MODALITES DE L AUTOSURVEILLANCE DES STATIONS DE TRAITEMENT DES EAUX USEES DU BASSIN REUNION

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1 MODALITES DE L AUTOSURVEILLANCE DES STATIONS DE TRAITEMENT DES EAUX USEES DU BASSIN REUNION

2 TABLE DES MATIERES INTRODUCTION... 1 I. Contexte réglementaire et objectifs... 1 I.1 Le cadre réglementaire... 1 I.2 Définition de l auto surveillance... 2 I.3 Les objectifs de l autosurveillance... 2 II. Définitions et points de mesures réglementaires... 3 II.1 Point de mesure réglementaire A2 : Déversoir en tête de station... 4 II.2 Point de mesure réglementaire A3 : Entrée de station... 4 II.3 Point de mesure réglementaire A4 : Sortie de station... 4 II.4 Point de mesure réglementaire A5 : By-pass... 4 II.5 Point de mesure réglementaire A6 : Boue produite... 4 II.6 Point de mesure réglementaire A7 : Apports extérieurs file(s) «eau»... 4 III. Caractéristiques des équipements nécessaires par point de mesure... 5 III.1 Pour les stations d une capacité comprise entre 200 et EH... 5 III.2 Pour les stations d une capacité comprise entre et EH... 5 III.3 Pour les stations d une capacité supérieure à EH... 6 IV. Choix et mise en place des équipements du dispositif d autosurveillance... 7 IV.1 Les equipements de mesure de débits... 7 IV.1.1 La mesure de débit... 7 IV.1.2 La mise en place des mesures de débits... 8 IV.1.3 Enregistrement des débits / Acquisition de données IV.2 Les équipements de prélèvement d echantillons IV.2.1 Point de prélèvement IV.2.2 Le préleveur d échantillons ou echantillonneur IV.2.3 La mise en place des préleveurs d échantillons IV.2.4 Critères de fonctionnement et Asservissement des préleveurs IV.2.5 Méthodologie d asservissement du preleveur IV.2.6 Constitution des echantillons... 20

3 IV.2.7 Conservation, transfert et stockage des échantillons V. Validation initiale du dispositif d autosurveillance V.1 Validation de la débitmétrie V.1.1 Validation du dispositif de mesure V.1.2 Mesures de débit en écoulement à surface libre V.1.3 Mesure de débit en écoulement en charge V.2 Validation du dispositif de prélèvement VI. Le suivi métrologique des appareillages du dispositif d autosurveillance VI.1 Definitions VI.1.1 La formalisation du suivi métrologique VI.1.2 La formation du personnel VI.2 La mise en œuvre du suivi métrologique des dispositifs de mesures de debits VI.2.1 Les capteurs de mesure de hauteur VI.2.2 Les dispositifs jaugeurs VI.2.3 Le débitmètre électromagnétique sur conduite toujours en charge VI.3 La mise en oeuvre du suivi métrologique des préleveurs VI.3.1 Entretien et maintenance : VI.3.2 Vérification des critères de représentativité de l échantillonnage : VII. Le manuel d autosurveillance VIII. Synoptique general IX. Documents de references... 31

4 INTRODUCTION Depuis 1991, la Directive Eaux Résiduaires Urbaines (DERU), ainsi que les lois et codifications françaises, ont institué le principe de surveillance des systèmes de collecte des eaux usées et des stations d épuration en vue de garantir leur efficacité. Responsabilité des collectivités locales, les modalités de l auto surveillance sont notamment précisées par l arrêté du 22 juin Dans le cadre de l assistance technique au titre la loi sur l eau et les milieux aquatiques 2, l Office de l eau de La Réunion apporte son expertise sur le fonctionnement des stations d épuration. Ce guide pour la mise en place de l autosurveillance sur les stations d épurations neuves ou réhabilitées a pour objectif d accompagner les maîtres d ouvrage dans l installation et le suivi du dispositif d autosurveillance de leur ouvrage d épuration. Il se veut une aide à la décision en vue des données d autosurveillance fiables et représentatives. I. CONTEXTE REGLEMENTAIRE ET OBJECTIFS La directive européenne sur le traitement des eaux résiduaires urbaines (ERU), ainsi que les lois et décrets français ont institué le principe de surveillance des systèmes d assainissement et chargé les collectivités locales de cette mission. I.1 LE CADRE REGLEMENTAIRE Les principaux textes en vigueur sont les suivants : - Directive européenne du 21 mai 1991 relative au traitement des eaux résiduaires urbaines - Article L du Code Général des Collectivités Territoriales : «I. Les communes sont compétentes en matière d'assainissement des eaux usées. II. Les communes assurent le contrôle des raccordements au réseau public de collecte, la collecte, le transport et l'épuration des eaux usées, ainsi que l'élimination des boues» ; - Article R du Code Général des Collectivités Territoriales : «Les communes doivent mettre en place une surveillance des systèmes de collecte des eaux usées et des stations d'épuration en vue d'en maintenir et d'en vérifier l'efficacité, d'une part, du milieu récepteur du rejet, d'autre part. Un arrêté des ministres chargés de la santé et de l'environnement fixe les modalités techniques selon lesquelles est assurée la surveillance»; - Article L du Code de la Santé Publique relatif au raccordement d effluents non domestiques ; - Décret n du 20 avril 2005 relatif au programme national d'action contre la pollution des milieux aquatiques par certaines substances dangereuses ; - Arrêté interministériel du 22 juin 2007 relatif à la collecte, au transport et au traitement des eaux usées des agglomérations d'assainissement ainsi qu'à la 1 Arrêté du 22 juin 2007 relatif à la collecte, au transport et au traitement des eaux usées des agglomérations d'assainissement ainsi qu'à la surveillance de leur fonctionnement et de leur efficacité, et aux dispositifs d'assainissement non collectif recevant une charge brute de pollution organique supérieure à 1,2 kg/j de DBO5 / NOR: DEVO A. 2 Article 73 de la Loi n du 30 décembre 2006 sur l'eau et les milieux aquatiques / NOR: DEVX L. Page 1 sur 39

5 surveillance de leur fonctionnement et de leur efficacité, et aux dispositifs d'assainissement non collectif recevant une charge brute de pollution organique supérieure à 1,2 kg/j de DBO5. Il abroge les arrêtés précédents de décembre 1994 et juin L arrêté a fait l objet de la circulaire du 15 février 2008 et d un commentaire technique. I.2 DEFINITION DE L AUTO SURVEILLANCE L autosurveillance est la surveillance effectuée sous la responsabilité du maître d ouvrage du fonctionnement de son système d assainissement. Il s agit pour le maître d ouvrage de vérifier et de prouver le bon fonctionnement de son système d assainissement lui permettant de respecter ses obligations en termes de qualité de rejet. Le suivi porte tant sur le volet quantitatif que la pollution carbonée, l azote, le phosphore, bactériologique et les substances dangereuses. Au-delà de son caractère obligatoire, l autosurveillance constitue un outil pour optimiser la gestion des systèmes d assainissement. Sa mise en place permet à la collectivité et à l exploitant de mieux appréhender le fonctionnement de ses réseaux et de sa station de traitement et, en fonction des résultats, de définir les investissements éventuels à réaliser pour améliorer les performances de son outil. L autosurveillance couvre à la fois : L organisation de l exploitation et de la surveillance du système d assainissement, à travers le manuel d autosurveillance et le scénario d échange au format Sandre, La tenue d un registre de fonctionnement pour le suivi, La mise en œuvre des moyens de mesure, La réalisation des mesures et analyses, pour surveiller le fonctionnement du réseau de collecte et de la station de traitement, L information et la transmission des données aux services de police de l eau, de l Office de l Eau et des partenaires. I.3 LES OBJECTIFS DE L AUTOSURVEILLANCE L objectif principal est de mesurer à une fréquence déterminée, les charges de polluants reçues et rejetées par l ouvrage pour en évaluer l efficacité. L autosurveillance comporte également le suivi de l ensemble des paramètres permettant de justifier de la bonne marche des installations et de leur fiabilité : sous-produits du système d assainissement (refus de dégrillage, graisses, boues ), apports extérieurs, consommation de réactifs, énergie. La connaissance d une charge polluante, donnée de base de l autosurveillance, nécessite : La mesure d un débit en continu, La détermination de la qualité de l effluent à partir d analyses effectuées sur des prélèvements d échantillons représentatifs. La représentativité des résultats dépend fortement d une implantation judicieuse des matériels de mesure en amont et en aval des ouvrages d épuration, y compris les dérivations. Pour tout ouvrage, les maîtres d ouvrage et les maitres d œuvre doivent s assurer, dès la conception, que les dispositions prévues par les constructeurs Page 2 sur 39

6 permettent d assurer correctement l autosurveillance des installations. La réalisation des mesures met en œuvre des techniques variées nécessitant des compétences spécifiques. Les résultats peuvent être entachés d erreurs dues à des dérives d appareils ou à des modes opératoires insuffisamment rigoureux. En conséquence, des vérifications régulières des dispositifs d autosurveillance devront être mise en place pour s assurer de leur bon fonctionnement. Les exigences se réfèrent à la capacité nominale des ouvrages (invariante dans le temps). Cette capacité sera exprimée en kg de DBO 5 par jour et précisée en EH 3. Il sera toujours fait référence à la réglementation en vigueur au moment de la mise en place des équipements, notamment dans le cas où celle-ci serait plus contraignante que le présent document (par défaut d une mise à jour). II. DEFINITIONS ET POINTS DE MESURES REGLEMENTAIRES Un système de traitement des eaux usées comprend une station d'épuration (ouvrage de dépollution) et généralement un déversoir en-tête de station (ouvrage du système de traitement qui permet de dériver tout ou partie des effluents qui arrivent à la station). Afin de vérifier et prouver le bon fonctionnement de son système d assainissement, le maître d ouvrage doit réaliser des bilans journaliers sur les points de mesures réglementaires. Le bilan journalier reprend les résultats de fonctionnement (concentrations moyennes, débits moyens, rendements...). Il est établi sur une période de 24 heures à partir de mesures effectuées selon les paramètres (DBO 5, DCO, MES, N, P ) aux différents points de mesure de la STEU. Les données recueillies au niveau des points de mesure réglementaires sont les données d autosurveillance au sens strict définies dans le cadre de l arrêté du 22 juin 2007 et portent sur six points du système de traitement : le déversoir en tête de station (A2), l entrée en station des effluents urbains (A3), la sortie de la station (A4), le by-pass (A5), les boues produites(a6), les apports extérieurs entrants dans la file eau de la station (A7). Figure 1 : Synoptique de représentation des points réglementaires 3 1 EH = 60 g de DBO5 par jour Page 3 sur 39

7 II.1 POINT DE MESURE REGLEMENTAIRE A2 : DEVERSOIR EN TETE DE STATION Le point réglementaire «A2» désigne tous les dispositifs situés en amont de l entrée de la station, utilisé pour dériver tout ou partie des effluents aqueux en provenance du système de collecte, lors de pannes sévères ou de périodes de maintenance programmées de la station d épuration nécessitant un arrêt total ou partiel de celle-ci. A ce titre, le dernier déversoir du réseau de collecte avant la station de traitement est assimilé à un déversoir en tête de station et fait partie intégrante du système de traitement. Ces points de déversement ne sont pas obligatoirement sur la station mais peuvent être à une certaine distance à l'amont sur un poste de pompage par exemple. II.2 POINT DE MESURE REGLEMENTAIRE A3 : ENTREE DE STATION Le point réglementaire «A3» désigne toutes les entrées d'eaux usées en provenance du système de collecte qui parviennent à la station pour y être épurés. II.3 POINT DE MESURE REGLEMENTAIRE A4 : SORTIE DE STATION Le point réglementaire «A4» désigne toutes les sorties d'eaux usées traitées qui sont rejetées dans le milieu naturel. II.4 POINT DE MESURE REGLEMENTAIRE A5 : BY-PASS Le point réglementaire «A5» désigne toutes les eaux usées dérivées de la station vers le milieu naturel qui n'ont pas bénéficié de l'ensemble des traitements des files «eau». II.5 POINT DE MESURE REGLEMENTAIRE A6 : BOUE PRODUITE Le point réglementaire «A6» désigne globalement toute la boue produite par l'ensemble des files «eau» après une éventuelle digestion, et avant tout autre traitement. II.6 POINT DE MESURE REGLEMENTAIRE A7 : APPORTS EXTERIEURS FILE(S) «EAU» Le point A7 concerne tous les apports extérieurs entrant dans l'ensemble des files «eau» et n'ayant pas été acheminés par le système de collecte. Il peut s'agir des réceptions par dépotage de matières de vidange, produits de curage, d'effluents industriels, RESUME un point réglementaire «A2». un point réglementaire «A3». Une station DOIT comporter un point réglementaire «A4». un point réglementaire «A6». Page 4 sur 39

8 de point réglementaire «A5». Une station PEUT ne pas comporter de point réglementaire «A7». III. CARACTERISTIQUES DES EQUIPEMENTS NECESSAIRES PAR POINT DE MESURE Suite aux choix d implantation des points de mesures règlementaires effectués en accord avec le service de police de l eau inhérents à l installation concernée, chaque point de mesure nécessitera l installation d équipements spécifiques selon la capacité nominale de la station de traitement. Ces différents points répondront aux exigences réglementaires listées ci-après et à celles des textes spécifiques à chaque installation (arrêté préfectoral d'autorisation, prescriptions spécifiques ou dossier de déclaration). III.1 POUR LES STATIONS D UNE CAPACITE COMPRISE ENTRE 200 ET EH Mise en place d un dispositif adapté de mesure des débits en sortie de station (mesure possible en entrée), Prévoir un point de prélèvement pour les bilans 24H : entrée et sortie(s) (dont éventuel by-pass en cours de traitement), Préleveur mobile isotherme possible, Evaluation des volumes de boue extraites et évacuées, Pour les stations de type lagunage, les débits d entrée ne pourront pas être assimilés à des débits de sortie. III.2 POUR LES STATIONS D UNE CAPACITE COMPRISE ENTRE ET EH Point de mesure : A2 ou A5 Equipement permettant d évaluer le débit et les périodes de déversement au niveau du déversoir en entrée de station d épuration (A2) Mesure du débit en continu au niveau du by-pass intermédiaire de la station (A5) Prélèvement au niveau du by-pass intermédiaire avec préleveur fixe asservi au débit (A5) Point de mesure : A3 Mesure du débit en continu en entrée Prélèvement en entrée avec préleveur fixe automatique réfrigéré isotherme asservi au débit Point de mesure : A4 Mesure du débit en continu en sortie Page 5 sur 39

9 Prélèvement en sortie avec préleveur fixe automatique réfrigéré isotherme asservi au débit Point de mesure : A6 Mesure du débit sur l extraction des boues (hors recirculation) Prélèvement (moyen) des boues extraites Mesure du débit de boues évacuées Prélèvement (moyen) des boues évacuées III.3 POUR LES STATIONS D UNE CAPACITE SUPERIEURE A EH Point de mesure : A2 ou A5 Mesure du débit en continu au niveau du déversoir en entrée de station d épuration (A2) Prélèvement au niveau du déversoir en entrée de station avec préleveur fixe automatique réfrigéré isotherme asservi au débit (A2) Mesure du débit en continu au niveau du by-pass intermédiaire de la station (A5) Prélèvement au niveau du by-pass intermédiaire avec préleveur fixe automatique réfrigéré isotherme asservi au débit (A5) Point de mesure : A3 Mesure du débit en continu en entrée de station Prélèvement en entrée avec préleveur fixe automatique réfrigéré isotherme asservi au débit. Point de mesure : A4 Mesure du débit en continu en sortie Prélèvement en sortie avec préleveur fixe automatique réfrigéré isotherme asservi au débit Point de mesure : A6 Mesure du débit sur l extraction des boues (hors recirculation) Prélèvement (moyen) des boues extraites Mesure du débit de boues évacuées Prélèvement (moyen) des boues évacuées Point de mesure : A7 Mesure (volume et prélèvement) et enregistrement des apports extérieurs Page 6 sur 39

10 IV. CHOIX ET MISE EN PLACE DES EQUIPEMENTS DU DISPOSITIF D AUTOSURVEILLANCE Sur la station d épuration, les principaux équipements du dispositif d autosurveillance sont constitués par les débitmètres et les équipements de prélèvement permettant les mesures sur les effluents sur l ensemble des points réglementaires. Ce guide vise en particulier : la mesure de débit sur canal ouvert au moyen de débitmètre mesurant la hauteur de charge ou sur canalisation fermée pour écoulement en charge, la réalisation de prélèvement sur 24 heures proportionnel au débit, IV.1 LES EQUIPEMENTS DE MESURE DE DEBITS IV.1.1 LA MESURE DE DEBIT Le débitmètre permet de mesurer le débit, soit un volume ou une quantité d eau par unité de temps: Il existe de nombreux types de dispositifs de mesure de débit, la plupart étant régie par une norme. Les normes définissent les critères d installation et présentent les lois hydrauliques permettant de déterminer le débit à partir des mesures directes telles que la mesure de hauteur, la mesure d un temps, la mesure d une tension électrique Le débitmètre doit être équipé d un système d acquisition des données pour la totalisation des volumes journaliers. Attention, si le dispositif de mesure n est pas normalisé (norme inexistante pour le type de dispositif ou dimensionnement et/ou installation ne respectant pas la norme en vigueur associée), il est nécessaire de définir la loi hydraulique. Quelque soit le nombre de points de mesure de débit, le choix entre la mise en place d un canal ouvert ou d une mesure sur canalisation en charge doit être effectué en fonction des critères techniques et de fiabilité de la mesure puis financiers. Chaque point de mesure doit être considéré comme un lieu de travail où l accessibilité, la facilité d intervention et la sécurité devront alors être prises en compte. Les documentations diverses concernant le matériel devront être fournies avec les appareils. Celles-ci devront être complètes et rédigées en français. Les modes d emplois des matériels devront être disponibles à demeure sur la station. De plus, les paramétrages de mise en service du matériel et les certificats de conformité devront être fournis par l installateur. Page 7 sur 39

11 IV.1.2 LA MISE EN PLACE DES MESURES DE DEBITS IV ECOULEMENT EN CANAL OUVERT Le principe de mesure repose sur une relation entre le débit et la cote du plan d eau créé en amont des organes de mesures (déversoirs, canaux jaugeurs). Cette relation est établie à partir d une loi hydraulique normalisée ou d une courbe d étalonnage hauteur d eau-débit fournie par le constructeur. Les conditions d application de ces lois hydrauliques et courbes d étalonnage répondent à des exigences très précises, définies dans les normes ou par les constructeurs. Afin d obtenir un écoulement tranquillisé et d éviter toutes perturbations de la mesure (mise en charge du canal), une attention particulière devra être portée aux conditions d alimentation et d évacuation des canaux de mesures. IV LE CANAL D APPROCHE Il permet de tranquilliser l écoulement en amont du dispositif de mesure. La différence de niveau du fil de l eau entre la sortie de l ouvrage amont et l alimentation du chenal de mesure doit être la plus faible possible (raccordement de la fosse au canal d approche sans angle vif). Une alimentation noyée du regard amont est à privilégier Il doit être rectiligne, de section rectangulaire et constante, la pente du radier doit être nulle et ses parois lisses. Dans le cas d une approche dans l axe, sans perturbation en amont (coude, chute, rétrécissement, pente importante, siphon ), la longueur d un canal d approche doit être au moins égale à 10 fois la largeur du canal. Dans des configurations plus défavorables, il peut être nécessaire d augmenter la longueur de ce canal ou de construire à l amont de celui-ci une fosse de dissipation d énergie de dimensions adaptées pour permettre une tranquillisation de l écoulement au niveau du point de mesure. Le canal d'approche doit être théoriquement installé avec 0% de pente mais, pour faciliter la mise en œuvre et réduire les erreurs au montage, il pourra être monté avec une faible contre-pente. Les critères d acceptabilité du canal d approche sont disponibles en Annexe 1. IV L ORGANE DE MESURE L entreprise en charge des travaux devra veiller au strict respect des prescriptions de pose définies dans la notice du fournisseur. Les canaux jaugeurs à ressaut Les canaux de mesures (venturi et assimilé Khafagi Palmer Bowlus Parshall) devront être installés selon les critères d acceptabilité énoncés en Annexe 2 en complément des prescriptions de pose constructeurs. Page 8 sur 39

12 Lors de sa pose, le canal de mesure sera installé en privilégiant la mise en place d un contre moule ou à défaut avec des entretoises de montage dans sa partie supérieure d'une longueur identique à la base. Il ne pourra être accepté aucune déformation de l ouvrage dépassant les tolérances fixées par les normes ou les constructeurs. Page 9 sur 39

13 Figure 2 : Croquis type d une installation en écoulement ouvert (canal jaugeur) Page 10 sur 39

14 B Section de mesurage de la charge 4 à 5xh max h b 1 à 2mm Face amont du déversoir > /4 radians P Détail de la crête et des bords de l'échancrure Déversoir à échancrure rectangulaire, en mince paroi B Section de mesurage de la charge 4 à 5xh max h b 1 à 2mm Face amont du déversoir > /4 radians P Détail de la crête et des bords de l'échancrure Déversoir à échancrure triangulaire, en mince paroi Page 11 sur 39

15 Les déversoirs à mince paroi : Les déversoirs à mince paroi, de type triangulaire et rectangulaire devront répondre à la norme NF Ces déversoirs ne pourront être placés que sur les eaux épurées ou peu chargées en matières en suspension. Ces canaux devront disposer d'une purge de fond suffisamment dimensionnée, afin de procéder au nettoyage et faciliter les opérations de vérification du débitmètre (ou bypass du canal). Les déversoirs seront fixés d'une manière étanche. IV A L AVAL DE L ORGANE DE MESURE Le débit maxi mesurable sur le canal sera au minimum égal à 1,5 fois le débit de pointe horaire de la station. Le maître d ouvrage devra s'assurer que jusqu'au débit maximum admissible par le canal, il n'y ait pas de contrainte aval telle que la hauteur de charge mesurée au niveau du ressaut aval soit toujours inférieure ou égale à 0,70 de la hauteur de charge mesurée. L écoulement ne devra pas être ralenti pour permettre un dénoiement total de l organe de mesure. Aucune contre pente ne sera admise en aval du canal. IV LE DEBITMETRE Le choix du capteur dépendra des conditions de mesures et des caractéristiques des eaux résiduaires (charge des effluents, température, présence de flottants ). Les différentes techniques de mesure de hauteur de charge peuvent être utilisées : ultrasons, radar (onde électromagnétique). Afin de permettre le contrôle du fonctionnement du débitmètre, il est nécessaire de mettre en place : un moyen de contrôle de la hauteur d eau au niveau du point de mesure, par exemple une échelle limnimétrique graduée précisément (au centimètre minimum), calée sur le zéro de l organe de mesure un système d indication de la hauteur d eau et/ou du débit mesurés par le débitmètre au niveau de l organe de mesure. La section de mesure se fera toujours à une distance, par rapport au seuil, comprise entre 4 à 5 fois la hauteur de charge maximale prévue pour un déversoir. Pour les mesures de débit sur canaux ouverts, les débitmètres seront placés à proximité immédiate du canal de mesure. Si le canal de mesure est couvert, il convient de prévoir au niveau du capteur de mesure une trappe d accès facile à manœuvrer et suffisamment grande pour permettre l installation d un débitmètre en parallèle lors des contrôles. Quelque soit le débitmètre installé, le montage de prise impulsionnelle (prise supplémentaire en cas de préleveur fixe) devra être prévu pour permettre un Page 12 sur 39

16 enregistrement des volumes horaires ainsi que la possibilité de commander des préleveurs. Les capteurs les plus fréquemment rencontrés sont des capteurs à ultrasons lors d installations de débitmètres sur des canaux ouverts. Les critères d installations de ce type de capteur sont les suivants : Les mesures par ultrasons ne seront pas utilisées en cas de formation d'écumes, de vaguelettes, mousses, vapeur ou graisses sur la section de mesure pouvant altérer la hauteur de charge mesurée, Les capteurs à ultrasons seront positionnés sur une potence rigide fixée, si possible, de chaque côté de la paroi du canal d'approche. Cette potence sera suffisamment robuste pour éviter toute flèche, La sonde sera positionnée au centre du chenal, perpendiculaire à l axe de l écoulement, en tenant compte de son angle d émission (éviter les échos parasites sur les parois du chenal), L'angle d'émission du capteur sera le plus proche possible de la verticale. La fixation du capteur devra permettre une possibilité de réglage ; son montage et démontage sera aisé et n'influera pas sur la hauteur de charge mesurée, Un capotage antisolaire facilement démontable protègera la sonde des dérives dues à la température, Le positionnement vertical de la sonde sera tel que la hauteur de charge maximale mesurée soit hors de la zone morte du capteur, Une mire de vérification de la mesure de hauteur, amovible et de mise en place aisée sera fournie avec l'appareil (une simple plaque est suffisante). IV ECOULEMENT EN CONDUITE FERMEE Le principe de débitmètre électromagnétique est généralement retenu au vu de sa précision. Le matériel placé en extérieur aura une classe de protection IP 67 (extérieur) et 68 (cas d un débitmètre dans un regard). L appareil de mesure doit être installé sur un tronçon droit de la conduite de façon que les perturbations d écoulement dues à la configuration de la conduite ne puissent pas provoquer d erreur de mesure. Les règles à respecter pour la position de l appareil et la pose d éventuels accessoires, tels que les cônes de réduction et stabilisateurs d écoulement, sont celles préconisées par les normes ou les constructeurs. La mise en place d'un tel débitmètre devra répondre à la norme NF X Néanmoins, il sera monté avec au minimum une longueur droite de 5 D.N. amont et 3 D.N. aval par rapport à l'axe du débitmètre, exempte de toute contrainte (vanne, coude, ). Le débitmètre devra autant que possible être monté sur canalisation montante. En cas de positionnement horizontal, il convient de s assurer du maintien en charge de la canalisation. Page 13 sur 39

17 Figure 3 : Exemple d installation d un débitmètre électromagnétique Figure 4 : Débitmètre électromagnétique Col de cygne Les critères d installation d un débitmètre électromagnétique sont listés ci-dessous: En cas de présence de clapet anti-retour au pied de la canalisation, il faudra disposer d une vanne d isolement en aval du débitmètre, avec possibilité de purge, La pose d un tel équipement inclue la fourniture d une manchette de rechange pour pouvoir permettre un retour en usine du débitmètre si nécessaire. Elle aura été essayée lors du montage, Il faut veiller à une bonne isolation du débitmètre (mise à terre) et faire attention aux interférences magnétiques et aux courants induits internes, Pour une canalisation gravitaire installée en siphon, une vitesse minimale de passage de 0.6 m/s sera retenue, Dans le cas d une mesure sur canalisation verticale (refoulement), une vitesse minimale de passage de 0.3 m/s sera retenue, sauf prescriptions contraires, et une vitesse minimale de 0.6 m/s est à privilégier (auto curage) pour les eaux brutes et boues. Page 14 sur 39

18 IV.1.3 Enregistrement des débits / Acquisition de données Quel que soit le type d appareil utilisé, il doit permettre l indication du débit instantané mesuré et doit être équipé d un enregistreur et/ou d un système d acquisition des données avec un totalisateur du débit journalier. Dans le cas où le débitmètre est implanté dans un endroit difficilement accessible, la partie électronique devra être portée à hauteur d homme. Au minimum, les informations suivantes devront être disponibles sur site : volume journalier, enregistrement des volumes reçus et/ou rejetés sur au moins 8 jours, ainsi que les indications fournies par le pluviomètre (quand elles existent). Pour les points d autosurveillance réglementaires l acquisition des données devra être compatible avec le transfert au format SANDRE. La possibilité de réaliser la totalisation des débits journaliers sur des créneaux horaires paramètrables doit être rendue possible par le logiciel de supervision afin d accroître l adéquation débit/prélèvement réalisé lors des bilans d autosurveillance réglementaires. Exemple : 1. Lancement d un bilan réglementaire de 10h00 à 10h00 sur la station de traitement 2. Extraction possible des volumes en entrée et sortie de station entre 10h00 et 10h00. IV.2 LES EQUIPEMENTS DE PRELEVEMENT D ECHANTILLONS IV.2.1 POINT DE PRELEVEMENT Le point de prélèvement sera situé dans un milieu homogène placé dans un lieu bénéficiant d un bon brassage et d un renouvellement régulier de l effluent afin d appréhender correctement les matières en suspension et flottantes. Il doit être hors des zones de stagnation de l effluent (fonds de bassin, de fosse ou de cuve sont à éviter). Un prélèvement dans un écoulement laminaire est proscrit et une implantation à l aval d un organe de mesure de débit est conseillée. Les points de prélèvement devront être choisis de manière à ne pas perturber la mesure de débit et en aucun cas dans l organe de mesure Le point de prélèvement doit être représentatif de la pollution que l on souhaite quantifier. Dans tous les cas, le point de prélèvement à l entrée de la station se situera : en aval du dégrillage, en amont des retours en tête, en amont des apports extérieurs (matières de vidanges, etc.), et en amont d un éventuel bassin de stockage-restitution Page 15 sur 39

19 IV.2.2 LE PRELEVEUR D ECHANTILLONS OU ECHANTILLONNEUR Le préleveur permet de constituer un échantillon représentatif de l effluent à analyser. Il est composé : d une enceinte qui contient : le(s) bidon(s) de prélèvement, le module de commande et les équipements permettant l aspiration de l effluent et sa répartition dans le(s) bidon(s), d un tuyau d aspiration plongeant dans l effluent à prélever. Il existe sur le marché deux types d échantillonneurs automatiques qui se distinguent par le dispositif de pompage : Echantillonneur automatique à pompe péristaltique (PP) Echantillonneur automatique à pompe à vide (PAV) LA REALISATION DE BILANS SUR 24 HEURES EXIGEE PAR LA REGLEMENTATION NECESSITE L UTILISATION DE PRELEVEURS AUTOMATIQUES REFRIGERES, ISOTHERMES ET ASSERVI AU DEBIT. L installation du préleveur doit être rigoureuse afin de garantir la représentativité des prélèvements et le respect des règles de l art. Le fonctionnement du préleveur est régi par une norme (permettant d assurer la représentativité de l échantillonnage sur la période de 24 heures d un bilan). IV.2.3 LA MISE EN PLACE DES PRELEVEURS D ECHANTILLONS Le préleveur ou échantillonneur peut être installé sur un canal ouvert ou sur une conduite fermée (par piquage). Dans le cas d un prélèvement sur une conduite fermée par piquage, il est nécessaire de créer une«boucle primaire» de circulation de l effluent à prélever sur laquelle est disposé le point de prélèvement (bac de prélèvement à pression atmosphérique alimenté en permanence). Un soin particulier doit être accordé au choix et dimensionnement du dispositif de pompage assurant la circulation de l effluent. Il doit être adapté aux caractéristiques du rejet (débit, nature de l effluent ). Les recommandations de mise en place des préleveurs sont les suivantes : Le préleveur doit être placé en hauteur par rapport au point de prélèvement (notamment pour les préleveurs à dépression) et le plus près possible du point de prélèvement. La hauteur d'aspiration devra être la plus réduite possible. Le tuyau de prélèvement doit être le plus court possible, et toujours en position ascendante pour éviter la formation de dépôt : éviter les coudes, les siphons, les marches. Il sera de préférence transparent afin de vérifier aisément l état d encrassement. Le tuyau de prélèvement devra être orienté vers l'aval, et éloignés des parois et du fond du canal de mesure. L'emploi de crépine est proscrit. L ensemble des éléments participant à l aspiration de l effluent doivent garantir la parfaite étanchéité de l aspiration (absence de bulles dans le bol de prélèvement). Page 16 sur 39

20 L enceinte doit être réfrigérée et thermostatée pour l ensemble des prélèvements. Les bidons de stockage devront avoir un large col d alimentation facilitant le nettoyage Le démontage du bol sera simple afin de faciliter le nettoyage. Il importe de fiabiliser l installation du préleveur, garantir sa pérennité de bon fonctionnement, permettre un entretien et une maintenance aisée. Le contexte tropical du département de l ile de la Réunion nécessite une attention particulière sur les caractéristiques des échantillonneurs mis en place pour réaliser l autosurveillance vis-à-vis du maintien en température des échantillons pendant les campagnes de prélèvements. A cet effet, il convient de : - Privilégier les préleveurs permettant un fonctionnement pour des températures ambiantes extérieures supérieures à 45 C - Installer l échantillonneur obligatoirement sous un abri pour une protection contre les rayons du soleil, L orientation de l abri et de l échantillonneur est à réaliser idéalement selon le croquis suivant : Trajectoires du soleil Est Eté Hiver Nord Sud Préleveur Abri- Protection solaire du préleveur Ouest Une liste des critères d acceptabilité des préleveurs est disponible en annexe 3. Page 17 sur 39

21 IV.2.4 CRITERES DE FONCTIONNEMENT ET ASSERVISSEMENT DES PRELEVEURS Les préleveurs sur eaux brutes et eaux traitées, sur boues ou sur matières de vidange, devront toujours être asservis au débit, soit par impulsions débitmétriques, soit par impulsions à partir d'une base de temps pendant la durée de fonctionnement des pompes de relèvement d'eaux brutes, notamment dans le cas de mesure de débit unique en sortie de station d'épuration. Les préleveurs devront obligatoirement respecter la norme ISO , fixant les critères de fonctionnement et notamment : Existence d un système de purge préalable du circuit de prélèvement avant chaque cycle de prélèvement, Asservissement du préleveur à une mesure en continu du débit, Fréquence soutenue des cycles de prélèvement, nombre de prélèvements journaliers minimum sera toujours supérieur à 150. Nombre d impulsions émises par le débitmètre et reçues par le préleveur sera toujours identique. Le temps entre 2 impulsions de prélèvement sera toujours supérieur à la durée du cycle de prélèvement. Diamètre interne du tuyau de prélèvement compris entre 9 et 15 mm Vitesse d aspiration : sera de 0,8 m/s à +/- 0,3 m/s Volume prélevé : il sera toujours supérieur ou égal à 50 ml. Répétabilité des volumes : après un minimum de 5 prélèvements, les volumes devront être distribués avec une fidélité et une exactitude au moins égale à +/- 5 % du volume souhaité Reproductibilité des volumes : Ecart limite de 5 % entre le volume d échantillon prélevé et celui devant être théoriquement obtenu sur 24 heures Température : la température dans l enceinte réfrigérée sera de 4 C à +/- 2 C. IV.2.5 METHODOLOGIE D ASSERVISSEMENT DU PRELEVEUR La programmation du préleveur à appliquer doit satisfaire plusieurs contraintes : Nombre minimal de prélèvements : 150 pour une durée de 24 heures, Volume minimal de 50 ml par prélèvement, Volume total prélevé inférieur au volume du flacon collecteur (pas de débordement) Page 18 sur 39

22 Exemple : Flacon collecteur de volume 25L Volume moyen transitant au point de prélèvement : 3000 m 3 1. Définition de l intervalle de prélèvement Afin de définir l intervalle de prélèvement, il convient d obtenir un nombre minimal de 150 prélèvements pour 70% du volume moyen transitant au point de prélèvement : Intervalle prélèvement = Volume moyen transitant au point de prélèvement * 70 % Nombre de prélèvements minimal Intervalle de prélèvement = (3000 * 0.7)/ Définition du volume de prélèvement Intervalle prélèvement = 14 m 3 Nous considèrerons que le nombre maximal de prélèvements sera de 300 prélèvements. Le volume à prélever V prélèvement est ainsi calculé compte tenu du volume du flacon collecteur V flacon collecteur, du nombre de prélèvements maximal (300) et d une marge de sécurité sur le volume total de 20%. V prélèvement = V flacon collecteur * 80 % = (25 *0.8)/300 Nombre maximal de prélèvements V prélèvement = 67 ml > 50ml Volume miminum (150 prélèvements) = 10,05 litres Volume maximum (300 prélèvements) = 67 *300 = 20,1 litres La définition de l intervalle de prélèvement tous les 14 m 3 associée à un volume de prélèvement de 67 ml permet de satisfaire toutes les exigences pour des volumes d eaux à prélever transitant au point de prélèvement entre 2100 m 3 et 4200 m NOMBRE DE PRELEVEMENTS l 14.3 l VOLUME COLLECTE 20.1 l Max 25l 2100 m3 DEBIT DU POINT DE PRELEVEMENT (M3) 4200 m3 Marge de sécurité 3000 m3 Volume moyen Marge de sécurité Page 19 sur 39

23 IV.2.6 CONSTITUTION DES ECHANTILLONS Le mode opératoire de constitution de l échantillon à analyser est un élément prépondérant dans la représentativité de l échantillon prélevé. IV FLACONNAGE A UTILISER L usage de plusieurs flacons est possible mais pertinente uniquement dans le cadre de la recherche d une pollution suspectée et ciblée. Pour la réalisation des bilans réglementaires, l utilisation d un récipient unique est fortement recommandée, afin de réduire la manutention et le risque d oxygénation de l échantillon lors du transvasement des différents flacons dans le réceptacle du mélange. Si le préleveur est mono-flacon, l échantillon moyen est constitué à la fin du bilan. Si le préleveur est multi-flacons, il convient de reconstituer préalablement l échantillon moyen dans un contenant plus grand afin de pouvoir réaliser l homogénéisation pour pouvoir prélever une partie de cet échantillon reconstitué. IV HOMOGENEISATION Au moment de prélever l échantillon à analyser, une bonne homogénéisation est nécessaire en veillant à ne pas créer de vortex dans l effluent pour ne pas oxygéner le mélange. IV HOMOGENEISATION MECANIQUE Une homogénéisation mécanique est à privilégier via l utilisation de pales conçues et fabriquées spécifiquement pour travaux de laboratoire dont la composition et les caractéristiques sont connues. Les trois pales qui peuvent être retenues car ils permettent d'obtenir un flux axial efficace pour les échantillons aqueux sont listées en figure 5: Quadripale rectangulaire ou hélice à 4 pales : refoule les particules à mélanger du haut du récipient vers le bas. Hélice pour une plage de vitesse moyenne à élevée. Hélice tripale profilée. Hélice marine : refoule les particules à mélanger du haut durécipient vers le bas. Figure 5 : Présentation des 3 types de pales recommandés pour l homogénéisation. Pour mener à bien l opération d homogénéisation de l échantillon moyen, le protocole à suivre est le suivant (source Guide technique AQUAREF 2011) : Page 20 sur 39

24 Si nécessaire, sortir le flacon collecteur de l échantillonneur (ne pas poser le couvercle de l échantillonneur à même le sol) ; Installer le support (ou pied) accueillant une perceuse ; Fixer la perceuse (équipée de l hélice à flux axial préalablement nettoyée) sur son support ; Régler la hauteur de la tige de l hélice de façon à ce qu elle soit à environ 1/5 de la hauteur par rapport à l interface eau/air, afin de limiter la zone de fond du flacon qui ne sera plus homogénéisé lorsque le niveau de l effluent dans le flacon collecteur aura atteint le niveau de l hélice ; Incliner l hélice pour une homogénéisation optimale et pour limiter l effet vortex ; Mettre l hélice sous agitation jusqu à la naissance du vortex tout en veillant à ne pas en créer ; Laisser l ensemble fonctionner quelques minutes pour stabilisation du mélange ; Distribuer dans les flacons destinés à l analyse tout en maintenant l agitation dans le flacon collecteur ; Le programme d échantillonnage doit être adapté de façon à ce que le flacon collecteur ne soit pas rempli à ras bord (risque de débordement lors d une l agitation mécanique). Ce point est à prendre en considération lors de la phase de programmation de l échantillonneur. Afin de déterminer les réglages optimum de cette homogénéisation mécanique (vitesse appliquée de rotation, temps de fonctionnement, ), des mesures du taux d oxygène au sein de l échantillon au cours de l agitation est indispensable (objectif = aucune augmentation du taux d oxygène présent dans l échantillon initial suite à la réalisation de l agitation). IV HOMOGENEISATION MANUELLE Dans le cadre d une homogénéisation manuelle, il convient que l homogénéisation soit faite par des mouvements de 8 et non en secouant le bidon afin d éviter de réoxygéner l échantillon. IV DISTRIBUTION Une homogénéisation rigoureusement réalisée permet de s affranchir d un choix particulier sur le mode de répartition de l échantillon moyen dans les flacons (pour l analyse). L opération de distribution de l échantillon moyen dans les flacons peut ainsi être réalisée par une distribution flacon par flacon, en remplissant chacun d eux en une seule fois. Il convient cependant de recueillir l échantillon à analyser dans un flacon, penché sur le côté (pour éviter l introduction d air). Les flacons d échantillons destinés aux analyses des paramètres DCO et DBO 5 doivent être rempli à ras bord bouchés pour éviter la présence d air. Page 21 sur 39

25 IV.2.7 CONSERVATION, TRANSFERT ET STOCKAGE DES ECHANTILLONS Les échantillons doivent être maintenus en enceinte réfrigérée (température comprise entre 0 et 4 C) pendant toute la durée du transport jusqu au laboratoire, qui doit se faire le plus rapidement possible. Les conditions de conservation et de transport des échantillons doivent permettre de démarrer les analyses dans un délai inférieur à 24 heures après constitution de l échantillon. V. VALIDATION INITIALE DU DISPOSITIF D AUTOSURVEILLANCE Une validation initiale métrologique des équipements du dispositif d autosurveillance lors de la mise en eau de la station de traitement est fondamentale avant toute réalisation de bilan réglementaire. V.1 VALIDATION DE LA DEBITMETRIE La validation de la débitmétrie s effectue d une part sur la conformité du dispositif de mesure pour chaque point concerné et d autre part par le biais de mesures comparatives. V.1.1 VALIDATION DU DISPOSITIF DE MESURE Dans le cas d une mesure de débit sur canal ouvert, quatre conditions sont jugées indispensables pour valider la structure : Un canal de mesure en bon état, correctement posé, plan et horizontal, Aucune fuite, ni débordement possible, Un dimensionnement permettant une hauteur d eau moyenne supérieure à 5 cm, Un bon fonctionnement hydraulique amont et aval. Si l un de ces critères n est pas respecté, le débit sur le point donné est jugé nonconforme, remettant ainsi en cause l autosurveillance effectuée sur ce point. V.1.2 MESURES DE DEBIT EN ECOULEMENT A SURFACE LIBRE V ORGANE DE MESURE Pour valider l organe de mesure, une vérification sera faite sur: Ses caractéristiques dimensionnelles vis-à-vis de celles définies par le constructeur ou par la norme en vigueur, de son état d entretien (propreté, niveau d engravement du canal d approche ), Le fonctionnement hydraulique en amont de l organe (état de tranquillisation) et en aval (état du dénoiement), La bonne implantation du capteur de mesure et l existence d un système adapté de mesure de la lame d eau au niveau du point de mesure. Une loi hydraulique utilisée pour le capteur (transformation hauteur-débit) conforme. Page 22 sur 39

26 V MESURE DE LA HAUTEUR D EAU Il faut vérifier de manière instantanée, éventuellement pour plusieurs niveaux, la cohérence entre la mesure de la hauteur d eau assurée par le débitmètre en place et celle mesurée au niveau de l implantation du capteur de mesure. V RELATION HAUTEUR-DEBIT Il faut vérifier, éventuellement pour plusieurs niveaux, la valeur de débit fournie par le débitmètre pour une hauteur d eau par référence à la loi hydraulique caractérisant l organe de mesure. V.1.3 MESURE DE DEBIT EN ECOULEMENT EN CHARGE L installation de mesure doit respecter les prescriptions fixées par le fournisseur de l appareil, notamment les distances rectilignes en amont et aval d obstacles (coudes, vannes ). Si les conditions le permettent, il sera procédé à une mesure de débit, parallèle à l installation en place, par un dispositif tel que débitmètre à effet Doppler, à ultrasonsmesure par temps de transit, ou tout autre système adapté. Dans ce cas, une comparaison des volumes mesurés par le débitmètre en place et celui installé, sur une période minimale de deux heures sera réalisée. V.2 VALIDATION DU DISPOSITIF DE PRELEVEMENT La structure de prélèvement est validée selon six critères principaux, à savoir : Asservissement de l échantillonneur au débit, Diamètre intérieur du tuyau de prélèvement supérieur à 9 mm et inférieur à 15 mm, Vitesse d aspiration supérieure à 0,5 m/s, Volume unitaire de prélèvement supérieur à 50 ml, Nombre de prélèvement sur 24 heures supérieurs à 6 prélèvements par heure de fonctionnement (soit 150 prélèvements/j. pour un fonctionnement continu), Pas d arrêt ou de débordement avant la fin du bilan. Page 23 sur 39

27 VI. LE SUIVI METROLOGIQUE DES APPAREILLAGES DU DISPOSITIF D AUTOSURVEILLANCE VI.1 DEFINITIONS Suite à la validation du dispositif, un suivi métrologique concernant l ensemble des équipements, instruments et appareils du dispositif d autosurveillance doit être mis en place. Il consiste à réaliser, l ensemble des opérations permettant d assurer la fiabilité des données générées par le dispositif d autosurveillance : Entretien, vérification et étalonnage des dispositifs de mesures de débit, Entretien et maintenance des préleveurs, vérification des critères de représentativité de l échantillonnage. VI.1.1 LA FORMALISATION DU SUIVI METROLOGIQUE Pour chaque équipement et appareil du dispositif d autosurveillance, il convient de formaliser le suivi métrologique par : Un mode opératoire indiquant : o o o les actions d entretien et de maintenance ainsi que leur fréquence, les critères de vérification, la fréquence de chaque vérification, l écart maximum toléré associé, et les actions à mettre en œuvre en cas de panne de l appareil ou en cas de dépassement d un des écarts maximum tolérés lors des vérifications. Une fiche de vie retraçant l historique des différentes interventions, vérifications et étalonnages réalisés. Une fiche de contrôle où sont enregistrés les résultats permettant de démontrer la fiabilité de l appareil. La fiche de vie et la fiche de contrôle peuvent être regroupées en une fiche de suivi. La documentation fournie par le constructeur y compris les certificats d étalonnage des débitmètres électromagnétiques et les courbes d étalonnage des canaux jaugeurs et déversoirs doit également être disponible. VI.1.2 LA FORMATION DU PERSONNEL Il est nécessaire que le personnel dédié à l entretien des équipements de mesure ainsi qu à la réalisation des prélèvements et des échantillons ait reçu une formation appropriée à ses rôles et responsabilités dans la réalisation de l autosurveillance. Page 24 sur 39

28 VI.2 LA MISE EN ŒUVRE DU SUIVI METROLOGIQUE DES DISPOSITIFS DE MESURES DE DEBITS VI.2.1 LES CAPTEURS DE MESURE DE HAUTEUR Dispositif Action Fréquence préconisée Ecart maximum toléré (en %) Nettoyage de la sonde (notamment pour enlever les toiles d araignées). Régulièrement (selon l expérience) Sonde ultrason Contrôle d au moins deux hauteurs de la courbe d étalonnage plus le zéro si possible En station deux fois par an +/- 5% (entre la hauteur lue et celle mesurée par l opérateur) Contrôle de la fiabilité du totalisateur du débitmètre et de son report sur la supervision (si existante). En station, une fois par an +/- 5% VI.2.2 LES DISPOSITIFS JAUGEURS Dispositif Action Fréquence préconisée Ecart maximum toléré (en %) Dispositifs jaugeurs : Canaux jaugeurs et déversoirs Nettoyage du canal. Contrôle de la conformité de l installation par rapport à la norme associée au type de dispositif considéré. Régulièrement, selon l expérience, pour éviter l accumulation de dépôts. Au moment de l installation et régulièrement pour prévenir toute déformation. Se reporter aux critères de la norme. Page 25 sur 39

29 VI.2.3 LE DEBITMETRE ELECTROMAGNETIQUE SUR CONDUITE TOUJOURS EN CHARGE Dispositif Action Fréquence préconisée Ecart maximum toléré (en %) (1) Etalonnage selon une méthode accrédité ou à défaut par passage sur banc selon la norme NF EN A la fréquence indiquée par le constructeur ou au minimum tous les 7 ans (en l'absence de prescription plus contraignante du constructeur). EMT à préciser sur le certificat d étalonnage. (2) Vérification par remplissage ou vidange d un bassin de volume connu (si la technique et la configuration du lieu le permettent). Une fois par an si la technique et la configuration du lieu le permettent. 5%. Débitmètre électromagnétique Contrôle de l électronique et de la résistance aux bornes (vérification du signal électrique 4 20 ma). Une fois par an ou selon prescriptions du constructeur. Vérification de l état général (revêtement intérieur, encrassement, corrosion, entartrage) et de l état des électrodes (encrassement, endommagement). (4) Au moins une fois entre 2 étalonnages. Contrôle du report du totalisateur sur la supervision (si existante). Deux fois par an 5% maximum (1) Cet étalonnage se fait sur 5 points d essais de la gamme de mesure : réglages de débits correspondant à 10, 25, 50, 75 et 100% du débit nominal. (2) Cette vérification peut avoir valeur d étalonnage s il y a un étalon dans la boucle de vérification (par exemple un transpalette peseur vérifié par un organisme accrédité). L écart maximum toléré est fixé par l exploitant. (3) Le zéro se vérifie lorsque la canalisation est remplie et à vitesse du fluide nulle. Page 26 sur 39