Comment maintenir la salubrité de l'eau domestique dans les citernes et les réservoirs d'eau à la ferme

Citernes en béton

Les citernes en béton constituent probablement le type de citernes le plus répandu dans les exploitations agricoles. Certaines citernes d'un certain âge ont été conçues pour la collecte de l'eau de pluie. La collecte d'eau de pluie ne devrait plus être associée au stockage d'eau potable dans une citerne. Le présent guide technique n'aborde pas les innovations actuelles en matière de collecte d'eau de pluie.

La partie supérieure des citernes intérieures en béton d'un certain âge est généralement ouverte (sans couvercle ni abri), de sorte que l'eau y est exposée aux animaux, aux insectes, à la poussière et à la contamination par des particules en suspension dans l'air. Un couvercle peut contribuer à réduire l'introduction de certains contaminants.

La capacité des citernes de béton enfouies varie d'environ 5 000 L à 15 000 L (1 100 à 3 300 gallons impériaux) ou plus. Il s'agit généralement d'ouvrages en béton faits de deux pièces préfabriquées ou coulés sur place. Un matériau d'étanchéité certifié pour utilisation en présence d'eau potable sert à assurer un joint hermétique entre le réservoir et le couvercle. Un trou est moulé dans le couvercle de la citerne pour accueillir un regard de 760 mm (30 po) de diamètre étanchéifié à l'aide d'un agent d'étanchéité convenable. Ces citernes sont généralement enfouies de telle sorte que le couvercle se situe à une profondeur maximale de 1,2 m (4 pi) sous la surface du sol. Un réservoir de 5 000 L (1 300 gallons) et son couvercle pèsent près de 4 500 kg (10 000 lb). Les raccords de conduites traversant les parois d'un réservoir en béton doivent être étanches. En général, la meilleure méthode consiste à incorporer une bride étanche durant la construction du réservoir en béton. Une autre approche consiste à percer un trou à travers la paroi du réservoir et à utiliser un agent d'étanchéité certifié pour utilisation en présence d'eau potable convenable entre les parois du trou et la conduite. La figure 3 présente une illustration détaillée d'une citerne en béton typique.

Réservoirs en fibre de verre enfouis

Les réservoirs en fibre de verre enfouis constituent souvent une solution de rechange aux citernes en béton. Le volume des réservoirs de stockage d'eau domestique varie généralement de 3 500 L à 7 000 L (750 à 1 500 gallons impériaux) ou plus. Ces réservoirs sont circulaires et d'un diamètre de 1 500 mm (5 pi) et se présentent en deux parties séparées par une garniture en caoutchouc butyle et boulonnées l'une à l'autre. Une colonne de regard de 610 mm (24 po) de diamètre est boulonnée à un manchon à bride (doté d'une garniture d'étanchéité), fixée au réservoir avec des vis autotaraudeuses et étanchéifiée à l'aide d'une garniture en caoutchouc butyle. Un réservoir de 4 500 L (1 000 gallons impériaux) pèse environ 180 kg (400 lb), ce qui le rend, pour le propriétaire moyen, beaucoup plus facile à installer qu'une citerne en béton. Les réservoirs en fibre de verre ou autres matériaux légers ne conviennent pas (à moins d'être ancrés) aux régions où le niveau phréatique est élevé, parce que l'augmentation de ce dernier aura tendance à les faire « flotter ». Le raccordement de conduites à travers les parois de citernes en fibre de verre consiste généralement à insérer un bout de tuyau en PVC à la base du réservoir lors de sa fabrication. La figure 4 présente une illustration détaillée d'une citerne en fibre de verre typique.

Figure 3 : Citerne en béton enfouie typique

Réservoirs en surface

Des réservoirs de stockage en surface en fibre de verre ou en polyéthylène sont disponibles sur le marché. Les réservoirs en fibre de verre sont faits de plusieurs sections pouvant passer par une porte normale et qui peuvent ensuite être boulonnées ensemble. Leur capacité va de 700 L à 5 700 L (150 à 1 250 gallons impériaux). Les réservoirs en polyéthylène sont normalement installés au-dessus du niveau du sol, et les fournisseurs en vendent généralement de différents types et de différentes tailles. Les réservoirs de forme ovale peuvent passer par une porte standard de 760 mm (30 po) de largeur et leur capacité varie de 450 L à 1 400 L (100 à 300 gallons impériaux). Ces réservoirs subissent généralement une certaine déformation quand de l'eau y est stockée.

Parce que la rotation de l'eau qu'elles contiennent est plus rapide, les citernes de surface hermétiques de plus petites dimensions conçues pour contenir une quantité d'eau équivalant à l'alimentation pour une journée ou deux ne sont pas assujetties à la même détérioration causée par le chlore résiduel ni la même dégradation de la qualité de l'eau que les citernes de plus grandes dimensions. Une citerne en surface est également mieux protégée contre la contamination et peut être inspectée plus facilement.

Bien sûr, tout réservoir de stockage en surface situé à l'extérieur doit être conçu pour résister aux intempéries et être fonctionnel dans des conditions de chaleur estivale et de froid hivernal. Ainsi, la conception du réservoir pourrait nécessiter l'incorporation d'isolant, plus particulièrement pour les petits réservoirs qui présentent un risque de gel.

Figure 4 : Citerne en fibre de verre typique

Matériau de remblai pour les citernes et réservoirs enfouis

Après l'excavation, les matériaux instables doivent être retirés et remplacés par un matériau de remblai compacté adéquat.

En ce qui concerne les citernes en béton, il n'est généralement pas nécessaire d'utiliser un matériau de remblai particulier. Une couche de 150 mm (6 po) de matériau de forme compacté devrait être placée sous une citerne en béton pour lui assurer un appui uniforme. En général, les réservoirs en béton sont remblayés avec des matériaux excavés sur place. Le matériau de remblai doit être installé en couches de 150 mm compactées sur tous les côtés de la citerne.

La bonne installation d'un réservoir en fibre de verre est essentielle pour s'assurer qu'une enveloppe ininterrompue de matériau granulaire l'entoure complètement. Pour les citernes en fibre de verre, il est nécessaire d'utiliser un matériau de remblai granulaire à écoulement fluide. Les recommandations d'installation du fabricant doivent être observées afin d'assurer l'intégrité du réservoir et d'éviter d'enfreindre les conditions de garantie.

Une bonne fondation, un appui adéquat et du matériau de remblai conforme à la conception et/ou aux exigences du fabricant du réservoir ou de la citerne sont nécessaires à la bonne installation de ce dernier.

Choix de l'emplacement des réservoirs de stockage d'eau

Des précautions doivent être prises afin d'éviter l'introduction de contaminants dans la citerne. Une citerne qui n'a pas été bien installée peut être source d'eau contaminée même si l'eau qui y est acheminée est salubre.

Les citernes doivent être situées dans une zone non vulnérable à la contamination par des matières en surface ou dans le sous-sol. Elles doivent notamment être situées à distance d'étangs ou de champs d'épuration, de décharges de déchets, de corrals, d'étables, de champs ayant fait l'objet d'épandage d'engrais ou de pesticides, etc. Il importe également de tenir compte des sources de contamination provenant de l'eau de surface. L'écoulement des eaux de drainage du sol devrait s'éloigner de tout réservoir enfoui.

Le réservoir doit être situé dans une zone de drainage libre (c.-à-d. le site ne devrait pas présenter de l'eau stagnante). La surface du sol au-dessus de la citerne devrait être surélevée afin d'assurer un drainage positif s'éloignant de cette dernière. Toute eau accumulée en surface pourrait s'introduire dans la citerne par le regard et en contaminer le contenu. L'évent de la citerne devrait être doté d'une grille qui empêche les insectes et rongeurs d'y pénétrer, et son ouverture devrait pointer vers le bas pour éviter l'introduction de contaminants en suspension dans l'air. Le couvercle du regard devrait être bien ajusté et verrouillé avec un cadenas. La colonne du regard et les évents doivent s'élever d'au moins 30 cm au-dessus du niveau du sol.

Les citernes en surface sont normalement situées dans le sous-sol d'un bâtiment et sont généralement plus petites que les réservoirs enfouis, pour en permettre le passage par les portes. Si un réservoir est situé dans un autre bâtiment que celui qu'il alimente, il faut s'assurer qu'il n'est pas exposé à des contaminants, notamment des matières en suspension dans l'air. Il est parfois souhaitable d'installer la citerne dans un bâtiment ou une pièce réservé à cette fin.

À l'instar de réservoirs enfouis, les citernes en surface doivent être dotées d'évents adéquats et d'un couvercle bien ajusté. Un facteur dont il faut tenir compte lors de l'installation d'un réservoir ou d'une citerne dans un sous-sol est l'accumulation d'humidité sur les parois. Pour pallier ce problème, un matériau isolant réflecteur peut être installé sur le réservoir et ce dernier, placé à proximité d'un drain par lequel l'eau de condensation peut être évacuée. L'isolant tiendra également lieu de barrière contre la lumière, prévenant ainsi les problèmes liés à la croissance d'algues dans l'eau.

Nettoyage et retrait des boues

Les citernes et réservoirs de stockage doivent régulièrement faire l'objet d'inspections, de nettoyages et de chlorations concentrées afin de les désinfecter. (La chloration concentrée désigne l'emploi de désinfectant au chlore en forte concentration à des fins d'entretien - la solution en résultant est impropre à la consommation.)

Pour des raisons de sécurité, il ne faut pas pénétrer dans une citerne ou un réservoir puisqu'il pourrait renfermer des concentrations toxiques de gaz dangereux ou une concentration insuffisante d'oxygène qui pourraient entraîner la mort. Tous les réservoirs ou citernes sont considérés comme étant des espaces clos présentant des risques graves pour la vie humaine et animale, et sont réglementés comme tels. Des décès causés par l'exposition à des gaz dangereux ou des concentrations insuffisantes d'oxygène sont attribuables à l'accès mal avisé à des espaces clos. Personne ne devrait entrer dans une citerne pour y effectuer des travaux d'entretien à moins de disposer d'une formation pertinente concernant le travail dans des espaces clos et d'être muni de matériel adéquat d'analyse de l'air, de ventilation et de secours. Les bonnes procédures d'accès à des espaces clos devraient être observées en tout temps. Peu importe si la citerne ou le réservoir semble propre, l'inspection visuelle ou les odeurs ne permettent pas de détecter ce type de dangers.

Le propriétaire ne devrait effectuer que les activités qui ne nécessitent pas d'entrer dans la citerne ou le réservoir. Par exemple, après que le réservoir a été vidangé, les parois intérieures peuvent être nettoyées de l'extérieur à l'aide d'un tuyau d'arrosage, d'un tube-rallonge ou d'un nettoyeur haute pression. L'eau de nettoyage peut ensuite en être retirée à l'aide d'une pompe submersible et rejetée dans un espace extérieur dégagé. Il pourrait être nécessaire de répéter cette étape plusieurs fois afin de bien retirer toute matière qui pourrait s'être déposée au fond de la citerne.

Chloration concentrée

Après avoir lavé la citerne et pompé les boues, on peut procéder à une chloration concentrée ou à forte dose. Pour ce faire, il faut remplir la citerne ou le réservoir au niveau d'exploitation normal ou à un niveau légèrement supérieur. Durant le remplissage, on ajoute un agent de blanchiment pour obtenir une concentration de chlore libre d'au moins 50 mg/L (50 ppm) pour un temps de contact minimum de six (6) heures (AWWA, 1973). Si des doses plus faibles sont utilisées, le temps de contact doit être plus long.

Pour obtenir cette concentration, on ajoute 1 litre supplémentaire de javellisant domestique (eau de javel) non parfumé par 1 000 litres d'eau traitée (un gallon de javellisant pour 1 000 gallons d'eau). Si des contaminants consommateurs de chlore, tels que la matière organique, le fer, etc., sont présents dans l'eau, il faudra peut-être augmenter la dose.

Après au moins six (6) heures de chloration concentrée, l'eau fortement chlorée de la citerne peut être rejetée à l'égout, conformément à des pratiques sécuritaires. (Si des doses de chlore plus faibles sont utilisées, le temps de contact doit être plus long.) On vidange ensuite la citerne et on la remplit d'eau potable. Une eau fortement chlorée est impropre à la consommation humaine ou par le bétail et ne convient guère aux usages domestiques; en outre, elle causera des problèmes si elle est évacuée dans des champs d'épuration. Par ailleurs, des règlements en matière d'environnement interdisent le rejet d'eau fortement chlorée dans les cours d'eau et les fossés, et ce, dans le but de protéger l'environnement.

Reconstitution de la teneur en chlore résiduel

Quels que soient le type ou la dimension des citernes, le stockage de l'eau pendant de longues périodes entraînera la perte de chlore résiduel. Il en résultera une désinfection incomplète de l'eau, qui sera alors impropre aux usages domestiques. Avant d'utiliser l'eau, il faut l'analyser afin de s'assurer qu'elle contient suffisamment de chlore résiduel.

Si les analyses révèlent que la concentration de chlore résiduel est négligeable ou nulle, l'eau stockée peut être rejetée à l'égout et remplacée par de l'eau traitée et désinfectée de façon appropriée. Ou bien, l'eau stockée peut être rechlorée en discontinu. Il faut alors ajouter à peu près 20 mL de javellisant à 5 % pour 1 000 litres d'eau stockée (environ deux onces de javellisant par 1 000 gallons impériaux). Il faut bien mélanger l'eau de la citerne et la laisser reposer pendant au moins 20 minutes avant de l'utiliser. Pour mélanger l'eau, on peut utiliser un tuyau flexible propre et désinfecté, branché à un robinet intérieur situé à l'arrière de la citerne.

Lorsque l'eau a été vidangée, remplacée et rechlorée en discontinu, il faut l'analyser à nouveau pour s'assurer qu'elle contient au moins 1,0 mg/L de chlore résiduel total et 0,2 mg/L de chlore résiduel libre. La présence de chlore résiduel libre est essentielle à une bonne désinfection. Le propriétaire doit aussi vérifier la présence de chlore résiduel dans l'eau d'approvisionnement de la citerne pour s'assurer que la perte de chlore résiduel n'est pas due à une défaillance du système de distribution ou de la station de traitement d'eau.

Après avoir rétabli le chlore résiduel, il convient d'analyser l'eau à nouveau afin de déceler toute contamination microbienne ou la présence de sous-produits de désinfection comme les trihalométhanes.

Désinfection

Pour que l'eau potable soit salubre, il faut la traiter et la désinfecter de façon appropriée. Comme la qualité de l'eau se détériore pendant le stockage, il faut procéder à sa désinfection si le temps de rétention est long. Comme nous l'avons mentionné plus haut, il est préférable de choisir uniquement des dispositifs de traitement d'eau qui ont été testés et certifiés (normes de NSF International/ANSI.)

La chloration, l'ozonation et le rayonnement ultraviolet (UV) sont les trois procédés de désinfection de l'eau domestique les plus efficaces en milieu rural. D'autres procédés, comme la distillation, l'osmose inverse et l'ébullition, peuvent aussi être employés, mais ils conviennent uniquement au traitement de l'eau potable, à la sortie du robinet.

Désinfection au chlore

Du chlore est ajouté à l'eau à mesure que celle-ci est prélevée du réservoir ou de la citerne et distribuée dans la tuyauterie. Pour ce faire, on installe un petit réservoir de chlore et un régulateur sur la conduite d'aspiration de la pompe foulante ou une pompe doseuse du côté refoulement de la pompe foulante (il n'est pas recommandé d'ajouter le chlore du côté aspiration de la pompe, car celle-ci ne pourrait pas s'amorcer si le réservoir de chlore est vide). La pompe doseuse devrait être raccordée au pressostat afin que les deux pompes fonctionnent en même temps. L'accumulateur de pression devrait être dimensionné de façon que le débit de distribution d'eau assure le fonctionnement de la pompe pendant au moins deux minutes.

L'eau à laquelle du chlore a été ajouté doit séjourner dans un bassin de chloration. Ce bassin se trouve habituellement en aval de l'accumulateur de pression. Il est dimensionné de manière à assurer un temps de contact suffisant pour garantir une bonne désinfection de l'eau avant son entrée dans le système de distribution. Le temps de contact doit varier de 10 à 20 minutes environ.

• Avantages
  • Faible coût d'immobilisations et d'entretien.
  • Assure une désinfection résiduelle.
  • Présence de chlore résiduel facile à vérifier.
• Inconvénients
  • Ajustement requis de la dose de chlore pour maintenir une bonne concentration de chlore résiduel.
  • Nettoyage périodique de la pompe doseuse et des conduites.
  • Formation de sous-produits de désinfection en présence de matière organique dans l'eau.
  • Incapacité du chlore à détruire les protozoaires pathogènes comme Cryptosporidium et Giardia; doit donc être utilisé comme post-désinfectant après d'autres traitements.

Désinfection à l'ozone

L'ozone est semblable au chlore, mais c'est un désinfectant plus puissant. Malheureusement, il n'assure pas une désinfection résiduelle, car il se décompose rapidement en oxygène. De bons systèmes d'ozonation peuvent convenir aux applications agricoles. Les matériaux doivent être d'excellente qualité, et les vendeurs devraient fournir de l'information détaillée sur leur taille, leur installation et leur entretien.

• Avantages
  • Très bonne désinfection.
• Inconvénients
  • Aucune désinfection résiduelle.
  • Analyses microbiologiques requises pour vérifier le degré de désinfection.
  • Formation de sous-produits de désinfection en présence de brome dans l'eau.
  • Entretien plus difficile qu'avec la chloration.
  • Nécessite la production sur place d'ozone, substance très corrosive; ventilation requise pour prévenir l'accumulation d'ozone gazeux.
  • Installation requise d'une alarme pour prévenir l'accumulation excessive d'ozone.

Désinfection aux rayons ultraviolets (UV)

La désinfection UV de l'eau traitée est un procédé fiable qui requiert assez peu d'entretien. Un filtre à cartouche (≤ 5 microns) peut être installé en amont du dispositif UV pour retenir les sédiments. La capacité de l'unité de désinfection doit être deux fois supérieure environ au débit maximal de la pompe du système sous pression pour assurer une désinfection adéquate. Il faut également installer un robinet électromagnétique à fermeture automatique en aval du réservoir sous pression pour interrompre l'écoulement dans le système de distribution en cas de panne de courant. Il faut aussi équiper la lampe d'un système d'alarme qui surveille l'intensité du rayonnement UV.

Les systèmes UV pour usages agricoles sont habituellement conçus en vue d'un remplacement annuel des lampes. Les manchons en verre de quartz situés à l'intérieur de l'unité doivent être nettoyés régulièrement afin d'assurer une transmission adéquate de la lumière. La fréquence de nettoyage des manchons de quartz dépend de la qualité de l'eau.

• Avantages
  • Faible coût d'immobilisations.
  • Entretien régulier limité.
  • Absence de sous-produits de désinfection.
• Inconvénients
  • Aucune désinfection résiduelle.
  • Analyses microbiologiques requises pour vérifier le degré de désinfection.
  • Dispositifs additionnels requis (p. ex. témoins lumineux, alarme) pour s'assurer de la bonne transmission des UV.
  • Coût de remplacement de l'ampoule UV : environ 100 $ par année.

Traitement par osmose inverse (OI)

L'osmose inverse est un procédé de traitement membranaire qui enlève la plupart des minéraux, organismes, matières organiques et matières en suspension dans l'eau. Ce n'est pas un procédé de désinfection. Il ne faut pas l'utiliser comme méthode unique de traitement si l'eau est contaminée par des microorganismes. Des osmoseurs traitant l'eau de toute une maison sont vendus dans le commerce, mais ils coûtent assez cher. Les osmoseurs fixés à un seul robinet (sous l'évier) assurent un niveau de protection supplémentaire de l'eau potable à un endroit donné et ne devraient être utilisés que si l'eau a été traitée et désinfectée au préalable. Par exemple, un osmoseur éliminera les protozoaires pathogènes ainsi que les autres contaminants présents dans l'eau.

• Avantages
  • Faible coût d'immobilisations et d'entretien (osmoseur fixé à un robinet).
  • Absence de sous-produits de désinfection.
• Inconvénients
  • Ne devrait pas être considéré comme un procédé de traitement indépendant.
  • Analyses microbiologiques requises pour vérifier si l'eau est exempte de microorganismes.
  • Colmatage et encrassement de la membrane par les minéraux (dureté) et les matières organiques ou par les déchets issus des microorganismes.
  • Eau osmosée ultrapure et corrosive.
  • Surconsommation d'eau : produit 15 % d'eau épurée et 85 % d'eau de rejet qu'il faut évacuer; selon le type d'appareil, l'eau rejetée peut être recyclée et récupérée.

Traitement par distillation

Des distillateurs peuvent être utilisés pour assurer une protection supplémentaire de l'eau potable. L'eau est chauffée et transformée en vapeur qui se condense en gouttelettes d'eau.

• Avantages
  • Absence de sous-produits de désinfection.
• Inconvénients
  • Traitement énergivore.
  • Nettoyages fréquents requis.

Analyse du chlore résiduel

La désinfection au chlore est un procédé facile à surveiller par les propriétaires, et ce, de façon régulière. La présence de chlore résiduel peut être mesurée à l'aide de bandes indicatrices ou de trousses d'analyse du chlore disponibles auprès de fournisseurs de substances chimiques. Les bandes indicatrices sont faciles à utiliser et bon marché. Les trousses d'analyse sont plus chères, mais elles donnent des résultats plus précis et plus fiables si elles sont utilisées correctement.

Il faut constamment ajuster le débit de chlore dans un système de chloration afin de maintenir une concentration résiduelle de chlore total et de chlore libre de 1,0 mg/L et de 0,2 mg/L, respectivement, au point d'utilisation de l'eau (Santé Canada, 2005). Les analyses de chlore résiduel sont une façon économique de surveiller le procédé de désinfection et devraient être faites de deux à trois fois par semaine. La concentration de chlore diminue au fil du temps, sous l'action de divers paramètres (p. ex. organismes pathogènes, fer dissous, manganèse, matière organique, ammoniac, etc. Si la dose de chlore est insuffisante ou si le temps de contact est trop court, la concentration de chlore résiduel sera trop faible, ce qui influera sur l'efficacité de la désinfection. Il se pourrait alors que des organismes pathogènes subsistent dans l'eau. La concentration de chlore résiduel ne devrait pas excéder 4,0 mg/L (US EPA, 2003).

Analyse des contaminants microbiologiques

L'innocuité de l'eau potable fournie par une station municipale de traitement de l'eau est vérifiée par de fréquentes analyses des contaminants microbiologiques présents dans l'eau traitée. Les analyses les plus courantes visent les coliformes totaux, les coliformes fécaux, E. Coli et les bactéries hétérotrophes sur plaques. Des laboratoires commerciaux, ou un laboratoire de santé publique, effectueront ces analyses pour 20 $ environ (chaque analyse). Consultez les organismes provinciaux locaux (p. ex. organismes de santé publique ou agences des eaux), car certaines provinces accordent des subventions pour certaines analyses de la qualité de l'eau.

La présence de coliformes totaux et d'autres microorganismes indique soit que la désinfection n'a pas été efficace, soit que l'eau a été contaminée. Il faudra peut-être soumettre le système de stockage et les conduites de distribution à une chloration concentrée, suivie d'un rinçage et d'une autre analyse avant que l'eau puisse être considérée comme salubre.

Tout approvisionnement privé d'eau potable provenant d'une station de production d'eau potable doit faire l'objet d'analyses au moins une ou deux fois par année pour déceler la présence de coliformes totaux. De préférence, il faut maintenir en tout temps une concentration de chlore résiduel de 0,2 mg/L et procéder à des vérifications deux fois par semaine. Si des rayons ultraviolets ou de l'ozone sont utilisés comme désinfectants au lieu du chlore, des analyses plus fréquentes devront être faites car il n'y a pas d'autres façons de vérifier l'efficacité de la désinfection (puisqu'il n'y a pas de désinfectant résiduel). D'autres analyses bactériologiques doivent aussi être faites en cas de détérioration de la qualité de l'eau ou de bris de l'équipement.

Les analyses bactériologiques requièrent l'utilisation de bouteilles à échantillons stériles. Les bouteilles et les instructions d'échantillonnage sont disponibles auprès des laboratoires commerciaux ou, possiblement, du bureau de santé publique de votre localité. Les échantillons doivent être réfrigérés (p. ex. dans une glacière remplie de blocs réfrigérants) et acheminés au laboratoire dans les 24 heures suivant leur prélèvement.