L’analyse en continu
De nombreuses sources de pollution existent aujourd'hui, notamment d’origine industrielle, qui sont la conséquence de nos besoins en matières premières.
Le niveau de nocivité de certaines d’entre elles se trouve être de l'ordre de simples traces, d’où la mise en œuvre de technologies de pointe pour leur détermination.
Parmi celles-ci, on trouve le plus souvent les techniques d’absorption atomique et de spectrométrie d’émission ICP.
Une alternative existe dans l’utilisation de techniques électrochimiques qui permettent une analyse en continu de différents paramètres avec des seuils de détection très bas.
De plus, ces techniques permettent de conserver une dynamique exceptionnelle, complètement adaptée au milieu industriel. C’est dans cet esprit que toute une gamme d’analyseurs en ligne dédiée au traitement d’eaux (potables, usées, ou eaux de procédés) a vu le jour : COTmètres, colorimètres, ionomètres, titrimètres... (figures 1, 3, 4, 5).
Prenons l’exemple d’un COTmètre multivoies équipant une station d’épuration (figure 1). Cet appareil permet de contrôler en continu le taux de carbone organique dissous dans l’eau, analyse qui est effectuée après transformation de ce carbone en CO₂ par digestion sous ultraviolets (figure 2).
Le CO₂ dégagé est mesuré à l’aide d'une électrode spécifique sensible aux ions, principe de base des analyseurs en ligne, dont la fiabilité est prouvée depuis longtemps.
La reproductibilité des résultats est garantie par plusieurs facteurs :
- • haut rendement du digesteur UV,
- • précision de l’électrode,
- • régulation de la cellule de mesure intégrée,
- • traitement de l’échantillon par l’unité d’ultrafiltration.
[Photo : Vue générale du COTmètre.]
[Photo : Fig. 2 – Schéma du fonctionnement du COTmètre.]
[Photo : Fig. 3 – Principe de mesure du colorimètre.]
[Photo : Fig. 4 – Principe de mesure de l’ionomètre.]
[Photo : Fig. 5 – Principe de mesure du titromètre.]
Le mode opératoire est simple : échantillons et réactifs sont prélevés à l'aide d’une pompe péristaltique ; après acidification, le carbone organique total est oxydé par suite de l’addition de persulfate dans le digesteur UV. Le CO₂ est pompé au travers d’une cellule de mesure contenant l'électrode spécifique. Une tension électrique proportionnelle au CO₂ dégagé est alors générée, laquelle est mesurée par un système électronique qui la convertit en mg/l (ou PPM) de carbone. Un cycle de calibration périodique permet d’optimiser les conditions opératoires.
La concentration des échantillons traités peut varier de 0 à 20 mg/l de carbone ; la solution d’origine peut être 100 fois plus concentrée au départ et traitée par dilution.
L'intégration d’un tel analyseur dans une station d’épuration, dont les eaux brutes sont d’une qualité physico-chimique sujette à des fluctuations saisonnières ou accidentelles, permet la gestion et le contrôle du bon fonctionnement de l'installation, en évitant tout danger lié à la surcharge de celle-ci. Toutes les mesures sont centralisées, l'archivage et l’édition de statistiques s'effectuant automatiquement.
Les tendances des années 90
Un certain nombre de tendances se dessinent actuellement en matière d’utilisation des eaux :
- exigence de qualité de plus en plus poussée pour les procédés d’industries de pointe ;
- dégradation de la qualité des eaux naturelles disponibles et inadéquation avec la demande, rendant nécessaire la mise en œuvre de traitements correctifs parfois très poussés ;
- dans de nombreuses branches d’activité, recyclage ou réutilisation des eaux déjà utilisées et de qualité plus ou moins dégradée sur les plans physique, chimique et microbiologique.
Toutes ces tendances rendent de plus en plus nécessaire l'utilisation de critères de qualité des eaux en fonction de l'usage auquel on les destine ; c’est pourquoi, outre le COTmètre, une nouvelle génération de moniteurs destinés au traitement de l'eau est apparue : les Moniteurs 90.
La première installation en France de ces nouveaux systèmes est prévue à la Fondation de l’Eau de Limoges qui constitue un site de démonstration et de référence.
[Photo : Fig. 6 – Le Moniteur 90.]
Le Moniteur 90
Le Moniteur 90 est conçu pour les installations de traitement d’eaux (usées, potables ou de processus). Il assure dès maintenant le suivi automatique en continu de trois paramètres : phosphates, ammoniaque et nitrates. Il peut de plus intervenir simul-
tanément sur quatre points d’échantillonnage. D’autres applications sont disponibles, notamment la détection de la silice, du sodium du chlorure et de la dureté. À terme, toutes les déterminations réalisées par les modèles d’analyseurs précédents seront effectuées par l’appareil.
Un point particulièrement appréciable est la convivialité qui caractérise le nouvel ordinateur incorporé au système. Le terminal intégré permet en effet de vérifier facilement les paramètres et, par exemple, de choisir des étalonnages automatiques de façon interactive. Le résultat peut être relevé directement en affichage numérique. Il est doté en outre d'une interface à deux volets permettant de le connecter à une centrale d’exploitation, à une imprimante ou à un système d’alarme avec seuils haut et bas.
Dans la partie analyse, la concentration en ammoniaque et nitrate est mesurée en continu par ionométrie grâce à une électrode sélective qui est intégrée à une cellule de mesure thermostatée spécialement conçue pour cette application. Le colorimètre mesure en permanence les concentrations de phosphate à l'aide d’un photomètre à débit continu, nécessitant peu d’entretien.
La précision se situe à 2 % (NO₃, NH₄ et PO₄) pour des taux compris entre 0 et 10 mg/l.
Cet appareil compact, dont le coût d’exploitation a été réduit de 30 %, apporte une réponse adaptée à des besoins qui croissent en permanence pour suivre l’évolution de la réglementation.
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