La production d'eau potable correspond à toute action, ou traitement, permettant de produire de l'eau potable à partir d'une eau naturelle plus ou moins polluée. Le traitement nécessaire dépend fortement de la qualité de la ressource en eau. Il varie aussi avec le niveau d'exigence et les normes appliquées, différents suivant les pays. Il est pris en charge par la collectivité (« en régie », par la commune ou un groupement de commune en général) ou délégué à une entreprise privée (délégation de service public), avec des coûts variant beaucoup selon les contextesCarpentier, A., Nauges, C., Reynaud, A. et Thomas, A. (2007), Effets de la délégation sur le prix de l'eau potable en France, Économie & Prévision, (3), 1-19.Bouscasse, H., Destandau, F. et Garcia, S. (2008), Analyse économique des coûts des services d’eau potable et qualité des prestations offertes aux usagers, Revue d'économie industrielle, (122), 7-26..
Certains micropolluants (pesticides, nitrates, résidus de médicamentsJanex-Habibi, M. L., Bruchet, A. et Ternes, T. (2004), Effet des traitements d'eau potable et d'épuration des eaux usées sur les résidus médicamenteux. Résultats du projet Poseidon, TSM (Techniques sciences méthodes), génie urbain génie rural, (11), 59-67 (résumé).), dont certains sont des perturbateurs endocriniens à faible dose, restent parfois difficiles à éliminer. Dans les régions arides, il s'agit aussi d'une .
Origine de l'eau Il existe quatre réserves disponibles d'eaux naturelles : les eaux souterraines : aquifère, nappe phréatique, infiltration ; les eaux de surface captives ou en écoulement : glaciers, lacs, étangs, rivières, fleuves ; les eaux de mer ; les eaux saumâtres ;
Eaux souterraines
Les eaux souterraines sont contenues dans des aquifères de natures très variées, définies par la porosité et la structure du terrain. Ces paramètres déterminent le type de nappe et le mode de circulation de l'eau.
La nature géologique du terrain a une influence déterminante sur la composition chimique de l'eau. À chaque instant s'établit un équilibre entre la composition du terrain et celle de l'eau : les terrains sablonneux ou granitiques fournissent des eaux acides et peu minéralisées ; les terrains calcaires fournissent des eaux calciques, minéralisées et incrustantes.
Les eaux souterraines ont longtemps été synonymes d'eau propre, répondant naturellement aux normes de potabilité. Ces eaux sont moins sensibles aux pollutions accidentelles mais les traitements effectués en surface peuvent les rendre impropres à la consommation.
Les nappes libres sont plus sensibles, étant alimentées par l'infiltration des eaux de surface, que les nappes captives, séparées par une couche imperméable. Les plus sensibles sont les nappes alluviales, directement influencées par la qualité de l'eau de la rivière.
Lorsqu'une ressource souterraine a été polluée, il est difficile de récupérer la pureté d'origine, les polluants ayant contaminé l'eau mais également le terrain environnant (fixation et adsorption sur les roches et minéraux du sous-sol).
Suivant le terrain d'origine, les eaux souterraines peuvent contenir des éléments dépassant les normes de potabilité. Notamment du fer, du manganèse, du sulfure d'hydrogène (), du fluor, de l'arsenic Toutes les eaux présentant ces dépassements doivent être traitées avant distribution.
Certaines législations en France et en Europe, entre autres, définissent des caractéristiques spécifiques pour les eaux minéralesVoir Eau minérale naturelle.. Distribuées en bouteille, ces eaux souterraines peuvent contenir des éléments en concentration supérieure à la concentration autorisée pour l'eau potable. Les caractéristiques sont définies par une autre norme.
Eaux de surface Les eaux de surface ont pour origines soit les eaux souterraines (par une résurgence, source), soit les eaux de ruissellement. Ces eaux se regroupent en cours d'eau et sont caractérisées par une surface libre, surface de contact entre l'eau et l'atmosphère, toujours en mouvement, avec une vitesse variable. Les eaux de surface peuvent se retrouver stockées dans des réservoirs naturels (lacs) ou artificiels (barrages), de profondeur variable. La surface d'échange se retrouve alors quasiment immobile.
La composition des eaux de surface est extrêmement variable, liée à la nature des terrains traversés et aux échanges eau/atmosphère (les eaux se chargeant en gaz dissous : oxygène, , azote). Il faut noter : présence d'oxygène dissous ; concentration importante en matière en suspension ; présence de matières organiques ; présence de plancton ; variations journalières ou saisonnières (température, fonte des neiges, chute de feuilles).
De par l'influence de tous ces paramètres, les eaux de surface sont rarement potables sans traitement. Elles sont généralement polluées bactériologiquement et présentent éventuellement plusieurs pollutions dont l'origine peut être : urbaine (rejet de station d'épuration) ; industrielle (solvants, hydrocarbures, produits de synthèse, métaux lourds, produits toxiques) ; agricole (pesticides, herbicides, nitrates, rejets organiques).
Eaux de mer et eaux saumâtres Les eaux de mer et les eaux saumâtres sont caractérisées par une salinité importante. Selon leurs origines (pleine mer, estran, estuaire) les caractéristiques physiques sont très variables : turbidité, matières en suspension, présence de plancton, teneur en sable, pollution par des rejets urbains ou industriels, influence des fleuves, influence de la marée, température de l'eau
À cause de sa forte concentration en sels, l'eau de mer n'est pas potable et nécessite une importante désalinisationVoir potabilité de l'eau de mer., par contre, comme l'a démontré Alain Bombard le jus extrait des poissons est tout à fait potable.
Condensation de l’humidité de l'air L'eau est présente dans l'atmosphère sous forme gazeuse à moins que sa concentration ait augmenté jusqu'au point de rosée où elle devient brouillard puis liquide. Le point de saturation, défini dans un diagramme de Mollier, varie aussi en fonction de la température et de la pression (cf. Psychrométrie, Air humide pour plus d'informations). La fraîcheur de la nuit la précipite à l'aurore sur les feuilles d'arbres ou toute surface formant un réceptacle adéquat. C'est ainsi que certains insectes peuvent recueillir de minuscules gouttelettes dans le désert du Sahara le matin. L'eau peut aussi être précipitée sur des corps froids. Il est possible de collecter une grande quantité d'eau potable en mer grâce à une masse métallique flottante. Certains procédés de perte d'énergie par rayonnement thermique permettent aussi une condensation de l'eau de l'atmosphère (refroidissement).
Dans certaines zones désertiques, l'humidité contenue dans les nuages ou dans l'air peut être captée par une simple plaque métallique légèrement refroidie« Trois solutions pour transformer l'humidité de l'air en eau potable », sur avauleau.acwed.net, 3 avril 2015 (consulté le 3 mai 2016)..
On peut ainsi « piéger le brouillard » pour produire de l’eau potable sur des sommets, à l'aide de grands filets à fines mailles, accrochés entre des poteaux de bois, comme des écrans en plein air. En contrebas, une citerne alimente un robinet. Ce système est utilisé en Amérique du Sud ou en Afrique (écoles, villages). L'approvisionnement en eau par ce moyen est irrégulier et imprévisible, mais connaît de plus en plus de succès dans les régions pauvres ou sans aucune autre ressource en eau potablePiège à brouillard, sur idrc.ca..
La production d'eau potable par condensation de l'air peut aussi se faire à partir de l'énergie éolienne ou solaireTransformer l'air en eau et la propriété intellectuelle en plus‑value...
Normes de traitement Le tableau ci-dessous ne liste pas tous les paramètres existants, mais donne les valeurs limites ou de références pour les paramètres les plus courants. Limite de qualité valeur maximale à ne pas dépasser pour éviter une non-conformité et une toxicité de l'eau. Référence de qualité valeur guide à atteindre, mais dont le dépassement n'engendre pas de toxicité de l'eau.
OMSOMS, Directives de qualité pour l'eau de boisson, (2004), OMS. États-UnisUnited States Environnemental Protection Agency USA, Drinking Water Contaminants. UECEE, Directive 98/83/CE du Conseil du 3 novembre 1998 relative à la qualité des eaux destinées à la consommation humaine, CEE . UE AllemagneAllemagne, Bundes ministerium der justiz, Règlement sur la qualité des eaux destinées à la consommation humaine. Allemagne Grande BretagneGrande Bretagne, OPSI, The Water Supply (Water Quality) Regulations 2000. Grande Bretagne FranceFrance, Décret du 20 décembre 2001 relatif aux eaux destinées à la consommation humaine, Normes françaises. France Limite de qualité Référence de qualité Limite de qualité Référence de qualité Limite de qualité Référence de qualité Limite de qualité Référence de qualité 1,2-Dichloroéthane 30 μg/l 5 μg/l 3 μg/l 3 μg/l 3 μg/l 3 μg/l Aluminium total 200 μg/l 200 μg/l 200 μg/l 200 μg/l 200 μg/l 200 μg/l Ammonium 0,5 mg/l 0,5 mg/l 0,1 mg/l Antimoine 20 μg/l 6 μg/l 5 μg/l 5 μg/l 5 μg/l 5 μg/l Arsenic 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l Bactéries coliformes 5/100 ml 0/100 ml 0/100 ml 0/100 ml 0/100 ml Bactéries sulfato-réductrices 0/100 ml 0/100 ml 0/100 ml Baryum 0,7 mg/l 2 mg/l 0,7 mg/l Benzène 10 μg/l 5 μg/l 1 μg/l 1 μg/l 1 μg/l 1 μg/l Benzopyrène 0,7 μg/l 0,2 μg/l 0,01 μg/l 0,01 μg/l 0,01 μg/l 0,01 μg/l Bore 0,5 mg/l 1 mg/l 1 mg/l 1 mg/l 1 mg/l Bromates 0,01 mg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l Cadmium 3 μg/l 5 μg/l 5 μg/l 5 μg/l 5 μg/l 5 μg/l Carbone organique total (COT) 2 mg/l chlorites 0,7 mg/l 1 mg/l 0,2 mg/l Chlorure de vinyle 0,3 μg/l 2 μg/l 0,5 μg/l 0,5 μg/l 0,5 μg/l 0,5 μg/l Chlorures 250 mg/l 250 mg/l 250 mg/l 250 mg/l Chrome 50 μg/l 50 μg/l 50 μg/l 50 μg/l 50 μg/l Conductivité à à à 180 à à Cuivre 2 mg/l 1 mg/l 2 mg/l 2 mg/l 2 mg/l 2 mg/l 1 mg/l Cryptosporidium 0/100 ml Cyanures 70 μg/l 200 μg/l 50 μg/l 50 μg/l 50 μg/l 50 μg/l Épichlorohydrine 0,4 μg/l 0 μg/l 0,1 μg/l 0,1 μg/l 0,1 μg/l 0,1 μg/l Fer 300 μg/l 200 μg/l 200 μg/l 200 μg/l 200 μg/l Fluorures 1,5 mg/l 2 mg/l 1,5 mg/l 1,5 mg/l 1,5 mg/l 1,5 mg/l Hydrocarbures aromatiques polycycliques 0,1 μg/l 0,1 μg/l 0,1 μg/l 0,1 μg/l Manganèse 400 μg/l 50 μg/l 50 μg/l 50 μg/l 50 50 μg/l Mercure 6 μg/l 2 μg/l 1 μg/l 1 μg/l 1 μg/l 1 μg/l Microcystine-LR 1 μg/l 1 μg/l Nickel 10 μg/l 20 μg/l 20 μg/l 20 μg/l 20 μg/l Nitrates 50 mg/l 10 mg/l 50 mg/l 50 mg/l 50 mg/l 50 mg/l Nitrites 3 mg/l 1 mg/l 0,5 mg/l 0,5 mg/l 0,5 mg/l 0,1 mg/l Oxydabilité au permanganate de potassium 5 mg/l O2 5 mg/l O2 Pesticides 0,1 μg/l 0,1 μg/l 0,1 μg/l 0,1 μg/l pH 6,5 à 8,5 6,5 à 9,5 6,5 à 9,5 6,5 à 10 6,5 à 9 Plomb 10 μg/l 1 μg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l Sélénium 10 μg/l 50 μg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l Sodium 200 mg/l 200 mg/l 200 200 mg/l Sulfates 250 mg/l 250 mg/l 240 mg/l 250 mg/l 250 mg/l Température Tétrachloroéthylène et trichloroéthylène 40 μg/l 5 μg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l 10 μg/l Total pesticides 0,5 μg/l 0,5 μg/l 0,5 μg/l 0,5 μg/l Total trihalométhanes (THM) 20 μg/l 80 μg/l 100 μg/l 50 μg/l 100 μg/l 100 μg/l Turbidité n/a 1 NFU 4 NFU 1 NFU 1 NFU 0,5 NFU
Traitement Dégraissage Les opérations de dégraissage et de déshuilage consistent à séparer des produits de densité légèrement inférieure à l’eau (huile, graisse, produits pétroliers) par effet de flottation, naturelle ou assistée en utilisant des obstacles flottants ou des jeux de chicanes verticales.
Dégrillage et dessablage Traitement effectué sur une eau brute et permettant de retirer les objets entraînés par un cours d'eau (branches, feuilles) mais aussi toutes les particules solides en suspension telles que le sable.
Coagulation et floculation