Comment baisser les coûts environnementaux et énergétiques de production de l’eau potable ?

11 Jan, 2023
Par Laurence de Monreseaudeau.fr
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Comment baisser les coûts environnementaux et énergétiques de production de l’eau potable ?

Chaque année, 6 milliards de m3 d’eau potable sont distribués en France à partir des 15 300 usines de production. Face aux enjeux économiques et écologiques, les collectivités et les exploitants sont sensibles à l’amélioration et à la réduction des coûts à chaque étape du cycle de production d’eau potable.

La filtration est une étape classique qui peut être rendue plus efficace, notamment en diminuant la fréquence de lavage des filtres. Parmi les différents systèmes de filtration, il existe un nouveau média filtrant permettant d’optimiser la production d’eau et de réduire les coûts de fonctionnement : Filtralite®. 

Les bénéfices de ce média filtrant à base d’argile expansée sont incontestables, comme le démontrent les essais pilotes réalisés sur des usines de production d’eau potable de SOURCEO, ainsi que les retours d’expérience de collectivités qui ont choisi Filtralite®. 

On vous explique tout sur cette solution novatrice qui sera présentée au Carrefour des Gestions Locales de l’Eau de Rennes en janvier 2023. 

 

 

Les enjeux du traitement de l’eau potable 

 

Dans un contexte critique marqué par une diminution de la ressource en eau, face à une démographique en croissance, l’optimisation des process de production de l’eau potable est au cœur des préoccupations des responsables de la distribution de l’eau potable. 

A cela, s’ajoutent les défis environnementaux qui imposent des actions concrètes quant au choix des matériaux et des plans d’actions pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. 

A ces multiples contraintes, s’impose maintenant la nécessité absolue de réduire les coûts énergétiques liés à la production et la distribution de l’eau potable. 

 

 

Un traitement de l’eau variable suivant la provenance et la qualité de l’eau captée 

 

Le traitement de l’eau est indispensable pour la rendre potable. Après son captage, elle passe potentiellement par différentes étapes : dégrillage, tamisage, floculation / décantation, filtration, désinfection / ozonation, et éventuellement un traitement spécifique au charbon actif. 

Mais, suivant sa provenance (superficielle ou souterraine) et sa qualité, on n’appliquera pas forcément les mêmes traitements. 

 

 

(1) Enquête Eau (SOeS – SSP) de 2008, complétée par des données de la direction générale de la santé ( DGS) sur les unités de distribution de l’eau des communes de l’échantillon, sur l’origine de l’eau et les traitements appliqués pour la rendre potable. Ces données, actualisées régulièrement par la DGS, ont été contrôlées par les Autorités Régionales de Santé (ARS) pour 50% des départements. 

*Types de traitement : 
– A1 : traitement physique simple et désinfection ; 
– A2 : traitement physique, chimique et désinfection ; 
– A3 : traitement physique, chimique poussé, affinage et désinfection. 

 

Zoom sur la filtration 

 

Il existe plusieurs méthodes de filtration de l’eau qui visent à éliminer les impuretés et les contaminants présents dans l’eau. A noter que chacun de ces procédés de filtration a ses avantages et ses limites. Il est donc parfois nécessaire de combiner plusieurs méthodes de filtration pour obtenir de l’eau de qualité. 

 

  • Filtration physique : s’effectue par l’utilisation de matériaux filtrants, comme le sable, l’anthracite ou la pierre ponce pour retenir les particules en suspension dans l’eau. 
  • Filtration chimique : réalisée à partir de produits chimiques permettant de neutraliser ou d’éliminer les contaminants de l’eau, tels que le chlore pour la désinfection ou le charbon actif pour absorber les métaux lourds et les produits chimiques. 
     
  • Filtration biologique : cette méthode utilise des microorganismes pour décomposer les substances organiques présentes dans l’eau. Par exemple, on peut utiliser des bactéries pour dégrader les matières organiques et les métaux lourds. 
     
  • Filtration par osmose inverse : cette méthode utilise une membrane semi-perméable pour séparer les molécules d’eau des autres substances présentes dans l’eau. L’eau est alors « purifiée » en laissant passer les molécules d’eau et en retenant les autres substances. 

 

Filtralite®, un nouveau média filtrant pour la production d’eau potable 

 

La société norvégienne Leca Norge AS, filiale de Saint-Gobain, a conçu Filtralite®, un média filtrant à base d’argile expansée. Le lit de filtration est composé de particules de céramiques concassées ou rondes avec une coquille dense formant une enveloppe autour d’un noyau poreux. La composition chimique et physique de ces billes d’argile permet à ce procédé novateur de répondre à de nombreux usages, notamment à la filtration de l’eau. 

Disposant d’une porosité sans pareil, le média filtrant Filtralite®Pure offre des conditions optimales d’écoulement de l’eau à travers le lit de filtration, afin de piéger un maximum de polluants. L’importante surface de contact permet de filtrer des volumes d’eau plus grands à travers le même volume de filtration. 

Ainsi en remplaçant leur média filtrant habituel par Filtralite®, les usines d’eau potable optimisent leur production, sans avoir à construire de nouvelles infrastructures, ni à agrandir leurs installations. 

 

 

Une meilleure filtration physique avec Filtralite® Pure dans les filtres granulaires 

 

La solution Filtralite® est le média filtrant idéal pour la filtration d’eau brute ou coagulée, aussi bien dans des systèmes monocouches que bicouches. 

Filtralite® dispose d’une porosité nettement supérieure à celle des médias filtrants classiques, ce qui offre de nombreux avantages : 

 

  • Une perte de charge initiale moindre ; 
  • Une augmentation de perte de charge plus lente ; 
  • Une plus grande capacité de rétention des particules ; 
  • Des débits d’eau pour les rétro-lavages plus faibles. 

 

L’ensemble de ces bénéfices permettent des durées de cycles entre les rétro-lavages plus longues, favorisant une réduction de la consommation d’énergie et d’eau, ainsi qu’une augmentation de la capacité de production d’eau potable, avec des coûts plus faibles. 

 

Essais pilotes concluants réalisés sur des unités de production de SOURCÉO 

 

SOURCÉO est la régie publique en charge de la ressource en eau de la Métropole Européenne de Lille (MEL). Le secteur dispose de 16 unités de production d’eau potable produisant annuellement plus de 44 millions de m3 pour une population de 1,2 million d’habitants. 

Sa principale mission est de veiller à la fourniture d’une eau de qualité répondant à une demande en constante augmentation, tout en améliorant la performance de ses installations. La régie assure également la maîtrise d’ouvrage des travaux de modernisation des usines et la maîtrise d’œuvre des travaux de renouvellement sur les réservoirs et les 4 300 km du réseau de distribution. 

 

Objectifs des essais pilotes 

 

Afin de répondre aux enjeux climatiques (sécheresse) et environnementaux (normes, pollutions…), tout en maîtrisant la tarification de l’eau, SOURCÉO est engagée depuis plusieurs années dans l’amélioration continue de ces procédés de traitement de l’eau. La régie est d’ailleurs certifiée ISO 9001 (version 2015) depuis 2018. 

L’un de ces plans d’actions vise à optimiser les différentes étapes de traitement des unités de production. 

En ce qui concerne la filtration, SOURCÉO a décidé de tester le média filtrant Filtralite®, dans l’objectif de diminuer la fréquence des lavages, minimiser son impact environnemental et ses coûts de production. 

 

Le contexte 

 

Les essais sont réalisés dès 2018 sur les deux principales unités de production de SOURCÉO : L’Ansereuilles et l’Arbrisseau. 

L’eau alimentant ces deux usines est issue d’une nappe relativement crayeuse. Elle présente des caractéristiques physico-chimiques qui nécessitent plusieurs types de traitements pour réduire la dureté de l’eau et éliminer sa charge naturelle en fer, manganèse, ammonium, nitrates et nickel. 

 

Synthèse des résultats  

 

Lors des premiers essais réalisés à L’Ansereuilles, il a été constaté que le média bi-couche composé de Filtralite® présente des performances supérieures en termes de temps de filtration, de volume d’eau filtré avant lavage et de capacité de rétention. Sa perte de charge est aussi moins importante pour un même volume filtré, ce qui traduit un moindre colmatage. 

Afin d’évaluer les bénéfices en conditions plus complexe, SOURCÉO a poursuivi ses essais sur l’unité de L’Arbrisseau qui fonctionne à une vitesse de filtration supérieure. Cette dernière doit également assurer un rôle d’élimination de la turbidité, variant entre 20 et 30 NTU, produite par la filière de décarbonatation catalytique avec une vitesse de filtration variant de 8 m/h à 17 m/h (fonctionnement de l’usine respectivement à 700 m3 /h et 1 100 m3 /h). 

Dans ces conditions des plus exigeantes en termes de turbidité et de vitesse de filtration, les tests utilisant le média filtrant Filtralite® ont confirmé des performances sensiblement supérieures qu’avec l’utilisation de médias traditionnels, et du coup une réduction importante des fréquences de lavage. 

Afin de confirmer des résultats positifs obtenus à partir des essais pilotes, SOURCÉO a remplacé en 2021 le média d’un des quatre filtres existants d’une unité de production impactée par des coûts de rejets élevés. Le retour sur investissement est estimé à 2 années. 

 

Téléchargez l’étude de cas SOURCÉO

 

Retours d’expériences confirmant l’optimisation du rendement global avec Filtralite® 

 

Des cycles entre les rétro-lavages 3 fois plus longs 

 

En 2019, des essais pilotes visant à comparer la durée des cycles de filtration entre Filtratlite® et un filtre classique ont été réalisés à l’usine de production d’eau potable de Ponts de Cé. Le résultat est sans appel, la durée des cycles du filtre équipé d’argile expansé fut de 60 heures contre 20 heures sur le filtre classique. 

 

Une meilleure performance hydraulique et un ROI sur 3 ans 

 

Dans le but d’améliorer le rendement énergétique et hydraulique de leurs usines de production d’eau potable, les Eaux du Morbihan ont remplacé sur l’unité de Kerbellec, le sable de leurs filtres par Filtralite®. 

Après plusieurs mois de fonctionnement, l’étude a démontré que les filtres équipés de Filtralite® laissaient apparaître une augmentation des cycles de 150 %. En équipant tous les filtres de l’usine, la performance hydraulique se voit augmentée de 3 points et le retour sur investissement sera effectif avant la fin de la 3ème année. 

 

Découvrez Filtralite® au CGLE de Rennes 

 

Filtralite® sera présentée au Carrefour des Gestions Locales de l’Eau en janvier prochain, sur le stand de Saint-Gobain PAM (Hall 5, n°118).

Prenez dès maintenant rendez-vous pour découvrir cette solution de filtration unique, nous vous enverrons le code d’invitation pour obtenir votre entrée gratuite 👇

Article rédigé par l’équipe Monreseaudeau.fr pour le compte de FILTRALITE.

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