Brevet FR3065807A1 — publié le 20181102

- 1 - PROCÃDÃ D'ÃCHANTILLONNAGE CONSISTANT EN UNE SÃPARATION DES SOLIDES ET A LA CONGÃLATION POUR UNE LONGUE STABILITÃ LES ÃCHANTILLONS 1 Domaine technique de l'invention La prÃ©sente invention concerne le procÃ©dÃ© d'Ã©chantillonnage automatique d'eaux usÃ©es ou d'autres applications de surveillance de la qualitÃ© de l'eau. Les solutions techniques d'aujourd'hui sont bien Ã©tablies, mais les rÃ¨glements sont sur le point d'augmenter le nombre de points de surveillance dont la nature est considÃ©rablement atypique. En particulier, les flux d'eaux usÃ©es gÃ©nÃ©rÃ©s par les Ã©vÃ©nements (rejets urbains d'eaux pluviales, surverses des dÃ©versoirs d'orage) sont tels qu'ils challengent la technologie existante en termes de 1) les dÃ©penses de surveillance, 2) le besoin de main-d'oeuvre humaine et 3) les applications de masse soutenues par des opÃ©rateurs individuels comme par ex. les municipalitÃ©s. Il est connu que La Directive-Cadre sur l'Eau (DCE, EU 2000/60 / CE) [1] oblige les Etats membres de l'Union europÃ©enne Ã atteindre un bon Ã©tat des eaux naturelles. La premiÃ¨re Ã©chÃ©ance pour atteindre une bonne qualitÃ© de l'eau devait Ãªtre reportÃ©e Ã 2027. D'un point de vue scientifique, la conformitÃ© exigera le traitement des rejets urbains gÃ©nÃ©rÃ©s par des orages qui sont le principal moteur du syndrome du ruisseau urbain - une dÃ©gradation gÃ©nÃ©ralisÃ©e des cours d'eau drainant les terres urbaines [2]. En France, la DCE est mise en oeuvre dans la lÃ©gislation nationale par la loi nÂ° 2004-338 par le biais du Â«SchÃ©ma Directeur d'AmÃ©nagement et de Gestion des EauxÂ» au niveau des bassins hydrographiques et du Â«SchÃ©ma d'AmÃ©nagement et de Gestion des EauxÂ» au niveau local. La loi nÂ° 2006-1772 actualise le cadre de la politique de l'eau en apportant de nouveaux objectifs Ã ceux de la DCE. Ces actes obligent les autoritÃ©s de l'eau au niveau communautaire Ã Ã©viter les rejets directs d'eaux urbains de temps de pluie comme des eaux pluviales strictes et des surverses des dÃ©versoirs d'orage. Les rejets incontrÃ´lÃ©s sont courants aujourd'hui et la surveillance des concentrations de polluants est une condition prÃ©alable Ã la conception de mesures de traitement efficaces. Pour ce faire, des filtres plantes offrent un traitement Ã la pointe de la technologie [3] (donc la technologie de traitement existe) et leur dimensionnement peut-Ãªtre optimisÃ© par le nouveau logiciel de support de conception Orage [4] (l'outil d'ingÃ©nierie existe Ã©galement), mais la conception ne peut Ãªtre optimisÃ©e qu'en se basant uniquement sur des sÃ©ries de flux et des concentrations multi-annÃ©es des rejets urbains de temps de pluie (Ã©cart de donnÃ©es pour utiliser la technologie). Pour conclure, les autoritÃ©s de l'eau au niveau communautaire devront assurer la collecte de donnÃ©es de concentration Ã long terme et de faÃ§on prÃ©cise sur les rejets urbains par temps de pluie, ce qui constitue un dÃ©fi permanent dans le secteur des eaux usÃ©es. La nature stochastique des effluents 3065807 - 2 - des eaux pluviales poussera l'Ã©chantillonnage automatique Ã ses limites. Il est montrÃ© ici comment rÃ©volutionner le procÃ©dÃ© automatique de la collection et de la conservation des Ã©chantillons: l'invention prÃ©sentÃ©e est un procÃ©dÃ© dans lequel l'Ã©chantillonnage comprend le prÃ©traitement automatique et la congÃ©lation des paires d'Ã©chantillons - un brut et l'autre de nature filtrÃ©e. Le principal domaine 5 d'application devrait Ãªtre la gestion des eaux pluviales, mais un Ã©chantillonneur automatique avec le processus d'Ã©chantillonnage proposÃ© est nÃ©anmoins applicable aux eaux usÃ©es en gÃ©nÃ©ral et Ã d'autres contrÃ´les liÃ©s Ã la qualitÃ© de l'eau. 2 L'Ã©tat de l'art antÃ©rieur 2.1 Ãchantillonnage des eaux usÃ©es 10 2.1.1 Introduction La conservation et la manipulation des Ã©chantillons sont importantes lors de l'Ã©chantillonnage des eaux usÃ©es pour acquÃ©rir des donnÃ©es prÃ©cises relatives Ã la qualitÃ© de l'eau. Les normes et les lignes directrices garantissent que la qualitÃ© de l'eau varie de faÃ§on minimale entre le moment de la collecte des Ã©chantillons et les mesures analytiques. Les Ã©chantillonneurs automatiques sont Ã la pointe de la 15 technologie, mais les Ã©chantillons doivent nÃ©anmoins Ãªtre transportÃ©s vers des laboratoires analytiques pour dÃ©terminer les concentrations de polluants. En tant que tel, le temps entre l'Ã©chantillonnage et l'analyse reste un aspect critique, qui se traduit par une pression sur le travail humain. Cela est particuliÃ¨rement vrai dans le cas des flux d'eaux usÃ©es gÃ©nÃ©rÃ©s par les Ã©vÃ©nements, comme les rejets des eaux pluviales strictes ou des surverses des dÃ©versoirs d'orage. UltÃ©rieurement, nous dÃ©crirons la 20 pratique de la surveillance des concentrations dans des flux d'eaux usÃ©es en s'appuyant sur des Ã©chantillons d'eau. 2.1.2 Conservation et manipulation des Ã©chantillons Dans les eaux usÃ©es, les paramÃ¨tres majeurs de qualitÃ© sont les concentrations des matiÃ¨res solides en suspension (MES), les matiÃ¨res organiques (DOC, DBO) et les nutriments (NH4, NO3, NO2, PO4, SO4). 25 Pour ces polluants, les recommandations sur la faÃ§on de collecter et de manipuler les Ã©chantillons sont majoritairement les mÃªmes quelque soit les diffÃ©rentes lignes directrices. En tant que tel, nous avons choisi une ligne directrice et dÃ©montrÃ© la pratique basÃ©e sur les mÃ©thodes standard de l'APHA pour l'examen de l'eau et des eaux usÃ©es [5]. Le chapitre 1060 C. de l'APHA traite du stockage et de la conservation des Ã©chantillons. Il affirme 30 que Â« La conservation complÃ¨te et sans Ã©quivoque des Ã©chantillons, que ce soit les eaux usÃ©es domestiques, les dÃ©chets industriels ou les eaux naturelles, est une impossibilitÃ© 3065807 - 3 - pratique car la stabilitÃ© totale pour chaque constituant ne peut jamais Ãªtre atteinte. Au mieux, les techniques de conservation retardent les changements chimiques et biologiques qui continuent inÃ©vitablement aprÃ¨s la collecte des Ã©chantillons. Â» Dans la pratique, les Ã©chantillons sont maintenus rÃ©frigÃ©rÃ©s et analysÃ©s avec le plus court dÃ©lai - 5 souvent dans les 24 heures. MalgrÃ© cela, les concentrations se dÃ©placent immÃ©diatement aprÃ¨s la prise d'Ã©chantillons, mÃªme si elles sont stockÃ©es dans l'Ã©chantillonneur automatique, c'est-Ã -dire c'est l'effet des processus biochimiques et microbiologiques. Il est indiquÃ© dans la directive de l'APHA que Â« En gÃ©nÃ©ral, moins le temps Ã©coulÃ© entre la collecte d'un Ã©chantillon et son analyse, plus les rÃ©sultats analytiques seront fiables. Pour certains constituants et valeurs physiques, 10 une analyse immÃ©diate sur le terrain est requise. Pour les Ã©chantillons composÃ©s, il est courant d'utiliser le temps Ã la fin de la collecte composite comme temps de collecte des Ã©chantillons. Â» La rÃ©frigÃ©ration ralentit les changements et les Ã©chantillonneurs automatiques rÃ©frigÃ©rÃ©s sont frÃ©quents sur le marchÃ©. La ligne directrice de I'APHA note que: 15 Â« Les changements causÃ©s par la croissance des microorganismes sont fortement retardÃ©s en conservant l'Ã©chantillon Ã basse tempÃ©rature ( REVENDICATIONS1- ProcÃ©dÃ© d'Ã©chantillonnage pour les Ã©chantillonneurs automatiques d'eaux, caractÃ©risÃ© en ce que des Ã©chantillons sont collectÃ©s pour deux flux distincts (20), dont dans l'un, des solides sont enlevÃ©es par filtration (21), puis tous les Ã©chantillons sont congelÃ©s (25) pour conservation. 2 - ProcÃ©dÃ© selon la premiÃ¨re revendication, caractÃ©risÃ© en ce que des solides filtrÃ©s (21) sont stockÃ©s et rÃ©cupÃ©rable (34).