Le cycle de l’eau, ses réseaux et ses différents types de

Bac pro Travaux publics S5.3 LES RESEAUX DE CANALISATIONS 2nde – 1ère - Terminale

S5.3.1 Le cycle de l’eau ses réseaux et ses différents types de stations

DMP source norme NF, fabricants divers 1

Fiche Technique FT 5.3.1

Le cycle de l’eau, ses réseaux et ses différents types de stations

Définitions

Le cycle de l’eau dans notre secteur est le parcours entre les points de collecte jusqu’au rejet à

nouveau dans le milieu naturel après consommation et traitement. Afin de mieux cerner le cycle de l’eau on

peut le diviser en deux parties :

I- De la collecte dans le milieu naturel jusqu’à sa distribution avant consommation

II- De la collecte après consommation ou ruissellement jusqu’au rejet dans le milieu naturel

L'adduction d'eau regroupe les techniques permettant d'amener l'eau depuis sa source à travers un

réseau de conduites ou d'ouvrages architecturaux (aqueduc, réservoirs,..) vers les lieux de consommation.

Le traitement de l’eau : Il s’agit de traiter l’eau soit :

- Avant sa consommation en rendant l’eau de pompage ou de captage conforme aux normes de

consommation.

- Après sa consommation, en la traitant dans des ouvrages tels que stations d’épurations des eaux

d’assainissement avant rejet dans la nature ou renvoi dans les circuits de consommation.

Les réseaux sont des conduites en matériaux différents permettant soit d’acheminer l’eau de façon

gravitaire ou sous pression afin de desservir en eau potable les différents points de consommation,

soit de collecter l’ensemble des eaux après utilisation ou de ruissellement.

Chantier de réseaux d’adduction

https://fr.wikipedia.org/wiki/Eau

https://fr.wikipedia.org/wiki/Conduite_hydraulique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Aqueduc




CHAPITRE I - L'adduction d’eau potable (AEP) de la collecte à sa consommation

Les besoins en eaux par habitant étant devenus importants, presque toutes les communes de plus de

5 000 habitants disposent de leur propre point de collecte d’eau et réseau de distribution. Ce sont souvent des

entreprises spécialisées dans la distribution et l’entretien des réseaux qui en ont la gestion (Ruas, Veolia,…).

Afin de mieux cerner l’adduction d’eau potable, il est nécessaire et indispensable d’identifier la

terminologie qui s’y réfère et les types d’adductions utilisés.

a) Terminologie de l’adduction d’eau potable

La source qui peut être un forage équipé d’un système de pompage (cas le plus fréquent), un cours

d'eau naturel ou un plan d'eau, notamment dans les premiers réseaux de l'histoire, par exemple

chez les Romains ;

Sources

Le réseau de transport constitué de canalisations souvent enterrées, d'ouvrages d'arts (pont, siphon,

canal) et d'un système, automatisé ou non, de vannes et de pompes ;

https://fr.wikipedia.org/wiki/Siphon_%28tuyau%29




Réseaux de canalisation d’adduction d’eau et regards de visite avec compteur chez le particulier

L'aqueduc de Mezza via, à Ajaccio Les cascades de l'aqueduc de Los Angeles en Californie

Les divers systèmes de stockages intermédiaires qui permettent d’avoir une quantité d’eau

disponible et en réserve.

Réservoir ville de Caen Réservoir ville de Favin

Château d’eau de Valence Château d’eau de Commons

Le réseau terminal de distribution amenant l'eau aux consommateurs finaux ou à des points de

distribution collectifs (pompes, fontaines, etc.).

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mezzavia

https://fr.wikipedia.org/wiki/Aqueduc_de_Los_Angeles

https://fr.wikipedia.org/wiki/Californie




b) Les deux types d'adduction pour acheminer l’eau :

l'adduction gravitaire, où l'écoulement de l'eau à des pressions importantes est causé par la

différence des niveaux hydrauliques : l'altitude de la source est supérieure à l'altitude du point de

consommation, et se déplace donc grâce à la force de gravitation d'où son nom. C'est le principe du

château d'eau où l’eau est stockée en hauteur afin d’être distribuée sous pression.

l'adduction par refoulement où la pression sur le réseau et l'acheminement de l'eau se fait à l'aide

de pompes à l'intérieur de stations de pompage. Zone 3

Schéma de production d’eau potable

Pompes pour le refoulement de l’eau ou le pompage dans les nappes souterraines

https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Adduction_gravitaire&action=edit&redlink=1

https://fr.wikipedia.org/wiki/Ch%C3%A2teau_d%27eau

https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Adduction_par_refoulement&action=edit&redlink=1




CHAPITRE II – La collecte des eaux usées, des eaux de pluviales, leurs traitements

avant rejet dans le milieu naturel

II-A Les eaux usées

1- Définition

C’est l’ensemble des eaux domestiques collectées après consommation. On y regroupe les eaux de

lavage, douches et bains, les eaux de vaisselle chargées en matières grasses et les eaux vannes issues de

l’utilisation des toilettes.

2- Leur collecte

En fonction du type de traitement de la commune, la collecte des eaux usées sera soit :

- Indépendante ce qui entrainera aussi un traitement de ces eaux sur le site de collecte (bac à

graisse, fosse septique et ouvrages drainants et filtrants)

- Groupée avec un réseau unitaire ou séparatif.

Les réseaux unitaires sont des

réseaux qui acheminent à la fois les

eaux usées et les eaux de pluie.

Les réseaux séparatifs quand à eux séparent la

collecte de ces deux types d’eaux. De plus en plus les

communes ont l’obligation de séparer les eaux de pluie

des eaux usées (réseau séparatif) afin de diminuer la

taille des canalisations, des ouvrages ainsi que les

dimensions des stations d’épurations.




3- Les stations ou postes de relevage des eaux usées ou eaux pluviales

Une station de relevage a pour but de collecter les eaux usées (domestiques / industrielles) et

pluviales pour les évacuer ensuite de manière entièrement automatisée vers le réseau d'égouts. On les

utilisent quand la solution gravitaire ne peut s’appliquer.

Une station – ou poste - de relevage se compose d'un réservoir avec une contenance calculée en

fonction du débit de collecte, dans lequel sont placées une ou plusieurs pompes.

Schéma d’un exemple d’utilisation de stations de relevage

Coupe sur station de relevage

Refoulement vers réseau

unitaire ou séparatif

Entrée des

eaux usées

ou pluviales




4- Le traitement individuel des eaux usées

Comme nous l’avons déjà indiqué auparavant le traitement des eaux usées pourra se faire

individuellement ou collectivement. Le traitement individuel sera moins efficace qu’un traitement collectif

dans une station dépuration.

L’installation d’assainissement non collectif

Généralement cette installation est composée d’un bac à graisse séparatif, d’une fosse septique,

d’un réseau de drains et de tranchées filtrantes (ou bac de sable filtrants selon les cas). On peut

trouver des fosses toutes eaux qui permettent de faire l’économie d’e l’installation du bac à graisse.

Le bac à graisse.

Il permet de stocker les matières graisseuses issues des eaux de vaisselle pour éviter qu’elles ne

colmatent les canalisations et les réseaux drainants.

La fosse septique

Les fosses septiques ou toutes eaux sont dans la majeure partie des cas réalisées en béton

préfabriqué (moins onéreuses). Elles peuvent être aussi fabriquées en plastique ou en fibres de verre.

Elles sont imperméables et sont disponibles dans différentes tailles en fonction du nombre

d’utilisateurs du foyer. Les eaux-vannes collectées seront directement traitées par l’activité micro-

bactérienne.

Bac à graisse

Fosse septique

Regard de répartition

Drains et tranchées filtrantes




Fonctionnement d’une fosse toutes eaux

La fosse toutes eaux est reliée à une canalisation de collecte qui lui apporte toutes les eaux

ménagères et les eaux-vannes provenant de vos toilettes.

Toutes ses eaux usées arrivent donc dans un premier compartiment.

Les matières les plus lourdes (excréments, papier toilette…) vont au fond de la cuve et forment

une boue.

Les graisses plus légères restent en surface.

Les matières sont liquéfiées à l’aide de bactéries actives qui se nourrissent des matières

organiques.

Elles passent ensuite par un second compartiment où l’eau est déjà plus claire.

Une canalisation emmène ensuite les eaux prétraitées vers une nouvelle filière de traitement, à

épandage ou à filtre à sable.

On trouve une ventilation, qui permet d’évacuer les gaz qui se forment lors de la transformation

de la matière.

Lorsqu’ils s’échappent de la fosse septique toutes eaux, ils ne sont pas nocifs, que ce soit pour

l’homme ou l’environnement.

À l’entrée de la cuve, on trouve un dégrilleur.

Il s’agit simplement d’une grille qui empêche les gros objets non-dégradables de plonger dans la

fosse.

En sortie on trouve un pré-filtre, ce dernier filtre les matières trop volumineuse qui pourrait

endommager la filière de traitement juste après la fosse septique toutes eaux.

Coupe sur fosse toutes eaux




Les drains et tranchées drainantes ou massifs de sable filtrants

Ce sont des dispositifs qui permettent la dispersion dans le milieu naturel avec un dernier

traitement présent naturellement dans le sol qui sont les micro-organismes.

Drains et massif drainant Drains et tranchées drainantes

Les micro-stations

La micro station d’épuration permet de traiter les eaux usées et elle intervient en trois phases :

décantation, traitement et clarification. Il existe deux principaux types de micro stations d’épuration

selon la façon dont est organisée la phase de traitement : à culture fixe ou à culture libre. Dans les

deux cas, ce sont les micro-organismes (bactéries) présents naturellement dans l’eau qui vont

nettoyer la nettoyer.

Type de micro-station

d’épuration Principe de fonctionnement

Micro station à culture fixe La micro station dispose de supports solides sur lesquels les bactéries vont

se regrouper

Micro station à culture libre Les bactéries sont en suspension dans un bassin d’eau et de boue (solution

la moins chère)

Micro station sans électricité

(filtre compact)

Alternative à la microstation, consulter notre guide pour bien choisir entre

le filtre compact et la micro station.

https://www.allojardin.com/filtre-compact-micro-station-sans-electricite/




a) Les trois étapes de fonctionnement d’une micro-station

o La décantation : les éléments solides vont être séparés du reste des eaux usées en se

déposant dans le fond de la cuve. Ils vont être en partie dégradés par des bactéries. De

cette phase de décantation ressort un effluent liquide qui va être dirigé vers la deuxième

cuve, celle de traitement.

o Le traitement : l’effluent obtenu lors de la première phase est aéré par un générateur d’air

favorisant le développement de bactéries aérobies (qui ont besoin de dioxygène pour agir).

Elles dégradent l’effluent pour réduire la pollution de l’eau. Cette réaction produit des gaz

est des boues. Ces dernières vont directement être redirigées vers la première cuve

rejoindre les boues de la première phase. Le reste (eau et gaz) est redirigé vers la dernière

cuve, celle de clarification.

o La clarification : les eaux vont être clarifiées une dernière fois afin de séparer les résidus

encore présents qui vont se déposer dans le fond de la cuve avant d’être redirigés vers la

première cuve. Les eaux propres sont rejetées.

Coupe sur une micro station Nathur

Le rejet des eaux claires peut être effectué de trois façons différentes : en irriguant directement les

végétaux, dans le sol ou dans un cours d’eau




5- Le traitement collectif des eaux usées - les stations d’épuration

Principe de fonctionnement

Une station d’épuration est installée généralement à l’extrémité d’un réseau de collecte des

effluents (eaux usées domestiques et urbaines et, par extension, les eaux usées industrielles ou

agricoles) et juste en amont de la sortie des eaux qui seront épurées.

Les premiers traitements sont présents dans toutes les stations, ils consistent en :

un dégrillage : passage des eaux au travers d'une grille retenant les éléments les plus grossiers

qui seront éliminés avec les ordures ménagères.

un dessablage, dégraissage, déshuilage : élimination des sables qui sont déposées et des

graisses qui flottent et seront raclées en surface.

Pour enlever les matières restantes, on utilise différents systèmes faisant intervenir :

des micro-organismes (pour les matières biodégradables),

et/ou des composés chimiques.

Le schéma ci dessous résume pour le système le plus couramment utilisé les différentes étapes du

traitement des eaux (source Ademe)




II-A Les eaux pluviales

Eaux pluviales : eaux de toiture et eaux de ruissellement

Les eaux pluviales recouvrent les eaux de toiture et de ruissellement : pluie, neige et grêlons

fondus. Ces deux types d'eaux pluviales sont recueillis par des surfaces de constructions ou

naturelles : terrasse, toiture, sol, routes. La récupération et la canalisation des eaux de pluie répondent

à différents objectifs :

récupération des eaux de toitures pour l'arrosage du jardin ;

dépollution des eaux tombées sur routes ou surface bâtie (zone industrielle, activités

polluantes) ;

canaliser les gros volumes d'eau en cas de fortes pluies ou d'orage pour éviter les inondations

et les submersions.

Les eaux de pluie qui tombent sur le toit ou jardin peuvent être rejetées dans le milieu naturel.

Elles ne s'inscrivent pas dans ce cas dans le cadre de l'assainissement des eaux usées.

Elles peuvent être récupérées par le biais d'installations indépendantes et servir, par

exemple, à l'arrosage du jardin ou au lavage de la voiture.

Dans le cas d’un assainissement individuel, l'eau de pluie ne doit pas y être acheminée.

Dans ce cas il faudra :

prévoir une récupération ;

prévoir un drainage vers un lieu de rejet pour éviter les inondations sur votre terrain.

Système indépendant de filtration Caniveaux de collecte Drain périphérique

En assainissement collectif, les eaux de pluies peuvent être récupérées pour le jardinage,

mais le surplus est :

soit rejeté avec les eaux usées (réseau unitaire) ;

soit rejeté dans un réseau spécifique (réseau séparatif).




À noter : les eaux qui tombent sur les routes se chargent en polluants (pneus, hydrocarbure,

huile de moteur). Les gestionnaires de routes les récupèrent pour les canaliser et les traiter.

Schéma de principe d’un séparateur d’hydrocarbures

Eaux de toiture : rejetées ou récupérées pour le jardin ou la maison

Les eaux de toiture sont des eaux pluviales recueillies par les toitures inclinées ou les toitures-

terrasses. Elles glissent ensuite dans la gouttière et sont :

soit récupérées dans des cuves enterrées ou hors-sol et utilisées ensuite dans le jardin ou

dans la maison ;

soit rejetées en milieu naturel.

Eaux de ruissellement : des eaux de surface évacuées

Les eaux de ruissellement représentent l'écoulement d'eau à la surface du sol, provoqué par les

averses de pluie, de neige ou de grêle. Si elles ne sont pas récupérées, elles peuvent être évacuées

après infiltration dans le sol, par un drainage de l'eau de pluie qui pourra être relié :

soit à un puisard ;

Puisard courant avec rehausses percées




soit au réseau d'eaux pluviales.

Ouvrage de collecte des aux pluviales

Objectif de la récupération des eaux pluviales urbaines

L'objectif de la récupération et de l'évacuation des eaux de pluie est d'éviter le ruissellement

sur chaussée et les inondations.

Chaussée inondée après de fortes pluies

Déversoir d'orage : indispensable au réseau unitaire

Le déversoir d'orage est un ouvrage public important dans le fonctionnement d'un réseau

unitaire d'eaux pluviales. Son principe est

simple :

lors d'un événement pluvieux, le

niveau d'eau dans le réseau augmente

rapidement ;

cette eau, très chargée en pollution

(que l'on appelle le premier flot), transite dans

la conduite d'assainissement ;

au bout de quelques minutes, ou

quelques heures selon l'intensité de la pluie, le

niveau continu à monter ;

cette eau est quasiment de l'eau claire

et n'a donc pas besoin d'être traitée, elle peut

être rejetée dans le milieu naturel.

Déversoir d’orage




Le déversoir d'orage est une perforation située dans la conduite, qui permet à l'eau, quand

elle atteint un certain niveau, de transiter par une autre conduite directement reliée au milieu

naturel.

Les équipements de récupération des eaux de ruissèlements sur les voiries

Ce sont les grilles avaloirs et les caniveaux qui permettent de récupérer les eaux de ruissellements sur les voiries urbaines. Les eaux collectées en surface sont dirigées vers le réseau d’eaux pluviales enterré.

Différents types de grilles avaloir et caniveau

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Le cycle de l’eau, ses réseaux et ses différents types de