun nutriment en cas de réviviscence microbiennedans le réseau d’eau potable.Une trop grand turbidité réduit l’efficacitéde la désinfection chimique ou parUV. Une teneur élevée en matériel organiquenaturel (MON) diminue la teneuren agents oxydants, ce qui augmente laformation de sous-produits indésirablescomme les trihalométhanes (THM).Les conséquences en sont une baissed’efficacité de la désinfection et une utilisationaccrue de produits chimiques.Le MON concurrence également les micropolluantssur les sites d’adsorptiondu charbon actif. Les données doiventêtre analysées sous forme de diagrammes,afin de bien visualiser l’évolutiontemporelle et de pouvoir identifieret interpréter les relations éventuellesentre paramètres.Offre et demande en eauLa planification d’une installation detraitement de l’eau doit aussi bien s’intéresserà la quantité d’eau qu’à sa qualité.L’offre et la demande jouent doncun rôle important ; là aussi, l’amplitudede leurs fluctuations et les extrêmesenregistrés seront des paramètresdéterminants. Ainsi, les maxima disponiblesen termes de quantité d’eaudépendront, par exemple, du niveauminimal d’une nappe ou du débit d’unesource. Autre élément à prendre encompte : la consommation d’eau desprocessus de purification eux-mêmes,qui peuvent à eux seuls nécessiterjusqu’à 15% de volume supplémentaire,comme dans le cas de la filtrationrapide ou membranaire.Tests initiaux : du laboratoire àl’installation piloteAprès avoir sélectionné les procédésde traitement, il peut s’avérer judicieuxde les tester d’abord en laboratoire puisen usine pilote, surtout s’il s’agit deprocédés complexes et multi-étapes.Les tests de laboratoires donnentune bonne idée de la manière dont unprocédé particulier fonctionnera enprésence de l’eau brute à traiter. Cependant,les conditions de laboratoirene sont pas toujours généralisablesaux conditions réelles. Une installationpilote présente l’avantage de testerle ou les procédés sélectionnés ensituation réelle (eau brute, dimensionnement,etc.). Par ailleurs, suivre uneinstallation pilote sur une longue duréepermet de prendre en compte d’autresfacteurs, tels que les processus dematuration et d’usure. Les installationspilotes doivent donc être conçues desorte qu’elles intègrent les paramètresqui prévaudront dans l’usine grandeurNiveau d’unenappe ou débitd’une sourceUne installationpilote pourles procédéscomplexes etmulti-étapes8 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

nature, comme par exemple la duréede séjour et de contact ou encore ledosage des additifs. Cette approchepermet de réunir des données précieusesconcernant l’installation grandeurnature, et d’anticiper à temps lesproblèmes éventuels.ConditionsannexesLes procédés pré/post-traitementintroduisent souvent de nouvellescontraintes à prendre en compte,notamment en cas d’agrandissementd’une installation. Par ailleurs, le choixdu procédé dépendra aussi de touteune série d’autres paramètres, notammentrelatifs aux ressources humaines(taille et qualification du personnel), à lasuperficie, à l’élimination des résidus,à l’emploi de réactifs chimiques ouencore à l’ampleur des études préliminaires.Les chapitres qui suivent donneront unaperçu des substances et des microorganismesque l’eau peut contenir ; ilsdécrivent également les moyens de lestraiter le plus efficacement possible. Ilsaideront à réaliser une évaluation sommaireet guideront la prise de décision.Mais il va sans dire que chaque situationexige un examen détaillé, qui seulpermettra d’évaluer l’adéquation d’unprocédé.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 9

3. MicroorganismesgermesindicateursIntroductionCe sont les contaminations microbiologiquesde l’eau et leurs sérieuses conséquencessanitaires pour l’homme quisont à l’origine des premières recherchessur la production d’eau potable.L’évaluation de la charge microbiologiquede l’eau, brute ou potable, reposesur le principe de l’indicateur microbien.L’idée est qu’il est possible d’extrapolerle degré de pollution microbiologiquede l’eau - et donc le danger sanitairequ’elle représente pour l’homme - enne se basant que sur l’analyse dequelques germes particuliers. Cesgermes indicateurs doivent présenterles mêmes propriétés que les germespathogènes en termes de prévalence,d’expansion, de résistance, de sensibilitéaux désinfectants, etc., et doiventpar ailleurs être faciles à détecter.Nous décrirons brièvement ici lesmicroorganismes (bactéries, virus,protozoaires) les plus fréquents enSuisse et aussi les plus importants enmatière d’hygiène. Cette liste n’est pasexhaustive : elle contient uniquementles microorganismes qui peuvent servird’indicateurs et ceux qui font l’objetde prescriptions légales spécifiques.Il existe bien sûr bon nombre d’autresgermes pathogènes susceptibles d’êtrevéhiculés par l’eau, mais il est alorsquasiment certain que leur présencedans l’eau est toujours associée à celledes microorganismes ici décrits. Le tableau1 résume les valeurs de tolérancefixées par l’ordonnance sur l’hygiène(OHyg) du DFI en matière de microorganismes.Tableau 1: Résumé des valeurs de tolérance fixéespar l’OHyg pour les microorganismes présents dansl’eau potable traitée et non traitée (état 1er avril2007). La valeur de tolérance est la même pour E.coli et pour les entérocoques, que l’eau potable soittraitée ou non.Valeur detoléranceE. coli nd/100 mlgermes aérobiesmésophiles au captage 100/mlgermes aérobiesmésophiles avec traitement 20/mlgermes aérobies mésophilesdans le réseau de distribution 300/mlEntérocoquesnd/100 mlnd : non détectableBactériesGermes aérobies mésophiles (GAM)Ce terme générique regroupe tous lesmicroorganismes d’origine naturelleou anthropogène (bactéries, levures,champignons) qui croissent sur substratnutritif non spécifique aux conditionsstandard (30°C, oxygène de l’air ambiant,72h). Il s’agit là d’une mesure dela charge globale en microorganismesdans l’eau brute et l’eau potable. L’OHygfixe à 20/ml la valeur de tolérance desGAM dans l’eau potable après traitement.Un taux allant jusqu’à 300 GAM/ml est encore toléré dans le réseau dedistribution après réviviscence microbienne.Les GAM ne représentent qu’unefaible proportion des germes présentsdans l’eau. En effet, le nombre total degermes, quantifié par cytométrie de flux,peut atteindre des valeurs 1000 foisplus élevées. Les résultats issus de cesdeux méthodes ne présentent pas decorrélation entre eux, ou alors seulementtrès faible, si bien que les GAM nedonnent qu’une mesure partielle du tauxde désinfection réalisé par la station detraitement.10 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

oeuf, mouton,porc, volaille etgibier commehôtesCampylobacterLes campylobacters sont des bactériesflagellées à Gram négatif, en forme debâtonnets de 0,2-0,5 µm de diamètreet de 0,5-5 µm de longueur. Elles setransmettent de l’animal à l’homme(zoonotiques), leur hôte étant surtoutle bœuf, le mouton, le porc, la volailleet le gibier. Les animaux infectés sontla plupart du temps asymptomatiques,donc non diagnostiqués. Les campylobacterscolonisent la paroi intestinaleet provoque des diarrhées (entérite),vraisemblablement provoquées parleurs entérotoxines. Campylobacterjejuni en est responsable dans 90%des cas. Il est par ailleurs résistant àplusieurs antibiotiques. Les campylobactersse transmettent le plus souventpar le biais d’aliments d’origine animale,surtout viandes et laitages (intoxicationalimentaire). En Suisse, ils sontfréquents dans les eaux de surfaces eton peut aussi les trouver dans les eauxbrutes des sources karstiques aprèsdes épisodes pluvieux. La survie descampylobacters dans l’eau va de plusieurssemaines (bâtonnets cultivables)à plusieurs mois (forme coccoïde). Parcontre, ils ne peuvent se multiplier horsd’un hôte. Leur détection est très laborieuseet prend beaucoup de temps.ClostridiumLes clostridies sont des bactériesanaérobies flagellées à Gram positif, enforme de bâtonnets de 1 µm de diamètreet de 3-8 µm de long. Elles peuventformer des endospores résistantes àde nombreux stress environnementaux.La plupart des bactéries ubiquitaires dugenre Clostridium (surtout présentesdans le sol et les voies digestives del’homme et des animaux) ne sont paspathogènes, donc sans danger pourl’homme et souvent utilisées à desfins biotechnologiques. Seules quelquesespèces sont dangereuses pourl’homme en raison des toxines qu’ellesproduisent. Les clostridies ou leurstoxines sont les agents de la gangrènegazeuse, du tétanos, du botulisme et decertaines entérites. Ils peuvent servird’indicateur fécal, et, du fait de la granderésistance de leurs spores, on envisagede les utiliser, à l’instar des sporesde B. subtilis, comme indicateurs del’inactivation de Cryptosporidium, deGiardia et d’autres spores bactériennes.EntérocoquesLes entérocoques sont des lactobacillesà Gram positif, anaérobies facultatifs,se présentant souvent par paire ouen chaîne courte. On les trouve dansl’environnement, dans le système digestifde l’homme et de l’animal, ainsi quedans les aliments (produits laitiers, charcuterie).Leur résistance à la chaleur estélevée. Ils assurent le rôle d’indicateurfécal dans le domaine alimentaire, etnotamment dans l’eau de boisson. Ilsne conviennent pas à l’évaluation descapacités de désinfection en raison deleur faible résistance aux désinfectants.Leurs effets pathogènes ne surviennentchez l’homme qu’en présence, essentiellement,d’une immunodépression.Ils peuvent provoquer des infections dusang (septicémie), de la paroi cardiaque(endocardite) ou des voies urinaires.Les entérocoques sont de plus enplus résistants aux antibiotiques, cequi constitue un sujet de préoccupation.L’OHyg stipule que leur présencedans l’eau potable doit être réduite àun niveau non détectable dans 100 ml(valeur de tolérance).Escherichia coliE. coli est une bactérie à Gram négatifanaérobie facultative, présente naturellementdans les voies digestivesde l’homme et de l’animal. C’est l’unedansl’environnement,dans le systèmedigestif del’homme et del’animal, ainsique dans lesalimentsbactérie de laflore intestinalede l’hommeOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 11

3. MicroorganismesVirusAdénovirusLes adénovirus sont pathogènes pourl’homme. Ils sont dénués d’enveloppe,ce qui leur confère une grande stabitransmissionalimentairedes principales bactéries de la floreintestinale de l’homme, mais certainessouches peuvent être pathogènes horsde l’intestin. Sa longévité est parfoisimportante dans de bonnes conditions,mais sa résistance aux désinfectantsest très faible. E. coli peut provoquerplusieurs types d’infections, notammenturinaires et méningées (nourrisson).Une attention croissante est portée auxsouches d’E. coli produisant la vérotoxine(VTEC, synonymes : STEC ouEHEC). Ces souches se transmettent àl’homme par voie alimentaire (denréesd’origine animale) et provoquent desinfections aux complications sérieuses(colite hémorragique, syndrome hémolytiqueet urémique). E. coli est le principalindicateur fécal dans l’eau brute,mais ne se prête pas bien à l’évaluationdes procédés de désinfection, du fait desa faible résistance aux désinfectants.L’OHyg stipule que la présence d’E.coli dans l’eau potable traitée doit êtreréduite à un niveau non détectable dans100 ml (valeur de tolérance). Il en va demême pour l’eau potable du réseau.SalmonellaLes salmonelles sont des bactéries àGram négatif anaérobies facultatives(2-5 µm de long et 0.8-1.5 µm de diamètre),très proches du genre Escherichia.Les maladies qu’elles provoquent (gastroentérite,typhus) sont des zoonosestrès souvent transmises par voiealimentaire. Les cas graves surviennentessentiellement chez les nourrissonset les enfants en bas âge, ainsi quechez les personnes âgées et immunodéprimées.Les salmonelles peuventsurvivre des semaines entières horsde l’organisme humain ou animal. Ellessont néanmoins sensibles aux UV, à lachaleur et aux désinfectants chimiques(élimination des agents pathogènes).ShigellaLes shigelles sont des bactéries en bâtonnetsà Gram négatif, le plus souventaérobies. Elles mesurent 1-6 µm delongueur et 0.3-1 µm de diamètre. Ellesn’infectent apparemment que l’hommeet se transmettent principalement parl’eau souillée, par la nourriture et parvoie féco-orale. Toutes les espècesconnues provoquent la shigellose (dysenteriebacillaire), qui se caractérisepar une atteinte de la muqueuse intestinaleet des crampes douloureuses.Les personnes les plus susceptibles dedévelopper la maladie sont les enfants,les personnes âgées et les sujets immunodéprimés.Par ailleurs, certainesespèces produisent des shiga-toxinesà l’origine d’intoxications graves. Lesshigelles meurent à relativement courtterme hors de l’intestin : leur présencedans l’eau potable indique donc unecontamination très récente. Les shigellesprésentent une résistance croissanteaux antibiotiques.Vibrio choleraeV. cholerae est une bactérie flagelléeà Gram négatif, anaérobie facultative.Il s’agit du vecteur du choléra. Elle semultiplie très rapidement dans l’intestinet produit une entérotoxine très active.Sans traitement, le choléra est morteldans un cas sur deux. L’infection setransmet essentiellement par voie oraleen présence de mauvaises conditionshygiéniques (eau, alimentation). V. choleraea pour habitat naturel les côtes etles eaux de surface, ainsi que certainsanimaux marins (surtout les moules).seulement chezl’hommehabitat naturelles eaux desurface12 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

trèsrésistants dansl’environnementlité face aux influences physiques etchimiques de l’environnement. C’est laraison pour laquelle ils sont capables desurvivre longtemps hors de leur hôte.Leur taille se situe entre 70 et 90 nm.Les adénovirus se transmettent parcontact direct (infection par des gouttelettes,par exemple) ainsi que par voieféco-orale, parfois via l’eau souillée. Ilsprovoquent des infections respiratoiresallant du simple refroidissement à labronchite et à la pneumonie. Ils peuventégalement infecter la sphère ORL,les yeux et les voies digestives.EntérovirusPlusieurs groupes appartiennent augenre des entérovirus, principalementles poliovirus, les coxsackie virus etles echovirus. Leur dimension, 20-30 nm, fait d’eux les plus petits virusanimaux. Ils sont très résistants dansl’environnement, notamment à l’acidité,et conservent longtemps leur potentielinfectieux hors de leur hôte. L’hommeest le seul réservoir connu des entérovirus.L’infection se produit généralementpar contact direct (infection pardes goutelettes), par voie féco-orale oupar des aliments souillés. Le tableauclinique des infections à entérovirus esttrès large : grippe, méningite, encéphalite,hépatite, pneumonie ou encorepoliomyélite (paralysie infantile, par atteintedu système nerveux central). Lesentérovirus sont souvent détectés dansles eaux usées, les nappes phréatiques,les cours d’eau et les lacs. Leur concentrationaugmente essentiellementde l’été à l’automne.Norovirus (virus de Norwalk,Norwalk-like virus)Les norovirus (précédemment appelésNorwalk-like virus) sont des virus àARN. Ils sont dénués d’enveloppe etleur taille est de 25 à 40 nm.L’absence d’enveloppe leur confère unebonne résistance faces aux influencesenvironnementales. Trois groupessont pathogènes pour l’homme (lesnorovirus humains), qui constitue leurseul réservoir. L’infection se manifestetypiquement par une gastroentérite.Les norovirus sont la cause la plus fréquented’infections digestives d’originenon bactérienne. Leur transmission sefait généralement par voie féco-orale,via les aliments, l’eau et les particulesaérosol. Leur infectiosité est élevée,puisque 10 à 100 particules viralessuffisent à provoquer l’infection. Dansl’environnement, les norovirus sont souventdétectés dans les eaux épurées,les eaux de surface et, parfois, dansles sources karstiques. Leur fréquenceaugmente pendant les mois d’hiver.RotavirusCe sont des virus à ARN non enveloppés,de 50-70 nm. Ils sont exceptionnellementrésistants aux influencesenvironnementales, notamment auxdésinfectants, aux UV et au chlore.Ils gardent leur infectiosité dans l’eaupendant plusieurs semaines. Les rotavirussont très répandus dans le règneanimal et les infections qu’ils véhiculentexerce un impact économique importantsur l’élevage du bétail (du veau enparticulier). Chez l’homme, l’infectionprovoque vomissements, fièvres etdiarrhées. Les rotavirus se transmettentessentiellement par voie féco-orale,via l’eau et les aliments contaminés.Quelques particules virales suffisent àprovoquer l’infection, dont les complicationsconcernent surtout les enfants,les personnes âgées et les sujets immunodéprimés.En Suisse, les rotavirussont souvent présents dans les eauxépurées et les eaux superficielles etsouterraines.10 à 100particules viralessuffisent à provoquerl’infectionrésistants à ladésinfectionpar les UV et lechloreOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 13

3. MicroorganismesOocystes en eausouilléeProtozoairesCryptosporidiumLes cryptosporidies sont des parasitesde 4-6 µm que l’on trouve partout dansle monde. C’est Cryptosporidium parvumqui concerne le plus l’homme. Cesprotozoaires sont des agents zoonotiquesdont le veau est l’un des principauxréservoirs avec d’autres vertébrés.C’est au stade de l’oocyste (~3 µm) quece protozoaire est infectieux. Sa transmissionpasse généralement par l’eausouillée ou par contact féco-oral direct.L’infection se caractérise par un peude fièvre, des vertiges, des coliques etde la diarrhée. Dix oocytes suffisent àprovoquer l’infection chez l’adulte enbonne santé. Celle-ci peut évoluer encolite chronique grave chez les personnesimmunodéprimées. Les oocystesde Cryptosporidium survivent très biendans l’environnement et restent viablespendant plusieurs mois dans l’eau. EnSuisse, ils peuvent se trouver dans leseaux superficielles et souterraines, ainsique dans les sources karstiques. Leurgrande résistance aux désinfectants chimiquespose des problèmes en termesde traitement de l’eau, mais la filtrationmembranaire et la désinfection par UVs’avèrent efficaces.(eau de boisson ou de baignade), ainsique par voie féco-orale, notammentalimentaire. Les trophozoïtes adhèrentà la muqueuse intestinale, affectantson fonctionnement et provoquantune inflammation. Il en résulte desdiarrhées, des flatulences et un peu defièvre. Les cas graves s’accompagnentde symptômes de malnutrition. Leskystes sont très résistants dansl’environnement : ils peuvent survivreplusieurs mois en eaux superficielles etquelques semaines dans un sol humide.On en détecte régulièrement dansles eaux de surface en Suisse. Giardiaest éliminé par filtration membranaire(ultrafiltration, nanofiltration) et par désinfectionà l’ozone et aux UV.Hôtes possiblesGiardiaGiardia est un parasite facultatif dugroupe des Flagellés. Il se caractérisepar deux stades, l’un prolifératif (trophozoïtes,11-19 µm), l’autre quiescent (kystes,10-15 µm). L’espèce qui concerneprincipalement l’homme est G. lamblia(synonymes : G. intestinalis et G. duodenalis).Parmi ses hôtes nombreux,on compte notamment des vertébrés,dont l’homme, les ruminants, les chats,les chiens, les chevaux, les porcs et lesrongeurs. Les doses infectieuses sonttrès faibles : 1 à 10 kystes suffisent àdéclencher l’infection. La transmissionse fait par contact avec de l’eau souillée14 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Comparatif des procédésLes tableaux qui suivent présentent unaperçu des méthodes de séparation etde neutralisation des microorganismesdécrits plus haut. Les procédés utilisésseront décrits dans les prochainschapitres.Tableau 2 : Méthodes de séparation des microorganismes décrits dans le texte. L’efficacité de la méthodede séparation repose uniquement ici sur la taille des microorganismes. Chaque cas nécessite toutefois desexamens approfondis.SéparationBactéries SED FR FLS CA MF ∆ UF NF OIGermes aérobies mésophiles - +* + +/- + ++ ++ ++Campylobacter - +* + +/- + ++ ++ ++Clostridium - +* + +/- + ++ ++ ++Entérocoques - +* + +/- + ++ ++ ++Escherichia coli - +* + +/- + ++ ++ ++Salmonella - +* + +/- + ++ ++ ++Shigella - +* + +/- + ++ ++ ++Vibrio Cholerae - +* + +/- + ++ ++ ++VirusAdénovirus - +/-* + - - ++ ++ ++Entérovirus - +/-* + - - ++ ++ ++Norovirus - +/-* + - - ++ ++ ++Rotavirus - +/-* + - - ++ ++ ++ProtozoairesCryptosporidium - +* + +/- + ++ ++ ++Giardia - +* + +/- + ++ ++ ++SED : Sédimentation++ : bien adaptéFR : Filtration rapide + : adaptéFLS : Filtration lente par le sable +/- : en partie adaptéCA : Charbon actif - : pas adaptéMF : MicrofiltrationUF : Ultrafiltration * : avec produit de floculationNF : Nanofiltration∆: dépend beaucoup du diamètre des poresOI : Osmose inverseOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 15

3. Microorganismesindice c*tL’efficacité d’inactivation présentéeau tableau 3 est exprimée par l’indicec*t, à savoir le produit de la concentrationefficace de désinfectant c parla durée t d’exposition à ce produit.La durée d’exposition habituelle dansles stations de traitement est de 5 à10 minutes. Les concentrations endésinfectant doivent être adaptés à ladurée d‘exposition. Par analogie l’indicec*t, l‘efficience d‘une désinfection aumoyen de rayons UV est donnée par ladose UV, établie sur la base de la puissancedu rayonnement et de la duréed‘exposition.Tableau 3: comparatif des procédés de neutralisation des microorganismes basé sur l’indice c*t [mg*min/L]resp. la dose UV [J/m 2 ], qui permet d‘inactiver 99% des microorganismes présents. La turbidité ete les substancescontenues dans l‘eau influencent fortement l‘efficacité de la désinfection. Les données portent surun pH neutre et une température de 5°C. Il s‘agit de valeurs indicatives. Si l’indice c*t manque, le signe (++)signifie que le procédé est bien adapté à la neutralisation. Par contre, le signe (-) signifie que le procédé estpratiquement inefficace.MicroorganismesNeutralisation (indices c*t, doses-UVresp. aptitude à la neutralisation)Bacteries Chlore Dioxyde de chlore Ozone UVGermes aérobies mésophiles 0.08 0.13 0.02 ++Campylobacter jejuni ++ ++ ++ 34Entérocoques ++ ++ ++ ++Escherichia coli 0.03 - 0.05 0.04 - 0.08 0.01 - 0.02 30 - 80Salmonella ++ ++ ++ 20 - 120Shigella ++ ++ ++ 12 - 49Vibrio cholerae ++ ++ ++ 14VirusAdenovirus 0.7 – 2.5 450 - 1050Enterovirus 1.1 – 4.0 6.7 – 12.8 0.1 – 0.8 70 - 180Norovirus +/- ++ ++ +Rotavirus 0.01 -0.05 0.2 – 2.1 0.01 – 0.06 150 - 190ProtozoairesCryptosporidium 510 - 7200 40 - 120 5 - 10 < 10 - 58Giardia 12 - 630 7.2 - 42 0.3 – 2.0 < 20 - 10016 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

4. Substances contenues dans l’eauValeur limiteet valeur detoléranceIntroductionLes eaux naturelles contiennent toujoursun mélange de substances d’unegrande diversité. Ces dernières peuventparvenir dans les eaux superficielles ousouterraines par des voies naturelles,notamment par la dissolution des rochesou par le biais d’une activité biologique.La composition de l’eau varie fortementselon sa provenance. Certaines substances,comme l’arsenic, peuvent atteindrespontanément des concentrationsdangereuses pour l’homme. Mais nombred’entre elles n’intègrent le cycle de l’eauqu’au travers de l’activité humaine. Ilpeut s’agir de substances déjà présentesnaturellement dans l’eau (comme le sel),et dont l’activité humaine ne fait qu’accroîtrela concentration ; il peut s’agirégalement de substances synthétiques(comme les pesticides ou le MTBE) dontl’origine est exclusivement humaine.Beaucoup d’entre elles peuvent nuire àla santé de l’homme. La législation surles denrées alimentaires fixe les valeurstolérées et les valeurs maximales decertaines substances indésirables. Idéalement,ces substances ne devraient pass’introduire dans l’eau brute. Lorsqu’ellesy parviennent malgré tout, les mesuresappropriées doivent être mises en œuvrepour les en extraire ou les transformer.Certaines substances sont produites parle traitement même de l’eau. Le choixde la méthode de traitement devra doncinclure cet élément important. Lorsqu’iln’est pas possible d’éviter la formation detelles substances, leur concentration doitêtre maintenue au-dessous de maximadéfinis par la loi.L’ordonnance du Département fédéral del’intérieur (DFI) sur les substances étrangèreset les composants dans les denréesalimentaires (OSEC) définit commesuit la notion de valeur de tolérance et devaleur limite (art. 2, al. 3 & 4) :_ « La valeur limite est la concentrationmaximale au-delà de laquelle ladenrée alimentaire est jugée impropre àl’alimentation humaine. »_ « La valeur de tolérance est la concentrationmaximale au-delà de laquelle ladenrée alimentaire est considérée commesouillée ou diminuée d’une autre façondans sa valeur intrinsèque. »Nous allons brièvement présenter ici lesprincipales substances contenues dansl’eau et expliquer leur pertinence dansle contexte du traitement de l’eau. Lamanière dont elles répondent aux traitementsles plus courants sera résume dansles deux tableaux concluant ce chapitre.Substances principales et secondairesL’eau brute arrivant à l’installationde traitement contient de nombreuxéléments et composés chimiques,familles de composés, gaz dissous, etc.L’installation de traitement elle-mêmey ajoutera d’autres substances, essentiellementdes agents désinfectants etréducteurs, ainsi que certains sous-produitsde réaction.AluminiumL’aluminium est le métal le plus abondantde la croûte terrestre. Il ne setrouve jamais dans la nature sousforme native, mais généralement sousforme de silicates et d’oxydes (p. ex.la bauxite). Il est mobile en sols acideset peut être lessivé dans les eauxsouterraines. L’aluminium n’est pasun élément essentiel pour l’organismehumain. A haute dose, il perturbe lemétabolisme, notamment l’absorptiond’autres métaux tels que le magnésiumet le fer. L’aluminium (AL(III)) estsouvent utilisé comme floculant dans leprocessus de traitement de l’eau, ce quipeut entraîner une hausse malvenue desa teneur dans l’eau potable.L’OSEC fixe à 0.2 mg/l la valeur detolérance de l’aluminium dans l’eau potable.L’objectif de qualité du MSDA estmoins de 0.05 mg/l dans l’eau brute.Al(III)) utilisécomme floculantOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 17

4. Substances contenues dans l’eausolubilisationdans lesaquifèresArsenicL’arsenic est un métalloïde. Il est essentiellementprésent dans la naturesous forme de sulfures ou d’arséniatelié à l’oxyde ou à l’hydroxyde de fer(III). L’arsenic contenu dans l’eau bruteprovient principalement de sa solubilisationdans les aquifères. L’arsenicinterfère avec le métabolisme cellulaire,ainsi qu’avec les mécanismes detransport et de réparation cellulaire. Satoxicité chronique se manifeste par deslésions cutanées et vasculaires, et pardes cancers. Sa valeur limite fixée parl’OSEC pour l’eau de boisson est de50 µg/l ; elle est de 10 µg/l dans l’UE.En Suisse, les taux moyens d’arsenicdans l’eau brute se situent autour de2 µg/l, mais des maxima de 100 µg/lont déjà été mesurés. Des études del’OFSP ont récemment montré qu’alignernos valeurs limites sur les normeseuropéennes serait problématique danscertaines régions alpines (Valais, Tessin,Grisons).BaryumLe baryum est un métal alcalinoterreuxqui se trouve essentiellement sousforme de barytine (BaSO 4) en milieu naturel,mais qui peut se substituer au calciumet au potassium dans de nombreuxminéraux. Tous ses composés solublesdans l’eau sont toxiques. Le baryum agitsur les muscles (crampes, arythmies)et sur le système nerveux (paralysies).Sa présence dans l’eau brute est essentiellementd’origine géologique, maisil peut parvenir dans l’environnementvia les eaux usées (industries du verreet de la céramique, boues de forage,feux d’artifice, etc.). Il est très présentsous forme de traces en Suisse. L’eaubrute en contient une moyenne de 35-40µg/l, alors que les pics de concentrationse situent autour de 750-800 µg/l. LaSuisse n’a pas fixé de valeur limite pourle baryum ; la valeur indicative fixée parl’OMS est de 0.7 mg/l.PlombLe plomb est un métal lourd que l’ontrouve essentiellement sous forme desulfure (PbS, galène) en milieu naturel.Le plomb est classé comme toxiqueet dangereux pour l’environnement.Les formes solubles de ce métal sontparticulièrement toxiques. Il s’accumuledans le corps, dans les os en particulier.Son absorption chronique est nocive,même à des quantités relativementlimitées. Il affecte le développement dusystème nerveux et la formation descellules sanguines ; il est égalementtoxique pour les reins. La présence deplomb dans l’eau potable est essentiellementdue à des problèmes de canalisationet de robinetterie. Sa concentrationest généralement négligeable dansl’eau brute. L’OSEC fixe la valeur limitedu plomb à 0.01 mg/l pour l’eau durobinet tirée après 5 minutes d’écoulement.L’objectif de qualité du MSDAest de moins de 0.001 mg/l.BoreLe bore est un métalloïde présent dansla nature sous forme de composéscontenant tous des atomes d’oxygène.Les fortes concentrations de bore,considérées comme nocives pour lasanté, provoquent nausées, vomissementset troubles cardiovasculaires.Il présente une bonne mobilité et sonpotentiel de transformation n’est quetrès faible, d’où une probabilité de propagationrelativement élevée.Le bore provient surtout des eauxusées et se retrouve à faibles concentrationsdans la plupart des eauxsuperficielles et souterraines suisses.L’OSEC ne lui fixe pas de valeur limite ;il est de 0.5 mg/l dans les directives del’OMS.Brome (bromure, bromate)Le brome appartient à la famille deshalogènes et se trouve essentiellementsous forme de bromure à l’état naturelle bore provientsurtout des eauxusées18 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

(sel de potassium). Lors du traitementde l’eau brute par ozonation, le bromurese transforme en bromate, ce qui n’estpas souhaitable puisque le bromate estpotentiellement cancérigène. Le bromateest difficile à éliminer, si bien quesa formation doit être limitée par uneoxydation contrôlée. La valeur de tolérancedu bromate issu du traitementde l’eau est de 0.01 mg/l dans l’eaupotable. Le traitement de l’eau produitégalement des composés organobroméslors de la chloration. L’OSEC fixeen particulier une valeur limite aux troisTHM suivants : bromo-dichlorométhane(CHCl 2Br : 0.015 mg/l), dibromo-chlorométhane(CHClBr 2: 0.1 mg/l) et bromoforme(CHBr 3: 0.1 mg/l).CadmiumLe cadmium est un métal lourd classécomme très toxique et à forte dangerositépour l’environnement. Il n’a aucunefonction connue dans l’organismehumain. La prise orale chronique defaibles quantités de cadmium provoquedes perturbations de l’homéostasieminérale et des lésions rénales. Lecadmium de l’environnement provientessentiellement de l’industrie métallurgique(extraction du zinc, du plomb etdu cuivre), mais on le trouve égalementdans des pesticides et comme impuretédans les engrais minéraux phosphatés.Il est très mobile, contrairementaux autres métaux lourds. De ce fait,l’OSEC fixe la valeur limite du cadmiumà 5 µg/l ; l’objectif de qualité du MSDAest de 0.5 µg/l. L’enjeu du cadmium estmineur dans l’eau potable en Suisse.CalciumLe calcium se présente surtout sousforme de carbonate et de sulfate (p.ex. le gypse) ou comme cation bivalent(Ca 2+ ) sous forme dissoute. Le calciumest essentiel chez l’être humain et joueaussi un rôle important dans la structuredes os et des dents. Il s’introduitdans l’eau brute par désagrégationminérale. Il y est le principal cation présentet détermine la dureté de l’eau. Lecalcium affecte le goût de l’eau lorsquesa concentration dépasse 200 mg/l. LaSuisse et l’OMS ne lui ont pas fixé devaleurs maximales.Chlore (chlorure, chlorate, chlorite)Le chlore appartient à la famille deshalogènes. Du fait de sa réactivité, ilse trouve principalement sous formed’anion (chlorure, Cl - ) en milieu naturel.Les sels de chlorure sont très solublesdans l’eau ; non toxiques, ils sont essentielspour l’organisme. Le chlorureprésent dans l’eau brute est surtoutgéogène, même si des teneurs élevéespeuvent provenir de ruissellements (selde déneigement, etc.), du déversementou de l’infiltration d’eaux usées, ou encorede procédés industriels. L’objectifde qualité du MSDA est de moins de 20mg/l dans l’eau brute non polluée. Legoût du chlorure est perceptible à partirde 200 mg/l, l’OMS fixe donc sa teneurindicative à 250 mg/l. On utilise lechlore sous forme gazeuse ou soluble(hypochlorite) dans la désinfection industriellede l’eau. Le dioxyde de chloreoffre une alternative, puisqu’il se dissocieen chlorite et chlorate. Tous deuxsont suspectés d’être toxiques pour lesang. Leur valeur de tolérance est fixéepar l’OSEC à 0.2 mg/l dans l’eau potabletraitée. Celle du chlore libre est fixée à0.1 mg/l. Du fait de la limitation des teneursen chlorite et chlorate, le dosagemaximal du dioxyde de chlore est limitéà 0.4 mg/l.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 19

4. Substances contenues dans l’eauestime la teneuren matièreorganiquedissouteChromeLe chrome se trouve le plus souvent àl’état d’oxydation +III et +VI. Ce dernier[Cr(VI)] est extrêmement toxiqueet cancérigène. Il est très soluble dansl’eau, contrairement au chrome trivalentqui l’est très peu et qui se lie surtout àdes particules. Les sources de pollutionsont principalement l’industrie d’affinagedu fer et de l’acier (galvanoplastie,p. ex.) et les tanneries. Le chromepollue donc souvent les eaux de surfacevia les eaux usées, mais également parinfiltration et par les sites contaminés.On le trouve parfois dans les eaux souterraines.La valeur limite du chrome VIest fixée par l’OSEC à 20 µg/l et l’objectifde qualité du MSDA à moins de1 µg/l.CyanuresOn compte parmi les cyanures tousles sels et autres composés de l’acidecyanhydrique (HCN). Beaucoup d’entreeux sont très toxiques du fait précisémentqu’ils dégagent du HCN. La toxicitéde ce dernier provient du fait qu’ilinhibe une enzyme de la chaîne respiratoire.Les cyanures sont très répandusen milieu naturel (noyaux d’abricot et decerise, manioc, euphorbes, etc.). Uneaugmentation de leur concentrationdans l’eau signale généralement unepollution d’origine industrielle (principalementminière). La valeur limite ducyanure (basée sur la teneur en HCN)est fixée en Suisse à 0.05 mg/l. La valeurindicative pour l’eau brute, donnéepar les « Instructions pratiques pour laprotection des eaux souterraines », estde moins de 0.025 mg/l.Carbone organique dissous (COD)Comme son nom l’indique, ce paramètreregroupe toute la matière organiquedissoute dans une eau. Dissoutesignifie également la présence de particulesde taille inférieure à 0.45 µm.La concentration de COD est unemesure de la matière organique naturelle(MON) ; elle inclut notammentles acides humiques et fulviques, lesgraisses, les protéines, les glucideset une infinité d’autres composés destructure inconnue, essentiellementissus de processus métaboliques oude dégradation. La teneur en MON del’eau, mesurée en COD, détermineaussi la coloration de celle-ci. Les fortesconcentrations de COD se retrouventpar exemple dans les sols marécageux,les forêts, les zones humides ou encoreen présence d’un fort développementd’algues. Le carbone organique assimilable(COA) est une composantedu COD qui constitue l’alimentationprincipale des microorganismes dansl’eau : le CAO influe donc directementsur la stabilité microbiologique de l’eaupotable traitée. Pour le MSDA, uneconcentration de COD

FluorLe fluor se trouve principalement sousforme de fluorures dans l’environnement.Ces sels sont présents à faibleconcentration dans de nombreuseseaux naturelles. Le fluor est un élémentessentiel pour l’organisme ; toutefois,ses concentrations élevées provoquentdes troubles osseux, dentaires (fluorose)et enzymatiques. C’est la raisonpour laquelle l’OSEC fixe à 1.5 mg/l savaleur de tolérance.HydrazineL’hydrazine est un composé d’azote(N 2H 4) qui est toxique et potentiellementcancérigène. Elle est extrêmementtoxique pour les organismesvivant dans l’eau. L’hydrazine estessentiellement utilisée comme réactifdans l’industrie chimique et commecombustible de fusée. Prise à hautedose par voie orale (intoxication aiguë),elle provoque chez l’homme des vomissements,convulsions, troubles de laconscience et coma. L’hydrazine réagittrès vite et parfois violemment avecbeaucoup d’agents oxydants. Sa valeurlimite fixée par l’OSEC est de 5 µg/l.PotassiumLe potassium se trouve sous forme decation monovalent (K+) en milieu naturel.Il s’agit d’un métal essentiel pourl’organisme, notamment par son rôledans la régulation du potentiel membranaire.On le trouve dans les eaux brutesnon polluées à des concentrationsgénéralement faibles. Il y parvient principalementvia des infiltrations de micaet de feldspath potassique ou de selspotassiques. Une part anthropogènepeut provenir de l’utilisation d’engraiset de jus de décharge. La loi suisse nefixe pas actuellement de maxima pourle potassium.CuivreLe cuivre est un métal lourd, oligo-élémentessentiel pour l’homme. Sa toxicitéaiguë est plutôt faible. Sa toxicitéchronique provient d’une absorptionexcessive, dépassant les capacitésd’élimination du foie. Les conséquencespeuvent en être une hépatite,une cirrhose et une anémie. Les nourrissonset les enfants en bas âge sontparticulièrement sensibles à l’excèsde cuivre, puisque les mécanismes dedétoxication hépatiques ne se mettentcomplètement en place que dans lespremières années de la vie. Des casde cirrhose hépatique chez l’enfant enbas âge ont été observés en présenced’eau de boisson à forte teneur encuivre (>10mg/l). Le Cu (II) est la formela plus stable dans l’eau. Ce métal nepose pas de problème dans l’eau bruteaux conditions normales. Une concentrationélevée évoque généralementla présence d’un site contaminé surle bassin versant. La concentrationde cuivre peut parfois augmenter demanière significative dans le réseau dedistribution, notamment en cas d’immobilitéde l’eau, de canalisation contenantdu cuivre, de pH acide, etc. L’eau prendun goût amer à partir de 2.5 mg parlitre. Les eaux souterraines suisses encontiennent une moyenne de 4 µg/l,avec des maxima atteignant 500 µg/l.La valeur de tolérance du cuivre estfixée en Suisse à 1.5 mg/l.MagnésiumLe magnésium se trouve en milieu naturelsous forme généralement minérale(carbonate, silicate, chlorure, sulfate)ou dissoute (Mg 2+). Le magnésium estle deuxième responsable de la duretéde l’eau, après le calcium. Il s’agit d’unmétal essentiel, dont les fortes concentrationspeuvent néanmoins provoquerdes diarrhées et modifier le goût del’eau. L’OSEC ne fixe pas de valeursmaximales pour le magnésium ; l’OMSn’en mentionne pas non plus.évoque un sitecontaminé àconcentrationélevéeOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 21

4. Substances contenues dans l’eauManganèseLe manganèse est un élément essentielpour l’homme. Sa présence dans l’environnementest très souvent associéeà celle du fer. Sa forme réduite [Mn(II)]est soluble dans l’eau, c’est la raisonpour laquelle le manganèse se trouveessentiellement dans les nappes oùdominent les conditions de réduction.Le Mn(II) s’oxyde en Mn(IV) au contactde l’air, entraînant des suspensions etdes dépôts de couleur noire. Le manganèsesous forme de permanganatede potassium (KMnO 4) est un puissantagent oxydant, que l’on utilise souventdans le processus de traitement del’eau. En Suisse cependant, l’emploidu KMnO4 n’est autorisé que dans lecadre de la démanganisation. La toxicitéaiguë du manganèse est très faible.L’absorption chronique de hautes dosesprovoque des effets délétères sur lesystème nerveux (convulsions, étatspsychotiques, etc.) Les concentrationsmoyennes de manganèse dans les eauxsouterraines sont très faibles, même sides extrêmes dépassant 800 µg/l ontdéjà été observés. La valeur de tolérancedu manganèse dans l’eau potableest de 0.05 mg/l (OSEC).SodiumLe sodium est un métal alcalin que l’ontrouve dans des sels sous forme de ionNa+. Il est très soluble dans l’eau et setrouve à concentrations plutôt faiblesdans les eaux brutes. Plusieurs sourcesanthropogènes alimentent en sodiumles eaux souterraines et superficielles :(sel de déneigement, eaux usées, jus dedécharges, etc.). Sa concentration peutaugmenter sensiblement lors du processusd’échange d’ions en station de traitement.Il affecte les qualités organoleptiquesde l’eau lorsque sa concentrationdépasse 200 mg/l. L’OSEC ne fixe pas delimites légales pour le sodium. L’objectifde qualité du MSDA est néanmoins de 20mg/l et l’UE fixe son taux maximal à 200mg/l dans l’eau potable.NickelLe nickel est un élément trace de la familledes métaux lourds. Ingérés à fortedose, sous forme de sel, il peut affecterles reins, la rate, les poumons et lamoelle osseuse. Les personnes présentantdéjà une allergie de contact aunickel peuvent développer un eczémasur ingestion de ce métal. Le nickel setrouve dans la nature sous forme, généralementdivalente, de minerai mixtede sulfures ou d’arséniures. Seulscertains de ses composés sont solublesdans l’eau, comme le chlorure et lecarbonate de nickel. Les rejets anthropogéniquesde nickel proviennent desources diverses : combustion, industriemétallurgique et galvanique, maiségalement engrais phosphatés. Lesmatières organiques adsorbent le nickelassez facilement. Sa présence dansl’eau potable relève essentiellement deproblèmes de conduites et de robinetterie.L’OSEC ne fixe pas de maximapour le nickel dans l’eau potable ; l’UEle fixe à 0.02 mg/l et l’OMS à 0.07 mg/l.PhosphatesOn regroupe généralement sous leterme de phosphates tous les sels del’acide phosphorique (H 3PO 4).A l’état naturel ils se trouvent principalementsous forme de minéraux phosphatéset de composés organophosphorés.Ils sont très peu mobiles dansle sol. Le phosphate est un nutrimentimportant qui joue un rôle essentieldans la structure de l’ADN et de l’os,comme aussi dans le métabolismeénergétique. Les concentrations naturellesde phosphate dans les nappeset dans l’eau de source sont généralement< 0.01 mg/l. Des teneurs plusélevées évoquent l’infiltration d’uneeau de surface ou une contaminationpar des eaux usées ou des engrais. Lavaleur de tolérance de l’OSEC pour lephosphate est de 1 mg/l d’eau chaude(addition de produit de protection anti-22 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

corrosion) et se calcule en phosphore.Le MSDA recommande une teneur< 0.05 mg/l dans l’eau brute.MercureLe mercure est le seul métal liquideaux conditions normales. Ses rejetsanthropogéniques proviennent de lacombustion du charbon, de la productiondu ciment, de l’industrie du chlore,de l’extraction de l’or, etc. Le mercurecontenu dans l’eau et les alimentsest toxique pour l’homme, qu’il soitsous forme de liquide, de vapeurs oude sels. Ses composés organiques,comme le méthylmercure, peuventêtre produits par certaines bactériesprésentes dans les eaux polluées, cequi leur confère une importance particulière.Le méthylmercure est nettementplus toxique que le mercure anorganique,parce qu’il est bien absorbé parvoie orale ; par ailleurs sa demi-vie estlongue et il traverse facilement les barrièreshématoencéphalique et placentaire.Il est fortement neurotoxique etaffecte le développement du cerveau(déficit moteur et mental chez le nouveau-né).L’OSEC fixe à 1 µg/l la valeurlimite du mercure dans l’eau potable ; ils’agit également de la valeur indicativede l’OMS.Soufre (sulfate, sulfure)Le soufre, élément essentiel pourl’organisme, entre dans la compositionde plusieurs acides aminés et de nombreuxenzymes. En milieu naturel, on letrouve dans les minerais sulfureux (typepyrite) et dans les minerais de sulfates(type gypse). Les sources naturellesde sulfate (SO 42-) dans les eaux brutessont la solubilisation des roches sulfatées,l’oxydation des minéraux sulfurés,ainsi que la décomposition de la biomasse.Ses sources anthropogéniquessont les engrais, les dépôts humides(pluies acides), les eaux usées et lesjus de décharge. L’OSEC ne fixe pas deconcentration maximale pour le sulfatedans l’eau potable. Le MSDA recommandenéanmoins une teneur de 10-50mg/l dans l’eau potable en l’absencede pollution anthropogénique et uneteneur > 200 mg/l dans le cas contraire.Cette valeur tient compte de la vulnérabilitédes matériaux à la corrosion parle sulfate. L’OEaux fixe à 40 mg/l sateneur dans les eaux du sous-sol utiliséescomme eau potable ou destinéesà l’être. Le sulfure se forme dans desconditions anaérobies, par la réductiondu sulfate en sulfure d’hydrogène (H 2S).Ce composé se caractérise par sonodeur d’œuf pourri. L’OSEC ne fixe pasde maxima pour le sulfure dans l’eaupotable, mais stipule qu’il ne doit pasy être décelable en termes organoleptiques.SéléniumLe sélénium (semi-métal) est un oligoélémentessentiel pour l’organismemais toxique à haute dose. Seulscertains composés de ce métalloïdesont solubles dans l’eau, comme parex. l’acide sélénique. Les intoxicationsau sélénium sont rares et provoquentvomissements, maux de ventre et difficultésrespiratoires. L’OSEC fixe à 0.01mg/l la valeur limite du sélénium ; ils’agit également de la valeur indicativede l’OMS.SiliciumLe silicium est un semi-métal, le deuxièmeélément chimique le plus abondantsur terre. On le trouve dans quantitéde minéraux. Ses composés sonttrès peu solubles dans l’eau. Le siliciumse trouve essentiellement sous formedissoute d’acide silicique [Si(OH 4)] enmilieu aqueux, à des concentrationsconsidérées comme sans danger pourl’homme. La solubilité des liaisons desilicium est très faible. Aux concentrationsnaturelles de silicium peuvent venirs’ajouter des rejets anthropogènesprovenant de jus de décharges et del’industrie métallurgique, chimique ouCorrosion par lesulfateOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 23

4. Substances contenues dans l’eauélectronique.Azote (ammonium/ammoniac,nitrate, nitrite)Les composés de l’azote jouant un rôleprédominant dans les systèmes aquatiquessont l’ammonium/ammoniac,le nitrate et le nitrite. L’ammonium/ammoniac de l’environnement provientdu métabolisme naturel des êtresvivants, de l’agriculture et des procédéschimiques. Sa teneur normale dans leseaux souterraines est très faible lorsquecelles-ci sont oxydées (µg/l), bien plusélevée lorsqu’elles sont réduites (mg/l).Des concentrations plus élevées enammonium/ammoniac peuvent indiquerla présence d’une pollution (eauxusées ou utilisation agricole). La portéesanitaire de l’ammonium dans l’eau deboisson est très limitée, puisque seseffets toxiques n’interviennent qu’àpartir de 200 mg/kg de poids corporel.La teneur en ammonium joue néanmoinsun rôle important dans le traitementde l’eau, puisqu’il interfère avecla chloration pour former de la chloramine,dont le pouvoir désinfectant estnettement réduit. L’effet désinfectantdu chlore disparaît complètement àpartir d’un ratio chlore:ammonium de 6.Autres éléments critiques : d’une partla chloramine formée affecte le goût del’eau et, d’autre part, l’ammonium esttransformé en nitrite, qui est toxique(cf. plus bas). L’OSEC fixe la valeur detolérance de l’ammonium à 0.1 mg/ldans les eaux potables, à l’exception decelles de type réduit (0.5 mg/l). Pour cequi est du nitrate, les eaux brutes desrégions agricoles ou à forte densité depopulation en contiennent souvent desteneurs non négligeables (≥ 10 mg/l),qu’elles soient souterraines ou superficielles,tandis que les concentrationsnaturelles de nitrite sont très faibles enmilieu naturel. Les principales sourcesde nitrate sont d’origine biologique,agricole (engrais), urbaines et industrielles(eaux usées). Par conséquent,une hausse de la teneur en nitrate estle plus souvent le signe d’une influenceanthropogénique. Le nitrite est essentiellementissu de la réduction microbiologiquedu nitrate dans des conditionsanaérobies, que ce soit dans l’environnementou dans le corps humain. Lenitrite (NO 2) peut également provenird’un processus de nitrification installédans un réseau de distribution. Le nitriteest toxique et peut provoquer uneméthémoglobinémie, chez les enfantsen particulier. Le nitrite est par ailleurssuspecté d’être impliqué dans desréactions produisant les nitrosamines,composés cancérigènes. La pertinencede ces réactions n’est toutefois pasencore établie. L’OSEC fixe la valeur detolérance du nitrate à 40 mg/l et celledu nitrite à 0.1 mg/lZincLe zinc est un métal figurant parmiles oligo-éléments essentiels pourl’homme. Il est néanmoins considérécomme dangereux pour l’environnement.Bien que la charge naturelle enzinc soit généralement faible, sa teneurpeut fortement augmenter dans lescanalisations du fait de leur zingage etde la solubilisation. Sa concentrationmoyenne en Suisse est de 30 µg/l, avecdes pics mesurés à 4.5 mg/l. La valeurde tolérance de l’OSEC est de 5 mg/l.24 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

agent floculantComposés organiques naturels etsynthétiquesLes substances organiques peuventparvenir dans l’eau potable soit par voienaturelle (métabolisme, dégradation biologique),soit par rejets anthropogènes(eaux usées, industrie, combustion,etc.) La diversité des composés organiquesest si grande qu’il est impossiblede les considérer un à un. Parconséquent, c’est par catégories qu’ilsseront traités ici, à quelques exceptionsprès.AcrylamideL’acrylamide présent dans l’eau potableprovient essentiellement de l’utilisationde polyacrylamide comme floculant. Ils’agit d’un produit potentiellement cancérigène.Les techniques actuelles detraitement de l’eau ne permettent pasd’extraire l’acrylamide de l’eau traitée.Sa concentration doit donc être contrôléeen termes de teneur en acrylamidedans le floculant et de floculantajouté. L’OSEC ne fixe pas de valeurlimite pour l’acrylamide dans l’eau potable; l’OMS conseille 0.5 µg/l.Composés organiques halogénés(AOX)AOX est un paramètre cumulatif quienglobe tous les composés organiqueschlorés, borés et iodés adsorbés surcharbon actif. Si ce paramètre donneune idée de la charge de ce type decomposés dans un échantillon, il nepermet pas d’évaluer son caractèretoxicologique. L’AOX englobe donc toutà la fois des composés quasi inoffensifset très toxiques (dioxine, furanes,PCB, DDT). Ces derniers sont souventcancérigènes, peu dégradables et bioaccumulables,puisqu’ils s’accumulentdans l’organisme du fait de leur facilitéd’adsorption. Leurs sources anthropogéniquessont principalement les eauxusées industrielles, les sites contaminéset les pesticides halogénés.L’exigence chiffrée de l’OEaux pourl’ensemble des AOX est de 0.01 mg/l ;elle est exprimée en équivalent chlore.Acide éthylènediamine-tétracétique /acide nitrilotriacétique (EDTA/NTA)L’EDTA est un agent complexant parmiles plus utilisés (détergents, aliments,cosmétiques, purification industrielle,industrie du papier, etc.). Il parvientdans le milieu naturel via les eaux uséesessentiellement. L’EDTA se dégradedifficilement dans l’environnement etadhère très peu aux surfaces minéralesà pH neutre, d’où sa mobilité élevéedans les eaux souterraines. Sa toxicitépour l’homme est faible et provient dufait qu’il chélate les métaux essentielspour l’organisme, comme par ex. lezinc. L’OSEC fixe sa valeur de toléranceà 0.005 mg/l et sa valeur limite à 0.2mg/l.Le NTA est, lui aussi, un chélateurpuissant, qui forme un complexe stableavec les ions métalliques en milieuaqueux. Il est parfois inclus commeadoucissant dans les lessives. Il sedégrade facilement en général, ce quipeut provoquer la mobilisation indésirablede métaux lourds. Le NTA dissoutdans les cours d’eau forme souventun complexe avec le calcium et le fer.On le suspecte d’être indirectementcancérigène. L’OSEC fixe sa valeur detolérance à 3 µg/l et sa valeur limite à0.2 mg/l.agentcomplexantOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 25

4. Substances contenues dans l’eauHydrocarbures halogénés volatils(HHV)Il faut distinguer ici les HHV formésdans le processus de traitement del’eau (comme p. ex. les trihalométhanes[THM]) de ceux d’origine industrielle(tétrachloroéthylène [PER], chlorure devinyle, trichlorométhane, etc.). L’OSECfixe, d’une part, la valeur de tolérancede 0.02 mg/l pour la somme de tousles HHV issus du traitement de l’eauet, d’autre part, la valeur de tolérancede 8 µg/l pour tous ceux provenant del’environnement. Ces sommes sont calculéesen chlore. Les THM proviennentessentiellement du chlorage. La formationde THM augmente lorsque l’eaubrute contient du brome ou de l’iode.Les THM sont potentiellement cancérigènes.L’OSEC fixe une valeur limitepour les quatre THM chlorés oubromés : trichlorométhane (CHCl 3) :0.04 mg/l ; bromodichlorométhane(CHCl 2Br) : 0.015 mg/l, dibromochlorométhane(CHClBr 2) : 0.1 mg/l ; bromoforme(CHBr 3) : 0.1 mg/l. Le tétrachloroéthylène(ou aussi perchloréthylène,PER) est un hydrocarbure chloré volatil(HCCV), utilisé principalement dansle dégraissage et le nettoyage à sec.Il est ininflammable et sa densité estsupérieure à celle de l’eau (DNAPL) ; sabiodégradation est très lente. En raisonde son usage très répandu (industrie,artisanat), le PER figure parmi lesprincipaux polluants des eaux souterraines.Sa dégradation par réductionsuit la chaîne trichloréthylène (Tri)- dichloréthylène - chlorure de vinyle- éthène/éthane. Comme le PER, cesintermédiaires chlorés sont toxiqueset potentiellement cancérigènes. Lechlorure de vinyle, très volatil, est leplus toxique d’entre eux. L’OSEC fixeles valeurs limites suivantes pour cescomposés : PER 0.04 mg/l, trichloréthylène0.07 mg/l et 1,1-dichloroéthylène0.03 mg/l. L’OSEC fixe une valeur limiteà toute une série d’autres HHV industriels,notamment : 1,2-dichloroéthane3 µg/l ; 1,1-dichloroéthylène 0.03mg/l ; 1,2-dichloroéthylène 0.05 mg/l ;dichloro-méthane 0.02 mg/l ; tétrachlorométhane2 µg/l ; 1,1,1-trichloroéthane2 mg/l.Agents tensioactifsIl s’agit de composés organiques (p. exles tensides) dotés d’une partie hydrophile(hydrosoluble) et d’une autrehydrophobe (liposoluble). Ils peuventêtre naturels (p. ex. la lécithine) ou synthétiques.Ils ont la propriété d’abaisserla tension superficielle d’un liquide ens’accumulant à sa surface. La valeur detolérance pour le total des agents tensioactifsest fixée par l’OSEC à 0.1 mg/l.HydrocarburesLes hydrocarbures (HC) regroupenttous les composés formés uniquementd’atomes de carbone et d’hydrogène.Leur structure peut être linéaire (alcanes,alcènes, alcynes, etc.) ou circulaire(p. ex. les composés aromatiques). Ilsentrent essentiellement dans la compositiondu gaz, du pétrole et du charbon.Ils ne sont généralement pas solublesdans l’eau. Certains HC sont toxiqueset cancérigènes (p. ex. les HC aromatiquespolycycliques). L’OSEC fixe à1 µg/l la valeur de tolérance des HChydrosolubles et à 20 µg/l celle des HCpeu solubles.26 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

seuilorganoleptiqueentre 2 et 50 µg/lMéthyl-tert-butyléther (MTBE)Le MTBE est un liquide incolore,légèrement volatil et soluble dansl’eau. Son seuil organoleptique est bas,puisqu’il se situe entre 2 et 50 µg/l. Ilest utilisé principalement comme agentantidétonant dans l’essence, en remplacementdu tétraéthyle de plomb.Sa toxicité aiguë est faible, mais ilprésente un potentiel cancérigène. LeMTBE se décompose en l’espace dequelques jours dans l’air, mais, étantpeu biodégradable, sa demi-vie peutatteindre plusieurs années en eaux souterraines.Ce problème est aggravé parla bonne solubilité du MTBE dans l’eauet par sa grande mobilité dans le sol.Sa présence fréquente dans les eauxsouterraines provient essentiellementdes fuites de réservoirs et de conduites,et, dans une moindre mesure, del’air par le biais des précipitations. EnSuisse, il n’existe pour l’instant qu’uneseule valeur indicative pour le MTBE,2 µg/l, donnée par les « Instructionspratiques pour la protection des eauxsouterraines ». L’OMS propose un maximumde 10 µg/l.Hydrocarbures aromatiquesmonocycliques (HAM)Les HAM se trouvent principalementdans les combustibles (benzine, diesel,kérosène, mazout, etc.) et s’utilisentsouvent comme composés de base desproduits synthétiques. Ils sont volatileset peu solubles dans l’eau. Ils nese dispersent donc pas dans la massed’eau (souterraine) mais se confinent àla surface de niveau et dans les zonesnon saturées. Les principaux composésde ce type sont le benzène, le toluène,l’éthylbenzène et le xylène (BTEX).Le benzène en particulier est hématotoxiqueet cancérigène. De nombreuxHAM sont biodégradables auxconditions aérobies et parfois aussianaérobies. Leurs principales sourcesde rejets dans l’environnement proviennentdes erreurs de manipulationet d’élimination, ainsi que des fuitesdans les installations de stockage etles conduites. L’OSEC fixe la valeur detolérance du benzène à 1 µg/l. L’OEauxfixe l’exigence de 1 µg/l pour chaqueHAM dans l’eau brute.PhénolsLes phénols se composent d’un noyauaromatique portant un ou plusieursgroupes hydroxyles (-OH). Le salicylate,l’adrénaline, les tanins et certainsarômes (vanilline, aldéhyde cinnamique,etc.) sont des phénols bien connus. Lescomposés phénoliques sont souventpeu solubles dans l’eau et peu biodégradables.Ils sont classés comme dangereuxpour les eaux, dont ils peuventdéjà altérer le goût à très faible concentration.L’OSEC donne deux types devaleurs de tolérance pour les phénols,l’une fixée à 5 µg/l par substance etl’autre, pour les phénols entraînablespar la vapeur d’eau, fixée à 10 µg/l etcalculée en phénol.Les chlorophénols se forment pendantle chlorage des eaux brutes contenantdes phénols et rendent l’eau imbuvabledu point de vue organoleptique. Lepentachlorphénol (PCP) est un autrecomposé de ce groupe. Très toxique etpeu biodégradable, il est utilisé dansle traitement du bois et des textiles.L’OMS le classe comme potentiellementcancérigène. Le MSDA attribuedonc aux chlorophénols une valeurdirectrice distincte, qui est de moins de1 µg/l.les chlorophénolsseforment pendantle chlorage deseaux brutesOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 27

4. Substances contenues dans l’eaules pesticidesincluent touteune série decomposéschimiquesHydrocarbures aromatiquespolycycliques (HAP)Les HAP sont des composés organiquesgénéralement neutres et apolaires,formés de deux ou plusieursnoyaux benzène soudés. Ils sont peusolubles dans l’eau, et plus leur poidsmoléculaire augmente, plus leur volatilitédiminue. Les HAP sont quasimenttous toxiques et cancérigènes. Ilsproviennent d’une combustion incomplèteet parviennent dans le sol et leseaux en s’y déposant. L’OSEC fixe à lasomme des HAP la valeur de tolérancede 0.2 µg/l. Cette somme intègre lessubstances suivantes : benzo[a]pyrène,fluoranthène, benzo[b]fluoranthène,benzo[k]fluoranthène, benzo[ghi]perylène et indéno[1,2,3-cd]pyrène.L’exigence de l’OEaux est de 0.1 µg/lpour chaque HAP dans l’eau brute.PesticidesLa notion de pesticides inclut touteune série de composés chimiquesaux propriétés diverses, utilisés pourprotéger les plantes et lutter contreles parasites. L’OSEC ne prend pas encompte chacun d’entre eux individuellement,mais fixe d’une part la valeur detolérance de 0.1 µg/l par substance pourles « pesticides organiques et individuellementà leurs métabolites, produits dedégradation et de réaction pertinents »,et, d’autre part, la valeur de tolérancede 0.5 µg/l pour la somme de tous lespesticides organiques.Les pesticides se classent selon leurcible. Nous résumons ci-dessous lesprincipales catégories.AlgicidesProduits utilisés pour empêcher la proliférationdes algues. Il s’agit souventdes mêmes agents que ceux utiliséscomme désherbants (p. ex. atrazineet diuron). Ils sont surtout utilisés dansles zones urbaines pour protéger lespeintures de façade et les isolants. Ilsentrent directement dans les eaux desurface par le biais des peintures deprotection des bateaux (antifouling).BactéricidesProduits détruisant les bactéries. Ils’agit essentiellement des antibiotiqueset des désinfectants.FongicidesProduits détruisant les champignonsparasites. Certaines classes de substances,comme les triazoles ou lesbenzimidazoles, sont très solubles dansl’eau et constituent donc un dangerparticulier pour les eaux souterraines etsuperficielles.HerbicidesProduits détruisant les mauvaises herbes.Leur mode d’action cible diversmécanismes de la plante : hormonede croissance, photosynthèse, germination,etc. Ils présentent une grandediversité en termes de compositionchimique, d’où un impact différenciésur l’environnement. A titre d’exemple,les anilides (très toxiques), les sulfonates(persistants et solubles dans l’eau)ou encore les triazines (adsorption trèsfaible, souvent présents dans les nappesen Suisse)AlgicidesBactéricidesFongicidesHerbicidesAcaricidesAcaricidesProduits utilisés pour détruire les acariensetles arachnides. Ils sont utilisésprincipalement dans l’agriculture (arboriculturefruitière et viticulture).InsecticidesProduits détruisant les insectes à leursdifférents stades de développement. Ilspeuvent agir après ingestion, par contactou par inhalation. Ils sont neurotoxiquespour la plupart. Parmi les classes lesplus connues figurent les carbamates(toxiques, persistant plusieurs semainesdans l’environnement), les organophos-Insecticides28 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Molluscidesphorés (dégradation rapide, forte toxicité)ou les pyréthrinoïdes (très toxiques pourles poissons).MolluscidesProduits contre les escargots et leslimaces. Ils contiennent souvent dusulfate d’aluminium ou du phosphatede fer.NématicidesProduits contre les nématodes et autresnuisibles vivant dans le sol. Ils sont soitgazeux soit solubles dans l’eau.NématicidesTableau 4 : Les principaux pesticides utilisés en Suisse, ainsi que leur métabolites (META) et leurs concentrations dans les eauxsouterraines et superficielles.Famille moléculaire Concentrations en Suisse [µg/l] Occurrence en SuisseEaux souterraines Eaux superficielles Eau de boisson Eaux souterraines Eaux superficielles(NAQUA)[%] sur n [%]échantillonsAlachlore Anilides < 0.005 - 0.05 < 0.01 - 0.03 - 0.4 270 -acide aminométhylphosphonique(AMPA) META glyphosate < 0.05 - < 0.04 - - -Atrazine Triazines < 0.002 - 0.97 < 0.009 -1.5 < 0.007 - 0.12 33.0 1114 22.0Bentazon Benzothiadiazone < 0.01 - 0.06 < 0.01 - 0.64 - 13.0 15 2.0Chlortoluron Phenylurées < 0.002 - 0.199 - - 0.4 510 -Cyanazine Triazine < 0.001 - 0.138 - - 4.0 421 -Déséthylatrazine META atrazine < 0.002 - 1.17 < 0.001 - 0.3 < 0.005 - 0.22 39.7 1114 12.0Déséthylterbuthylazine META terbutylazine < 0.005 - 0.013 - - 68.8 32 -Désisopropylatrazine META atrazine < 0.005- 0.147 - < 0.02 7.2 1101 -Diuron Phénylurées < 0.001 - 0.57 < 0.001 - 1.1 - 1.1 981 1.0Glyphosate Aminophosphonates - - < 0.03 - - -Isoproturon Phénylurées < 0.001 - 0.38 < 0.04 - 10.0 - 0.4 970 12.0Mécoprop (MCPP) Aryloxacides < 0.01 < 0.001 - 3.9 - 0 15 33.0Métolachlore Anilides < 0.002 - 0.16 < 0.001 - 1.3 - 2.4 595 3.0Métolachlore ESA/OXA META métolachlore < 0.002 -0.48/0.15 - - 47/18 - -Simazine Triazines < 0.002 - 0.128 < 0.001 - 0.6 - 18.0 1114 2.0Sulcotrione Tricétones < 0.05 - - 0 217 -Terbuthylazine Triazines < 0.001 - 0.13 < 0.001 - 1.2 - 2.9 1114 1.0Concentrations en eaux souterraines (NAQUA) : 2002 - 2003, 2006Occurrence en eaux souterraines (NAQUA) : 2003Concentrations en eaux superficielles (AG, ZH) : 1999 - 2003Occurrence en eaux superficielles (AG, ZH) : 1999 - 2003Concentrations dans l’eau de boisson (AG, BE, SH, TG, ZH) : 2005 - 2007Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 29

4. Substances contenues dans l’eauLes tableaux 5 et 6 indiquent le degréd’adéquation de chacun des procédés deséparation et d’oxydation utilisés actuellementdans le traitement de l’eau,selon le type d’élément/composé contenudans l’eau.Tableau 5 : Procédés de séparation utilisés pour extraire de l’eau les éléments/composés inorganiques.SéparationEléments/composéscomposés SED FR FLS CA MF UF NF OI EIArsenic - ++* ++* - +/-* +* ++* ++* ++Plombsouvent insignifiant dans l’eau brute(problèmes de conduites et de robinetterie)BromeBromure - - - - - - - ++ -Bromateminimiser sa formation lors du traitement de l’eauCadmium +/-* ++* ++* - - - - + ++Calcium - - - - - - + ++ ++ChloreChlorure - - - - - - - ++ +Chlorateminimiser sa formation lors du traitement de l’eauChrome - - - - - - - + ++Cyanures - - - - - - - + -COD - +/- # + # ++ § - - + ++ -Fer +/- ∆ + ∆ ++ ∆ - + ∆ + ∆ + ∆ ++ +/-Fluor - - - + - - +/- + +Hydrazine - - - - - - - +/- -Cuivresouvent insignifiant dans l’eau brute(problèmes de conduites et de robinetterie)Magnésium - - - - - - + ++ ++Manganèse +/- ∆ + ∆ + ∆ - + ∆ + ∆ +/- ∆ + +Nickelsouvent insignifiant dans l’eau brute(problèmes de conduites et de robinetterie)Mercure - - - +/- - - +/- ++ -SoufreSulfure - - - - - - - + -Sulfate - - - - - - + ++ ++Silicium - - - - - - - ++ -AzoteAmmonium - +/- +° +° - - - ++ +Nitrate - - - - - - + ++ ++Nitrite - - - - - - + ++ +Zincsouvent insignifiant dans l’eau brute(problèmes de conduites et de robinetterie)30 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Tableau 5 (suite) : Procédés de séparation utilisés pour extraire de l’eau les composés organiques.Composés organiquesSéparationEléments/composéscomposés SED FR FLS CA MF UF NF OI EIAcrylamide - - - - - - - + -AOX - - - ++ § - - - ++ -EDTA/NTA - - - - - - - ++ -HHVBromoforme - - - +/- - - - ++ -Bromodichlorméthane - - - +/- - - + ++ -Dibromchlorméthane - - - +/- - - + ++ -Chloroforme - - - +/- - - + ++ -Tétrachloroéthylène - - - + - - + ++ -Trichloréthylène - - - + - - + ++ -Dichloroéthylène - - - + - - + ++ -Agentstensioactifs - - - - - - ++ ++ -MTBE - - - - - - - + -Benzène - - - ++ - - + ++ +Phénols - - - ++ - - + ++ +HAM - - - ++ - - + ++ +Pesticidesdépend beaucoup de leurs propriétésphysicochimiques (solubilité, polarité, etc.)Médicamentsdépend beaucoup de leurs propriétésphysicochimiques (solubilité, polarité, etc.)SED : Sédimentation ++ : bien adaptéFR : Filtration rapide + : adaptéFLS : Filtration lente par le sable +/- : en partie adaptéCA : Charbon actif - : pas adaptéMF : Microfiltration # : fraction biodégradableUF : Ultrafiltration § : adsorption sur CA fraisNF : Nanofiltration * : avec floculation/sédimentationOI : Osmose inverse ° : bioactifEI : Echange d’ions∆: avec oxydationOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 31

4. Substances contenues dans l’eauTableau 6 : Procédés d’oxydation utilisés pour extraire de l’eau les éléments/composés.OxydationEléments/composés Chlore ClO 2O 3UV AOPArsenic (III) ++ + ++ - ++Plombproblèmes de conduites et de robinetterieBromeBromure + - + - ++Bromateminimiser sa formation lors du traitement de l’eauCadmium - - - - -Calcium - - - - -ChloreChlorure - - - - -Chlorateminimiser sa formation lors du traitement de l’eauChlorite + - ++ - ++Chrome (VI) - - - - -Cyanures ++ + ++ - ++COD + + ++ - ++Fer (II) ++ ++ ++ - ++FluorFluorure - - - - -Hydrazine + * ++ - ++Cuivreproblèmes de conduites et de robinetterieMagnésium - - - - -Manganèse +/-° ++ ++ - ++Nickelproblèmes de conduites et de robinetterieMercure - - - - -SoufreSulfure ++ ++ ++ - ++Sulfate - - - - -Silicium - - - - -AzoteAmmonium ++ - - - -Nitrate - - - - -Nitrite ++ + ++ - ++Zincproblèmes de conduites et de robinetterie32 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Tableau 6 (suite) : Procédés d’oxydation utilisés pour extraire de l’eau les composés organiques.Composés organiquesOxydationEléments/composés Chlore ClO 2O 3UV AOPAcrylamide - - - - -AOXEDTA/NTAdépend du complexe forméHHVBromoforme - - - - +/-Bromdichlorméthane - - - - +/-Dibromchlorméthane - - - - +/-Chloroforme - - - - +/-Tétrachloroéthylène - - - - +/-Trichloréthylène - - +/- - +Dichloroéthylène - - + - ++Agents tensioactifsMTBE - - - - +Benzène - - +/- - ++Phénols + ++ ++ +/- ++HAM +/- * + * ++Pesticides selon leurs propriétés de - à ++Médicaments selon leurs propriétés de - à ++++ : bien adapté+ : adapté+/- : en partie adapté- : pas adapté* : pas de données° : seulement en surface (hétérogène)Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 33

5. Procédés de potabilisationde l’eauIntroductionLa filière de traitement d’une stationde potabilisation de l’eau dépend d’unepart de l’eau brute elle-même (provenance,substances contenues, qualitéintrinsèque) et, d’autre part, du cadrelégislatif et réglementaire régissantl’eau de boisson (OSEC, OHyg, etc.). Deleur côté, les procédés doivent répondrechacun à des conditions particulièresqui assureront leur bon fonctionnement.Tous ces éléments doivent être prisen compte dans le choix des procédésd’une chaîne de traitements. Cette approcheglobale s’applique aussi bien à laconception des nouvelles stations qu’àl’agrandissement ou à la modernisationdes anciennes.Les procédés de potabilisation de l’eaupeuvent se classer, selon leur fonction,en prétraitement, filtration, désinfection/oxydationet traitement supplémentaire.Le tableau 7 donne un aperçu de ceuxqui sont autorisés en Suisse. Ils serontdécrits plus bas de manière systématique.34 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Tableau 7 : Procédés de potabilisation de l’eau décrits en détail dans le texte. Cet aperçu mentionne leur butd’utilisation sans donner une évaluation de leur efficacité. Seuls des tests approfondis permettront de savoir siun procédé est bien adapté à une eau brute spécifique. (°: combiné par exemple avec de l’H 2O 2)Elimination des particulesElimination de substances dissoutesElimination des microorganismes par biodégradationBiodégradationAdsorption de substances dissoutesDésinfectionOxydationCoagulationAdoucissementElimination des nitratesDessalemantProcédés /But d’utilisationFloculation/précipitation x x x x -/+/++Sédimentation x +/++Filtration lente sur sable x x x x +/++Filtration rapide x x x -/+/++Filtration membranaire x x x x x x -/+/++Chloration x x -/+/++Dioxyde de chlore x x +/++Ozonation x x x +/++UV x x° -/+/++Charbon actif x x x -/+/++Echange d’ions x x x x x -/+Désacidification/adoucissement x x x -/+/++Oxydation avancée x -/+/++pHTaille de la station(++ grande, + moyenne, - petite)Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 35

5. Procédés de potabilisation de l’eauPrétraitementLorsqu’elle est fortement polluée ouqu’elle varie beaucoup en qualité, l’eaubrute demande souvent un prétraitementqui lui permettra de poursuivrela filière de potabilisation. Le prétraitementconsiste essentiellement àséparer les particules en suspension età réduire la teneur de certaines substancesdissoutes.Floculation et précipitationBut : coagulation des particules ensuspension et précipitation des substancesdissoutes et colloïdalesLa floculation aide à éliminer les particulescolloïdales finement distribuéeset difficiles à retirer de l’eau brute. Elleles coagule en agglomérats de plusgrande taille permettant leur meilleureélimination par sédimentation, flottationou filtration. Pour des raisons techniques,la floculation est généralementcouplée à une sédimentation ou à unefiltration dans la même unité. Ce typede processus, intégrant floculation puisséparation des flocs, permet de traiterles eaux brutes dont la turbidité estde l’ordre de 5 à 200 UTN. Certainsproduits chimiques, surtout les selsde Fe(III) et d’Al(III), permettent deneutraliser les forces de répulsion quiécartent les particules les unes desautres (charges superficielles négatives),si bien que celles-ci peuvent dèslors s’agglomérer. Les doses de selsde Fe et d’Al se situent typiquemententre 0.6 et 12 mg/l. Ensuite, l’additionde floculants, tels que les polymèresorganiques (polyacrylamide ou amidon),facilite la formation de flocs de grandetaille et accélère donc leur éliminationà l’étape suivante. Les flocs intègrentégalement des microorganismes etdes algues. Le dosage des floculantsse situe généralement entre 0.1 et 1mg/l. Ils réduisent notablement (40 -60%) les doses de coagulant requisesà l’étape précédente. D’autres réactifs,tels que les agents oxydants ou lesbases, précipitent certaines substancescomme le calcaire, le fer, le manganèse,etc. Le type d’additif, la manièrede les ajouter à l’eau puis de brassercelle-ci sont déterminants pour le succèsde la floculation. L’addition du coagulantsous brassage rapide permet laformation des microflocs. Ensuite, c’estsous agitation lente et à l’aide de floculantsque doit se dérouler la croissancedes microflocs en flocs de grande taille(« macrofloculation »), ce qui accélèrel’élimination des particules. Espacer de30 secondes au moins les deux étapespermet de limiter les doses de floculants(polymères).DifficultésLe bon déroulement d’une floculationdépend beaucoup du dosage, desconditions de brassage et des tempsde réaction. Le dosage des réactifs estsouvent problématique lorsque l’eaubrute varie beaucoup en qualité (eau derivière, aquifère karstique ou fissuré).Le dosage exact doit être établi enlaboratoire (jar-test) ou par des essaisen station. L’efficacité de la floculationdiminue avec des doses trop faiblescomme avec des doses trop élevées.L’utilisation de la floculation est toujoursliée à l’introduction de produitschimiques indésirables (fer, aluminium,polyacrylamide, etc.), dont la concentrationdoit êtres réduite à un minimum(valeurs de tolérance) au cours de lafloculation ou des étapes ultérieures.36 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Les excédents de floculants peuventêtre éliminés avant une filtration attenantepar l’addition d’un supplémentde coagulant : il s’agit de la post-floculation.Par principe, on choisira les coagulantset les floculants qui mènent auxobjectifs voulus à moindre concentration.La prise en charge des boues seraégalement planifiée, notamment leurstockage, leur déshydratation et leurélimination. Si l’eau contient encore desrésidus d’agents oxydants lorsque lesfloculants y sont ajoutés, ces dernierssont requis à plus haute dose et la réactiongénère des sous-produits.BassinsL’addition du coagulant se dérouledans un bassin séparé assurant un bonbrassage de l’eau (figure 5). La duréede séjour de l’eau y est de quelquesminutes. C’est là que se déroule la coagulation(« microfloculation »). L’injectiondu floculant se déroule en généraldans la conduite sortant du bassin decoagulation. Le floculant y est injectéperpendiculairement au flux (débit ≥0.5 m/s). Celui-ci est nécessairementturbulent, afin d’accélérer le mélange etd’assurer sa bonne distribution.Pour optimiser l’incorporation du floculantdans l’eau, on l’injecte en solutionla plus diluée possible (~ 0.1 vol.%). Lafloculation qui suit (« macrofloculation »)exige, en revanche, un brassage très lent,sans quoi les flocs seraient désagrégéspar les forces de cisaillement.La floculation-filtration procède parinjection du floculant directement àl’entrée du bassin de filtration ; la floculationse déroule donc directementau-dessus des filtres. Ce procédé neconvient cependant qu’aux eaux brutesà faibles taux de colloïdes dissous.Pré/post-traitements possiblesLa floculation est souvent l’une despremières étapes de traitement lorsquel’eau brute contient de fortes teneursen matières en suspension (eau superficielle).L’élimination des flocs se faitpar sédimentation ou par filtration. Cesétapes combinées ne suffisent pas àproduire une eau potable de bonne qualité,mais elles permettent néanmoinsde poursuivre le traitement par d’autresinterventions (filtration sur sable,procédés membranaires, désinfection,etc.). La pré-ozonation peut faciliterla floculation et réduire la demande enréactifs chimiques, voire même rendreces derniers inutiles.Valeurs limites/valeurs de toléranceL’emploi d’agents de floculation,comme les sels de Fe(III) et d’Al(III),impose de mesurer leur teneur rési-MélangeFloculationSéparationAddition decoagulantAddition defloculantSédimentationFiltrationFigure 5 : Schéma d’une unité de floculation avec séparation attenante des flocs (sédimentation, filtration)Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 37

5. Procédés de potabilisation de l’eauduelle après filtration. L’OSEC fixe à 0.3mg/l la valeur de tolérance du fer totalet à 0.2 mg/l celle de l’aluminium. Encas d’emploi de polyacrylamide commefloculant, on veillera à réduire au maximumla teneur résiduelle d’acrylamidenon polymérisé (monomère), puisquel’OFSP le considère comme cancérigèneprobable. L’acrylamide n’estpas encore soumis, en Suisse, à uneteneur maximale dans l’eau potable.L’OMS recommande un taux de 0.5 µg/let l’UE fixe à 0.1 µg/l son maximumautorisé. Ces valeurs se situent cependantautour des limites de détectionet leur interprétation demande doncune certaine prudence. Une approcheplus fiable se basera, d’une part, sur lateneur en acrylamide monomérique dela solution concentrée injectée dans lesystème et, d’autre part, sur sa dilutionsubséquente dans l’eau traitée.Monitorage du procédéLe dosage des agents de coagulationet de floculation doit être proportionnelau débit de l’eau : celui-ci doit donc êtremesuré en continu. On surveillera demême leur concentration dans les solutionsconcentrées. En cas de floculationutilisant des sels de métaux, il faudradéterminer, à intervalles réguliers (p.ex. chaque mois), la teneur résiduellede ces sels après élimination des flocs,afin d’ajuster leur dosage. Il en va demême des floculants de type polyacrylamide.L’absorbance UV à 254 nm (CAS254, cf. ci-dessous) permet d’évaluerl’élimination de la MON et fournit doncune mesure du niveau de purificationobtenu dans cette étape du traitement.Produits et précautionsLes réactifs utilisés sont généralementdes coagulants anorganiques auxquelson associe souvent des polymères organiquescomme agents floculants. Lescoagulants anorganiques (« floculantsprimaires ») sont des sels hydrolysablesde fer et d’aluminium. Ils sont disponiblessous forme de sulfate, chlorure,hydroxychlorure, hydroxysulfate ouencore en mélange de ces derniers.Ces sels sont très acides en solution(pH 2-3) et diminuent de ce fait la capacitétampon de l’eau, éventuellementaussi son pH. Les anions demeurentdans l’eau traitée au terme du processus.En ce qui concerne les floculantsorganiques, il s’agit essentiellementde polyélectrolytes (polyacrylamideanionique, cationique ou non ionique)solubles dans l’eau. Leur action reposesur une adsorption superficielle irréversible.Il est donc nécessaire de lesdisperser de la manière la plus rapide ethomogène possible. Ces floculants sontconservés sous forme de poudre ou degranulés. Ils sont utilisés, si nécessaireet selon la demande, dans de l’eautraitée non désinfectée. Une fois en solution,les polymères ont une durée deconservation limitée (perte d’efficacité)et sont susceptibles d’être contaminéspar des microorganismes (surtouts’il s’agit d’amidons). Leur durée deconservation en solution ne doit pasdépasser une semaine au maximum.Leur préparation nécessite par contreun temps d’attente. Celui-ci est indiquépar le fabricant car il varie selon le produit; il se situe généralement autour dequelques heures.38 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Procédé : sédimentationBut : élimination des matièressolidesL’étape de sédimentation sert à éliminerla plupart des matières en suspensionpar l’effet de la gravitation. Au plantechnique, ce procédé est plutôt simpleet consomme peu d’énergie. Son utilitése limite cependant aux eaux brutes àforte teneur en matières en suspensionet présentant une bonne décantabilité(densité élevée, cf. figure 6).Vitesse [m/s]1,00,10,010,0010,00010,01 0,1 1,0 10 100Diamètre particulaire [mm]Figure 6 : Vitesse de sédimentation en fonctiondu diamètre particulaire (densité constantede 2650 kg/m 3 )On note une nette diminution de lavitesse de sédimentation des particulesde diamètre < 0.1 mm. La sédimentationne convient donc pas aux suspensionstrès fines. La distribution des vitessesde sédimentation des particuleset la géométrie du bassin sont les deuxprincipaux facteurs déterminant la sédimentation.Celle-ci peut être amélioréed’une part en modifiant les propriétésparticulaires (utilisation de floculant)et, d’autre part, en diminuant la hauteurtout en augmentant la surface desédimentation (décantation lamellaire,p. ex.). Le temps de séjour moyen del’eau en bassin de sédimentation esttypiquement de quelques heures. EnSuisse, cette phase de sédimentationest peu utile du fait de la bonne qualitédes eaux brutes. Elle présente néanmoinsun intérêt dans le traitement del’eau de lavage des filtres.DifficultésLes particules en suspension dans l’eaubrute varient en termes de forme, detaille et de densité. Le fait de ne pasconnaître ces paramètres empêchetoute estimation fiable de l’efficacitéd’une phase de sédimentation.Expérimentalement, la décantabilitéde l’eau ne peut se déterminer qu’englobalité, en reproduisant les conditionsprésentes en station, notamment entermes de substances et floculantscontenus dans l’eau, flux, etc. Ce typed’expérimentation doit prendre encompte toutes les propriétés particulaires(distribution des tailles, densités,etc.). Les bassins de sédimentationoccupent une grande superficie, ce quipeut poser parfois des problèmes (zonehabitée, stations de petite dimension,etc.).BassinDans le bassin de sédimentation, le fluxdoit être le plus laminaire possible etla durée de séjour doit varier le moinspossible entre chaque couche d’eau.Le dimensionnement du bassin reposesur la notion de charge surfacique V =Q/S, où Q est le débit traversier et S lasurface de sédimentation (largeur foislongueur du bassin). Lorsqu’une particulesédimente à la vitesse v, le tempst qu’elle mettra pour parcourir la hauteurh du bassin est t = h/v. La vitesseOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 39

5. Procédés de potabilisation de l’eaude sédimentation se situe habituellementautour de 0.5 m/h en l’absence decoagulants/floculants et de 5 - 10 m/hen leur présence. Ces éléments permettentthéoriquement de déterminerles dimensions du bassin. En pratiquecependant, les conditions d’écoulementne sont jamais idéales et le rapportlargeur/longueur du bassin ne peut êtrechoisi de manière arbitraire. La décantationdoit être le moins possible perturbéepar les réalités hydrauliques. A ceteffet, le bon dimensionnement du bassin(stabilité du flux, pas de resuspension,disposition des zones d’admissionet de sortie, etc.) permettra d’éviter lescourts-circuits hydrauliques.Pré/post-traitements possiblesLa sédimentation est très souvent combinéeà une floculation/précipitation ; cellecimodifie à tel point la décantabilité desparticules, qu’elle permet leur éliminationrapide et extensive. La sédimentationseule ne suffit pas toutefois à produireune eau potable de bonne qualité. Eneffet, la teneur en suspensions résiduellesreste trop élevée et empêche deprocéder à une désinfection fiable. Sonintérêt se limite donc à établir les conditionsidéales (turbidité/teneur particulaireréduite et très constante) en vue desétapes suivantes (filtration, procédésmembranaires).Monitorage du procédéLe résultat de la sédimentation estvérifiable par néphélométrie. Cettemesure renseigne sur l’élimination desmatériaux particulaires ; elle suffit à cestade, puisque généralement d’autresprocédés suivront la sédimentation. Encas de floculation intégrée, les teneursrésiduelles en agents coagulants/floculants(aluminium, fer, polyacrylamide,etc.) seront mesurées après sédimentationet leur dosage sera corrigé enamont, si nécessaire.Produits et précautionsLes bassins de sédimentation traditionnelssont généralement de formerectangulaire ou circulaire. Lorsqu’ilssont rectangulaires, l’écoulement suit lalongueur. Quant aux bassins circulaires,ils peuvent être alimentés par uneentrée d’eau centrale ou périphérique.L’évacuation des sédiments se fait encontinu. On utilise des cuves spécialeslorsque sédimentation et floculationsont combinées. Elles se composentgénéralement d’une zone de mélange àbrassage rapide et d’une zone de sédimentationà écoulement réduit.La sédimentation traditionnelle peutêtre améliorée par l’introduction delamelles ou de tubes dans le bassinde sédimentation, ce qui diminue leparcours et accroît considérablementla surface de décantation et la chargehydraulique applicable. Ces décanteurslamellaires fonctionnent généralementà contre-courant (eau-boue). On peutégalement utiliser du gravier à la placedes lamelles. Même si ce type d’installationest appelé « filtre à gravier »,son mécanisme repose malgré tout surla sédimentation. Les filtres à gravierssont rincés du haut vers le bas avec del’eau s’écoulant à vitesse élevée.40 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

zone d’admission Longueur du bassin zone de sortieraclage continudes bouesévacuation des bouesFigure 7 : Schéma d’un bassin de sédimentation à écoulement longitudinal avec zone d’admission et de sortie,chaîne de raclage et cône d’évacuation des boues.FiltrationLa filtration sert à éliminer les matièresen suspension de la future eau de boisson.L’eau résultant de la filtration estle filtrat - ou le perméat s’il s’agit d’unefiltration sur membrane. Les unités defiltration fonctionnent de manière discontinue,chaque filtre étant périodiquementretiré du circuit pour en éliminer le rétentatet qu’il garde son efficacité. Plusieurscritères permettent de caractériser lesperformances d’un filtre : différencede pression, qualité du filtrat (turbidité,nombre de particules), durée de fonctionnementdu filtre, etc. Le filtre est nettoyélorsque la différence de pression dépassela charge utile et/ou d’exploitation, oulorsque la qualité du filtrat ne suffit plus.Les procédés de filtration peuvent seclasser sommairement en filtration surstructure plane et filtration sur lit.eau brutefiltratFigure 8 : Schéma d’une filtration sur structure plane.Les particules sont retenues sur une surface plane oùelles forment un gâteau de filtrationFiltration sur structure planeLes particules y sont retenues par unefine surface faisant office de tamis (figure8). Le principe de séparation repose essentiellementsur des forces mécaniques.Du fait de la taille fixe de leurs pores, cesfiltres établissent un seuil de séparationtrès précis. La perte de charge augmenteexponentiellement avec l’épaisseur durétentat. Les microtamis et les filtres àtissu sont des exemples de filtres plans.Les procédés membranaires forment làune catégorie particulière subdivisée, selonla taille des pores, en microfiltration,ultrafiltration, nanofiltration et osmoseinverse.Filtration sur litLes particules sont retenues par unematrice poreuse, tant par des forcesphysiques que chimiques (figure 9). Lafiltration rapide, la filtration lente sursable et la filtration sur charbon actif ensont des exemples. L’efficacité de lafiltration dépendra essentiellement despropriétés des particules (taille, forme,chimie superficielle),des propriétés duliquide ambiant (substances dissoutes,adsorption, etc.) et de celles du filtreOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 41

5. Procédés de potabilisation de l’eaului-même (porosité, rapidité du flux,taille, forme, etc.). La séparation portesur toutes les dimensions particulaires; elle passe par une étape detransit et une d’incrustation.eau brutefiltratFigure 9 : Schéma d’une filtration sur lit. Les particulespénètrent dans le matériau de filtration, où ellessont retenues par des processus physicochimiques.La concentration particulaire augmentedans le filtrat au fur et à mesures queles particules s’accumulent dans lefiltre ; cette augmentation des particulesdans le filtrat suit une courbedite « courbe de percée ». La perte decharge est quasi linéaire lorsque le filtreest correctement conçu.Filtration lente sur sableBut : extraction et sorption departicules, biodégradationCe procédé (figure 10) permet l’extractionextensive des particules parpassage de l’eau sur un lit de sable fin(~0.1 - 1 mm) à la vitesse de 0.06 - 0.3m/h (typiquement 0.1 - 0.2 m/h). Il s’agitsouvent de la dernière étape de traitementavant la protection du réseau. Dufait de la longue durée de séjour de l’eaudans le lit de sable (5 - 10 h, épaisseur0.7 - 1.2 m), l’extraction des impuretésdissoutes et particulaires conjugue tamisage,filtration et sorption. Parallèlements’y déroule une destruction de microorganismespathogènes (par manque denutriments, température, prédation,etc.) et se crée une activité biologiqueentraînant une biodégradation significativede composés organiques biologiquementassimilables (COA). On noteratout spécialement, dans ce contexte, lebiofilm (ou « membrane biologique ») dequelques centimètres d’épaisseur qui seforme à la surface du filtre. Il s’y déroulenotamment des processus de filtration,de nitrification et de minéralisation desubstances organiques. Ainsi, ce procédéprésente de très bonnes performancesde purification du fait de la longuedurée de filtration et de la finessedu sable. La simplicité du dispositif (pasde composante mobile, pas de produitschimiques, écoulement naturel) et deson exploitation font de la filtration lentesur sable un procédé particulièrementbien adapté aux stations de petite tailleou de pompage d’eau de lac. Par contre,l’espace requis est important. Pour unfonctionnement optimal, la turbiditédoit être ≤ 10 UTN et /ou la teneur enmatières solide ≤ 10 mg TSS/l (le mieuxest de ne pas dépasser 3 mg TSS/l). Onpeut, à la rigueur, prétraiter l’eau parsédimentation ou par filtration rapide.De même, préozoner ou inclure dans lelit de filtration une couche de géotextilenon tissé peut grandement améliorerles performances et le fonctionnementdu dispositif. La filtration lente sur sablepeut produire un abattement bactériologiquede 3 - 4 logs. Le biofilm doit êtrepériodiquement décapé. Le dispositif neretrouve alors son efficacité biologiquequ’après quelques semaines de régénérationet pour autant que la teneur enoxygène de l’eau brute soit suffisante. Apriori, plus le filtre fonctionnera longtemps,plus ses capacités de purificationseront élevées.42 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Eau brute surnageanteBiofilm (membrane biologique)Filtre(Sable avec grains de Ø 0,1-1 mmhauteur > 0,7 m)Couche de soutien échelonnéeSystème de drainageFigure 10: Schéma d’un filtre lent sur sable. Le biofilm est une membrane biologique constituée d’une grandevariété de microorganismes très actifs qui dégradent les impuretés. La couche de sable fin sous-jacente filtre l’eaupar voie physico-chimique.DifficultésDu fait du faible débit et de la longuedurée de redémarrage après nettoyage,ce dispositif demande une surfaceimportante : environ 0.3 m 2 par mètrecube d’eau traitée par jour. Par ailleurs,les algues et les substances contenuesdans l’eau tels que le fer, le manganèseet les agents de dureté peuvent s’agglutiner,se minéraliser et entartrer lefiltre, d’où perte de charge et développementde courts-circuits hydrauliques.Les germes ne sont pas tous extraitsde l’eau brute et une désinfectionest parfois nécessaire, car en fonctionnementcontinu, les organismesvivant dans le sable (champignons,protozoaires, vers, etc.) peuvent êtrelessivés dans le filtrat. Dans certainscas, une désinfection peut s’avérer nécessaire.La percée de germes dans lefiltrat peut augmenter à basse température(4°C) et à vitesses de filtration deplus de 0.3 m/h. Les bassins ouverts ouéclairés favorisent l’activité biologique(surtout la prolifération des algues)dans la couche d’eau surnageante. Ilen résulte, d’un côté, des processusbienvenus de biotransformation et debiodégradation, mais, d’un autre côté,un développement trop conséquent dela biomasse, avec colmatage rapide dela première couchedu filtre. Ce phénomène provoque une(sur)saturation d’oxygène avec dégazagedans les zones de sous-pressiondu filtre et obturation totale de cedernier. Mais le développement rapidede la biomasse peut également augmenterl’utilisation d’oxygène dans lamembrane biologique (biodégradation),avec, pour conséquence, l’instaurationde conditions anaérobies dans le filtre.L’absence d’oxygène n’est pas souhaitable,puisqu’elle a notamment pourconséquences le lessivage des bactéries,la ressolubilisation du fer et dumanganèse et des problèmes d’odeuret de goût. La durée d’activité du filtreest généralement de 3 à 24 mois, maispeut s’étendre à plusieurs années encas de prétraitement intensif de l’eaubrute. Ce prétraitement (cf. ci-dessous)est d’ailleurs indispensable si on souhaiteraccourcir la durée de filtration.Pré/post-traitements possiblesLes mesures à prendre contre le colmatagedu filtre et l’excès de croissancedes algues consistent essentiellement àprétraiter l’eau brute par sédimentationou filtration rapide, à utiliser des nattesfiltrantes (en synthétique non tissé) et àrecouvrir ou assombrir les installations.Notons que les filtres à gravier constituentun prétraitement très simple,Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 43

5. Procédés de potabilisation de l’eauspécialement adapté aux eaux dontla teneur en matières en suspensionest importante et/ou très variable. Lapréozonation peut d’une part oxyderune partie de la matière organiquenaturelle (MON) et la rendre biodégradable,d’autre part elle peut oxyder lesparticules organiques et faciliter leurcoagulation. La préozonation entraîneégalement l’oxydation complète du feret du manganèse; elle décolore aussil’eau et inactive les algues (cf. ozonation).On peut, dans certains cas, insérerune couche de charbon actif dansle filtre, comme protection contre desimpuretés imprévisibles (pic de charge).Ce type de protection n’est efficace quependant quelques mois.Monitorage du procédéLe monitorage de la filtration lente sursable doit obligatoirement passer parune mesure continue de la turbidité,qui doit être < 1 UTN (OSEC). Cettemesure, qui permet de détecter lespercées éventuelles, peut être complétéepar une analyse particulaire, afin demieux caractériser le filtrat, notammentle nombre de particules qu’il contient etleur distribution en termes de taille. Ceséléments donnent à leur tour une idéede la charge bactérienne du filtrat. Onpeut procéder à la mesure de l’oxygènedans le lit du filtre pour mieux connaîtreson milieu, notamment en termesd’activité biologique. La résistancehydraulique du filtre doit être surveilléeen continu. Elle est déterminée par lahauteur de l’eau surnageante. Lorsquecelle-ci atteint sa cote maximale - colonned’eau de 1 à 2 m en général - ilfaut procéder au décapage de la membranebiologique (1-3 cm). Le filtre seraainsi régénéré, c’est-à-dire qu’il recouvreratoute son activité biologique.Des données récentes révèlent l’intérêtdu monitorage régulier des paramètresmicrobiologiques (comme par exempleceux pointés par l’OHyg : E. coli, entérocoqueset germes aérobies mésophiles).Produits et précautionsLa filtration lente sur sable se fait généralementen bassin de béton, recouvertou non selon les conditions. Du fait desgrandes surfaces de lit qu’impose ceprocédé, on ne l’inclut dans les nouvellesinstallations que s’il s’agit depetites distributions d’eau. Le matériaude filtration est le plus souvent le sable;les grains sont de 0.1 à 0.4 mm et lesplus réguliers possibles (U < 5; mieux:U < 3). Pour que le sable ne soit paslessivé dans les drains, une couche desoutien soigneusement étagée doit leséparer du système de drainage.Filtration rapideBut : élimination des particulesLa filtration rapide permet essentiellementle prélavage extensif des eauxbrutes à forte turbidité ou à teneur particulaireélevée (pics de charge ≤ 50 mgTSS/l). L’abattement particulaire atteintalors 80 - 90 % et concerne les particulesorganiques et anorganiques, lesmicroorganismes et les polluants liésaux particules. La taille des particulesextractibles est > 1 µm. Par ailleurs,ce procédé peut s’accompagner de labiodégradation partielle de matièresorganiques comme les COA. La filtrationrapide est rarement utilisée enl’absence d’autres traitements (désinfection,sédimentation, filtration lentesur sable ou procédés membranaires).Selon la qualité de l’eau brute et les objectifsà atteindre, ce procédé reposerasur l’emploi d’un lit à une ou plusieurscouches de matériaux divers, la vitessede filtration se situant généralemententre 6 et 20 m/h (elle ne peut dépas-44 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

ser 15 m/h qu’avec un filtre à pression).Dans les dispositifs à deux ou plusieurscouches, les couches supérieures sontles plus poreuses et servent à éliminerles plus grosses particules, alors queles couches inférieures assurent lafiltration fine. Dans la filtration sur lit,les forces de séparation sont aussi bienphysiques que chimiques. L’adjonctionde faibles quantités de floculant peutaméliorer considérablement les performancesde la filtration. Ainsi, combinerun filtre à deux couches avec l’additionde floculant permet de réduire la chargebactérienne de 1 - 1.5 logs et la chargede protozoaires de 2 logs.DifficultésLorsque l’eau brute est très polluée,les fréquents rétrolavages des filtreschargent en boues de grandes quantitésd’eau de lavage et de premier filtrat (redémarrageaprès rétrolavage). La forteaugmentation des MON ou des microorganismesdans l’eau de lavage nécessitesouvent un traitement distinct.Le volume d’eau du rétrolavage et dupremier filtrat ne devrait pas dépasser5% du volume du filtrat. L’éliminationdes colloïdes stables est généralementinsuffisante en l’absence de floculants.Un rétrolavage incomplet ou mal ajustépeut provoquer le bouleversement descouches de filtrage et de protection,et, de ce fait, grandement affecter lesperformances. Il est possible de remédieraux courants de paroi (courantspréférentiels) en intégrant des élémentsstructurels lors de la construction.L’aménagement d’une installation defiltration rapide demande passablementde moyens : outre les filtres eux-mêmes(plusieurs unités de filtration parallèles),il nécessite des bassins pour l’eau delavage et pour les eaux boueuses, ainsiqu’un réservoir d’air comprimé pour leslavages aux jets d’air.Valeurs limites/valeurs de référenceLa turbidité des filtrats d’une filtrationrapide devrait être fixée à moinsde 0.2 UTN. Les valeurs de toléranceconcernant les substances contenuesdans l’eau ne sont pertinentes quelorsqu’une floculation est intégrée dansle processus. En cas d’adjonction desels de fer ou d’aluminium pour unefloculation, il s’agira de respecter lesvaleurs de tolérance de l’OSEC, à savoir0.3 mg de Fe/l et 0.2 mg d’Al/l.Prétraitements et post-traitementspossiblesLorsque la turbidité de l’eau brute est< 5 UTN, une seule étape de filtrationpermettra généralement de répondreaux exigences de turbidité. Cependant,seule l’adjonction de coagulants (selsde Fe[III] et d’Al[III]), éventuellementcomplétés par des floculants (polyélectrolytes)permettra d’aboutir à l’éliminationextensive des particules indésirablesdu point de vue hygiénique. Enprésence de taux de matières solidesexcédant constamment 30 mg TSS/l, unprétraitement sera nécessaire. Il pourras’agir, par exemple, d’une floculationsédimentation,d’une microfiltration,d’une flottation ou encore d’une filtrationsur gravier. C’est là un moyen deprolonger la durée d’exploitation desfiltres, comme aussi de diminuer la fréquencedes rétrolavages - et donc aussiles pertes de filtrat. La préozonationaméliore la filtration de manière généraleen provoquant une microfloculation.L’adjonction de doses d’ozone tropélevées agira par contre en sens inverse.En ce qui concerne le post-traitement,tout le registre des procédés estenvisageable (oxydation, filtration surcharbon actif, filtration lente sur sable,désinfection, etc.), selon les étapesencore nécessaires :Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 45

5. Procédés de potabilisation de l’eaupar exemple l’élimination des micropolluants,la désinfection, la stabilisationbiologique, etc.MonitorageC’est le contrôle continu de la turbiditéqui permet de suivre l’efficacité de lafiltration rapide. Le filtre est généralementlavé (rétrolavage) à intervallesréguliers, ce qui permet de limiter l’activitébiologique, comme aussi le risqued’agglutination et la perte de charge.Lorsque le lavage ne se fait pas à intervallesréguliers mais dépend de la résistancedu filtre, il se déclenche automatiquementdès qu’un niveau maximalest atteint. Celui-ci, fixé par des critèrestechniques et économiques, se situeentre 1 - 2 m de colonne d’eau pour lesfiltres ouverts, et 4 - 6 m pour les filtresà pression. Le lavage doit être effectuéavant que ne survienne une percée. Lesdébits de l’eau brute et du filtrat fournissentégalement des informations surle fonctionnement du filtre. L’examenoptique de l’eau de lavage permet dese faire une idée de l’état de l’installation(buse de rétrolavage défectueuse,etc.) et du filtre (présence d’agglutinations,etc.). Par ailleurs, on observera lasurface de l’eau pendant le lavage, afinde détecter d’éventuelles inégalités auniveau du bouillonnement (p. ex. dansla sortie de l’air ou dans l’expansion dulit). Le rétrolavage du filtre se fait eninjectant de l’eau ou un mélange d’eauet d’air. L’adjonction d’air permet demieux ameublir le milieu filtrant, ce quifavorise l’élimination des impuretés.Produits et précautionsOn trouve une grande variété dematériaux de filtration : sable quartzique,pierre ponce, basalte, anthracite,schiste et argile expansé, charbonactif, calcaire, et dolomite. On utiliseessentiellement aujourd’hui le sabledans les filtres monocouches et unecombinaison de sable et de pierreponce et/ou d’anthracite dans les filtresmulticouches. Le choix des matériauxdoit se faire en fonction de la qualitéde l’eau brute et de l’objectif visé. Lesdifférentes densités des matériauxpermettent de stabiliser le lit. Le degréd’hétérogénéité de leur forme ne doitpas dépasser 1.5. Le rétrolavage dufiltre se fait normalement avec le filtrat,ce qui préserve les conditions régnantdans le filtre (pH, potentiel rédox,concentration de désinfectant, etc.) etévite les réactions indésirables (précipitation,etc.). L’eau du rétrolavage estgénéralement évacuée sur une stationd’épuration.Filtration membranaireBut : élimination des impuretés particulaireset dissoutesLa filtration membranaire permetl’élimination extensive de particulescomme aussi de substances dissoutes.Elle est souvent utilisée comme unlavage plus poussé. Du fait de la tailleprédéfinie des pores, les seuils de coupuresont extrêmement précis. On choisirale type de filtration selon l’objectifrecherché (figure 11) :46 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

• microfiltration (MF) : diamètre despores 0.1 - 10 µm (MWCO [MolecularWeight Cut-Off] > 500 kDa) ; éliminationdes particules de taille > 0.1 µm ;pression transmembranaire de 0.5 - 3bar ; élimination restreinte des COD; élimination de certains microorganismes(bacttéries, virus, protozoaires) ;• ultrafiltration (UF) : diamètre des pores1 – 10 nm (MWCO 1 - 500 kDa) ; éliminationdes macromolécules (composésorganiques de poids moléculaire élevé),des virus, protozoaires et bactéries ;pression transmembranaire de1 - 8 bar ; réduction partielle des COD ;• nanofiltration (NF) : diamètre des pores0.5 - 7 nm (MWCO 100 - 1‘000 Da) ;élimination de molécules organiques etde certains ions (Ca 2+ , Mg 2+ ) ; pressiontransmembranaire de 5 - 12 bar ; peutêtre utilisée pour adoucir l’eau et éliminerles sulfates et les nitrates (> 95 %),ainsi que les COD et les micropolluants ;• osmose inverse (OI) : diamètre despores < 1 nm (MWCO < 100 Da) ; éliminationdes ions (dessalement de l’eau demer, recyclage de l’eau, etc.) ; pressionsmaximales de 30 - 100 bar (selon la pressionosmotique).Les membranes sont montées en modules; les particules et les moléculesretenues par les membranes finissentpar colmater ces dernières (fouling, scaling),ce qui augmente la pression transmembranaireet nécessite des lavagesréguliers. Les pressions transmembranairesmaximales dépendent des propriétésdu matériau et sont fixée par lefabricant. Les membranes doivent aussirecevoir régulièrement un traitementchimique pour être nettoyées, tel quechlore, acides, bases, H 20 2, détergents,etc. C’est la seule manière de conserverdurablement leur perméabilité.DifficultésLes eaux brutes à forte teneur enmatières solides favorisent l’encrassement,ce qui impose des lavages plusfréquents, d’où davantage d’énergieconsommée et perte de filtrat. La fréquencedes lavages peut atteindre cinqpar heure lorsque l’eau brute est turbide,et leur volume se situe alors entre5 et 15 % du filtrat. C’est un élémentà prendre en compte lorsque l’offre eneau est limitée (source à débit variable,faible niveau d’eau, etc.).Une forte charge organique (MON),Substancescomp. organiquessels dissouscolloïdesmacromolécules organiquessableMicroorganismesalguesprotozoairesbactériesvirusMode de séparationosmose inversefiltration sur sablenanofiltrationmicrofiltrationultrafiltration0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100Diamètre des particules [µm]Figure 11: Procédés de séparation appliqués selon la tailles particulaire. Les frontières ne sont pas précises,mais consistent en zones de chevauchement.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 47

5. Procédés de potabilisation de l’eaumesurée en COD, favorise le fouling.Les polysaccharides et les substanceshumiques sont déterminants dans cecontexte. Une forte teneur en COAexpose au risque de formation d’un biofilm,donc de biofouling, avec colmatagedes pores et hausse de la résistance dufiltre. Le biofouling peut être limité pardes nettoyages chimiques fréquents etpar l’addition de désinfectant dans l’eaude lavage. Les agents oxydants peuventendommager les membranes, selon lesmatériaux entrant dans la compositionde ces dernières. Les solutions chloréesutilisées pour laver les membranespeuvent produire des trihalométhanes(THM) et des composés organiqueshalogénés (AOX), un élément qu’il faudraprendre en compte lorsque les eauxboueuses du lavage seront évacuées. Ilexiste d’autres moyens de prévenir le(bio)fouling, tels que limiter l’accumulationdes agents colmatants à la surfacede la membrane ou encore ajouter ducharbon actif en poudre à l’arrivée aufiltre (procédé CRISTAL).Valeurs limites/valeurs de toléranceEn Suisse, l’OSEC fixe à 1 UTN la valeurde tolérance de la turbidité de l’eau deboisson, ce qui ne pose aucun problèmeen cas de filtration membranaire,quelle que soit la technique utilisée. Parailleurs et conformément à l’OHyg, lesentérocoques et E. coli doivent être indétectablesdans 100 ml d’eau potable(traitée ou non) et les germes aérobiesmésophiles ne doivent pas dépasser 20/ml dans l’eau potable traitée : là aussi,ces valeurs de tolérance ne posentpas de problème en cas de filtrationmembranaire, pour autant que les membranessoient intactes.Pré/post-traitements possiblesL’ampleur du prétraitement et sanécessité sont dictées par la qualitéde l’eau brute. Celle-ci détermineaussi le débit de passage de l’eau etla fréquence des lavages. Une chargeélevée et constante de matières solidespeut justifier un prétraitement avantultrafiltration, nanofiltration ou osmoseinverse : il s’agira, en général, d’unefloculation/filtration pour éliminer lesparticules à l’origine de la turbidité, etd’une correction du pH pour empêcherles précipitations sur la membrane.La microfiltration n’est pratiquementjamais utilisée dans la potabilisation del’eau. L’ultrafiltration et la nanofiltrationpeuvent être placées en fin de filièrede traitement, parce qu’elles retiennentintégralement les microorganismes etles virus. La présence de teneurs élevéesen COA dans l’eau traitée exposecelle-ci au risque de réviviscence bactérienne.Une protection du réseau peutêtre mise en place dans ce type desituation afin d’assurer la qualité hygiéniquede l’eau. L’adjonction de charbonactif en poudre (CAP) avant la filtrationmembranaire peut réduire la teneuren COD et donc limiter le fouling. Ceprocédé élimine également certainsmicropolluants, mais il augmente aussiles frais d’exploitation. Le CAP éliminemal les polysaccharides, qui contribuentaussi au colmatage des membranes. Lafloculation permet, selon la compositionde l’eau brute, de prolonger la duréed’exploitation des filtres et d’augmenterl’efficacité des rétrolavages. La microfloculationpar préozonation fournit desrésultats similaires. Il faut néanmoinsque l’eau arrivant au filtre ne contienneplus d’ozone, puisque celle-ci attaquesouvent les membranes en polymères.48 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Monitorage du procédéMesurer la turbidité ne donne pasbeaucoup d’information sur le fonctionnementd’une unité de filtrationmembranaire. En effet, la turbidité dufiltrat est toujours si faible, que seuleune mesure des particules et des paramètresd’hygiène renseigneront sur l’intégritédes membranes. Le rétrolavagese fait à intervalles réguliers. Mesureren continu la différence de pressiontransmembranaire procure une sécuritésupplémentaire.Test de l’intégrité membranaireHormis les mesures particulaires, ilexiste d’autres moyens de vérifierl’intégrité des membranes. Le testdu maintien de la pression, ou test dediffusion, consiste à appliquer une pressiond’air sur une face de la membraneet à mesurer la diminution de la pressionsur un laps de temps fixé. Ce testporte donc sur la diffusion de l’air autravers de la membrane. Il est d’abordeffectué sur des modules complets,puis sur les éléments individuels encas de suspicion. Un autre test, utilisépour déceler les défectuosités desmembranes à fibres creuses, consiste àplacer de l’eau sur un côté du filtre et àappliquer une pression d’air de l’autre.Les fibres défectueuses se distinguentpar l’apparition de petites bulles d’airet sont alors remplacées. Plus sensibleque le test du maintien de la pression,le test du déplacement d’eau consiste àappliquer une pression d’air sur le filtrecôté filtrat et à mesurer, côté eau brute,le volume d’eau déplacé.Produits et précautionsLors de la mise en place d’une unité defiltration membranaire, de nombreuxessais s’imposent pour établir avecprécision les paramètres du dimensionnement(matériel, diamètre des pores,superficie membranaire, pression despompes, etc.) et de l’exploitation (modede filtration, fréquence et besoins eneau des lavages, désinfectants, etc.).Ces travaux devront tenir comptedes aspects les plus contraignants del’eau brute à traiter. Plusieurs types demembranes entrent en ligne de compteselon les objectifs définis. On distinguera,selon leur forme, les membranestubulaires (fibres creuses, capillaires)et les membranes planes. Alors queles fibres creuses sont assemblées enfaisceaux, les membranes planes sontempilées en mille-feuilles ou enrouléessur elles-mêmes en spirale. Il existedeux modes de filtration : frontale ettangentielle. Dans la filtration frontale(figure 12), l’eau brute s’écoule perpendiculairementà la membrane, au traversde laquelle elle est pressée. Les besoinsénergétiques sont faibles et c’estla raison pour laquelle le mode frontalest le plus utilisé dans le domaine del’eau potable.alimentationperméatFigure 12 : Schéma d’une filtration frontale.L’intégralité de l’eau brute passe au travers de lamembrane qui retient les particulesDans la filtration tangentielle, en revanche,l’eau brute longe la membraneet le perméat la traverse (figure 13). Lemode tangentiel est plutôt indiqué encas de forte turbidité de l’eau brute,puisque le courant longeant continuellementla membrane emporte avec lui lesrésidus.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 49

5. Procédés de potabilisation de l’eaualimentationperméatrecirculationrepose sur les méthodes de séparationmembranaires, telles que l’ultrafiltrationou la nanofiltration.Figure 13 : Schéma d’une filtration tangentielle.L’eau brute longe la membrane et ne traverse quepartiellement la membrane par pression ou succion.Les particules sont en partie évacuées.On distingue également la filtrationsous pression de celle par succion,selon que l’eau brute est pressée del’extérieur vers l’intérieur de la fibrecreuse ou extraite de l’intérieur versl’extérieur. Les membranes sont fabriquéesà partir de polymères organiques(dérivés de cellulose, polysulfones, etc.)ou de composés inorganiques commela céramique. Pour éviter d’endommagerles membranes et pour les exploiterau mieux, il faut absolument tenircompte de leurs propriétés, notammenten termes de résistance mécanique etde stabilité chimique (agents oxydants).Ces caractéristiques membranaires sontdonnées par le fabricant.Désinfection/oxydationOutre leur action biocide, les agentsdésinfectants réagissent aussi avec denombreuses substances chimiques présentesdans l’eau. Ces effets tant biologiquesque chimiques de la désinfectionde l’eau ne peuvent être traités séparément.Seuls seront utilisés les produitset procédés explicitement autorisés,en Suisse, comme traitement de l’eaude boisson. Ils figurent dans la lettred’information no 109 de l’OFSP (juillet2005). On compte parmi eux le chlore(Cl 2, HOCl), le dioxyde de chlore (ClO 2),l’eau oxygénée (H 2O 2), l’ozone (O 3), lepermanganate de potassium (KMnO 4)et les UV. On distingue donc fondamentalementla désinfection chimique (O 3,ClO 2, etc.) et la désinfection physique(UV). Une troisième approche possibleDésinfectionLa désinfection se définit comme ladestruction des microorganismes pathogènes(bactéries, virus, protozoaires)sans leur élimination physique. C’est lamanière d’éviter que l’eau de boissonne véhicule des maladies transmissibles.Dans ce contexte, la résistancede spores, ookystes et autres formesde survie de certains agents pathogènesrevêt une importance croissante.Dans la préparation de l‘eau potable, ladésinfection est l’étape la plus fréquente,la plus importante - et parfoisaussi la seule. Il peut s’agir d’une désinfectionbasée sur l’emploi d’agentsoxydants (ozone, chlore, dioxyde dechlore, etc.) ou sur celui du rayonnementUV. Mais quel que soit le moyenutilisé, le désinfectant doit pouvoir agirpar contact direct avec les microorganismespour les détruire ou les inactiver.Ces derniers bénéficient cependantd’un abri efficace contre ce contactlorsqu’ils peuvent adhérer à des particulesen suspension ou s’entourer d’unbiofilm. Par conséquent, pour qu’ellesoit fiable, la désinfection doit impérativementporter sur une eau claire etdénuée de particules (< 1 UTN). Dansce contexte, on notera la distinction àfaire entre turbidité et transmittance.Une eau présentant une transmittanceélevée peut encore contenir des tauxsignificatifs de matières solides, ce quisignifie que sa désinfection n’est pasautomatiquement assurée. L’efficacitéd’un désinfectant dépend également dela capacité de résistance de l’organismequ’il vise, de sa concentration efficaceet de sa durée de contact. On l’exprimeaujourd’hui par le produit c*t, où c estla concentration du désinfectant et test le temps de contact. Le c*t est une50 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

donnée qui dépend du désinfectant, dumicroorganisme ciblé et du taux d’abattementvoulu (p. ex. 99 %) ; il est expriméen mg*min/l. Par analogie, il estaussi possible de déterminer la dosenécessaire pour caractériser une désinfectionau moyen de rayons ultraviolets( par multiplication de l’intensité de laradiation et de sa durée). La littératurespécialisée contient des valeurs en J/m 2pour obtenir une réduction significatived’un germe donné. Les c*t établis enlaboratoire doivent être utilisés avecprécaution en station, puisque lesorganismes de l’environnement présententsouvent une autre sensibilité auxdésinfectants, et notamment une plusgrande résistance. Autres paramètresde l’eau dont dépendra la fiabilité d’unedésinfection : son pH, sa température,ses composés inorganiques et sesCOD. Les processus de désinfectiondépendent très fortement de la température.Quant au pH, il détermine lachlore [mg/L]10,01,00,10,01HOClOCl -NH 2 Cl0,0010,1 1,0 10 100 1000Temps [min]Figure 14 : Efficacité de désinfection de diversesespèces chlorées (acide hypochlorique [HOCl],hypochlorite [OCl-], monochloramine [NH 2Cl] pourl’inactivation d’E. coli à 99 %.spéciation des oxydants dans l’eau. Cepoint est particulièrement important ence qui concerne le chlore, puisque celui-cise présente aussi bien sous formetrès active (HOCl) que moins active(OCl-) dans la fourchette de pH de l’eaupotable (figure 14).La matière organique naturelle réagitavec les agents oxydants, dont elle réduit,par conséquent, les concentrationsefficaces dans l’eau. De même, certainscomposés anorganiques, tels que leFe(II), le Mn(II) ou les sulfures, décomposentrapidement les désinfectantset diminuent donc la durée d’action deces derniers dans l’eau. Puisque chaqueeau à traiter présente ses propresparticularités en matière de demandeen produits désinfectants, on tiendracompte de ce facteur dans le calcul dela concentration effective c du désinfectant.C’est aussi la raison pour laquelledes essais doivent être menés sur l’eaubrute elle-même. Dans la pratique, c’esten mesurant la concentration résiduelledu désinfectant à la sortie de l’unité (finde la durée de réaction) que l’on peutsurveiller et répartir ce dosage et jugers’il est suffisant. Autre élément fondamentalpour la désinfection : les paramètresstructuraux et hydrauliques dubassin et des points d’injection, puisquela durée de contact avec le désinfectantdépendra de ces paramètres. Lebrassage du désinfectant doit se fairerapidement et tous les volumes d’eausuccessifs doivent enregistrer la mêmedurée de séjour dans le bassin. Lesunités classiques comportent plusieurscompartiments (bassins de contactinterconnectés). Mais seule une cuveavec plug-flow parfait (écoulement àpiston) permet théoriquement des duréesde séjour identiques. Les paquetsd’eau se déplacent alors en flux laminairesans se mélanger. En pratique, c’estvers ce type d’écoulement à piston quedoivent tendre les stations. Les essaisen unités pilotes permettent d’optimiserles paramètres hydrauliques des bassinsgrâce à l’insertion de dispositifs minimisantles courts-circuits hydrauliques.L’évaluation exhaustive de la qualitéhygiénique de l’eau brute ne peut sepasser de tests microbiologiques. Ceux-Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 51

5. Procédés de potabilisation de l’eauci doivent s’étendre sur le long terme(> 1 an) et doivent inclure des périodesde mauvais temps. Les désinfectants àbase de chlore se caractérisent par le faitque leur action se maintient durablementdans l’eau. C’est la raison pour laquelleseuls le chlore et le dioxyde de chloresont utilisés pour la protection du réseau.OxydationDans le traitement de l’eau destinée àla consommation, l’oxydation sert à modifierles matières organiques et inorganiquesde l’eau, ce qui permet ensuitede les en extraire, de les biodégraderou de les détoxiquer. La complexité etla diversité de la composition des eauxbrutes entraînent toujours, cependant,la formation de sous-produits d’oxydation.Si certains d’entre eux sont inoffensifset ne portent pas atteinte à laqualité de l’eau, d’autres, en revanche,deviennent toxiques ou gagnent en toxicitéau travers de cette réaction. La formationde trihalométhanes (THM) résultantde la chloration en est un exemple.Un autre exemple est la transformationdu bromure en bromate par ozonation. Ilest donc indispensable de tenir comptedes sous-produits éventuels lors duchoix d’un procédé. La cinétique joueun rôle déterminant dans les réactionsd’oxydation. Elle détermine la vitessed’une réaction et la vitesse à laquellel’agent oxydant se décompose. Laconcentration de celui-ci diminue généralementselon une réaction de pseudopremierordre. Lorsque l’agent oxydantest de type sélectif (p. ex. ozone, chloreou dioxyde de chlore), cette vitesse deréaction dépend pour beaucoup aussidu composé oxydé (partenaire de réaction).C’est donc de la composition del’eau brute à traiter que dépendront ladurée de séjour et la durée de contactdans les unités d’oxydation.Dans le processus d’oxydation avancée(advanced oxidation processes, AOP)la formation secondaire de radicaux OHsert à oxyder les micropolluants quiréagissent peu ou pas du tout avec lesautres agents oxydants.ChlorationBut : désinfection, oxydationDésinfectionLa chloration s’utilise pour inactiver lesvirus et les bactéries végétatives : le c*test alors < 1 mg*min/l. En revanche,le chlore n’inactive ni les spores bactériennesni les protozoaires (p. ex. leskystes de Giardia lamblia ou les ookystesde Cryptosporidium parvum) : onutilisera là de préférence l’ozonation, ladésinfection UV ou la filtration (notammentmembranaire). La turbidité doitêtre < 1 UTN, pour que les microorganismesne soient pas protégés du désinfectanten s’agrégeant aux particulesen suspension.Oxydation chimique des composésinorganiquesLe chlore convient à l’oxydation decertains composés chimiques à l’étatréduit, tels que le Fe(II), les nitrites, lessulfites, les sulfures, etc. Le manganèseMn(II) ne s’oxyde que très lentementen solution homogène. L’oxydationsera alors facilitée par l’utilisationd’un filtre recouvert d’oxyde de Mn(IV)instaurant des conditions hétérogènes.Mais le chlore ne produit pas uniquementdes réactions bienvenues de cetype, puisqu’il oxyde également lesbromures et les iodures, ce qui entraîneparfois la formation de sous-produitsbromés ou iodés. Il réagit rapidementavec l’ammonium pour produire deschloramines, dont les propriétés désinfectantessont très inférieures à cellesdu chlore.52 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

C’est la raison pour laquelle l’eau doitcontenir le moins possible d’ammoniumavant la chloration ; cette conditionest généralement remplie par les eauxbrutes en Suisse, qui en contiennenttrès peu. En présence d’un ratio demasse chlore : ammonium (Cl 2: NH 4+)de 6, l’action oxydante du chlore disparaîtcomplètement (figure 15).Concentration de Cl 2 [mg/L]8642002chloramineschlore ajoutépoint critique4 6 8Ratio Cl 2 /NH + 4chlore libreFigure 15 : Formation de chloramines en fonction dela concentration d’ammonium. L’action désinfectantedisparaît lorsque le ratio des masses se situe autourde six.Composés organiquesLe chlore ne convient pas à l’oxydationdes micropolluants organiques,puisqu’il en résulte alors des produitschlorés souvent plus toxiques queles composés dont ils sont issus. Ceprocessus pourrait également avoir desconséquences olfactives et gustatives(en cas de chloration de phénols, parexemple).DifficultésL’utilisation du chlore pour la désinfectionet l’oxydation est toujours liéeà des réactions collatérales avec lamatière organique naturelle (MON). Lesconséquences sont doubles : d’une partle chlore est rapidement consomméet, d’autre part, ces réactions produisentde nombreux composés chloréset bromés souvent toxiques. Ainsi, lesproblèmes liés à la chloration peuvent1012débuter dès que le COD dépasse 2mg/l. En Suisse, pour évaluer la concentrationde ces toxiques produits parchloration, on prend comme indicateursles trihalométhanes (THM) chlorés etbromés, dont on mesure la teneur. Lachloration des eaux contenant de l’iode,rares en Suisse, peut également engendrerdes THM iodés. Le chlore stocké(eau de Javel) voit sa teneur en chloreactif diminuer en fonction de sa concentrationet de la température.Valeurs limites/valeurs de référenceLa législation suisse fixe à 0.1 mg/l lavaleur de tolérance du chlore résiduellibre dans l’eau potable. Ce taux estessentiellement justifié par des raisonsorganoleptiques ; en effet, les consommateurssuisses acceptent très mal legoût du chlore dans l’eau. Certainespersonnes peuvent même le percevoirà des concentrations plus faibles.L’OSEC fixe par ailleurs les valeurs detolérance des hydrocarbures halogénésvolatils (HHV), notamment ceuxprovenant de la chloration de l’eau : lesTHM. La valeur de tolérance des THMest de 0.02 mg/l. Il s’agit d’une sommeglobale calculée en chlore si l’eau a ététraitée au chlore. L’OSEC fixe égalementune valeur limite individuelle pourchacun des quatre THM chlorés ou bromés: trichlorométhane (chloroforme,CHCl 3) : 0.04 mg/l ; bromodichlorométhane(CHCl 2Br) : 0.015 mg/l, dibromochlorométhane(CHClBr 2) : 0.1 mg/l ;bromoforme (CHBr 3) : 0.1 mg/l.MonitorageLa concentration de chlore doit êtremesurée en continu par des senseursélectrochimiques. La fourchette de mesureet le calibrage des appareils sontdes éléments déterminants, qui seulspourront garantir le bon déroulement dela chloration et la bonne qualité de l’eauqui en résulte. La limite de mesure de laOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 53

5. Procédés de potabilisation de l’eauplupart des appareils commercialisés sesitue autour de 0.05 mg/l. Des valeursplus basses peuvent être indiquées,mais elles ne sont plus quantifiables. Lecalibrage doit être refait à intervalles réguliers,selon les instructions du fabricant. Ilne peut être effectué sur une fourchettede concentration basse, vu la limite de0.05 mg/l. La mesure photométrique laplus utilisée est la méthode DPD, qui estégalement commercialisée en kit.Produits et précautionsPlusieurs formes de chlore peuventservir au chlorage de l’eau potable : laforme gazeuse (Cl 2), la forme dissoute(hypochlorite de l’eau de Javel [OCl-])ou la forme solide (chlorure de chaux[CaClOCl]). L’utilisation de chlore sousforme gazeuse exige des mesures deprotection particulières visant à éviterles fuites, puisque ce gaz est trèsagressif et corrosif. Le personnel doitêtre formé et les unités doivent êtresécurisées conformément au règlement.La VME du chlore gazeux estde1.5 mg/m3 (SUVA). L’utilisation duchlore n’est pas adaptée aux stationsde petite taille, en raison des problèmesde manipulation que cette approcheimplique. Si la désinfection au chloreest choisie malgré tout, on utiliseraalors de préférence l’eau de Javel, dontles solutions sont plus faciles à entreposeret à doser. Le chlorure de chaux estmoins facile à doser en continu du faitde sa forme solide, mais il peut s’utiliserpour la désinfection des réservoirspar exemple. Une autre option consisteà produire le chlore sur place, par électrolysed’une solution de sel.Dioxyde de chlore (ClO 2)But : désinfection, oxydationLe dioxyde de chlore est aussi efficacepour la désinfection de l’eau que pourl’oxydation sélective de certaines substancesen solution. On l’utilise souventen Suisse en fin de filière, à la place duchlore gazeux, avant que l’eau ne soitentreposée ou injectée dans le réseau.Le dioxyde de chlore est généralementajouté à l’eau sous forme de solutionaqueuse. Il se décompose relativementvite dans les eaux brutes à forte teneuren MON (surtout les eaux de surface). Ilest décelable organoleptiquement à partirde 0.05 mg/l environ. Contrairement auchlore, la spéciation et la réactivité dudioxyde de chlore ne dépendent pas dupH ; seules quelques réactions de disproportionnementdoivent être prises encompte à pH élevé ou bas.DésinfectionLe dioxyde de chlore a de bonnespropriétés désinfectantes. Il agit efficacementcontre de nombreux microorganismescourants dans l’eau, notammentles bactéries et les virus ; son efficacitéest par contre moins bonne contrecertains protozoaires (ookystes deCryptosporidium, par exemple). Comparéà l’effet désinfectant du chlore,celui du dioxyde de chlore est meilleur àconcentration égale. On utilise le produitc*t pour déterminer son activité. Ladose nécessaire dépend beaucoup dela demande en chlore de l’eau brute. Laturbidité de celle-ci doit absolument êtreinférieure à 1 UTN pour une désinfectionfiable. Le dioxyde de chlore est particulièrementbien adapté à la protection duréseau, du fait de sa grande stabilité dansl’eau traitée.Oxydation chimique des composésinorganiquesLe dioxyde de chlore oxyde bien le Fe(II)et le Mn(II) en les transférant sur descomposés peu solubles, donc facilementséparables par filtration. Il n’oxyde pasle bromure (Br-), donc ne produit pas debromates ni de composés organobromés.Un autre de ses avantages face au chloreest qu’il ne réagit pas avec l’ammonium(NH 4+) et donc qu’il n’est pas décomposépar les eaux brutes riches en NH 4+.54 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Oxydation chimique des composésorganiquesLe dioxyde de chlore oxyde généralementles composés organiques partransfert d’électrons. Le radical organiqueainsi formé réagit à son tour avecune molécule de dioxyde de chlore ouavec d’autres composés présents dansl’eau. Le dioxyde de chlore présenteaussi l’intérêt d’oxyder de manièresélective les composés précurseursde substances porteuses de goût etd’odeur (par exemple les phénols). Il neproduit pas de trihalométhanes (THM),contrairement au chlore. Par ailleurs,il décolore efficacement les acideshumiques et fulviques.Autres facteursSelon la composition de l’eau, ledioxyde de chlore pourra faciliter la floculationdes agents de turbidité, doncaméliorer une filtration subséquente.DifficultésLe dioxyde de chlore est un gaz toxiquesouvent produit sur place. Il est explosifà partir de 10 vol. %. Cet élément doitêtre pris en compte en présence desolutions aqueuses de plus de 8 g/l. Parailleurs, les solutions de chlorite sontinflammables et peuvent réagir avec lessubstances organiques inflammables.Aux pH courants dans les stationsde traitement de l’eau, le dioxyde dechlore se transforme essentiellementen chlorite (hémotoxique) et seulementpartiellement en chlorate. Tous deuxsont indésirables dans l’eau. Il estdonc nécessaire de ne pas dépasserla dose de 0.4 mg ClO 2/l pour garderle chlorite et le chlorate en deçà deleur valeur de tolérance. Le dioxydede chlore dégage une odeur piquantelorsque sa concentration dépasse 0.05- 0.1 mg/l. L’oxydation de composésphénolés et humiques peut entraîner lacoloration jaune de l’eau (formation dequinones et de leur sous-produits). Cephénomène survient en cas d’oxydationincomplète d’eaux brutes généralementriches en substances humiques. Il peutêtre évité en déterminant précisémentle dosage de ces dernières ou en réalisantune préoxydation. Autres sousproduitsdes réactions du ClO 2avecla MON : les composés oxygénés detypes aldéhydes et cétones, qui peuventprovoquer une hausse des COA.Pré/post-traitements possiblesTous les prétraitements peuvent êtremis en œuvre, selon la composition del’eau brute. La préoxydation (chloration,ozonation) augmente notablement ladurée de vie du dioxyde de chlore. Encas d’ozonation préalable sans filtrationsubséquente, on prendra garde au faitque le dioxyde de chlore et le chlorites’oxydent en chlorate au contact del’ozone. Si le dioxyde de chlore parvientaux filtres de charbon actif, il y estréduit en chlorite. En milieu aérobie, lechlorite et le chlorate ne sont pas transformésplus avant dans ces filtres.Valeurs limites/valeurs de référencePour des raisons organoleptiques,l’OSEC fixe à 0.05 mg/l la valeur detolérance du dioxyde de chlore dansl’eau potable. Cette valeur est fixée à0.2 mg/l pour le chlorate (ClO 3-) et pourle chlorite (ClO 2-) issus du traitement del’eau.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 55

5. Procédés de potabilisation de l’eauMonitorage du procédéInjecter la solution de dioxyde de chloreà la dose correcte impose de mesureren continu le débit de l’eau. Dans l’eautraitée aussi, les concentrations duchlore et du dioxyde de chlore doiventêtre mesurées en continu, ce qui peutse faire au moyen de senseurs électrochimiques.On pourra ainsi vérifier,d’une part, si les valeurs de tolérancesont respectées et, d’autre part, si ledioxyde de chlore a été ajouté au bondosage. Si l’eau brute présente une turbidité> 1 UTN, elle doit être prétraitéeavant toute désinfection.Produits et précautionsTous les produits chimiques nécessairesà la production du dioxyde dechlore sont dangereux. Les règles desécurité doivent être respectées. Ledioxyde de chlore est généralementproduit sur place à partir du chlorite desodium. Il existe essentiellement deuxréactions possibles. La première estle procédé chlorite/chlore, dans lequelle chlorite est oxydé par le chlore pourfournir le dioxyde de chlore ; lorsque del’acide est ajouté dans la réaction, onparle de procédé à trois composantes.Dans le deuxième procédé, acide/chlorite,le chlorite se transforme à pH acideen dioxyde de chlore et chlorure (Cl-)par disproportion. En raison du risqued’explosion, l’acide (HCl) ne doit pasentrer en contact direct avec la solutionde chlorite de sodium. Les réservoirsd’entreposage des solutions de dioxydede chlore doivent toujours être munisd’aérateurs et d’évents. La VME dudioxyde de chlore gazeux est de0.3 mg/m 3 .OzonationBut : désinfection, oxydationL’ozone convient bien à la préoxydationet/ou à la désinfection primaire aprèsprétraitement d’élimination des particuleset de la turbidité. On ne l’utiliseen général qu’associé à d’autres traitements,notamment la filtration lente sursable, la filtration rapide ou encore lecharbon actif. L’ozone est peu solubledans l’eau ; il y est par ailleurs instableet se dissocie en formant des radicauxlibres OH. Cette particularité est exploitéedans les procédés d’oxydationavancée (AOP). L’ozone ne convient pasà la protection du réseau en raison desa courte demi-vie.DésinfectionL’ozone est un désinfectant efficace ; ildétruit les bactéries et les virus (polio,rotavirus, etc.) et certains protozoaires(Giardia, Cryptosporidium, etc.). La destructionde Cryptosporidium exige néanmoinsdes valeurs c*t suffisammentélevées, qui doivent tenir compte desmaxima autorisés (valeur de tolérancede l’ozone : 0.05 mg/l). Les excédentsd’ozone peuvent être éliminés surcharbon actif, par exemple. Pour quela désinfection soit efficace, elle doitse faire en quasi absence de turbidité(< 1 UTN). Le pouvoir désinfectant estévalué par le paramètre c*t (concentrationc multipliée par durée de contactmoyenne t).Oxydation chimique des composésinorganiquesL’oxydation des composés inorganiquesse fait soit directement par l’O 3(sélective),soit par la formation secondairede radicaux OH (non sélective).L’ozone oxyde rapidement et directementles polluants inorganiques telsque le fer, le manganèse, les cyanures,les sulfures ou l’arsenic. L’oxydationdes sulfures en sulfates retire l’odeurd’œuf pourri. En présence d’eau brutecontenant du brome, l’oxydation dubromure produit de l’acide hypobromeux(HOBr/BrO-), qui peut réagir pourdonner des bromates indésirables, ainsique des composés organobromés.56 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Dans ce contexte, l’usage proportionnéd’ozone ne pose pas de problèmesde bromates en Suisse, puisque lesteneurs en bromure des eaux brutes sesituent entre 10 et 20 µg/l. Une ozonationbien maîtrisée permet de resteren deçà de la valeur de tolérance dubromate, 10 µg/l, lorsque les concentrationsde bromure de l’eau brute sontinférieures à 50 µg/l.Oxydation chimique des composésorganiquesLa réaction de l’ozone avec la matièreorganique naturelle (MON) dissoute,mesurée en COD, donne, par oxydationpartielle, des composés polairesde poids moléculaire plus faible (aldéhydes,cétones, acides organiques,etc.). Ces composés organiques assimilables(COA) sont plus facilementbiodégradables que leurs précurseurs,mais par contre moins bien retenuspar les filtres à charbon actif. Seuleune étape de traitement biologique dutype charbon actif biologique ou filtrationlente sur sable peut parvenir à lesdiminuer efficacement. L’ozonation nedoit donc pas intervenir en fin de filièrede traitement. L’ozonation permet parailleurs d’éliminer la couleur, l’odeur etle goût de l’eau. Il génère peu de sousproduits.La chloration subséquente(protection du réseau) produira moinsde composés organochlorés qu’aprèschloration directe.Autres facteursLes fortes teneurs en MON accélèrentla dissociation spontanée de l’ozone.Inversement, l’ozone est stabilisé parles fortes teneurs en HCO 3- des eauxtrès dures de nappe ou de source.L’ozone favorise la microfloculationlorsqu’il est faiblement dosé(0.2 - 0.5 mg O 3/mg COD).Cet effet peut être exploité dans le butd’augmenter l’efficacité d’une filtrationou d’une sédimentation. Toutefois l’effetcontraire peut se produire encas de doses d’ozone trop élevées(0.5 - 2.0 mg O 3/ mg COD). Des essaispermettront d’établir la dose optimaled’ozone.DifficultésL’ozone est un gaz nocif et explosif àhaute concentration (> 9.5 vol. %). Sastabilité dans l’eau dépend beaucoup dupH et de la teneur en COD, ce qui peutcompliquer son dosage en présenced’eaux brutes mélangées (de lac et desource, par exemple) ou de qualité trèsvariable (source karstique). Son dosagesera donc guidé par la mesure de saconcentration résiduelle en sortie decuve.La production d’ozone consomme del’énergie : 12 - 18 kWh/kg d’O 3à partirde l’air et 6 - 10 kWh/kg à partir de l’O 2.Lorsque l’ozone est produit à partirde l’air, la réaction génère des oxydesd’azote qui se transforment en acidenitrique (HNO 3) au contact de l’eau. Or,il est nécessaire de limiter la concentrationd’acide nitrique pour prévenir lacorrosion du système. A cet effet, l’airutilisé dans la production de l’ozoneest desséché. Les oxydes d’azote etl’ozone résiduel doivent être détruitsdans l’évacuation d’air.Pré/post-traitements possiblesL’ozonation est généralement réaliséeen début de filière (préozonation) ouau milieu (ozonation intermédiaire). Lapréozonation vise la désinfection et lamicrofloculation. Le fait que la dissociationspontanée de l’O 3soit captée parla MON est un phénomène bienvenu,puisqu’il favorise les étapes subséquentesde désinfection chimique.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 57

5. Procédés de potabilisation de l’eauPar ailleurs, cette oxydation des MONproduit des composés qui sont biodégradableset donc éliminés notammentpar les filtres biologiques (diminutiondes COA). En présence d’une eau bruteturbide, le bon contrôle de la désinfectionexigera l’élimination préalable desparticules par floculation/sédimentation,filtration, etc. Les filtres à charbonactif permettent d’éliminer les restesd’ozone, qu’ils reconvertissent en oxygène.Valeurs limites/valeurs de référenceL’OSEC fixe à 0.05 mg/l la valeur detolérance de l’ozone. La réaction del’ozone et des radicaux libres OH avecle bromure peut entraîner la formationindésirable de bromate. La valeur detolérance de ce dernier est de 0.01 mg/l.La synthèse de l’ozone à partir de l’airs’accompagne d’une production d’acidenitrique, qui, lorsqu’il est dissous dansl’eau, augmente la concentration denitrate. Par conséquent, en présenced’une eau brute riche en nitrate, on s’assureraque celui-ci demeure en deçà desa valeur de tolérance de 40 mg/l NO 3-.MonitorageLe monitorage de l’unité d’ozonationimpose la mesure continue de laconcentration d’ozone dissous. Cettemesure se fait par ampérométrie.L’ozone résiduel à la sortie de l’unitédoit être en concentration suffisammentélevée pour attester de l’effet désinfectant.A titre d’exemple, on appliquerapour inactiver les cryptosporidies lavaleur c*t de 5 -10 min*mg/l, soit 1 mgd’O 3/l mesuré à la sortie de l’unité pourun temps d’écoulement de 10 min.Il existe également des procédés photométriquespermettant de mesurerl’O 3sur prélèvement d’eau (p. ex. laméthode à l’indigo, cf. ci-dessous). Onles utilise aussi pour calibrer les sondesampérométriques.Produits et précautionsL’ozone est produit par émission d’uneffluve électrique, qui consiste àsoumettre à une décharge électriqueun flux d’air sec ou d’oxygène pur.Cette production se fait directementsur place. Les systèmes de dissolutionde l’ozone sont bien sûr essentiels: il peut s’agir d’injecteurs, de diffuseursou de mélangeurs statiques. Lesrestes d’ozone de l’effluent gazeuxsont détruits par catalyse ou par chaleur.L’ozone gazeux peut exploser aucontact de matières organiques (charbonactif, graisses, caoutchouc, etc.)La VME de l’ozone est de 0.2 mg/m 3(SUVA). Du fait de sa production etde sa manipulation relativement complexes,l’ozone convient mieux auxgrandes stations de pompageUltravioletsBut : désinfection, oxydationSi les rayons UV constituent en toutpremier lieu un mode de désinfection,ils détruisent aussi, selon leur dose,certains micropolluants. On peut égalementles combiner avec l’eau oxygénée(H 2O 2) pour oxyder d’autres substancescontenues dans l’eau. Ils peuvent aussis’utiliser sans autre traitement si lacomposition de l’eau brute le permet: en cas, par exemple, d’eau de nappeou de source de très bonne qualité. LesUV endommagent le code génétique(ADN ou ARN) des microorganismes,d’où perturbations métaboliques etperte de leur aptitude à proliférer. Lerayonnement est faiblement énergétiqueet ne produit pas de modificationphotochimique significative des MON.58 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

La dose UV est le facteur déterminantpour caractériser la capacité de désinfection.La SSIGE exige une dose UVminimale de 400 J/m 2 . Cette puissanceest liée à quatres facteurs déterminants:à savoir le débit de l’eau (qui détermine letemps d’exposition), les condition hydrauliquesdans la chambre de rayonnement,la transmittance UV de l’eau à traiter etla puissance mesurée par un senseur UVstandardisé dans la chambre de rayonnement.La puissance de traitement estinfluencée par la capacité nominale del’installation, l’âge de la lampe, l’éventuelleformation d’un dépôt sur le tube,ainsi que par la transmittance de l’eau.La turbidité de l’eau brute ne doit pasdépasser 1 UTN (ou mieux : 0.3 UTN).Contrairement au chlore et au dioxydede chlore, la désinfection par UV détruitefficacement les agents pathogènestels que Cryptosporidium, Giardia, lesamibes, etc., avec un taux d’abattementatteignant 4 logs. Mais le principalavantage des UV réside dans le faitqu’ils ne génèrent pratiquement aucunsous-produit et n’utilisent aucun produitchimique. Par ailleurs ils n’ajoutent pasd’odeur ni de goût à l’eau. En revanche,les UV ne protègent pas le réseau dedistribution : pour prévenir la recroissancebactérienne, il faudra soit une eaubiologiquement stable, soit une protectiondu réseau par addition de chlore oude dioxyde de chlore.ProblèmesPour que la désinfection soit efficace,les UV doivent agir directement sur lesmicroorganismes. Ces derniers sont doncsusceptibles d’être protégés s’ils sontfixés ou agrégés à des particules en suspension(effet de bouclier). C’est la raisonpour laquelle la turbidité de l’eau doit êtrela plus faible possible (< 1 UTN) avant irradiationUV. On constate, en pratique, queles unités disposant de rayonnement àforte intensité (> 400 J/m 2 ) acceptent parfoisde l’eau relativement trouble, car lescapteurs UV contrôlant le processus (mesurede la transmittance) valident les valeursmesurées. Or, des microorganismesvivants peuvent se trouver protégés parles particules et accéder, de ce fait, auréseau d’eau potable. Voilà pourquoi la turbiditédevrait être mesurée systématiquementen amont de l’unité UV, surtout sil’eau brute est de qualité très variable (eaukarstique, par ex.). L’intensité du rayonnementémis par les lampes UV diminueprogressivement du fait du vieillissementde celles-ci et de dépôts sur les manchons.Il est donc nécessaire de procéderà leur nettoyage régulier et de changer leslampes à temps. Lorsque le rayonnementest de longueur d’onde inférieure à 235nm, les fortes concentrations de nitratedonnent du nitrite. Ce dernier est toxiquepour le sang et donc indésirable dansl’eau de boisson. Ce phénomène peutêtre évité en recourant à des tubes filtrantles fréquences inférieures à 235 nm.Réacteur UVLes paramètres hydrauliques jouent unrôle déterminant dans les procédés UV.Les lampes sont contenues dans un manchonde quartz et peuvent être disposéesperpendiculairement ou en parallèle aucourant. L’eau et les substances qu’ellerenferme absorbent davantage le rayonnementUV que le rayonnement visible.Les lampes doivent donc être disposéesde manière relativement dense. Lacouche d’eau irradiée ne mesure quequelques centimètres d’épaisseur (max.50 cm). Les paramètres hydrauliques (turbulence,prévention des courts circuits,etc.) doivent autoriser une durée d’expositionsuffisamment longue et le passagede chaque microorganisme dans le champd’action des lampes. La géométrie duréacteur est généralement dictée par lefabricant. Celui-ci doit également attesterde l’efficacité de l’installation en produisantdes mesures biodosimétriques. Entermes de certification des installationsUV, deux normes sont reconnues par laSSIGE : l’Ö-Norm M5873 et la DVGWW294.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 59

5. Procédés de potabilisation de l’eauPré/post-traitements possiblesC’est selon le degré de pollution del’eau qu’il faudra éliminer les particules/la turbidité avant désinfection UV.Aucun prétraitement n’est requis si laturbidité ne dépasse pas 1 UTN et sila pollution microbiologique est faible- conditions que remplissent généralementles eaux de nappe et de source.Par contre, l’élimination des particulessera souvent nécessaire s’il s’agit d’uneeau de surface et toutes les méthodesseront alors envisageables : filtrationrapide, filtration lente sur sable ou filtrationmembranaire.Valeurs limites/valeurs de référenceLa concentration de nitrite doit êtresurveillée si l’eau brute est riche ennitrate. L’OSEC fixe à 0.1 mg/l la valeurde tolérance du nitrite et à 40 mg/l celledu nitrate. La valeur de tolérance desmatières en suspension (turbidité) estde 1.0 UTN.Monitorage du procédéL’efficacité de désinfection d’une installationse contrôle par le débit maximal,par la transmittance et par la dose d’UV.Des tests de biodosimétrie, effectuéspar des experts qualifiés, permettentde quantifier ces paramètres. L’autorisationd’exploiter l’unité dépend de cesrésultats ; ils font partie des élémentssur lesquels se fonde l’autorisationd’exploiter. L’unité doit dispenser, selonla SSIGE, d’une dose d’énergie d’aumoins 400 J/m 2 (fluence). La surveillancese fait en continu par le biaisde capteurs UV vérifiant la présence dela dose minimale. Dans les installationsà lampes multiples, il est rarementpossible d’asservir un capteur à chaquelampe. Le fonctionnent des lampes estdonc surveillé par le biais de l’énergieemmagasinée.Par ailleurs la durée de fonctionnementet le nombre de cycles d’arrêt/allumagedoivent être consignés. La durée defonctionnement affecte principalementles performances des lampes à faiblepression. La durée d’exploitation decelles-ci est de 4000 à 10 000 heures ;celle des lampes à moyenne pressionse situe autour de 10 000 heures (unedescription des types de lampes figureci-dessous à la section Produits et précautions).La durée minimale du séjour de l’eaudans le réacteur est réglée par le débit.Cependant, les anciennes installationsne permettent pas toujours d’optimisercelui-ci. Par ailleurs, certaines installationsne disposent pas d’un contrôleautomatique de la turbidité, ce qui peutentraîner la présence d’impuretés dansl’eau de boisson, surtout si celle-ciprovient d’une eau de source à fortesvariations de débit et de turbidité.Test biodosimétriqueLe test biodosimétrique se base surla sensibilité - en laboratoire - desspores de Bacillus subtilis à des dosesdonnées d’UV (durée * intensité durayonnement). Il est réalisé aux finsde certification ou de vérification desperformances des installations UV.Pour ce faire, on introduit en amont del’unité UV des spores de B. subtilis àla concentration de 3 x 103/ ml. Aprèsbrassage sur écoulement constant, onprélève cinq échantillons au moins enaval de l’unité UV, les prélèvementsétant espacés d’une minute chacun.Les échantillons sont ensuite incubéssur plaques à 37°C pendant 24 h. Ontrace alors une courbe d’inactivationbasée sur la réduction des spores deB. subtilis actifs (log(N/N 0) en fonctionde l’intensité du rayonnement dans leréacteur.60 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Les valeurs établies par ce biais sonttoujours valables pour une combinaisonprécise de débit (durée d’exposition) etde transmittance. Ces tests peuventêtre affinés en modifiant deux typesde paramètres. D’une part, on réduit latransmittance de l’eau en y ajoutant dusulfonate de lignine, mais on maintientl’émission d’UV à son maximum (conditionsd’émission et d’absorption élevées).D’autre part, on réduit l’émissiond’UV à 70 % (ou moins) du maximum,dans de l’eau aux conditions de transmittancenaturelles (conditions d’émissionet d’absorption faibles). L’évaluationdéterminante est celle reposant surle moins bon résultat.Produits et précautionsLa désinfection UV de l’eau de boissonutilise des lampes à faible ou moyennepression. Les lampes à moyennepression émettent à 200 - 300 nm etconsomment relativement beaucoupd’énergie : 100 W par cm de rayonnement.La température à la paroi estde 900°C environ. Leurs avantagesrésident dans leur très forte intensité etdans la simplicité et la rapidité de leurréglage. Ce type de lampes convientsurtout aux installations à gros débits.Les lampes à basse pression émettentà 253.7 nm et consomment 0.5 - 3 W/cm avec des températures de 50 -90°C. L’unité UV doit être adaptée à laqualité de l’eau à traiter. La baisse deperformance du rayonnement doit êtresurveillée et les lampes doivent êtrechangées à temps. Toutes les lampesdoivent essentiellement présenterla même durée d’utilisation. Prendregarde au fait que les lampes, une foisallumées, ont besoin de quelquesminutes pour déployer leur pleinepuissance : 3 - 6 min pour les lampesà moyenne pression, 15 - 30 min pourcelles à basse pression. La planificationdes installations UV doit égalementprévoir l’élimination des lampes défectueusesou périmées : elles contiennentde grandes quantités de mercureliquide ou lié.Traitement extensifCertaines impuretés de l’eau brute nepeuvent être éliminées par filtration etpar oxydation seules. Un traitementsupplémentaire est alors requis : il devratoujours cibler certaines substances/paramètres spécifiques et sera conçuà cet effet bien précis. Ces traitementsseront tout particulièrement nécessairespour assurer les critères de qualitédes eaux brutes fortement polluéespar l’homme. Chaque procédé décritci-dessous doit être considéré commeune étape intégrée dans une filière detraitements multiples. De manière générale,aucun d’eux n’est utilisé seul.Charbon actifBut : adsorption, filtrationLe charbon actif sert surtout à éliminerles traces de composés organiquesdissous lourds ou difficilement dégradables(pesticides, molécules odorantesou sapides, hydrocarbures chlorés,etc.). On l’utilise également commeprotection contre les irruptions soudainesd’impuretés. Les moléculesadsorbant le mieux au charbon actif ontCharge [poids %]100,010,01,00,10,01MTBEPERatrazinephénol1,0 10 100 1000 10000Concentration [µg/l]Figure 16: Isotherme d’adsorption de certainscomposés organiques à du charbon actif frais nonchargé, sans présence concurrente de MON.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 61

5. Procédés de potabilisation de l’eauune polarité nulle ou faible (figure 16),sont peu solubles dans l’eau ou présententun fort coefficient de partage octanol/eau(k oe). On utilise également lecharbon actif pour éliminer les résidusd’agents oxydants et désinfectants, etcomme support de croissance des microorganismesservant à la biodégradationdes composés organiques assimilables(COA). Dans ce dernier cas, troisà neuf mois sont nécessaires à l’instaurationde l’activité biologique. Cettebiodégradation est souhaitable dans lamesure où elle décompose les nutrimentsdes microorganismes et diminuedonc le risque de recroissance dans leréseau de distribution. L’élimination dela matière organique naturelle (MON)atteint initialement 90 % (charbon actiffrais), mais diminue rapidement pour sesituer autour de 30 % après 3 à 6 moisen l’absence d’autre adsorbant (biodégradation).Si le charbon actif n’est utiliséque pour éliminer les micropolluants,la durée de vie des filtres n’est que dequelques mois à une année. Cette longévitéréduite est essentiellement dueà la concurrence - donc à la saturation -des sites d’adsorption du charbon et aucolmatage des pores par les MON. Lesmatériaux filtrés s’accumulent sur le litde charbon, ce qui s’accompagne d’uneperte de pression continue et d’unrisque de percée. Les filtres doiventdonc être nettoyés régulièrement : plusieursfois par semaine en cas de forteturbidité, mensuellement en cas deturbidité faible. Le charbon actif granulaire(grains de 1 - 3 mm) s’utilise soitdans un lit de filtration soit dans descolonnes d’adsorption. Le charbon actifexiste également sous forme de poudre(CAP), auquel cas il est ajouté dansl’eau pour le traitement puis éliminé parsédimentation ou par filtration membranaire(procédé Cristal).L’emploi du CAP se justifie surtoutlorsqu’il s’agit de remédier à un problèmepassager ou périodique, commepar exemple les problèmes saisonniersde goût et d’odeur. Lorsqu’il disposede réserves d’adsorption suffisantes, lecharbon actif garantit une qualité d’eauconstante, même en cas d’alimentationfluctuante.DifficultésL’arrivée d’une eau à forte teneur enMON diminue notablement la capacitédu charbon actif à adsorber les impuretésorganiques, parce que celles-ciconcourent avec les MON pour lesmême sites d’adsorption sur le charbonactif. Le choix du charbon actifpeut quelque peu remédier à ce problème.Du fait de sa capacité d’adsorptionlimitée, le charbon actif doitêtre régénéré lorsqu’il est saturé. Il estalors retiré des filtres et sa réactivationest effectuée par le fabricant dansdes fours spéciaux. Cette réactivations’accompagne d’une perte de massede 10 % qui sera remplacée par dumatériau frais. Des pertes significativessont dues à l’abrasion, soit lors dufonctionnement normal des colonnesd’adsorption soit lors des lavages desfiltres à lit. Les abrasions continuellespeuvent contaminer le filtrat. Il n’estpas possible de connaître à l’avance leprofil d’adsorption d’un charbon actif enregard d’une eau brute spécifique, notammentquelles substances contenuesdans cette eau vont concourir pour lessites d’adsorption. C’est la raison pourlaquelle de nombreux essais doiventêtre préalablement effectués en unitépilote. C’est seulement par ce biaisqu’il sera possible de connaître la capacitéd’adsorption de chaque substanceà retirer de l’eau brute et d’organiserl’installation en vue des besoins spécifiques.62 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Pré/post-traitements possiblesDu point de vue économique, il est préférablede réduire les taux de particuleset de certaines matières organiquesavant filtration sur charbon actif. La préozonationoxyde une partie de la MONen COA. L’emploi de CAP doit, quantà lui, être suivi d’une sédimentationou d’une filtration membranaire, cettedernière constituant une alternativeplus moderne. Cependant le charbonactif est souvent ajouté au matériaufiltrant dans le cadre des procédés defiltration sur lit. La diminution des CODet des microorganismes est encoreplus importante lorsque l’on fait suivrecette étape par une filtration lente oumembranaire. L’activité biologique peutessaimer certains microorganismesdans l’eau potable (les Pseudomonasen particulier). C’est ce qui justifie ladésinfection ou la filtration membranaire(UF, NF ou OI) après l’étape ducharbon actif.Monitorage du procédéSurveiller le degré de saturation ducharbon actif par les polluants exige demesurer la teneur de certains d’entreeux (pesticides, hydrocarbures, cyanotoxines,etc.) dans l’eau brute etdans le filtrat. Passé un seuil prédéfini,le charbon actif devra être régénéré.La lente augmentation des polluantsdans le filtrat suit une courbe appelée« courbe de percée » qui correspondà la saturation du charbon actif. Unrétrolavage est nécessaire lorsque lecolmatage du filtre entraîne une pertede pression critique.La fréquence des rétrolavages dépendde la qualité de l’eau brute ; elle peuts’échelonner d’une fois par jour à unefois par mois. L’élimination de la MONest mesurée par absorption UV (CAS 254,cf. ci-dessous).Produits et précautionsLe charbon actif est un matériau poreux,formé de paillettes de graphiteprésentant une surface interne trèsimportante (600 - 1500 m 2 /g de charbonactif). Il est fabriqué par traitementthermique sous vide de houille, detourbe, de coque de noix de coco ouencore de bois. Les produits diffèrentbeaucoup en termes de propriétés etdoivent donc être testés avec l’eau pureà traiter. A titre d’exemple, éliminer dessubstances de poids moléculaire élevédemandera un charbon actif à forteproportion de pores de grande taille.Voilà pourquoi seuls des essais pilotesreproduisant le plus fidèlement possibleles conditions de la future installation(types d’unités, composition de l’eau,etc.) seront en mesure de fournir desinformations précises sur les performancesdes différents produits. Ladurée de contact de l’eau et du charbonactif est habituellement de 5 - 20 minutes.L’emploi de filtres à composantebiologique s’accompagne d’un risquede percée de microorganismes et doncde recroissance dans le réseau : c’estun risque à prendre en compte. L’ozonegazeux étant très réactif, son contactavec le charbon actif sec peut provoquerdes réactions violentes, parfoismême explosives. Il suffit néanmoinsde respecter les consignes de sécuritépour éviter ce type de problème.Echange d’ionsBut : adoucissement, dessalement,élimination du nitrate et des métauxlourds.En Suisse, l’échange d’ions s’emploieplutôt dans la sphère domestique etpratiquement jamais dans les stationsde traitement communales.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 63

5. Procédés de potabilisation de l’eauLorsqu’une station utilise l’échanged’ions, c’est essentiellement pour adoucirl’eau et en retirer le nitrate (NO 3-) etles acides humiques. L’adoucissementde l’eau repose sur l’élimination du Ca 2+et du Mg 2+en échange d’ions sodium(Na + ). Les ions libérés dans l’échange(Na + , H + , OH - , Cl - , etc.) demeurent dansl’eau traitée. L’échange d’ions se limiteà une zone dans laquelle s’établit unfront de concentration (figure 17). Lacolonne doit donc être plus haute quecette zone pour éviter qu’une fuiteionique ne se produise d’emblée. Levolume d’eau traité est exprimé envolume de lit (VL), où VL = 1 m 3 deliquide/m 3 de résine. Le débit se situehabituellement entre 20 et 40 VL/h(~10 - 30 m/h). La résine doit être régénéréelorsque sa capacité d’échangeest épuisée. Plusieurs types de produitspeuvent être utilisés à cet effet :les plus fréquents sont le chlorure desodium NaCl, l’acide chlorhydrique HCl,l’acide sulfurique H 2SO 4ou l’hydroxydede sodium NaOH.Les besoins en régénérant représentent1.5 à 5 fois la capacité d’échange de larésine. L’échange d’ions peut provoquerune variation significative du volume dulit de filtration (jusqu’à 30 %).DifficultésRégénérer à 100 % un échangeurd’ions n’est pas envisageable pour desraisons économiques. La capacité derégénération diminue à chaque cyclerégénératif, les ions échangés demeurantpeu à peu captifs de la résine.L’utilisation de résines régénérées s’accompagned’une fuite d’ions à échangerdans l’eau purifiée, soit parce quel’échange ne se produit pas, soit parceque la résine ne retient plus les ionséchangés. Ce phénomène est d’autantplus important que la teneur de l’ion àéchanger est élevée dans l’eau brute.Le sulfate concurrence le nitrate pourles sites d’adsorption et diminue doncl’élimination de ce dernier. La résinepeut être le siège d’une prolifération demicroorganismes capables d’augmenterla teneur en germes de l’eau traitéeou d’affecter son goût. Par ailleurs, dunitrite peut se former en conditionsanaérobies. La solution éluée lors de larégénération devra être éliminée séparément,ce qui constitue une consommationd’eau supplémentaire. L’adoucissementde l’eau procède en généralpar échange de sodium contre calciumet magnésium (2 mM de Na + ajoutés [~40 mg/l] contre 1 mM de Ca 2+ retiré). Orle sodium augmente la pression artérielleet favorise l’insuffisance rénale. Ilaffecte aussi le goût de l’eau à partir de200 mg/l.Pré/post-traitements éventuelsL’eau arrivant à l’échangeur d’ionsne doit pas contenir de matières ensuspension ni de précipité. Elle serapréalablement traitée selon sa composition(floculation, précipitation, filtration),l’échangeur d’ions se situant leplus souvent en fin de filière. L’échanged’ions n’a pas pour effet d’améliorerles paramètres hygiéniques. Par contre,l’implantation d’une activité biologiquedans la résine peut induire une recroissancebactériologique dans l’eaupotable. Par conséquent, si un échangeurd’ions fait partie de la chaîne detraitements, il sera toujours suivi d’uneétape de désinfection avec protectiondu réseau.64 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Valeurs limites/valeurs de référenceL’OSEC fixe la valeur de tolérance dunitrate à 40 mg/l et celle du nitrite à 0.1mg/l. Le MSDA recommande une teneuren sodium et en chlorure de moinsde 20 mg/l.Monitorage du procédéDétecter à temps la saturation del’échangeur impose de mesurer laconcentration des ions à échanger(Ca 2+ , Mg2 + , NO 3-, etc.) à la sortiede l’échangeur. Le taux de saturationest ensuite obtenu par le biais d’unecourbe de percée. Maintenir constantela qualité de l’eau implique de régénérerl’échangeur avant toute percée.Si l’échange d’ions vise le nitrate, ilpeut être judicieux de contrôler aussi lateneur en nitrite.Produits et précautionsOn utilisera un échangeur cationiqueou anionique selon la charge des ionséchangés (figure 18). Il existe égalementdes échangeurs amphotèresd’anions et de cations. Les échangeurspeuvent être d’origine naturelle,composés alors de matériaux de typesilicates d’aluminium tels que zéolitheou montmorillonite (échangeurscationiques) ; il peut s’agir égalementde résines synthétiques de type polymèresd’hydrocarbures (polystyrène,etc.). Le type et la charge de ses ionsfixes déterminent le comportement del’échangeur.Les matériaux utilisés doivent être explicitementagréés pour le traitement de l’eaudestinée à la consommation, afin de garantirqu’aucune substance nocive n’estrelâchée dans l’eau. La taille des grainsest généralement de 0.3 - 1.5 mm.Les échangeurs se présentent le plussouvent sous forme de colonnes (litfixe), mais il existe également des procédéssur lit mobile (procédé continu àcontre-courant). L’avantage des colonnesréside dans le bon rendement deleur capacité d’échange et donc dansl’abattement élevé des ions à éliminer.Les grains de résine peuvent êtremunis d’un noyau dense afin d’améliorerleurs performances (MIEX, p. ex.).Le dessalement de l’eau procède par+–– +– ++ –+ –––+++–+ –Na– ++– + + + –Na +–Na +–Ca 2+ Echange d’ions+ –Na + ––+Na + –– +Na + – + +–+ – +Ca 2++Régénération– –– ++– – anion fixé+Ca 2+++ cation échangé–chaîne de polystyrène–+Figure 17 : Echange de cations schématisé au niveau d’un grain de résine (purification et régénération).Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 65

5. Procédés de potabilisation de l’eauun échange cationique (type H + ) suivid’un échange anionique (type OH - ) ensérie. Autre possibilité : les procédés àlit mixte dans lesquels les deux résinessont mélangées.Désacidification/adoucissement/décarbonisationBut : instauration de l’équilibrecalcaire-acide carboniqueDans le traitement de l’eau, les processusde désacidification, d’adoucissementet de décarbonatation servent àétablir l’équilibre :CaCO 3(s)+CO 2(g)+H 2O n Ca 2+ +2HCO 3En présence du dioxyde de carbonedissous dans l’eau, le calcaire se dissouten calcium et en acide carbonique.Mais un excédent d’acide dans l’eaufavorise la corrosion des installations etdu réseau. Il en résulte une réductionde leur durée de vie et, en présence deconduites en cuivre ou en acier zingué,des piqûres de corrosion et une haussede métaux lourds dans l’eau de boisson.On évite ce problème en créantune légère sursaturation de calcaireà pH neutre, ce qui produira une finecouche de protection dans les canalisations.L’excédent d’acide dans l’eaubrute peut être neutralisé de plusieursmanières :• filtration sur carbonate de calcium ousur matériaux dolomitiques, ce quidissout le calcaire (consommationd’acide) et équilibre le pH ;• extraction du dioxyde de carbone parventilation de l’eau brute ;• désacidification par addition de soude(Na 2CO 3) ou d’hydroxydes (NaOH,Ca[OH] 2), qui rehaussent le pH et leneutralisent.Si, par contre, l’eau est sursaturée enCa 2+ et enCO 32-, le calcaire tend alors àse détacher pour s’incruster ou boucherles canalisations. Pour réduire lesconcentrations des ions responsablesde la dureté de l’eau, on peut procéderde plusieurs manières :• par une résine d’échange du Ca 2+ etdu Mg 2+ contre Na + ou H + ;• par précipitation du calcium parsursaturation de calcaire, en ajoutantde la soude (Na 2CO 3), de la chaux viveou éteinte (CaO ou Ca[OH] 2) ou de lasoude caustique (NaOH) ;• par nanofiltration ou osmose inverse(procédés membranaires éliminant leCa 2+, l’HCO 3-, etc.).Aucune station suisse ne procède àl’adoucissement de l’eau, cet enjeuétant plutôt mineur à l’heure actuelle.On y recourt cependant au niveaudomestique et industriel (eau froide,systèmes d’eau chaude, etc.).66 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

DifficultésLa désacidification des eaux brutes trèsacides par NaOH ou Na 2CO 3peut augmenterfortement la concentration desodium, ce qui n’est pas souhaitable auplan sanitaire. L’utilisation d’hydroxydede calcium (Ca[OH 2]) offre une alternativeévitant cette hausse de sodium,mais elle a pour effet secondaire dedurcir l’eau, à l’instar de la filtration surmatériaux dolomitiques ou calcaires(introduction de Ca 2+ , Mg 2+ et HCO 3-).Enfin, un dernier problème peut résulterdu mélange d’eaux de différentesprovenances et salinités. Ce type deproblème peut être limité en équilibrantles concentrations de certaines substancesdans les eaux mélangées.Pré/post-traitements possiblesLes procédés de désacidification etd’adoucissement s’intègrent généralementdans une filière de traitements,souvent après élimination particulaire.Celle-ci est en effet nécessaire avantun échange d’ions ou une filtrationmembranaire. L’adoucissement parprécipitation requiert de toute façonune filtration subséquente pour retirerle précipitat ; mais celle-ci ne doit pasentraver le débit, dont seules de faiblesvariations sont autorisées. On ajoutegénéralement des floculants pour accélérerla sédimentation et améliorer laséparation. Une autre possibilité résidedans l’emploi de sable (grain de 0.5 à1 mm) agissant par contact (accumulationde calcaire à la surface). Exceptéla nanofiltration et l’osmose inverse,qui éliminent efficacement les germes,la désacidification, l’adoucissement etla décarbonatation n’ont, en soi, aucunimpact sur les paramètres d’hygiène.Une désinfection est toujours nécessairepar la suite.Après adoucissement de l’eau, il peuts’avérer nécessaire de neutraliser le pHpar adjonction d’acide.Valeurs limites/valeurs de référenceLe pH de l’eau potable doit êtreneutre : le MSDA recommande unpH de 6.8 - 8.2. Concernant le calcium,le MSDA recommande un maximum de200 mg/l (seuil organoleptique) et, pourle sodium, un taux < 20 mg/l.Monitorage du procédéLa désacidification se guide par la mesurecontinue du pH. L’adoucissementpeut se contrôler via les taux de Ca 2+ etde Mg 2+ .Produits et précautionsDans le processus d’adoucissement del’eau, on distingue fondamentalementl’élimination du Ca 2+ et du Mg 2+ (diminutionde la dureté de l’eau) et l’éliminationdu HCO 3-(décarbonatation). Lesprocessus suivants sont utilisés à ceteffet : échange d’ions avec Na + , H + ouOH - , adoucissement par membrane,décarbonatation physique, lente, rapideou encore acide. Adoucissement etdécarbonatation s’effectuent souventen n’utilisant qu’une partie de l’eau, quiest ensuite remélangée à l’autre partie.Ce procédé permet d’ajuster la duretéet la salinité de l’eau potable. L’une desapplications possibles de la filtration surmatériaux alcalins est le « redurcissement» du perméat issu des procédésmembranaires. On réintroduit ainsidans l’eau les minéraux nécessaires.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 67

5. Procédés de potabilisation de l’eauAutres procédés utilisés dans la potabilisationde l’eauLes méthodes décrites brièvementci-dessous sont spéciales et moins fréquemmentutilisées dans le traitementde l’eau destinée à la consommation.Elles sont peu généralisables et nedoivent pas être mises en pratique sansavoir été soigneusement évaluées etajustées au cas particulier.Procédés d’oxydation avancésBut : oxydation de micropolluantsLes procédés d’oxydation avancés(advanced oxydation processes, AOP)s’appuient sur la formation de radicauxlibres OH formés secondairement àl’oxydation. Ils combinent par exemplel’ozone et l’eau oxygénée, les UV etl’ozone ou les UV et l’eau oxygénée.Les radicaux hydroxyles réagissent demanière non sélective. La MON, l’HCO 3-et le CO 32-sont de puissants capteursde radicaux OH dans l’eau et réduisentdonc la concentrations de ces derniers.Les micropolluants (pesticides, médicaments,etc.) qui ne réagissent quepartiellement avec les autres oxydantspeuvent être oxydés par AOP. Ce procédéengendre néanmoins des sous-produitsprovenant des réactions avec descomposés de la matrice. Des étapes detraitement supplémentaires, telles quela filtration (rapide, lente ou sur charbonactif), visant à diminuer les taux deCOA, à éliminer les sous-produits(p. ex. NO 2-) ou les oxydants (eau oxygénée,ozone) sont indispensables pourl’obtention d’une eau potable stable.NitrificationBut : diminution de l’ammonium/ammoniacL’ammonium et l’ammoniac des eauxbrutes proviennent essentiellementde l’agriculture. Dans la nitrificationmicrobiologique, des bactéries oxydentles composés d’ammonium ennitrates. Cette réaction passe par lenitrite comme étape intermédiaire. Lanitrification demande de l’oxygène ensuffisance, ce que l’on réalise souventdans les procédés de traitement del’eau par de simples cascades d’aération.Les bactéries implantées peuventainsi disposer de tout l’oxygène nécessaire.L’oxydation chimique transforme,elle aussi, l’ammonium en nitrate.L’ammonium revêt une importanceparticulière lorsque le chlore est utilisécomme désinfectant, puisque ces deuxcomposés réagissent pour former deschloramines, dont les propriétés désinfectantessont très inférieures à cellesdu chlore (chloration au point critique,voir plus haut). L’élimination de l’ammoniacpeut également se faire par strippage,celui-ci étant extrait de l’eau sousforme gazeuse par injection d’air oude vapeur dans l’eau. Cependant, cesprocédés demandent beaucoup d’espaceet sont donc réservés aux stationsde grande capacité. L’élimination del’ammonium peut également s’effectuer,mais à dimension plus restreinte,par nanofiltration, électrodialyse ouéchange d’ions.68 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

DénitrificationBut : diminution du nitrateA l’instar de la nitrification, la réductiondes nitrates en azote élémentaire(dénitrification) se fait également parvoie microbiologique. Ce processus sedéroule en anaérobie. Dans l’unité dedénitrification, les microorganismespeuvent être cultivés sur un supportleur servant également de source decarbone (mulch, paille, polymérisatsorganiques en granulés, etc.) ou sur unsupport inerte (sable, argile expansée,pierre ponce, styropor, etc.) exigeantl’addition de substrats (matériauxorganiques, H 2, etc.). Ce support peutse présenter sous forme de lit fixeou fluidisé. Les lits fixes doivent êtrerégulièrement nettoyés pour éliminerla biomasse qui s’y forme. Les autressubstrats (PO 43-, Fe 2+ , etc.) sont ajoutéssi nécessaire sous forme liquide ougazeuse avant l’entrée de l’eau dansl’unité. La dénitrification est précédée,dans l’unité, par une désoxygénation del’eau. Puis, une fois les nitrates réduits,on procède à sa réoxygénation (air, O 2).La dénitrification demande des structurescomplexes qui sont plutôt réservésaux stations de grande capacité.Dans les stations de plus petite dimension,les nitrates devraient être éliminéspar échange d’ions ou par procédésmembranaires (nanofiltration et osmoseinverse).ElectrodialyseBut : dessalement, diminution dunitrate et de l’ammoniumL’électrodialyse est un procédé deséparation électrochimique dans lequeldes ions, sous l’influence d’un potentielélectrique, passent une membranesemi-perméable pour aller d’une solutionmoins concentrée (diluat) dans unesolution plus concentrée (concentrat).Dans l’idéal, la membrane ne laissepasser qu’une seule sorte d’ions (p. ex.NO - ). Pour que ce procédé fonctionne,toutes les particules de taille supérieureà 10 µm doivent avoir été préalablementéliminées. Le prétraitement passepar une floculation/ précipitation, unefiltration ou un traitement au charbonactif. Pour des raisons techniques,l’électrodialyse est mise en œuvre àgrande échelle uniquement, surtoutpour le dessalement de l’eau de meret des eaux saumâtres (y compris pourla production de sel), ainsi que pourtraiter les eaux industrielles. Dans cecontexte, elle est souvent utilisée pourlaver les échangeurs d’ions.Déferrisation/démanganisationBut : diminution du fer et/ou du manganèseLe fer et le manganèse pénètrent généralementdans les eaux souterrainespar solubilisation de leur forme oxyde/hydroxyde ; cette solubilisation seproduit lorsque prédominent des conditionsréductrices et anaérobies.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 69

5. Procédés de potabilisation de l’eauLe fer et le manganèse sont solublesdans l’eau lorsqu’ils se trouvent sousforme divalente. Ils en sont extraits encombinant oxydation et précipitation/filtration.Cette extraction peut se faire del’une des manières suivantes :• par oxydation chimique après captage,puis élimination des oxydes par sédimentation/filtration.• par oxydation biologique après captage,puis élimination des oxydes parsédimentation/filtration.• par procédé in situ : oxydation duFe(II) et du Mn(II), puis séparationsouterraine des oxydes avant captage.Les procédés post-captage exigentles unités de traitement en station.Pour l’oxydation chimique du fer, onutilise l’oxygène, le chlore, l’ozone oule permanganate de potassium ; pourl’oxydation chimique du manganèse onutilise l’ozone et le permanganate depotassium. L’oxydation est suivie d’unesédimentation/filtration. Dans le cas del’oxydation biologique, on injecte de l’airdans l’eau puis le fer et le manganèsesont oxydés par la biomasse implantéegénéralement dans deux filtres séparés.Ces procédés demandent d’unepart des bassins supplémentaires et,d’autre part, l’élimination des métauxprécipités. Avec le procédé in situ,de l’eau aérée est directement injectéedans le sous-sol, où se déposentl’oxyde/hydroxyde de fer et de manganèse.Le risque de colmatage est faible,puisque ceux-ci sédimentent sur dessurfaces de sable ou de gravier. Comparéaux procédés conventionnels enstation, les installations souterrainesprésentent l’intérêt d’être d’envergurerelativement modestes et de ne pasexiger l’évacuation de boues. Un autreavantage de l’approche in situ résidedans le fait que les cornes de rabattementne peuvent se boucher du faitque le fer et le manganèse sont précipitésbien avant.70 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Tableau 8 : Contrôle des procédésEtape du procédé Paramètre Concentration maximale Mesure Fréquence des contrôlesEau bruteEau potableFloculation/ dosage de concentration de - 0.3 mg Fe/L concentration hebdomadaire à mensuelleprécipitation l’agent/adjuvant l’agent/adjuvant 0.2 mg Al/L Messung,de floculation de floculation 0.5 µg Acrylamid/L TurbiditéDéparticulation Turbidité 5 - 200 NTU < 1 NTU Turbidité continueSédimentation Départiculation Turbidité - < 1 NTU Turbidité continueFiltration lente Départiculation Turbidité < 10 NTU < 1 NTU Turbidité continuesur sableFiltration rapide Départiculation Turbidité < 30 NTU < 1 NTU Turbidité continueFiltration Départiculation nombre de particules - < 1 NTU analyse particulaire continuemembranaire Départiculation sur/sous-pression - - test d’intégrité : annuelletest du maintien dela pression/élimination des microorganismes - GAM: 20/mL test de diffusion hebdomadaire à mensuellemicroorganismes (E.coli, GAM, E.Coli: nd/100 mL examen(UF, NF) entérocoques, etc.) EC: nd/100 mL microbiologiqueChloration dosage du chlore chlore résiduel à - 0.1 mg/L concentration par continuedans l’unité la sortie de l’unité mesureélectrochimiqueDioxyde de chlore dosage du-ClO 2& Cl - - 0.05 mg/L concentration par continuedioxyde de chlore résiduels à la mesure électrosortiede l’unitéchimiqueoxydation concentrations de 0.4 mg/L 0.05 mg/L concentration par continuechlorure et de chloritemesure électroàla sortiechimiqueOzonation dosage d’ozone O 3-résiduel à la - 0.05 mg/L concentration par continuesortie de l’unitémesure électrochimiqueoxydation concentration de < 50 µg Br - /L 10 µg BrO 3-/L concentration hebdomadaire à mensuellebromide et de bromureUV inactivation Turbidité/transmittance 1 UTN - Turbidité et continueà l’entréetransmittancedésinfection Rayonnement spatial/ - - capteurs UV continueinsuffisante fluence dans le réacteur (min. 400 J/m 2 )Charbon actif adsorption Concentration de - selon polluant concentration hebdomadairepolluant à la sortieEchange d’ions échange d’ions Concentration - selon ions concentration des hebdomadaireDésacidification/ Ajustement de à la sortie 6.8 – 8.2 ions problématiquesadoucissant l’équilibre pH à la sortie pHDésacidification/ instauration de pH à la sortie - 6.8 - 8.2 pH continueadoucissement l’équilibreOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 71

5. Procédés de potabilisation de l’eauCombinaison de procédésLorsque l’eau d’une nappe ou d’unesource est de bonne qualité, elle estsouvent potable d’emblée ou nécessitejuste une désinfection et/ou une protectiondu réseau. S’il s’agit, par contre,d’une eau provenant d’une sourcekarstique (forte turbidité, qualité très inégale,etc.) ou d’une nappe souterraineréduite (teneurs élevées en Fe[II] et/ouen Mn[II]), elle exigera encore d’autrestraitements. Enfin les eaux de surfacesuivent une filière multi-étapes axée surleurs particularités. La figure 18 résumeles différents schémas de traitementen fonction de la provenance de l’eau.Nous présenterons ci-dessous, en lescommentant, quelques exemples destations en service en Suisse. Il s’agirad’un descriptif non exhaustif. Lesfilières de traitement doivent toujoursêtre conçues et dimensionnées en fonctiondu cas particulier.traitement multi-étapeseau superficielleenrichissementartificiel en eausouterrainequalité insuffisante• forte turbidité• présence de Fe(II)et Mn(II)floculation/précipitationsédimentationfiltrationoxydationdésinfectioncharbon actiféchange d’ionsadoucissementdésacidificationeau de nappe ou de sourceune seule étape de traitementdésinfectioninjection dansle réseauFigure 18: Schéma des filières de traitement des eaux souterraines, superficielle ou de source.72 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Traitement à étape uniqueLe traitement à une seule étape consisteuniquement à désinfecter l’eau parvoie physique (figure 19) ou chimique.Ce cas particulier, qui concerne surtoutl’eau de nappe ou de source, vise àgarantir la conformité de l’eau avec lecadre législatif sur l’hygiène. Si la désinfectionse fait par UV, la faible turbiditésera une condition fondamentale ; si ladésinfection est chimique, ce sera alorsla faible teneur en matière organiquequi sera essentielle.Désinfectionaux UVFiltrationmembranaireeau bruteeau bruteeau potableeau potableFigure 19 : Options de traitement à une seule étape : désinfection physique par UV ou par filtration membranaireTraitement classique multi-étapesd’une eau de lacLa chaîne de traitement sert à potabiliserune eau de lac polluée ; elle intègregénéralement une filtration, visant àéliminer les particules, ainsi qu’une oxydation/désinfection ; d’autres étapesviennent compléter la filière en fonctiondes particularités de l’eau. La structureet la chronologie des étapes peuventgrandement varier, puisque de nouvellesétapes de traitement viennentsouvent s’ajouter et compléter la filièred’origine.La station de pompage de Lengg, quialimente en eau la ville de Zurich, nousservira d’exemple (figure 20). L’eau dulac de Zurich y est captée à une trentainede mètres de profondeur puisdésinfectée à l’ozone. Après correctiondu pH, elle subit une étape de filtrationrapide. Suivent ensuite une ozonationintermédiaire puis une filtration surcharbon actif. La filtration lente sursable, qui vient achever la chaîne detraitement, assure la stabilité biologiquede l’eau.eau brutePréozonationcorrectiondu pHFiltrationrapideOzonationintermédiaireCharbonactifFiltration lentesur sableeau potableFigure 20: Schéma simplifié de la chaîne de traitement d’eau de lac de la station de Lengg (approvisionnementen eau de la ville de Zurich).Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 73

5. Procédés de potabilisation de l’eauTraitement classique multi-étapesd’une eau karstiqueLes eaux karstiques présentent, commeles eaux superficielles, des fluctuationsde qualité relativement importantes.De ce fait, une station typiquementdestinée à leur traitement intègrera plusieursétapes d’élimination de particuleset de composés, de transformationde ces composés et de désinfection.La figure 21 illustre la filière de l’uned’elles, celle de Röschenz (BL).Floculation/sédimentationFiltrationrapideOzonationFiltration surcharbon actifChlorationeau brutesédimentation.floculationeau potableFigure 21 : schéma simplifié de la chaîne de traitement d’eau de source karstique de Röschenz (BL).Traitement moderne multi-étapesd’une eau de lacLes stations multi-étapes modernestendent à réduire le nombre de procédéstout en les modernisant - enincluant notamment des procédésmembranaires.A titre d’exemple, la station de pompagede Männedorf (ZH), intégralementnouvelle, dans laquelle l’eau du lac estd’abord ozonée (figure 22) puis filtréesur charbon actif et enfin sur membrane(ultrafiltration).OzonationFiltrationsur charbon actifUltrafiltrationeau bruteeau potableFigure 22: schéma simplifié de la chaîne de traitement d’eau de lac de la station de pompage de Männedorf (ZH).74 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

6. Monitorage et instrumentationLe bon déroulement des procédés depotabilisation, présentés au chapitre 5,exige un monitorage dont nous allonsdécrire brièvement les méthodes etl’appareillage. Nous nous concentreronssur le dosage des principaux réactifsdissous dans l’eau traitée (chlore, dioxydede chlore, ozone) et sur la mesuredes principaux paramètres de l’eau(conductivité, turbidité, transmittanceUV, etc.).ChlorePar colorimétrie (méthode DPD)Cette méthode permet de mesurer lateneur en chlore libre. La DPD (diéthyl-pphénylènediamine)oxydée par le chloreprend une couleur rosée à très rouge quiest mesurée par photométrie (510-530nm ; loi de Beer-Lambert) Une courbed’étalonnage détermine la concentrationdu chlore. Cette méthode permet deprouver des concentrations d’oxydationtrès basses. Le DPD réagit égalementavec le dioxyde de chlore et l’ozone,un élément à prendre en compte si lafilière de traitement comporte plusieursétapes. Les taux de chlore relatifs autraitement de l’eau de consommationse situent entre 0.02 et 1 mg/l ; le seuilde détection de la méthode DPD estd’environ 0.05 mg/l : cette méthode estdonc très sensible. Le prélèvement doitêtre dilué si sa teneur en chlore dépasse4 mg/l. L’étalonnage se fait par solutionsstandardisées de permanganate de potassiumou de chloroisocyanurate.Par ampérométrieCette méthode consiste à mesurer lecourant produit par le chlore captantun électron entre deux électrodes, enprésence d’un potentiel électrochimiqueconstant. Le courant mesuréest proportionnel à la concentrationdu chlore transformé. Les résultatsdépendent beaucoup de divers paramètresde l’eau, tels que le pH, ledébit et la température. Les sondessont souvent munies d’un pH-mètreet d’un thermomètre effectuant unecompensation mathématique desrésultats. Il est possible de réaliser unemesure sélective en protégeant lesélectrodes par une membrane semiperméable: les substances que l’ontveut mesurer diffusent ainsi au traversde la membrane et sont réduites sur lacathode. La mesure dépend donc dupH. L’étalonnage se fait par colorimétrie(p. ex., méthode DPD). On veillera àchanger régulièrement la membrane etla solution d’électrolyte (selon instructiondu fabricant).Dioxyde de chlorePar colorimétrie (méthodes DPD etTMB)La méthode DPD permet de quantifierle dioxyde de chlore de la mêmemanière que le chlore (cf. ci-dessus).Pour les concentrations très faibles, onremplacera la DPD par la tetraméthylbenzidine(TMB). La TMB oxydée parle dioxyde de chlore prend une couleurjaune, dont l’absorption est mesuréeà 440 nm. Cette méthode n’est passélective puisque la TMB réagit aussiavec d’autres agents oxydants : ons’assurera donc que les échantillons àmesurer n’en contiennent plus.Par ampérométrieLe principe est le même que pour lechlore (cf. ci-dessus). Les cathodesutilisées pour le dioxyde de chlore sontgénéralement en or et les anodes enargent. Une membrane sépare le liquideambiant de l’intérieur de l’électrode empliede solution électrolyte. Des sondesthermiques intégrées compensentles résultats en ajustant le calcul. Lamesure ampérométrique du dioxyde dechlore présente une sensibilité croiséeavec le chlore et l’ozone. Le seuil de détectionse situe entre 0.01 et 0.02 mg/let la méthode enregistre des concentrationsallant jusqu’à 2 mg/l.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 75

6. Monitorage et instrumentationConductivitéLa conductivité de l’eau est déterminéepar les ions libres qu’elle contient. Onmesure le courant (la résistance) entreune anode et une cathode complètementimmergées dans l’eau. La conductivitése définit comme l’inverse dela résistance spécifique entre les deuxélectrodes. Un senseur thermique esttoujours intégré puisque la conductivitéest thermodépendante. On l’exprimegénéralement pour une température de25°C. La linéarité est incertaine à concentrationsioniques très basses et trèsélevées, ce qui empêche parfois lesmesures précises. On peut cependantremédier à ce problème en choisissantle matériel et l’appareillage adapté à lafourchette de conductivité à mesurer.Un courant alternatif permet de diminuerla polarisation induite. L’étalonnagerepose sur des solutions standards dontla conductivité est connue. On veillera àétalonner dans la même fourchette deconductivité que celle anticipée.OzonePar colorimétrie (méthodes indigo)La méthode indigo repose sur la décolorationtrès rapide du carmin d’indigotrisulfonate par l’ozone. La réactionest stoechiométrique. Elle est réaliséedans l’eau acidifiée, afin d‘éviter ladécomposition de l’ozone. Le degré dedécoloration est mesuré par absorptionà 600 nm et par rapport à un échantillonde référence (loi de Beer-Lambert). Lerésultat est converti en concentrationd’ozone. Les réactifs sont ajoutésdirectement lors du prélèvement et lamesure doit être effectuée dans les 4heures qui suivent.Les effets du chlore résiduel peuventêtre limités par l’addition d’acidemalique. D’autres composés tels quel’oxyde de manganèse et le bromepeuvent perturber la mesure et doiventêtre pris en compte.Par ampérométrieLe principe est le même que celuiutilisé pour le chlore (cf. ci-dessus). Lacathode est généralement en platine.L’électrode est soit ouverte, soit immergéedans une solution électrolyte protégéepar une membrane (électrode deClark). On utilise une eau sans ozonepour caler le point zéro.ParticulesMesure continueCe principe repose sur la diffraction dela lumière par les particules en suspension.Un rayon lumineux très mince(rayon laser, p. ex.) traverse un capillairedans lequel passe l’eau à analyser.Lorsqu’une particule traverse le rayon,elle soustrait celui-ci à un photodétecteurplacé vis-à-vis de la sourcelumineuse. Le signal mesuré dépenddes caractéristiques particulaires. Laconcentration de particules est doncdistribuée selon la taille, la surface oule volume particulaire. Chaque particuleest classée par analogie avec unesphère de diamètre défini produisant lamême absorption. Le seuil de détectionse situe entre 1 et 3 µm de diamètre ;le diamètre des particules que contientl’eau à traiter se situe généralemententre 1 et 100 µm. Les problèmes potentielssont liés à des concentrationsparticulaires trop élevées, des particularitésoptiques (structure, transparence,forme des particules) ou encore à lavariation du débit.76 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Mesures ponctuellesDe nouvelles méthodes telle que la cytométriede flux reposent sur le mêmeprincipe que les mesures en continu,mais permettent en plus de distinguerles microorganismes vivants des morts.A cet effet, ceux-ci sont marqués surdifférentes structures (paroi cellulaire,ADN, ARN) et sont ensuite analysésindividuellement. C’est une méthodequi ne peut s’effectuer que de manièreponctuelle, puisque le marquage desmicroorganismes ne peut être réalisé encontinu. La microscopie classique estune autre méthode de mesure ponctuellequi permet l’analyse qualitative desparticules et des microorganismes.pHLe pH se mesure par potentiométrie, aumoyen de deux électrodes protégéespar une membrane de verre. L’échangede protons (H + ) sur la membraneentraîne une différence de potentiel.Le pH-mètre utilisé doit convenir auxsolutions à basses températures et peutamponnées. Pendant les mesures,on veillera à ce que les prélèvementsne changent pas de température et neperdent pas de gaz dissous (CO 2). LepH mesuré est corrigé en fonction dela température (mesurée séparément).Le pH-mètre est étalonné au moyende solutions tampons de pH connu. Onle réétalonne généralement tous les3 mois en suivant les instructions dufabricant.Oxygène dissousPar ampérométrieLe principe est le même que celui utilisépour le chlore (cf. ci-dessus) et reposesur la polarisation d’une cathode enplatine (électrode de Clark). La précisionde la mesure est affectée par de fortesconcentrations de CO 2(modifiant le pHde la solution électrolyte) et de sulfured’hydrogène (H 2S). Les mesures se situentdans l’ensemble entre 0 et 20 mg/l.Par titrimétrie (méthode de Winkler)On forme d’abord un précipitéd’hydroxyde de manganèse (II) quiest alors oxydé en Mn(III) et Mn (IV)par l’oxygène dissous dans l’eau. Lemanganèse est ensuite réduit parl’addition d’acide et d’iode, ce qui libèrel’iode en quantité équivalente à celle del’oxygène dissous. Il suffit alors de titrerla concentration d’iode libéré au moyend’une solution de thiosulfate. On veilleraà éviter toute évaporation ou aérationdes prélèvements d’eau.Par luminescence (LDO)On utilise de plus en plus aujourd’hui lamesure optique de l’oxygène par sondeLDO (Luminescent Dissolved Oxygen).Celle-ci contient un capteur sensible àl’oxygène. Ce capteur réagit égalementà la lumière bleue, émise par une diode(DEL), en renvoyant de la lumière rouge(luminescence). Or, l’oxygène interfèreavec la formation de cette lumière rouge.La durée et l’intensité de la lumièrerouge (mesurée par une photodiode)est donc inversement proportionnelleà la concentration d’oxygène dissousdans l’eau (mg d’O 2/l).Absorbance/Transmittance UVCette méthode consiste à mesurerla perte d’énergie d’un rayonnementtraversant un liquide. L’absorption (plusjustement appelée absorbance) estla quantité de lumière retenue par lesparticules et les substances organiquesdissoutes dans l’eau. La mesure esteffectuée en continu par un photomètre; celui-ci se compose d’une source d’UVet d’une cellule photoélectrique qui sefont face en encadrant une fenêtre demesure. On mesure ainsi le coefficientd’absorption de l’eau à 254 nm (CAS 254)et les résultats obtenus permettent dedéduire, par corrélation, la teneur encarbone organique dissous (COD) et lademande chimique en oxygène (DCO).En effet, les substances humiquesOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 77

6. Monitorage et instrumentationayant une forte proportion de groupesaromatiques, elles absorbent beaucoupd’UV. La transmission (plus justementappelée transmittance) repose sur lemême principe, puisqu’elle mesurel’énergie lumineuse traversant uneépaisseur d’eau sans être diffusée niabsorbée (figure 23). La transmittanceest surtout utilisée dans le monitoragedes unités UV. On mesure ainsi lecoefficient d‘absorption/d‘atténuationde l‘eau à 254 nm (CAS 254/CTS 254). Lavaleur CTS 254comprend aussi bien ladistribution des particules insolublesque l‘absorption pour l‘ensemble deSource/diodeParticule ensuspensionCapteur UVSubstance dissouteFigure 23 : Principe de la transmittance (transmissionlumineuse). Le paramètre mesuré est l’énergielumineuse qui parvient au capteur sans avoir étéabsorbée ni réfléchie par l’échantillon d’eaul‘échantillon. Par contre, la valeur CAS 254après filtration de l‘echantillon ne comprendque l‘absorption des substancesdissoutes. Au contraire des valeursCTS 254et CAS 254, la transmission UVdépend de l‘épaisseur de la couche dufluide irradié. Par corrélation, il est possiblede déduire la teneur en carboneorganique dissous (COD) et la demandechimique en oxygène (DCO).TurbiditéLa turbidité d’un milieu correspond à sateneur en matières en suspension. Elleindique combien d’énergie émise dansce milieu est réfléchie par les particulesqu’il contient. La turbidimétrie consisteà mesurer l’intensité de la lumièreréfléchie par un liquide. Une partie dela lumière percutant une particule esttoujours réfléchie par cette dernière.L’ampleur de cette réflexion dépend dela densité et des propriétés des particules(forme, taille, couleur). Ce sontessentiellement les particules mesurant0.1 - 1 µm qui sont responsables dela turbidité. Les mesures utilisent unrayonnement infrarouge de 860 nm.La mesure porte sur l’intensité de lalumière réfléchie à 90° de la sourcelumineuse (figure 24). Les résultatssont exprimés soit en FNU soit en UTN(unités utilisées par l’agence américainepour la protection de l’environnement[EPA]). Notons que ces unités sontéquivalentes lorsque les normes de mesuresont respectées (longueur d’onde,angle de mesure, etc.), auquel cas1 UTN = 1 FNU = 1 FTU = 1 TE/F 90° =1 JTU. L’étalonnage se fait par solutionsstandard de formazine ; celles-cisont commercialisées mais peuventégalement se fabriquer. On utilise engénéral une solution de 400 UTN. Pourles faibles turbidités (< 1 UTN), la précisionde mesure doit être de 0.02 UTN(MSDA). Lorsque la turbidité de l’eauest faible, l’emploi d’une lumière delongueur d’onde de 550 nm donne uneplus grande diffusion et donc une meilleurereproductibilité des mesures. Lalimite de mesure de l’appareil dépendde ses caractéristiques. En cas de forteturbidité, il peut s’avérer judicieux dediluer l’échantillon prélevé.Source/diodeParticule ensuspensionDétecteurSubstance dissouteFigure 24 : La turbidimétrie mesure la lumièreréfléchie avec un angle de 90° par rapport à la sourcelumineuse.78 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

7. Homologation des nouveauxprocédésLa population suisse est très attachéeà l’excellente qualité de son eau potable.Or la qualité de l’eau brute estsouvent affectée par l’activité humaine(agglomérations, industrie, agriculture,circulation, etc.). Rester fidèle auxattentes que suscite l’eau potable exigede s’adapter aux évolutions de la sociétéet aux situations nouvelles - commepar exemple l’apparition d’un nouveaupolluant. Ce qui suppose d’adapter lesstations existantes et d’y introduirede nouveaux procédés de traitement.Lorsqu’il s’agit de potabiliser une eausuperficielle, une eau de source ou uneeau provenant d’une nappe en rochemeuble, on cherchera, autant quepossible, à en préserver les propriétésinitiales et à minimiser l’adjonction deproduits.En Suisse, l’eau potable est soumiseà la législation sur les denrées alimentaires.C’est donc l’ordonnance du DFIsur l‘eau potable, l‘eau de source etl‘eau minérale (RS 817.022.102) quirègle les conditions d’homologationd’un nouveau procédé de préparationde l’eau potable. L’art. 6 al. 5 stipule eneffet que « les procédés de traitementet de désinfection de l’eau potable sontsoumis à l’autorisation de l’Office fédéralde la santé publique (OFSP) ».Cette disposition vise à s’assurer queseuls seront utilisés les produits etprocédés efficaces, sûrs et dénuésd’effets délétères sur la santé des consommateurs.Pour pouvoir être utilisésdans la production d’eau potable, lesproduits chimiques sont d’abord soumisà une autorisation qui dépend de lalégislation suisse sur les produits chimiques,puis, dans un second temps, àune autorisation de l’OFSP. Un dossiertrès complet devra accompagner larequête pour permettre aux servicescompétents d’évaluer le nouveauprocédé. Le requérant y présenterad’une part les preuves scientifiques del’efficacité du procédé contre le polluantou le microorganisme visé, et d’autrepart, les preuves de son innocuité. Pourqu’ils soient considérés comme despreuves scientifiques, les élémentsavancés doivent remplir les critèressuivants :• Les essais doivent être réalisés parune institution reconnue (laboratoire,organisation, etc.) et l’efficacité doitêtre confirmée par un second organismeindépendant ;• Les essais doivent recourir à desméthodes connues ; les sourcesd’information seront indiquées explicitementet les expériences décritesde telle sorte qu’elles puissent êtrereproduites par l’organisme indépendant;• Les bases d’analyse (lois, normes,etc.) doivent être clairement établieset seront rédigées dans un langageaccessible aux experts qui se chargerontde l’évaluation ;• Les données fournies doivent permettreà des spécialistes indépendants dereproduire les procédés et d’obtenirla même efficacité que celle observéelors des essais initiaux ;• Les résultats doivent être reproductiblesen situation réelle, c’est-àdireen station de traitement. Dansce contexte, on attachera beaucoupd’importance aux particularités del’eau brute et au dimensionnementdes unités de traitement (paramètreshydrauliques, durées de séjour, etc.).Les listes de contrôle et arbres décisionnelsqui suivent visent à faciliter laconstitution du dossier de demanded’homologation d’un nouveau procédé detraitement de l’eau. Ils permettront égalementde vérifier si le procédé en questionest réellement adapté à la problématique.La liste de contrôle 1 concerne les infor-Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 79

7. Homologation des nouveaux procédésmations générales. La figure 25 et la listede contrôle 2 concernent les demandespour nouveau traitement de micropollu-ants ; la figure 26 et la liste de contrôle 3concernent les demandes pour nouveautraitement de microorganismes.Liste de contrôle 1: Informations générales requises dans le cadre d’un dossier de demande d’homologationd’un nouveau traitement de l’eauInformation requise Détails à fournirInformations Requérant Nom et adresse complète qgénéralesdu requérantRenseignementsStationNom et adresse complète de la per- qsonne à contacter pour toutrenseignementDénomination précise de la station qconcernée : alimentation en eau,adresse, données techniques-But But recherché, modification d’une qstation ou construction d’unenouvelle unitéInformation Nom de marque Dénomination précise permettant qsur les d’identifier le produit :produitsnom du produitType de traitement Pour quel type de traitement le qprocédé sera utilisé : séparationou transformation de substance,désinfectionPromoteur Nom et adresse complète du qpromoteurFabricantNom et adresse complète dufabricantRenseignements Nom et adresse complète de la qpersonne à contacter pourrenseignementsCertification/ Type de certification, numéro qenregistrement d’enregistrement du dossier,numéro d’autorisationDocumentation Description détaillée de la station, qtechniqueinstructions techniquesFait80 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Micropolluants1Eau brute :Ressource AEau brute :Ressource B2Traitement5Autresprocédés3 4SéparationTransformation6 7 8ProcédéAdsorptionmembranaireOxydationchim./biol.9Réductionchim./biol.Figure 25: Arbre décisionnel servant à classer les nouveaux procédés de traitement de micropolluants. Laliste de contrôle correspondante (no 2) indique les informations requises dans le cadre de cette procédured’homologation.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 81

7. Homologation des nouveaux procédésListe de contrôle 2 : Constitution d’un dossier de demande d’homologation d’un nouveau traitement demicropolluantsRessourced’eauTraitementSéparationInformation requiseComposition chimiquede l’eau brutecomme base dedécisionAlternatives testéesDescription deséléments oucomposés ciblésEvaluation du typede procédéMécanismeRéactifs utilisésProblèmesRestrictionsAutres facteursParamètres ciblésDétails à fournirRésultats des analyses chimiques(programmes d’analyses)Analyse des ressources d’eau alternativeset des autres possibilitésd’approvisionnementQuels éléments ou composés sontindésirables et quelle est leurconcentrationBase de décision, description duprocédé : séparation, transformation,autres procédésDéfinition du mode de séparation :adsorption, procédé membranaire,autre procédéDescription de leurs propriétésphysicochimiquesSubstances ou sous-produitsproblématiques, problèmes potentielstels que corrosion, lessivage,fouling, activité biologiqueExigences de l’eau brute, substancesconcurrentes pour le site deliaison, critères/restrictions d’emploiEffets des autres composants sur leprocédé (concurrence pour les sitesd’adsorption, fouling, etc.)Définition des élément/composéset des paramètres ciblés, fournir lapreuve que le procédé les cible bienFaitqqqqqqqqqq82 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Liste de contrôle 2 (suite) : Constitution d’un dossier de demande d’homologation d’un nouveau traitement demicropolluantsTransformationAutresprocédésInformation requiseParamètres ciblésRéactionRéactifs utilisésSous-produitsAutres facteursRestrictionsType de procédéDétails à fournirDéfinition des élément/composéset des paramètres ciblés, fournir lapreuve que le procédé les cible bienDescription de la transformation (chimique,physique, biologique), desmécanismes impliqués, concentrationdes réactifs utilisésDescription des réactifs utilisés,avec une évaluation de leur tolérabilitépar l’eau brute, de leur toxicité etde leurs effets sur la santéDescriptions des sous-produitsindésirables des réactionsRéactions avec les autres composants,répercussions sur la stabilitédes agents oxydantsExigences de l’eau brute, substancesconcurrentes pour la réaction,critères/restrictions d’emploiDescription détaillée du procédéglobal, de son but, de son moded’action, de ses sous-produits etdéchetsFaitqqqqqqqLes autorités d’homologation développeront un formulaire ad hoc pourchaque procédé.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 83

7. Homologation des nouveaux procédésMicroorganismes1Eau brute :Ressource AEau brute :Ressource B2Traitement5Autresprocédés3 4SéparationDésinfection6 7 8ProcédéFiltrationmembranaireDésinfectionchimique9DésinfectionphysiqueFigure 26: Arbre décisionnel servant à classer les nouveaux procédés de traitement de microorganismes. Laliste de contrôle correspondante (no 3) indique les informations requises dans le cadre de cette procédured’homologation.84 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Liste de contrôle 3 : Constitution d’un dossier de demande d’homologation d’un nouveau traitement demicroorganisme.Ressourced’eauTraitementSéparationDésinfectionAutresprocédésInformation requiseComposition microbiologiquede l’eaubrute comme basede décisionAutres solutionstestéesDescription desorganismes ciblésEvaluation du typede procédéMécanismeRéactifs utilisésProblèmesAutres facteursMode d’actionMode d’inactivationProduits utilisésSous-produitsAutres facteursRestrictionsType de procédéDétails à fournirRésultats des analyses microbiologiques(programmes de mesures)Analyse des autres ressources d’eauet possibilités d’approvisionnementQuels microorganismes sontindésirables et quelle est leurconcentration ?Base de décision, description duprocédé : séparation, désinfection,autres procédésDéfinition du mode de séparation :procédé membranaire, filtrationDescription des propriétésphysicochimiquesRétention incomplète, percée demicroorganismesEffet des autres composés sur leprocédé (fouling, etc.)Désinfection chimique ou physiqueStructure ciblée sur les microorganismes,effets sur ces derniersDescription des produits utilisés,avec une évaluation de leur tolérabilitépar l’eau brute, de leur toxicité etde leurs effets sur la santéDescriptions des sous-produitsdésirables et indésirablesRéaction avec les autres composants,stabilité du désinfectant,bouclier pour les microorganismesexigences de l’eau brute, substancesconcurrentes, critères/restrictions d’emploiDescription détaillée du procédéglobal, de son but, de son moded’action, de ses sous-produits etdéchetsFaitqqqqqqqqqqqqqqLes autorités d’homologation développeront un formulaire ad hoc pourchaque procédé.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 85

8. Bases légales1. Législation suisse sur l’eau potableL’eau potable est vitale et c’est unedenrée alimentaire. Elle est doncsoumise à la législation sur les denréesalimentaires, dont la structure estreprésentée en figure 27.PeupleCONSEILNATIONALCONSEIL DESÉTATSConseil fédéralArt. 97 de la Constitution fédéraleProtection des consommatrices et des consommateursOrdonnance sur les denréesalimentaires et les objets usuelsLOI SUR LES DENRÉES ALIMENTAIRESOrdonnance sur le tabacOrdonnance sur l’hygièneOrdonnance sur les substancesétrangères et les composantsOrdonnance sur les additifsOrdonnance sur les denrées alimentairesgénétiquement modifiéesOrdonnance surl’étiquetage et lapublicité des denréesalimentairesExécution de la législationsur les denrées alimentairesDÉP.FÉDÉRALDE L’INTÉRIEUROFSPManuel suisse des denrées alimentairesLettres d’information, bulletins OFSP, travaux de laSSCAE, etc.Figure 27 : Structure de la législation suisse sur les denrées alimentaires à partir de 2005.1.1 Exigences en matière d’eaupotable« Par eau potable, on entend l’eau qui,à l’état naturel ou après traitement,convient à la consommation, à la cuissond’aliments, à la préparation de mets etau nettoyage d’objets entrant en contactavec les denrées alimentaires. » (art. 2de l’ordonnance du DFI sur l’eau potable,l’eau de source et l’eau minérale). L’eaupotable est également nécessaire pourfabriquer, traiter et conserver certainesdenrées alimentaires destinées à êtreconsommées par l’homme. Elle doitêtre salubre sur les plans microbiologique,chimique et physique, de plusson goût, son odeur et son aspectdoivent être irréprochables. Elle ne doitpas contenir de microorganismes, deparasites, ni de substances en nombreou à concentration représentant un dangerpotentiel pour la santé de l’homme.Le distributeur est responsable de laqualité de l’eau jusqu’au raccordementprivé (compteur), après quoi cette responsabilitéincombe à l’exploitant ou aupropriétaire.86 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

1.2 Exigences en matière deproduction d’eau potableLa production d’eau potable est unprocessus continu. Contrairement auxautres denrées alimentaires, l’eau nepeut être rappelée en cas, par exemple,de non-conformité à une norme. L’eaupotable est une denrée essentielle etperpétuellement requise en grandequantité. Elle se distingue aussi desautres denrées alimentaires par le faitqu’elle doit être produite localement, àpartir de ressources naturelles situéesà proximité de son lieu de consommation.En effet, les quantités requisessont telles qu’elles seraient difficilementtransportables sur de grandes distances.Or, l’intégrité de ces ressourcesest souvent menacée par leur expositionà l’environnement et à la pollution,ainsi que par les différentes exploitationsdont elles peuvent faire l’objet.Les facteurs à même d’influer sur la qualitéde l’eau potable sont les suivants :• la protection des ressources naturellescontre toute forme de pollution ;• l’exploitation durable de l’eau potable• l’état technique et structurel desinstallations ;• les moyens techniques mis en œuvrepour traiter l’eau ;• la propreté des installations (aspecthygiénique) ;• la formation des fontainiers• le sens des responsabilités de tous lesintervenants1.3 Exigences en matière d’eaupotable en temps de criseEn cas de crise, l’eau que reçoit la populationdoit normalement répondre auxexigences en matière d’eau potable,même si cette eau est acheminée parvoies alternatives (réseaux provisoires,réservoirs, citernes de ravitaillement).En cas de doute, ou sur instruction del’organe responsable, l’eau distribuéesera encore désinfectée (addition dedésinfectant ou cuisson).2. Extraits des textes de loi concernantl’approvisionnement en eaupotable2.1 Loi du 9 octobre 1992sur lesdenrées alimentaires (LDAI) ;RS 817.0(état au 1 er avril 2008)Art. 23 Autocontrôle1Quiconque fabrique, traite, distribue,importe ou exporte des denrées alimentaires,des additifs et des objets usuels,doit veiller, dans le cadre de ses activités,à ce que les marchandises soientconformes aux exigences légales. Ilest tenu de les analyser ou de les faireanalyser, selon les règles de la bonnepratique de fabrication.2Le contrôle officiel ne libère pas del’autocontrôle.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 87

8. Bases légales2bisQuiconque constate que des denréesalimentaires ou des objets usuelsqu’il a importés, fabriqués, transformés,traités ou distribués peuvent présenterun danger pour la santé doit veiller à cequ’il n’en résulte aucun dommage pourles consommateurs. Si ces denrées alimentairesou objets usuels ne se trouventplus sous son contrôle immédiat,il doit informer sans délai les autoritésd’exécution compétentes et collaboreravec elles.3Le Conseil fédéral règle les conditionsauxquelles on peut renoncer à l’analysedans un cas précis.5Le Conseil fédéral peut définir la documentationà fournir en relation avecl’autocontrôle.2.2 Ordonnance du 23 novembre2005 sur les denrées alimentaireset les objets usuels (ODAlOUs) ;RS 817.02 (état au 1 er avril 2008)Art. 3 Personne responsable1Il y a lieu de désigner, pour chaqueétablissement du secteur alimentaire,une personne qui, outre la direction del’entreprise, assume la haute responsabilitéde la sécurité des produits (personneresponsable).2A défaut, la sécurité des produits relèvede la responsabilité de la direction del’entreprise.Art. 12 Obligation d’annoncer1Toute personne qui fabrique, transforme,traite, entrepose, transporte,remet, importe ou exporte des denréesalimentaires est tenue d’annoncer sonactivité à l’au-torité cantonale d’exécutioncompétente.2L’obligation d’annoncer ne s’appliquepas à la remise occasionnelle de denréesalimentaires dans le cadre limitéd’un bazar, d’une fête scolaire ou d’uneautre situation analogue.3Doivent également être annoncés leschangements d’activité importants et lacessation d’activité.Art. 47 Hygiène1La personne responsable doit veiller àce que :a. les denrées alimentaires et les objetsusuels ne subissent pas d’altérationpréjudiciable sous l’effet de microorganismes,de substances étrangères oud’autres causes ;b. les denrées alimentaires dont ellea la responsabilité soient propres à laconsommation humaine, compte tenude l’usage prévu.2Elle doit prendre toutes les précautionset mesures nécessaires pour maîtriserles risques d’atteinte à la santéhumaine.3Les récipients, les appareils, les instruments,les emballages, les moyensde transport, etc. intervenant dans lamanipulation de denrées alimentairesainsi que les locaux destinés à la fabrication,à la conservation et à la ventede denrées alimentaires doivent êtrepropres et en bon état.Chapitre 5 : ContrôlesSection 1 : AutocontrôleArt. 49 Principe1La personne responsable veille, dansle cadre de son activité, à ce que lesexigences légales s’appliquant aux den-88 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

ées alimentaires et aux objets usuelssoient respectées à toutes les étapesde la fabrication, de la transformation etde la distribution, et en particulier à garantirla protection de la santé humaine,la protection contre la tromperie ainsique l’utilisation des denrées alimentaireset des objets usuels dans desconditions hygiéniques.2La personne responsable est tenue àl’autocontrôle pour satisfaire aux exigencesde l’al. 1.3Les instruments importants de l’autocontrôlesont notamment :a. la maîtrise des procédures (bonnespratiques d’hygiène, bonnes pratiquesde fabrication) ;b. le recours à des procéduresconformes aux principes de la méthodeHACCP (art. 51) ;c. la traçabilité ;d. le prélèvement d’échantillons ainsique l’analyse des denrées alimentaireset des objets usuels.Art. 50 Traçabilité1Les denrées alimentaires, les animauxde rente destinés à l’obtention dedenrées alimentaires, ainsi que toutesles substances susceptibles d’êtretransformées en denrées alimentairesdoivent être traçables à toutes lesétapes de la fabrication, de la transformationet de la distribution. L’art. 5 del’ordonnance du 23 novembre 2005 surla production primaire est réservé.2Toute personne qui fait le commercedes produits visés à l’al. 1 doit pouvoirindiquer aux autorités cantonales d’exécutioncompétentes :a. de qui elle a reçu les produits, etb. à qui elle les a livrés; fait exception laremise directe au consommateur.Art. 51 Hazard Analysis and CriticalControl Points (méthode HACCP)1Toute personne qui fabrique, transforme,traite, entrepose, transporte ouremet des denrées alimentaires doitmettre en place et appliquer une ouplusieurs procédures de surveillancepermanente fondées sur les principesHACCP, visant à maîtriser les risquesbiologiques, chimiques et physiques.L’art. 53 est réservé.2Ce système d’assurance-qualité doitinclure les fonctions suivantes :a. identifier et analyser les risques qu’ils’agit de prévenir, d’éliminer ou de ramenerà un niveau acceptable (« hazardanalysis », HA) ;b. identifier, dans la chaîne des processus,les points critiques nécessitantun contrôle pour prévenir, éliminer ouramener à un niveau acceptable lesrisques alimentaires (« critical controlpoint(s), CCP », points critiques decontrôle) ;c. établir, dans cette chaîne de processus,des valeurs indicatives qui différencientl’acceptabilité de l’inacceptabilitépour la prévention, l’élimination ou laréduction des dangers identifiés ;d. établir et mettre en oeuvre unsystème efficace de surveillance despoints critiques ;e. établir les mesures correctives àprendre lorsque la surveillance révèle laperte de maîtrise d’un point critique ;f. établir la procédure visant à vérifierle respect des mesures prévues auxlet. a à e; les procédures de vérificationdoivent être exécutées régulièrement,ainsi que lors de tout changement deproduction susceptible d’avoir uneincidence négative sur la sécurité desdenrées alimentaires ;Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 89

8. Bases légalesg. établir une documentation à mêmede démontrer l’application effective desdispositions visées aux let. a à f; cettedocumentation doit correspondre à lanature et à la taille de l’entreprise; elledoit être tenue à jour et archivée pendantune période appropriée.3La méthode HACCP doit être appliquéeproportionnellement au risquealimentaire encouru et au volume deproduction.4Le DFI peut réduire ces exigences demanière appropriée pour les détaillants.Art. 52 Guide des bonnes pratiques1L’industrie alimentaire peut établir unguide des bonnes pratiques fondées surles principes de la méthode HACCP. Ildoit être approuvé par l’OFSP.2Ce guide doit :a. permettre l’application correcte desdispositions de la présente section ainsique des autres dispositions relevant del’hygiène des denrées alimentaires;b.tenir compte des codes d’usages pertinentsdu Codex Alimentarius, etc. être élaboré en concertation avec lesmilieux concernés.Art. 53 Preuves des bonnes pratiquesLa personne responsable doit pouvoirfournir à l’autorité cantonale d’exécutioncompétente la preuve :a. qu’une procédure conforme à la méthodeHACCP est appliquée, oub. pour autant qu’un guide des bonnespratiques approuvé par l’OFSP soit existant,que son activité est conforme à ceguide des bonnes pratiques.Art. 54 Remise de denrées alimentaireset d’objets usuels présentantun danger pour la santé humaine1SSi la personne responsable constateou a des raisons de supposer que desdenrées alimentaires ou des objetsusuels importés, fabriqués, transformés,traités ou remis par son établissementont mis en danger la santéhumaine ou sont susceptibles de présenterun tel danger, et que ces denréesalimentaires ou ces objets usuelsne sont plus sous le contrôle immédiatde son établissement, elle doit immédiatement:a. informer les autorités cantonalesd’exécution compétentes ;b. prendre les dispositions nécessairespour retirer du marché les produitsconcernés (retrait), etc. rappeler les produits qui auraient déjàpu parvenir jusqu’aux consommateurs(rappel) et informer ceux-ci de manièreclaire et précise sur les motifs du rappel.2Si elle apprend ou a des raisons desupposer l’apparition d’un foyer detoxi-infection alimentaire en relationavec son établissement, elle veille àce que des échantillons des denréesalimentaires en cause ou des souchesd’agents infectieux soient conservés et,si nécessaire, mis à la disposition desautorités d’exécution.3Elle est tenue de collaborer avec lesautorités d’exécution.90 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

2.3 Ordonnance du 23 novembre2005 sur l’eau potable, l’eau desource et l’eau minérale(état au 27 décembre 2005))Section 2 : Eau potableArt. 2 DéfinitionPar eau potable, on entend l’eau qui,à l’état naturel ou après traitement,convient à la consommation, à la cuissond’aliments, à la préparation de metset au nettoyage d’objets entrant encontact avec les denrées alimentaires.Art. 3 Exigences1L’eau potable doit être salubre surles plans microbiologique, chimique etphysique.2Elle est réputée telle, à l’endroit oùelle est mise à disposition du consommateur:a. lorsqu’elle répond aux critères hygiéniqueset microbiologiques fixés pourl’eau potable dans l’ordonnance du DFIdu 23 novembre 2005 sur l’hygiène ;b. lorsqu’elle ne dépasse pas les valeursde tolérance ni les valeurs limitesfixées pour l’eau potable dans l’ordonnancedu 26 juin 1995 sur les substancesétrangères et les composants,etc. lorsque son goût, son odeur et sonaspect sont irréprochables.Art. 4 EtiquetageIl est interdit de faire figurer sur lesrécipients d’eau potable destinés à êtreremis au consommateur :a. toute indication relative à un lieu oùest exploitée une source, tout nom desource ainsi que tout dessin, illustrationou dénomination susceptible de créerune confusion avec une eau minéralenaturelle ou une eau de source ;b. une quelconque mention publicitairerelative à la santé.Art. 5 InformationToute personne qui exploite des infrastructuresd’eau potable pour remettrede l’eau potable aux consommateursest tenue d’informer ceux-ci au moinsune fois par année, de manière exhaustive,au sujet de la qualité de l’eaupotable.Art. 6 Infrastructures, moyens etprocédés pour l’eau potable1Les infrastructures d’eau potable comprennentles ouvrages de captage ou detraitement, de transport, de stockage etde distribution d’eau potable à des tiers.2Toute personne qui entend construireou modifier des infrastructures d’eaupotable doit l’annoncer préalablement àl’autorité cantonale d’exécution compétente.3Les ouvrages, appareils et équipementsdes infrastructures d’eau potabledoivent être aménagés, exploités,agrandis ou modifiés conformémentaux règles reconnues de la technique.L’exploitant est tenu de les faire contrôleret entretenir régulièrement par dupersonnel spécialement qualifié.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 91

8. Bases légales4Les ouvrages, appareils, équipementset procédés servant au traitement del’eau potable ne peuvent être exploitésque si l’eau potable traitée répond entout temps aux critères fixés à l’art. 3.5Les procédés de traitement et de désinfectionde l’eau potable sont soumisà l’autorisation de l’Office fédéral de lasanté publique (OFSP).2.4 Ordonnance du 26 juin 1995 surles substances étrangères et lescomposants dans les denrées alimentaires(OSEC) ; RS 17.021.23(état au 1 er avril 2008)Art. 1 PrincipeLes substances étrangères et lescomposants (substances) ne doiventêtre présents dans ou sur les denréesalimentaires qu’en quantités techniquementinévitables et ne présentant pasde danger pour la santé.Art. 2 Concentration maximale, valeursde tolérance et valeurs limites1Il faut entendre par concentrationmaximale la concentration d’une substanceet de ceux de ses produits dedégradation qui ont une importancetoxicologique, admise dans ou sur unedenrée alimentaire déterminée.2La concentration maximale d’unesubstance sera exprimée en tant quevaleur de tolérance ou en tant quevaleur limite.3La valeur de tolérance est la concentrationmaximale au-delà de laquellela denrée alimentaire est considéréecomme souillée ou diminuée d’uneautre façon dans sa valeur intrinsèque.4La valeur limite est la concentrationmaximale au-delà de laquelle la denréealimentaire est jugée impropre à l’alimentationhumaine.5Lorsque les circonstances le justifient,une valeur de tolérance et une valeurlimite sont établies pour une mêmesubstance.6Les valeurs de tolérance et les valeurslimites sont fixées dans les listes annexéesà la présente ordonnance.2.5 Ordonnance du 23 novembre2005 sur l’hygiène (OHyg) ;RS 817.024.1 (état au 1 er avril 2008)Art. 5 Critères microbiologiques, valeurslimites et valeurs de tolérancepour les microorganismes1Un critère microbiologique est un critèrequi définit l’acceptabilité d’un produit,d’un lot de denrées alimentaires,d’un procédé ou d’un objet usuel, surla base de l’absence, de la présenceou du nombre de microorganismesou de la quantité de leurs toxines, parunité fixée. Une différenciation est faiteentre:a. critère de sécurité des denrées alimentaires;b. critère d’hygiène du procédé.2Un critère de sécurité des denréesalimentaires définit l’acceptabilité d’unproduit mis sur le marché.3Un critère d’hygiène du procédé indiquel’acceptabilité du fonctionnementdu procédé de production. Son dépassementexige des mesures correctivesappropriées destinées à maintenirl’hygiène du procédé. Les critèresd’hygiène ne sont pas applicables auxproduits mis sur le marché.4Les critères microbiologiques sontexprimés par des valeurs limites et desvaleurs de tolérance.92 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

5Une valeur limite exprime le nombrede microorganismes au-delà de laquelleun produit est réputé dangereux pour lasanté.6Une valeur de tolérance exprime lenombre de microorganismes dont onadmet empiriquement qu’il ne doitpas être dépassé lorsque les matièrespremières sont choisies avec soin,que les règles de bonnes pratiques defabrication sont respectées et que leproduit est conservé dans des conditionsappropriées. Lorsque la valeur detolérance est dépassée, le produit estréputé amoindri dans sa valeur marchande.Art. 6 Méthodes d’analyse1L’analyse microbiologique des échantillonsdoit être effectuée conformémentaux méthodes d’analyse microbiologiquesde référence figurant dansle Manuel suisse des denrées alimentaires.2D’autres méthodes d’analyse sontadmises pour autant qu’elles soientvalidées par rapport à la méthode de référence,conformément aux protocolesreconnus au niveau international, etqu’elles aboutissent aux mêmes évaluationsque les méthodes de référence.Art. 17 Alimentation en eau1Les établissements du secteur alimentairedoivent disposer, en quantitésuffisante, d’eau potable conforme àl’ordonnance du DFI du 23 novembre2005 sur l’eau potable, l’eau de sourceet l’eau minérale.2Le recours à l’eau potable est indispensabledès lors que toute contaminationdes denrées alimentaires doit êtreévitée.3L’eau traitée pour servir à la transformationde denrées alimentaires ou pourservir d’ingrédient ne doit présenteraucune source de risque microbiologique,chimique ou physique et doitsatisfaire aux mêmes exigences quel’eau potable.4La glace entrant en contact avec lesdenrées alimentaires ou susceptible decontaminer celles-ci doit être fabriquéeà partir d’eau potable. Elle doit être fabriquée,manipulée et entreposée dansdes conditions excluant toute contamination.5La vapeur entrant directement encontact avec des denrées alimentairesne doit contenir aucune substanceprésentant un risque pour la santé oususceptible de contaminer lesditesdenrées.6L’eau non potable utilisée pour lalutte contre l’incendie, la production devapeur ou la réfrigération, ou à d’autresfins analogues, doit circuler dans unsystème séparé et être dûment identifiéeen tant que telle. Le système d’eaunon potable ne doit en aucun cas êtreraccordé au réseau d’eau potable nipouvoir refluer dans ce réseau.Cette ordonnance contient en annexedes listes spécifiant certaines limitesautorisées pour l’eau potable.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 93

8. Bases légales2.6 Autres lois et ordonnancesconcernant la qualité de l’eaupotable (sélection)Domaine des denrées alimentaires :Ordonnance du 23 novembre 2005 surles objets et matériaux ; RS 817.023.21.Domaine de la protection des eaux :Ordonnance du 28 octobre 1998 sur laprotection des eaux (OEaux) ;RS 814.201.Domaine des maladies:Loi du 18 décembre 1970 sur lesépidémies ; RS 818.101.Domaine des situations de crises :Ordonnance sur la garantie de l’approvisionnementen eau potable en tempsde crise (OAEC) du 20 novembre 1991RS 531.32.2.7 Manuel suisse des denréesalimentairesChap. 27A « Eau potable », édition1985 (version 2000)Le MSDA décrit et recommande certainesméthodes d’analyse de l’eaupotable ; il conseille sur l’interprétationdes résultats d’analyse ; il recommandedes normes physiques et chimiquespour les eaux destinées à la consommationet naturellement peu ou paspolluées par l’homme ou par le milieunaturel.94 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

9. GlossaireAOP: Advanced Oxidation Processes : méthode d‘oxydation poussée basée sur laformation secondaire de radicaux libres OHBDOC (Biodegradable Dissolved Organic Carbon) : carbone organique dissousbiodégradableBiodosimétrie, test biodosimétrique: test d‘évaluation de l‘efficacité des appareillagesde désinfection par UV. Le principe du test repose sur l‘emploi demicroorganismes (B. subtilits) dont la sensibilité aux UV est connueBiofouling: colmatage progressif des membranes de filtration par des microorganismesvivants qui prolifèrent sur les membranes (cf. également fouling).BTEX: paramètre cumulatif regroupant les quatre hydrocarbures aromatiques benzène,toluène, éthylbenzène et xylène.C*t (produit): paramètre permettant de standardiser l‘efficacité des désinfectantschimiques ; il s‘agit du produit de la concentration efficace c du désinfectant multipliépar la durée de contact t.CAP: charbon actif en poudre (PAC, Powdered Activated Carbon).Capside: enveloppe des virus renfermant le génome viral. Elle est formée parl‘assemblage complexe de protéines.Chlore libre: Le chlore libre est l’addition du chlore actif ou acide hypochloreux,c’est-à-dire le chlore disponible pour agir dans l’eau. Le chlore lié est la part enchlore qui a réagi avec des composés azoté, comme la chloramine, et dont le pouvoirdésinfectant est fortement diminué. La somme du chlore libre et lié donne lateneur en chlore total.COA: carbone organique assimilable (AOC, Assimilable Organic Carbon).COD: carbone organique dissous : somme du carbone organique dissous d‘originenaturelle ou anthropogène (DOC, Dissolved Organic Carbon).Coefficient d’uniformité: Caractéristique granulométrique d’un matériau filtrant :c’est le rapport entre le diamètre qui laisse passer des 60 % particules et celui quien laisse passer 10 % : U = d60/d10.Colonne d’adsorption: (lit fluidisé) masse de grains très fins maintenus en suspensiondans un milieu liquide par un courant gazeux ou liquide orienté de bas en haut.Dalton: (Da) unité de masse atomique correspondant à la masse d‘un atomed‘hydrogène (soit 1/12 de la masse du carbone 12C ; 1 Da = 1,6605655 • 10-27 kg).Dénitrification: réaction chimique consistant à réduire le nitrate (NO3-) en azoteélémentaire (N2).DFI: Département fédéral de l‘intérieur.Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 95

9. GlossaireDisproportionnement: réaction redox au cours de laquelle un réactif se trouvesimultanément sous forme d‘oxydant et de réducteur ; ainsi, avant la réactionil se trouve dans un état d‘oxydation moyen et après la réaction dans un étatd‘oxydation en partie plus positif et en partie plus négatifDNAPL: Dense Non Aqueous Phase Liquids : liquides denses en phase nonaqueuse : phase liquide de substances organiques (polluants) de densité supérieureà celle de l‘eau (> 1 kg/l)Dose UV: la dose UV (exprimée ne J/m 2 ) est le produit de l‘intensité du rayonnementet de sa durée. Elle caractérise la puissance de désinfection des appareils UVDPD: diéthyl-p-phénylènediamine : méthode colorimétrique permettant de mesurerla concentration de chlore libreEau brute: eau souterraine ou superficielle dont le traitement donnera de l‘eaupotableEau potable: eau qui, à l’état naturel ou après traitement, convient à la consommation,à la cuisson d’aliments, à la préparation de mets et au nettoyage d’objetsentrant en contact avec les denrées alimentaires (ordonnance du DFI sur l’eaupotable, l’eau de source et l’eau minérale, RS 817.022.102)Eau souterraine: eau emplissant les cavités naturelles du sous-sol de manièrecontinue et s’écoulant uniquement par gravitéECEH Escherichia coli: entéro-hémorragique (EHEC, Enterohemorrhagic E. Coli).Endogène: Substances, maladies ou agents pathogènes qui prennent naissance àl‘intérieur du corps ou d‘un organismeEntartrage: obstruction d‘une membrane de filtration par précipitation/cristallisationde substances contenues dans l‘eau (scaling)Entérite: inflammation de la muqueuse intestinaleFéco-orale (voie): voie de transmission de microorganismes excrétés par les fècespuis ingérés (aliments, eau potable)Fouling: dépôt se formant sur une membrane de filtration (surface et/ou pores) etentravant le passage de l‘eauGAM: germe aérobie mésophileGastroentérite: inflammation gastro-intestinaleHCC: hydrocarbures chlorés96 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Ion: atome ou molécule qui a acquis une charge positive ou négative et qui n‘estdonc plus électriquement neutreJar-test: Méthode d‘évaluation de la floculation en laboratoire, au moyen d‘unbécher et d‘un agitateurKyste: forme encapsulée et très résistante de certains protozoairesLDAl: Loi fédérale sur les denrées alimentaires et les objets usuels (RS 817.0)Leaux: Loi fédérale sur la protection des eaux (RS 814.20)Lessivage: processus d‘entraînement par l‘eau des substances solubles contenuesdans le sol (leaching)Lit fixe: amas de matériau solide (particules, sables, gravier, etc.) qui reste immobilependant une filtration ou un échange d‘ions, par exemple, alors que l‘eaupasse au traversLyse: Destruction d‘une cellule par dissolution ou lésion membranaire ; le milieuintracellulaire est alors libéré dans le milieu ambiantMicrotamis: tamis en acier ou en toile dont le diamètre des pores est de0.016 - 0.05 mm. Un rétrolavage continu empêche l‘obstruction du dispositifMON: matière organique naturelle : composés humiques, etc. (NOM, NaturalOrganic Matter)MSDA: Manuel suisse des denrées alimentaires : ouvrage officiel regroupant desrecommandations concernant la manière dont les denrées alimentaires, les additifset les objets usuels doivent être analysés et évalués. L‘application de ces recommandationsest parfois obligatoireMWCO: Molecular Weight Cut-Off : pouvoir de coupure d‘une membrane de filtrationdéfini en termes de poids moléculaire et exprimé en Dalton (Da)NAQUA: Observation nationale des eaux souterrainesNitrification: oxydation biologique de l‘ammonium (NH+) en nitrate (NO-)ODAlOUs: Ordonnance sur les denrées alimentaires et les objets usuels(RS 817.02)OEaux: Ordonnance sur la protection des eaux (RS 814.201)OFEV: Office fédéral de l‘environnementOFSP: Office fédéral de la santé publiqueOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 97

9. GlossaireOHyg: Ordonnance du DFI sur l’hygiène (RS 817.024.1)Oocyste (ookyste): forme encapsulée et très résistante de l‘œuf de certainsprotozoairesOrganoleptique: Qui stimules les organes des sens (p. ex. l‘odorat et le goût)OSEC: Ordonnance sur les substances étrangères et les composants(RS 817.021.23)Pathogène: qui peut provoquer une maladiePerméat: liquide issu de la filtration membranaire, donc débarrassé de certainessubstancesPersistant: difficilement éliminable par procédés physiques, chimiques oubiologiquesPrédation: activité des prédateurs consistant à se nourrir de proiesPréparation de l‘eau potable: traitement de l‘eau brute pour en faire une eau deboisson conforme au cadre légalPression transmembranaire: pression s‘exerçant sur une membrane de filtration :différence entre pression pré-membranaire (côté eau brute) et post-membranaire (côtéperméat)Recroissance (reviviscence): bactérienne croissance de microorganismes dans leréseau d‘eau potable (réservoirs, conduites, etc.)Spéciation: distribution des différentes formes sous lesquelles se présente unélément chimique donné dans un environnement donnéSpore: forme que peuvent prendre certaines bactéries et qui est très résistanteaux conditions défavorablesSSIGE: Société Suisse de l’Industrie du Gaz et des EauxStabilité biologique: mesures qui permettent de diminuer de manière significativela croissance de bactérie, par exemple ne réduisant la quantité de matièreorganique assimilable par le traitement de l‘eau. La stabilité biologique de l‘eaupotable dépend en particulier de la concentration en éléments nutritifs, de la concentrationen désinfectant et de la température de l‘eauSTEC: Escherichia coli produisant des shigatoxinesSUVA: institution suisse d‘assurance contre les accidents (SchweizerischeUnfallversicherungsanstalt)98 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

THM: Trihalométhane, méthane triplement halogéné, potentiellement cancérigèneTMB: tétraméthylbenzidine : méthode colorimétrique de quantification du dioxydede chloreTransmission: elle représente le pourcentage de rayonnement à une longueurd‘onde donnée qui traverse un fluide. Elle dépend de la couche de fluide: plusl‘épaisseur des importante, plus la transmission faiblit. En général, la transmissionUV indiquées est mesurée à une longueur d‘onde de 254 nanomètresTSS: total des particules en suspension dans l‘eau (Total Suspended Solids)UNF: unité néphélométrique de formaline : unité de turbidité utilisée pour lalumière de longueur d‘onde 880 nm diffusée à 90° selon la norme DIN EN ISO7027 ; cf. UTN pour les conversions (FNU, Formazine Nephelometric Unit)US-EPA: Agence américaine pour la protection de l’environnement (United StatesEnvironmental Protection Agency)UTN: unité de turbidité néphélométrique : unité de turbidimétrie pour la lumièrediffusée à 90° selon les critères de l’Agence américaine pour la protection del’environnement (EPA) ; 1 UTN = 1 UFN = 1 UTF = 1 TE/F 90° = UTJ aux conditionsde mesures spécifiées (NTU, Nephelometric Turbidity Unit)Valeur de tolérance: concentration maximale au-delà de laquelle la denrée alimentaireest considérée comme souillée ou diminuée d’une autre façon dans sa valeurintrinsèque (OSEC, art. 2, al. 3)Valeur limite concentration maximale au-delà de laquelle la denrée alimentaire estjugée impropre à l’alimentation humaine (OSEC, art. 2, al. 4)VME: valeur limite moyenne d’exposition : concentration moyenne maximale autoriséesur le lieu de travail (MAK-Wert en allemand) ; la SUVA fixe une VME pourchaque substance toxiqueVTEC: Escherichia coli produisant des verotoxinesOMS Organisation mondiale de la santé : l‘une des agences de l‘ONU (WHO,World Health Organization)Zoonose (zoonotique): maladie transmissible de l‘animal à l‘homme et vice versaOffice fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 99

10. BibliographieIntroductionOFEV (2004) : Instructions pratiques pour la protection des eaux souterraines.L‘environnement pratique, Office fédéral de l’environnement, BerneOFEG (2005) : Hydrogéologie. Les eaux souterraines sous la loupe. Aquaterra2/2005 (téléchargeable sur le site de l’OFEV)Gujer W. (2002): Siedlungswasserwirtschaft, 2.Auflage, Springer Verlag BerlinHeidelberg New YorkWHO (2004): Guidelines for drinking-water quality, Vol. 1, Recommendations. – 3rd ed.MicroorganismesAuckenthaler A., Huggenberger P. (2003): Pathogene Mikroorganismen imGrund- und Trinkwasser, Birkhäuser Verlag, Basel Boston BerlinBotzenhard K. (1994): Die Beherrschung mikrobiologischer Belastungen bei derOberflächenwasseraufbereitung nach der SWTR (USA), GWF Wasser/Abwasser135: 201 - 206Cook K.L., Bolster C.H. (2006): Survival of Campylobacter jejuni and Escherichiacoli in groundwater during prolonged starvation at low temperatures, Journal ofApplied Microbiology 103: 573 - 583LeChevallier M.W., Au K.-K. (2004): Water treatment and Pathogen Control: ProcessEfficiency in Achieving Safe Drinking Water, World Health OrganizationMamane H., Shemer H., Linden K.G. (2007): Inactivation of E. coli, B. subtilisspores, and MS2, T4 and T7 phage using UV/H2O2 advanced oxidation, Journal ofHazardous Materials 146: 479 - 486Moreno Y., Piqueres P., Alonso J.L., Jiménez A., González A., Ferrús M.A. (2007):Survival and viability of Heliobacter pylori after inoculation into chlorinated drinkingwater, Water Research 41: 3490 - 3496Schoenen D. (1996): Die hygienisch-mikrobiologische Beurteilung von Trinkwasser,GWF Wasser/Abwasser 137: 72 - 82Snozzi M. (1999): Prüfung und Zertifizierung von UV-Anlagen, Gas Wasser Abwasser,5/99Suslov T.V. (2001): Water disinfection: A practical approach to calculating dose valuesfor preharvest and postharvest applications, Agriculture and natural resources,Publication 7256100 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Thurston-Enriquez J.A., Haas C.N., Jacangelo J., Gerba C.P. (2003): Chlorine Inactivationof Adenovirus Type 40 and Feline Calicivirus, Applied and EnvironmentalMicrobiology, Vol. 69, No. 7: 3979 - 3985OMS (2004): Directives de qualité pour l‘eau de boisson, vol. 1, Recommandations. –3e éd. (téléchargeable sur le site de l’OMS)Substances contenues dans l’eauOFEV (2004): Instructions pratiques pour la protection des eaux souterraines.L‘environnement pratique, Office fédéral de l’environnement, Berne (téléchargeablesur le site de l’OFEV)OFEV, OFEG (2004): NAQUA - Qualité des eaux souterraines en Suisse 2002/2003,Berne (téléchargeable sur le site de l’OFEV)Chaabane H. (2005): Influence of soil properties on the adsorption-desorption ofsulcotrine and its hydrolysis metabolites on various soils, Journal of agricultural andfood chemistry 53: 4091 - 4095Berné F., Richard Y. (1991): Water Treatment Handbook, Vol. 1 & 2, 6th Edition,Lavoisier Publishing, ParisSchmidt C. K. (2005): Datenbank zum Verhalten organischer Spurenstoffe bei derUferfiltration; DVGW-Technologiezentrum Wasser (TZW), Karlsruhevon Gunten U. (2000): Bromat im Trinkwasser: Ein Problem in der Schweiz?; GasWasser Abwasser 10: 705 - 710OMS (2004): Directives de qualité pour l‘eau de boisson, vol. 1, Recommandations. –3e éd. (téléchargeable sur le site de l’OMS)Procédés de potabilisation de l’eauBerné F., Richard Y. (1991): Water Treatment Handbook, Vol. 1 & 2, 6th Edition,Lavoisier Publishing, ParisBolto B. Gregory J. (2007): Organic Polyelectrolytes in water treatment, WaterResearch 41: 2301 - 2324Botzenhard K. (1994): Die Beherrschung mikrobiologischer Belastungen bei derOberflächenwasseraufbereitung nach der SWTR (USA), GWF Wasser/Abwasser135: 201 - 206Conradin F. (1999): Wasserversorgungs- und Abwassertechnik, 6. Ausgabe, Band2, Vulkan-Verlag, EssenDamakouka I. (2007): Application of HACCP principles in drinking water treatment,Desalination 210: 138 - 145Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 101

10. BibliographieGujer W. (2002): Siedlungswasserwirtschaft, 2. Auflage, Springer Verlag BerlinHeidelberg New YorkJerman D. (2006): Interplay of different NOM fouling mechanisms during ultrafiltrationfor drinking water production, Water Research 41: 1713 - 1722Masschelein W. J. (1979): Chorine Dioxide: Chemistry and Environmental Impact ofOxychlorine Compounds, Ann Arbor Science Publishers Inc, Ann Arbor, MichiganPianta R., Boller M., Janex M.-L., Chappaz A., Birou B., Ponce R., Walther J.-L.(1998): Micro- and ultrafiltration of karstic spring water, Desalination 117: 61 - 71Rosenfeldt, E.J., Linden K.G., Canonica S., von Gunten U. (2006): Comparisonof the efficiency of OH radical formation during ozonation and the advanced oxidationprocesses O 3/H2O2 and UV/H2O2, Water Research 40: 3695 - 3704Schmidt C. K. (2005): Datenbank zum Verhalten organischer Spurenstoffe bei derUferfiltration; DVGW-Technologiezentrum Wasser (TZW), KarlsruheSpellman F. R. (2000): The Drining Water Handbook, Technomic Publishing Company,Inc., LancasterSUVA (2009): Valeurs limites d’exposition aux postes de travail 2009(téléchargeable sur le site de l’OMS)Uhl W. (2000): Simultane biotische und abiotische Prozesse in Aktivkohlefiltern derTrinkwasseraufbereitung; TU-Berlin Universitätsbibliothek, Berlinvon Gunten U. (2003): Ozonation of drinking water: Part I. Oxidation kinetics andproduct formation, Water Research 37: 1443 - 1467Wang G.-S. et al. (2007): Cancer risk assessment from trihalomethanes in drinkingwater, Science of the Total Environment 387: 86 - 95OMS (2004): Directives de qualité pour l‘eau de boisson, vol. 1, Recommandations. –3e éd. (téléchargeable sur le site de l’OMS)Monitorage et instrumentationDamikouka I., Katsiri A., Tzia C. (2007): Application of HACCP principles in drinkingwater treatment, Desalination 210: 138 - 145Lumpp R. (1993): Entwicklung eines optisch-chemischen Sensors zur kontinuierlichenNitratbestimmung in Trink- und Grundwasser, Dissertation, KernforschungszentrumKarlsruhe GmbH, KarlsruheMeissner H. (1955): Über die Chlorbestimmung im Wasserwerksbetrieb und dieEichmethode zur Bestimmung kleiner Chlormengen auf elektrometrischem Wege,Dissertation, TH Karlsruhe, Karlsruhe102 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Roeske W. (1999): Betriebsmessgeräte zur Kontrolle der Wassergüte, Teil 1, bbrWasser und Rohrbau 12/1999Roeske W. (2000): Betriebsmessgeräte zur Kontrolle der Wassergüte, Teil 2, bbrWasser und Rohrbau 1/2000Schoenen D. (1996): Die hygienisch-mikrobiologische Beurteilung von Trinkwasser,GWF Wasser/Abwasser 137: 72 - 82Snozzi M. (1999): Prüfung und Zertifizierung von UV-Anlagen, Gas Wasser Abwasser,5/99SSIGE (2005): W1 - Directives pour la surveillance qualité de la distribution d‘eau,Société Suisse de l’Industrie du Gaz et des Eaux, Zurich (téléchargeable sur le sitede la SSIGE)Homologation des nouveaux procédésDVGW (2007): Geschäftsordnung zur DVGW-Zertifizierung von ProduktenSnozzi M. (1999): Prüfung und Zertifizierung von UV-Anlagen, Gas Wasser Abwasser,5/99SSIGE (2005): W1 - Directives pour la surveillance qualité de la distribution d‘eau,Société Suisse de l’Industrie du Gaz et des Eaux, Zurich (téléchargeable sur le sitede la SSIGE)Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 103

11. Valeur juridiqueStatut juridique de cette publicationCe guide pratique est une aide à la mise en application de la législation sur l’eaupotable, dont l’OFSP est l’autorité de surveillance. Il est avant tout destiné auxexploitants de stations, aux bureaux d’ingénieurs et aux services cantonaux etconcrétise tout particulièrement l’art. 6 de l’ordonnance sur l’eau potable. Son utilisationcontribuera dans une large mesure à la sécurité du droit. Par ailleurs, utiliserce guide permet de partir du principe que la législation fédérale est correctementmise en application.104 | Traitement de l’eau destinée à la consommation

Office fédéral de la santé publiqu (OFSP) | 105

Impressum© Office fédéral de la santé publique (OFSP)Editeur : Office fédéral de la santé publiqueParution : août 2010Complément d’information :OFSP, Protection des consommateurs, Division Sécurité alimentaire, 3003 BerneTéléphone +41 31 323 31 05, fax +41 31 322 95 74E-mail: pierre.studer@bag.admin.ch, www.bag.admin.chCette publication est également disponible en allemand et en italienChefs de projet : Adrian Auckenthaler (OFSP) et Urs von Gunten (EAWAG)Réalisation : Matthias Sturzenegger (EAWAG), avec la collaboration de Markus Boller,Thomas Egli, Wouter Pronk et Pierre StuderMise en page et illustrations : Silversign, visuelle Kommunikation, BernePhotographies : FotoliaNuméro de publication OFSP: VS 08.10 1200 d 400 f 100i 40EXT1011Diffusion:OFCL, Diffusion publications,CH-3003 Bernewww.publicationsfederales.admin.chNuméro de commande : 311.150.fImprimé sur papier blanchi sans chlore