Le traitement des eaux

1. L'eau brute.

2. L'eau potable.

3. L'eau pure.

L'ordre est : dégrillage, décantation, filtration, désinfection.

On va toujours du plus grossier au plus fin, et la désinfection vient en dernier, sur une eau déjà claire.

1. Faux. Elle contient des sels minéraux dissous.

2. Faux. Un microbe ne se voit pas.

3. Faux. Les microbes sont bien trop petits pour être retenus par du sable.

4. Vrai. C'est le seul but de cette étape.

1. Les gros déchets : branches, sacs, objets flottants.

2. Les particules les plus denses, qui tombent au fond.

3. Les particules fines restées en suspension.

4. Rien : elle détruit les micro-organismes.

1. Être limpide et incolore, sans particule en suspension.

2. Ne contenir aucun micro-organisme dangereux.

3. Ne contenir aucune substance toxique au-delà des seuils autorisés, et des sels dissous en quantités limitées.

1. Le chlore, l'ozone, ou les rayons ultraviolets.

2. Les micro-organismes : bactéries et virus.

3. Non, aucunement : les sels dissous traversent toute la chaîne de traitement.

1. Une eau déjà utilisée et chargée de déchets : eaux domestiques, industrielles ou de ruissellement.

2. Dans une station d'épuration.

3. Non : elle est rendue au milieu naturel, pas au robinet.

1. Oui : jusqu'à $100$ L par jour.

2. Non : environ $150$ L contre $50$ L.

3. Oui : l'évaporation est plus faible qu'en plein midi.

4. Non, c'est un gaspillage évitable.

1. À la décantation.

2. À rassembler les particules trop fines pour se déposer seules, en flocons assez gros pour tomber au fond.

3. Le sulfate d'aluminium.

1. En haut, là où l'eau arrive.

2. En bas, sous les couches de sable.

3. Par le haut, et elle ressort limpide par le bas.

1. La taille : les déchets trop gros ne passent pas la grille.

2. La masse volumique : ce qui est plus dense que l'eau tombe.

3. La taille, à une échelle beaucoup plus fine.

4. Aucune : la désinfection ne sépare rien, elle détruit des êtres vivants. C'est la seule étape de la chaîne qui ne soit pas une séparation.

1. Non. La limpidité prouve seulement l'absence de particules en suspension, jamais celle de micro-organismes.

2. Des bactéries ou d'autres micro-organismes.

3. La faire bouillir quelques minutes, ce qui détruit la plupart des micro-organismes. Une pastille de désinfection produit le même effet. La faire simplement décanter ou filtrer n'aurait rien changé.

1. Parce que l'eau brute est chargée de matières qui consomment le désinfectant : il faudrait en mettre beaucoup plus pour un résultat moins sûr, et les particules protègent les microbes qu'elles enrobent.

2. Les étapes suivantes remettraient d'ailleurs l'eau en contact avec des bassins et des filtres non stériles : la désinfection serait à refaire.

3. Chaque étape doit être précédée de celles qui la protègent. On va du plus grossier au plus fin, et l'étape la plus délicate vient toujours en dernier, sur une eau déjà propre.

1. Oui, chaque étape a fait son travail.

2. Non : le sel est dissous, donc il a traversé toute la chaîne. L'eau obtenue est limpide, désinfectée et imbuvable.

3. Un dessalement, c'est-à-dire une distillation ou un procédé équivalent, seul capable de séparer un corps dissous de son solvant.

1. À fournir aux bactéries le dioxygène dont elles ont besoin pour vivre et travailler.

2. Les déchets dissous, notamment les matières organiques.

3. Parce que la décantation ne fait tomber que ce qui est en suspension. Ce qui est dissous ne se dépose jamais, et c'est précisément ce que les bactéries prennent en charge.

1. Les matières organiques rejetées sont dégradées par des bactéries qui consomment le dioxygène dissous de l'eau. Les poissons, privés de dioxygène, meurent asphyxiés.

2. L'eau qu'ils prélèvent contient des micro-organismes dangereux et des substances toxiques : risque sanitaire direct, et coût de traitement bien plus élevé.

3. Partiellement et lentement, si les rejets restent faibles. Au-delà d'un certain débit, la capacité de l'oued est dépassée et la dégradation s'installe durablement. Traiter à la source est toujours moins coûteux que de compter sur le milieu.

1. $5\times 140=700$ L par jour.

2. $700\times 365=255500$ L, soit environ $255,5$ m${}^3$ par an.

3. $255,5\times 0,15\approx 38$ m${}^3$ par an.

1. Les particules en suspension, par leur taille.

2. Il retient en plus des substances dissoutes responsables des mauvais goûts et des odeurs, que le sable laisse passer.

3. Parce que le charbon actif est coûteux et se sature vite. Placé après le sable, il ne reçoit qu'une eau déjà débarrassée des particules, donc il dure beaucoup plus longtemps. C'est encore la règle du plus grossier au plus fin.

1. Parce qu'une eau épurée n'est pas potable : elle contient encore des micro-organismes et n'a pas subi de désinfection alimentaire.

2. Elle libère de l'eau potable pour la boisson : arroser un gazon avec de l'eau traitée pour être bue est un gaspillage de traitement autant que d'eau.

3. Il faut éviter tout contact avec les usagers pendant et juste après l'arrosage, et interdire cet usage pour les cultures consommées crues. Un usage adapté à la qualité de l'eau, c'est exactement le principe.

1. La potabilisation part d'une eau naturelle et arrive au robinet. L'épuration part d'une eau usée et arrive au milieu naturel.

2. La désinfection destinée à la consommation, qui garantit qu'aucun micro-organisme dangereux ne subsiste.

3. Le traitement biologique par des bactéries, qui dégrade les matières organiques dissoutes. Une eau brute en contient trop peu pour le justifier.

1. Dans le réseau d'assainissement, puis à la station d'épuration, et enfin, pour ce qui n'a pas été retenu, dans le milieu naturel.

2. En partie seulement : le dégraissage du prétraitement en retire une fraction, mais une huile se disperse en fines gouttelettes difficiles à capter, et elle perturbe les bactéries du bassin biologique.

3. Rapporter l'huile en déchetterie ou au garage, où elle est collectée et recyclée. Empêcher une pollution est toujours plus simple que de la traiter.

1. ${\displaystyle \frac{16000000000}{37000000}}\approx 432$ m${}^3$ par habitant et par an : oui, nettement.

2. La population. À ressource constante, une population qui augmente fait mécaniquement baisser le volume par habitant.

3. Il ne crée pas d'eau, mais il remet en circulation une eau qui serait sortie du stock utilisable. Épurer et réutiliser revient à disposer d'un volume supplémentaire sans nouvelle ressource.

Étape 1, décantation avec floculant : le sable tombe seul, et le floculant rassemble l'argile en flocons assez lourds pour se déposer.

Étape 2, filtration sur sable : elle retient ce que la décantation a laissé en suspension.

Étape 3, désinfection : elle détruit les bactéries, que rien de ce qui précède n'a atteintes.

2. L'ordre va du plus grossier au plus fin. Décanter d'abord évite de colmater le filtre dès les premières heures ; désinfecter en dernier garantit que le produit agit sur une eau claire, où plus aucune particule ne protège les microbes.

3. Les nitrates, parce qu'ils sont dissous : ni la décantation, ni la filtration, ni la désinfection ne les atteignent. Il faudrait un traitement spécifique, par exemple un échange d'ions ou une distillation, tous deux nettement plus coûteux.

A. La limpidité ne renseigne que sur les particules en suspension. Un micro-organisme est invisible, et une eau parfaitement claire peut être dangereuse.

B. Une eau potable contient des sels minéraux dissous, et c'est souhaitable : ils lui donnent son goût et apportent du calcium et du magnésium.

C. Une eau épurée est rendue au milieu naturel, pas au robinet. Elle n'a subi aucune désinfection destinée à la consommation.

D. Le sable retient des particules, pas des micro-organismes, bien trop petits. C'est le rôle exclusif de la désinfection.

2. Les quatre confondent des qualités qui portent sur des choses différentes : l'aspect (limpide), la composition (pure), l'aptitude à être bue (potable) et la destination (épurée). Une eau peut posséder l'une sans les autres, et c'est précisément pour cela que chacune se vérifie par un test qui lui est propre.

1. $50000\times 2=100000$ g, soit $100$ kg de floculant par jour.

2. $50000\times 1,5=75000$ g, soit $75$ kg de chlore.

3. $(100+75)\times 365=63875$ kg, soit près de $64$ tonnes par an.

4. La consommation de floculant augmenterait fortement, puisqu'il agit précisément sur les particules. Celle de chlore augmenterait aussi, car une eau plus chargée consomme davantage de désinfectant. Protéger la ressource en amont réduit donc directement le coût du traitement en aval : c'est un argument économique autant qu'écologique.

1. Parce que les sels sont dissous : leurs particules traversent n'importe quel filtre avec l'eau.

2. La distillation, dans son principe : on sépare le solvant de son soluté en faisant changer l'eau d'état.

3. Parce qu'un changement d'état exige une grande quantité de chaleur, comme le montre le palier de vaporisation : pendant tout le palier, l'énergie fournie ne fait même pas monter la température.

4. Parce qu'un mètre cube économisé ne coûte rien à produire, alors qu'un mètre cube dessalé coûte de l'énergie, des installations et de l'entretien. À besoin égal, réduire la demande est toujours moins cher que d'augmenter l'offre.

1. Prélèvement au barrage, traitement en station de potabilisation, distribution et usage dans la ville, collecte en eaux usées et épuration, puis rejet dans un oued ou en mer.

2. Entre la sortie de la station de traitement et son usage : c'est le seul segment du parcours où elle l'est.

3. Dès qu'elle a été utilisée, donc dès l'évier ou la douche, et jusqu'à la sortie de la station d'épuration.

4. Non. Elle n'est ni créée ni détruite : elle est déplacée, salie, puis nettoyée et rendue. Le cycle naturel la reprend ensuite par évaporation et précipitations. Ce que l'on consomme, ce n'est pas l'eau, c'est sa qualité et l'énergie dépensée à la maintenir.

1. Non : le dégrillage, la décantation et la filtration ont fonctionné normalement, donc l'eau est parfaitement limpide.

2. Non : elle contient des micro-organismes vivants, donc elle est dangereuse.

3. Pas à l'œil, ni au goût, ni à l'odeur. Seule une analyse en laboratoire, ou l'apparition de malades quelques jours plus tard, révélerait le problème. C'est pourquoi les stations mesurent en continu le taux de désinfectant plutôt que d'attendre un signe visible.

4. Que la potabilité n'est pas une propriété observable. Elle se garantit par un procédé contrôlé et se vérifie par des analyses, jamais par l'inspection du consommateur.

1. $400000\times 160=64000000$ L, soit $64000$ m${}^3$ par jour.

2. $64000\times 0,15=9600$ m${}^3$ par jour.

3. La campagne libère $9600$ m${}^3$ contre $8000$ pour la station : elle fait mieux, sans construction, sans énergie et sans entretien. Elle demande en revanche un effort durable de toute la population, alors qu'une station produit sans rien exiger de personne.

4. Non, et c'est le point important. Économiser réduit la demande, construire augmente l'offre : les deux s'additionnent. Dans un pays en stress hydrique, on fait généralement les deux, en commençant par l'économie, qui est la moins coûteuse et la plus rapide à mettre en œuvre.

1. La distinction hétérogène / homogène. L'eau brute est un mélange hétérogène, et les premières étapes le ramènent à un mélange homogène ; ce qui reste ensuite est dissous, donc inaccessible aux méthodes mécaniques.

2. Y sont utilisés le tamisage (dégrillage), la décantation et la filtration. N'y sont pas utilisées la distillation, réservée au dessalement, ni la chromatographie, qui sert à analyser et non à traiter.

3. Le volume, avec ses unités et ses conversions : un débit se compte en mètres cubes par jour, et $1$ m${}^3=1000$ L. Toute la gestion d'une station repose sur ces conversions.

4. Les caractéristiques d'un corps pur. Une eau potable ne présenterait pas exactement un palier net à $100$ °C, et laisserait un dépôt à l'évaporation : ces deux tests montrent qu'elle contient des sels dissous, donc que c'est un mélange homogène.

5. Le traitement sépare ce qui n'est pas dissous et détruit les micro-organismes, mais il ne fabrique pas d'eau et n'atteint pas les corps dissous sans un procédé coûteux. Comme la quantité totale d'eau ne varie pas, la seule variable sur laquelle on agisse réellement est sa qualité : la préserver en amont revient toujours moins cher que la restaurer en aval.