Traitement des eauxLa mesure en temps réel de la demande biologique en oxygène

La mesure en temps réel de la demande biologique en oxygène

Par Clément Cartier

Les nouvelles technologies prennent de plus en plus de place dans le domaine du traitement des eaux. Dans un contexte de complexification des traitements et de pénurie de main-d’œuvre, il devient naturel d’automatiser les usines de traitement des eaux, potables et usées. L’automatisation se fait sur différents plans, y compris le suivi en temps réel de l’activité des différents procédés. Divers analyseurs en ligne ont été développés pour optimiser les procédés de traitement en fonction de la variabilité des intrants en temps réel.

Les fournisseurs ont mis sur le marché des instruments permettant d’obtenir, en continu ou très rapidement, des paramètres essentiels pour les opérateurs. Contrairement aux tests en laboratoire, qui requièrent du temps et des manipulations, la surveillance en temps réel offre des informations immédiates sans effort. Certains analyseurs en continu remplacent des procédures qui nécessitent plusieurs heures en laboratoire. Citons par exemple la mesure du pourcentage de siccité d’une boue et d’autres mesures plus simples, comme le pH. Les analyseurs en temps réel ont complètement transformé la façon d’exploiter les usines de traitement des eaux.

Les applications

Bien que moins critiques que le traitement de l’eau potable, certains procédés de traitement biologique des eaux usées sont tout de même bien sensibles. Ces derniers peuvent être soumis à des changements rapides et importants en ce qui concerne leurs intrants, ce qui crée des chocs affectant particulièrement leur composante essentielle : la biomasse. Cela est encore plus vrai lorsque des rejets industriels sont impliqués.

L’intrant le plus important est certainement la matière organique biodégradable, caractérisée par la demande biologique en oxygène (DBO) mesurée sur cinq jours (DBO5). Ce paramètre permet de quantifier le substrat biodégradable de façon aérobie (carboné et azoté). Par définition, le protocole standardisé demande essentiellement une attente de cinq jours entre deux mesures d’oxygène dissous. Il n’est donc pas possible d’obtenir cette mesure en temps réel. En plus d’entraîner des problèmes de précision et d’exactitude, toute tentative de réduction de l’écart entre les mesures ne réduit pas la complexité du protocole expérimental, au contraire.

Des technologies parallèles ont donc été mises au point pour faire une surveillance de la DBO en temps réel afin de limiter les impacts sur le traitement. Ces analyseurs peuvent être utilisés pour 1) la détection de déversements de rejets industriels ; 2) le suivi de l’activité de différents procédés biologiques et l’optimisation du dosage de produits chimiques ; 3) l’optimisation des performances de décanteurs ; 4) l’optimisation des digesteurs anaérobies en assurant un suivi de la charge organique optimale pour la génération de biogaz. Finalement, ces instruments peuvent simplement être utilisés pour faire le suivi des non-conformités des effluents.

Les différentes technologies 

  1. L’absorbance UV

Un premier type d’outil de suivi de la DBO en continu mesure l’absorbance UV et la corrèle avec la DBO. Ces analyseurs fonctionnent essentiellement comme des spectromètres en continu mesurant l’absorbance à différentes longueurs d’onde (généralement 254 nm associés au carbone organique, en plus d’autres longueurs d’onde). En utilisant les différentes longueurs d’onde, la corrélation avec la DBO est ajustée spécifiquement pour les caractéristiques de l’eau propre au site. Également, ces capteurs sont capables de détecter des changements dans la composition de la charge organique indépendamment du niveau de matières organiques. Ces types de sondes ont l’avantage d’être relativement peu coûteuses et simples à faire fonctionner. Toutefois, elles sont moins efficaces lors de changements de la qualité d’eau, car elles sont basées sur des corrélations et font une mesure indirecte du substrat biologique. 

  • La mesure de l’activité biologique

Une autre méthode de suivi en temps réel de la DBO consiste à mesurer l’activité microbiologique à l’aide de bioélectrodes immergées dans l’eau. Le courant électrique généré par les électrodes donne une mesure de l’activité microbienne en temps réel. De cette façon, il est possible de mesurer une variation de la charge organique biodégradable de façon instantanée, qui est ramenée directement à la demande biologique en oxygène consommable à un moment précis. Cette mesure en temps réel de l’activité microbiologique fournit également une indication de contamination dans le cas d’un choc toxique. Ces analyseurs sont plus coûteux, mais ils offrent une mesure beaucoup plus fiable et précise. L’interprétation des résultats doit être faite minutieusement. Par exemple, la baisse de la charge organique ou la présence d’un agent toxique donnent dans les deux cas une baisse de l’activité biologique.

Peu importe le type d’analyseur en temps réel de la DBO, il faut porter une attention particulière à certains éléments : 1) la limite des mesures et le risque d’interférences ; 2) la maintenance et la fréquence de la calibration ; 3) la facilité d’installation, afin d’assurer un bon fonctionnement des capteurs (immersion dans l’eau en tout temps, capteurs certifiés pour des zones antidéflagrantes lorsque requis, etc.).

Savoir s’entourer

Le suivi en temps réel de la DBO peut être extrêmement utile, que ce soit pour des stations de traitements des eaux usées municipales, pour des industries faisant face à des défis d’exploitation associés à des variations de charge organique ou simplement pour des sites de traitements souhaitant optimiser leurs procédés.

Équiper une station de traitement des eaux doit toujours se faire de façon intelligente, en assurant que les instruments sont bien entretenus et calibrés. Peu importe le type d’analyseur, les conséquences peuvent être désastreuses si la maintenance n’est pas effectuée adéquatement, surtout lorsqu’on se fie aveuglément aux résultats. Dans ce contexte, il est souhaitable de pouvoir compter sur une assistance accrue du fournisseur afin d’obtenir un fonctionnement optimal de l’analyseur et une meilleure interprétation des résultats. Comme dans plusieurs autres domaines, il vaut mieux faire confiance aux spécialistes.

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