Mesure de nitrate précise à la station d`épuration d`eau

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Waterschap Rijn en IJssel se charge de la gestion de l’eau dans les régions de Gueldre Est, Overijssel
Sud et Veluwe Sud-Est. Le siège social est établi à Doetinchem. Waterschap Rijn en Ijssel (RWZI)
dispose de 13 stations d’épuration d’eau d’égouttage qui gèrent les eaux usées d’un demi-million
d’habitants et de 18.000 entreprises. La RWZI Winterswijk a été modernisée en 2007 et dispose
actuellement d’une capacité de 58.000 E.H. (équivalent-habitant). Elle épure une quantité moyenne
d’eau usée de 7.000 m³/jour pour un écoulement par temps sec et une moyenne allant jusqu’à
environ 20.000 m³/jour pour un écoulement par temps pluvieux. Frank Jansen et Gerrit-Jan Bulten
nous détaillent le fonctionnement du processus d’épuration et leurs expériences avec les capteurs
optiques VIOmax CAS51D pour la mesure de nitrate.
Mesure de nitrate précise à la station d’épuration d’eau
Le principe d’épuration: m-UCT
Le processus d’épuration comprend différentes étapes. La première consiste en une épuration mécanique à l’aide d’un dégrilleur à rateau
qui retient les déchets insolubles. Le cœur de
l’installation est un processus d’épuration biologique. Les bactéries commencent leur travail: elles
se nourrissent de la saleté et la décomposent en
résidus inoffensifs.
Les réactions suivantes ont lieu (simplifié):
1)NH4+ + O2 → NO32)NO3- + Corg → N2↑
“La première réaction est appelée nitrification et
a lieu dans un bassin aérobie. Elle se produit grâce
à la présence des bactéries Nitrosomonas et Nitrobacter. Les bactéries ont besoin d’oxygène pour
réaliser cette réaction d’oxydation. L’oxygène est
envoyé dans les boues activées via des soufflantes.
La deuxième réaction est appelée dénitrification.
Pendant ce processus, il ne faut pas d’oxygène
(réaction anoxique) car c’est à ce moment-là que
les bactéries dénitrifient les nitrates.”
Elimination biologique des phosphates
Ces deux processus ont lieu dans un bassin aérobie où des phases d’aération et de désaération sont
alternées pour, respectivement, les processus de
nitrification et de dénitrification. A côté du bassin aérobie se trouve un bassin anaérobie exempt
d’oxygène ou de nitrate. Dans ce bassin, les bactéries fixent les phosphates. Ce procédé, appelé
Bio-P en abrégé, consiste à éliminer biologiquement les phosphates.
“La RWZI Winterswijk fonctionne selon le principe ‘modified University of Capetown’ (ou m-UCT
en abrégé). Il garantit que plus aucun nitrate
(formé dans la zone anoxique du bassin aérobie)
n’est envoyé dans le bassin anaérobie via le retour
des boues (même dans le cas d’une concentration
en nitrates plus élevée que la capacité de dénitrification).”
L’avantage ici est que le procédé Bio-P a lieu
de manière optimale dans le bassin anaéro-
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bie. “La boue de retour
du bassin de décantation (où
plus aucun
nitrate n’est présent)
est envoyée
dans la première
zone anoxique.
Depuis cette zone
anoxique (où
la concentration
en nitrates reste
culation active de
faible), une cirretour de boue
a lieu vers le bassin
anaérobie où a
lieu le procédé Bio-P.
Ce principe de
fonctionnement permet
de garantir l’élimination optimale des nitrates, de
l’ammonium et des phosphates des eaux usées.
Mesure précise des nitrates est cruciale
Comme le démontre clairement le processus décrit
ici plus haut, une mesure précise des nitrates sur une
plage faible s’avère cruciale. Voilà pourquoi RWZI
Winterswijk a opté pour une mesure optique des
nitrates avec le Viomax CAS51D d’Endress+Hauser.
Frank Jansen et Gerrit-Jan Buiten de Waterschap
Rijn en Ijssel ont acquis une certaine expérience.
“Le capteur Viomax CAS51D est très précis, même
pour une plage faible. L’écart par rapport au test
de cuvettes est minime et est de 0,1 mg/l maximum seulement, même pour une plage de mesure
de nitrate inférieure à 1,0 mg/l. Si le capteur est
encrassé, l’écart peut être plus élevé (jusqu’à 0,5
mg/l maxi). Un message apparaît alors à l’écran
du transmetteur Liquiline CM44 pour signaler la présence de saleté sur le capteur.”
Le nettoyage de l’optique du capteur à l’aide d’un
chiffon solutionne le problème en quelques minutes.
“Ce travail ne nécessite aucune connaissance parti-
culière et peut être réalisé par tout le monde. En général, le système
de nettoyage, raccordé à l’air, permet d’éviter le dépôt de saleté. Le
contrôle du process est optimal. Aujourd’hui, on utilise régulièrement des capteurs sélectifs d’ions pour les nitrates et l’ammonium
mais d’après notre expérience, l’entretien est relativement intensif
pour obtenir une mesure précise comparable. La mesure sélective
d’ions est idéale pour le contrôle ‘trending of grove’ là où un écart
de 0,5-1,0 mg/l est toléré.”
“Dans cette application-ci, un capteur sélectif d’ions devrait subir
un contrôle hebdomadaire ou bihebdomadaire, voire un recalibrage
éventuel. L’avantage d’un tel capteur par rapport au capteur optique,
est bien entendu son prix d’achat inférieur. Mais si on regarde le
‘coût total d’acquisition et d’utilisation’ dans le cadre d’applications
qui exigent une précision élevée, le choix d’un capteur optique pour
la mesure de nitrate s’avère plus judicieux. Au début, on contrôlait
le capteur optique toutes les semaines, puis toutes les deux semaines, et jusqu’à quatre semaines. L’intervalle de contrôle a encore été
allongé et un étalonnage n’a pas été nécessaire l’année dernière.”
Entretien limité
L’entretien préventif réalisé par un technicien Endress+Hauser ne
doit avoir lieu qu’une fois tous les deux ans les filtres optiques sont
alors remplacés. La source lumineuse est remplacée une fois tous
les quatre ans. Si les filtres optiques et le faisceau lumineux nécessitent un entretien intermédiaire, un message apparaît à l’écran du
transmetteur Liquiline CM44.
Les transmetteurs Liquiline CM44 actuellement installés disposent de
2 entrées capteur dont 1 seule est actuellement utilisée. Un capteur
optique pour la mesure d’oxygène Oxymax COS61D peut par exemple être raccordé sans aucune adaptation. Le transmetteur Liquiline
CM44 peut aussi être très facilement étendu jusqu’à 8 canaux max.
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