Estimer la charge sortante et déployer un système d’alerte en cas de dysfonctionnement des procédés

Surveillance des stations de traitement des eaux usées

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Contexte & Risques

Afin d’évaluer et de maintenir les performances des procédés de traitement d’une station de traitement des eaux usées (STEU) mais également de répondre aux objectifs de qualité des eaux, en collaboration avec les équipes Hydreka, il a été décidé d’installer une solution en sortie de STEU, permettant d’identifier les dysfonctionnements potentiels de nature biologique ou mécanique.

 

Solutions & Résultats

Afin de répondre à cette problématique, une solution NODE a été déployée. Cette dernière offre un outil de pilotage indispensable pour la surveillance et l’aide à la décision. Par son utilisation, l’exploitant optimise les performances de sa station tout en limitant le risque de s’exposer à des pénalités financières.

L’approche multiparamétrique fournie par la solution NODE évalue en temps réel et en continu la qualité de l’effluent sortant (ex : charge, caractéristiques physicochimiques). Ici, des dysfonctionnements traduits par des augmentations de charge ont été détectés. La réactivité offerte par ce système d’alerte a permis d’agir rapidement sur ces dysfonctionnements, d’origines mécanique ou biologique.

 

Avis client & Perspectives

La solution NODE déployée en sortie de station permet de détecter des variations de charge liées aux  dysfonctionnements mécaniques ou biologiques (toxicité vis-à-vis de la biomasse) des procédés et d’agir rapidement en conséquence afin d’en limiter l’impact. Les utilisateurs ont été satisfaits de la réactivité que la solution leur a apporté et du peu d’entretien qu’elle requiert, permettant ainsi de limiter les interventions.

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Impact d’intrants d’eau de mer sur les performances d’une station de traitement des eaux usées

Surveillance des stations de traitement des eaux usées

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Contexte & Risques

Une station de traitement des eaux usées (STEU) est exposée à des intrants d’eau de mer dans le réseau lors de fortes marées et voit ses performances périodiquement impactées. L’exploitant souhaite mettre en évidence le lien suspecté entre baisse des performances de traitement de la STEU et les arrivées régulières d’eau de mer dans l’effluent entrant.

Solutions & Résultats

Dans ce contexte, l’entrée (effluents bruts), le bassin d’aération et la sortie (effluents traités) de la STEU ont été instrumentés avec des solutions multiparamétriques autonomes énergétiquement (biocapteurs NODE et capteurs physicochimiques) afin de détecter les épisodes de fortes salinités, d’évaluer leur impact sur l’activité biologique et de surveiller les performances de traitement au niveau des rejets (sortie).

Lors des épisodes de fortes marées, les entrées d’eau de mer s’accompagnent de fortes augmentations de la salinité dans la station et conduisent à des diminutions de l’activité biologique dans le bassin d’aération pouvant atteindre plus de 30% (figure de gauche). Le temps de résilience de la biomasse peut varier, selon les épisodes, de 4 à 10 jours.

La succession des épisodes de fortes salinités et de baisses d’activité de la biomasse se traduit par une dégradation de la qualité de l’effluent en sortie de STEU (figure de droite).

Le déploiement de la solution NODE a mis en évidence l’impact des intrants d’eau de mer sur les performances de la station de traitement des eaux usées (baisse d’activité de la biomasse et dégradation de la qualité des rejets).

Avis client & Perspectives

L’étude a été prolongée afin d’évaluer la saisonnalité des évènements et l’effet combiné de la baisse des températures et des fortes hausses de salinité. Un dossier circonstancié illustrant l’impact d’un réseau défaillant sur les performances d’une STEU côtière potentiellement exposée à des intrants d’eau de mer a pu être rédigé.

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Évaluer en temps réel et en continu la charge organique en entrée d’usine de dépollution

Surveillance des stations de traitement des eaux usées

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Contexte & Risques

Une usine de dépollution (capacité de 28 000 EH) traite les effluents domestiques d’un territoire communal français. La station doit faire face à l’afflux estival de touristes et aux fortes variations de charge organique associées pouvant impacter la station. Afin d’estimer l’impact de l’activité touristique, l’exploitant de l’usine de dépollution souhaite évaluer en temps réel et en continu la qualité des effluents et les variations de charge organique entrante.

Solutions & Résultats

Dans ce contexte, une solution NODE intégrant un biocapteur NODE pour l’évaluation de la charge organique, une mesure du pH, du potentiel d’oxydoréduction, de la conductivité et de la température a été installée en entrée de l’usine de dépollution.

Afin d’estimer la charge organique en continu (eq. DBO5), une calibration permettant de convertir le signal NODE directement en DBO5 a été réalisée à partir d’échantillons ponctuels analysés en laboratoire.

Les résultats ont montré une hausse de la charge significative durant la période estivale et une modification de la cyclicité journalière de la charge entrante et de la plupart des paramètres mesurés. La solution a ainsi permis d’établir des profils de cyclicité de la charge organique et des autres paramètres mesurés.

Avis client & Perspectives

L’installation du biocapteur NODE a aidé l’exploitant à mieux comprendre les effluents entrants et d’optimiser la gestion de l’usine de dépollution. La solution, installée de manière permanente, peut être reliée à un automate afin de l’utiliser comme outil de pilotage et d’aide à la décision.

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Mise en place d’indices multiparamétriques pour alerter en temps réel et caractériser des effluents industriels atypiques

Surveillance des réseaux d'assainissement

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Contexte & Risques

Une station de traitement des eaux usées (STEU) voit ses performances périodiquement impactées par des rejets industriels non conformes. Pour pallier cette problématique, l’exploitant souhaite caractériser en continu les effluents en différents points du réseau ainsi qu’en entrée de la STEU, et être informé en temps réel de la présence de pollution afin d’anticiper tout événement pouvant impacter les performances de la STEU.

Solutions & Résultats

Dans ce contexte, différents points stratégiques du réseau, totalisant 5 branches majeures du réseau et de la STEU, ont été instrumentés avec des solutions multiparamétriques autonomes énergétiquement (biocapteurs NODE et sondes physicochimiques) couplées à des préleveurs automatiques. L’ensemble des données, parfois complexes à traiter, a été converti en indices de la qualité de l’eau à l’aide d’algorithmes multiparamétriques déclenchant l’envoi de SMS et/ou de prélèvements automatiques.

Les paramètres suivis sont l’estimation en continu de la charge organique, de la toxicité (vis-à-vis de la biomasse de la STEU), la mesure du pH, de la conductivité, du potentiel d’oxydoréduction et de la température. L’algorithme mis en place a été défini afin de transformer l’ensemble des paramètres suivis en continu en 6 indices traduisant la qualité de l’effluent :

  • Indice 1 : Toxicité vis-à-vis de la biomasse de la STEU (effluents acides) ;
  • Indice 2 : Toxicité vis-à-vis de la biomasse de la STEU (effluents basiques) ;
  • Indice 3 : Toxicité vis-à-vis de la biomasse de la STEU (fortes concentrations en sels ioniques) ;
  • Indice 4 : A-coups ou fortes hausses de la charge organique ;
  • Indice 5 : Dilution de la charge de l’effluent lors de précipitations ;
  • Indice 6 : Déclenchement de prélèvements automatiques lors de la détection d’événements correspondant aux Indices 1 à 4 (fortes charges ou toxicité).

Cet algorithme, basé sur l’analyse de 6 paramètres en continu, a permis de définir d’une part, des indicateurs opérationnels de la qualité de l’eau et d’autre part, des alarmes robustes pour informer en temps réel le client de la présence d’effluents pouvant impacter les performances de la STEU.

Avis client & Perspectives

Les possibilités de modification et d’implémentation des algorithmes à distance rendent cet outil accessible et adapté aux spécificités de chaque situation rencontrée par les exploitants.

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Identifier, localiser et caractériser des effluents atypiques en amont d’une station de traitement des eaux usées – sectorisation

Surveillance des réseaux d'assainissement

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Contexte & Risques

Une station de traitement des eaux usées (STEU) voit ses performances périodiquement impactées par des rejets industriels non conformes. Pour pallier cette problématique, l’exploitant souhaite caractériser en continu les effluents en différents points du réseau ainsi qu’en entrée de la STEU, et être informé en temps réel de la présence de pollution afin d’anticiper tout événement pouvant impacter les performances de la station.

Solutions & Résultats

Dans ce contexte, différents points stratégiques du réseau, totalisant 5 branches majeures du réseau et de la STEU, ont été instrumentés avec des solutions multiparamétriques autonomes énergétiquement (biocapteurs NODE et sondes physicochimiques) couplées à des préleveurs automatiques. Les données récoltées à ces différents points ont permis d’identifier et de caractériser les effluents en fonction de leur origine et de protéger la STEU en cas d’événement atypique.

Les paramètres suivis sont l’estimation en continu de la charge organique, de la toxicité (vis-à-vis de la biomasse de la STEU), la mesure du pH, de la conductivité, du potentiel d’oxydoréduction et de la température.

Le comportement des biocapteurs, associé aux mesures physico-chimiques, permet de mettre en évidence des à-coups de charge (C) en entrée de la STEU (EB) et de retracer leur origine dans le réseau (RES) (figure de gauche au point CHA). Les événements toxiques (T) ont également été tracés et leur impact sur la biomasse de la STEU  évalué (figure de droite : événement toxique au point BDP mais sans impact sur la biomasse de la STEU). Des alarmes ont été mises en place pour alerter le gestionnaire en cas d’événement repéré en amont de la STEU afin de prendre les mesures nécessaires pour sa protection.

Les effluents provenant des différentes branches du réseau instrumentées ont été ainsi caractérisés et l’influence de ces branches sur les eaux brutes de la station a été qualifiée. Certains événements importants ont été détectés dans le réseau et leur impact en entrée de station a pu être évalué.

Avis client & Perspectives

L’exploitant a désormais une connaissance plus approfondie des effluents qui arrivent à la STEU et peut ainsi mieux réagir en cas d’événement atypique. Lors de cette étude, des alarmes intégrant l’ensemble des paramètres ont été mises en place et ont permis une réactivité accrue sur le terrain.

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NODE Solutions – Surveillance autonome et continue d’un champ captant

Protection de la ressource en eau

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Contexte & Risques

Dans le cadre de son plan de préservation de la principale ressource en eau potable, une ville française et un bureau d’étude ont souhaité évaluer la vulnérabilité de la nappe phréatique alimentant le champ captant de Crépieux-Charmy, Rhône, France. Ce champ captant est l’un des plus vastes d’Europe. Il est situé en limite nord de Lyon et abrite 114 puits qui fournissent 88 % de l’eau consommée.

A ce jour, la réglementation implique :

  • Des déplacements trimestriels sur site, prélèvements ponctuels,
  • Des analyses en laboratoires accrédités : résultat des analyses : 3 à 5 semaines après intervention,
  • Un coût élevé : pour un ouvrage de référence, budget annuel de la surveillance estimé à 5 K€.

Solutions & Résultats

Considérant que la méthodologie basée sur le prélèvement planifié ne permet pas de couvrir un risque de pollutions accidentelles ou ponctuelles, le bureau d’étude a proposé à son client de mettre en œuvre un système d’alerte et de détection en temps réel pour anticiper la gestion de crise.

Initialement programmée pour 6 mois, l’étude a duré 10 mois en raison du confinement lié à la crise sanitaire. Deux ouvrages considérés comme vulnérables ont été équipés de solutions NODE, mettant en évidence les éléments suivants :

  • Une stabilité du signal des biocapteurs sur toute la période considérée,

  • Outils robustes et fiables qui ont fonctionné sans aucune intervention de maintenance ou de calibration,

  • Accès aux données à distance dans un contexte sanitaire où les déplacements étaient contraints.

Avis client & Perspectives

Dans le contexte de l’étude, les biocapteurs microbiens ont permis de confirmer sur une longue période, l’absence de vulnérabilité de la nappe sur la zone investiguée.

La pertinence de ces solutions de mesure par le vivant pour le contrôle en continu de la qualité des masses d’eau a été reconnue. Il est actuellement envisagé de déplacer les biocapteurs sur d’autres zones d’études afin de compléter la connaissance de la protection de la ressource en eau d’un des plus grands champs captant d’Europe.

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