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Le petit cycle de l’eau

Le petit cycle de l'eau : de la ressource au robinet et du robinet au milieu

Après avoir été prélevée dans les cours d'eau ou captée dans les nappes souterraines, l'eau doit généralement subir un traitement plus ou moins complexe afin de devenir potable. De la même façon, les eaux usées sont traitées dans les stations d'épuration et débarrassées de leur pollution pour pouvoir être rejetées dans la nature, sans nuisances pour l'environnement.

C'est ce que l'on appelle : le petit cycle d'eau

L’eau potable

L'eau potable provient de ressources souterraines et/ou superficielles.

Une eau potable est une eau qui ne doit pas porter atteinte à la santé de celui qui la consomme. Elle doit respecter des limites et des références de qualité au robinet du consommateur pour des paramètres : microbiologiques, chimiques, et indicateurs de radioactivité.

Avant d’être distribuée dans les foyers, Il existe deux étapes.

Le prélèvement

L'eau à potabiliser est prélevée si possible dans les ressources souterraines, sinon dans les ressources superficielles.

Les eaux souterraines : Elles proviennent de l'infiltration des eaux de pluie dans une couche de terrain perméable. Situées entre deux couches de terrain imperméable, elles constituent alors une nappe aquifère, de qualité quasi constante, elles bénéficient également, vis-à-vis des pollutions, d'une meilleure protection que les eaux superficielles. Elles peuvent être captées à leur exutoire ou directement dans le sous-sol par forage.

Par ailleurs, ces prélèvements doivent être gérés de façon à ce que les besoins à satisfaire soient en accord avec le débit du cours d'eau. Des réseaux d'observation, qui mesurent la qualité et les débits, contribuent à cette gestion.

Les eaux superficielles : Elles sont alimentées par les eaux de pluie et le drainage des eaux souterraines. Elles doivent répondre à certaines exigences de qualité pour que le prélèvement y soit autorisé en vue d'une production d'eau potable. Ce prélèvement est donc réalisé le plus souvent en amont de l'agglomération à desservir. 
La production

L'établissement d'une filière de traitement consiste à assembler, dans un ordre déterminé un certain nombre de procédés. Le choix de ces procédés sera évidemment toujours guidé en priorité par la nature de l'eau à traiter et par le débit souhaité.
D'autres critères pourront ensuite entrer en ligne de compte comme l'autonomie des procédés, leur capacité à produire un minimum de déchets, leur encombrement, et finalement leur coût.

Le traitement d’une eau souterraine dépend de ses caractéristiques naturelles (présence ou non de fer, manganèse….) et de la pollution d’origine anthropique (nitrate, pesticides …) qu’elle subit.

Le traitement à mettre en œuvre est donc un traitement spécifique à la pollution rencontrée.

Pour les eaux superficielles, le traitement est à l’inverse plus lourd à mettre en oeuvre, en raison d’une plus grande diversité de paramètres rencontrés. Ce traitement se décompose en plusieurs grandes étapes qui sont généralement : le prétraitement, la clarification, l’affinage et la désinfection.

La distribution

L'eau traitée est distribuée aux usagers par l'intermédiaire d'un réseau qui devra être géré au mieux par la collectivité pour éviter que la qualité de l'eau qui y circule ne se dégrade.

Des contrôles sanitaires de surveillance de la qualité de l'eau potable sont réalisés régulièrement au point de captage, en production et en distribution. Ces analyses sont réalisées en autocontrôle et par des laboratoires agréés par le ministère chargé de la Santé, sous le contrôle des Agences régionales de Santé (ARS).

Après usage, cette eau rejoint le milieu naturel après un assainissement dit collectif ou non collectif

L’assainissement collectif

Une fois utilisée, l'eau usée, appelée aussi eau résiduaire urbaine, est alors collectée par le réseau d'assainissement qui l'achemine vers la station d'épuration (STEP).

La collecte des eaux usées

On rencontre deux grands types de réseaux d'assainissement :

  • quand le réseau accueille à la fois les eaux usées et les eaux pluviales, il est dit unitaire ;
  • quand il n'accepte que les eaux usées et que les eaux de pluies sont évacuées sur un autre réseau, il est dit séparatif. Dans ce cas à chaque étape de la collecte, la séparation entre eaux pluviales et eaux usées doit être parfaite.

Le contrôle de la qualité des branchements existants ou nouveaux est de la responsabilité du maire.

Le traitement des eaux usées

Les polluants contenus dans les eaux usées sont principalement d'origine minérale ou organique. Leur traitement nécessite la mise en œuvre de procédés physiques (décantation) et biologiques (élimination du carbone, de l'azote et du phosphore).

Les traitements mis en œuvre dans les stations d'épuration reproduisent, en fait, de manière plus concentrée, les processus naturels comme l'autoépuration des rivières ou du sol.

Le principe d'épuration biologique consiste à développer la présence de bactéries (en générant de l'oxygène) qui se nourrissent de la pollution biodégradable. Une partie de la pollution est ainsi transformée en composés simples non polluants (eau, gaz carbonique), l'autre partie est intégrée dans la matière cellulaire des bactéries produites au cours du traitement.

Ces bactéries qui doivent être régulièrement éliminées pour maintenir dans le système un équilibre entre la pollution à dégrader et les microorganismes épurateurs, constituent une part importante des résidus de l'épuration : les boues.

Les stations d'épuration sont conçues et exploitées pour cultiver la diversité des microorganismes nécessaires à la dégradation des différents polluants. Les bactéries sont en effet capables d'oxyder la matière organique, de transformer les composés azotés en azote gazeux, de sur accumuler le phosphore qui se trouve ainsi piégé dans les boues en excès.

Des traitements spécifiques peuvent compléter le traitement biologique classique lorsque la sensibilité du milieu de rejet l'exige.

L’assainissement non collectif

Les principaux maillons d'une filière d'Assainissement non collectif (ou ANC) sont :

  • le prétraitement ;
  • le traitement ;
  • l'évacuation des eaux ;
Le prétraitement
Les eaux usées collectées contiennent des particules solides et des graisses qu'il faut éliminer afin de ne pas perturber le traitement ultérieur : c'est le rôle du prétraitement.

Ce prétraitement est en général réalisé dans une fosse, appelée fosse toutes eaux (ou fosse septique toutes eaux), qui recueille l'ensemble des eaux domestiques. Le prétraitement séparé des eaux des toilettes et des eaux ménagères (cuisine, douche, lavage ...) peut être mis en œuvre dans le cas de réhabilitation d'installations existantes.

Le volume pour une fosse recevant toutes les eaux usées se calcule en fonction du nombre de pièces de l'habitation :

  • habitation de 5 pièces (ou moins) : 3 m3
  • habitation de 6 pièces : 4 m3 ;
  • habitation de 7 pièces : 5 m3.

Les matières retenues par la fosse (les matières de vidange) doivent être régulièrement évacuées par une entreprise spécialisée.

Le traitement des eaux

En sortie de la fosse toutes eaux, l'eau est débarrassée des éléments solides, mais elle est cependant encore fortement polluée : elle doit donc être épurée.

L'élimination de la pollution est alors obtenue grâce à l'action des micro-organismes naturellement présents dans le sol ou dans un massif de sable. Un réseau de drains, disposé près de la surface du sol, assure la répartition des eaux dans le massif épurateur.

Les techniques de traitement seront choisies en fonctions des contraintes du terrain. On trouvera par exemple les variantes techniques suivantes :

  • tranchées d'infiltration ;
  • filtre à sable vertical ;
  • filtre à sable horizontal ;
  • tertre d'infiltration ;
  • Filtre compact à zéolithe ;
  • Etc…
L'évacuation des eaux usées

L'évacuation de l'effluent traité s'opère si possible dans le sol par écoulement sous le dispositif de traitement.

Lorsque cela n'est pas possible, c'est le cas notamment lorsque l'infiltration naturelle est empêchée par la présence d'une couche argileuse, il faut prévoir un drainage des eaux traitées et un rejet dans le milieu hydraulique superficiel ou dans le sous-sol par l'intermédiaire d'un puits d'infiltration (dérogation).