Technique et chantier Eaux usées

Traiter les eaux grises pour une deuxième utilisation

Différents procédés existent et permettent des économies substantielles. Mais la qualité de l’eau en sortie de recyclage reste à définir et la réglementation bloque le développement de ces techniques.

Environ 30 % de l’eau potable consommée par une famille part dans ses toilettes. Une part en baisse depuis l’arrêté du 21 août 2008 sur la récupération et l’utilisation de l’eau de pluie, à l’intérieur et à l’extérieur des bâtiments. Et qui pourrait être encore réduite grâce à une source d’eau plus proche, plus régulière et dans certains cas plus abondante : les eaux grises, qui sortent des lavabos, baignoires et douches. Des eaux savonneuses en général peu chargées et non grasses, envoyées dans les égouts alors qu’un recyclage aisé permettrait de les réutiliser pour les chasses d’eau des toilettes, l’arrosage, le lavage des sols ou des véhicules et éventuellement l’alimentation des lave-linge. L’intérêt est manifeste pour les immeubles de grande hauteur qui, avec une faible surface de toiture, ne récupèrent pas assez d’eau de pluie par rapport aux besoins. Et pour les zones de faible pluviométrie où les eaux grises sont une source régulière, moins aléatoire. Se pose alors le problème de la réglementation, peu claire aux yeux de certains acteurs du marché, catégorique selon le ministère de la Santé (voir encadré).

Côté technique, le recyclage s’effectue en plusieurs opérations, avec des méthodes différentes selon les fabricants. « Les procédés de recyclage des eaux grises vont d’une simple décantation à un traitement poussé avec désinfection », résume Gaëlle Bulteau, ingénieur d’études et de recherches au CSTB. Les systèmes que l’on trouve en France ont deux premières étapes en commun. D’abord, une filtration élimine cheveux, fibres textiles et autres particules solides, qui sont rejetés dans le réseau d’évacuation des eaux usées. Ensuite, vient une étape de nettoyage par oxygénation, avec aération et/ou brassage de l’eau, les matières biodégradables étant alors décomposées par des bactéries. C’est l’étape finale qui diffère : soit une ultrafiltration, choisie par Aquae Environnement et Aquality, soit une désinfection/stérilisation par UV, adoptée par le système AquaCycle de Pontos (Hansgrohe). « En ultrafiltration, nous sommes à un seuil qui permet l’écoulement de l’eau à travers une membrane sans besoin d’apport d’énergie : l’eau passe gravitairement. L’objectif n’est pas seulement une économie d’eau mais aussi une économie de consommation d’énergie », explique Jean-Louis Manent, P-DG d’Aquae Environnement. Le nettoyage de la membrane est assuré par des bulles d’air en permanence, réduisant, selon le fabricant, la maintenance à un simple nettoyage régulier au jet de cette membrane. La maintenance peut être le point faible de ces systèmes de recyclage, comme l’a constaté le CSTB au cours d’un panorama des techniques existantes dans le monde : « Il existe des technologies efficaces mais il y a un effort à faire en termes de fiabilité : pannes, problèmes d’entretien.
Tout dépend de l’échelle des applications : en collectif, il y a souvent un contrat d’entretien, ce qui est moins le cas chez les particuliers », remarque Gaëlle Bulteau.
Une fois l’eau filtrée, elle est stockée et utilisée selon les besoins. Le recyclage des eaux grises impose un double réseau d’eau dans les bâtiments : un classique pour l’eau potable et un autre spécifique pour l’eau recyclée, sans interconnexion possible entre les deux.

Dans le neuf plutôt que dans la rénovation

Certaines obligations et préconisations pour le recyclage des eaux de pluie peuvent servir à concevoir le réseau de récupération et de distribution : robinets verrouillables, plaques de signalisation « eau non potable » avec pictogramme pour tous les points de soutirage, les W-C et les points sensibles sur les canalisations, utilisation d’une couleur vive pour les réseaux.
De fait, ces procédés sont plus adaptés aux bâtiments neufs qu’à ceux en rénovation. « Dans l’existant, tout dépend de la position des tuyaux. Il faut prendre en compte les emplacements des réseaux pour ne pas tout casser », commente Eric Losi, directeur marketing de Hansgrohe France. L’installation tient de la plomberie classique, si ce n’est la distinction des réseaux. « Chez Hansgrohe, l’installation est faite par des sociétés que nous avons formées et que nous préconisons. Nous avons aussi une équipe en Allemagne qui se déplace sur les chantiers, car chacun d’eux est un cas particulier », ajoute Eric Losi.

Peu de chantiers en France

Actuellement, du fait de la réglementation, il existe peu de réalisations en France, et elles restent confidentielles, les fabricants ne cherchant pas à en faire la publicité. Des études de réalisations sont en cours, notamment pour des IGH à La Défense (92), avec des systèmes mixtes récupérant eaux de pluie et eaux grises des lave-mains, ce qui permettrait d’atteindre 60 % des besoins. Du fait d’un marché peu dynamique, les fabricants qui s’étaient lancés il y a quelques années changent leur stratégie commerciale : « C’est une technologie sur laquelle nous avons un peu freiné, admet Thomas Contentin, responsable France d’Aquality. Nous attendons que la législation évolue. Le taux de réalisation des projets est très faible, même si nous avons obtenu quelques dérogations ». Même chose chez Hansgrohe, qui a communiqué davantage sur le sujet via sa marque Pontos : « Notre système existe pour les particuliers en maison individuelle, mais nous allons l’arrêter pour nous focaliser sur des cibles plus importantes, comme les tours, l’hôtellerie, les piscines, explique Eric Losi. Le besoin principal est aujourd’hui sur le marché tertiaire et professionnel. Les particuliers sont demandeurs mais ils ne sont pas encore prêts à faire le pas financier. Nous y reviendrons sans doute plus tard. »
Les fabricants comptent plus de références à l’étranger : Espagne, Allemagne, Grande-Bretagne, République tchèque. En matière réglementaire, peu de pays ont des textes spécifiques. Actuellement, l’Australie est la plus avancée, du point de vue technique et réglementaire, avec pour motivation la sécheresse qu’elle subit depuis sept ans.
En Europe, le Royaume-Uni et l’Allemagne ont également des normes mais pas de réglementation, tandis que l’Italie, l’Espagne et la Grèce en sont au même point que la France. Parmi les textes existants, les normes fixent en général les limites basses de qualité d’eau à obtenir et les fréquences de contrôles des installations. Aucune ne définit les usages que l’on peut faire de l’eau.

Un sujet de recherche depuis 2006

Si la réglementation ne semble pas devoir évoluer à court terme, des études sont en cours. Le CSTB travaille notamment sur le sujet depuis juillet 2006. Une thèse de doctorat vient d’être soutenue courant juillet 2010, portant sur deux procédés de traitement utilisables : un dispositif de nanofiltration directe et un bioréacteur à membranes immergées. La nanofiltration a permis d’atteindre une qualité d’eau suffisante pour l’alimentation des réservoirs de W-C et une quantité satisfaisante de perméat (eau filtrée par les membranes) produit. Les expériences menées ont toutefois montré des phénomènes de colmatage des membranes. Côté bioréacteur, le perméat obtenu était de bonne qualité mais il reste à améliorer par rapport aux objectifs fixés dans cette étude. Dans la continuité, une nouvelle thèse va commencer au CSTB fin 2010 sur les risques liés à l’utilisation à l’extérieur du bâtiment des eaux grises traitées. « Nous visons les usages extérieurs tels que l’irrigation, l’arrosage, le lavage des véhicules, car il y a brumisation de l’eau et risque d’inhalation. Nous voulons savoir quels sont les risques associés. Nous continuons de travailler sur la qualification des performances de traitements, avec la mise au point de bancs d’essais expérimentaux et nous souhaitons définir une méthodologie d’essais. Le but est de déterminer quelle qualité d’eau nous pouvons obtenir », explique Gaëlle Bulteau. Parallèlement, le projet Cycleaux, lancé en 2006, réunit industriels, universitaires, bureaux d’études : Wirquin, CSTB, Sogreah, Gepea Nantes et Saint-Nazaire, Ecole des Mines Nantes, Chimie Rennes et Atlanpole.

Deux types de solutions techniques

Le but est de proposer des technologies utilisables dans les bâtiments et dans les navires de croisières. « Pour la partie maritime, la rentabilité des solutions n’est pas au rendez-vous. En revanche, pour la partie terrestre, nous commençons à percevoir des solutions prometteuses, explique Jean-Luc Jaglin, responsable recherche et développement de Wirquin et pilote du projet Cycleaux. Nous étions partis sur une première voie, avec filtration par des membranes. Des problèmes techniques se sont posés, avec le colmatage des membranes. Nous avons donc choisi une autre voie, avec deux types de solutions techniques. L’une est en essai depuis le début de l’été, les premiers résultats arriveront en septembre et seront peut-être communiqués d’ici la fin de l’année. »
Sur ce projet, un critère minimum de qualité d’eau à obtenir a été retenu, calqué sur les normes allemandes. Les fabricants cherchent aussi à améliorer leurs systèmes. Notamment en offrant la possibilité de combiner recyclage des eaux grises et récupération des eaux de pluie, voire récupération de chaleur des eaux grises. C’est le cas de Pontos, avec son système 2 500. « Nous avons fait des essais à Fribourg et un projet pilote est en cours à Prague, avec une économie de l’ordre de 30 kWh/j, soit 20 % des coûts de production d’ECS », explique Eric Losi.
Le recyclage des eaux grises est donc une source d’économie d’eau intéressante dans le bâtiment, mais qui souffre d’une réglementation sévère. Comme le souligne un fabricant : « Nous sommes aujourd’hui dans la même position que sur l’eau de pluie avant 2008 ».

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Maison individuelle

Une unité de traitement compacte, occupant environ 1 m² et installée dans le sous-sol d’une maison individuelle, permet de recycler les eaux issues des lavabos, douches et baignoires. Le recyclage nécessite un double réseau d’eau (eau potable et eau recyclée) et une signalisation claire par des pictogrammes et des couleurs vives de tous les points de soutirage d’eau non potable.

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Immeuble collectif

L’installation de plusieurs cuves correspondant aux différentes étapes du traitement des eaux grises nécessite un espace important dans les immeubles collectifs ou les équipements publics qui recyclent de grandes quantités d’eau. Les industriels privilégient aujourd’hui ce marché qui présente une plus grande sécurité : l’entretien indispensable des filtres est mieux assuré que chez les particuliers, notamment via des contrats d’entretien, et les eaux à recycler sont d’une qualité plus régulière.

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L’EXPERT - Gaëlle Bulteau, ingénieur d’études et de recherches au CSTB - « Il faut fixer un seuil de qualité d’eau pour chaque usage »

« En France, le recyclage des eaux grises n’est pas autorisé, sauf cas exceptionnel avec dérogation. Toutefois, au niveau politique, il y a une ouverture et un intérêt pour ce qui se fait dans d’autres pays afin, peut-être à terme, de faire évoluer la réglementation. Pour les eaux de pluie, il n’y a pas de seuils de qualité d’eau à obtenir. Pourtant, ce serait presque le point de départ pour utiliser d’autres eaux dans le bâtiment. Car une fois qu’on a fixé la qualité d’eau en fonction des usages, on peut définir les solutions techniques. Nous travaillons dans cette optique.
Il faut aussi prendre en compte les aspects psycho-sociologiques, certains pouvant être un frein ou au contraire un facteur de développement. Dans les sondages, de nombreuses personnes sont prêtes à recycler les eaux usées chez elles mais deviennent plus réticentes dès que c’est en collectif, car cela signifie utiliser l’eau ‘‘des autres’’. L’implication des usagers est importante pour l’acceptation de ce genre d’utilisation de l’eau et le facteur communication entre en jeu pour sensibiliser le public et le faire adhérer au recyclage. Les usagers doivent avoir confiance dans la technique et dans les institutions qui gèrent la réglementation. »

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Intéressant mais peu rentable en maison individuelle

Pour sa maison Canopée, écologique et neutre en énergie, l’architecte Emmanuel Coste a choisi de récupérer les eaux grises en plus des eaux pluviales. « La cuve d’eau de pluie correspond à une semaine d’arrosage du jardin. C’est peu, d’où la mise en place d’un système de recyclage des eaux de la baignoire, de la douche, des lavabos », explique-t-il. Dans la cuisine, deux éviers ont été installés : l’un pour la vaisselle, qui est branché sur le réseau d’évacuation normal, et un second pour des usages plus « propres », lavage des mains, eau en surplus, qui est sur le circuit de recyclage. Les eaux grises partent vers le sous-sol, où se trouve le système AquaCycle 900 de Pontos. « Nous recyclons jusqu’à 300 litres par jour. Nous avons dû mettre une pompe de relevage, ce qui est dommage, car l’ensemble était trop bas ». L’eau recyclée est utilisée pour les W.-C., le lave-linge, ainsi qu’un bac à laver indépendant, peint en rouge et marqué « non potable », avec des canalisations spécifiques. L’eau de pluie est réservée à l’arrosage du jardin.
« Je n’ai pas voulu faire de système en cascade, pour simplifier les choses, commente Emmanuel Coste. Dans une maison, le système est intéressant, même si la rentabilité n’est pas évidente, de l’ordre de trente ans. »

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26 000 litres recyclés chaque jour dans une piscine

A Yerres (91), ce sont les quantités plus régulières que celles des eaux de pluie qui ont convaincu la municipalité de recycler l’eau des douches lors de la réhabilitation de la piscine municipale en 2007. Le dimensionnement de l’installation était facilement déductible de la fréquentation, ainsi que le coût d’investissement et le temps d’amortissement. L’installation AquaCycle de Pontos (Hansgrohe), qui peut gérer jusqu’à 36 000 l/j, a fait l’objet d’une appréciation technique d’expérimentation (Atex) du CSTB (n° 15-11 du 23 mars 2007). Le traitement effectif est de l’ordre de 26 000 l/j, provenant de 53 douches. L’eau suit le parcours de recyclage : filtration, nettoyage biologique, désinfection aux ultraviolets pour aboutir à une qualité conforme à la notice du FBR (association allemande professionnelle de l’utilisation des eaux pluviales et industrielles) ainsi qu’à la norme CEE concernant les eaux de baignade. Un local spécifique a été créé en sous-sol de la piscine pour accueillir l’installation. L’eau est ensuite stockée dans un ensemble de douze cuves, puis utilisée pour l’arrosage des espaces verts. Le surplus sert au nettoyage de la voirie et à l’arrosage du terrain de football à proximité. « Côté chantier, c’est de la plomberie classique, explique Eric Losi, chez Hansgrohe. La seule contrainte a été de positionner l’AquaCycle le plus près possible des douches ». L’investissement de 150 000 euros permet une économie annuelle de l’ordre de 26 000 euros. La consommation d’électricité est d’environ 1,2 kWh par mètre cube d’eau.

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Produit Recyclage à toute petite échelle

Roca avec son concept W W propose des toilettes avec lave-mains incorporé qui alimente directement la chasse d’eau. Le design en L permet de combiner les deux fonctions. L’eau du lave-mains subit un traitement systématique : filtration des éléments solides et traitement antibactérien.
Roca annonce 25 % d’économies par rapport à un modèle traditionnel lavabo WC 3/6 litres. Le système ne fonctionne qu’avec l’eau utilisée pour se laver les mains et l’entretien consiste à rincer régulièrement le filtre (au moins tous les quinze jours) et à réapprovisionner le W W en eau de Javel.

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Des risques à évaluer avant une nouvelle réglementation

Selon l’article R1321-57 du Code de la santé publique, l’eau potable est obligatoire dans les réseaux intérieurs des bâtiments, sauf dérogation préfectorale. L’utilisation d’eau grise recyclée est donc interdite en France, sauf cas exceptionnel. Elle est dans le même cas que l’eau de pluie avant 2008. « Ce qui pose problème, explique Nicolas Le Pen, chargé des eaux usées et de l’utilisation des eaux non potables au ministère de la Santé, c’est le risque d’interconnexion des deux réseaux et de contamination de l’eau potable, pouvant conduire à des pathologies de type gastro-entérite. C’est le même type de risques qu’avec les eaux de pluie mais avec un niveau plus élevé car la qualité brute des eaux grises est plus dégradée ». Dans l’immédiat, aucun texte n’est en préparation. Ce qui n’empêche pas le ministère de s’intéresser au sujet. Il a commandé au CSTB une étude sur les procédés et réglementations existants dans le monde. « Pour nous, l’enjeu est de protéger la population et l’eau potable. Nous savons que les doubles réseaux entraînent des problèmes sanitaires. Les risques de contamination du réseau d’eau potable, voire de contact direct, par exemple en cas d’arrosage, sont des enjeux fondamentaux. Il nous faut connaître ces risques en fonction de la qualité de l’eau exigée avant de penser à une réglementation », argumente Nicolas Le Pen.

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