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La surveillance de la qualité de l’eau potable Manuel J. Rodriguez Professeur, ESAD

La surveillance de la qualité de l’eau potable Manuel J. Rodriguez Professeur, ESAD Chercheur, CRAD. CONTEXTE. Sources d’eau de plus en plus menacées Réglementation de plus en plus sévère

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La surveillance de la qualité de l’eau potable Manuel J. Rodriguez Professeur, ESAD

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Presentation Transcript

  1. La surveillance de la qualité de l’eau potable Manuel J. Rodriguez Professeur, ESAD Chercheur, CRAD

  2. CONTEXTE • Sources d’eau de plus en plus menacées • Réglementation de plus en plus sévère • Population davantage préoccupée par les risques à la santé et la qualité esthétique de l’eau de robinet • Distribution d’une eau potable minimisant les risques à la santé publique et de qualité irréprochable: un enjeu majeur pour les gestionnaires

  3. SURVEILLANCE DE LA SOURCE AU ROBINET réservoir réservoir Source Traitement Réseau de distribution

  4. Objectifs d’un programme de surveillance de la qualité de l’eau • Conformité réglementaire • Protection de la source • Contrôle des procédés de traitement • Gestion de la qualité en réseau • Anticipation de problèmes • Stratégies de planification • Surveillance épidémiologique

  5. SURVEILLANCE DE LA SOURCE AU ROBINET Quoi? À quelle fréquence? Quand? À quel endroit ? Comment? réservoir réservoir Source Traitement Réseau de distribution

  6. Composantes d’un programme de surveillance de la qualité de l’eau • Les descripteurs à considérer • La localisation des prélèvements • La fréquence des prélèvements • Le type d’échantillon à prélever • Les méthodes analytiques • La durée du programme

  7. SURVEILLANCE ET GESTION DE LA SOURCE AU ROBINET Quoi? À quelle fréquence? Quand? À quel endroit ? Comment? réservoir réservoir Source Traitement Réseau de distribution Points de surveillance

  8. SURVEILLANCE ET GESTION DE LA SOURCE AU ROBINET Quoi? À quelle fréquence? Quand? À quel endroit ? Comment? réservoir réservoir Source Traitement Réseau de distribution Points de surveillance

  9. SURVEILLANCE ET GESTION DE LA SOURCE AU ROBINET Quoi? À quelle fréquence? Quand? À quel endroit ? Comment? réservoir réservoir Source Traitement Réseau de distribution Points de surveillance

  10. À quel endroit ? CRITÈRES POUR DÉCIDER Vulnérabilité à la contamination (configuration du RD, conduites, localisation, hydraulique, etc.) Historique de la qualité de l’eau (microbiologique, physico-chimie) Population vulnérable (hôpitaux, personnes agées, écoles, etc.) À quel endroit ? Plaintes des citoyens (Portrait historique, temps et espace) Satisfaction de la population (Enquêtes de perception, temps et espace) Coût de la surveillance (Personnel, équipement, laboratoire, etc.) Exigences réglementaires (prélèvements, fréquences, etc.)

  11. Des difficultés importantes • Les variations de la qualité de l’eau dans le temps et dans l’espace peuvent être considérables

  12. Des difficultés importantes • Les variations de la qualité de l’eau dans le temps et dans l’espace peuvent être considérables • L’information sur la qualité de l’eau n’est pas toujours disponible et traitée “dans les plus brefs délais”

  13. SURVEILLANCE DE LA SOURCE AU ROBINET

  14. SURVEILLANCE DE LA SOURCE AU ROBINET Délai: -échantillonnage, -transport, -analyse, -interprétation

  15. Quelques exemples de R & D PROGRAMME DE SURVEILLANCE DES SOUS-PRODUITS DE LA DÉSINFECTION (SPD) ANTICIPATION DE LA VARIABILITÉ DE LA QUALITÉ DE LA SOURCE ET EN RÉSEAU AMÉLIORATION DE LA POST-DÉSINFECTION EN RÉSEAU DE DISTRIBUTION

  16. EXEMPLE 1 PROGRAMME DE SURVEILLANCE DES SOUS-PRODUITS DE LA DÉSINFECTION (SPD)

  17. EXEMPLE 1

  18. EXEMPLE 1 Points d’application de chlore dans un système Cl2 Cl2 Cl2 Cl2 Cl2 Cl2 Réservoir Traitement physico-chimique Source

  19. EXEMPLE 1 Différents types de désinfectants et de sous-produits (SPD) - Chlore: Trihalométhanes (THM), HAA, HAN - Chloramines: NDMA, autres nitrosamines - Dioxyde de chlore: chlorite, chlorate - Ozone: bromates

  20. EXEMPLE 1 Effets potentiels des SPC sur la santé humaine Normes dans la réglementation sur l’eau potableTHM (80 mg/L): Québec, EPATHM (100 mg/L): Santé CanadaAHA (60 mg/L): EPA

  21. EXEMPLE 1 Programme de recherche sur les sous-produits de la désinfection (SPD) Maîtriser et modéliser la présence et les variations spatio-temporelles des SPD et de leurs précurseurs de la source au robinet Développer des bases de connaissances et des outils décisionnels destinés aux: 1) gestionnaires et aux opérateurs des systèmes d’eau potable (municipalités), 2) responsables de la réglementation (provincial, fédéral) 3) gestionnaires et responsables de la santé publique (études épidémiologiques).

  22. EXEMPLE 1 Facteurs responsables de la présence de SPC Qualité de la source Conditions environnementales Traitement de l’eau (usine) Stratégie de désinfection Distribution en réseau Manipulation avant utilisation de l’eau

  23. EXEMPLE 1 La source Caractérisation saisonnière de la matière organique et suivi des indicateurs de précurseurs de SPC Le traitement Efficacité de l’enlèvement des précurseurs et devenir des SPC La distribution Évolution spatio-temporelle des SPC: (saisons, mois, semaines, jours, heures) Le robinet Impact de la manipulation de l’eau sur le devenir des SPC

  24. EXEMPLE 1

  25. EXEMPLE 1 Variations spatio-temporelle des THM (Ville de Québec, 2005) Printemps 2005 Été 2005 Automne 2005 Source: Chistelle Legay (2006)

  26. EXEMPLE 1 Rechloration Post-chloration Ozonation Alun Préchloration Réservoir Réservoir Filtres Rivière Saint-Charles Actiflo THM (mg/L) 17,3 29,4 38,7 40,6 60,1 9,0 41,4 12,9 15,8

  27. EXEMPLE 1 Rechloration Post-chloration Ozonation Alun Préchloration Réservoir Réservoir Filtres Rivière Saint-Charles Actiflo THM (mg/L) 17,3 29,4 38,7 40,6 60,1 9,0 41,4 12,9 15,8 AHA (mg/L) 25,4 28,4 39,9 35,4 20,4 58,2 19,3 27,1 22,1

  28. EXEMPLE 1 THM (mg/L) Variations saisonnières AHA (mg/L)

  29. EXEMPLE 1 THM (mg/L) Impact du temps de séjour AHA (mg/L)

  30. EXEMPLE 1 Eau froide vs Eau chaude (mg/L) (mg/L)

  31. EXEMPLE 1

  32. EXEMPLE 1

  33. EXEMPLE 1 1st 2nd 3rd 4rd IMPACT DES VARIATIONS DE SPC SUR LA CONFORMITÉ AUX NORMES RQEP: norme sur les THM « Moyenne annuelle de 4 échantillons trimestriels (extrémité); échantillons séparés par au moins 2 mois »

  34. EXEMPLE 1 1st 2nd 3rd 4rd IMPACT DES VARIATIONS DE SPC SUR LA CONFORMITÉ AUX NORMES RQEP: norme sur les THM « Moyenne annuelle de 4 échantillons trimestriels (extrémité); échantillons séparés par au moins 2 mois »

  35. EXEMPLE 1 1st 2nd 3rd 4rd IMPACT DES VARIATIONS DE SPC SUR LA CONFORMITÉ AUX NORMES RQEP: norme sur les THM « Moyenne annuelle de 4 échantillons trimestriels (extrémité); échantillons séparés par au moins 2 mois »

  36. ET L’EXPOSITION RÉELLE DE LA POPULATION? • - À la résidence • Impact du « réseau » de la maison • Bain et douche (chauffe-eau) • manipulation de l’eau: traitement, filtres, bouilloires, stockage, etc. • - Piscines • Désinfectées • Apport supplémentaire de M.O., azote, etc.

  37. EXEMPLE 2 ANTICIPATION DE LA VARIABILITÉ DE LA QUALITÉ DE LA SOURCE ET EN RÉSEAU

  38. EXEMPLE 2 Surveillance de la qualité de l’eau pour anticiper des problèmes de qualité de l’eau • Systèmes de surveillance précoce de la qualité de l’eau (« Early Warning Systems ») • Techniques d’analyse rapide de la qualité de l’eau • Systèmes prévisionnels de la qualité de l’eau (modèles temporels)

  39. EXEMPLE 2 Surveillance de la qualité de l’eau pour anticiper des problèmes de qualité de l’eau • Systèmes de surveillance précoce de la qualité de l’eau (« Early Warning Systems ») • Techniques d’analyse rapide de la qualité de l’eau • Systèmes prévisionnels de la qualité de l’eau (modèles temporels)

  40. EXEMPLE 2 Systèmes prévisionnels pour la surveillance de la qualité de l’eau • Voir venir pour réagir à temps… • Exemples: • Eau brute: qualité microbiologique (turbidité, couleur, coliformes, azote ammoniacal) • Eau distribuée: qualité physico-chimique (chlore résiduel, trihalométhanes, bactéries) • Techniques de modélisation multivariées puissantes: • Analyse de séries temporelles (linéaires, non linéaires) • Réseaux de neurones

  41. EXEMPLE 2 Système prévisionnel pour le E. coli dans l’eau brute (Rivière Saint-Charles) Séries Box-Jenkins Réseaux de neurones Automne Été

  42. EXEMPLE 2 Système prévisionnel pour le chlore résiduel dans le réseau de la Ville de Québec Chlore résiduel libre Réseaux de neurones Entrée du réseau de distribution Chlore résiduel libre Milieu du réseau de distribution

  43. EXEMPLE 2 Système prévisionnel pour les trihalométhanes et les acides haloacétiques dans le réseau de la Ville de Québec Chloroform Séries temporelles, Réseaux de neurones DCAA HAA

  44. EXEMPLE 3 AMÉLIORATION DE LA POST-DÉSINFECTION EN RÉSEAU DE DISTRIBUTION

  45. EXEMPLE 3 réservoir réservoir Source Traitement Réseau de distribution

  46. EXEMPLE 3 Rechloration Post-chloration Ozonation Alun Préchloration Réservoir Réservoir Filtres Rivière Saint-Charles Actiflo Point d’échantillonnage

  47. EXEMPLE 3 CONSTAT DU CONTRÔLE DE QUALITÉ: Bactéries hétérotrophes (BHAA): élevées Cl2 : non-détecté Trihalométhanes (THM) et autres: élevés Rechloration Cl2 Point en extrémité Réservoir en réseau Point d’échantillonnage

  48. EXEMPLE 3 Rechloration Post-chloration Ozonation Alun Préchloration Réservoir Réservoir Filtres Rivière Saint-Charles Actiflo THM (mg/L) 17,3 29,4 38,7 40,6 60,1 9,0 41,4 12,9 15,8 AHA (mg/L) 25,4 28,4 39,9 35,4 20,4 58,2 19,3 27,1 22,1

  49. EXEMPLE 3 CONSTAT DU CONTRÔLE DE QUALITÉ: Bactéries hétérotrophes (BHAA): élevées Cl2 : non-détecté Trihalométhanes (THM) et autres: élevés Rechloration Cl2 Point en extrémité Réservoir en réseau Point d’échantillonnage

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