ARPEA N° 252 / AvRil 20126

résuméPour un certain nombre d’habitations si-tuées endehorsdes zonesbâties, le rac-cordementàunréseaud’eaupotablen’estsouventpasrentableauvudescoûtsd’in-vestissement du raccordement. Dans detels cas, l’approvisionnement en eau po-tabledépenddesourcesprivées.Parmilestypes d’habitations concernées, on peutciterlesexploitationsagricoles,lesrestau-rants-fermes, les alpages, les cabanes duClubAlpinSuisseou leschaletsdemon-tagne.Lekls®filterpermetdetraiterdeseauxdequalitésvariables(notammentdessourceskarstiques)àdesfinsdeproductiond’eaupotable.Ilestcomposéd’unefiltrationsurgravier et de deux filtrations lentes sur sable.Lefiltrenerequiertpasd’électricité,nideproduitschimiques.Ilesttrèssimpled’utilisationetd’entretien.Ilestfacilementadaptableàtoustypesdesituationetpeutêtreimplantén’importeoù.LeprojetdanssonensembleareçuunPrixdanslecadreduSwissMountainWaterAwarden2006etlePrixdudéveloppementdurabledelaRépubliqueetCantonduJuraen2011.Les résultats sont trèsprobantsavecuneréduction de la turbidité en dessous duseuil de1FTU (MSDA)quelleque soit laturbidité en entrée, ainsi qu’un abatte-mentdesmicroorganismespathogènesdel’ordrede3-4-log.Lesperspectivesd’utili-sationdecesystèmedetraitementd’eausont nombreuses en Suisse et dans lespays en développement. Des recherchescomplémentaires sont actuellement me-nées afind’optimiser la compositiondesmédiasfiltrantspouraméliorerencore laperformancedusystème.

Traitement décentralisé de l’eau potable – kls®filter–

Daniel Urfer et Simon Pérusse Fortier, RWB Holding SA, Peter Aepli, Etertub AG

Fig. 1: Le kls®filter et ses applications.

7ARPEA N° 252 / AvRil 2012

Emplacement du kls®filter au Maran, Saint-Ursanne, JU.

kls®filter en état de fonctionnement, Maran, Saint- Ursanne, JU.

Accès au kls®filter enterré, Maran, Saint-Ursanne, JU.

Détail des compartiments du kls®filter, usine Etertub Bilten, GL.

traitEmEnt dES EaUX

introductionDans l’arc jurassien et les Préalpes, lessourcesutiliséespouralimentereneaudeshabitations isolées sont souvent de typekarstique avec une qualité de l’eau forte-mentinfluencéeparlesconditionsmétéo-rologiques.Pendantlespériodespluvieuses,laturbiditédeseauxaugmenteetcelles-cisontsouventchargéesenmicroorganismespathogènes (bactéries, virus, etc.). Parconséquent,untraitementdeceseauxestindispensablepourlesrendrepotables.Depuisnovembre2002,lafermeduMaranprèsdeSt-Ursanneutiliseunkls®filterpour

letraitementdel’eauàdesfinsdeproduc-tion d’eau potable. Ce filtre est composédetroisfiltrationssuccessives,àsavoirunepremière filtration sur gravier (Kiesfiltra-tion), suiviededeuxfiltrations lentes sursable (LangsamSandfiltration).Cette tech-niquen’utiliseniénergieélectriquenipro-duitschimiques,cequiestidéalpouruneinstallationdetraitementdélocalisée.

revue de la technologieUnsystèmedefiltrationsurgraviers,suivipar deux filtrations lentes sur sable pré-sente de nombreux avantages comparé

traitEmEnt dES EaUX

ARPEA N° 252 / AvRil 20128

auxsystèmesdetraitementclassiques.Cesdeuxprocédéssontlargementutilisésdansle traitementde l’eau,et lafiltration lentereprésenteenfaitleplusancienprocédédetraitementd’eau.Lepremierfiltreà sablelent fut utilisé il y a plus de 200 ans (en1804)pourtraiterl’eaud’uneblanchisserieenEcosse(OMS,1975).Parlasuite,cepro-cédé a été employé dans de nombreusesvilles en Angleterre, en Allemagne, auxPays-BasetenSuisse.LesvillesdeLondreset Zurich traitent encore aujourd’hui unepartiedeleurseauxdesurfaceparfiltrationlente(Boller,2000;Zimmermann,2000).•Lefiltreaétéconçud’unemanièretota-lement préfabriquée en polyéthylène

(PE),ceciprincipalementdansunsoucidequalitéduproduitfinietdefacilitéauniveaudesamiseenplacesurleterrain.•Lekls®filterpermetdeproduireenviron5’000litresd’eaupotableparjour,avecunevitessedefiltrationentre0.45m/h(filtrationsurgravier)et0.15m/h(filtra-tionlentesursable)(IRC,1998;Sandec,1996).•Lepassagede l’eaud’uncompartimentàl’autresefaitsimplementpargravitéetsansaucunapportd’énergieextérieure.Untrop-pleinsetrouvantdanslebassind’eaubrutemaintientlapressionhydros-tatiquenécessairepourassurercepas-sage.

Fig. 2: Vue en profil des étapes de filtration du kls®filter avec les directions des flux et les granulomé-tries utilisées.

traitEmEnt dES EaUX

9ARPEA N° 252 / AvRil 2012

•Le filtre à graviers est un filtre à fluxascendant avec une granulométrie re-lativement grossière dans les parties inférieures et plus fine dans sa partiesupérieure.Ceciapoureffetdefavoriserl’accumulationdesmatièresensuspen-sion dans la partie inférieure du filtre.Lerinçageestainsiplusefficaceavecunfiltreascendantqu’avecunfiltredescen-dant(Sandec,1996).

•La double filtration lente en série offreune grande sécurité quant à la qualitédel’eautraitéeetpermetunfonctionne-ment trèsrobustedecesystèmemulti-barrière.

•Unevannesetrouvantdans lecompar-timent d’eau traitée sert au réglage dudébitdukls®filter,quiconstituelepara-mètre de fonctionnement principal dece système. Le débit est en effet direc-tementproportionnelà lavitessedefil-tration.

PerformancesLesavantagesd’unetelletechnologiesontmultiples,maisnouspouvonsciternotam-ment:•un fonctionnement stable et robuste(systèmemulti-barrière);•unentretiensimpleetrapide;

Fig.3: Elimination de la turbidité dans un kls®filter

traitEmEnt dES EaUX

ARPEA N° 252 / AvRil 201210

•unfonctionnementsansélectricitéetsansproduits chimiques (frais de fonctionne-mentquasinuls);

•unemiseenplacesimplesurleterrain;

•la garantie de la qualité de l’eau traitée,indépendamment de la qualité de l’eaubrute;

•uneconstructiondurableetdequalitéuti-lisantdesmatériauxrecyclables;

•et un coût de revient de l’eau entre CHF0.50et1.50parm3enfonctiondesconditionslocales(subventions,accès,di-mensionnement,etc.).

Des essais pilotes avec une filtration surgraviers (vitesse de filtration de 0.3 m/h)suivie d’une filtration lente (vitesse de fil-trationde0.15m/h)ontmontrédesréduc-tionsde la turbidité endessousde1 FTU,pourdesvaleursinitialesde101FTU,etuneréductiondesbactériesfécalessupérieureà 99%.Nousavonseneffetmesurédansunkls®filter,le18octobre2010,desvaleursen-trée/sortiede135/0UFC/100mlpourE.Coli,78/0 UFC/100ml pour les Entérocoques etde930/3UFC/100mlpourlesgermesméso-philes.Engénéral,lalittératureindiquedesréductions de différents microorganismespathogènesdanslafiltrationlentedel’ordrede4-log,correspondantàunabattementde99.99%(SANDEC,1996;IRC,1998;WVZ,2000;Cleary,2004;Karschunke,2005;Hij-nen,2007).

On remarqueenFig. 3que la turbiditédel’eau brute est très sensible aux précipita-tions. Les perturbations sont ensuite for-tement atténuées dans l’eau traitée. Laturbidité de l’eau traitée reste largementendessousduseuil légalde1FTU,cequimontre la robustesse du système. Il est àpréciser que le décalage entre les pics deturbiditéentrelescourbess’expliqueparletempsdeséjourdel’eaudanslefiltre.

Développement durableresponsabilité environnementaleLa technologie du kls®filter ne nécessitepasd’électricité et d’utilisationdeproduitschimiques.Auniveaudesonécobilan,cecise traduitparuneréductiondesémissionsdeCO2etparunepréventiondecontamina-tionsdel’environnementauniveaudel’air,deseauxetdusol.Leprocédédetraitementd’eauestégalemententièrementsilencieuxet n’utilise que des médias filtrants natu-rels (graviers de calcaire, sable de quartz,zéolite). Il est entièrement préfabriqué enpolyéthylène,matériau léger et totalementrecyclable.

Solidarité socialeAvec la technologie du kls®filter, les zonesrurales excentrées pourront bénéficierd’uneeaupotabledebonnequalité,cequipermettra de favoriser l’égalité entre leszones rurales et urbaines. L’améliorationde la qualité de l’eau consommée dans

kls®filter test à Porrentruy, JU.

traitEmEnt dES EaUX

11ARPEA N° 252 / AvRil 2012

certaines zones éloignées des centres serabénéfiquepour la santépublique.Dans lespays à faibles revenus, où la technologiepourraitêtreimplantée,lesimpactssociauxpourront être spectaculaires. En effet, l’éli-minationdesbactériespathogènes(souventmortelles)dansl’eaupotablefavoriseraleuréradication,contribuantàl’améliorationdelasantésocialeetaurenforcementdescom-munautéslocales.Pourrappel,ladiminutiondunombredepersonnessansaccèsàl’eaupotabledanslemondeestuneprioritéabso-lue pour l’Organisation des Nations Unies(ONU)danslesdécenniesàvenir.

efficacité économiqueLekls®filterestpeucoûteuxetnenécessitequedetrèsfaiblescoûtsd’entretien.Lesgra-viers et sables ont une durée de vie quasiillimitéepourun faible coût etunegrandedisponibilité.Leprixderevientde l’eausesitue entre CHF 0.50 et CHF 1.50 parm3,ouenmoyenne0.1centimeparlitred’eaupotable.

recherche et développementNous menons actuellement des essais surdivers médias filtrants sur notre site de Por-rentruy,afind’optimiserleprocessus.Ainsinousavonsmisenplaceunfiltre-testdontledeuxième compartiment de filtration lentesursableestdiviséen4sous-compartiments(Photoci-après).Diversesétudes(Truesdail,1998;Karschunke,2005;Youetal.,2005;Sukdebetal.,2006;Noubactepetal.,2010)montrent que les hydroxydes métalliques(aluminium,zinc,fer)ontunpouvoiraccrud’adsorptiondebactériespathogènesetfaci-litentainsiladésinfection.Ilenvademêmepourlazéoliteàchargesuperficiellemodifiée(Lietal.,1998;Schulze-Makuch,2002;Hår-lemanetal.,2009).Cettedernièreestunerocheporeuseàgrande surfacede contactdont la charge superficielle a étémodifiée,avecpour résultatuneplusgrandesuscep-tibilité d’adsorption des charges négativescontenues dans les particules naturelles etlesenveloppesdesmicroorganismes.

Ainsi lesquatresous-compartimentsde re-chercheenmédiasfiltrantssecomposent:

1.d’unfiltre «blanc» constituéde sabledequartz0.1-0.3mmuniquement;

2.d’une insertion d’une couche de 10 cmd’unmélangedesabledequartzetdeferbrut;

3. d’une insertion d’une couche de 30 cmd’unmélangedesabledequartzetdeferbrut;

4.d’unfiltreàzéolitemodifiée0.2-0.5mm.

Conclusion et perspectivesLekls®filterestunprocédédetraitementdel’eauadaptéetdurablepourdenombreusessituations,enSuisseetailleurssurlaplanète.La technologie est peu coûteuse en plusd’être facilement adaptable à toute sortede situations de traitement délocalisé, enSuisseetdans lespaysendéveloppement.Lapréfabricationenpolyéthylènerecyclablepermetunegarantiedequalitéetde fonc-tionnementduproduit«Swissmade»,etlesopérationsdemaintenancesontfaciles.L’optimisation et le futur développementdu kls®filter permettront de proposer lameilleure composition de médias filtrantsadaptée à chaque situation, sur le plan dela granulométrie, des vitesses de filtration,

Compartiments du kls®filter test à Porrentruy, JU.

1 23

4

ARPEA N° 252 / AvRil 201212

de l’ajout d’hydroxydes métalliques ou del’utilisation de médias à charge inversée.Nousvoyonsencettetechnologieunetech-niquesimpleetefficacequialepotentielderéduirenotablementlesproblèmesd’appro-visionnementeneaupotabledansleszonesdifficiles. Actuellement, plusieurs projetssontencoursenSuissepourl’implantationdekls®filters,quecesoitpourl’approvision-nementeneaupourune ferme,unalpageouunrestaurantd’altitude.Cette technologie peut également être ex-portée facilement dans les pays en déve-loppement puisqu’elle ne requiert aucunesourced’électriciténideproduitschimiques,et que seul un savoir-faire et un entretienminimal sont nécessaires à son bon fonc-tionnement.L’impact sur la santépubliquedans ces régions serait considérable. L’eauestnotrebienleplusvitalet,parallèlement,la consommation d’eaux non potables estla principale cause de mortalité dans lemonde !

Bibliographie

Boller M.,Wasserversorgung, Teil 2, Notesdecours,ETHZ(2000).

Cleary S.A. et al., Treatment of a variableTurbiditySurfaceWaterwithMultistageSlowSandFiltration,Proc. AWWA WQTC,SanAn-tonio,TX,USA(2004).

HårlemanC.etal.,Theuseofaclinoptilo-lite-based filter in emergency situations,Desalination248,629-635,(2009).

HijnenWimA.M.etal.,RemovalandfateofCryptosporidium parvum, Clostridium per-fringens and a small-sized centric diatoms(Stephanodiscushantzschii)inslowsandfil-ters,Water Research41,2151-2162,(2007).

IRC, International Water and SanitationCentre, Galvis, G., Latorre, J. and J.T. Viss-cher, Multi-Stage Filtration: an innovativewatertreatmenttechnology,IRC,TheHague,Netherlands and CINARA, Cali, Colombia,(1998).

Karschunke Karsten, Nutzung der Eisen-korrosion zur Entfernung von Arsen ausTrinkwasser,genehmigteDissertation,Tech-nischeUniversitätBerlin(2005).

LiZ.,RoyS.andR.S.Bowman,Long termchemical and biological stability of surfac-tant-modified zeolite, Environ. Sci. & Tech-nol.,32:2628-2632(1998).

Noubactep et al.,Extending Service LifeHouseholdWaterFiltersbyMixingMetallicIron with Sand, Clean-Soil, Air, Water 38,951-959(2010)

Organisation Mondiale de la Santé (OMS),LaFiltrationLente,parL.HuismanetW.E.Wood,OMSGenève,(1975).

SANDEC, Water and Sanitation in Develo-pingCountries,EAWAG,SurfaceWaterTreat-ment by Roughing Filters, ISBN 3-908001-67-6,October(1996).

Schulze-Makuch,D.etal.,Surfactantmodi-fiedZeolitecanprotectDrinkingWaterWellsfromVirusesandBacteria,Eos,Volume83,number17,(2002).

Sukdeb Pal et al., Removal of E. coli fromWaterUsingSurface-ModifiesActivatedCar-bonFilterMedia and ItsPerformanceoveranExtendedUse,Environ. Sci. Technol.40,6091-6097,(2006).

Truesdail S. E. et al., Analysis of BacterialDeposition on Metal (Hydro) oxide-Coated

Pour plus d’informations :

rWB Holding Sa Route de Fontenais 77 CH-2900Porrentruy Tél.+41(0)324658181 Courriel:danielurfer@rwb.ch

etertub aG CH-8865Bilten Tél.+41(0)55617 40 50 Courriel:peter.aepli@etertub.com

traitEmEnt dES EaUX

13ARPEA N° 252 / AvRil 2012

SandFilterMedia,Journal of Colloid and In-terface Science203,369-378(1998).

WVZ, Service des Eaux de Zürich, Zusam-menstellungbakteriologischerUntersuchun-genQuellwasser-Minifilter,unveröffentlichteResultate,(2000).

You Y. et al., Removal and Inactivation ofWaterborne Viruses using Zerovalent Iron,Environ. Sci. Technol.39,9263-9269,(2005)

Zimmermann U., Die Langsamsandfiltra-tion, altbewährt und modern einsetzbar,GWA,80:1:45,(2000).

traitEmEnt dES EaUX

Campagne d’information des services cantonaux de l’énergie et de l’environnement sur les micropolluants

Pour protéger nos eaux contre les micropolluants :• choisir des produits plus naturels• doser au plus juste• se passer des substances inutiles

LaConfédérationlanceunvasteprogrammed’améliorationdel’efficacitédutraitementdeseauxusées.Ellevaparticiperaufinancementdenouvellesinstallationsdites«quaternaires»chargéesdetraiteretderéduire,paruntraitementspécifique,lestrèsnombreuxmicropol-luants(substanceschimiquesentrèsfaiblestraces)quenousdéversonstouslesjoursdansleségoutsàtraversnosgestesquotidiens.Cessubstancessontparfoistrèsdifficilesàélimi-neretpeuventseretrouverdansl’eauquenousconsommons,ouaffecterlavieaquatique.Mêmes’ils s’y trouventenquantités infinitésimales, la simple idéed’êtreexposés toutenotrevieàdesproduitschimiquesauxeffetspeut-êtresournois(perturbationdelarepro-ductionp.ex.)doitsuffireànousinciteràprendredesprécautions.Maisavantdetraiterleseauxusées,ilpeutêtretrèsutiled’inciterlescitoyensàcontribueractivementàcettelutte,enleurproposantdesgestesetdescomportementsdeconsommateursresponsables.

Ce qui n’est pas jeté aux égouts n’arrivera jamais dans nos lacs !

Ledépliant «Doucement ladose»,dresseunpetit inventairede la situationetdesbonsgestesquechacundenousdevraitavoir.

Jean-Michel Zellweger, SESA

Plus d’informations sur : www.energie-environnement.ch. le document et des affiches y sont téléchargeables.

Campagne d'information des services cantonaux de l'énergie et de l'environnement sur les micropolluants

Pour protéger nos eaux contre les micropolluants :

Choisir des produits plus naturels Doser au plus juste

Se passer des substances inutiles

La Confédération lance un vaste programme d'amélioration de l'efficacité du traitement des eaux usées. Elle va participer au financement de nouvelles installations dites "quaternaires" chargées de traiter et de réduire, par un traitement spécifique, les très nombreux micropolluants (substances chimiques en très faibles traces) que nous déversons tous les jours dans les égouts à travers nos gestes quotidiens. Ces substances sont parfois très difficiles à éliminer et peuvent se retrouver dans l'eau que nous consommons, ou affecter la vie aquatique. Même s'ils s'y trouvent en quantités infinitésimales, la simple idée d'être exposés toute notre vie à des produits chimiques aux effets peut-être sournois (perturbation de la reproduction p.ex.) doit suffire à nous inciter à prendre des précautions. Mais avant de traiter les eaux usées, il peut être très utile d'inciter les citoyens à contribuer activement à cette lutte, en leur proposant des gestes et des comportements de consommateurs responsables.

Ce qui n'est pas jeté aux égouts n'arrivera jamais dans nos lacs ! Le dépliant "Doucement la dose", dresse un petit inventaire de la situation et des bons gestes que chacun de nous devrait avoir. Plus d’informations sur : www.energie-environnement.ch. Le document et des affiches y sont téléchargeables. Jean-Michel Zellweger, SESA