Systèmes de distribution d'eau souterraine et d'eau potable (SDE)

Les experts du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) sont unanimes : la fréquence des phénomènes météorologiques extrêmes a augmenté et devrait continuer à le faire.

Les fortes précipitations, la fonte des neiges et les inondations peuvent entraîner, entre autres, un ruissellement de surface et une contamination des aquifères. Les eaux souterraines fournissant de l'eau potable à au moins 50 % de la population mondiale, il est primordial d'assurer un approvisionnement sûr et continu de cette ressource vitale.

En 2018, de graves inondations dans le sud-ouest de l'Islande ont entraîné la contamination de certains puits de production d'eau. Veitur Water Utilities, le plus grand fournisseur d'eau de la région, a mis en œuvre BactoSense pour faire face à la menace et garantir la sécurité des consommateurs.

Une zone de production protégée avec de nombreux puits

Veitur Water Utilities approvisionne en eau environ 150 000 personnes dans le sud-ouest de l'Islande à partir de quatre zones de production (figure 1). Sa capacité de production est d'environ 2 400 l/s, mais sa production annuelle s'élève à environ 720 l/s, ce qui permet une certaine flexibilité dans le choix des puits à différents moments.

Figure 1 : Veitur Water Utilities prélève de l'eau à partir de plusieurs forages répartis dans des zones protégées situées soit dans des zones basses (LPA, 85 m d'altitude), soit dans des zones hautes (HPA, 140 m d'altitude). Chaque zone a sa capacité maximale. Les points bleus indiquent les positions où BactoSense est installé.

Certains puits d'extraction situés dans les zones de production sont sujets à une contamination microbienne environnementale, notamment lors de phénomènes météorologiques violents. Ces puits « rouges » sont considérés comme à risque de façon saisonnière et ne sont pas utilisés d'octobre à avril.

Durant l'hiver 2018, de graves inondations ont entraîné, pour la première fois depuis le début des enregistrements, la contamination d'autres puits. Par conséquent, la capacité requise, de qualité suffisante, n'a pas pu être fournie. Suite à cet événement, trois puits supplémentaires de qualité stable ont été mis en service, portant la capacité de production, par conditions météorologiques extrêmes, à 1'165 l/s (tableau 1).

Tableau 1 : Production de Veitur Water Utilities en été, en hiver (lorsque les puits « rouges » ne sont pas utilisés) et lors de l'événement extrême de l'hiver 2018 (des puits se sont éteints en plus, réduisant la capacité autorisée).

Une nouvelle approche avec la surveillance microbienne en ligne

L'événement de 2018 a incité Veitur Water Utilities à rechercher de nouvelles méthodes de surveillance des paramètres microbiens de l'eau, afin d'assurer la production, tout en garantissant la sécurité des consommateurs. La méthode habituelle repose sur des cultures et nécessite une manipulation – et un temps – considérables.

Ce n'est donc pas adapté à une surveillance rapide et sensible. Veitur Water Utilities a décidé d'utiliser le cytomètre de flux en ligne BactoSense, qui permet une détermination rapide sur site (environ 30 minutes par analyse) de la concentration microbiologique (Figure 2).

Figure 2 : Installation de BactoSense

Adopter BactoSense en ligne pour surveiller les sources et aider à la prise de décision d'exploitation

Le nombre total de cellules par mL (TCC) a été le paramètre sélectionné pour évaluer l'ensemble du paysage microbien. Le TCC a été surveillé, d'abord dans un puits (V5) en 2019, puis dans quatre puits (V5, V12+V13, V19) en 2020. V5 et V19 sont considérés comme des puits « rouges », tandis que V12 et V13 ont été utilisés tout au long de l'année.

Les premiers résultats ont démontré la robustesse et la sensibilité de BactoSense par rapport aux méthodes conventionnelles, ainsi que l'élargissement de la vue incomplète fournie par le placage grâce à la mesure continue par l'instrument (Figure 3).

La relation non uniforme entre le TCC/mL et l'étalement microbien à 22 °C peut provenir de la complexité de la communauté microbienne [3]. Néanmoins, une valeur de TCC nettement supérieure à sa valeur de référence indique un risque microbien évident et peut servir d'aide à l'identification des sources stables ou problématiques.

Figure 3 : Evolution du nombre total de cellules (TCC) par mL, telle que donnée en continu par le BactoSense (courbe bleue), et du nombre de microbes ensemencés à 22°C en fonction du temps (histogrammes orange).

Le suivi du TCC a également permis d'établir des critères qui ont déterminé si les eaux souterraines pouvaient être exploitées ou non. Dans une première approche prudente, trois qualités d'eau ont été définies :

La figure 4 présente l’analyse continue des eaux souterraines du puits V5 en 2019. Considéré comme un puits « rouge », V5 serait normalement fermé d’octobre à avril.

Figure 4 : Evolution du TCC/mL (ligne continue bleue) et de son intervalle de confiance à 99% (lignes pointillées noires) pour le puits V5 en 2019. La barre au-dessus des graphiques représente le fonctionnement standard du puits sans BactoSense. La barre sous les graphiques représente les qualités d'eau selon les critères de qualité avec BactoSense (vert = élevé, jaune = intermédiaire, rouge = mauvais).

Cependant, BactoSense indique que la plupart du temps, sa valeur TCC se situe dans la zone verte. Durant ces périodes, le puits fournit une eau de haute qualité, propre à la consommation. L'utilisation de BactoSense pour déterminer la qualité de l'eau a permis d'étendre considérablement la fenêtre d'exploitation annuelle. La surveillance a été étendue à d'autres puits en 2020.

Les résultats présentés dans le tableau 2 montrent une augmentation significative de la capacité de production par puits. Veitur Water Utilities disposait de la visibilité et de la confiance nécessaires pour déterminer quels puits étaient stables, et quand réduire la production des puits potentiellement problématiques.

Il a été possible d'augmenter la capacité de production et de garantir la satisfaction de la demande en eau tout au long de l'année, en renforçant la protection des consommateurs. BactoSense a permis la distribution sécurisée de l'eau provenant des puits d'extraction du sud-ouest de l'Islande, auparavant considérés comme sujets à la contamination.

Tableau 2 : Tableau présentant le gain potentiel de capacité de production pour chaque puits étudié

BactoSense pour la surveillance microbienne en temps réel des eaux souterraines, lors d'événements météorologiques extrêmes

La mise en œuvre de BactoSense par Veitur Water Utilities a amélioré le contrôle de la qualité et la distribution sûre de l'eau provenant des puits d'extraction, généralement considérés comme sujets à de fréquentes contaminations, limitant ainsi la surutilisation d'autres aquifères.

On peut augmenter la capacité de production d’eau de haute qualité, mieux évaluer les risques et exclure les puits lorsque la qualité de l’eau n’est pas suffisante, garantissant ainsi la sécurité des consommateurs.

Globalement, BactoSense apporte une meilleure connaissance de la variabilité saisonnière et de la dynamique de l'eau brute. Il peut être mis en œuvre pour surveiller la qualité microbienne des puits d'eau souterraine en temps réel , notamment lors d'événements météorologiques extrêmes. Cela conduit à une utilisation plus sûre, optimale et durable des ressources en eau.

Avantages de l'utilisation de BactoSense

• Contrôle de qualité amélioré et distribution sûre de l’eau provenant de puits d’extraction généralement considérés comme sujets à la contamination, limitant ainsi la surexploitation d’autres aquifères ;

  
  

• Augmentation de la capacité de production d’eau de haute qualité ;

  
  

• Meilleure évaluation des risques ;

  
  

• Amélioration des connaissances sur la variabilité et la dynamique saisonnières de l’eau brute.

Réserver une démo aujourd'hui pour explorer comment BactoSense peut atténuer le risque de contamination, en particulier lors d'événements météorologiques extrêmes.