Eau résistante aux intempéries : Automatiser des solutions pour une qualité fiable de l'eau potable

Ces dernières années, la commune suisse de Saxon a connu des épisodes de forte contamination bactériologique de son eau de source. Cette pollution s'est principalement produite lors des fortes pluies et de la fonte des neiges.

En collaboration avec un bureau d'étude (PMAX), ils ont surmonté ce problème en installant un système de surveillance et de contrôle entièrement automatisé.

Un système innovant, intégrant des technologies de mesure modernes, des pompes à chlore et des vannes d'arrêt, garantit un approvisionnement en eau de haute qualité. Il repose sur la détection des précipitations et la cytométrie en flux.

Les villages peuvent désormais être alertés de manière sélective et en temps réel lorsque des risques de contamination surviennent dans leur zone d’approvisionnement.

Le mauvais temps menace la qualité de l'eau

Au pied de l'emblématique montagne Pierre Avoi, le village de Saxon possède une histoire unique liée à l'eau. Station thermale dans les années 1850 et berceau de l'eau minérale Cristalp (commercialisée jusqu'en 2022), la ville tire la majeure partie de son eau potable de sources de montagne.

Cette eau pure et naturelle est injectée directement dans le réseau (figure 1) sans filtration ni traitement. Un réseau de dix réservoirs et chambres, ainsi qu'un système d'interconnexion communale, alimentent les foyers de 7 300 habitants de la région.

Une grande partie de l'eau de Saxon et de ses communes de montagne (jusqu'à 70 % en moyenne annuelle) provient de sources d'altitude. Suite à deux fortes contaminations bactériologiques survenues en 2019, la commune a développé un système automatisé de contrôle des risques de pollution microbiologique.

Figure 1: Saxon Network: location of springs and reservoirs.

Mise en place d'un système de gestion automatisé

PMAX, une entreprise locale d'automatisation, a mis en œuvre le système complet de gestion des risques de contamination microbiologique de Saxon.

Il se compose de trois parties (voir Fig. 2) :

1. La qualité de l'eau est déterminée par cytométrie de flux en ligne ;

   
   

2. En cas d'augmentation des populations bactériennes, l'alimentation en eau est interrompue, une chloration a lieu et le réseau inférieur est alimenté par des sources alternatives.

   
   

3. Le gestionnaire est automatiquement alerté par le système, et il peut informer la population si besoin.

Figure 2: Automated risk management system for the residents of Saxon.

Surveillance des réservoirs avec BactoSense

Des unités BactoSense ont été installées sur deux réservoirs (Pessot et Louette) pour mesurer la présence de bactéries dans l'eau. En cas de mauvaise qualité, l'eau est automatiquement isolée .

Au niveau du réservoir de la Louette, les mesures sont réalisées alternativement à deux points d'alimentation distincts : l'un à partir du réservoir d'Arbarey, qui est relié aux sources et réservoirs supérieurs, et l'autre à partir de l'alimentation de la source de Pleyeux (Figure 1) .

Figure 3: Daniel Claret at the BactoSense installation.

Interprétation automatisée des résultats

Les intervalles de mesure de BactoSense sont définis via PLC et SCADA. La fréquence des mesures est ajustée en fonction des données météorologiques en temps réel, obtenues via l'application cloud MétéoSuisse (« RainAlert »).

Par exemple, les périodes de pluie présentent des risques de pollution plus importants et nécessitent une attention accrue. L'intervalle de mesure est ajusté en fonction des conditions météorologiques (figure 4) et la qualité de l'eau est déterminée à l'aide des résultats de BactoSense.

Un nombre élevé de cellules HNA (acides nucléiques élevés) indique un risque élevé de contamination microbiologique, par exemple par E.coli, et une mauvaise qualité de l'eau.

Figure 4: Informations météorologiques et numéro de cellule utilisés pour déterminer la qualité de l'eau.

Le tableau 1 présente les deux niveaux d'intervention disponibles. Lorsque la qualité de l'eau est suspecte, une chloration à 0,1 mg/l est effectuée et la fréquence des mesures est augmentée.

Lorsque l'eau est de mauvaise qualité, elle est chlorée à 0,2 mg/l et des sources d'eau alternatives sont exploitées. Dans les deux cas, le responsable reçoit une notification par SMS.

Table 1: Actions et mesures

Des résultats convaincants pour les incidents de pollution

Voici deux exemples de quatre événements marquants de 2022 :

En mai, le nombre de cellules a fortement augmenté dans les réservoirs de Pessot et de Louette. À Louette, la contamination provenait du bassin versant d'Arbarey (figure 5) et non de la source de Pleyeux. Une chloration a été déclenchée et un examen plus approfondi a conduit au rejet de certaines sources, qu'un employé du Service des Eaux de Saxon a évacuées manuellement.

Une fois le nombre de cellules HNA revenu à la normale, la chloration a été arrêtée. Après deux jours, les échantillons de suivi microbiologique ont montré des valeurs globalement conformes, et les résultats étaient conformes aux attentes après trois jours. La poussée bactérienne a été attribuée à une fonte des neiges intense plutôt qu'à un épisode pluvieux spécifique.

Figure 5: Nombre de cellules HNA et intervention manuelle en mai.

Fin décembre, peu avant Noël, un incident s'est produit au réservoir Louette.

Le système BactoSense a rapidement identifié une anomalie (figure 6) , ce qui a entraîné le déclenchement de la chloration du réservoir Pessot et l'isolement du réservoir Louette. Une intervention rapide a permis de résoudre efficacement la situation et d'assurer aux résidents de des fêtes de fin d'année sereines.

Figure 6: Nombre de cellules HNA et intervention manuelle en décembre.

Conclusion : gain de temps et de ressources

Le système de prévention installé par la commune de Saxon se compose d'une analyse des précipitations, combinée à une surveillance bactérienne en ligne, de vannes automatisées et de pompes de chloration.

Ce système très efficace présente une faible consommation de ressources et d’énergie.

En raison du rejet ciblé de sources individuelles, le traitement de l'eau n'a été nécessaire que pendant quelques jours en 2022.

De cette façon, la plupart du temps, le réseau d’eau potable fournit de l’eau de source non traitée et

la sécurité de la distribution d'eau potable du village de Saxon est simultanément renforcée.

Avantages d'un système automatisé de qualité de l'eau

• Sécurité accrue de l’eau pour les communautés ;

• Localisation des événements de contamination microbienne, isolement des communautés affectées et information ciblée aux habitants ;

• Faible consommation électrique pour l'ensemble du système de gestion des risques de contamination microbiologique (quelques centaines de watts), ce qui entraîne un coût d'environ 4 à 5 centimes par m3 ;

• Réduction de l'utilisation de chlore : en 2022, 3,5 kg de chlore ont été utilisés. En revanche, une chloration continue aurait nécessité environ 129 kg de chlore ;

• En raison du rejet ciblé de sources individuelles, le traitement de l'eau n'a été nécessaire que pendant quelques jours en 2022. Seule une eau de mauvaise qualité est rejetée.

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