FR 2779523 A1 19991210 FR 9807389 A 19980609 - 1 - DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de la surveillance des réseaux hydrologiques, en particulier la détection des métaux dans les eaux de rejet ou dans les eaux filtrées, dans un système d'assainissement, et a pour objet un capteur multiparamètres de détection des métaux dans ces réseaux hydrologiques. L'invention a également pour objet un procédé mettant en oeuvre ce capteur. La prise en compte de l'impact de la pollution sur l'environnement et de ses conséquences possibles sur l'homme représente un des plus grands défis de la fin de ce siècle, notamment pour les pays industrialisés. Cette inquiétude concerne, certes, l'amélioration de la qualité de l'air. mais un accent particulier doit être mis sur la gestion de la qualité des eaux, naturelles, pluviales ou industrielles qui sont consommées et rejetées. A cet effet. il convient de noter qu'il existe un risque particulier de pollution par les métaux lourds dans les eaux usées industrielles et pluviales. Les eaux usées d'origine industrielle sont souvent traitées directement par les industriels puis rejetées dans le milieu naturel ou dans les collecteurs d'eaux usées domestiques. Ces rejets, appelés eaux résiduaires urbaines, sont régis par une législation européenne stricte et par conséquent soumis à un contrôle périodique. Par contre, les eaux pluviales urbaines sont, soit collectées au moyen des collecteurs unitaires et mélangées aux eaux usées, soit rejetées dans les rivières sans traitement. Ces derniers déversements aléatoires, mélangés aux eaux usées, sont particulièrement redoutables après un orage violent suivant une longue période sèche ou une pollution industrielle accidentelle, et peuvent avoir des conséquences catastrophiques, à savoir, par exemple, l'arrêt d'une station d'épuration suite à une concentration trop importante de métaux lourds. Il peut aussi en résulter un danger pour la salubrité publique, du fait de l'augmentation de la turbidité, de la demande chimique en oxygène, de l'eutrophisation. de la présence de bactéries fécales et de virus. L'écosystème peut alors subir des modifications graves, voire irréversibles. Toutefois, le problème le plus sournois dans le cadre de la pollution de l'eau est, en particulier, celui posé par la présence de métaux lourds. En effet, l'activité humaine entraîne un accroissement de la charge des cours d'eaux en différents oligo-éléments, qui sont parfois très toxiques. La caractéristique la plus inquiétante de ces métaux est de se fixer et de se concentrer tout au long des -2- différentes phases de la chaîne alimentaire pour arriver jusqu'à l'homme. Ils peuvent alors provoquer des maladies graves actuellement encore mal connues, à l'exception du saturnisme dû au plomb et des intoxications par le mercure (cf. Minamata au Japon). Ces agents toxiques entraînant des pollutions ponctuelles ou chroniques peuvent être la cause des dégradations du milieu biologique et doivent être parfaitement discriminés, afin de permettre au système de gestion de la qualité des eaux de pouvoir soigner de manière efficiente ces dégradations. Cette discrimination devra également permettre d'adapter un traitement des charges polluantes. Pour traiter les eaux polluées, il est nécessaire d'établir un plan de mesure reflétant le problème à traiter. La tendance actuelle est d'utiliser un réseau de surveillance multipoints et multiparamètres. Mais dans un grand nombre de cas, on effectue régulièrement des prélèvements d'eau, dont des analyses fines sont réalisées en laboratoire. Cependant, un tel procédé est relativement lent, les résultats étant seulement connus dans un délai de vingt-quatre heures, dans le meilleur des cas, de sorte qu'il est trop tard pour traiter l'eau incriminée, qui a déjà rejoint le cours d'eau le plus proche. La seule solution envisageable est d'utiliser des appareils de mesure en ligne connectés à un superviseur gérant la surveillance d'un bassin. Dans ce cadre, il a été développé des appareils de mesure tels que les polarographes. qui donnent des valeurs très précises de la concentration de quelques métaux lourds en moins d'une heure. Toutefois, ces appareils, qui sont destinés à la réalisation d'une mesure précise, sont généralement très onéreux et volumineux, de sorte que leur adaptation à la détection systématique dans les réseaux unitaires est imparfaite. Or, la surveillance systématique des réseaux unitaires va devenir un enjeu pour améliorer la qualité générale des eaux, et il n'existe pas d'appareil simple et fiable remplissant cette fonction actuellement. Il convient à présent d'expliciter les différents procédés de mesure de métaux dissous dans les milieux aqueux, qui ont été éprouvés dans de nombreux laboratoires, à savoir les procédés électrochimiques, les procédés optiques d'analyse et les bio-indicateurs. Les procédés électrochimiques sont basés sur l'échange d'électrons correspondant à une réaction d'oxydation ou de réduction représentée par l'équation générale suivante: Oxydant + ne = Réducteur, e étant l'électron et n le nombre d'électrons. -3- Si un fil conducteur de platine est plongé dans une telle solution, on constate un échange continu d'électrons. Le fil prend alors un potentiel d'équilibre Eq donné par la loi de Nemst: Eq=Eo+2,3 RT logx) nF Red o Eo est une constante de standardisation et 2,3 RT la pente de réponse de nF l'électrode. Un tel système peut être généralisé avec deux électrodes devenant alors une "pile" o l'on peut suivre les évolutions de la tension et du courant en fonction de la concentration et/ou du temps. Ainsi, on distingue en premier lieu les systèmes indépendants du temps comme la voltampérométrie, qui représente les courbes intensité- potentiel à une concentration donnée ou variable et qui est une généralisation de la méthode de polarographie utilisant des électrodes à gouttes de mercure. On connaît également l'ampérométrie, qui est une méthode dans laquelle on fixe le potentiel et on mesure le courant en fonction des réactions aux différentes concentrations comme dans les dosages polarographiques. Au contraire, dans le cas de la potentiométrie, le courant est fixé et le potentiel est mesuré en fonction des réactions aux différentes concentrations. L'avantage des électrodes spécifiques réside dans le fait qu'elles permettent d'obtenir, dans des conditions données, un potentiel proportionnel au logarithme de la concentration des ions métalliques, comme le montre l'équation de Nernst suivante: E = Eo + RT In(C) nF dans laquelle Eo est le potentiel de standardisation, R la constante molaire des gaz parfaits, T la température en Kelvin, F la constante de Faraday, n l'électrovalence de l'ion considéré et C la concentration en mole par litre. L'application la plus courante concerne la mesure du pH avec une électrode de verre, dont la méthode est conforme à la norme française NF T 90-008. Toutefois, les électrodes spécifiques ne sont pas parfaitement sélectives à une espèce donnée et il convient d'effectuer les mesures en suivant des méthodes comme le titrage ou la technique des ajouts dosés simples. I existe aussi des procédés basés sur les régimes transitoires, donc dépendants du temps et dans lesquels les phénomènes sont étudiés pendant la période précédant l'établissement du régime stationnaire. A titre d'exemple, la -4- Coulométrie est un procédé qui repose sur la détermination de la quantité d'électricité nécessaire pour réaliser complètement la réaction qui permet d'atteindre la quantité de corps électrolysé. Il existe, ainsi, des procédés d'électrodéposition ou de redissolution anodique. Les procédés optiques d'analyse utilisent des radiations o la gamme de longueur d'ondes s'étend des ondes hertziennes jusqu'aux rayons cosmiques. Les mesures reposent sur l'absorption ou/et l'émission de radiations, comme cela est particulièrement le cas pour la fluorescence. Le procédé le plus utilisé dans l'analyse directe de l'eau est l'absorptiométrie ou colorimétrie, qui repose sur l'étude de l'intensité spectrale d'un rayon de lumière traversant une solution absorbante et dont la longueur d'onde s'étend de l'ultraviolet jusqu'à l'infrarouge. Le principe de mesure repose sur le fait que la concentration est proportionnelle au logarithme de la transmittance d'une onde monochromatique de formule: Log (I) = ú I C, I dans laquelle c est le coefficient d'absorption molaire, / la longueur du faisceau dans le milieu aqueux, C la concentration de la solution à mesurer et Io/I la transmittance du rayon monochromatique. Cette équation appelée loi de Beer- Lambert a des conditions de validité à respecter. Ainsi, par exemple, elle n'est pas valable avec des solutions fluorescentes et doit avoir en plus une calibration minutieuse du fait que E est une fonction non linéaire de la longueur d'onde. Les procédés d'absorptiométrie utilisent des réactifs qui entraînent. soit l'apparition, soit la disparition du corps absorbant, par exemple par formation de complexes. Par augmentation ou diminution de l'absorbance, on en déduit la concentration. Ces procédés peuvent être précis et très sensibles, permettant même l'analyse de traces; toutefois, la solution analysée est "polluée" par le réactif. Les bio-indicateurs sont constitués par certains micro-organismes comme les daphnies, qui sont utilisés pour leurs propriétés de révélateur de métaux lourds. La mesure correspondante de toxicité des effluents sous forme de tests létaux et sublétaux a fait l'objet de la norme française NF T 90301. Quelquefois, les macro-organismes comme les mollusques, tels que les gastéropodes et les prosobranches, ont été retenus comme indicateurs de pollution grâce à leurs facultés d'accumulation de métaux lourds, notamment pour les tests chroniques. f convient également de citer quelques poissons émettant des ondes électriques, dont les pulsations sont fonction de la pollution. Enfin, il existe aussi, en particulier pour l'étude des métaux lourds et des radionucléides, des indicateurs à base de réaction enzymatique, telle que la Luciférose, et des mousses aquatiques, -5- telles que les Bryophytes. Tous ces procédés ont l'inconvénient de se réaliser dans des conditions expérimentales précises de laboratoire, parfois difficilement transposables sur les sites de mesures. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients des dispositifs de mesure existants en proposant un capteur multiparamètres de détection des métaux, en particulier dans les eaux de rejet ou dans les eaux filtrées, dans un système d'assainissement. Ce capteur multiparamètres doit essentiellement permettre d'effectuer une mesure et une gestion des paramètres permettant de restituer en continu une information qualitative et quantitative sur la teneur ou la concentration des métaux lourds dans les eaux. A cet effet, le capteur multiparamètres de détection des métaux est caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par un moyen de détection et de mesure en continu des métaux lourds ou de leurs dérivés et par un moyen électronique de calcul et de restitution qualitative et/ou quantitative des valeurs des teneurs ou concentrations en métaux lourds. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence au dessin schématique annexé, dont la figure unique est un schéma par blocs d'un capteur conforme à l'invention. Le capteur multiparamètres de détection des métaux représenté sous forme de schéma par blocs sur la figure unique du dessin annexé est essentiellement constitué par un moyen 1 de détection et de mesure en continu des métaux lourds ou de leurs dérivés et par un moyen électronique 2 de calcul et de restitution qualitative et/ou quantitative des valeurs des teneurs ou concentrations en métaux lourds. Le moyen 1 de détection et de mesure en continu des métaux lourds ou de leurs dérivés se présente sous forme d'un sous-ensemble 3 de mesure physico-chimique qui est constitué par des capteurs, dont la réponse dépend de la teneur en métaux lourds ou leurs dérivés contenus dans un effluent, ainsi que par des capteurs de mesure d'environnement. Le sous-ensemble 3 de mesure physico- chimique est directement mis en contact avec le milieu de mesure et comprend, en plus du support des capteurs, une simple grille de protection afin que les moyens de mesure ne soient pas détériorées par des éléments en suspension dans les eaux à analyser. Le moyen 1 comporte aussi un sous-ensemble 5 de conditionnement des signaux issus des capteurs de mesure en vue de leur conversion en valeurs numériques et de leur transmission au moyen électronique 2 de calcul et de -6- restitution qualitative et/ou quantitative des valeurs des teneurs en métaux lourds. Le sous-ensemble 5 délivre des signaux électriques sous forme conventionnelle en instrumentation, soit en valeurs analogiques, par exemple 0-5 V ou 4-20 mA, soit sous forme de valeurs numériques échantillonnées au format le plus approprié pour la transmission au moyen électronique de calcul 2, par exemple liaison série RS 232C. Les capteurs du sous-ensemble 3 sont avantageusement sous forme d'éléments qui, par l'intermédiaire d'un support, permettent le placement dans le milieu à mesurer, tels que des électrodes plongeant directement dans ledit milieu. et sont reliés à l'élément 5 de traitement de base par un faisceau 4 de câbles de liaison. Les capteurs du sous-ensemble 3 sont constitués par des moyens de mesure de la concentration de métaux lourds, mettant en oeuvre des principes de mesures électrochimiques, optiques, biologiques ou biochimiques, et par des moyens permettant de caractériser le milieu environnant par des paramètres globaux tels que température, pH, Rédox, conductivité, oxygène dissous, concentration en différents ions et turbidité. Les signaux bruts analogiques ou numériques obtenus dans l'élément sont transférés au moyen d'un câble de liaison 6 vers le moyen électronique 2 de calcul et de restitution qualitative et/ou quantitative des valeurs des teneurs ou concentrations en métaux lourds. Les éléments constitutifs du sous-ensemble de mesure physico- chimique formant le moyen 1 de détection et de mesure en continu des métaux lourds ou de leurs dérivés sont avantageusement réalisés en des matériaux qui ne modifient pas la qualité physico-chimique de l'eau à analyser. Le moyen électronique 2 de calcul et de restitution qualitative et/ou quantitative des valeurs des teneurs ou concentrations en métaux lourds est constitué par un élément 7 de validation des mesures de signaux, par un élément 8 d'extraction de l'information principale ou de filtrage, par une unité de traitement de signal 9, par une unité 10 de stockage intermédiaire des données et par une interface 11 de transmission des informations, par exemple à un superviseur de surveillance du système de traitement des eaux usées. L'unité de traitement de signal 9 réalise, grâce à l'ensemble des mesures issues des capteurs, la correction statistique des variables influentes sur les signaux validés et filtrés issus des capteurs, le calcul, ainsi que la concentration ou teneur en métaux lourds. Ces valeurs pourront être stockées dans l'unité 10 de stockage intermédiaire des données, par exemple sur un disque dur amovible, à la -7- convenance de l'utilisateur par une simple validation dans le logiciel d'utilisation. Avantageusement, l'unité 10 contiendra aussi toujours en mémoire les n dernières acquisitions, "n" représentant la profondeur de l'ensemble des données en mémoire disponibles immédiatement pour les calculs, et déterminées par l'utilisateur en fonction de l'application. Cette mémoire sert de matrice pour effectuer des calculs statistiques ou du filtrage spécifique, tels qu'une moyenne, un écart type, une extraction de la composante de période journalière, un coefficient de corrélation entre signaux, etc... L'information ainsi mise en mémoire peut être dépouillée ultérieurement à des fins de modélisation ou construction de base de données par transferts, au moyen de l'interface 11 de transmission des informations, à un superviseur de surveillance. L'invention a également pour objet un procédé de détection des métaux, en particulier dans les eaux de rejet ou dans les eaux filtrées, dans un système d'assainissement, mettant en oeuvre le capteur susvisé et qui consiste à mesurer en continu des paramètres globaux à l'aide de capteurs d'un sous- ensemble 3 de mesure physico-chimique, à convertir ces paramètres, au moyen d'un sous-ensemble 5 de conditionnement des signaux issus des capteurs. en signaux électriques exploitables par un moyen électronique 2 de calcul et de restitution qualitative et/ou quantitative des valeurs des teneurs ou concentrations en métaux lourds, ces mesures étant validées dans un élément 7 de validation des mesures des signaux dudit moyen électronique 2, puis à réaliser l'extraction de l'information principale ou le filtrage au moyen d'un élément d'extraction 8 et d'une unité de traitement de signal 9, à stocker cette information dans une unité 10 de stockage intermédiaire des données et à la transférer, au moyen d'une interface 1 1 de transmission des informations, à un superviseur de surveillance. La validation des mesures dans l'élément 7 de validation des mesures des signaux consiste à filtrer les valeurs sur la base d'un algorithme qui élimine les valeurs aberrantes. L'algorithme de filtrage est programmable par l'utilisateur. L'idée globale repose sur la comparaison entre l'élément arrivant à l'instant "q+l" et un ensemble de points "q", "q-l",..., "q-p" avec p alors accepté, sinon il est remplacé par une valeur extrapolée selon l'algorithme. Ce type de filtrage, non-linéaire, permet d'éliminer les valeurs aberrantes. L'extraction de l'information principale du signal consiste en un filtrage suivant les algorithmes classiques implantables par l'utilisateur. I existe deux types de filtrage. Le premier repose sur le produit de convolution numérique M-1 yq= 1 aixqlavecM M 1 ai Xq.1 =aj Xqj. i=o j=O0 Suivant l'utilisation préalablement définie, il convient ensuite d'utiliser une méthode de synthèse, connue en soi, pour respecter le gabarit imposé par l'application. L'unité de traitement de signal 9 interprète les valeurs filtrées, en considération des valeurs des paramètres d'influence en corrélation tels que le pH, la conductivité transcrite en force ionique issue du sous-ensemble 5 de conditionnement des signaux issus des capteurs et ayant traversé les éléments 7 de validation des mesures de signaux et 8 d'extraction de l'information principale ou de filtrage. Le champ d'application du procédé reste ouvert à l'implémentation d'algorithmes mis au point par l'utilisateur, afin de faire correspondre le type de traitement électronique et informatique au type de mesure prévu par l'utilisateur. Par ailleurs, le procédé consiste à réaliser une interprétation des valeurs filtrées et corrélées en prenant en considération la dynamique d'évolution desdites valeurs en fonction du temps et des écarts observés aux équilibres thermodynamiques. Le procédé conforme à l'invention permet ainsi de proposer une expression déterministe des valeurs des concentrations en ions et une expression prédictive de l'évolution desdites concentrations. La mesure dans le milieu, au moyen des capteurs du sous-ensemble 3, permet la détermination des paramètres globaux, à savoir la température, le pH. le potentiel Rédox, la conductivité et les activités ioniques spécifiques. Les valeurs issues de cette mesure, converties en valeurs discrètes par l'intermédiaire du sous-ensemble 5 de conditionnement des signaux issus des capteurs subiront un traitement informatisé dans l'unité de traitement de signal 9, afin de fournir des éléments de prise de décision d'alarmes. L'appareil de mesure et son électronique dédiée forment un capteur intelligent capable alors de dialoguer avec le superviseur de gestion des eaux par l'intermédiaire de l'interface 11. -9- Les capteurs du sous-ensemble 3 et les différents autres composants électroniques sont avantageusement des produits du commerce pouvant être intégrés directement dans un appareil. Le principe du capteur est basé sur la fusion de données, afin de corriger les valeurs provenant de la mesure. A cet effet, les capteurs du sousensemble 3 sont destinés à estimer, entre autres paramètres de correction, l'activité chimique des ions libres dans une solution. Dans le cas d'utilisation d'électrodes sélectives dans un milieu non- interférant, la courbe de réponse en tension est donnée par loi de Nernst: E = E0 + 2,303 RT log(ax) nF dans laquelle: E0 est le potentiel de standardisation, R est la constante molaire des gaz parfaits, T est la température en Kelvin, F est la constante de Faraday, n est l'électrovalence de l'ion considéré et ax représente l'activité chimique des ions x en solution. Cette équation fait apparaître trois termes influençant la réponse de la mesure, à savoir: la température, la concentration et le coefficient d'activité ionique (l'activité ionique est reliée à la concentration par le coefficient d'activité ionique: ax = yx.X). L'utilisation normale des électrodes impose le contrôle de la température et du coefficient d'activité ionique, afin d'obtenir une tension E proportionnelle au logarithme de la concentration: E = E0 + S log(C) avec E0 représentant une constante comprenant le potentiel fixe et les termes influents maintenus constants et S la pente de réponse de l'électrode à la température considérée. Dans le cas de la présente invention, ces paramètres interférents ne sont pas contrôlés et une approche multivariable de compensation est proposée. à savoir: E = f(C, 0,y). I s'avère aussi que le pH influence fortement la réponse de l'électrode en jouant sur des phénomènes de précipitation ou de complexation des espèces ioniques solubles dans l'eau. D'une manière générale, l'équation à identifier dépendra de quatre paramètres: E = f(C. 0, y, pH). Pour la mesure de pH par électrode de verre, la compensation concerne uniquement la température du fait de la définition du pH: pH = -log(aH+). L'équation à identifier par étalonnage sur quatre points minimum sera du type: E = E0 + E10 + E2pH + E30pH. - 10- Par calcul inverse, on retrouve alors le pH d'une solution quelconque par le calcul programmé suivant: pH = E - (E0- l0). E2 + E30 Par contre, pour les électrodes spécifiques, par exemple Cu2+ ou Pb2+, il doit être tenu compte du coefficient d'activité. La théorie développée par Dubye-Htickel permet, à partir de la force ionique I, de calculer le coefficient d'activité: log(yi) = Azi -/I 1 +Ba I avec A et B des constantes, zi l'électrovalence de l'ion considéré et a le paramètre de taille de l'ion considéré. La force ionique se calcule en considérant la concentration C (en mol/1) de chaque ion dans le milieu de mesure par application de la formule: I = Y Cizi2. Toutefois, il n'est pas possible d'apprécier directement la force ionique d'un milieu quelconque et, pour contourner ce problème, il est proposé, conformément à une autre caractéristique de l'invention, d'utiliser la mesure de conductivité c (en mS/cm), qui est le reflet de l'ensemble des ions contenus dans la solution à mesurer, selon la formule: C = YqCizi dans laquelle XI est la conductivité équivalente de l'ion i. En établissant la corrélation entre la conductivité et la force ionique dans la plage représentative du milieu à mesurer, il est possible de déterminer d'une façon expérimentale le coefficient KI moyen de transfert entre ces grandeurs en négligeant le point d'intersection de la droite I=Kic. La détermination étant expérimentale, l'équation de transfert peut être non-linéaire pour certains milieux. La conductivité est toujours mesurée à la température du milieu, mais la valeur utilisable correspond à la température de C. Il convient alors de corriger la conductivité par laformule suivante: C(25oC = amesurée + [(25 - Emesurée) dans laquelle [ est une constante dépendant des ions contenus dans le milieu et obtenue expérimentalement. - 11 - Finalement, l'équation multivariable à identifier, représentative de la tension de l'électrode, dépend de quatre paramètres de mesure du capteur global. Dans le cas le plus simple d'utilisation des électrodes dans leurs parties linéaires o les lois expérimentales sont fortement corrélées aux lois générales de la thermodynamique, l'étalonnage pourra se faire au minimum sur huit points, afin d'évaluer les coefficients de l'équation suivante: E = E0 + E10 + E2PY +E3Pc + E40PY + E5OPc + E61>yPc + E70PyPc dans laquelle 0 représente la température, Py = log(y) défini par calcul à partir de la conductivité et Pc = log(C). Le calcul de la concentration apparente se fera par calcul inverse selon l'équation: E-(EO + El O+ E2Pv+ E5Pv0) E3 + E50 + E7Py0 C=10 La valeur de la concentration totale pourra alors être déduite par une correction en fonction du pH suivant la formule: Ccorigé = Ccactllé + I(pI-ref pHmeslré) avec of représentant un coefficient de pente obtenu expérimentalement. D'une manière plus globale, les lois de correction des paramètres influents. déterminées expérimentalement. peuvent être mises sous forme polynomiale pour suivre au mieux les valeurs trouvées expérimentalement. Dans ce cas, l'identification des coefficients est laissée à la discrétion de l'expérimentateur. Toutefois, dans le cadre d'une utilisation qualifiée suivant des protocoles, il sera proposé à l'utilisateur un modèle validé. La calibration finale sera effectuée en calculant les coefficients de l'équation Y = f(C, 0, AL pH), par exemple, par la méthode des plans d'expériences. Pour la calibration et l'étalonnage, l'approche sera donc réalisée en deux phases, à savoir une première phase d'identification des coefficients des équations issues des relations thermodynamiques suivie d'une deuxième phase de vérification régulière par une méthode d'auto- apprentissage, telle que la méthode du modèle ou filtrage adaptatif, par la réalisation de mesures dans des milieux de référence pour améliorer la fidélité de l'appareil et corriger les dérives dues, par exemple, au vieillissement ou à l'encrassement. Les mesures brutes ne présentent pas un intérêt direct pour le système central de gestion des eaux, de sorte qu'un certain nombre de traitements sont effectués au niveau du capteur multiparamètres. Ainsi, en premierlieu, les valeurs sont filtrées sur la base d'un algorithme qui élimine les valeurs aberrantes, - 12- puis les données sont filtrées d'une manière conventionnelle, afin de respecter les gabarits spéciaux des signaux chimiques et de réduire les bruits, et les données sont stockées dans une mémoire contenant toujours les n dernières acquisitions. Cette mémoire sert de matrice pour effectuer des calculs statistiques ou du filtrage spécifique, tels qu'une moyenne, une déviation standard, une extraction de la composante de période journalière, un coefficient de corrélation entre signaux, etc... L'analyse statistique est avantageusement appliquée en composantes principales sous forme d'algorithme glissant sur un certain nombre de points "1" de mesures contenues dans la matrice de mesure en mémoire de taille "n". Ce type de traitement statistique permet de faire apparaître les axes des variables explicatives suivant leurs composantes principales. Ces nouveaux axes indiquent la direction que prennent les valeurs dans l'hyperespace de mesure. L'analyse glissante en composantes principales sert à suivre l'évolution de la variance de chaque paramètre mesuré, filtré et corrigé. L'analyse de la variance glissante permet ainsi la détermination des paramètres qui ont tendance à avoir de fortes variations et. par conséquent, par connaissance du milieu, à déterminer toutes variations suspectes ou anormales des signaux. Les détections de variations anormales pourront être utilisées pour les déclenchement d'alarmes. La projection d'un certain nombre de points de mesure sur le plan des deux premières composantes principales permet de situer les pollueurs en fonction des pollutions et constitue une base de données. Les alarmes seront déclenchées par les facteurs de pollution, suivant la formule: Fi = valeur de mesure i, valeur. de référence la valeur de référence étant programmée par l'utilisateur. Les facteurs de pollution ne sont pas de simples indicateurs binaires, mais à trois valeurs. La valeur intermédiaire provient du calcul prédictif (statistiques, filtrages, analyse en composantes principales, corrélation) et peut servir pour une prévision dans la gestion des traitements spécifiques des eaux usées. Les différents facteurs de pollution sont placés dans une arborescence, afin que tous les cas de pollution soient pris en compte, par exemple deux facteurs "oranges" peuvent induire une pollution qu'il convient de traiter dans les plus brefs délais. Toutes les données pourront être stockées dans l'unité 10 de stockage intermédiaire des données sur un disque dur amovible, à la convenance de l'utilisateur par une simple validation dans le logiciel d'utilisation, pour un -]3 - dépouillement ultérieur à des fins de modélisation ou construction de base de données. Un apport technique important réside dans le fait qu'un ensemble de traitements sur le signal au niveau des capteurs du sous-ensemble 3 est réalisé directement par le sous- ensemble 5 de conditionnement des signaux issus des capteurs du sous- ensemble de mesure physico-chimique formant le moyen 1 de détection et de mesure en continu. Effectivement, entre deux prises d'échantillons, il existe un temps mort, qui peut être mis à profit pour effectuer du calcul lourd, ce qui n'est pas envisageable avec les moyens connus. A cet effet, l'élaboration du micro-système repose sur l'utilisation de circuits numériques programmables particulièrement bien adaptés à la synthèse matérielle des algorithmes. Cette démarche de conception apporte une amélioration sur le traitement de l'information en envoyant au superviseur des données raffinées qu'il n'a plus besoin de retraiter. Comme un superviseur de gestion des eaux peut être appelé à gérer plusieurs centaines de capteurs. l'économie de temps de traitement peut être consacrée à une gestion adaptative et prédictive à partir d'une base de données centrale. Un deuxième avantage de l'invention concerne l'aspect temps réel de la mesure. Effectivement, les mesures en laboratoire donnent des résultats précis de concentration mais, sont ponctuelles. Conformément à l'invention, la surveillance est permanente et donne des valeurs de mesure à des intervalles de temps réguliers, ce qui permet d'appliquer sur ce signal discret des méthodes modernes de traitement de signal (approche statistique, probabiliste, spectrale...). Ainsi, une composante cinétique (dynamique) vient compléter l'approche thermodynamique déterministe, permettant alors une analyse prédictive de l'évolution de paramètres mesurés. Pour ce faire on peut utiliser, d'une part, les diagrammes de concentration de l'espèce en fonction du pH (C=f(pH)) restituant alors les équilibres de formation des espèces entre les cations et les ions hydroxiles (OH) et, d'autre part, les réactions d'oxydo-réduction mesurées par l'électrode Rédox des cations et/ou des espèces hydroxilées restituées par les diagrammes potentiel/concentration des espèces/pH (Eoed=f(C,pH)) par exemple diagramme de Pourbaix. Cette approche concerne aussi les réactions de complexation des cations et/ou des formes hydroxilées identifiables et quantifiées par le système de mesure, par exemple les ions chlorures et/ou cyanures. On peut aussi compléter la mesure par d'autres espèces complexantes, comme par exemple l'ammoniaque, pour des métaux comme le cuivre. Globalement cette approche peut être abordée par des méthodes telles que celle proposée par Ringbom. Cette -14- approche est complétée par la considération de l'influence de la force ionique sur la solubilité de certaines espèces pouvant précipiter, par exemple suivant les lois de Dubye-Htickel. Au-delà des expressions thermodynamiques de la concentration des espèces à l'équilibre, on considérera les écarts avec les valeurs des concentrations effectivement mesurées. Ces écarts seront ensuite gérés par une approche dynamique en considérant les expressions formelles ou empiriques de la cinétique de leur évolution telle que a c =.ft) Ct o C représente la concentration ou la teneur de l'espèce suivie etf(t) une fonction du temps. Une telle expression permet, en considération des autres méthodes statistiques développées (ACP...), une approche prédictive. L'installation préférentielle du capteur étant dans des canalisations ou collecteurs d'eaux usées, la mesure se trouve être un échantillonnage spatial d'un réacteur dont on considérera un modèle approprié tel que ceux à effet piston. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser un capteur permettant d'effectuer une mesure en continu et la gestion des paramètres nécessaires à la restitution en continu d'une information quantifiée sur la teneur ou la concentration des métaux lourds dans les eaux. A cet effet, il est plus particulièrement fait référence aux cations ou à leurs dérivées pour le plomb, le cuivre, le zinc, le cadmium, le cobalt, le mercure, le chrome, l'étain, l'antimoine, le manganèse, le fer et le nickel. Ce capteur est autonome, robuste et fidèle, assure essentiellement un rôle de détection et est facilement implantable dans les réseaux et en sortie des stations d'épuration pour la mesure des eaux usées ou des eaux de procédés industriels ou encore de l'eau douce en milieu naturel, à savoir dans les rivières, les lacs, les étangs et les eaux souterraines. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté au dessin annexé. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. - 15- REVENDICATIONS 1. Capteur multiparamètres de détection des métaux, en particulier dans les eaux de rejet ou dans les eaux filtrées, dans un système d'assainissement, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par un moyen (1) de détection et de mesure en continu des métaux lourds ou de leurs dérivés et par un moyen électronique (2) de calcul et de restitution qualitative et/ou quantitative des valeurs des teneurs ou concentrations en métaux lourds, ainsi que des paramètres globaux. 2. Capteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (1) de détection et de mesure en continu des métaux lourds ou de leurs dérivés se présente sous forme d'un sous-ensemble (3) de mesure physico- chimique qui est constitué par des capteurs, dont la réponse dépend de la teneur en métaux lourds ou leurs dérivés contenus dans un effluent, ainsi que par des capteurs de mesure de paramètres globaux et par un sous-ensemble (5) de conditionnement des signaux de mesure en vue de leur transduction en signaux électriques adaptés et de leur transmission à l'aide d'un câble de liaison (6) au moyen électronique (2) de calcul et de restitution qualitative et/ou quantitative des valeurs des teneurs ou concentrations en métaux lourds, ainsi que des paramètres globaux. 3. Capteur, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les capteurs du sous-ensemble (3) de mesure physico-chimique sont avantageusement sous forme d'éléments qui, par l'intermédiaire d'un support, permettent le placement dans le milieu à mesurer, tels que des électrodes plongeant directement dans ledit milieu, et sont reliés au sous-ensemble (5) de conditionnement des signaux issus des capteurs par un faisceau (4) de câbles de liaison. 4. Capteur, suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3. caractérisé en ce que les capteurs du sous-ensemble (3) de mesure physico- chimique sont constitués par des moyens de mesure de la concentration de métaux lourds, mettant en oeuvre des principes de mesures électrochimiques, optiques, biologiques ou biochimiques, et par des moyens permettant de caractériser le milieu environnant par des paramètres globaux tels que température, pH, potentiel Rédox. conductivité, oxygène dissous, concentration en différents ions et turbidité. 5. Capteur, suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les éléments constitutifs du sous-ensemble de mesure physico-chimique formant une partie du moyen (1) de détection et de mesure en continu des métaux lourds ou de leurs dérivés sont avantageusement réalisés en - 16 - des matériaux qui ne modifient pas la qualité physico-chimique de l'eau à analyser. 6. Capteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen électronique (2) de calcul et de restitution qualitative et/ou quantitative des valeurs des teneurs ou concentrations en métaux lourds, ainsi que des paramètres globaux, est constitué par un élément (7) de validation des mesures, par un élément (8) d'extraction de l'information principale ou de filtrage linéaire, par une unité de traitement de signal (9), par une unité (10) de stockage intermédiaire des données et par une interface (11) de transmission des informations en vue de leur exploitation. 7. Procédé de détection des métaux, en particulier dans les eaux de rejet ou dans les eaux filtrées, dans un système d'assainissement, mettant en oeuvre le capteur suivant l'une quelconque des revendications I à 6. caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer en continu des paramètres globaux à l'aide de capteurs d'un sous-ensemble (3) de mesure physico-chimique, à convertir ces paramètres, au moyen d'un sous-ensemble (5) de conditionnement des signaux issus du capteur en signaux électriques exploitables par un moyen électronique (2) de calcul et de restitution qualitative et/ou quantitative des valeurs des teneurs ou concentrations en métaux lourds, ces mesures étant validées dans un élément (7) de validation des mesures des signaux dudit moyen électronique (2), puis à réaliser l'extraction de l'information principale ou le filtrage au moyen d'un élément d'extraction (8) et d'une unité de traitement de signal (9) exécutant des algorithmes implantés par l'utilisateur, à stocker les diverses informations (mesures brutes, filtrées, données issues des calculs, etc...) dans une unité (10) de stockage intermédiaire des données et à la transférer, au moyen d'une interface (11) de transmission des informations, en vue de leur exploitation. 8. Procédé, suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la validation des mesures dans l'élément (7) de validation des mesures de signaux consiste à filtrer les valeurs sur la base d'un algorithme qui élimine les valeurs aberrantes. 9. Procédé, suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'extraction de l'information principale ou le filtrage par l'élément (8) et l'unité de traitement de signal (9) consiste à corriger les valeurs filtrées, en considération des valeurs des paramètres d'influence en corrélation tels que le pH, la température. le potentiel Rédox, la conductivité, issus du sous-ensemble (5) de conditionnement des signaux issus des capteurs et ayant traversé les éléments (7) de validation des mesures et (8) d'extraction de l'information principale ou de filtrage. - 17 - 10. Procédé, suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'unité de traitement de signal (9), qui exécute les calculs en temps réel sur les n dernières valeurs de chaque paramètre contenues dans la mémoire, réalise des traitements mathématiques sur les valeurs contenues dans l'unité de stockage (10), par exemple analyse en composantes principales ou corrélation entre signaux. 1 i. Procédé, suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à interpréter les valeurs filtrées et corrigées en considération de la dynamique d'évolution desdites valeurs en fonction du temps et des écarts observés aux équilibres thermodynamiques. 12. Procédé, suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10. caractérisé en ce qu'il consiste à proposer une expression déterministe des valeurs des concentrations en ions et une expression prédictive de l'évolution desdites concentrations.