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La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 La surveillance de la qualité de leau potable Manuel J. Rodriguez Professeur,

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1 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 La surveillance de la qualité de leau potable Manuel J. Rodriguez Professeur, ESAD Chercheur, CRAD

2 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 CONTEXTE Sources deau de plus en plus menacées Réglementation de plus en plus sévère Population davantage préoccupée par les risques à la santé et la qualité esthétique de leau de robinet Distribution dune eau potable minimisant les risques à la santé publique et de qualité irréprochable: un enjeu majeur pour les gestionnaires

3 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Source Traitement réservoir Réseau de distribution SURVEILLANCE DE LA SOURCE AU ROBINET réservoir

4 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Conformité réglementaire Protection de la source Contrôle des procédés de traitement Gestion de la qualité en réseau Anticipation de problèmes Stratégies de planification Surveillance épidémiologique Objectifs dun programme de surveillance de la qualité de leau

5 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Comment? Quand? À quel endroit ? À quelle fréquence? Source Traitement Réseau de distribution SURVEILLANCE DE LA SOURCE AU ROBINET Quoi? réservoir

6 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Composantes dun programme de surveillance de la qualité de leau Les descripteurs à considérer La localisation des prélèvements La fréquence des prélèvements Le type déchantillon à prélever Les méthodes analytiques La durée du programme

7 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Points de surveillance Source Traitement Réseau de distribution SURVEILLANCE ET GESTION DE LA SOURCE AU ROBINET réservoir Comment? Quand? À quel endroit ? À quelle fréquence?Quoi?

8 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Source Traitement Réseau de distribution SURVEILLANCE ET GESTION DE LA SOURCE AU ROBINET réservoir Comment? Quand? À quel endroit ? À quelle fréquence?Quoi? Points de surveillance

9 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Source Traitement Réseau de distribution SURVEILLANCE ET GESTION DE LA SOURCE AU ROBINET réservoir Comment? Quand? À quel endroit ? À quelle fréquence?Quoi? Points de surveillance

10 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 CRITÈRES POUR DÉCIDER Vulnérabilité à la contamination (configuration du RD, conduites, localisation, hydraulique, etc.) Population vulnérable (hôpitaux, personnes agées, écoles, etc.) Historique de la qualité de leau (microbiologique, physico-chimie) Plaintes des citoyens (Portrait historique, temps et espace) Satisfaction de la population (Enquêtes de perception, temps et espace) Coût de la surveillance (Personnel, équipement, laboratoire, etc.) Exigences réglementaires (prélèvements, fréquences, etc.) À quel endroit ?

11 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Des difficultés importantes Les variations de la qualité de leau dans le temps et dans lespace peuvent être considérables

12 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007

13 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Des difficultés importantes Les variations de la qualité de leau dans le temps et dans lespace peuvent être considérables Linformation sur la qualité de leau nest pas toujours disponible et traitée dans les plus brefs délais

14 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 SURVEILLANCE DE LA SOURCE AU ROBINET

15 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 SURVEILLANCE DE LA SOURCE AU ROBINET Délai: -échantillonnage, -transport, -analyse, -interprétation

16 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Quelques exemples de R & D PROGRAMME DE SURVEILLANCE DES SOUS- PRODUITS DE LA DÉSINFECTION (SPD) ANTICIPATION DE LA VARIABILITÉ DE LA QUALITÉ DE LA SOURCE ET EN RÉSEAU AMÉLIORATION DE LA POST-DÉSINFECTION EN RÉSEAU DE DISTRIBUTION

17 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 PROGRAMME DE SURVEILLANCE DES SOUS- PRODUITS DE LA DÉSINFECTION (SPD) EXEMPLE 1

18 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 EXEMPLE 1

19 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Source Traitement physico-chimique Cl 2 Réservoir Cl 2 Points dapplication de chlore dans un système EXEMPLE 1

20 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Différents types de désinfectants et de sous-produits (SPD) - Chlore: Trihalométhanes (THM), HAA, HAN - Chloramines: NDMA, autres nitrosamines - Dioxyde de chlore: chlorite, chlorate - Ozone: bromates EXEMPLE 1

21 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Effets potentiels des SPC sur la santé humaine Normes dans la réglementation sur leau potable THM (80 g/L): Québec, EPA THM (100 g/L): Santé Canada AHA (60 g/L): EPA EXEMPLE 1

22 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Programme de recherche sur les sous-produits de la désinfection (SPD) Maîtriser et modéliser la présence et les variations spatio-temporelles des SPD et de leurs précurseurs de la source au robinet Développer des bases de connaissances et des outils décisionnels destinés aux: 1) gestionnaires et aux opérateurs des systèmes deau potable (municipalités), 2) responsables de la réglementation (provincial, fédéral) 3) gestionnaires et responsables de la santé publique (études épidémiologiques). EXEMPLE 1

23 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Qualité de la source Conditions environnementales Traitement de leau (usine) Stratégie de désinfection Distribution en réseau Manipulation avant utilisation de leau Facteurs responsables de la présence de SPC EXEMPLE 1

24 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 La source Caractérisation saisonnière de la matière organique et suivi des indicateurs de précurseurs de SPC Le traitement Efficacité de lenlèvement des précurseurs et devenir des SPC La distribution Évolution spatio-temporelle des SPC: (saisons, mois, semaines, jours, heures) Le robinet Impact de la manipulation de leau sur le devenir des SPC EXEMPLE 1

25 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 EXEMPLE 1

26 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Variations spatio-temporelle des THM (Ville de Québec, 2005) Automne 2005 Printemps 2005Été 2005 EXEMPLE 1 Source: Chistelle Legay (2006)

27 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Préchloration Rivière Saint-Charles Ozonation Réservoir Post-chloration Rechloration Réservoir Actiflo Filtres Alun 9,0 12,915,8 29,438,740,6 41,4 60,1 THM ( g/L) 17,3 EXEMPLE 1

28 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Préchloration Rivière Saint-Charles Ozonation Réservoir Actiflo Filtres Alun 9,0 12,915,8 29,438,740,6 41,4 60,1 19,327,122,1 17,3 25,428,439,935,420,458,2 THM ( g/L) AHA ( g/L) Post-chloration Rechloration EXEMPLE 1

29 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Variations saisonnières THM ( g/L) AHA ( g/L) EXEMPLE 1

30 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Impact du temps de séjour THM ( g/L) AHA ( g/L) EXEMPLE 1

31 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Eau froide vs Eau chaude ( g/L) EXEMPLE 1

32 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 EXEMPLE 1

33 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 EXEMPLE 1

34 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février st 2 nd 3 rd 4 rd RQEP: norme sur les THM « Moyenne annuelle de 4 échantillons trimestriels (extrémité); échantillons séparés par au moins 2 mois » IMPACT DES VARIATIONS DE SPC SUR LA CONFORMITÉ AUX NORMES EXEMPLE 1

35 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 RQEP: norme sur les THM « Moyenne annuelle de 4 échantillons trimestriels (extrémité); échantillons séparés par au moins 2 mois » 1 st 2 nd 3 rd 4 rd IMPACT DES VARIATIONS DE SPC SUR LA CONFORMITÉ AUX NORMES EXEMPLE 1

36 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février st 2 nd 3 rd 4 rd RQEP: norme sur les THM « Moyenne annuelle de 4 échantillons trimestriels (extrémité); échantillons séparés par au moins 2 mois » IMPACT DES VARIATIONS DE SPC SUR LA CONFORMITÉ AUX NORMES EXEMPLE 1

37 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 ET LEXPOSITION RÉELLE DE LA POPULATION? - À la résidence Impact du « réseau » de la maison Bain et douche (chauffe-eau) manipulation de leau: traitement, filtres, bouilloires, stockage, etc. - Piscines Désinfectées Apport supplémentaire de M.O., azote, etc.

38 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 ANTICIPATION DE LA VARIABILITÉ DE LA QUALITÉ DE LA SOURCE ET EN RÉSEAU EXEMPLE 2

39 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Surveillance de la qualité de leau pour anticiper des problèmes de qualité de leau Systèmes de surveillance précoce de la qualité de leau (« Early Warning Systems ») Techniques danalyse rapide de la qualité de leau Systèmes prévisionnels de la qualité de leau (modèles temporels) EXEMPLE 2

40 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Surveillance de la qualité de leau pour anticiper des problèmes de qualité de leau Systèmes de surveillance précoce de la qualité de leau (« Early Warning Systems ») Techniques danalyse rapide de la qualité de leau Systèmes prévisionnels de la qualité de leau (modèles temporels) EXEMPLE 2

41 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Systèmes prévisionnels pour la surveillance de la qualité de leau Voir venir pour réagir à temps… Exemples: Eau brute: qualité microbiologique (turbidité, couleur, coliformes, azote ammoniacal) Eau distribuée: qualité physico-chimique (chlore résiduel, trihalométhanes, bactéries) Techniques de modélisation multivariées puissantes: - Analyse de séries temporelles (linéaires, non linéaires) - Réseaux de neurones EXEMPLE 2

42 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Système prévisionnel pour le E. coli dans leau brute (Rivière Saint-Charles) Été Automne Séries Box-Jenkins Réseaux de neurones EXEMPLE 2

43 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Système prévisionnel pour le chlore résiduel dans le réseau de la Ville de Québec Entrée du réseau de distribution Milieu du réseau de distribution Réseaux de neurones EXEMPLE 2 Chlore résiduel libre

44 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Système prévisionnel pour les trihalométhanes et les acides haloacétiques dans le réseau de la Ville de Québec Séries temporelles, Réseaux de neurones EXEMPLE 2 Chloroform DCAA HAA

45 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 AMÉLIORATION DE LA POST-DÉSINFECTION EN RÉSEAU DE DISTRIBUTION EXEMPLE 3

46 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Source Traitement réservoir Réseau de distribution réservoir EXEMPLE 3

47 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Préchloration Rivière Saint-Charles Ozonation Réservoir Post-chloration Rechloration Réservoir Actiflo Filtres Alun EXEMPLE 3 Point déchantillonnage

48 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Réservoir en réseau Cl 2 EXEMPLE 3 Point déchantillonnage Rechloration Point en extrémité CONSTAT DU CONTRÔLE DE QUALITÉ: Bactéries hétérotrophes (BHAA): élevées Cl 2 : non-détecté Trihalométhanes (THM) et autres: élevés

49 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Préchloration Rivière Saint-Charles Ozonation Réservoir Actiflo Filtres Alun 9,0 12,915,8 29,438,740,6 41,4 60,1 19,327,122,1 17,3 25,428,439,935,420,458,2 THM ( g/L) AHA ( g/L) Post-chloration Rechloration EXEMPLE 3

50 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Réservoir en réseau Cl 2 Point déchantillonnage Rechloration Point en extrémité CONSTAT DU CONTRÔLE DE QUALITÉ: Bactéries hétérotrophes (BHAA): élevées Cl 2 : non-détecté Trihalométhanes (THM) et autres: élevés EXEMPLE 3

51 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 QUELQUES SOLUTIONS Améliorer les stratégies de dosage du chlore Modifier les endroits de la rechloration Utiliser un désinfectant alternatif Modifier les caractéristiques hydrauliques de la distribution (réservoir, réseau) EXEMPLE 3

52 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 OUTILS MÉTHODOLOGIQUES Caractériser les réseaux de distribution Modéliser le comportement hydraulique (réservoir, réseau) Modéliser la qualité de leau (chlore résiduel, THM, etc.) Investiguer des scénarios opérationnels divers Optimiser selon des objectifs et contraintes (modèles) EXEMPLE 3

53 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Post-désinfection En réseau Minimiser la présence de miccrorganismes (BHAA) Minimiser les concentrations de THM et autres Maximiser les teneurs en chlore résiduel libre Minimiser les goûts et odeurs associés à la postdésinfection PROBLÈME DOPTIMISATION EXEMPLE 3

54 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 Resserrement des normes sur certaines substances Nouvelles substances normées Adaptation des infrastructures à lévolution réglementaire (affinage) Réseaux de distribution en évolution Des systèmes dapprovisionnement à risque Impacts des changements climatiques (quantité et qualité)… AUTRES DÉFIS À RELEVER EXEMPLE 3

55 La surveillance de la qualité de leau potable Conférences du CRAD, février 2007 MERCI Infos:


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