Les analyses en ligne concernent, d’une part, la recherche du taux de carbone organique contenu dans les effluents et, d’autre part, la détermination du taux de phosphates, ammoniaques, phosphates totaux, COT.
L’analyse en continu
De nombreuses sources de pollution existent aujourd’hui, qui correspondent à nos besoins en matières premières et en biens de consommation. La toxicité entre différentes substances peut varier dans des proportions importantes et certaines d’entre-elles présentent des toxicités de l’ordre du ppb.
La difficulté du contrôle et du pilotage d’unités de traitement d’eaux usées résulte du compromis à trouver entre le seuil de détection et la fiabilité des équipements. En effet, les analyseurs utilisés dans les procédés industriels doivent tenir compte des conditions d’exploitation et des impératifs de disponibilité des équipements qui doivent atteindre au moins 98 %…
La facilité des opérations de maintenance au regard de la formation des utilisateurs est aussi un facteur important pour les exploitants d’unités de traitement d’eaux usées.
L’emploi des techniques électrochimiques permet d’obtenir des systèmes d’analyse multi-éléments possédant des limites de détection basses (ppb), tout en possédant les qualités requises
[Photo : Principe général d'une station de traitement d’eaux usées]
[Photo : Moniteur des phosphates]
[Photo : Fig. 3 : Principe de mesure par colorimétrie.]
[Photo : Fig. 4 : Principe de mesure par ionométrie.]
[Photo : Fig. 5 : Principe de mesure par titrométrie.]
de robustesse, de fiabilité et de facilité d'utilisation pour les exploitants de ces usines (figures 2, 3, 4, 5 : principes de mesure).
Prenons l’exemple d’un COTmètre multivoies équipant une station d’épuration (figure 6). 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.
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 (figure 7).
La reproductibilité des résultats est garantie par plusieurs facteurs :
- le haut rendement du digesteur UV,
- la précision de l’électrode,
- la thermostatisation de la cellule de mesure,
- le traitement de l’échantillon par séparateur centrifuge, technique permettant l’analyse du carbone organique en suspension.
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 mesurés peut s’étager de 0,5 mg/l de carbone jusqu’à 10 g/l.
L’intégration d’un tel analyseur dans une station d’épuration, dont les eaux à traiter 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 2000
Un certain nombre de tendances se dessinent actuellement en matière de traitement des eaux :
- l’exigence de qualité de plus en plus poussée pour les procédés d’industries de pointe,
- la dégradation de la qualité des eaux naturelles disponibles et l’inadéqua-
[Photo : Armoire de protection tout temps avec le Moniteur 90 et son unité d’ultrafiltration.]
tion avec la demande, rendant nécessaire la mise en œuvre de traitements correctifs parfois poussés.
• la tendance, dans de nombreuses branches d’activité, à recycler ou utiliser des eaux usées et de qualité plus ou moins dégradée sur le plan 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 S.
Déjà de nombreux systèmes de cette catégorie sont opérationnels en France.
Le Moniteur 90 est conçu pour les installations de traitement d’eau (usées, potables ou de processus). Il assure dès maintenant le suivi automatique en continu de plusieurs paramètres : phosphate, ammoniaque, phosphates totaux, COT. Il peut, de plus, intervenir simultanément sur quatre points d’échantillonnage. D’autres applications sont disponibles, notamment la détection de métaux lourds.
Un point particulièrement appréciable est la facilité d’utilisation qui caractérise le nouvel ordinateur incorporé au système. Le terminal intégré permet, en effet, de vérifier aisément les paramètres et, par exemple, de choisir des étalonnages automatiques de façon interactive.
Le résultat de ces opérations peut être relevé directement en affichage numérique. Il est doté, en outre, d’une interface à deux voies permettant de le connecter à une centrale d’exploitation, à une imprimante ou à un système d’alarme avec seuils hauts 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, ne nécessitant aucun entretien.
La précision obtenue se situe à 2 % près (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 50 %, apporte une réponse adaptée à des besoins qui croissent en permanence pour suivre l’évolution de la réglementation.
[Photo : Application du COT (Carbone Organique Total).]
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