L’évolution de l’équipement des réseaux d’eau potable a considérablement amélioré le pilotage de ces derniers. Le telérelevé des compteurs d’eau est sans doute la technologie qui a créé la plus grande avancée ces dernières années dans la gestion de l’eau, tant pour l’opérateur que pour l’usager. Cette technologie a permis de passer d’une information le plus souvent annuelle sur les consommations (suite à la relève manuelle des compteurs d’eau) à une information infra-journalière. Mais le télérelevé, aussi performant soit-il, a un inconvénient : son coût. L’instrumentation complète d’un réseau engendre des investissements que certains opérateurs ne peuvent se permettre. Ainsi la création d’un échantillon de compteurs à équiper permet d’estimer la consommation totale d’un réseau tout en minimisant les coûts d’investissement. Cet échantillon doit être construit de façon intelligente de sorte que l’imprécision liée à l’estimation ne nuise pas à l’évaluation des consommations. Une connaissance précise sur les consommations d’eau permet de quantifier les volumes perdus en réseau. Mais, même dans le cas d’une évaluation exacte des pertes, cela ne peut pas suffire à éliminer toutes les fuites sur le réseau. En effet, si le réseau de distribution d’eau potable est majoritairement enterré, donc invisible, il en va de même pour les fuites. Une fraction des fuites est invisible et même indétectable par les techniques actuelles de recherche de fuites, et donc irréparable. La construction d’un modèle de fuite multi-états permet de décomposer le débit de fuite suivant les différents stades d’apparition d’une fuite : invisible et indétectable, invisible mais détectable par la recherche de fuite et enfin visible en surface. Ce modèle, de type semi-markovien, prend en compte les contraintes opérationnelles, notamment le fait que nous disposons de données de panel. La décomposition du débit de fuite permet de fait une meilleure gestion du réseau en ciblant et adaptant les actions de lutte contre les fuites à mettre en place en fonction de l’état de dégradation du réseau. / The evolution of equipment on drinking water networks has considerably bettered the monitoring of these lasts. Automatic meter reading (AMR) is clearly the technology which has brought the major progress these last years in water management, as for the operator and the end-users. This technology has allowed passing from an annual information on water consumption (thanks to the manual meter reading) toan infra-daily information. But as efficient as AMR can be, it has one main inconvenient : its cost. A complete network instrumentation generates capital expenditures that some operators can’t allowed themselves. The constitution of a sample of meters to equip enables then to estimate the network total consumption while minimizing the investments. This sample has to be built smartly so the inaccuracy of the estimator shouldn’t be harmful to the consumption estimation. A precise knowledge on water consumption allowsquantifying the water lost volumes on the network. But even an exact assessment of losses is still not enough to eliminate all the leaks on the network. Indeed, if the water distribution network is buried, and so invisible, so do the leaks. A fraction of leaks are invisible and even undetectable by the current technologies of leakage control, and so these leaks are un-reparable. The construction of a multi-state model enables us to decompose the leakage flow according to the different stages of appearance of a leak : invisible and undetectable, invisible but detectable with leakage control and finally detectable. This semi-Markovian model takes into account operational constrains, in particular the fact that we dispose of panel data. The leakage flow decomposition allows a better network monitoring but targeting and adapting the action of leakage reduction to set up according to the degradation state of the network.

Dans un contexte de croissance démographique dans lequel certaines ressources naturelles sont de plus en plus limitées, une gestion optimisée et conjointe des réseaux publics de l’eau et de l’électricité s’impose. L’ouverture progressive des marchés de l’électricité à la concurrence et les changements de réglementation dans plusieurs pays ont contribué au développement des mécanismes de la flexibilité de la demande, permettant d’impliquer directement les consommateurs dans la gestion de l’équilibre offre-demande du réseau électrique. Les systèmes d’eau potable, étant de grands consommateurs d’électricité, disposent d’une flexibilité grâce à la présence d’ouvrages de stockage d’eau (bâches et réservoirs) et de pompes à vitesse variable. Cette flexibilité, souvent exploitée uniquement à des fins de sécurisation des demandes en eau, peut être valorisée pour permettre une meilleure gestion de l’équilibre du réseau électrique. L’objectif de cette thèse est l’évaluation des valeurs économiques et écologiques relatives à l’intégration de la flexibilité des systèmes d’eau potable dans la gestion opérationnelle du système électrique français. Une étude de l’architecture des marchés de l’électricité en France est d’abord menée pour identifier les mécanismes de flexibilité de la demande les plus adaptés aux contraintes d’exploitation des systèmes d’eau. Des modèles mathématiques d’optimisation sont ensuite proposés et résolus à travers certaines heuristiques, en intégrant les incertitudes relatives aux consommations d’eau, aux prix des marchés ainsi qu’à la disponibilité des équipements de pompage. Les résultats numériques, discutés en se basant sur trois systèmes d’eau potable réels en France, intègrent les aspects économiques (en considérant les risques associés), opérationnels et écologiques. Des réductions importantes des coûts d’exploitation des systèmes d’eau sont estimées à travers la valorisation de l’énergie non consommée pendant les moments de pointe sur le marché spot de l’électricité. En parallèle, la considération des incertitudes permet de sécuriser l’opération des systèmes d’eau en temps réel, et de maîtriser les risques économiques relatifs à l’équilibrage du réseau électrique. De plus, des réductions importantes des émissions de CO2, estimées à environ 400 tonnes par jour en France, peuvent être réalisées en réduisant les volumes d’électricité issus des sources fossiles. / In a context of demographic growth in which natural resources are more and more limited, optimized management of water and power networks is required. Changes in electricity markets regulation in several countries have recently enabled effective integration of Demand Response mechanisms in power systems, making it possible to involve electricity consumers in the real-time balance of the power system. Through its flexible components (variable-speed pumps, tanks), drinking water systems, which are huge electricity consumers, are suitable candidates for energy-efficient Demand Response mechanisms. However, these systems are often managed independently of power system operation, for both economic and operational reasons. In this thesis, the objective is the evaluation of the economic and the ecological values related to the integration of drinking water systems flexibility into power system operation through french demand response mechanisms. An analysis of the architecture of french electricity markets is first conducted, allowing to target the most suitable demand response mechanisms considering water systems operating constraints. Some mathematical models to optimize water systems flexibility are then proposed and solved through original heuristics, integrating uncertainties about water demands, market prices and pumping stations availability. Numerical results, which are discussed using three real water systems in France, integrate the economic aspects inclunding risks, operational and ecological aspects. Significant reductions in water systems operating costs are estimated through the optimization of demand response power bids on the French spot power market during peak times. In parallel, uncertainties consideration secures the operation of water systems in real time, and makes it possible to manage economic risks related to the power grid balancing. In addition, significant savings in CO2 emissions, estimated to around 400 tons per day in France, can be achieved by reducing electricity production from fossil sources.

Les alliages Mg-Ca sont des alliages biocompatibles et biodégradables largement utilisés pour des applications biomédicales comme prothèses bio-résorbables. Ils sont très utilisés car leurs taux de corrosion et de dégradation dans l'organisme peuvent être contrôlés par le taux de calcium et par l'influence du milieu d'implantation. Ces solutions ont inspirées le Groupe SEB qui cherche à mettre au point un procédé fiable de minéralisation d'une eau par dissolution d'alliages Mg-Ca. L'objectif de ce travail de thèse est double, à savoir, la conception des alliages Mg-Ca pour ce procédé, en choisissant les techniques de production adaptées et les paramètres d'élaborations optimisés, puis, la mise en œuvre d'un processus de dissolution assisté par un courant et la maîtrise des paramètres de dissolution. Le magnésium et le calcium étant des métaux très réactifs au contact de l'atmosphère, l'élaboration d'alliages Mg-Ca se fait sous atmosphère neutre. Il est possible d'obtenir une microstructure stable avec des teneurs en calcium comprises entre 0% et 33% atomique, lorsque le calcium et le magnésium forment l'intermétallique Mg2Ca. Lors du refroidissement du mélange métallique à fusion, il se forme une microstructure d'équilibre constituée de dendrites (de Mg si 0 at.% < Ca < 10 at.% et de Mg2Ca si 10 at.% < Ca < 33 at.%) et d'un agrégat eutectique lamellaire composé de Mg et de Mg2Ca. La dissolution anodique d'alliages Mg-Ca s'effectue par l'application d'une différence de potentiel entre une électrode constituée de l'alliage à dissoudre et une contre électrode constituée d'un métal plus noble. Il a été mis en évidence que les relargages d'ions Mg2+ et Ca2+ en solution peuvent être augmentés en diminuant la chute ohmique entre les électrodes (distance minimale, tension appliquée maximale) et en augmentant la réactivité du processus (alliages riches en calcium, conductivité et minéralité de la solution, durée de dissolution et surfaces exposées importantes). Cependant, les forts relargages d'ions Mg2+ et Ca2+, qui alcalinisent fortement la solution, favorisent la formation de précipités limitant la dissolution tels que le tartre, les oxydes et hydroxydes de magnésium et de calcium. Plusieurs solutions pour réguler le pH de la solution et optimiser les relargages de cations Mg2+ et Ca2+ ont été envisagées. / The Mg-Ca alloys are biocompatible and biodegradable alloys widely used for biomedical applications such as bioresorbable implants because of their corrosion rate and degradation behaviour into human body. These solutions have inspired the SEB Group to develop a new process for the mineralization of water by dissolving Mg-Ca alloys. The objective of this thesis is to design new Mg-Ca alloys choosing the appropriate production techniques and optimizing elaborations settings and then, to work on the dissolution process assisted by a current controling of dissolution parameters. Magnesium and calcium being very reactive metal in contact with the atmosphere, the development Mg-Ca alloys was done in a neutral atmosphere. It is possible to obtain a stable microstructure with calcium contents between 0% and 33 atomic% through the intermetallic form Mg2Ca. It's possible to obtain equilibrium microstructures consisting of dendrites (Mg if 0 at.% <Ca <10 at.% And Mg2Ca if 10 at.% <Ca <33 at.%) and a lamellar eutectic aggregate made from Mg and Mg2Ca. Anodic dissolution of Mg-Ca alloys is made by applying a potential between one electrode made from the Mg-Ca alloy and a counter electrode made from a more noble metal. It has been demonstrated that the releases of Mg2+ and Ca2+ in solution may be controlled throught the decrease of the resistance drop between the electrodes (minimum distance, maximum applied voltage) and the increase of the process reactivity (rich alloys calcium, mineral and conductivity of the solution, dissolving time and significant exposed surfaces). However, strong releases of Mg2+ and Ca2+, which strongly alkalize the solution, promote the formation of precipitates limiting dissolution rate such as scale, oxides and hydroxides formation. Several solutions to regulate the pH of the solution and optimize the releases of cation Mg2+ and Ca2+ were considered.

<p>Given the tremendous importance of water supply and sanitation (WSS) on health and welfare, the purpose of this thesis was to suggest a design of a sustainable WSS system for a rural village in the sub-Andean Amazon of Northern Peru. WSS planning and intervention in the developing world have traditionally been characterized by large failures, and to understand the related problems, this work was initiated with a literature review on the topic. The review resulted in the development of a planning support, containing eight stages ranging from project identification to project realization. Within this thesis, the first four stages were implemented, including an in-field WSS situation assessment and a screening of suitable technical options.</p><p>The in-field assessment contained a general fact collection, an inventory where about a fifth of the households in the village was visited and interviewed, and a water quality analysis. An analysis of the assessment findings resulted in the identification of the WSS components requiring intervention. Thereafter followed a screening of suitable technologies, and based on the results from the analysis, a selection of interesting options was done. Selected options were reviewed and evaluated according to a set of sustainability criteria.</p><p>A majority of the households in the village had standpipes on their premises, delivering untreated water from an unprotected creek outside the village. Apart from surface water, rainwater and water from an open spring were also used in the village. The water analysis revealed that surface water contained elevated levels of bacteria, whereas the spring water was clean. Contaminated water remained contaminated after household treatment (boiling), indicative of poor handling. Water treatment with solar disinfection (SODIS) proved to be effective. The sanitary situation was not satisfactory; almost all households had unimproved pit latrines that could not ensure a hygienic separation of excreta, and open defecation was also practiced. Greywater, resulting from showering and cloth-washing under the standpipe, was at best diverted away from the premises by small drains, but often not managed at all. Stormwater created unhygienic conditions on both private premises and in communal areas during the rainy season; the management situation was similar to that of greywater. Solid waste was not officially managed and even though many of the households had designated a collection site, waste was commonly seen all over the premises.</p><p>The selected technologies were mainly inexpensive such that could be constructed, operated and managed by the community itself. From the assessment it also became clear that the WSS situation could be considerably improved by behavior change. Following the developed planning support; with the finalization of this thesis, the next step would be to present the results from the screening and evaluation of technologies to the villagers, for them to decide which options to proceed with.</p> / <p>Debido a la gran importancia del agua potable y saneamiento (APS) para la salud y el bienestar, el objetivo de este proyecto fue proponer un sistema APS, adecuado y sostenible, para una aldea rural en la selva Amazónica en el norte de Perú. Tradicionalmente, la planificación y el diseño de APS en el mundo en desarrollo han sido caracterizados por fallos grandes, y para comprender los problemas, este trabajo comenzó con un estudio amplio sobre el tema. El estudio resultó en un apoyo de planificación, que contiene ocho etapas que van desde la identificación de un proyecto a la realización del proyecto, y fue empleado para la orientación en el trabajo posterior. Dentro de esta tesis, las primeras cuatro etapas se llevaron a cabo, incluyendo una evaluación de la situación APS en campo y un examen de las opciones técnicas adecuadas.</p><p>El trabajo de campo incluía una colección de datos, un inventario, en el que una quinta parte de los hogares en el pueblo fue visitada y entrevistada, y un análisis del agua. Un análisis de los resultados del trabajo de campo resultó en la identificación de los componentes de APS que requieren una intervención. Después siguió un examen de tecnologías adecuadas, y con base en los resultados del análisis se hizo una selección de opciones interesantes. Las opciones seleccionadas fueron revisadas y evaluadas de acuerdo a un conjunto de criterios de sostenibilidad.</p><p>En la mayoría de los hogares del pueblo había una pileta en sus parcelas, entregando agua no tratada de una quebrada sin protección, a fuera del pueblo. Aparte de las aguas superficiales, habían aguas de lluvia y de una fuente abierta. El análisis del agua mostraba niveles elevados de contaminación bacteriológica en las aguas superficiales, mientras que el agua de la fuente abierta era limpia. El tratamiento del agua con la desinfección solar fue demostrado ser eficaz. La situación sanitaria no era satisfactoria – casi todos los hogares tenían letrinas de foso, que no podían asegurar una separación higiénica de la excreta, y la práctica de defecación al aire libre también se veía. Aguas grises, resultante del lavado de ropa y el baño de personas debajo de la pileta, en el mejor de los casos estaban desviando de las parcelas, pero a menudo no estaban tratando. Durante las épocas de lluvia, había bastantes problemas con el agua de escorrentía, creando las condiciones antihigiénicas, y el manejo de la situación era la misma que la de las aguas grises. Los residuos sólidos no estaban oficialmente manejados y aunque muchos de los hogares habían designado un lugar especial en el patio para su recolección, eran comúnmente vistos en todas las parcelas.</p><p>Las tecnologías seleccionadas fueron tales que podrían ser financiadas, construidas, operadas y administradas por la propia comunidad. La evaluación reveló que la situación también podría mejorar considerablemente con un cambio de conducta. A la finalización de este proyecto, la siguiente etapa, de acuerdo con el apoyo de la planificación, sería devolver la evaluación de las opciones seleccionadas a los habitantes del pueblo, y dejar a ellos decidan con cuales opciones quieren proceder.</p> / <p>Dricksvatten och sanitet (DVS) är extremt viktigt för hälsa och välfärd, både för individen och för samhället i stort. Syftet med detta examensarbete var därför att föreslå en utformning av ett hållbart DVS-system för en by i sub-andinska Amazonas i norra Peru. DVS-planering och -projektering har traditionellt karakteriserats utav stora misslyckanden, och för att förstå denna problematik så inleddes arbetet med en översiktlig studie i ämnet. Detta resulterade i att ett vägledande planeringsstöd utvecklades, bestående av åtta steg som sträcker sig från problemidentifikation till projektrealisering. Inom ramen för detta arbete ingick de fyra första stegen, vilket inkluderade en fältundersökning av DVS-situationen i byn och en genomgång av lämpliga tekniska alternativ.</p><p>Fältundersökningen innefattande en allmän faktainsamling, en inventering där en femtedel av byns hushåll besöktes och intervjuades, och en vattenanalys. Resultaten från fältundersökning sammanfattades och ett antal DVS-punkter identifierades som i behov av åtgärder. I teknikgenomgången användes resultaten från fältundersökning som grund för urvalet av intressanta alternativ, vilka sedan utvärderades utifrån en uppsättning hållbarhetskriterier.</p><p>Majoriteten av hushållen i byn hade en vattenkran på sina ägor, och vattnet levererades obehandlat från ett oskyddat vattendrag utanför byn. Förutom ytvatten så använde man även regnvatten och vatten från en öppen källa. Vattenanalysen visade att ytvattnet var starkt förorenat av bakterier, medan källvattnet visade sig vara rent. Förorenat vatten förblev förorenat även efter att hushållen behandlat det (genom kokning), vilket tyder på dålig efterhantering. Soldisinfektion (SODIS) visade sig vara en effektiv reningsmetod. Den sanitära situationen var otillfredsställande – nästan alla hushåll använde sig av oförbättrade grävda latriner och även tarmtömning i det fria praktiserades. BDT-vatten, från dusch och tvätt under vattenkranen, var som bäst avlett från ägorna med enkla fåror, men oftast inte alls hanterat. Under regnperioden orsakade dagvatten ohygieniska förhållanden och hanteringen var liknande den för BDT-vattnet. Det fanns ingen officiell sophantering och även om många hushåll avsatt en speciell plats på gården för insamling så var nedskräpningen omfattande.</p><p>Utvalda tekniker var främst sådana som skulle kunna bekostas, konstrueras, drivas och skötas av samhället själv. I fältundersökningen framkom det också att situationen skulle kunna förbättras avsevärt genom beteendeändringar. I och med avslutningen av detta arbete är nästa steg att, i enlighet med planeringsstödet, presentera resultaten från utvärderingen av de tekniska alternativen för invånarna i byn, och låta dem besluta om vilka som de vill gå vidare med.</p>

Des outils adaptés pour s'attaquer aux problématiques environnementales sont nécessaires mais malheureusement absents de l'industrie. En effet, l'introduction de nouvelles pratiques d'écoconception dans l'industrie des procédés est entravée par le manque de réalisme et de flexibilité des outils associés. Les objectifs principaux de ce travail de recherche étaient le développement d'un outil intégré pour la modélisation de procédés et l'analyse de cycle de vie (PM-LCA), ainsi que la formulation d'une approche méthodologique affiliée pour l'écoconception de procédés. L'outil logiciel et l'approche méthodologique sont appliqués à la production d'eau potable. La revue de la littérature scientifique a permis d'appréhender les efforts de recherche nécessaires. Les principales lignes directrices sont établies en conséquence. L'outil développé, nommé EVALEAU, consiste en une bibliothèque logicielle de modèles de procédés unitaires permettant le calcul d'inventaire de données en fonction de paramètres de procédés. L'outil est embarqué dans le logiciel ACV Umberto® en complément de la base de données Ecoinvent. Une boîte à outils pour l'analyse de sensibilité, basée sur la méthode de Morris, est implémentée pour l'identification des paramètres de procédés ayant une influence majeure sur les résultats d'impacts environnementaux. L'outil EVALEAU est testé sur deux études de cas - deux usines de production d'eau potable existantes. La fiabilité de l'approche est démontrée à travers la comparaison des calculs de qualité de l'eau, de consommations d'énergie et de matériaux avec les données réelles recueillies sur site. Une procédure d'écoconception est expérimentée sur une chaîne de traitement complexe démontrant ainsi la pertinence des résultats de simulations et l'utilité de l'analyse de sensibilité pour un choix optimal des paramètres opératoires. En conséquence, ce premier outil PM-LCA est censé promouvoir l'introduction de pratiques d'écoconception dans l'industrie de l'eau.

Given the tremendous importance of water supply and sanitation (WSS) on health and welfare, the purpose of this thesis was to suggest a design of a sustainable WSS system for a rural village in the sub-Andean Amazon of Northern Peru. WSS planning and intervention in the developing world have traditionally been characterized by large failures, and to understand the related problems, this work was initiated with a literature review on the topic. The review resulted in the development of a planning support, containing eight stages ranging from project identification to project realization. Within this thesis, the first four stages were implemented, including an in-field WSS situation assessment and a screening of suitable technical options. The in-field assessment contained a general fact collection, an inventory where about a fifth of the households in the village was visited and interviewed, and a water quality analysis. An analysis of the assessment findings resulted in the identification of the WSS components requiring intervention. Thereafter followed a screening of suitable technologies, and based on the results from the analysis, a selection of interesting options was done. Selected options were reviewed and evaluated according to a set of sustainability criteria. A majority of the households in the village had standpipes on their premises, delivering untreated water from an unprotected creek outside the village. Apart from surface water, rainwater and water from an open spring were also used in the village. The water analysis revealed that surface water contained elevated levels of bacteria, whereas the spring water was clean. Contaminated water remained contaminated after household treatment (boiling), indicative of poor handling. Water treatment with solar disinfection (SODIS) proved to be effective. The sanitary situation was not satisfactory; almost all households had unimproved pit latrines that could not ensure a hygienic separation of excreta, and open defecation was also practiced. Greywater, resulting from showering and cloth-washing under the standpipe, was at best diverted away from the premises by small drains, but often not managed at all. Stormwater created unhygienic conditions on both private premises and in communal areas during the rainy season; the management situation was similar to that of greywater. Solid waste was not officially managed and even though many of the households had designated a collection site, waste was commonly seen all over the premises. The selected technologies were mainly inexpensive such that could be constructed, operated and managed by the community itself. From the assessment it also became clear that the WSS situation could be considerably improved by behavior change. Following the developed planning support; with the finalization of this thesis, the next step would be to present the results from the screening and evaluation of technologies to the villagers, for them to decide which options to proceed with. / Debido a la gran importancia del agua potable y saneamiento (APS) para la salud y el bienestar, el objetivo de este proyecto fue proponer un sistema APS, adecuado y sostenible, para una aldea rural en la selva Amazónica en el norte de Perú. Tradicionalmente, la planificación y el diseño de APS en el mundo en desarrollo han sido caracterizados por fallos grandes, y para comprender los problemas, este trabajo comenzó con un estudio amplio sobre el tema. El estudio resultó en un apoyo de planificación, que contiene ocho etapas que van desde la identificación de un proyecto a la realización del proyecto, y fue empleado para la orientación en el trabajo posterior. Dentro de esta tesis, las primeras cuatro etapas se llevaron a cabo, incluyendo una evaluación de la situación APS en campo y un examen de las opciones técnicas adecuadas. El trabajo de campo incluía una colección de datos, un inventario, en el que una quinta parte de los hogares en el pueblo fue visitada y entrevistada, y un análisis del agua. Un análisis de los resultados del trabajo de campo resultó en la identificación de los componentes de APS que requieren una intervención. Después siguió un examen de tecnologías adecuadas, y con base en los resultados del análisis se hizo una selección de opciones interesantes. Las opciones seleccionadas fueron revisadas y evaluadas de acuerdo a un conjunto de criterios de sostenibilidad. En la mayoría de los hogares del pueblo había una pileta en sus parcelas, entregando agua no tratada de una quebrada sin protección, a fuera del pueblo. Aparte de las aguas superficiales, habían aguas de lluvia y de una fuente abierta. El análisis del agua mostraba niveles elevados de contaminación bacteriológica en las aguas superficiales, mientras que el agua de la fuente abierta era limpia. El tratamiento del agua con la desinfección solar fue demostrado ser eficaz. La situación sanitaria no era satisfactoria – casi todos los hogares tenían letrinas de foso, que no podían asegurar una separación higiénica de la excreta, y la práctica de defecación al aire libre también se veía. Aguas grises, resultante del lavado de ropa y el baño de personas debajo de la pileta, en el mejor de los casos estaban desviando de las parcelas, pero a menudo no estaban tratando. Durante las épocas de lluvia, había bastantes problemas con el agua de escorrentía, creando las condiciones antihigiénicas, y el manejo de la situación era la misma que la de las aguas grises. Los residuos sólidos no estaban oficialmente manejados y aunque muchos de los hogares habían designado un lugar especial en el patio para su recolección, eran comúnmente vistos en todas las parcelas. Las tecnologías seleccionadas fueron tales que podrían ser financiadas, construidas, operadas y administradas por la propia comunidad. La evaluación reveló que la situación también podría mejorar considerablemente con un cambio de conducta. A la finalización de este proyecto, la siguiente etapa, de acuerdo con el apoyo de la planificación, sería devolver la evaluación de las opciones seleccionadas a los habitantes del pueblo, y dejar a ellos decidan con cuales opciones quieren proceder. / Dricksvatten och sanitet (DVS) är extremt viktigt för hälsa och välfärd, både för individen och för samhället i stort. Syftet med detta examensarbete var därför att föreslå en utformning av ett hållbart DVS-system för en by i sub-andinska Amazonas i norra Peru. DVS-planering och -projektering har traditionellt karakteriserats utav stora misslyckanden, och för att förstå denna problematik så inleddes arbetet med en översiktlig studie i ämnet. Detta resulterade i att ett vägledande planeringsstöd utvecklades, bestående av åtta steg som sträcker sig från problemidentifikation till projektrealisering. Inom ramen för detta arbete ingick de fyra första stegen, vilket inkluderade en fältundersökning av DVS-situationen i byn och en genomgång av lämpliga tekniska alternativ. Fältundersökningen innefattande en allmän faktainsamling, en inventering där en femtedel av byns hushåll besöktes och intervjuades, och en vattenanalys. Resultaten från fältundersökning sammanfattades och ett antal DVS-punkter identifierades som i behov av åtgärder. I teknikgenomgången användes resultaten från fältundersökning som grund för urvalet av intressanta alternativ, vilka sedan utvärderades utifrån en uppsättning hållbarhetskriterier. Majoriteten av hushållen i byn hade en vattenkran på sina ägor, och vattnet levererades obehandlat från ett oskyddat vattendrag utanför byn. Förutom ytvatten så använde man även regnvatten och vatten från en öppen källa. Vattenanalysen visade att ytvattnet var starkt förorenat av bakterier, medan källvattnet visade sig vara rent. Förorenat vatten förblev förorenat även efter att hushållen behandlat det (genom kokning), vilket tyder på dålig efterhantering. Soldisinfektion (SODIS) visade sig vara en effektiv reningsmetod. Den sanitära situationen var otillfredsställande – nästan alla hushåll använde sig av oförbättrade grävda latriner och även tarmtömning i det fria praktiserades. BDT-vatten, från dusch och tvätt under vattenkranen, var som bäst avlett från ägorna med enkla fåror, men oftast inte alls hanterat. Under regnperioden orsakade dagvatten ohygieniska förhållanden och hanteringen var liknande den för BDT-vattnet. Det fanns ingen officiell sophantering och även om många hushåll avsatt en speciell plats på gården för insamling så var nedskräpningen omfattande. Utvalda tekniker var främst sådana som skulle kunna bekostas, konstrueras, drivas och skötas av samhället själv. I fältundersökningen framkom det också att situationen skulle kunna förbättras avsevärt genom beteendeändringar. I och med avslutningen av detta arbete är nästa steg att, i enlighet med planeringsstödet, presentera resultaten från utvärderingen av de tekniska alternativen för invånarna i byn, och låta dem besluta om vilka som de vill gå vidare med.

Cette thèse se propose de contribuer aux connaissances relatives à l'impact des facteurs spatiaux (occupation du sol) et temporels (saisons, étiages, pluies) sur la qualité des eaux de ressource à l'échelle du bassin versant. Ainsi les zones et conditions à risque pourront être identifiées à l'aide de l'exploitation et de l'interprétation de bases de données historiques et expérimentales de qualité d'eau à l'échelle du bassin versant de la Vilaine en Bretagne. Cette étude se focalise principalement sur les micropolluants, avec notamment les pesticides et les produits pharmaceutiques vétérinaires pour le contexte agricole, mais également les produits pharmaceutiques humains compte tenu de l'intérêt grandissant qui leur est porté dans le domaine de l'évaluation des risques sanitaires et environnementaux. De plus, cette thèse se propose également de contribuer à l'amélioration et à l'adaptation des traitements des produits pharmaceutiques humains en usine de production d'eau potable compte tenu de l'évolution de la règlementation et de la protection du consommateur.

Face à l’incapacité de l’État à offrir des services de base aux ménages pauvres des zones urbaines périphériques et marginales, ce sont les opérateurs informels (individuels et collectifs) qui s’activent à répondre aujourd’hui aux besoins croissants des ménages. Mais leurs actions sont ponctuelles, éparpillées sur le territoire, non intégrées dans un plan de développement local, et beaucoup de ménages n’ont toujours pas accès à l’eau potable. Cette recherche, de type exploratoire, porte donc sur l’examen d’un type de partenariat entre les acteurs publics et les opérateurs informels collectifs, susceptible de créer la synergie entre les partenaires locaux et de pérenniser la fourniture de l’eau potable. Elle vise à analyser et à comprendre les mécanismes de collaboration entre l’État et les opérateurs informels collectifs en vue d’améliorer la qualité de la vie dans les quartiers urbains pauvres grâce à la résolution des problèmes d’accès à l’eau potable. À partir de l’étude de cas d’une zone pauvre de la ville de Kinshasa (République Démocratique du Congo), nous avons donc cherché à dégager ce qui peut éclairer le fonctionnement du partenariat État-opérateurs informels collectifs. Comme cadre d’analyse, nous avons recouru à l’analyse stratégique et, pour l’examen des expériences de partenariat, nous avons utilisé le modèle de Coston (1998) et recouru aux approches de régulation État-tiers secteur (approche socio-étatique et approche socio-communautaire). La méthode qualitative a été privilégiée. Les données analysées proviennent d’entrevues semi-dirigées, de la recherche documentaire et de l’observation. À partir du modèle de Coston (1998), les résultats obtenus montrent que les relations qui correspondent le mieux au partenariat entre les acteurs publics et les opérateurs informels collectifs sont de type « contractuel » et correspondent à l’orientation socio-étatique. Mais le système formel actuel de gestion de l’eau potable et les relations de pouvoir sont plus proches du type « rivalité ». Notre étude montre également que les partenariats, entre les acteurs publics et les opérateurs informels collectifs, sont très difficiles à instituer, car il n’existe pas encore d’environnement socio-politique solidaire. Le contexte institutionnel n’est pas propice à l’émergence d’un partenariat dynamique. Les déficiences structurelles, humaines et institutionnelles constatées sont la résultante directe de la pauvreté dont sont victimes les individus et les institutions. Les réseaux sociaux (à base de parenté, ethnique ou religieux) affectent les relations entre les individus, membres d’une association locale et les représentants des institutions locales ou nationales. Une complémentarité, négociée entre l’État et les opérateurs informels collectifs, ne pourra se réaliser que par la mise en place de nouvelles politiques favorisant la démocratie, la décentralisation et la promotion du mouvement associatif avec une société civile forte, dynamique, soucieuse du bien commun, privilégiant les qualités managériales plutôt que l’assistance perpétuelle. / Faced with incapacity of the State to offer basic services to households in poor urban neighbourhoods, informal operators, both individual and collective, are left to meet the current increasing needs of households. But as their actions are only occasional and randomly scattered throughout the region, and are not integrated into a local development plan, many households still do not have access to a secure water supply. Our research investigates partnerships between the public sector and collective informal operators that is likely to create synergy between them, in order to provide a constant and reliable water supply to poor urban neighbourhoods. It seeks to analyze and understand the mechanisms of collaboration between the State and community organizations in order to improve the quality of life in poor urban neighbourhoods, by resolving the problems associated with access to water. Using the case study of an area on the outskirts of the city of Kinshasa (Democratic Republic of Congo), we seek to discover how State and collective informal operators could function in partnership to manage a grassroots urban water-delivery service. As a frame of analysis, we used strategic analysis ; to examine the type of partnership, we used the model by Coston (1998) and the approaches used to regulate State-third sector (socio-state approach ; socio-community approach). The qualitative method was emphasized. The data analyzed was derived from semi-directed interviews, documentary research and observation. The results obtained show that the relationships that best correspond to the desired partnership between the public actors and collective informal operators are a type of « contracting » and relate to the socio-state orientation. But the current formal system of management of water supply and the relations of power are closer to the type of « rivalry ». Our study also shows that the partnerships between the public actors and collective informal operators are very difficult to institute because public policies do not promote interdependence between local actors. The current institutional context is not favourable to the emergence of a dynamic partnership. New forms of cooperation, negotiated between the State and collective informal operators will be successful only if new policies supporting democracy and decentralization are instituted. The promotion of associative movements with a strong and dynamic civil society, seeking the common good, must emphasize managerial qualities.

Le présent projet vise à documenter la nécessité d’augmenter notre connaissance de la présence des contaminants organiques tels que les médicaments dans l’environnement et d’évaluer leur devenir environnemental. On a étudié la présence de composés pharmaceutiques dans différents échantillons d'eau. On a focalisé nos efforts spécialement sur les échantillons d'eau de l'usine d'épuration de la Ville de Montréal et ses effluents, les eaux de surface avoisinantes et l’eau du robinet dans la région de Montréal. Pour ce faire, on a tout d’abord développé deux méthodes analytiques automatisées basées sur la chromatographie liquide avec extraction en phase solide (SPE) couplée à la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). On a également étudié les performances des trois techniques d'ionisation à pression atmosphérique (API), pour ensuite les utiliser dans la méthode analytique développée. On a démontré que l'ionisation par électronébulisation (ESI) est une méthode d'ionisation plus efficace pour l'analyse des contaminants pharmaceutiques dans des échantillons de matrices très complexes comme les eaux usées. Une première méthode analytique SPE couplée à la LC-MS/MS a été développée et validée pour l'étude des échantillons complexes provenant de l'usine d'épuration de la Ville de Montréal et des eaux de surface près de l'usine. Cinq médicaments de prescription ont été étudiés: le bézafibrate (un régulateur de lipides), le cyclophosphamide et le méthotrexate (deux agents anticancéreux), l'orlistat (un agent anti-obésité) et l’énalapril (utilisé dans le traitement de l'hypertension). La plupart de ces drogues sont excrétées par le corps humain et rejetées dans les eaux usées domestiques en faisant par la suite leur chemin vers les usines municipales de traitement des eaux usées. On a pu démontrer qu'il y a un faible taux d’élimination à l'usine d'épuration pour le bézafibrate et l'énalapril. Ces deux composés ont aussi été détectés dans les eaux de surface sur un site à proximité immédiate de la décharge de l’effluent de la station d'épuration. i En observant la nécessité de l'amélioration des limites de détection de la première méthode analytique, une deuxième méthode a été développée. Pour la deuxième méthode, un total de 14 contaminants organiques, incluant trois agents anti-infectieux (clarithromycin, sulfaméthoxazole et triméthoprime), un anticonvulsant (carbamazépine) et son produit de dégradation (10,11-dihydrocarbamazépine), l'agent antihypertensif (enalapril), deux antinéoplastiques utilisés en chimiothérapie (cyclophosphamide et méthotrexate), des herbicides (atrazine, cyanazine, et simazine) et deux produits de transformation de l’atrazine (deséthylatrazine et déisopropylatrazine) ainsi qu’un agent antiseptique (triclocarban). Ces produits ont été quantifiés dans les eaux de surface ainsi que dans l’eau du robinet. L'amélioration des limites de détection pour cette méthode a été possible grâce à la charge d'un volume d'échantillon supérieur à celui utilisé dans la première méthode (10 mL vs 1 mL). D'autres techniques de confirmation, telles que les spectres des ions produits utilisant une pente d’énergie de collision inverse dans un spectromètre de masse à triple quadripôle et la mesure des masses exactes par spectrométrie de masse à temps d’envol, ont été explorées. L'utilisation d'un analyseur de masse à temps d’envol a permis la confirmation de 6 des 14 analytes. Finalement, étant donné leur haute toxicité et pour évaluer leur persistance et leur transformation au niveau du traitement des eaux potables, la cinétique d'oxydation du cyclophosphamide et de méthotrexate avec l'ozone moléculaire et des radicaux OH a été étudiée. Les constantes de dégradation avec l'ozone moléculaire ont été calculées et la qualité de l'eau après traitement a pu être évaluée. Le rendement du processus d'ozonation a été amélioré pour la cyclophosphamide dans les eaux naturelles, en raison de la combinaison de réactions directes et indirectes. Cette étude a montré que l'ozone est très efficace pour oxyder le méthotrexate mais que le cyclophosphamide serait trop lent à s’oxyder pour un traitement efficace aux conditions usuelles de traitement de l’eau potable. / This project aims to document the need to increase our knowledge of organic contaminants such as pharmaceuticals in the environment and to assess their environmental fate. We studied the presence of pharmaceutical compounds in different water samples. We studied their presence in wastewater samples from the treatment plant of the City of Montreal, effluents, surface and tap water. To do this we developed two analytical methods based on solid phase extraction (SPE) coupled to liquid chromatography -tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). . The performance of three atmospheric pressure ionization (API) techniques was also studied for their subsequent use in the developed method. It was demonstrated that electrospray ionization (ESI) is a more effective ionization method for the analysis of pharmaceutical contaminants in samples as complex as wastewaters. A first analytical LC-MS/MS method, was developed and validated for the investigation of samples from the wastewater treatment plant and surface waters near the plant of Montreal. Five prescription drugs were studied: bezafibrate (lipid regulator), cyclophosphamide, and methotrexate (two anticancer agents), orlistat (an anti-obesity agent) and enalapril used in the treatment of hypertension. Most of these drugs are excreted by the human body in high percentages and released into domestic wastewaters, making their way to the municipal wastewater treatment plants. It was demonstrated that there is a low rate of elimination at the wastewater treatment plant for bezafibrate and enalapril. These two compounds were also detected in surface waters on a site close to the discharge of the treatment plant effluents. For this first analytical method we observed the necessity of improvement of the detection limits of the method. A second method was then developed to improve the detection limits and to study a total of 14 organic contaminants, including three antiinfective agents (clarithromycin, sulfamethoxazole and trimethoprim), an anticonvulsant (carbamazepine) and its degradation product 10,11-dihydrocarbamazepine, the iii antihypertensive agent (enalapril), two antineoplastic (methotrexate and cyclophosphamide), herbicides (atrazine, cyanazine, and simazine) and two transformation products of atrazine (desethylatrazine and déisopropylatrazine) and an antiseptic agent (triclocarban). These products were quantified in surface water and tap water. The improvement of the detection limits of this method was possible due to the loading of a greater sample volume than that used in the first method (10 mL vs 1 mL). Other confirmation techniques, such as the data-dependent reverse energy ramp scan on a triple quadrupole and accurate mass measurements on a time-of-flight mass spectrometer were explored. Using time-of-flight mass spectrometer determinations allowed the confirmation of six of the 14 analytes. Finally, due to their toxic properties, the oxidation kinetics of cyclophosphamide and methotrexate with molecular ozone and OH radicals was studied in bench scale. The degradation constants with molecular ozone were calculated and the water quality after treatment was assessed. The overall process performance was improved for cyclophosphamide in natural waters, due to the combination of direct and indirect reactions. The study showed that ozone is very effective for the oxidation of methotrexate, but cyclophosphamide is too slowly oxidized for an effective drinking water treatment under usual conditions.

The birth of a non-racial democracy in South Africa brought many challenges such as the supply of potable water to all societies irrespective of their colour or even location. Migration of people from rural to urban has increased the demand of potable water supply in many areas that were previously neglected by the former Apartheid regime. The increase of the human population in urban or developing areas of South Africa will therefore imply that various public services such as potable water supply, proper housing, electricity supply, schooling and basic health facilities should be provided in an efficient, effective and economic manner. As the resident of Khuma Township, the researcher has a keen interest in the management of potable water supply in this area, inter alia, the nature and extent of the physical environment and the efficiency and effectiveness of a potable water supply as a means of improving service delivery by the Matlosana Local Municipality to Khuma Township. The area has the history of gold mining and the majority of the people from other rural areas and neighbouring states moved into this area and were later joined by their families. This resulted in an increase in the population to a point where people were placed in dangerous areas such as underlying dolomite and along the Koekemoer spruit. For example, extension 6 is known to experience sinkholes due to underground mining activities and the underline dolomite rock. The population has increased in Khuma Township to such an extent that a shortage of potable water supply is been experienced. Khuma Township had one water reservoir for the past 40 years and Matlosana Local Municipality did not improve or developed infrastructure related to potable water supply to be able to cater for the increasing population of this area. An empirical study was conducted in among the residents of Khuma Township, Matlosana Local Municipality and role-players in the management of potable water supply. From this study, it was evident that the supply of potable water in Khuma Township is insufficient, and there was poor communication, cooperation and participation between Matlosana Local Municipality and the residents of Khuma Township. The ineffective management of potable water supply in Khuma Township by the Matlosana Local Municipality as well as ignoring the significance of settling people in a safe area that is free from water pollution, sinkholes and underlying dolomite rock left a lot to be desired. The researcher arrived at logical conclusions and recommendations with regard to all aspects related to future management of potable water supply in Khuma Township. / M Development and Management, North-West University, Potchefstroom Campus, 2014