Brevet FR2983961A1 — publié le 20130614

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR CONTROLER LA QUALITE D'UNE EAU POTABLE DISTRIBUEE A UN CONSOMMATEUR. L'invention est relative à un procédé pour contrôler la qualité d'une eau potable distribuée à un consommateur. La Directive européenne 98/83/CE oblige les autorités locales à contrôler la qualité de l'eau pour la consommation humaine, ce contrôle pouvant être délégué par contrat aux compagnies de gestion de l'eau. Ce contrôle implique la collection d'échantillons en différents points du réseau de fourniture d'eau selon une méthodologie d'échantillonnage ponctuel qui prévoit le prélèvement d'échantillons pendant quelques minutes et plusieurs fois par an en des points déterminés. Toutefois, une telle méthodologie n'est pas entièrement satisfaisante car beaucoup de points d'échantillonnage ne sont pas représentatifs de l'eau qui est réellement consommée. Seule l'eau sortant d'un robinet de l'installation du consommateur satisfait à cette exigence. La méthodologie d'échantillonnage courante conduit, parfois, à des conclusions erronées. En outre, il est souhaitable d'augmenter le nombre d'échantillons collectés en une année. Un but de la présente invention est de surmonter ces problèmes en permettant de détecter et de mesurer d'une manière représentative et aisée la qualité de l'eau qui est réellement consommée. L'invention vise à permettre de quantifier la totalité des éléments ou composés chimiques qui risquent d'être absorbés par les consommateurs/clients au cours d'une période de temps pouvant aller de plusieurs jours à plusieurs semaines. L'invention a pour but notamment de détecter et mesurer la quantité de métaux, en particulier plomb, cuivre, chrome, fer et nickel, présents dans l'eau consommée ainsi que la quantité de composés organiques volatils ou semi-volatils tels que les trihalométhanes, PAHs(Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques), pesticides,... Selon l'invention, le procédé pour contrôler la qualité d'une eau potable distribuée à un consommateur est caractérisé en ce que : - on dérive, dans l'installation du consommateur, une fraction du débit d'eau lors d'une consommation, - on fait traverser, par la fraction d'eau dérivée, au moins un lit de matériau actif, capable de bloquer les composés, pour retenir des matières présentes dans l'eau, susceptibles d'affecter sa qualité, - on rejette à l'évacuation la fraction d'eau dérivée qui a traversé le lit de matériau actif, - et, après avoir dérivé un nombre de fois suffisant une fraction du débit consommé, on récupère le lit de matériau actif pour le soumettre à l'analyse des matières retenues. Ainsi, à chaque consommation, on effectue un prélèvement correspondant à la fraction dérivée du débit d'eau et, après un nombre suffisant de prélèvements, on récupère le lit de matériau actif pour analyse. De préférence, les fractions de débit d'eau dérivées sont effectuées sur l'eau froide. Avantageusement, le débit d'eau dérivé à chaque consommation est compris entre 5 et 15 mL/min (millilitres par minute), et le lit de matériau actif est récupéré après avoir été traversé par au moins 2 L (2 litres) d'eau. Ce volume est obtenu grâce à un nombre suffisant de prélèvements. L'invention est également relative à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé défini précédemment, afin de contrôler la qualité d'une eau potable distribuée à un consommateur, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend : - un moyen de branchement en dérivation, sur une conduite d'arrivée d'eau dans l'installation du consommateur, de l'entrée d'au moins une unité contenant un lit de matériau actif, - un moyen de raccordement de la sortie de l'unité à une évacuation d'eaux usées, - et un moyen de commande du débit d'eau dérivé traversant le lit de matériau actif. De préférence, le moyen de branchement en dérivation est prévu sur 2 5 une conduite d'arrivée d'eau froide. Avantageusement, le dispositif comprend une tubulure principale propre à être insérée dans une conduite d'alimentation en eau, en particulier en eau froide, de l'installation du consommateur, au moins une cartouche contenant un lit de matériau actif, l'entrée de la cartouche étant reliée, par une 3 0 canalisation de branchement, en dérivation à la partie amont de la tubulure, et la sortie de la cartouche étant reliée à l'évacuation par une canalisation de raccordement. Le dispositif peut comprendre une électrovanne, disposée en particulier dans la canalisation de branchement, et un détecteur d'écoulement 35 d'eau dans la tubulure principale pour commander l'électrovanne à l'ouverture lorsqu'un écoulement est détecté, et à la fermeture en l'absence d'écoulement. Le détecteur d'écoulement d'eau peut être situé en aval d'un robinet. Le dispositif peut comporter une micro-pompe commandée par le détecteur d'écoulement d'eau et assurant la dérivation d'un débit contrôlé d'eau. La micro-pompe peut être disposée sur la canalisation de raccordement à l'évacuation. La micro-pompe est avantageusement électrique, c'est-à-dire entraînée par un moteur électrique. Le détecteur d'écoulement d'eau, la micro-pompe, et l'électrovanne sont connectés à un tableau de commande électronique qui pilote les équipements et stocke les données nécessaires au fonctionnement du dispositif. Le dispositif pour le contrôle de la qualité de l'eau consommée est notamment inséré dans une canalisation d'alimentation en eau froide, en amont d'un robinet de prélèvement pour le consommateur. En variante, le détecteur d'écoulement d'eau peut être installé sur la sortie du robinet de prélèvement. Le matériau actif est choisi pour retenir les matières à contrôler, 15 notamment les métaux et les composés organiques. Le dispositif pour le contrôle est installé chez le consommateur pendant une période pouvant aller jusqu'à plusieurs semaines. La dérivation du débit servant à l'échantillon et son rejet à l'évacuation permettent d'éviter que le consommateur consomme de l'eau qui a 20 traversé le lit de matériau actif, évitant ainsi toute possibilité de risque sanitaire. L'échantillonnage effectué sur l'eau froide est avantageux car le phénomène d'adsorption dépend de la température et est plus fort aux faibles températures. De la sorte, si de l'eau chaude devait passer sur le matériau actif après de l'eau froide, les matières polluantes retenues pendant l'épisode de 25 l'eau froide seraient désorbées au moins en partie, par l'effet de la température, ce qui ne permettrait pas d'apprécier exactement la consommation en matières polluantes à laquelle le client est exposé. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus 30 explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence au dessin annexé, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ce dessin : Fig. 1 est un schéma d'un dispositif de contrôle de la qualité de l'eau selon l'invention, et Fig. 2 est une vue schématique, à plus petite échelle, du dispositif 35 installé chez un consommateur. En se reportant au dessin, on peut voir un dispositif 1 pour contrôler la qualité d'une eau potable distribuée à un consommateur. Ce dispositif comprend un moyen de branchement en dérivation B, sur une conduite d'arrivée d'eau froide 2 (Fig. 2) chez le consommateur, de l'entrée d'au moins une unité ou cartouche 3 contenant un lit 4 de matériau actif. Le dispositif comprend un moyen J de raccordement de la sortie de la cartouche 3 à une évacuation 5 (Fig. 2), avantageusement formée par la conduite d'évacuation d'un évier E. Le dispositif 1 comprend en outre un moyen de commande C du débit d'eau dérivé traversant le lit 4 de matériau actif. Le dispositif 1 comprend une tubulure principale 6 propre à être insérée dans la conduite 2 d'alimentation en eau froide du consommateur. La tubulure principale 6 peut être réalisée en matériau rigide opaque ou transparent, ou sous forme d'un flexible. La tubulure 6 comporte à chaque extrémité un raccord 6a, 6b permettant un montage rapide en série sur la canalisation 2 dont une partie a été démontée pour permettre la mise en place du dispositif 1. L'entrée de la cartouche 3 est reliée, par une canalisation 7 de branchement en dérivation, à la partie amont de la tubulure 6. Une canalisation de raccordement 8, partant de la sortie de la cartouche 3, est reliée à l'évacuation et constitue le moyen de raccordement J. Une électrovanne 9 est disposée dans la canalisation 7 de branchement, en amont de la cartouche 3. Un détecteur d'écoulement d'eau 10 2 0 est installé sur la tubulure 6, de manière à commander l'ouverture de l'électrovanne 9 lorsqu'un écoulement est détecté, et la fermeture de cette électrovanne en l'absence d'écoulement. Le détecteur 10 fournit sur une sortie un signal qui est transmis, par un conducteur électrique 11, à une carte à circuit imprimé 12 prévue pour traiter les signaux provenant du détecteur 10. La 25 carte 12 est reliée à une unité 13 d'alimentation en énergie électrique propre à être branchée sur une prise du secteur à l'aide d'un cordon électrique 14. L'unité d'alimentation 13 fournit sur des sorties un courant continu sous une tension de 12 ou 24 volts, à partir de la tension du réseau électrique. Le dispositif peut fonctionner également sur des batteries électriques 30 rechargeables. Le détecteur d'écoulement 10 est généralement placé à mi-longueur de la tubulure principale 6. Le détecteur 10 consiste en un dispositif qui laisse passer le courant électrique lorsqu'un écoulement d'eau est détecté. Le canal de branchement 7 peut être réalisé en matière plastique ou en verre et est 35 utilisé pour conduire des quantités déterminées d'eau au matériau actif. Le branchement en dérivation du conduit 7 sur la tubulure 6 est assuré par un raccord en "T". Le dispositif 1 comprend en outre, comme moyen de commande C du débit, une micro-pompe 15 électrique installée sur la canalisation de raccordement 8, en aval de la cartouche 3. La micro-pompe 15 peut être une pompe péristaltique ou une pompe à déplacement positif, propre à donner un débit d'écoulement constant. L'alimentation électrique de l'électrovanne 9 et de la micro-pompe 15 est assurée par des conducteurs 16, 17 reliés à des bornes de sortie de la carte 12. L'électrovanne 9 est ouverte et la pompe 15 est mise en marche lorsque le capteur 10 détecte un écoulement d'eau dans la tubulure 6. L'électrovanne 9 est fermée et la pompe 15 est arrêtée lorsque cet écoulement d'eau cesse. Les composants du dispositif 1, notamment la tubulure principale 6, la cartouche 3, la carte 12 et les différentes canalisations et conducteurs de liaison sont avantageusement rassemblés à l'intérieur d'un boîtier H en matière plastique, qui peut être mis en place aisément sur une partie de l'installation du consommateur. Selon l'exemple de Fig. 2, la tubulure 6 est branchée sur la canalisation 2 d'arrivée d'eau froide, en amont d'un robinet de distribution 18 disposé au-dessus de l'évier E. En variante, le détecteur de débit 10 pourrait être branchée à la sortie du robinet 18, la fraction dérivée du débit étant toujours dirigée vers l'évacuation de sorte que le consommateur n'ait pas à consommer de l'eau ayant traversé le lit 4 de matière active. Dans le cas où le robinet 18 serait du type robinet mitigeur alimenté par une conduite d'eau froide et une conduite d'eau chaude, le dispositif 1 serait installé sur la conduite d'eau froide. Plusieurs lits de matériaux actifs peuvent être prévus selon les familles de matières ou de composés chimiques à retenir. Ces lits de matériaux actifs sont placés en série en utilisant différentes cartouches supports, ou en utilisant la même cartouche, comme illustré sur le dessin, et en plaçant les différents lits de matériaux actifs selon différente couches. Chaque cartouche 3 est interchangeable avec des moyens de raccordement rapide aux canalisations 7 et 8. Les matériaux actifs utilisés peuvent être par exemple du Chelex® (ou équivalent) pour les métaux, et Tenax® (ou équivalent) pour les composés organiques volatils dans l'eau. La quantité de ces matériaux actifs est choisie de manière appropriée à la charge chimique qui doit être retenue et qui dépend du volume de l'échantillon et de la concentration prévisible dans l'eau. Un volume d'eau est dérivé chaque fois que le consommateur ouvre le robinet 18 pour consommer de l'eau. L'échantillon d'eau qui est prélevé et l'eau qui est consommée ont donc la même teneur en matières à analyser ; les échantillons qui traversent le lit 4 de matériau actif sont représentatifs de l'eau consommée. Les prélèvements sont arrêtés lorsqu'un volume déterminé d'eau a traversé le lit 4 de matériau actif. Ce volume d'eau peut être de l'ordre de 2 L (2 litres), tandis que le débit d'eau quotidien traversant le lit 4 peut être de l'ordre de 150 mL/jour (150 millilitres par jour). Le dispositif 1 restera installé pendant un temps suffisant, de plusieurs jours ou semaines, pour que les 2 L d'eau aient traversé le lit 4 de matériau actif avant que la cartouche ne soit retirée pour analyse en laboratoire. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Lorsque le robinet 18 est ouvert et que de l'eau s'écoule dans la canalisation 2 et la tubulure 6, le détecteur d'écoulement 10 ferme un circuit électrique de la carte 12 qui commande l'ouverture de l'électrovanne 9 et le démarrage de la micro-pompe 15. La pompe 15 permet de dériver un débit d'eau réduit, notamment compris entre 5 et 15 mL/min (millilitres par minute), à travers le lit 4 de matériau actif dans lequel les métaux et/ou autres composés organiques sont retenus. Lorsque le robinet 8 est fermé, l'écoulement d'eau cesse dans la tubulure principale 6 et le détecteur 10 ouvre le circuit électrique de sorte que la carte 12 commande la fermeture de l'électrovanne 9 et l'arrêt de la pompe 15. L'échantillonnage cesse à ce moment. Ce processus est répété chaque fois que le consommateur laisse couler de l'eau froide. La carte 12 à circuit imprimé est prévue pour commander : le niveau de tension électrique de chaque dispositif électronique, le volume échantillonné (du fait que le débit d'écoulement de la pompe est calibré en fonction des tensions d'alimentation), et la durée des prélèvements. Le dispositif 1 peut être aisément adapté, en utilisant des lits 4 de 30 matériaux actifs interchangeables, pour échantillonner des composés organiques ou n'importe quel composé selon la Directive européenne et les futures additions. Ce dispositif, et le service d'analyse offert, concernent différents groupes d'utilisateurs : 35 - les compagnies fournissant de l'eau ; elles disposeront d'un outil efficace et aisé, fiable et représentatif qui donne une information sur l'eau qui est réellement consommée par le client ; - les entités en charge de contrôler les niveaux de qualité d'eau ; elles pourront 2 983 96 1 7 utiliser cet outil pour contrôler les paramètres exigés par la Directive européenne et les réglementations locales ; - toute société dont les procédés (par exemple industries alimentaires) ou les services (par exemple hôtels) exigent de contrôler et de surveiller la qualité de 5 l'eau utilisée. Le dispositif de l'invention permet notamment de détecter tous les métaux indiqués dans la Directive européenne : plomb, cuivre, chrome, fer et nickel, et un grand nombre de composés chimiques organiques dont beaucoup sont responsables d'épisodes au cours desquels l'eau présente une odeur et/ou 10 un goût inacceptable(s). Les cartouches 3 après démontage sont envoyées à un laboratoire pour être analysées. La méthode d'analyse dépend de la famille chimique et des propriétés des matériaux actifs. Un débit d'eau dérivé optimum, passant par la canalisation 7, est de 15 l'ordre de 10 mL/min. Le volume d'eau devant traverser chaque lit 4 de matériau actif est estimé à environ 2 L (deux litres) d'eau contenant les concentrations paramétriques prévues pour les composés à analyser. En estimant que le robinet 18 est ouvert environ 15 min/jour, la quantité d'eau dérivée qui traverse chaque jour le lit 4 est donc de 15 min/jour x 10 mL/min = 150 mL/jour. 20 Pour que le lit 4 soit traversé par 2 L, soit 2000 mL, il faudra 2000 mL/150 mL/jour soit environ 13 à 15 jours. La cartouche 3 et le lit 4 seront retirés après une telle période d'échantillonnage pour être envoyés à l'analyse. Le procédé et le dispositif de l'invention permettent d'obtenir plusieurs avantages, notamment : 25 - avoir à disposition un outil automatique, continu, facile à utiliser et à installer et peu coûteux, capable de contrôler la qualité réelle de l'eau qui est consommée par le client ; le procédé d'échantillonnage peut s'étendre sur plusieurs semaines ; - satisfaire aux exigences de la Directive 98/83/CE ; - en raison de son faible coût, ce dispositif peut être largement utilisé ; - du fait que le dispositif est installé directement à l'entrée de l'eau de l'installation du consommateur, le client peut percevoir à quel point le fournisseur d'eau est concerné par la qualité de l'eau utilisée pour la consommation humaine ; - obtention de plus amples informations dans le temps que celles obtenues avec les campagnes d'échantillonnage anciennes, en créant moins de nuisances auprès des clients du fait d'un nombre diminué de visites des opérateurs. REVENDICATIONS1. Procédé pour contrôler la qualité d'une eau potable distribuée à un consommateur, caractérisé en ce que : - on dérive (7), dans l'installation du consommateur, une fraction du débit d'eau lors d'une consommation, - on fait traverser, par la fraction d'eau dérivée, au moins un lit (4) de matériau actif pour retenir des matières présentes dans l'eau, susceptibles d'affecter sa qualité, - on rejette (8) à l'évacuation (5) la fraction d'eau dérivée qui a traversé le lit de matériau actif, - et, après avoir dérivé un nombre de fois suffisant une fraction du débit consommé, on récupère le lit de matériau actif pour le soumettre à l'analyse des matières retenues. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fractions de débit d'eau dérivées sont effectuées sur l'eau froide. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le débit d'eau 20 dérivé à chaque consommation est compris entre 5 et 15 mL/min (millilitres par minute). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le lit (4) de matériau actif est récupéré après avoir été traversé par au 25 moins 2 L (2 litres) d'eau. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, afin de contrôler la qualité d'une eau potable distribuée à un consommateur, caractérisé en ce qu'il comprend : 30 - un moyen (B) de branchement en dérivation, sur une conduite (2) d'arrivée d'eau dans l'installation du consommateur, de l'entrée d'au moins une unité contenant un lit (4) de matériau actif, - un moyen de raccordement (8) de la sortie de l'unité à une évacuation (5) d'eaux usées, 35 - et un moyen de commande (C) du débit d'eau dérivé traversant le lit de matériau actif. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen (B) debranchement en dérivation est prévu sur une conduite (2) d'arrivée d'eau froide. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend une tubulure principale (6) propre à être insérée dans une conduite (2) d'alimentation en eau (2), en particulier en eau froide, de l'installation du consommateur, au moins une cartouche (3) contenant un lit (4) de matériau actif, l'entrée de la cartouche étant reliée par une canalisation de branchement (7) en dérivation à la partie amont de la tubulure (6), et la sortie de la cartouche étant reliée à l'évacuation par une canalisation de raccordement (8). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une électrovanne (9), disposée en particulier dans la canalisation de branchement, et un détecteur (10) d'écoulement d'eau dans la tubulure principale pour commander l'électrovanne à l'ouverture lorsqu'un écoulement est détecté, et à la fermeture en l'absence d'écoulement. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le détecteur (10) d'écoulement d'eau est situé en aval d'un robinet (18). 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte une micro-pompe (15), cette micro-pompe étant commandée par le détecteur (10) d'écoulement d'eau et assurant la dérivation d'un débit contrôlé d'eau. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le matériau actif est choisi pour retenir les métaux et les composés organiques.