Comment filtrer l'eau de pluie ?

L'eau de pluie contient un certain nombre d'éléments indésirables tels que des bactéries ou des virus, mais aussi des polluants provenant de l'atmosphère qui présentent un risque sanitaire pour l'utilisateur. Pour réduire les risques sanitaires liés à l'utilisation de l'eau de pluie brute, on fait appel à des méthodes de filtration ou de traitement adaptées qui sont pour certaines utilisées en milieu industriel.

Chaque méthode de filtration admet des avantages et des inconvénients en termes de débit, d'entretien et de coût. Le choix entre les différents dispositifs de traitement ou de filtration devra donc se faire en fonction de la qualité de l'eau que l'on souhaite obtenir mais également en fonction du confort d'utilisation.

Contrairement à ce qui est pratiqué et autorisé dans certains pays, en France il est fortement déconseillé d'utiliser l'eau de pluie récupérée pour des besoins domestiques quel que soit le traitement appliqué. Elle est tout juste autorisée pour l'utilisation des WC et ceci pour des raisons sanitaires car l'eau de pluie ruisselant sur le toit se charge en polluants, induisant des risques.

Ces polluants sont de différents types :

  • Particules : des poussières et particules diverses affectent l'apparence de l'eau.
  • Bactéries et virus : des bactéries peuvent se trouver sur le toit. Par exemple, le plus fréquent est celui des coliformes présents dans les excréments d'animaux (oiseaux). Il en est de même pour les virus dont l'origine est très variable.
  • Matières organiques : insectes, feuilles en décomposition, etc. Ces composés affectent le goût et la couleur de l'eau.

Afin d'introduire sans risque l'eau de pluie dans l'habitat, une filtration adaptée est donc requise. Dans le cas de l'utilisation de l'eau de pluie dans l'habitat, la filtration devra être rigoureuse et progressive. En l'absence de réglementation explicite dans ce domaine, c'est à l'utilisateur que revient le choix du type de filtration suivant ses exigences et l'usage qu'il fera de l'eau ainsi exploitée.

Le filtre à sédiments

Il arrive parfois que l'eau stockée contienne des particules en suspension qui lui donnent une légère turbidité. Ces particules sont composées de poussières, et de très fines particules de végétaux ou d'autres substances indésirables comme les matières organiques provenant du toit.


Filtre lavable 50 µm combiné
à un filtre 25 µm

Dans le cas où la pré-filtration ne laisse passer aucune grosse particule dans la cuve et que le pompage s'effectue dans de bonnes conditions, il n'est pas nécessaire de poser de filtre à sédiments de 50 µm (50 millièmes de millimètres). Il en existe en nylon qui peut être lavable pour éviter son chargement trop fréquemment.

Le filtre à cartouches

  • Principe

Pour obtenir une filtration plus fine, on conseille de procéder par une filtration progressive de 25 à 5 µm posée à l'aval de la pompe. Il s'agit de cartouches filtrantes constituées de microfibres de polypropylène thermosoudées qui, placées dans un corps de filtre transparent, permettent de visualiser l'état de la cartouche elle-même. À souligner cependant que le débit de sortie du filtre sera d'autant diminué que la finesse de filtration sera grande.

Le porte-filtre est fixé au mur grâce à une équerre métallique. Une vanne est placée de chaque côté du porte-filtre afin de procéder au remplacement de la cartouche sans risquer de vider l'eau contenue dans la conduite.

Certains dispositifs sont munis d'un by-pass permettant de changer la cartouche filtrante sans interrompre le flux d'eau. Les diamètres de raccordements les plus courants sont de 3/4 de pouce ou 1 pouce (32 mm de diamètre).

  • Coût et entretien

Les cartouches filtrantes se saturent en particules au fur et à mesure que l'on consomme de l'eau. La cartouche noircie et le débit diminue. On estime qu'il faut procéder au changement des cartouches une fois par an.


Remplacement d'une cartouche de filtration

Le filtre à charbon actif

  • Principe

Le filtre à charbon actif est un bon complément au filtre à cartouche décrit précédemment. Il est un bon moyen pour éliminer les matières organiques présentes dans l'eau et réduire les éventuelles mauvaises odeurs dues à la présence de substance organo-chlorées.

La principale propriété du charbon actif est son pouvoir d'absorption. Non seulement, il retient un grand nombre de composés provenant de la décomposition des matières organiques (feuilles décomposées, traces d'excréments d'animaux), mais également provenant de certaines substances telles que le chlore, le radon ou certains polluants organiques (résidus de pesticides, par exemple). En outre, il élimine les colorations de l'eau provenant des acides humiques.


Filtre à charbon

Le charbon actif ne modifie cependant pas la composition minérale de l'eau. Il n'empêche pas non plus la présence des nitrates bien qu'ils peuvent être résorbés lors des premières utilisations du filtre.

Le charbon actif est une poudre, constituée de matière carbonée hydrophobe à structure poreuse. C'est en fait une sorte de charbon de bois présentant une très grande surface spécifique qui lui confère un fort pouvoir absorbant.

  • Coût et entretien

Un filtre à charbon actif coûte à l'achat entre 30 et 60 € en fonction des marques. Pour entretenir ce filtre, il faut changer le charbon environ tous les 6 mois sans oublier que la consommation de charbon dépend de la concentration, du type de molécule, de la température, du débit et du régime de travail. Le charbon actif est disponible en sac de 25 kg, mais il est possible d'avoir un conditionnement différent sur demande.

La microfiltration et l'ultrafiltration

  • Principe

Ces méthodes sont surtout destinées à filtrer de petites quantités d'eau du fait du faible débit qui en résulte. Bien que ce soit des filtrations très peu utilisées, il est important de les évoquer.

On parle de microfiltration lorsque la filtration se trouve en dessous de 1 µm. Elle permet de retenir l'ensemble des bactéries présentes dans l'eau ; ces dernières ayant une taille comprise entre 4,4 et 1 µm. Elle n'a cependant aucun effet sur les virus qui mesurent de 0,02 à 0,4 µm.

Les cartouches de microfiltration se présentent sous forme de céramique. Afin de conserver une filtration progressive qui ralentit l'effet du colmatage, elles doivent toujours êtres associées à un filtre cartouche de 5 µm.

Le principe de la microfiltration consiste donc à faire passer l'eau à travers une "bougie" céramique où se trouve un noyau de charbon actif. Le débit qui en résulte n'étant généralement que de quelques litre/heure, cette filtration est très peu employée pour des usages domestiques.

L'ultrafiltration est fondée sur le même principe mais elle permet une filtration encore plus fine que la microfiltration de 0,1 à 0,01 µm en retenant l'ensemble des bactéries et des virus. Elle est utilisée pour la production d'eau potable, le traitement des eaux usées, ainsi que dans l'industrie alimentaire. Les débits sont de 200 à 300 litres/heure.

  • Coût et entretien

Les deux dispositifs sont coûteux à l'utilisation car il faut renouveler régulièrement les cartouches. La cartouche coute environ 200 à 300 € TTC.

L'osmose inverse

  • Principe

Les appareils à osmose inverse permettent de filtrer l'eau avec une très grande finesse, inférieur à 0,5 nm, soit 0,0005 µm. Ils sont utilisés dans certains réseaux pour éliminer les pollutions accidentelles qu'elles soient agricoles ou industrielles, d'origine chimique ou pathogène. Ils sont généralement composés d'un pré-filtre à 5 µm, d'une pompe, d'une ou plusieurs membranes selon les modèles et les vannes de réglage.

L'osmose inverse est une des nombreuses techniques, dites membranaires, qui consiste à faire passer l'eau sous l'effet de faible épaisseur semi-perméable qui a la propriété de laisser passer l'eau sans les sels minéraux dissous.

Si on considère deux eaux de concentrations différentes (eau minéralisée et eau déminéralisée) séparées par une membrane, l'osmose se traduit par le passage, à travers la membrane, d'un flux d'eau déminéralisée vers l'eau minéralisée. Il s'agit du flux osmotique. L'eau déminéralisée passe ainsi à travers la membrane jusqu'à ce que la différence de pression sur l'eau atteigne une pression dite osmotique qui est fonction de la concentration en sels dissous dans l'eau. Si on applique une pression sur l'eau minéralisée, la quantité d'eau transférée par osmose va diminuer. Par contre, si l'on applique à l'eau minéralisée une pression supérieure à sa pression osmotique, le flux osmotique sera inversé et l'on produira de l'eau déminéralisée : c'est le principe de l'osmose inverse.


Schéma osmose et osmose inverse

L'osmose inverse élimine ainsi 85 à 99 % des sels minéraux présents dans l'eau. Les membranes sont les plus souvent fabriquées en acétate de cellulose ou en polyamides et leur durée de vie est liée à la quantité de sels minéraux que contient l'eau à filtrer. L'ensemble des appareils d'osmose inverse ont une entrée d'alimentation en eau, une première sortie pour l'eau déminéralisée et une seconde sortie qui évacue l'eau qui n'a pas traversé la membrane.

Il faut savoir que l'osmoseur inverse consomme de l'eau pour le rinçage de la membrane pour éviter son colmatage. Il faut généralement 2 à 5 litres d'eau de rinçage pour 1 litre d'eau filtrée. Cette quantité d'eau peut être facilement récupérée pour des usages extérieurs comme l'arrosage.

Le principal avantage de ce type de traitement est l'absence d'utilisation de produits chimiques, sources de pollution. Les débits sont cependant faibles, de l'ordre de quelques dizaines de litres par heure.

  • Coût et entretien

Comme pour tous les appareils de filtration, les osmoseurs demandent un entretien régulier. Il est important de respecter les consignes d'entretien communiquées par le fabricant au risque de réduire la qualité de l'eau et la durée de vie de la membrane.

L'entretien consiste :

  • À remplacer le pré-filtre et le charbon actif (pour les modèles qui en comportent).
  • À changer la membrane tous les 2 ans.

Le coût d'une telle installation peut varier de 300 à 600 € en fonction de la composition du pack vendu.

Lampe à UV

  • Principe

Très pratiquée dans le milieu hospitalier ou industriel, les stérilisateurs à UVc sont des appareils agissant contre les micro-organismes contenus accidentellement dans l'eau, comme les bactéries, les virus, les champignons, les moisissures.

Ces appareils sont conçus en deux parties :

  • La chambre de traitement : c'est la partie principale de l'appareil. Elle est constituée d'une enceinte (gaine en quartz) étanche dans laquelle est logée la lampe UVc. C'est autour de cette enceinte que l'eau circule pour être éclairée par le rayonnement de la lampe.
  • Le coffret électrique : il alimente le stérilisateur et permet de contrôler le bon fonctionnement de l'appareil. Un compteur permet de relever le nombre d'heures d'utilisation de l'appareil. Un système d'alarme est rendu obligatoire pour avertir d'un éventuel dysfonctionnement de l'appareil. Il faut généralement changer la lampe toutes les 9 000 à 10 000 heures de fonctionnement.

L'eau circule entre la paroi interne de la chambre de traitement et l'enceinte étanche où se trouve la lampe UVc. Pendant son passage dans la chambre de traitement, l'eau est soumise au rayonnement UVc émis par la lampe qui a une action germicide et bactéricide.


Installation comprenant un stérilisateur à UVc

Le rayonnement ultraviolet émet une longueur d'onde comprise entre 200 et 280 nm. Celui qu'utilise la stérilisation émet une longueur d'onde de 254 nm.


Schéma de longueurs d'onde

L'action stérilisante est due à l'effet de déstructuration de la cellule vivante et principalement au niveau de l'ADN, l'acide nucléique et les enzymes. Les organismes pathogènes sont donc inactivés ou détruits. La stérilisation par ultraviolet n'élimine pas physiquement les bactéries ; elle les désactive et celles-ci restent dans l'eau sous forme de particules mortes. Pour certaines applications industrielles, le dispositif est complété par de la microfiltration. Pour d'autres usages moins exigeants, aucun autre dispositif n'est nécessaire. Les principaux avantages de ce type de traitement sont l'absence de modification physico-chimique de l'eau, l'action virulicide, l'action de risque de surdosage, la facilité d'utilisation, de contrôle et d'entretien de l'appareil.

La dose d'exposition en eau potable est réglementée en France par la DDASS à 25 mJ/cm² (circulaire de mai 1987). Pour être efficace, l'eau entrant dans le stérilisateur doit être préalablement filtrée au moins à 25 µm. Pour dimensionner l'installation en fonction du débit d'utilisation de l'eau traitée, il convient de faire appel à un spécialiste.

  • Coût et entretien

Une telle installation a un coût, il varie de 450 à 700 € pour le pack UV complet. Comme tous les systèmes, il y a un entretien. On a pu le voir plus haut, il faut généralement changer la lampe toutes les 9 000 à 10 000 heures de fonctionnement, soit environ tous les ans. Le changement de cette lampe a un coût de 90 €.