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Autosurveillance : soigner toute la chaîne de mesure

29 avril 2011 Paru dans le N°341 à la page 73 ( mots)
Rédigé par : Christian GUYARD

L?autosurveillance des réseaux d'eaux usées, pluviales et des systèmes d'épuration est un passage obligé vers la restauration du bon état écologique des masses d'eaux demandée par la directive-cadre européenne. Elle constate le fonctionnement des réseaux et stations d'épuration et justifie de la conformité aux objectifs édictés par la réglementation. La fiabilité des données est d'abord une question de bonne mise en oeuvre des équipements et du soin apporté à toute la chaîne de mesure. Les réseaux sont encore très sous-équipés.

L’autosurveillance est entrée dans les pratiques de traitement des eaux, aussi bien au plan industriel que sur les installations d’eaux résiduaires urbaines.

Selon que l’on s’intéresse aux réseaux, aux stations proprement dites, à la taille de ces équipements, les taux d’équipements sont très variables.

Pourtant, les échéances sont connues de tous.

La France s’est faite épingler au niveau européen pour des non-conformités à la directive ERU : depuis 2007, on constate un coup d’accélérateur dans la mise en place des mesures d’autosurveillance essentiellement sur les stations d’épuration qui sont des ouvrages bien localisés sur lesquels il est relativement aisé de placer des instruments de mesure.

Scénario d’autosurveillance/Sandre

La version 3.0 du Scénario d’échanges des données édité par le Sandre, Service d’Administration Nationale des Données et Références sur l’Eau, est sortie courant 2010. Ce document définit tous les termes et la nature du système de mesures permettant de réaliser l'autosurveillance d’un réseau ou d’un système d’épuration des eaux (déversoir d’entrée plus station proprement dite). La mise en œuvre de ce scénario permet de définir les données à échanger dans le cadre de l'autosurveillance, de décrire les modalités des échanges, de réaliser les outils informatiques sur lesquels s’appuient ces échanges.

Chaque mesure doit être mise sous un format particulier permettant de connaître le paramètre mesuré et tout son environnement : date et lieu de mesure, producteur de la mesure, finalité de la mesure, etc. ; tout ceci est codifié pour qu'il y ait à la fois traçabilité et certitude sur la mesure. Il définit aussi les formats informatiques d'échange des données. La validation des analyses est également prévue dans le scénario : chaque valeur produite est qualifiée (correcte, incorrecte, incertaine…) et validée. La valeur d'un débit calculé à partir d'une hauteur et d'une vitesse pourra être qualifiée d’incertaine si la valeur de vitesse est erronée ; mais cette valeur peut aussi être reconstruite à partir d'autres valeurs. De nombreuses mesures sont réalisées sur les réseaux et stations, mais seules sont transmises à la Police de l'eau les valeurs réglementaires exigées.

[Photo : http://sandre.eaufrance.fr]

En 2010, la France (métropole et DOM) comptait 18 699 agglomérations d’assainissement comprenant 18 637 stations de traitement des eaux usées (STEU) qui représentaient une charge globale de 75 millions d’équivalents-habitants (Eh) pour une capacité épuratoire de l'ensemble des STEU de 96 millions d’Eh. 1 227 stations de traitement des eaux usées de plus de 10 000 Eh (soit 6,6 % en nombre) traitent 81,1 % de la pollution (données BDERU) ; les moins de 2 000 Eh (14 695 soit plus de 80 % en nombre) ne traitent que 6 % de la pollution. Ceci explique que les équipements de mesure concernent en priorité les installations de plus de 10 000 Eh, d’autant plus que la mise en place de dispositifs de mesure sur de petits équipements est proportionnellement coûteuse et pas forcément fiable quant aux données recueillies. Mais celles-ci devront se mettre en conformité pour l’échéance 2015 de bon état des masses d'eau.

Globalement sur la France, le taux d’équipement en autosurveillance sur les stations d’épuration est élevé si l’on considère la pollution concernée et non le nombre d’ouvrages. Un exemple : le bassin RM&C qui compte 23,5 millions d’équivalents-habitants et 1 138 stations d’épuration d’une capacité supérieure à 2 000 Eh : 82 % en nombre, mais 96 % en capacité, ont un dispositif d’autosurveillance.

Réseaux : un retard constaté sur tous les bassins

Les réseaux sont beaucoup moins aisés à surveiller : enterrés donc “invisibles”, difficiles d'accès ; ils font l'objet de modifications au fil des ans pour suivre l'évolution de l'urbanisation, des voiries, des autres réseaux enterrés. Installer une mesure de débit au niveau d'un déversoir d’orage qui n’en était pas équipé peut conduire à réaliser des travaux de génie civil parfois importants et coûteux pour la réalisation d'un canal de mesure, bien que les solutions alternatives vitesse/hauteur par Doppler ou corrélation de temps ou multicordes US à temps de transit limitent les travaux en génie civil. Ceci expliquerait malgré tout le retard général de l'autosurveillance.

En 2010, tous les réseaux correspondant à une capacité supérieure à 10 000 Eh devaient être conformes. Sur le bassin Rhône-Méditerranée et Corse, 350 collectivités ont un réseau supérieur à 10 000 Eh (soit 20 Meh au total), seulement une centaine ont un dispositif d’autosurveillance, soit 28,5 % en nombre, mais 58 % en capacité (11,6 Meh). Le retard est constaté sur tous les bassins.

Début 2013, les agglomérations produisant moins de 120 kg/j de DBO devront être en conformité (manuel d’autosurveillance et vérification de la fiabilité des appareillages). L’enjeu est de taille car tous les dispositifs qui ne seront pas conformes entraîneront des pénalités dans le calcul des primes pour épuration comme le rappelait Lionel Meradou de l’Agence de l’Eau RM&C lors de la journée d’échange sur l’autosurveillance des réseaux d’assainissement fin mars à Lyon organisée par le Graie.

L’arrêté ministériel du 22 juin 2007 définit précisément les mesures à réaliser, les points à surveiller, la fréquence des mesures en fonction des capacités des ouvrages. Cette autosurveillance est serrée puisque les résultats mensuels doivent être transmis le mois suivant à l’administration.

[Photo : Début 2013, les agglomérations produisant moins de 120 kg/j de DBO devront être en conformité (manuel d’autosurveillance et vérification de la fiabilité des appareillages). L’enjeu est de taille car tous les dispositifs qui ne seront pas conformes entraîneront des pénalités dans le calcul des primes pour épuration.]
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dans un format unique Sandre (voir encadré 1). Les paramètres surveillés sont les débits en canal ouvert (voir EIN n° 337) ou en canalisations fermées, les matières en suspension, les indices DCO et DBO, l’azote total, l’ammonium, les nitrites et nitrates, le phosphore total. Le paramètre MES est parfois évalué en continu par turbidimétrie (corrélation turbidité/MES) sur les gros collecteurs. Les paramètres chimiques peuvent être mesurés par des capteurs en continu, par exemple les électrodes spécifiques nitrate, ammonium. Mais les méthodes analytiques reconnues relèvent de la compétence de laboratoires d’analyses et le recours à des échantillonneurs automatiques est incontournable, suivi des analyses en laboratoire sur les prélèvements.

Soigner la qualité de la mesure

Une préoccupation essentielle est la qualité des mesures produites (voir encadré 2). Il faut garder à l’esprit que le résultat final s’obtient tout au long du processus de mesure : représentativité du lieu de prélèvement ou de mesure, représentativité de l’échantillon prélevé, sa bonne conservation jusqu’au laboratoire de mesure (température, temps de conservation), la bonne exécution de la mesure elle-même (homogénéisation du flacon des prélèvements, protocole de mesure, qualité des réactifs utilisés…). Vient ensuite la validation des données, pas toujours facile à réaliser vu leur nombre élevé et les provenances différentes (mesures en continu et mesures sur prélèvements). Des logiciels existent pour détecter des valeurs « anormales » qu’il faut ensuite soit éliminer soit tenter de reconstituer. Alyane a lancé de son côté la solution Diagbox de traitement des données d’autosurveillance sous la forme d’un service qui s’adresse principalement aux sites moyens et petits.

Mesure de débit : les ultrasons dominent

La mesure de débit est décisive mais loin

[Photo : Pour les mesures en canal ouvert, l’essentiel réside dans la bonne géométrie du canal (canal venturi ou déversoir) et son installation dans les règles de l’art. La mesure elle-même s’effectue le plus souvent par ultrasons. Ici, le débitmètre Isma type DLK sur un canal venturi à section exponentielle.]
[Photo : Le FloDar de Cometec est un capteur hauteur-vitesse sans contact, la mesure de niveau étant réalisée par ultrasons et celle de vitesse par radar. Sa position au-dessus de l’écoulement lui donne l’avantage de ne nécessiter aucun entretien, contrairement aux capteurs immergés. Le système est toujours opérationnel quel que soit le risque d’encrassement ou de sédimentation du point de mesure. Étanche IP68, il est submersible et ne craint donc pas les mises en charge du réseau.]
[Photo : Le Vegapuls WL 61 de Vega est bien adapté à la mesure de débit en canal ouvert. Contrairement aux capteurs à ultrasons, le radar n’est pas influencé par la température, par le vent ou par les précipitations et mesure le débit avec précision.]

Des capteurs, enregistreurs et transmetteurs GSM-GPRS pour les sites distants dépourvus d’énergie

La Communauté d’agglomération de Clermont-Ferrand, 900 km de réseau d’eaux usées, 350 km de réseau de pluie, a fait le choix de s’équiper, pour la télégestion de son réseau d’assainissement et plus particulièrement les déversoirs d’orage, d’un système de mesure de niveau + GSM-GPRS autonome Ijinus. Cette société, spécialiste des systèmes de mesure autonomes sans fil, propose une gamme de capteurs, enregistreurs et transmetteurs GSM-GPRS pour les sites distants n’ayant pas d’énergie disponible à proximité. Tous les produits possèdent de base un mode RFID, une sonde de température, un enregistreur de 50 000 mesures, une étanchéité IP68, un transmetteur HF ou GSM-GPRS et leur propre énergie intégrée interchangeable sans outillage, d’une autonomie élevée, le tout intégré dans une mécanique très robuste de la taille d’une bouteille de 50 cl.

Ijinus

La mesure de débit en canal ouvert peut sembler triviale même si elle est pratiquée depuis longtemps et aujourd’hui mature ; il y a peu d’évolutions techniques, plutôt une guerre des prix et une relative dégradation de la précision des équipements comme le souligne Daniel Engel d’Aqualyse. Pour les mesures en canal ouvert, l’essentiel est dans la bonne géométrie du canal (canal venturi ou déversoir) et son installation dans les règles de l’art. La mesure elle-même s’effectue le plus souvent par ultrasons (Aqualyse, Cometec, Engineering Mesures, Endress+Hauser, Isma, CMR-SMR, CT Platon, Tecfluid, Krohne, Nivus, Vega) pour déterminer une hauteur, laquelle est corrélée à un débit par une loi d’écoulement.

Les capteurs intègrent, en plus, une mesure physique de niveau, de détection de surverse d’orage, de pression, de température… Les enregistreurs et transmetteurs GSM-GPRS intègrent des entrées/sorties TOR, compteur impulsionnel (sectorisation), 4-20 mA (Gaz H2S, capteur de pression…), Modbus.

Le mode RFID est très apprécié par les techniciens car il permet de paramétrer les produits Ijinus sans ouvrir le tampon et en toute sécurité depuis le véhicule technique. Pour la télégestion des mesures et alarmes, l’entreprise propose depuis six ans une supervision par internet « Ijinus ». Cette supervision, très légère, est bien adaptée pour les petites communes souhaitant équiper les déversoirs d’orage. Pour des besoins plus complexes, les mesures sont accessibles sur des plateformes de type Topkapi, Panorama, Lerne, PcVue…

En complément à cette technologie, Ultraflux propose ses débitmètres à cordes. Leur principe, basé sur la mesure de vitesse associée à une ou plusieurs hauteurs de niveau et à la section de l’ouvrage, permet une précision meilleure que 5 % (2 à 3 % généralement). Il est à noter que ces débitmètres permettent dorénavant la gestion de huit cordes de vitesses et de deux canaux. Contrairement aux idées reçues, les débitmètres à cordes adaptés à ce type d’application sont en constante amélioration. Les contraintes et influences liées au milieu sont de mieux en mieux maîtrisées et les électroniques offrent des fonctions capables de les compenser. Ultraflux a notamment intégré dans sa nouvelle électronique un apprentissage de la courbe et une intégration du profil…

Cette technique ayant fait ses preuves, Ultraflux gagne des parts de marché et ce n’est pas sans raison que les égouts de la ville de Paris et de sa banlieue, parmi d’autres exemples, sont gérés par leur matériel.

La technologie radar offre également des avantages notoires en termes de précision, essentielle dans le contexte actuel de fiabilisation des équipements d’autosurveillance. En effet, les impulsions hyperfréquences sont indépendantes des variations de température, vents, brouillards ou précipitations. Ainsi, par exemple, l’ensoleillement direct sur un capteur à ultrasons peut générer une erreur de près de 10 %. Les précipitations et vents peuvent quant à eux générer dans certaines conditions des aléas de mesure (détournement, voire pertes du signal ultrasonique). En réseau, la présence de certains phénomènes de gradients de température ou d’atmosphère non uniforme (présence de méthane, ammoniac, sulfure d’hydrogène) induit aussi des imprécisions dans la mesure de niveau qui ne sont pas forcément détectables, car très variables et aléatoires. « Même si aujourd’hui la part des capteurs radar utilisés par rapport aux ultrasons reste ».

[Photo : Ijinus a développé le capteur M0111, autonome en énergie, communicant, sans fil, adapté pour le travail en espaces confinés et difficiles d’accès (protection IP 68). Il détermine la hauteur d’un écoulement (0,20 m à 3 m ± 2 mm) et les surverses (nombre et durée) pour le calcul du volume déversé.]
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[Photo : Depuis mars 2009, plus de 500 capteurs Ijinus équipent déjà les réseaux d’assainissement en France. Ils ont permis de réaliser d’importantes économies en termes de choix de réhabilitation de collecteur, et de proposer une solution fiable et économique d’auto-surveillance des réseaux.]

Encore faible, on observe une tendance forte de transfert vers le radar du fait que les récents développements dans ce domaine permettent aujourd’hui d’offrir des capteurs radar parfaitement étanches et dont la différence de coût par rapport aux ultrasons s’est très largement réduite », souligne Guy Deiber, Vega Technique.

Le Vegapuls WL 61 de Vega est, par exemple, bien adapté à la mesure de débit en canal ouvert. Contrairement aux capteurs à ultrasons, le radar n’est aucunement influencé par la température, par le vent ou par les précipitations et mesure le débit avec précision.

D’autres dispositifs par mesure de pression, par bulle à bulle sont très utilisés et fonctionnent parfaitement (Aqualyse, Endress+Hauser, 2G Métrologie, Hydrologic, Isma, CMR-SMR, OTT) même s’ils n’ont pas sensiblement évolué, ou encore électromagnétiques pour conduites partiellement remplies (Tidalflux de Krohne).

En réseau sur écoulement libre, la mesure de débit s’obtient aussi par une double mesure de hauteur et de vitesse, dont les valeurs, compte tenu de la géométrie de canalisation, permettent de calculer un débit. Dans ce cas, il est préférable d’archiver les deux valeurs pour éventuellement éliminer ou recalculer un débit lors de la validation des données. Mais les causes d’erreurs sont nombreuses comme indiqué lors de la réunion d’échanges d’expériences du Graie fin mars à Lyon. Par exemple, en raison d’un décalage entre la position où est mesurée la hauteur d’un écoulement et l’endroit où a lieu la mesure de vitesse par Doppler sur une hauteur d’écoulement différente. Une autre cause d’erreur est la rétroaction de l’aval sur les sondes : un bassin de stockage qui se remplit, remonte dans une canalisation et vient perturber la hauteur mesurée.

Bien avant la précision intrinsèque des instruments, leur mise en œuvre sur le terrain est décisive pour obtenir une valeur fiable.

La fiabilité de la mesure peut être vérifiée par des opérations de terrain sur les réseaux par du traçage : il s’agit d’envoyer par injection ponctuelle ou continue un traceur (sel, rhodamine) dont on mesure la concentration après une distance de bon mélange. Une méthode simple et rapide d’après les chercheurs de l’INSA qui l’ont explorée et évaluée.

La mesure de débit sur les déversoirs est un réel problème, surtout sur des ouvrages existants à la géométrie très contrainte et sans possibilité d’aménagement ou de reconstruction (milieu urbain). Un premier obstacle est l’installation du capteur, parfois loin d'une alimentation électrique, nécessaire à la mesure et à l’envoi des données. La société Ijinus a développé le capteur M0111, autonome en énergie, communicant, sans fils, adapté pour le travail en égout (protection IP 68). Il détermine la hauteur d’un écoulement (0,20 m à 3 m ± 2 mm) et les surverses (nombre et durée) pour le calcul du volume déversé.

[Encart : Une valeur au bout de la chaîne de mesure Produire un chiffre est facile : un appareil, sauf panne, donne toujours une valeur. Mais quelle est sa représentativité, sa validité ? Ce chiffre sera-t-il une bonne donnée pour alimenter un dispositif de surveillance ? L’autosurveillance mesure les flux de pollution. « Il faut savoir mesurer un débit, faire un prélèvement, généralement piloté par le débit mesuré, faire les analyses sur cet échantillon prélevé. Chaque étape de cette chaîne est décisive sur la qualité du résultat. De gros efforts ont été réalisés sur la partie analyse notamment dans le cadre des procédures d’accréditation et d’agrément au sein des laboratoires d’analyse. Ce n'est pas le cas pour les organismes préleveurs ; il n’existe pas d’agrément pour cette activité qui demande des compétences techniques et scientifiques réelles. Si on veut améliorer la qualité des mesures il faudra consacrer des moyens pour cette phase de prélèvement et faire en sorte que ce métier soit reconnu à part entière. Il faudrait passer par une procédure d’agrément ou d’accréditation crédible », martèle Alain Terrasson, responsable de l’unité métrologie & Agence de Bassin RM&C qui participe aussi à un groupe de travail sur le sujet au sein d’Aquatef.]

Alain Terrasson insiste aussi sur un autre point essentiel pour assurer la qualité des mesures d’autosurveillance dans les réseaux : la stratégie de mesure retenue. Les réseaux ont un fonctionnement dynamique en fonction des précipitations parfois violentes. La question de la représentativité des prélèvements devient essentielle. Au fil des ans les professionnels de la mesure ont développé des stratégies de prélèvement empiriques, reprises dans des documents comme le guide Afnor FD T 90-523-2 et les prescriptions des Agences de l’eau. Pour conforter ces pratiques, l’Agence RM&C a demandé à l’équipe Eaux Urbaines du LGCIE de l’INSA de Lyon une étude très complète. Il s’agissait d’évaluer les stratégies de prélèvement les plus performantes (meilleure précision), d’apprécier les impacts des incertitudes de mesure et des dysfonctionnements des préleveurs sur la précision des résultats et de déterminer aussi la stratégie d’échantillonnage la plus adaptée lorsqu’il n’existe pas de mesure de débit sur le point de prélèvement, cas fréquent sur les petits ouvrages. Il ressort de ces études que le prélèvement asservi au volume de rejet donne les meilleurs résultats dans toutes les configurations de rejet, avec une fréquence de prélèvement optimale (6 cycles par heure). S’il n’y a pas de débitmètre, le mieux est l’asservissement du prélèvement au temps.

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[Photo : Photomètre de terrain Orchidis contenant une diode infra-rouge en néphélométrie pour la mesure de la turbidité.]

Il transmet les données par GSM ou GPRS au superviseur (Topkapi, Panorama, Lerne etc). Ce capteur, simple à installer, possède une autonomie de 5 ans avec une mesure toutes les 20 minutes. Il y a possibilité de transmission sans fil jusqu’à un PC avec dialogue sans lever le tampon ; le changement de pile s’effectue sur site (des détails qui comptent pour les exploitants).

Parmi les installations récentes de ces capteurs, plusieurs points sur « Le grand projet » du SIAGP à l’est de Lyon sur les communes de St Bonnet, St Laurent de Mure et Genas avec Veolia Eau ; ce réseau comporte 10,5 km de collecteurs majoritairement unitaires et cinq déversoirs d’orage.

Les déversoirs sont à lame déversante et il est indispensable de caler les lois hauteur/débit déversé par des opérations de traçage : deux types ont été réalisés, avec du sel et de la rhodamine WT en collaboration avec le LGCIE de l’Insa Lyon. Ceci est une opération assez exemplaire, surtout par la rapidité de transfert entre organisme de recherche et gestionnaire pour l’obtention de résultats de mesure fiables.

Autre opération intéressante sur les déversoirs d’orage de Clermont-Communauté pour la détermination de l’emplacement des capteurs de niveau dans un ouvrage non modifiable. L’agglomération a une topographie très mouvementée, avec plus de 900 km de réseaux unitaires et d’eaux usées et 350 km pour l’eau pluviale et 333 déversoirs d’orage ! Globalement le fonctionnement indique des quantités d’eau claire parasite importante (plus de la moitié du débit total), des pertes sur réseau. Pour bien choisir et placer l’instrumentation, les 33 déversoirs d’orage soumis à la mesure ont été modélisés en collaboration avec l’ENGEES-IMFS de Strasbourg. L’opération (qui s’insère dans un programme de recherche plus général) a permis à la collectivité d’économiser environ 460 k€ et surtout d’avoir des mesures fiables.

La modélisation a porté notamment sur la forme de la surface libre au niveau des déversoirs à des débits variables qui a guidé le placement de capteurs (parfois 2 sur un déversoir).

Là encore, des appareils Ijinus ont

[Encart : Certains préleveurs portables sont adaptés à la recherche de substances dangereuses de l’eau (RSDE) qui sera bientôt obligatoire. C’est le cas du Bühler B12000 d’Hach-Lange avec boîtier en polyéthylène pouvant contenir 24 flacons cylindriques de 1 L en PE ou 0,8 L en verre, ou 1 flacon de 25 L et d’autres combinaisons pour des volumes intermédiaires.]
[Photo : Endress+Hauser a lancé à Pollutec 2010 le préleveur Liquistation CSF 48, entièrement repensé qui fait appel à du Luran (matériau composite) très résistant aux UV et aux cycles thermiques. La version standard est dotée de deux entrées analogiques 0/4… 20 mA, deux entrées binaires et deux sorties binaires.]
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[Photo : Pour fiabiliser la mesure, Macherey Nagel a intégré à ses derniers lecteurs, les spectrophotomètres Nanocolor Vis et UV/VIS, une exclusivité technique permettant à ceux-ci d’effectuer au préalable de la mesure de la DCO, une lecture de la turbidité (NTU, selon ISO 7027).]

été choisis. Selon Olivier Le Strat, « les ventes de ce type de capteurs sont passées de 10 en 2007 (année de lancement) à 1000 en 2010. Environ 1500 sont en service dans le monde. Notre produit intègre une dizaine de technologies avancées comme la mesure de niveau par imagerie acoustique, décisive lorsque la surface de l'eau n'est pas lisse, la gestion d’énergie qui procure une grande autonomie, l'absence de fil, pour un appareil très compact contenant capteur et transmetteur ».

Le marché réagit à ces innovations : Lacroix Sofrel propose le Sofrel LT spécifiquement développé pour les réseaux, simple d'installation avec une autonomie élevée et des capacités de dialogue par GSM et Bluetooth, l'horodatage et le comptage des surverses etc. Mais quel que soit l'instrument, son positionnement restera toujours la clé d'une donnée fiable.

Au sein des stations, des débits sont mesurés sur conduite fermée. Là encore, le respect des règles d’installation des appareils est impératif pour éviter les erreurs de mesure. Les plus fréquents sont les débitmètres électromagnétiques, à ultrasons ou des appareils déprimogènes. Tous doivent être dotés d'un indicateur de débit instantané et d'un totalisateur, ainsi que d’une sortie impulsionnelle pour asservir un préleveur mobile externe nécessaire à l’analyse des paramètres chimiques.

Turbidité et DCO : simplifier la maintenance

Une autre mesure en réseau pratiquée en ligne est la turbidité. Là encore son placement est essentiel comme le mentionne Marc Roger de Lyonnaise des Eaux à propos du réseau de Dole (Jura), tout comme la facilité de maintenance pour éviter les interventions dans le réseau. Il faut ensuite établir la loi de conversion entre la turbidité mesurée en NTU et la concentration en matières en suspension exprimée en g/L, elle-même corrélée à la DCO, puisque celle-ci représente in fine la pollution.

Ces sondes de turbidité travaillent dans des conditions difficiles : présence de flottants pouvant les endommager donc prévoir une protection qui n’altère pas la mesure, et mesure épisodique puisque seulement en cas de surverse. D’où l'importance du choix de la sonde, qui finalement ne représente qu’une partie du coût global : environ 5 k€ pour un coût de 40 à 45 k€ effectifs sur 2 déversoirs à Dole.

Les appareils font l'objet d’une vérification mensuelle en comparant leur valeur à une mesure faite avec un autre turbidimètre. Celui-ci peut être un appareil de terrain portable comme ceux proposés par ITT Secomam (PhotoFlex), par Hach-Lange (2100Q IS), Hanna Instruments (98713) etc.

Pour ces mesures, la rapidité est indispensable lorsque les matières en suspension décantent rapidement. Sur le 2100Q IS, il existe un mode de mesure RST (Rapidly Settling Turbidity) qui permet de suivre l’évolution de la NTU sur les premières minutes et ainsi d’obtenir des valeurs de turbidité fiables et répétables. Ces appareils disposent de procédures d’étalonnage qui facilitent l’exploitation sur le terrain.

Pour la mesure en ligne de turbidité dans des milieux fortement chargés, le Turbisonde de Seres environnement constitue une réponse adaptée avec une sonde immergée robuste, dotée d’un système de nettoyage ultrasons particulièrement efficace qui permet notamment de s’affranchir d'interventions de nettoyage régulières.

Autre paramètre mesurable sur le terrain, la DCO par les microméthodes, fortement poussées par Hach-Lange, qui promeut son appareil polyvalent DR 2800 capable de bien d'autres mesures de composés chimiques. La société lance en avril un nouvel appareil le DR 3900 qui permettra une meilleure traçabilité des mesures. « La détermination de DCO par microméthode a été validée selon la norme ISO 15-705 pour la gamme 0 à 30 mg/L, la mesure de terrain est donc tout à fait recevable pour de l'autosurveillance. Nous aimerions que ces microméthodes soient plus reconnues et acceptées comme elles le sont dans la plupart des pays européens » souligne Frédéric Soumet, responsable des ventes.

[Photo : Hanna Instruments propose un photomètre de laboratoire multiparamètre permettant, outre la mesure de la DCO selon la microméthode, l’analyse de tous les autres paramètres soumis à l’auto-surveillance des eaux usées.]

Seres Environnement, laboratoire. Macherey-Nagel, Hanna Instruments, Orchidis Laboratoires, Anael, Seres, Proanatec, Hocer, Envolure, Swan, Néosens, Thermo-Fisher, Izitec et WTW proposent aussi toute une gamme de tests par microméthodes ainsi que des photomètres de mesure comme pour ce dernier le photoLab 6000 (voir EIN n° 332).

Pour fiabiliser la mesure, Macherey-Nagel a intégré à ses derniers lecteurs, les spectrophotomètres Nanocolor Vis et UV/VIS, une exclusivité technique permettant à ceux-ci d’effectuer au préalable de la mesure de la DCO, une lecture de la turbidité (NTU, selon ISO 7027). Ainsi, chaque mesure est fiabilisée. En outre, toujours dans le but de fiabiliser la mesure de terrain, le nouveau lecteur portable Nanocolor PF12 intègre un système de filtre interférentiel permettant l’élimination des lumières ambiantes. Ainsi, on s'affranchit de l'utilisation d'un capot pour la lecture des tubes de test dans l'obscurité.

L’analyseur DCO 2000 Micro-ondes de SERES environnement permet quant à lui la mesure en ligne de la DCO en quelques minutes grâce à l’action des micro-ondes pour accélérer l’oxydation des matières organiques.

Izitec propose également une gamme complète d’analyseurs en ligne ou d’appareils de terrain avec toujours la même philosophie : simplicité, robustesse, économie. « Il ne faut pas oublier que ses appareils sont très sollicités et souvent dans des environnements difficiles, explique Bruno Sellem, Izitec. Nous pensons que nos clients recherchent des solutions économiques fiables : des appareils robustes avec le minimum d’entretien, simple et rapide à utiliser ».

Prélèvement : soigner l’échantillonnage

Pour les autres paramètres de l’autosurveillance, le prélèvement est obligatoire. Selon la capacité de traitement d’une station ou le débit d’un réseau, le prélèvement est quotidien pour les stations d’épuration de plus de 18 000 kg/j mais peut tomber à 4 jours par an, soit une mesure par saison pour celles comprises entre 200 et 10 000 EH. Les préleveurs sont donc très différents selon qu'il s’agit d'installations à demeure ou de préleveurs portables, laissés en place 24 h pour une mesure. L’échantillon résulte de prélèvements à intervalles réguliers sur 24 h; le flacon récupéré est ensuite envoyé en laboratoire pour analyse.

Là encore, le lieu du prélèvement et sa fréquence sont décisifs pour la représentativité de la mesure, sans oublier la nécessité de maintenir le prélèvement au frais, ce qui implique la réfrigération de la partie stockage du préleveur, au moins son caractère isotherme. Les préleveurs portables sont maintenant très au point, certains même adaptés à la recherche de substances dangereuses de l'eau (RSDE) qui sera bientôt obligatoire. C’est le cas du Buhler BL2000 de Hach-Lange avec bâti en polyéthylène (sans corrosion) pouvant contenir 24 flacons cylindriques de 1 L en PE ou 0,8 L en verre, ou 1 flacon de 25 L et d'autres combinaisons pour des volumes intermédiaires. Le volume échantillonnable est ajustable de 20 à 350 mL et la fréquence paramétrable. Aqualyse propose également ce genre d'appareils portables avec ses modèles Vigilant et Aquinox de même que Hydreka, Hach-Lange, Ponsel, Isma, SDEC ou Endress+Hauser.

Izitec, spécialisée dans l'autosurveillance et l’analyse de l’eau, propose une gamme très large de préleveurs : poste fixe réfrigéré ou portable pour des études ponctuelles sur certains sites, mono ou multiflacons, en verre ou en plastique. « Nos appareils se différencient par le fait qu’il n’y a pas de boîtier électronique avec écran sur l’appareil, ce qui contribue à la diminution des coûts et au renforcement de la robustesse de l’appareil, explique Bruno Sellem, Izi-

[Photo : Pour la mesure en ligne de turbidité dans des milieux fortement chargés, le Turbisonde de Seres environnement constitue une réponse adaptée grâce à sa sonde immergée dotée d’un système de nettoyage ultrasons efficace qui permet notamment de s'affranchir d’interventions de nettoyage régulières.]
[Encart : Micropolluants et révision de l’arrêté du 22 juin 2007 Les installations industrielles ont déjà recherché les micropolluants (depuis 2009 obligation de réaliser six campagnes de mesure sur l'année). Pour les eaux résiduaires urbaines, les installations de plus de 100 000 EH doivent réaliser en 2011 quatre campagnes de mesure sur près d’une centaine de micropolluants pour déterminer lesquels sont présents, ce qui permettra d’établir un programme pérenne de surveillance sur certaines substances. En 2012, ce seront les installations d'une capacité de 10 000 EH à 100 000 EH qui devront réaliser ces campagnes. L’arrêté du 22 juin 2007 indique les mesures à effectuer et les endroits du réseau ou de la station d'épuration où ces mesures doivent être réalisées pour refléter au mieux le fonctionnement de l’installation. Bien que récent, il est en cours de révision et la nouvelle version devrait sortir d'ici cet été. Une version provisoire circule actuellement dans les DREAL. Deux grandes évolutions : d'une part sur les installations de moins de 2 000 EH ; d'autre part l’intégration de la circulaire micropolluants du 29 septembre 2010 dans ce nouvel arrêté ministériel. Ce qui entraînera la recherche systématique et non plus épisodique de certaines substances dans les rejets.]

Réseaux : avant la mesure, un état des lieux

Au niveau des réseaux, le préalable à l'installation de l'autosurveillance et la mise en place des capteurs de mesure est la bonne connaissance du réseau. C'est d'ailleurs une obligation pour la rédaction du Manuel d'autosurveillance que tout exploitant doit élaborer. Le manuel comprend aussi la liste des communes couvertes, le nombre de raccordements, notamment dans les réseaux industriels, les modalités de gestion (contrôles, périodes etc.). Concrètement, c'est le recensement exhaustif des canalisations et des différents ouvrages dont les plus importants sont les postes de relèvement et les déversoirs d'orage. Il faut connaître leurs caractéristiques physiques et leur situation précise au sol. Les SIG (systèmes d'information géographiques) sont devenus indispensables. D'autant plus que, par nature, les réseaux d'eaux sont en interaction avec les autres réseaux enterrés d'énergie (gaz, électricité) et de communication.

Selon leur capacité, les réseaux feront l'objet de mesures plus ou moins complètes mais celle du débit est essentielle. Dans les réseaux, il est mesuré la plupart du temps en canal ouvert, ce qui implique de réaliser des ouvrages spécifiques de génie civil parfois coûteux, qui représentent la majorité du coût d'équipement d'un point de mesure. Sur les gros réseaux, il faut prévoir des équipements de mesure en continu soit pour l'installation d'un échantillonneur et des accès faciles pour les personnels chargés de leur exploitation.

Toute la programmation se fait sur une clé USB étanche que l'utilisateur programme à sa guise et que l'on vient simplement connecter sur le préleveur. Sur un plan technique, le pompage d'échantillon s'effectue par pompe péristaltique (plutôt en Amérique du Nord) ou par pompe à vide (en Europe), l'important est de pouvoir assurer la vitesse de pompage préconisée de 0,5 m/s pour éviter des décantations. La nature des tubulures importe si l'on veut analyser les micropolluants : il faut alors utiliser des plastiques fluorés (téflon), ainsi que celles des flacons, le verre devient incontournable pour les micropolluants. La nature des bâtis et capots est aussi importante pour la durabilité : résistance aux chocs pour les portables, aux atmosphères corrosives dans les réseaux etc. Les appareils fixes sont la plupart du temps à l'air libre, parfois sous abri et la notion de durabilité importe aussi. Hach-Lange a lancé récemment le Buhler 3010 fixe avec bâti PE sans corrosion ou moins coûteux en maintenance. Endress+Hauser a lancé à Pollutec le préleveur Liquistation CSF 48, entièrement repensé qui fait appel à du Luran (matériau composite) très résistant aux UV et aux cycles thermiques : « c'est ce que demande le marché aujourd'hui, à la différence d'il y a quelques années où l'inox était exigé » explique Cédric Fagot qui souligne une autre nouveauté, l'électronique devenue complètement autonome avec équipements de prélèvement et aux ana-

[Photo : Izitec, spécialisée dans l'autosurveillance et l'analyse de l'eau, propose une large gamme de préleveurs : poste fixe réfrigéré ou portable pour des études ponctuelles sur certains sites, mono ou multicanaux, en verre ou en plastique.]
[Encart : La mise en œuvre du droit à l'eau Les solutions à Paris Par Henri SMETS de l'Académie de l'Eau Les services de l'eau et de l'assainissement de Paris sont en mesure de desservir tous les Parisiens en permanence. Toutefois, environ 10 % de la population a du mal à payer son eau et des dizaines de milliers de ménages vivent dans des conditions indignes avec un accès très limité à l'eau et à l'assainissement. La Ville de Paris a adopté une politique d'accès à l'eau fondée sur le principe du droit à l'eau et à l'assainissement pour tous. Elle a décidé de limiter les dépenses d'eau et d'assainissement à 3 % du budget des ménages. Un plafond de l'indice est strict contribué par la charge d'intéressé dans des correspondants eaux chargées d'intervenir dans les champs où l'accès à l'eau est primordial. En 2009, elle a décidé de créer un système d'aides, prélevées pour tous, afin de bénéficier plus de 44 000 ménages. Le réseau de fontaines publiques a été agrandi et les toilettes publiques sont maintenant accessibles gratuitement. L'accès à l'eau et à l'assainissement pour les pays en développement, toutefois, des erreurs persistent dans certains domaines, y compris pour les installations des communes. Le service continue, qui doit être poursuivi au plus grand bénéfice. D’autres mesures, conçues pour homogénéiser la mise en œuvre de l'initiative, sont prévues, notamment en France, par compétence nationale, dans le cadre plus large de l'amélioration d'une action sociale en faveur de la population.]
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