La surveillance du processus des eaux usées est essentielle à la gestion efficace des installations de récupération des ressources en eau (wrrf).La mesure en laboratoire d'échantillons prélevés manuellement ou mélangés est la principale méthode de surveillance de la conformité. Cependant, la surveillance des processus est de plus en plus effectuée en analysant les compteurs en ligne. La surveillance continue fournit des informations essentielles à la prise de décision et allège la charge d'échantillonnage et de mesure multifréquence quotidienne des paramètres de processus pour les opérateurs, permettant aux stations d'épuration des eaux usées de minimiser les intrants chimiques et énergétiques et d'éviter les anomalies de processus. Le choix et la fiabilité de la technologie des capteurs se sont considérablement améliorés au cours de la dernière décennie. Par exemple, les capteurs basés sur la spectrophotométrie peuvent maintenant être utilisés pour mesurer directement des paramètres importants, sans utiliser de réactifs coûteux qui nécessitent des suppléments fréquents.

Comment les capteurs basés sur la spectrophotométrie pour la surveillance des processus de traitement des eaux usées sont - ils correctement sélectionnés, mis en service, entretenus, exploités et appliqués? De nombreuses substances importantes dans les eaux usées, y compris les nitrates, les nitrites et les paramètres de carbone organique, peuvent être mesurées en fonction de l'absorption de la lumière ultraviolette et visible (UV - vis). Le capteur UV - visible qui fait partie du système de surveillance de processus wtw IQ sensornet, une marque de selemer, sert d'exemple pour décrire ses principes de mesure, sa conception et son fonctionnement.

Surveillance du traitement des eaux usées

La surveillance du traitement des eaux usées est essentielle pour vérifier la qualité de l'eau des effluents après chaque étape du processus et évaluer l'efficacité du traitement. Les installations municipales de récupération de l'eau utilisent principalement la technologie de traitement des boues activées. Les boues activées sont un processus biologique qui élimine les contaminants dissous et particulaires en convertissant le carbone organique en dioxyde de carbone (co₂) et, si une modification de dénitrification est effectuée, en azote ammoniacal (n₂).

La DBO et la DCO sont des paramètres combinés pour de nombreuses substances différentes et leur détermination individuelle nécessite un travail analytique considérable. La DBO et la DCO sont des mesures de la quantité d'oxygène nécessaire à l'oxydation du carbone organique dans un échantillon. L'unité de mesure est mg o₂ / L. en ce qui concerne la DBO, la réaction est catalysée par les bactéries. En plus de limiter les tests au laboratoire en raison des conditions précises requises pour une culture longue (5 jours), cette méthode est très sensible à la technologie et peut donc poser des problèmes de précision. La méthode COD est une oxydation chimique plus intense, où presque tout le carbone organique est oxydé. Il est plus rapide que le Bod, mais il est coûteux à mettre en œuvre dans un analyseur en ligne en raison de la nécessité de prélever des échantillons, de l'équipement de préparation des échantillons et de la supplémentation en réactifs. Le carbone organique total (COT) est moins utilisé, mais gagne en popularité en tant que complément ou même en remplacement de la DBO dans le contrôle des processus. La méthode toc est une mesure directe du carbone organique dans un échantillon, mesurée en mg C / L. La mesure du cot est plus rapide et plus simple que la DBO ou la DCO, et ne nécessite pas l'utilisation de mercure comme dans la méthode de DCO. Les mesures de cot peuvent également être plus précises, en particulier pour les échantillons à très faible teneur organique, tels que les effluents des installations avancées de récupération de l'eau.

L'élimination adéquate de l'azote dans les eaux usées devient de plus en plus importante. L'azote est un nutriment conventionnel essentiel pour soutenir la croissance biologique, y compris les algues. Dans les eaux riches en nutriments, la croissance et la mort des algues peuvent s'accélérer, entraînant une hypoxie, une condition de faible teneur en oxygène qui n'est pas appropriée pour les poissons et autres organismes aquatiques. Les eaux usées traitées sont une source importante de nutriments dans certains bassins versants. La surveillance et le contrôle de toutes les espèces d'azote sont donc d'une grande importance. Les nitrates et les nitrites dans les eaux usées non traitées sont généralement négligeables. Par conséquent, l'un ou l'autre des deux qui se produisent dans les eaux usées traitées est le résultat de la nitrification biologique, qui transforme l'ammoniac des eaux usées en nitrates. Et une Nitrification efficace permet d'atteindre une concentration maximale de nitrates. La somme des nitrites et des nitrates (collectivement appelés NOx) est convertie en azote et éliminée des eaux usées par une autre réaction biologique appelée dénitrification. Si la dénitrification se produit dans un bassin d'aération, c'est une bonne chose pour une installation de récupération d'eau, car elle réduira l'azote total (TN) dans l'eau après le traitement et réduira l'intensité énergétique requise, car cette réaction peut être réalisée sans apport d'oxygène. Cependant, ce serait une mauvaise chose si la dénitrification se produisait dans la couche de boues du décanteur final. Les bulles d'azote qui en résultent peuvent faire léviter les solides, perturber le contrôle du reflux des boues et augmenter la quantité totale de solides en suspension (TSS) et de dbo dans l'eau après traitement lorsque les solides débordent du déversoir, ce qui peut entraîner une violation des limites d'émission.

Les restrictions lors de la nitrification ou de la dénitrification peuvent entraîner une accumulation de nitrites et même des problèmes de conformité supplémentaires. Les installations avec désinfection au chlore remarqueront immédiatement une augmentation des besoins en chlore, car 1 mg / l d'azote nitreux consomme 5 mg / L de chlore. Le fait de ne pas suivre l'apport de chlore peut entraîner une désinfection inadéquate et une augmentation des niveaux de bactéries dans l'eau de sortie après le traitement. D'autres effets peuvent être plus subtils, mais ils sont tout aussi problématiques. Les nitrites sont très toxiques pour les organismes aquatiques et plus toxiques que les nitrates. Des concentrations de nitrite d'azote de 1 mg / l ou plus peuvent entraîner l'échec du test de toxicité de l'effluent (Teo) dans son ensemble. Les effets de l'augmentation des niveaux d'azote nitreux ne s'arrêtent pas là. Curieusement, les bactéries qui produisent et consomment des nitrites (collectivement appelées bactéries nitrifiantes) sont sensibles aux nitrites, ce qui crée un cycle de rétroaction dévastateur dans lequel une petite perturbation peut entraîner une spirale mortelle de nitrification et des anomalies de processus qui entraînent un non - respect à long terme des limites d'azote ammoniacal dans l'effluent. D'autre part, l'accumulation de nitrites peut être utilisée pour améliorer l'efficacité du traitement des eaux usées. La compréhension et le développement de la dénitrification à courte distance des nitrites ont stimulé le développement de procédés innovants qui réduisent intentionnellement les coûts énergétiques et chimiques en raccourcissant le processus de dénitrification par les nitrites.

La morphologie de l'azote peut être mesurée par de nombreuses méthodes différentes, notamment la chromatographie ionique, la colorimétrie et la potentiométrie. La chromatographie est très précise, mais limitée aux applications en laboratoire. La méthode colorimétrique fournit également des mesures de haute qualité, mais nécessite des équipements auxiliaires pour l'échantillonnage et la préparation des échantillons, ainsi que des réactifs supplémentaires.