Planification de citernes d'eau potable

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Mis à jour - décembre 10, 2025

La planification des citernes d'eau potable comprend plusieurs données physiques dont il faut tenir compte si l'on veut obtenir la qualité d'eau potable et le débit souhaités avec le moins d'efforts possible.

Analyse de l'eau et valeurs limites

Tout d'abord, chaque source d'eau doit faire l'objet d'une analyse en laboratoire afin de comparer les valeurs de l'eau avec les valeurs limites en vigueur et de pouvoir, le cas échéant, prendre des mesures ciblées pour les respecter :

• Acrylamide 0,10 μg/l
• Antimoine 10 μg/l
• Arsenic 10 μg/l
• Benzène 1,0 μg/l
• Benzo(a)pyrène 0,010 μg/l
• Bisphénol A 2,5 μg/l
• Bore 1,5 mg/l
• Bromate 10 μg/l
• Cadmium 5,0 μg/l
• Chlorate 0,25 mg/l
• Chlorite 0,25 mg/l
• Chrome 25 μg/l
• Cuivre 2,0 mg/l
• Cyanure 50 μg/l
• 1,2-Dichloroéthane 3,0 μg/l
• Épichlorhydrine 0,10 μg/l
• Fluorure 1,5 mg/l
• Acides haloacétiques (HAA) 60 μg/l
• Plomb 5 μg/l
• Mercure 1,0 μg/l
• Microcystine-LR 1,0 μg/l
• Nickel 20 μg/l
• Nitrate 50 mg/l
• Nitrite 0,50 mg/l
• Pesticides 0,10 μg/l
• Pesticide total 0,50 μg/l
• PFAS total 0,50 μg/l
• Somme des PFAS 0,10 μg/l
• Hydrocarbures aromatiques polycycliques 0,10 μg/l
• Sélénium 20 μg/l
• Tétrachloréthène et trichloréthène 10 μg/l
• Trihalométhanes totaux 100 μg/l
• uranium 30 μg/l
• Chlorure de vinyle 0,50 μg/l

Dureté de l'eau

La dureté de l'eau représente la teneur en carbonate de calcium (CaCO₃) en mmol/l, ppm ou mg/l (1 mmol/l = 1 ppm/l = 1 mg/l) Ions alcalino-terreux selon le système international d'unités SI (Système International d'Unités), obsolète également encore en °dH (dureté allemande 1 °dH correspond à 0,1783 mml/l).

• eau douce -> moins de 8,4 °dH, correspondant à moins de 1,5 mmoll
• moyenne -> 8,4 ... 14 °dH, correspondant à 1,5 ... 2,5 mmol/l
• eau dure -> supérieure à 14 °dH, correspondant à plus de 2,5 mmol/l

La dureté de l'eau se traduit notamment par des dépôts de calcaire dans les canalisations, sur les surfaces mouillées par l'eau et par la consommation d'une quantité de lessive d'autant plus importante que l'eau est calcaire, c'est-à-dire dure.

Adoucissement de l'eau

L'adoucissement de l'eau peut être effectué de deux manières, ainsi par : 

• Échangeur d'ions (ici, l'eau passe à travers un filtre en résine saturé d'ions sodium, ce qui provoque un échange des ions calcium et magnésium dissous dans l'eau contre les ions sodium de la résine.
  Selon le débit, les échangeurs d'ions sont tôt ou tard saturés d'ions calcium et magnésium et doivent alors être rincés, régénérés avec une solution de sel de cuisine (NaCl) très concentrée. Ensuite, ils peuvent à nouveau absorber des ions de calcium et de magnésium et libérer en conséquence des ions de sodium.
  De telles installations nécessitent de grandes quantités au cours d'une année, en fonction du débit, une quantité qui dépend de la taille de l'installation. EN 973 Type A certifié sel de haute pureté, d'une pureté supérieure à 99,5 %.
  L'inconvénient est l'enrichissement de l'eau en sodium, ce qui va à l'encontre de l'idée d'une eau potable „pauvre en sodium“. Il en va de même pour les coûts récurrents du sel régénérant, ainsi que pour les frais d'entretien qui y sont liés.
• Osmose inverse, L'eau est filtrée à haute pression à travers des pores de 0,00001 µm. L'inconvénient est que l'eau obtenue ne contient plus aucun minéral et doit donc être reminéralisée pour être à nouveau utilisable par l'organisme humain.
  L'inconvénient est le coût récurrent de la membrane osmotique (cartouche filtrante) et de l„“eau" produite par l'osmose inverse, qui peut représenter jusqu'à 50% de consommation d'eau supplémentaire.
• distillation, Le résultat est une eau sans aucune teneur en minéraux, ce qui est contre-productif pour la santé humaine.
  L'inconvénient supplémentaire est la grande dépense d'énergie.
• Cristallisation d'ensemencement, Le processus d'aragonite est un processus de transformation de la calcite, à l'origine des dépôts calcaires, en cristaux d'aragonite aciculaires qui n'adhèrent plus, à l'aide d'un catalyseur (rempli de billes de céramique ou de polymère spécialement enduites, sur lesquelles les ions calcium et carbonate s'accrochent et se cristallisent).
  L'eau contient toujours tous les minéraux, y compris le „calcaire“ sous forme de cristaux d'aragonite).
  Pour l'organisme, cette eau est entièrement utilisable.
  De tels appareils ont une durée de vie de plus de dix ans, selon le débit et le dimensionnement. Ils sont branchés sur la conduite principale d'alimentation en eau de la maison, après le compteur d'eau.
  

Technologies de cristallisation des germes

Aucune des technologies suivantes ne modifie la dureté de l'eau. Toutefois, le calcaire ne se dépose plus que de manière très réduite, car le CaCO₃ est déjà lié dans des microcristaux fins stables ou des nanocristaux très fins.

TAC

Crystallisation assistée par modèle - Le support du germe de cristallisation est un milieu solide, par exemple de la résine ou des granulés. Des cristaux de carbonate de calcium se forment sur ceux-ci lors du passage de l'eau.
Idéal pour les faibles débits, car la formation des microcristaux prend plus de temps avec le procédé NAC qu'avec les nanocristaux.

NAC

Cristallisation assistée par nucléation - est en principe identique au procédé TAC, mais des nanocristaux sont produits au lieu de microcristaux. Cela signifie que le nombre de particules est plus élevé et que les cristaux sont plus petits.
Avantageux lorsqu'un débit élevé est requis, car le temps de contact avec le milieu est donc plus court et la formation de cristaux se déroule, de par le système, plus rapidement qu'avec le procédé TAC.

MAC

Crystallisation assistée par média - regroupe les deux méthodes, TAC et NAC, sous un terme générique. Le terme MAC est généralement utilisé lorsque des technologies propres sont mises en œuvre, qui se distinguent des technologies de procédés TAC/NAC habituelles.

Fournisseur de systèmes avec cristallisation d'ensemencement

Comme toujours, il faut séparer le bon grain de l'ivraie, c'est-à-dire : quel fabricant ne se contente pas d'affirmer, mais prouve également la fonction de ses produits avec des certificats correspondants d'organismes de contrôle indépendants et/ou des études.

Le temps de contact de l'eau en circulation est, comme nous l'avons déjà mentionné, important du point de vue fonctionnel, c'est pourquoi les fiches techniques des différents produits doivent être évaluées séparément en ce qui concerne ce critère et l'installation globale doit être adaptée en conséquence.

Les fabricants suivants se distinguent ici de manière positive :

• ScaleStop - support@scalestopplus.com
  Des tests indépendants de Université d'État de l'Arizona et DVGW (W512 de 2013) prouvent l'efficacité avec respectivement 99%
• Water Tech - info@watertechgroup.com
  fait la promotion de son produit Scale-Safe avec une efficacité de 99,9
• Aqon Pure - info@aqon-pure.com
  prouve l'efficacité de son système avec deux études : la Hohenstein Innovations gGmbH et la GSA (Lien 1, Lien 2, Lien 3)
• Watts - info@wattsindustries.it
  propose une gamme de produits sous le nom de One-Flow à
• Crystal Wash - clean@crystalwash.fr
  se limite à une Indication de l'efficacité de 88 ... 97 % et se réfère à l'efficacité générale de la méthode TAC indiquée par DVGW-W512
  

Rendement de la source

Dans le cas d'un forage de puits existant ou prévu, les paramètres de débit et de taux de prélèvement sont, parmi d'autres, élémentaires dans le calcul de la quantité d'eau souterraine à prélever par unité de temps. L'explication et le calcul se trouvent très clairement sur cette page. site web.

Le prélèvement d'eau dans une rivière est souvent soumis à une autorisation et son volume est fixé de manière limitative.

Choix de la pompe d'alimentation

Une pompe de puits profond sert à pomper l'eau souterraine à des profondeurs comprises entre 8 et 90 mètres. Il convient de noter que la hauteur de prélèvement et la profondeur de la pompe (profondeur d'aspiration) additionnées donnent la hauteur de refoulement totale.

Application-Exemple:

Profondeur de la pompe (crépine) 20 m + point de prélèvement le plus élevé 30 m = 50 m, la hauteur de refoulement totale de la pompe de puits profond s'élève à.

Toutefois, en plus de la simple différence de hauteur, il faut également tenir compte des pertes par frottement dues à la tuyauterie (rugosité du tuyau, raccords, etc. = tête dynamique). Celles-ci doivent être ajoutées en conséquence lors du choix de la pompe.

En partant d'un débit de pompe de 3.000 l/h (Q = 3/3600 m³/s = 0,0008333333333333333 m³/s), en utilisant par exemple un tube PE/HDPE DN65 (D = 0,0752) avec une rugosité selon la fiche technique de ε = 1,5 µm = 1,5 × 10-⁶ m, la viscosité cinématique de l'eau de ≈ 1-10^-6 m²/s, ainsi qu'une densité ρ = 1000 kg/m³ et une vitesse d'écoulement de g = 9,81 m/s², et prise en compte des équivalents de raccords, etc. par le calcul de 1,2 fois la longueur de la conduite de 200 m, correspondant à 240 m et à une différence de hauteur à surmonter de H_s 50 m (tête statique) pour une accélération moyenne de la pesanteur de g = 9,81 m/s² (comme constante), on obtient le calcul suivant :

• Section transversale DN65
  A = ( π ⋅ D² ) : 4 = ( π ⋅ 0,0752 ² ) : 4 = 0,004417865 m²
• Vitesse d'écoulement
  v = Q : A = 0,0008333333333333333 m³/s : 0,004417865 m² = 0,1886280807 m/s
• Nombre de Reynolds (indice, faible = écoulement laminaire, élevé = écoulement turbulent)
  Re = υD : v = ( 0,1886280807015056 ⋅ 0,0752 ) : ( 1⋅10-6 m²/s ) = 14147,10605261292 m²/s
• Coefficient de frottement du tube (Swamee-Jain)
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( (ε : ( 3,7 ⋅ D )) + ( 5,74 : Re^0,9 ) ) ]²
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( 5,405405405405405 × 10^-6 + 0,000728728 ) ]²
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( 0,0007341334054054 ) ]²
  f = 0,25 : [ -3,134490 ]²
  f = 0,25 : 9,825866 = 0,028256663933258565
• Perte par frottement des tuyaux (Darcy-Weisbach)
  h_f  = f ⋅ ( L : D ) ⋅ ( v² : 2g )
  h_f  = f ⋅ ( 240 : 0,075 ) ⋅ ( 0,1886280807015056² : 2 ⋅ 9,81 )
  h_f  = f ⋅ ( 3.200 ) ⋅ ( 0,001813634 m )
  h_f  = 0,028256663933258565 ⋅ 5,803629 = ≈ 0,1639776104 m
• Perte de forme équivalente
  (Fommel identique, au lieu de L (longueur du tube), on utilise L_eq (avec 10 m mis)
  h_eq = f ⋅ ( L_eq : D ) ⋅ ( v² : 2g ) = ≈0,0068324004 m
• Hauteur totale de transport
  H_mort = H_s + h_f  + h_eq
  H_mort = 50,0 m + 0,1639776104 m + 0,0068324004 m = ≈50,1708100 m
• Pression à la sortie de la pompe
  p = ρgH_mort
  p = 1000⋅9,81⋅50,1708100108 = 492175.6462064206 Pa
  p = 492175.6462064206 Pa : 10.000 = 4,921756462064206 bar
• Puissance de la pompe hydraulique
  P._h = ρgQH_mort
  P._h = 1000 ⋅ 9,81 ⋅ 0,0008333333333333333 ⋅ 50,1708100108 = 410,1463718386839 W
• Puissance du moteur électrique P._moteur pour un rendement η = 0,65
  P._moteur= Ph : η
  P._moteur= 410,1463718386839 : 0,65 = 630,9944182133598 W

En principe, une pompe d'environ 630 W fournit la puissance nécessaire. Dans la pratique, on part donc d'une puissance d'environ 1,1 kW, avec une marge de sécurité de 80 %.

Vannes

Si chaque citerne du réseau doit pouvoir être séparée individuellement, ce qui est utile en cas de travaux d'entretien ou de fuites, il faut pour chaque citerne une vanne d'arrêt et un clapet anti-retour, ainsi qu'une vanne de rinçage ou de vidange.

Les vannes motorisées devraient disposer d'une possibilité d'actionnement manuel (d'urgence).

Tous les composants doivent être conformes à la norme WRAS/DVGW (siège en EPDM et membrane en NBR) pour les exigences en matière d'eau potable. Les brides de montage pour le raccordement des actionneurs doivent être conçues conformément à la norme ISO 5211, les brides de moteur conformément à la norme ISO5211 F05/F07.

Le taux de fuite doit être conforme à Classe VI ce qui signifie une étanchéité absolue (sans bulles) et donc un taux de fuite nul. Toutes les vannes avec siège (PTFE) / EPDM répondent à cette exigence.
Les sièges métalliques n'atteignent que la classe IV : un débit de fuite de 10 ml/min sous pression d'essai est autorisé.

Que les actionneurs fonctionnent en 230 V AC ou en 24 V DC (sur batterie), l'exigence d'une utilisation automatisée même en cas de panne du réseau public d'alimentation électrique est déterminante.
Tous les composants électriques des installations exposées aux intempéries doivent être conformes aux normes suivantes IP65 (étanche à la poussière, protection contre les jets d'eau), mieux IP67 ( étanche à la poussière, protection contre l'immersion de courte durée) doit être homologué.

Les vannes motorisées doivent être équipées d'interrupteurs de fin de course, idéalement d'une commande via 0 ... 10 V, resp. 4 ... 20 mA. 20 mA, si d'autres positions que ouverte / fermée doivent être commandées.

Mesure du niveau de remplissage

Pour la surveillance du niveau de remplissage, les capteurs à ultrasons et les capteurs de pression s'imposent. Alors que les capteurs de pression, positionnés au fond de la citerne, sont constamment exposés à l'eau, la mesure par ultrasons est sans contact : le capteur est monté sur ou sous le couvercle de la citerne et est donc rapidement accessible.

Les capteurs à ultrasons industriels émettent comme signal un courant de 4 ... 20 mA, qui génère une tension dépendant de la valeur mesurée via un convertisseur IU calibré (courant à tension). Cette tension est évaluée par un microcontrôleur et affichée comme valeur mesurée, convertie en litres, mètres cubes ou pourcentages.

Cependant, les prix des capteurs à ultrasons augmentent de manière analogue à l'augmentation de la portée, jusqu'à atteindre une fourchette de prix à quatre chiffres. Les capteurs avec une distance de mesure allant jusqu'à 2,2 m se situent autour des 200 euros, Si le budget ne doit pas être dépassé, la profondeur de la citerne doit être limitée à environ 2 mètres.