L’eau des logements
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G2 1.3-Logements Qualité de l’eau 1
136-Qualité de l’eau
CONNAISSANCES LIMITES DE CONNAISSANCES
1 – 3 Logements
136-Qualité de l’eau : distribution, production d’eau chaude
- Indiquer les caractéristiques d’une eau potable - Expliquer schématiquement les étapes de distribution de l’eau, les étapes de traitement des eaux usées - Enumérer les différents moyens de production d’eau chaude
Recopier les consignes et répondre aux questions suivantes en utilisant les documents joints :
Consignes :
1 Indiquer les caractéristiques d’une eau potable à l’aide du document 2
2 Expliquer schématiquement les étapes de distribution de l’eau à l’aide du document 3 ou 3bis
3 Citer les éléments qui sont pris en compte dans la facture d’eau à l’aide du document 4
4 Citer les deux grandes méthodes de traitement des eaux usées à l’aide du document 5
5 Expliquer schématiquement les étapes de traitement des eaux usées à l’aide du document 5 ou 5bis
6 Enumérer les différents moyens de production d’eau chaude à l’aide du document 6
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Document 1 généralités :
L’eau potable :
Son origine : eau de cours d’eau (Verdon, Durance…)
Utilisation : eau d’alimentation, de lavage…
Qualité constante : elle doit être traitée afin de ne pas rendre malade
Distribuée au domicile après des traitements permettant de la rendre potable
L’eau est amenée froide au domicile ; les systèmes de chauffage assurent alors la production d’eau
chaude.
Les consommations à la maison En moyenne, la répartition entre les multiples usages que l'on fait de l'eau au cours de notre vie quotidienne se
fait comme suit :
- Boisson : 1 %
- Préparation de la nourriture : 6 %
Soit un total de 7 % pour l'alimentation.
- Lavage de la voiture, arrosage du jardin : 6 %
- Vaisselle : 10 %
- Linge : 12 %
- Sanitaires : 20 %
- Bains, douches : 39 %
- Domestiques divers : 6 %
Soit un total de 93 % pour l'hygiène et le nettoyage.
Dans sa vie domestique, un Français consomme en moyenne 137 litres d'eau par jour.
A ce chiffre de consommation domestique personnelle, il faut ajouter l'ensemble des consommations collectives
auxquelles chacun participe : écoles, hôpitaux, lavage des rues, consommations dans le cadre du travail... Une
fois additionnées ces différentes sources de consommation, on obtient une moyenne d'environ 200 litres par
jour et par personne.
Cependant, la facture d'eau que doit acquitter tout abonné au service de l'eau ne prend en compte que la
consommation domestique.
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Document 2 Caractéristique d’une eau potable
L’eau potable doit obligatoirement respecter les seuils réglementaires de 64 paramètres. Divisés en différents
groupes, ceux-ci concernent : les qualités organoleptiques de l’eau (l’odeur, la couleur, la saveur), les éléments
physico chimiques (caractéristiques physico-chimiques acquises par l’eau au cours de son parcours naturel), les
éléments micro biologiques (virus, bactéries), les substances indésirables (nitrates, fluor) et toxiques (chrome,
plomb), les pesticides.
Une eau est dite potable quand elle satisfait à un certain nombre de caractéristiques la rendant propre à la
consommation humaine.
Les pathologies infectieuses Des dangers sont liés à la contamination microbienne de l’eau : gastro-entérites aiguës, dyspepsie (qui se
manifeste par des douleurs abdominales chroniques due à la perte de l’élasticité de la paroi intestinale),
l’arthrite réactive, le syndrome de Guillain-Barré et le syndrome hémolytique urémique.
Certaines bactéries pathogènes transmises par l’eau ne sont pas d’origine entérique. Ce sont des bactéries qui
vivent dans l’environnement et peuvent engendrer des infections, le plus souvent chez des personnes
immunologiquement fragiles. La plus connue est la légionelle.
Les pathologies liées à la pollution chimique Les pathologies associées à la pollution chimique de l’eau dépendent de nombreux facteurs : type de polluant,
dose d’exposition, durée d’exposition…
Il existe des cas d’intoxications le plus souvent liés à une détérioration de la qualité de l’eau à l’intérieur des
bâtiments (relargage de plomb ou de cuivre) ; la plupart des pathologies associées aux polluants chimiques de
l’eau de distribution sont essentiellement des cancers dus à des expositions chroniques (plus de 10 ans et
jusqu’à 40 ans). Différentes localisations cancéreuses ont été associées à l’arsenic hydrique (cancers de la peau,
la vessie, le rein, le poumon) et aux sous-produits de chloration (vessie, colorectal).
Risques sanitaires liés à l'eau potable en France
Produit / Agent
pathogène
Maladie Risque en France Rôle de l’eau
distribuée dans
l’exposition
Population à risque
Risque infectieux
Microbes entériques Gastro-entérites,
hépatite A,
ulcère et cancer de
l’estomac
Localement
préoccupant
Faible à moyen selon
le lieu
Populations
alimentées par des
très petites unités de
distribution
(campagne,
montagne).
Personnes
immunodéprimées.
Legionelles et plus
particulièrement
L. pneumophila
Légionellose 1 500 cas annuels 10-30 % (douche) Personnes âgées ou
immunodéprimées,
fumeurs…
Risque toxique
Sous-produits de
désinfection
Cancers colorectal,
de la vessie
Localement
préoccupant ;
en régression
~100 % Populations alimentées
par des eaux de surface
(retenue, lacs, rivière) ;
fœtus
Arsenic Cancers de la vessie,
du rein, de la peau,
Localement
préoccupant ;
~100 % Certaines populations
d’Auvergne, de Savoie…
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du poumon en régression
Plomb Saturnisme (retard
mental…)
Faible Faible
actuellement
Enfants
Populations précaires
(exposition par les
peintures anciennes…),
foyers alimentés par des
canalisations en plomb et
une eau peu minéralisée
(Vosges…)
Nitrates (NO3-) Méthémoglobinémie Absence de cas
rapportés
Faible à moyen Nourrissons, femmes
enceintes
Pesticides Cancers, effets
reprotoxiques, effets
neurotoxiques
Risque non établi
(exposition
environnementale)
Très faible,
exposition
essentiellement
par les aliments
Agriculteurs, particuliers
utilisateurs (plantes…),
résidents proche de zones
d’épandage
Résidus de
médicaments
Aucun effet
spécifique connu à
ce jour
Risque non établi Très faible
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Document 3 Film sur la production de l’eau potable
https://www.youtube.com/watch?v=l-YqoA3zkvY
Document 3bis Etapes de distribution de l’eau potable
Pour être rendue potable, l’eau doit être traitée.
Une fois prélevée, l'eau va subir plusieurs types de traitement afin de la rendre propre à la consommation.
1 Dégrillage et tamisage
L'eau est d'abord filtrée à travers une simple grille, afin
d'arrêter les plus gros déchets présents dans l'eau
(feuilles, insectes, particules de plus de 1 mm).
Elle passe ensuite dans des tamis à mailles fines
retenant les déchets les plus petits.
2 Floculation et décantation
Un coagulant est ajouté à l'eau pour rassembler en
flocons les déchets encore présents dans l'eau
(poussières, particules de terre, oeufs de poissons,
etc...).
Ces flocons, plus lourds que l'eau, se déposent au fond
du bassin de décantation et 90 % des matières en
suspension sont ainsi éliminées.
3 Filtration
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L'eau traverse un filtre, lit de sable fin et/ou un filtre
à charbon actif.
La filtration sur sable élimine les matières encore
visibles à l'oeil nu.
Les filtres à charbon actif retiennent les micro-
polluants comme les pesticides et consomment une
partie de la matière organique "cassée " par l'ozone.
Il existe des procédés de filtration encore plus
poussés comme la filtration sur membranes.
4 Ozonation
L'eau est désinfectée grâce à l'ozone qui a une
action bactéricide et antivirus.
Ce gaz, mélangé à l'eau, agit aussi sur les matières
organiques en les cassant en morceaux. Il améliore
également la couleur et la saveur de l'eau.
L'ozone est un gaz légèrement bleuté résulte de la
transformation de l'oxygène contenu dans l'air sous l'action de décharges électriques (ou de
rayons ultra-violets). Il est fabriqué dans des
ozoneurs.
5 Chloration
On ajoute du chlore à la sortie de l'usine de
production et sur différents points du réseau de
distribution afin d'éviter le développement de
bactéries et maintenir la qualité de l'eau tout au long
de son parcours dans les canalisations.
Après traitement, l’eau est stockée puis distribuée.
La présence d’un compteur à eau dans chaque habitation ou lot d’habitations permet de déterminer la
consommation d’eau des résidents :
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Document 4 La facture d’eau
Le relevé des consommations d’eau inscrites au compteur permet l’établissement de facture d’eau :
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Document 5 Film sur le traitement des eaux usées
https://www.youtube.com/watch?v=U4H7ZTtvVc4 et
https://www.youtube.com/watch?v=Cwaaa7kyEM8 et
https://www.youtube.com/watch?v=QxNxmLlSB-U
Document 5 bis Les étapes de traitement des eaux usées
On distingue trois grandes catégories d'eaux usées : les eaux domestiques, les eaux industrielles, les eaux
pluviales.
Elles proviennent des différents usages domestiques de l'eau. Elles sont essentiellement porteuses de pollution
organique. Elles se répartissent en eaux ménagères, qui ont pour origine les salles de bains et les cuisines, et
sont généralement chargées de détergents, de graisses, de solvants, de débris organiques, etc. et en eaux
"vannes" ; il s'agit des rejets des toilettes, chargés de diverses matières organiques azotées et de germes fécaux.
La pollution journalière produite par une personne utilisant de 150 à 200 litres d'eau est évaluée à :
- de 70 à 90 grammes de matières en suspension
- - de 60 à 70 grammes de matières organiques
- - de 15 à 17 grammes de matières azotées
- - 4 grammes de phosphore
- - plusieurs milliards de germes pour 100 ml.
La collecte s'effectue par l'évacuation des eaux usées domestiques, (et éventuellement industrielles ou
pluviales) dans les canalisations d'un réseau d'assainissement appelés aussi collecteurs. Le transport des eaux
usées dans les collecteurs se fait en général par gravité, c'est-à-dire sous l'effet de leur poids.
Lorsque la configuration du terrain ne permet pas un écoulement satisfaisant des eaux collectées, on a recours à
différents procédés (pompage et stations de relèvement) pour faciliter leur acheminement.
3.1 Les différentes étapes de traitement biologique
1 - Gros éléments, sables et graviers L'eau usée passe à travers des grilles pour retirer les plus gros éléments puis elle est débarrassée de ses sables et
de ses graviers qui se déposent au fond d'un bac. Ensuite on racle la surface pour retirer les huiles et les
hydrocarbures.
2 - Repos L'eau doit décanter dans un bassin. Le dépôt des particules fines au fond de ce décanteur primaire donne des
boues d'épuration.
3 - L'aide des microbes
Des "microbes" dévorent la matière organique et la pollution présentes. On les oxygène grâce à de l'air pulsé,
d'où le bouillonement dans ces bassins. Privé ensuite d'air, ces micro-organismes tombent au fond d'un
décanteur et donnent un second type de boues. L'eau assainie est alors rejettée dans le fleuve.
4 - La fin des boues
Les deux types de boues sont ensuite séchés et servent d'engrais pour l'agriculture ou de compost pour les
jardins !
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Exemple de station biologique
1 Dégraissage
2 Désablage et dégrillage
3 Décantation
4 Traitement biologique
5 Clarification
6 Retour dans la nature
Exemple de station physico chimique
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3.2 Alternative au traitement biologique : les station d’épuration physico-chimique
Exemple :
Pompage des eaux usées Les eaux usées des résidences et des industries sont évacuées par les conduites d’égout vers des postes de
pompage disséminés sur le territoire et dont la fonction est de diriger les eaux usées jusqu’à la station
d’épuration
Le prétraitement On procède d’abord au prétraitement des eaux grâce à deux dégrilleurs automatiques. Le dégrillage, assuré par
des grilles verticales, permet de protéger les ouvrages de traitement en enlevant les matières grossières
(chiffons, cailloux, morceaux de bois) entraînés jusqu’à la station par les eaux usées. Ces déchets prélevés par
un convoyeur sont ensuite pressées par un compacteur afin de ne recueillir dans un conteneur que les
substances solides.
Les eaux sont ensuite réparties dans des dessableurs aérés servant également de dégraisseurs et de déhuileurs.
Cette étape du procédé vise à enlever les matières abrasives pour prévenir les problèmes d’usure prématurée et
même de bris d’équipement causés par les sédiments charriés par les eaux usées..
La floculation et la décantation À leur sortie des dessableurs-dégraisseurs, les eaux usées sont dirigées vers la principale étape du procédé
physico-chimique, soit la floculation-décantation. Des produits chimiques sont ajoutés et mélangés aux eaux
traitées pour rassembler les polluants en polluants en suspension sous forme de flocons. Ces particules denses
et compactes que l’on appelle «floc» sont ensuite acheminées vers la zone de décantation où le floc grossier
prend la direction du bassin de stockage et s’accumule pour former une boue alors que le floc plus léger est
intercepté par la zone de décantation lamellaire du décanteur.
En plus d’abattre les matières en suspension des eaux usées, la floculation-décantation permet de réduire de
façon appréciable la teneur en phosphore et de diminuer la croissance d’algues nuisibles.
La filtration sur sable Les eaux décantées se répartissent ensuite entre des unités de filtres à sable gravitaires. Cette filtration a pour
but d’éliminer les matières en suspension qui n’ont pas été enlevées par le traitement physico-chimique. Il
consiste à faire passer l’eau à travers une couche de sable pour retenir les solides en suspension dans le milieu
poreux du filtre.
La désinfection et le rejet au milieu récepteur Les eaux usées sont désinfectées par rayonnement ultraviolet et finalement rejetées vers la rivière. Le
rayonnement ultraviolet assure l’élimination des micro-organismes pathogènes avant le déversement des eaux
épurées dans la rivière.
Le traitement des boues Les boues produites dans les décanteurs sont déshydratées et sont transportées vers un site de valorisation par
compostage ou d’enfouissement sanitaire.
Contrôle des odeurs Afin de limiter les inconvénients reliés aux odeurs, tous les bassins et équipements de la station d’épuration
sont installés à l’intérieur des bâtiments.
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Document 6 les différents moyens de production d’eau chaude
L’eau chaude peut être produite
- de manière centralisée pour l’usage de plusieurs logements
- ou de manière individualisée par logement.
4.1 La production centralisée
En logements collectifs équipés d’une chaufferie centrale, l’eau chaude est assurée par des chaudières de la
chaufferie ou par un générateur indépendant.
Ces systèmes ont plusieurs avantages :
- ils garantissent la disponibilité de la fourniture d’eau chaude à température stable et en quantité
importante.
- L’installation a une taille limitée car tous les habitant n’ont pas besoin d’eau chaude en même
temps.
- L’eau chaude est stockée et elle est donc immédiatement disponible (on estime à 25 litres par
logement les quantités d’eau chaudes).
Cependant, dans les habitations collectives, la longueur des tuyauteries peut entraîner un refroidissement
important d’eau dans les canalisations ; le temps d’attente est alors parfois important et la température
insuffisante. De plus, des risques de proliférations microbiens sont à craindre.
4.2 la production individualisée
-la chaudière individuelle : dans les logements équipés d’un chauffage individuel, la
production d’eau chaude est assurée par la chaudière qui alimente l’installation de
chauffage.
-le chauffe-eau ou l’accumulateur autonome à gaz :
la production indépendante peut être assurée par un chauffe-eau instantané ou un système à accumulation dont
l’eau est chauffée par un brûleur. Ces appareils à combustion doivent être raccordés à un conduit d’évacuation
des gaz brûlés.
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-la production électrique d’eau chaude : elle peut être assurée par un chauffe-eau instantané ou par un chauffe-
eau à accumulation.
Le chauffe-eau instantané est constitué d’un tube équipé d’une résistance chauffante dans lequel circule l’eau
qui s’échauffe au contact de la résistance. Celle-ci ne chauffe que lorsque l’eau circule. Ces chauffe-eau n’ont
qu’un faible débit et ne peuvent desservir qu’un seul point de puisage.
Le chauffe-eau électrique à accumulation est adapté aux installation individuelles ou collectives. Il est composé
d’une cuvé équipé en partie basse d’une résistance électrique. Le puisage d’eau chaude se fait en partie haute du
ballon ou s’accumule l’eau chaude du fait de sa plus faible densité. Le fonctionnement de la résistance
électrique est commandé par un thermostat associé à un dispositif de sécurité qui coupe l’alimentation
électrique en cas d’élévation anormale de la température de l’eau
Relié au réseau d’alimentation en eau potable, le chauffe-eau est constamment sous pression. En chauffant,
l’eau se dilate : la pression augmente. Afin d’éviter les risques de rupture de la cuve du fait d’une pression
excessive, le ballon d’eau chaude est obligatoirement équipé d’une soupape appelée groupe de sécurité. Ce
dispositif est muni d’une manette qu’il faut actionner régulièrement de manière à éviter l’entartrage du
mécanisme. Il est donc normal de notre la présence de goutte d’eau qui s’écoulent de la soupape. Cette faible
quantité d’eau est évacuée vers le réseau général d’évacuation des eaux usées du logement.
Les ballons ont en général une capacité de 75 litres à 450 litres ; ils peuvent chauffer l’eau en permanence eou
pendant les heures « creuses ».
4.3 La production d’eau chaude solaire Dans un capteur solaire, un liquide protégé du gel circule dans un réseau de tuyaux recouvert par une plaque de
couleur noire et placé sur un vitrage. Le rayonnement solaire réchauffe le réseau de tuyaux et le liquide. A la
sortie du capteur, le liquide chauffé cède sa chaleur à l’eau contenue dans une cuve de stockage d’eau chaude
isolée thermiquement. Lorsque le rayonnement solaire est insuffisant, un appoint (électrique, gaz, fioul) est
nécessaire pour augmenter la température de l’eau stockée.