Instrumentation des réseaux d’assainissement et déversoirs d’orage – Cas pratique de laCommunauté de l’Agglomération Belfortainepollution en suspension (cas des turbidimètres); au contraire, une mesure dans les domainesde l’ultraviolet et du visible (cas des spectromètres) tient compte des trois formes de pollution(dissoute, colloïdale ou en suspension). Par définition, les MES sont en suspension et doncanalysables par les deux appareils. Au contraire, la DCO peut se trouver présente sous lestrois états, ce qui réduit l’intérêt des turbidimètres vis à vis de cette mesure. Toutefois dans lecas des RUTP, « la fraction particulaire de la DCO est prépondérante, de l’ordre de 80 à 90 %de la DCO totale » [9] : en analyse en continu, on se contente souvent de supposer que lesparts dissoute et colloïdale de la DCO sont proportionnelles à la part en suspension [37]. Celapermet donc d’effectuer la mesure de la DCO avec des turbidimètres, bien moins chers queles spectromètres.Les corrélations turbidité – MES et turbidité – DCO sont calculées à partir de prélèvementsréalisés par des préleveurs automatiques (impératif pour des campagnes de temps de pluie) oudes prélèvements manuels (possible en temps sec). Différentes sources tendent à montrerqu’en temps sec, ces relations sont assez reproductibles d’un site à l’autre [22], [35] ;toutefois, cela n’est pas le cas en temps de pluie. La corrélation turbidité – DCO estparticulièrement délicate à établir : la part de la DCO dissoute varie au cours d’un évènementpluvieux [37]. Des auteurs ont obtenu des résultats prometteurs en tenant compte deparamètres comme le débit ou l’intensité de la pluie [3], [37]. On prendra donc soin à séparerles campagnes d’étalonnage de temps sec et de temps de pluie, les jours ouvrés des jourschômés (si influence de rejets industriels) etc. Un minimum d’une quarantaine de mesures surune large plage est indispensable pour obtenir une relation fiable [1]; toutefois, un seulprélèvement pourrait être suffisant pour caractériser le temps sec [22]. On pourra se référer àla méthodologie proposée par [9], [30] et [38] pour la mise en oeuvre de ces campagnes etaméliorer la précision des mesures en général.Dans certains cas, notamment les rejets industriels, il est possible que la DCO soitmajoritairement dissoute, et donc inaccessible aux mesures dans l’infrarouge. Unspectromètre UV-Visible est alors impératif sauf s’il s’avérait que le rapportDCO dissoute / DCO particulaire soit constant dans le temps : dans ce cas, un turbidimètre pourraitrester employable en extrapolant la mesure à la DCO totale.Remarque : la mesure brute de la turbidité est soumise à de fortes fluctuations. On peutexpliquer ces erreurs par le passage de macro particules entre deux électrodes, par un microencrassement… Un filtrage en continu est donc souvent nécessaire ; on y reviendra enPartie 1, 3.3. .2.2.1. InstrumentationOn présente ici rapidement les principaux instruments servant à la mesure de la pollution. Lesanomalies susceptibles d’invalider les mesures qualitatives sont assez similaires à cellesdécrites pour la débitmétrie. Pour cette raison, elles ne seront pas développées.a) Préleveur automatiqueLe recours aux préleveurs automatiques est rendu nécessaire en mesure en continu par lavariabilité spatiale et temporelle des relations de corrélation. La qualité de la mesure dépenddirectement de celle de l’implantation du préleveur, ce qui est assez délicat. « En effet, leseffluents s’homogénéisent mal, notamment le long des parois du canal et il faudra choisir deszones de turbulence où l’effluent est le plus homogène possible. […] Par ailleurs, il ne fautpas prélever en surface, ni au fond, mais à l’endroit où l’effluent est le plus mélangé, tout enévitant les tourbillons susceptibles de créer des entrées d’air. En règle générale, le choix duPage 22 - Mémoire de fin d’études -Thomas GrandjeanIngénieur stagiaire
Instrumentation des réseaux d’assainissement et déversoirs d’orage – Cas pratique de laCommunauté de l’Agglomération Belfortaine (90)point de prélèvement de l’échantillon doit être situé à une immersion égale au tiers de laprofondeur totale de l’effluent » [1]. Etant donné la fluctuation de la hauteur d’eau au coursd’un événement pluvieux, il est évident que de telles préconisations sont difficiles àrespecter… On pourra consulter [3], [33] pour plus de précisions sur les critères de bonprélèvement.b) Turbidimètre« La turbidité constitue en elle-même unindicateur de pollution, et elle se prête bien àune mesure en continu pour un coût réduit »[29]. Une cellule émettrice envoie unfaisceau lumineux (généralement dansl’infrarouge) qui est analysé selon un anglevariable : pour les effluents urbains, onrecommande l’atténuation (angle nul) ou lanéphélométrie (angle de 90°, voir figure 10).On notera que le turbidimètre est un appareiloptique : il est très sensible à l’encrassement.Un système d’auto-nettoyage s’avère doncimpératif (on privilégiera les systèmesmécaniques de nettoyage, ce qui rend leraccord au réseau électrique impératif). Parailleurs, unFigure 10 - Mesure de turbidité par néphélométrie(extrait de Lepot, 2007 [21])nettoyage mécanique ne doit pas s’effectuer à sec, et il conviendra de prendregarde à cet aspect pour installer l’appareil (démarrage sur un niveau d’eau par exemple).c) Spectromètre automatiqueTout composé chimique admet un maximum d’absorption lumineuse pour une fréquence quilui est propre. Le spectromètre réalise le spectre d’absorption de l’effluent pour desfréquences allant de l’ultraviolet au visible (variable selon les appareils), ce qui lui permetd’évaluer la pollution totale. A chaque pic d’absorbance correspond un pic dont l’intensitédépend de la concentration. On notera qu’une fois le spectromètre installé et étalonné, il estpossible de suivre de nombreux polluants : MES et DCO, mais aussi nitrates, etc. Desappareils d’analyse en continu relativement robustes ont été développés, mais le coût resteassez élevé par rapport aux turbidimètres. Deux types d’installations existent : spectromètreimmergé installé sur flotteur ou en dérivation avec utilisation d’une pompe (péristaltique depréférence) [11], [32]. Dans les deux cas, un nettoyage par air comprimé est à prévoir. Unétalonnage local est fortement recommandé malgré les affirmations des constructeurs [14].2.2.2. Modélisations de la pollutionIl existe différents modèles de pollution (accumulation de la pollution sur les surfacesurbaines, érosion des dépôts en collecteur, transport solide, advection…) ; ils sontgénéralement couplés à un modèle hydrodynamique. Dans le cadre de l’autosurveillance desréseaux, il pourrait être avantageux d’évaluer la charge d’un effluent par un modèle prédictif ;on pourrait ainsi économiser des capteurs ou fiabiliser les mesures au titre de la redondanceanalytique (voir Partie 1, 3.3.).Malheureusement, la compréhension des phénomènes de transport solide en assainissementreste incomplète ; la plupart des modèles, dérivés de l’hydraulique fluviale se révèlent maladaptés (sans compter que la transformation biologique et chimique des MES, trop complexe,n’est pas prise en compte). D’une manière générale, il a été montré que les modèles les plusThomas GrandjeanIngénieur stagiaire- Mémoire de fin d’études - Page 23