Simple & bon marché : la meilleure source d'eau domestique
Projet
Maison unifamiliale à Kelmis / Belgique / 2017
Applications
Recyclage des eaux grises, utilisation de l'eau de pluie
Produits
AQUALOOP, RAINMASTER, PURAIN
Description
Produire de l'eau potable à partir de l'eau de pluie de manière simple et économique grâce à une nouvelle technologie de traitement de l'eau.
L'idée d'un approvisionnement en eau autonome n'est pas nouvelle. La plupart du temps, ces installations d'approvisionnement autonome se trouvent dans des zones rurales non desservies et sont alimentées par les eaux souterraines. Cependant, tous les propriétaires de maison n'ont pas la possibilité d'utiliser ces sources. L'eau de pluie, en revanche, est disponible presque partout. Jusqu'à présent, elle n'est toutefois guère utilisée, sauf pour les chasses d'eau et l'arrosage des jardins.
Selon le règlement européen sur l'eau potable, il faut utiliser de l'eau de qualité potable pour l'hygiène corporelle, comme les douches et le lavage des mains.
Pour répondre aux exigences de la directive européenne "Eau destinée à la consommation humaine", INTEWA GmbH a mis en œuvre un concept spécial dans une installation de démonstration d'une maison individuelle dans le cadre du projet européen "Eco Innovation". Étant donné que dans ce projet, il n'y a pas suffisamment d'eau de pluie pour tous les consommateurs, l'eau de la douche, qui est appelée eau grise après utilisation, est récupérée dans une autre étape de recyclage, recyclée et ensuite réutilisée comme eau de rinçage des toilettes. Parallèlement, la chaleur est extraite des eaux grises et utilisée pour le préchauffage de l'eau de douche.
Les principaux avantages de la technologie AQUALOOP sont les suivants
- Économie de ressources en eau potable
- Économie de canalisations et de systèmes de conduites
- Réduction des coûts pour l'exploitant et l'utilisateur
- plus d'indépendance vis-à-vis du fournisseur
- une eau douce et sans calcaire
- pas de traces de substances anthropogènes dans l'eau
- mise à niveau facile possible grâce à l'utilisation du système de canalisation existant
Mise à niveau de l'installation d'eau de pluie AQUALOOP
L'eau de pluie est récupérée sur la surface du toit de 120 m² et collectée dans une citerne de 10 m³.
Le filtre à eau de pluie autonettoyant PURAIN (avec trop-plein d'écumeur intégré, clapet anti-retour et principe de saut alternatif) pré-épure l'eau à l'aide d'un tamis à fentes de 0,8 mm. Avec la station à membranes AQUALOOP dans la citerne, l'eau de pluie est microfiltrée par les fibres de la membrane avec une taille de pores de 0,02 µm (désinfection) et transportée dans un réservoir d'eau claire de 350 litres dans la cave. Afin d'exclure tout risque éventuel dû à une contamination ultérieure potentielle dans ce réservoir intérieur, l'eau est encore désinfectée par un traitement UV supplémentaire avant d'être distribuée dans la maison.
L'eau ainsi purifiée est pompée par la station d'eau domestique RAINMASTER Favorit SC à vitesse variable dans le système de conduites existant vers les points de prélèvement dans la maison. Le système de conduite d'eau de ville séparé de celui-ci alimente uniquement la réalimentation du RAINMASTER certifié DVGW. La qualité de l'eau de l'installation AQUALOOP est contrôlée à intervalles réguliers.
Comme le système de canalisation existant peut être repris, ce concept permet pour la première fois d'équiper facilement les systèmes d'eau de pluie.
Aperçu du système d'eau de pluie AQUALOOP
- Récupération de l'eau de pluie de 120 m² de toiture
- Filtre à eau de pluie PURAIN 100, y compris débordement par écumoire et clapet anti-retour, stabilisation de l'arrivée d'eau
- Stockage dans une citerne extérieure de 10 m³.
- Station à membranes AQUALOOP avec ultra, microfiltration dans la citerne
- Réservoir d'eau claire de 350 litres dans la cave pour l'eau désinfectée
- Prélèvement du réservoir d'eau claire avec RAINMASTER-Favorit 20-SC
- Stérilisation UV avec 20 watts pour une sécurité supplémentaire
- Augmentation de la pression dans le système de conduites existant
- Raccordement à la douche, au lave-linge, au lave-mains, etc... Réalimentation en eau potable via RAINMASTER avec l'eau de ville
Qualité de l'eau de pluie
La qualité de l'eau de pluie et la performance de nettoyage de l'installation ont été analysées en prélevant des échantillons à différents endroits de l'ensemble du système. Les résultats des analyses montrent que la charge bactérienne de l'eau brute provenant de la citerne d'eau de pluie est déjà très faible. Ni la bactérie E.Coli, un indice important de pollution par des matières fécales, ni l'agent pathogène Pseudomonas aeruginosa n'ont été trouvés dans les échantillons.
L'analyse de l'eau traitée après la microfiltration, dans laquelle plus aucune bactérie coliforme ni colonie de bactéries n'a été détectée, permet de prouver le potentiel de traitement de la membrane. Selon les résultats de l'analyse, une désinfection supplémentaire par la lampe UV n'aurait pas été nécessaire, mais elle sert de sécurité supplémentaire. Pour tous les paramètres analysés, les valeurs limites de l'ordonnance sur l'eau potable pour "l'eau destinée à la consommation humaine" ont été respectées (cf. tableau 1).
Résultats d'analyse de l'installation d'eau de pluie AQUALOOP
| Paramètre | Valeur limite (selon TrinwV) | Traitement par AQUALOOP |
| Escherichia Coli | 0 /100ml | 0 /100ml |
| Entérocoques | 0 /100ml | 0 /100ml |
| Bactéries coliformes | 0 /100ml | 0 /100ml |
| Nombre de colonies 22 °C | 1000 /ml | 0 /ml |
| Nombre de colonies 36 °C | 100 /ml | 0 /ml |
| Pseudomonas Aeruginosa | 0 /100ml | |
| COT | --- | 0,85 mg/l |
| pH sur site | 9,5 | 8,58 |
| Calcium | 9,9 mg/l | |
| Magnésium | <0,5 mg/l | |
| Conductivité à 25°C | 2790 μs/cm | 64 μs/cm |
| Cuivre | 2 mg/l | <0,002 mg/l |
| Nickel | <0,02 mg/l | <0,005 mg/l |
| Turbidité en laboratoire | 1 NTU | 0,11 NTU |
| Clostridium perfringens | 0 /100ml | 0 /100ml |
| Nitrate | 50 mg/l | 3,4 mg/l |
| Nitrite | 0,5 mg/l | <0,02 mg/l |
| Mercure | <0,001 mg/l | <0,0002 mg/l |
| Cadmium | <0,001 mg/l | <0,003 mg/l |
| Source : Institut d'analyse de l'eau et des eaux usées GmbH |
AQUALOOP Recyclage des eaux grises
Dans le présent projet de démonstration, l'eau de pluie seule ne suffit pas à couvrir tous les besoins en eau de la famille de quatre personnes. Le recyclage supplémentaire des eaux grises provenant de la douche et du lave-mains permet d'économiser environ 30 m³ d'eau supplémentaires par an et de couvrir ainsi la totalité des besoins en eau (100m³/an). Cette eau de "pluie", relativement peu polluée par les soins corporels, est nettoyée dans l'installation de recyclage des eaux grises d'AQUALOOP et utilisée ensuite pour la chasse d'eau des toilettes. Contrairement à la citerne d'eau de pluie, le système d'eaux grises se contente de deux très petits réservoirs (2 x 350 litres) qui couvrent à peu près les besoins journaliers. Pour le nettoyage, le préfiltre AQUALOOP sépare d'abord les grosses impuretés, comme les cheveux. Ensuite, l'eau est nettoyée biologiquement dans un lit fluidisé aéré par des micro-organismes qui colonisent les corps de remplissage dans le réservoir de traitement. La microfiltration s'effectue à son tour en aspirant l'eau à travers les pores de la membrane à fibres creuses dans la station à membranes AQUALOOP. L'eau biologiquement purifiée et désinfectée satisfait au moins à la qualité des eaux de baignade de l'UE. Depuis le réservoir d'eau claire de l'installation d'eau grise, la station d'eau domestique RAINMASTER Eco transporte l'eau traitée vers les toilettes.
Résultats d'analyse de l'installation d'eau grise AQUALOOP
| Eau Paramètres | Spécification NSF | Eaux grises |
| E. Coli | 14 /100ml | <1 /100ml |
| Turbidité | 5 NTU | 0,5 NTU |
| pH | 6-9 | 7,8 |
| DBO5 | 10 mg/l | 5 mg/l * |
| *après 8 semaines de rodage | ||
| Source : PIA Prüfinstitut für Abwassertechnik GmbH |
Aperçu du système d'eaux grises AQUALOOP
- Bioréacteur à lit fluidisé aéré dans un réservoir de 350 litres
- Préfiltre AQUALOOP y compris trop-plein de skimmer, trop-plein de siphon et clapet anti-retour Station à membranes AQUALOOP avec ultra/microfiltration
- Stockage intermédiaire dans le réservoir d'eau claire de 350 litres
- Prélèvement du réservoir d'eau claire avec RAINMASTER-Eco (puissance 100 watts), augmentation de la pression dans la conduite d'eau de service séparée vers les toilettes
- Réalimentation par l'eau de pluie traitée
Risques
Le risque immédiat de transmission d'agents pathogènes par l'eau de pluie est exclu grâce à la stérilisation AQUALOOP. Selon l'emplacement du système d'eau de pluie, il faut cependant vérifier quels paramètres doivent être analysés afin de respecter la qualité de l'eau potable, même pour les substances chimiques dissoutes. Il pourrait par exemple y avoir un apport accru de ces métaux dans le cas de toits en cuivre ou en zinc. Dans les régions où l'air est pollué par des gaz de combustion non épurés, il peut se produire ce que l'on appelle des "pluies acides". En raison de la faible valeur du pH, le risque de déclenchement des métaux par la corrosion augmente. Il convient alors de neutraliser le pH par des mesures simples. Dans les régions où la qualité de l'air est très mauvaise, il peut y avoir un lessivage des métaux lourds de l'atmosphère. Il convient donc de vérifier les concentrations correspondantes dans l'eau de pluie à proximité d'industries fortement émettrices ou d'un trafic routier très dense. Cependant, dans la plupart des pays européens, la pollution de l'air n'est plus un problème depuis des années grâce à l'amélioration des mesures de protection de l'environnement et la qualité de l'eau de pluie est très bonne.
Coûts et économies potentielles du projet de démonstration
Si l'on considère les coûts et les économies potentielles de cette technologie, on constate qu'il n'est pas possible de tirer des conclusions générales en raison des différents coûts de l'eau, modèles de taxes et consommations. Mais souvent, cette nouvelle technologie d'installation permet déjà d'obtenir des temps d'amortissement intéressants, nettement inférieurs à la durée de vie des bâtiments. Disposer de son propre approvisionnement en eau grâce à l'eau de pluie peut donc s'avérer judicieux dans de nombreuses régions :
| Lieu | La Calamine, Belgique |
| Surface de récupération | 120 m² |
| Rendement de l'eau de pluie | env. 90 m³ / an |
| Consommation d'eau 4 personnes* | env. 105 m³ / an |
| Consommation RW | env. 70 m³ / an |
| GW consommation | env. 30 m³ / an |
| Potentiel d'économie | env. 100 m³ / an |
| Prix moyen de l'eau en D** | 5,00 €/ m³ |
| Coûts d'électricité installation / m³ à 0,23€/kWh | 0,43 €/m³ |
| Économie potentielle DE après déduction des coûts d'électricité | 4,57 €/m³ |
| Modèle 1*** : Eaux de pluie et eaux grises | Coût total env. 15.684,00 € Amortissement statique 16,73 ans |
| Modèle 2*** : Eau de pluie uniquement | Coût total env. 9621,15 € Amortissement statique 12,03 ans |
| Modèle 3*** : Eau de pluie uniquement Tous les travaux en interne | Coût total env. 7241,15 € Amortissement statique 9,05 ans |
* à titre de comparaison : Ø consommation d'eau 4 personnes Allemagne 180 m³,Ø consommation d'eau 4 personnes USA 430 m³ ** Coûts de l'eau potable et des eaux usées, en cas de splitting des taxes, la taxe des eaux usées ne peut pas être calculée *** Ø consommation d'eau de 175 m³/an Tableau 3 : Coûts et potentiels d'économie
Résumé
Avec ce projet de démonstration soutenu par l'UE, il a été possible de prouver de manière impressionnante qu'il est possible de remplacer presque toute la consommation d'eau d'une maison individuelle par de l'eau de pluie grâce à la nouvelle technologie AQUALOOP.
Il est remarquable que cela puisse être rentable aujourd'hui déjà lors d'un équipement ultérieur dans un bâtiment existant. Cette technologie est donc intéressante aussi bien pour les nouvelles constructions que pour les maisons existantes.
Si la quantité d'eau de pluie disponible est insuffisante, le recyclage des eaux grises permet de combler cette lacune. En outre, un échangeur de chaleur permet de récupérer la chaleur des eaux grises chaudes.
Pour les entreprises spécialisées dans le traitement de l'eau, l'utilisation de l'eau de pluie et les fabricants de réservoirs, la technologie AQUALOOP peut représenter un nouveau champ d'activité pour l'avenir.
L'économie de précieuses réserves d'eau potable est en outre une contribution importante pour l'environnement.