Le recyclage des eaux grises va-t-il devenir l'état de l'art ?
Un aperçu des possibilités techniques et des avantages, mais aussi des obstacles et des résistances à leur mise en œuvre.
Manque d'eau et fortes pluies en même temps
Depuis 1993, INTEWA s'emploie à trouver des solutions technologiques aux défis émergents et croissants posés par le manque d'eau d'une part et les pluies extrêmes d'autre part. Malgré l'énorme croissance des problèmes, les technologies de réutilisation de l'eau, comme l'utilisation de l'eau de pluie et le recyclage des eaux grises, ne sont toujours pas à la pointe de la technique. En effet, l'Allemagne s'en sort encore plutôt bien en matière de pénurie d'eau par rapport à de nombreux autres pays dans le monde. Mais le changement climatique n'épargne pas l'Allemagne. Les niveaux des nappes phréatiques baissent, les utilisations sont restreintes, les inondations, la pollution des eaux, la hausse des prix - tous ces signes montrent clairement que l'Allemagne n'est pas épargnée. Entre-temps, INTEWA peut s'appuyer sur l'expérience de plusieurs milliers d'installations de récupération d'eau de pluie. Même les citernes d'eau de pluie de très grande taille ne suffisent plus à surmonter les périodes de sécheresse de plus en plus longues. Le recyclage des eaux grises offre ici une solution. Ici, les eaux usées légèrement polluées sont traitées et réutilisées comme eau de service. Cela permet d'économiser environ 40 % des besoins en eau, indépendamment des conditions de précipitations. Les systèmes de recyclage des eaux grises ont été lancés à plusieurs reprises sur le marché par différents fabricants il y a plusieurs décennies déjà. Mais aucun de ces systèmes n'a pu s'imposer durablement sur le marché. L'un des problèmes résidait dans une qualité de traitement insuffisante, qui entraînait des problèmes d'odeur. Depuis une dizaine d'années, il existe des systèmes qui fonctionnent avec un bioréacteur à membrane, qui fournissent une excellente qualité d'eau et qui disposent d'une grande sécurité de fonctionnement. Dans cet article, nous allons voir si cette technologie a le potentiel de devenir une partie intégrante, au moins pour les nouvelles constructions.
Barrières et subventions pour la réutilisation de l'eau en même temps
Heureusement, le marché de la réutilisation de l'eau et de la gestion des eaux pluviales a évolué grâce à des réglementations telles que la directive-cadre sur l'eau de l'UE, les exigences légales en matière de construction pour la végétalisation et la gestion des eaux pluviales, et les investissements dans les technologies environnementales (comme le Green Deal de l'UE). Avec l'introduction du règlement 2020/852 de l'UE sur la taxonomie, les technologies peuvent désormais être classées selon leurs critères de durabilité environnementale, ce qui permet d'accéder à des financements avantageux. Mais quelles sont les barrières qui subsistent ? Pourquoi un système de réutilisation de l'eau n'est-il pas au moins prévu dans chaque nouvelle construction ?
Dans de nombreux pays, comme les Émirats arabes unis, l'Irlande, etc., l'eau est tellement subventionnée que la réutilisation de l'eau n'est pas économiquement viable pour les exploitants. Une autre raison est le manque de règles et de réglementations. Il n'existe par exemple aucune réglementation pour l'auto-utilisation de l'eau de pluie en Allemagne, alors que la nouvelle approche basée sur les risques de la norme EN1717 peut aider. L'eau n'est souvent pas implémentée dans les normes de construction, loin derrière des sujets comme l'énergie etle CO2. En Allemagne, nous avons par exemple "l'obligation de raccordement et d'utilisation" dans les statuts. Ce qui nous empêche aussi, ce sont des règles et des réglementations contradictoires, par exemple, la baignade dans un lac est autorisée par le règlement européen sur les eaux de baignade, mais prendre une douche avec la même eau ne serait pas autorisé. Dans le monde entier, il existe de grandes différences dans la qualité de l'eau acceptée pour différentes applications, il n'y a pas de norme ISO. À Singapour, il faut de l'eau ultrafiltrée pour nettoyer le sol et en Afrique du Sud, on a de la chance si l'on peut utiliser de l'eau de pluie non filtrée pour faire du thé. Dans les normes de qualité, il manque "l'hygiène" - la qualité de l'eau, par exemple pour se baigner et se doucher. Il n'existe que des qualités d'eau potable, d'eau de service et d'eau d'irrigation. Dans certains pays, les exigences en matière de qualité de l'eau de service sont si élevées qu'il n'est pas rentable de réutiliser l'eau. Un problème pour la rentabilité des installations de réutilisation de l'eau de pluie est par exemple le fractionnement des taxes. L'exploitant d'une installation de récupération d'eau de pluie n'économise plus que les frais d'eau potable. Cela rend ces installations largement non rentables. Dans de nombreuses villes, on a cependant compris que l'influence positive des citernes d'eau de pluie, par exemple la protection de la nappe phréatique et l'effet de rétention, est si importante que ces installations sont désormais au moins exonérées de la taxe d'imperméabilisation (Berlin) ou même subventionnées financièrement. Dans presque toutes les régions de Belgique, l'installation d'une citerne est même obligatoire depuis des décennies pour les nouvelles constructions. Le recyclage des eaux grises est-il alors plus judicieux que la récupération des eaux de pluie ?
Recyclage des eaux grises versus utilisation de l'eau de pluie
L'eau de pluie est collectée sur le toit, filtrée et utilisée pour des applications telles que l'arrosage du jardin, la chasse d'eau ou les machines à laver via une conduite d'eau de service séparée. Elle est relativement facile à collecter et généralement exempte de pollution organique, ce qui rend son traitement moins complexe. Dans le cas des toitures vertes, la quantité d'eau de ruissellement diminue fortement, alors que les besoins d'irrigation augmentent. Selon la répartition des précipitations au cours de l'année, de grandes citernes sont nécessaires. Les eaux grises, quant à elles, proviennent des douches, des baignoires et des lavabos et sont collectées via une conduite d'eaux usées séparée. Elles contiennent des résidus de savon et des matières organiques et doivent donc être traitées de manière plus intensive avant de pouvoir être réutilisées. Après un nettoyage approprié, elle peut également être utilisée pour la chasse d'eau ou l'arrosage du jardin.
DIN EN 16941-2:2021-11
Systèmes sur site pour eau non potable - Partie 2 : Systèmes pour l'utilisation d'eaux grises traitées ; version allemande EN 16941-2:2021
Le présent document définit les bases de la conception, du dimensionnement, de l'installation, du marquage, de la mise en service et de la maintenance des installations d'utilisation des eaux grises sur site. Il est notamment applicable à l'utilisation d'eaux grises traitées pour : chasse d'eau des WC ; arrosage du jardin ; nettoyage du linge ; nettoyage d'objets. Ce document fixe également les exigences minimales pour les systèmes d'eaux grises.
Contrairement à l'utilisation de l'eau de pluie, il est toujours possible d'économiser les coûts de l'eau potable et des eaux usées. En Allemagne, les systèmes d'eaux grises doivent certes être déclarés, mais ne sont pas soumis à une autorisation. Le recyclage des eaux grises est notamment indépendant des précipitations et des surfaces de toitures raccordées. Une installation d'eaux grises se contente de volumes journaliers comme stockage et peut donc être installée à l'intérieur d'un bâtiment. Pour augmenter le degré d'autosuffisance en matière d'approvisionnement en eau, il peut être judicieux de coupler les deux technologies.
Comment fonctionne une installation de recyclage des eaux grises ?
Les eaux grises provenant des douches, des baignoires et des lave-mains sont préfiltrées par un filtre avant d'être envoyées dans le bioréacteur. Les saletés collectées dans le préfiltre sont régulièrement renvoyées dans les égouts à l'aide d'une buse de rétrolavage. Au cœur de l'installation - le bioréacteur - a lieu une dégradation biologique continue au moyen de bactéries. Celles-ci sont alimentées en oxygène par un diffuseur tubulaire situé au fond de l'installation. La colonisation des bactéries se fait sur les corps de remplissage, qui sont des corps flottants spéciaux avec une grande surface. Une pompe à boue, également située au fond, élimine périodiquement les sédiments qui se forment. Dans le bioréacteur se trouvent en outre les stations à membranes qui filtrent les eaux grises dans le réservoir d'eau claire par ultrafiltration. En raison du faible diamètre des pores de la membrane (0,02 µm), les particules, les bactéries et même les virus sont retenus. Les membranes sont nettoyées périodiquement par rétrolavage et par des bulles d'air grossières. Les installations avec un volume de traitement de plus de 5.400 l/jour, sont équipées d'une commande à distance compatible avec un navigateur et d'un procédé de nettoyage chimique automatisé. Cela permet, en particulier pour les grands systèmes, un fonctionnement encore plus économique et nécessitant moins d'entretien. L'eau de service propre et traitée de manière hygiénique est pompée par des systèmes de surpression vers les consommateurs et utilisée pour la chasse d'eau, le lave-linge ou l'irrigation. Pour une sécurité maximale, l'eau de service déjà ultrafiltrée est soumise à un traitement UV en dernière étape.
Quelle est la qualité et la sécurité de l'eau des eaux grises traitées ?
Grâce au processus de traitement spécial avec un bioréacteur à membrane, qui comprend à la fois une dégradation biologique et une ultrafiltration avec des pores de 0,02 µm, les systèmes fournissent une eau d'excellente qualité, conforme aux normes les plus strictes. Par rapport à d'autres procédés, même les germes et les virus sont ici retenus en toute sécurité. L'eau traitée a été testée avec seulement 1 E.coli / 100 ml d'eau en moyenne. Elle présente une très faible turbidité et est inodore. Visuellement, il est souvent difficile de distinguer l'eau de l'eau potable. Les systèmes INTEWA sont les premiers et jusqu'à présent les seuls systèmes au monde à être certifiés selon la norme importante NSF 350 "Class C". De plus, les systèmes ont été certifiés selon le British Standard pour une irrigation par aspersion.
Dimensionnement, planification et installation
Les installations de recyclage des eaux grises sont particulièrement adaptées aux installations sportives, aux écoles, aux hôtels et aux immeubles d'habitation qui consomment davantage d'eau pour les douches et les bains et qui ont besoin d'eau de service pour les chasses d'eau, les machines à laver, l'irrigation ou le refroidissement, car l'efficacité des installations est alors optimale. Comme les installations de recyclage des eaux grises nécessitent un système séparé de conduites d'eau grise et d'eau de service, les nouvelles constructions ou les projets de rénovation sont généralement les mieux adaptés. Dans ce cas, les conduites séparées entraînent des coûts supplémentaires acceptables. Pour permettre une bonne accessibilité et un bon entretien de l'installation, il est préférable de l'installer à l'intérieur du bâtiment.
Le dimensionnement d'un système d'eaux grises dépend des besoins et du rendement journaliers. En moyenne, on peut compter sur environ 40 à 50 l par personne et par jour. Entre-temps, INTEWA propose une série de systèmes complets prêts à être raccordés, allant de 300 (jusqu'à 6 personnes) à 48.600 litres (jusqu'à > 1000 personnes) de volume de traitement par jour. Les systèmes plus grands peuvent être étendus de manière modulaire. Les systèmes préfabriqués s'intègrent très rapidement et en toute sécurité dans un bâtiment et permettent un montage simple qui peut être effectué rapidement par tout installateur. En ce qui concerne la surface d'installation, on peut calculer, en règle générale, deux fois le volume journalier en mètres carrés. Une installation de recyclage des eaux grises avec un volume de traitement de 5 m³ / jour convient donc à environ 100 habitants et ne nécessite qu'un espace d'installation d'environ 10 m² dans le bâtiment.
Le recyclage des eaux grises est-il rentable ?
La double utilisation de l'eau permet également de réaliser un double gain financier : Les frais d'eau potable et d'eaux usées sont réduits. Dans de nombreux pays, les coûts combinés de l'eau potable et des eaux usées dépassent déjà 6,00 €/m³. En fonction du prix de l'eau et de la taille du système, il est possible d'obtenir des périodes d'amortissement courtes qui font de l'utilisation d'un système de recyclage des eaux grises l'une des technologies les plus rentables dans le secteur de la construction. Pour les bâtiments tels que les immeubles collectifs ou les hôtels à partir d'une centaine de personnes, un tel système est déjà amorti en moins de six ans.
| AL-GW10800 Calcul d'amortissement simplifié | |
| Coût de l'installation | env. 70 k€ |
| Coûts d'investissement | 70 K€ + env. 30 % pour l'installation et la tuyauterie = env. 91 K€ (en fonction du bâtiment) |
| Coûts d'exploitation et de maintenance | env. 0,74 €/m³/jour |
| Économie réalisée | Économie d'eau = 10,8 m³/jour x 365 jours = 3.942 m³/an Économie/an pour environ 6.00 € de frais d'eau (eau potable et eaux usées) = env. 3.942 m³ x (6.00 € - 0,74 €) = 20.734 €/an |
| Amortissement statique | ROI = 91 k€ / 20.734 € / an = 4,4 ans |
Références
En plus de 10 ans, de nombreuses expériences ont pu être acquises au niveau international avec entre-temps plusieurs centaines de systèmes d'eaux grises, de sorte que l'aptitude de principe de cette technologie dans la technique moderne du bâtiment n'est désormais plus remise en question.
Piscine couverte d'Alsdorf
La piscine est utilisée en moyenne par 350 personnes par jour. Les eaux grises provenant des douches et des lavabos sont traitées dans un réservoir intérieur de 5000 litres et utilisées pour alimenter 11 toilettes.
Le recyclage de l'eau de pluie et des eaux grises combiné au nouveau musée George Lucas à Los Angeles
Pour ce magnifique nouveau musée de Los Angeles, en Californie, l'eau de pluie des toits et la condensation en été sont collectées afin d'être réutilisées pour l'arrosage, le refroidissement adiabatique et les chasses d'eau. Le système AQUALOOP - eaux grises est conçu pour une capacité de traitement quotidienne moyenne certifiée NSF 350 de 47 800 litres par jour. Le système collecte, filtre et stocke également l'eau de pluie récupérée sur une surface de toiture de 89.000 m². Plusieurs filtres PURAIN 200 et PURAIN 300 sont installés pour préfiltrer l'eau de pluie. L'ensemble de l'installation est surveillée et commandée par le système de commande I-CONNECT. Une fois terminé, le musée accueillera toutes les formes de narration visuelle, y compris la peinture, la photographie, la sculpture, l'illustration, l'art de la bande dessinée, la performance et la vidéo. Il est actuellement en construction à Los Angeles, en Californie, et devrait ouvrir ses portes en 2025.
Résumé et perspectives
L'énorme importance et le grand potentiel d'avenir du recyclage des eaux grises pour l'approvisionnement en eau des bâtiments sont désormais scientifiquement reconnus. Les séries de systèmes prêts à être raccordés et dotés d'une technologie certifiée permettent une utilisation sûre pour les planificateurs, les installateurs et les exploitants. La plupart des barrières connues pour l'utilisation de l'eau de pluie ne s'appliquent pas au recyclage des eaux grises. Cependant, l'utilisation de cette technologie est généralement limitée aux nouvelles constructions ou aux rénovations. Le plus grand obstacle est en effet le coût des réseaux séparés d'eau industrielle et d'eaux usées. Si ces systèmes de conduites supplémentaires sont directement pris en compte lors de la planification, les coûts supplémentaires sont acceptables. Étant donné que les systèmes de grande taille peuvent désormais être non seulement durables, mais aussi très économiques, les portes sont ouvertes, en particulier pour les nouvelles constructions, pour que cette technologie devienne l'état de l'art.
Auteur : Oliver Ringelstein, INTEWA GmbH
Caractères : 15.986 espaces compris
Pour en savoir plus :
Visite virtuelle du système de démonstration d'eau grise de 5.400 litres avec visite à 360° : https://building.intewa.net/de/360-ausstellung/grauwasser-recycling-komplettsystem
Connaissances de base sur le traitement de l'eau : https://wiki.intewa.net/index.php/Wasseraufbereitung_und_Grauwassernutzung
Outils de planification en ligne gratuits : https://www.intewa.com/de/unternehmen/service-kontakt/planungshilfen/
Projets de référence : https://www.intewa.com/de/referenzen/
Certifications : https://www.intewa.com/de/downloads/
Informations complémentaires :
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