ARTOl S-P I CAR D I E RESUME - CONCLUSION Sca WCUMEIITATION

- ~~

Afin de mesurer la variabilité de la pollution en fonction de la pluviométrie, une étude a été realisée sur la station d'épuration de Flesselles.

Cette commune a été retenue pour ses caracteristiques qui répondent au mieux aux

- L'absence d'entreprises sur la commune. - Un réseau de collecte unitaire recevant les effluents d'un unique bassin versant. - L'absence de multiples déversoirs d'orage. - Un bon taux de raccordement de la pollution.

La mesure des paramètres suivant : COT, Turbidité, pH, Conductivité, Température

critères suivant :

et Débit, a été réalisée en continu.

Les flux de pollution exprimés en DBO, DCO et MES (paramètres officiels d'évaluation de la pollution) ont été obtenus à partir du COT, de la Turbidité et du Débit par régression linéaire. Les résultats de ces régressions sont :

- DBO = 1,50 COT t 18,76 - DCO = 3,35 COT + 94,25 - MES = 0,40 Turbidité t 143,95

R = 0,81 R = 0,88 R = 0 3 2

La mesure en continu nous a permis de tracer les pollutogrammes de chaque journée d'observation. Sur ces pollutogrammes, nous pouvons constater l'influence des précipitations sur la pollution par comparaison avec la pollution produite par temps sec.

L'impact des précipitations sur la variabilité des flux de pollution est très net. On observe une augmentation de ceux-ci, proportionnelle au type de pluie. Les plus gros apports de pollution correspondent principalement aux pluies à forte intensité et à longue durée

La pollution due aux précipitations est mesurable quelques minutes aprés le début de celles-ci. Nous avons donc un temps de concentration qui est court (de l'ordre de 10 à 20 minutes).

Par temps sec, la station d'épuration traite 90 % de la pollution arrivant en amont contre 47 % par temps pluvieux. Sur l'ensemble des mesures, il y a eu 68 % de la pollution qui sont entrés dans la station d'épuration et qui y ont été traîtés le reste ayant été rejeté au déversoir d'orage.

Par temps de pluie, le flux en MES augmente plus que les flux en DBO et DCO (33 fois plus en moyenne qu'en période sèche pour les MES contre 1,6 fois pour la DBO et la DCO).

Donc, comme la grande majorité des effluents partant au d k r s o i r d'orage proviennent des précipitations, ils sont principalement chargés de MES.

Le rapport de la pollution résiduelle sorant de la station dépuration sur la pollution pariant au déversoir d'orage est de 1 pour 5.

Par conséquent, dans le cas d'une station dépuration "classique", une amélioration possible pour augmenter le rendement, serait de prévoir un nouveau ou un plus grand bassin tampon qui limiterait les rejets au déversoir dorage mais qui ne saturerait pas la station dépuration.

Mais dans le cas de Flesselles, il est à noter que le déversoir d'orage est en fait une lagune de décantation où les effluents séjournent quelques temps avant de passer par surverse dans un bassin d'infiltration. La plus grande partie de la pollution contenue dans les effluents partant au déversoir d'orage est donc éliminée (principalement les MES, les bactéries et autres coliformes).

PRESENTATION DE L'AGENCE DE L'EAU ARTOIS-PICARDIE

La loi sur l'eau du 16 décembre 1964 organise la lutte contre la pollution en mettant en place des structures administratives et une réglementation. A la suite de cette loi sont créées les six agences de l'eau, associées chacune au bassin versant d'un grand fleuve, excepté le bassin Artois-Picardie qui est la juxtaposition de petits bassins versants.

Ces agences sont les suivantes :

- Agence de l'eau Artois-Picardie à Douai 764 Boulevard Lahure BP 818 59508 DOUAI CEDEX Té1 : 27.99.90.00 - Fax : 27.99.90.15

- Agence de l'eau Adour-Garonne à Toulouse.

- Agence de l'eau Loire-Bretagne à Orléans.

- Agence de l'eau Rhin-Meuse à Metz.

- Agence de l'eau Rhône-Méditerranée-Corse à Lyon.

- Agence de l'eau Seine-Normandie à Nanterre

Ces Agences de l'Eau sont doublées d'un Comité de Bassin avec lequel elles définissent la politique de l'eau.

LES C O m DE BASSINS

Ces comités regroupent des élus, des représentants des usagers et des représentants de 1'Etat. Ils ont une structure de concertation.

C'est aux comités de bassin que revient l'arbitrage, le soin de planifier et d'une manière générale, la gestion de l'ensemble des milieux aquatique du bassin.

Chaque Comité de Bassin agit avec son Agence de l'Eau dans le cadre de plans pour l'eau cohérents, sorte de projets communs pour l'eau, les milieux aquatiques et les nappes.

LES AGENCES DE L'E4U

Elles assurent l'exécutif des Comité, de Bassin : elles mettent en oeuvre, en cohérence avec la politique nationale définie par le Ministère de l'Environnement, la politique définie par leur Comité de Bassin pour protéger les ressources en eau, assurer la dépollution et l'équilibre des milieux aquatiques.

II est nécessaire de modifier le comporîement des usagers de l'eau pour les raisons

Pour ce faire, les Agences disposent de plusieurs moyens :

- un système de redevances et d'aides.

- une force de proposition issue de la compétence technique et des connaissances scientifiques que possèdent les professionnels de l'eau travaillant au sein des Agences.

- un contrôle social dû à la transparence des priorités, des responsabilités et des résultats grâce à une politique d'information adaptée.

précédent es.

Les Agences de l'Eau, partenaires des collectivités locales, des industriels et des agriculteurs, impulsent ou sont associées aux travaux d'aménagement, de dépollution et de réhabilitation des milieux aquatiques naturels. De ce fait, elles assurent à part entière le rôle de conseiller technique.

De par leurs connaissances, les Agences de l'Eau informent également les responsables politiques et administratifs afin de faciliter leurs choix dans le domaine de l'eau.

L'AGENCE: DE L'EAU ARTOIS-PICARDIE

Elle gère les ressources en eau de la région Nord Pas-De-Calais, de la Somme et d'une partie de I'Aisnes (région de St Quentin et Ouest du Thiérache). Cela représente une superficie de 20.000 km2 pour 4,7 millions d'habitants.

Les différents départements la composants sont les suivants :

- Département Secrétariat Général. II s'occupe de la communication, de la documentation et des ressources humainesl.

- Département Finance. II gère le service juridique, la comptabilité, l'informatique, le service redevance, la logistique et le contrôle de gestion.

- Département Relation Scientifiques et Internationales.

- Département Ressource en Eau. II prend en charge l'agriculture et l'hydrogéologie. II est responsable de la stratégie d'alimentation en eau potable et de la satisfaction des besoins de tous les usagers.

- Départemenr Lutte contre la Pollution. II se décompose en plusieurs services qui sont les missions Mer du Nord, Littoral, Picardie, Industrie, Qualité de l'assainissement, Qualité des eaux, Service déchets et Hydrologie. Ce département assure une aide technique et financière dans le cadre de la lutte contre la pollution. i l contribue égalernent à une meilleure connaissance du milieu naturel et à la diffusion dc l'expertise.

1 ) BUT DE L'ÉTUDE

2 ) PRÉSENTATION DE LA STATION D'ÉPURATION

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

3 ) MESURES EFFECTUÉES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4)DÉROULEMENT DE LA CAMPAGNE . . . . . . . . . . . . . .

. PÉRIODE DE MESURE

. PROBLÈMES RENCONTRÉS

5 ) EXPLOITATION DES RÉSULTATS . . . . . . . . . . . . . . . .

A ) COMMENTAIRE SUR LES MESURES . . . . . . . . . . . . . .

. .

. .

. .

. .

. .

. .

B ) EXPLOITATION STATISTIQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c ) CALCUL DE LA JOURNÉE DE TEMPS SEC MOYENNE . .

6 ) R U X DE POLLUTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

A ) DÉTERMINATION DES FLUX DE POLLUTION . . . . . . .

B ) OBSERVATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c ) POLLUTION DUE AUX PRÉCIPITATIONS . . . . . . . . . . .

P 1

P 1

P 2

P 3

P 4

P 4

P 8

P 10

P 1 0

P 1 0

P 1 1

P17

D ) COMPARAlSON FLUX REJETÉ PAR LA STATION ET FLUX REJETÉ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DÉVERSOIR D'ORAGE P 19

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C CONCLUSIONS P 20

1) BUT DE L ~ D E

Calculer les flux de pollution en DBO, DCO et MES arrivant à l'entrée de la station d'épuration de Flesselles et mettre en évidence leur variabilité par temps sec et par temps pluvieux.

Le caractère très variable de la pollution produite et le fait que les pluies soient des phénomènes très aléatoires et fugaces entrainent la difficulté de mesurer en temps réel.

La mesure des différents paramètres a donc été effectuée en continu pour saisir en spontané les débits et les flux correspondant à un même èpisode pluvieux donné.

2) PRÉSENTATION DE LA STATION D~PURATION DE m ~ s s ~ l l ~ s

La commune de Flesselles est située sur un plateau crayeux recouvert de limons à 15 kilomètres au nord-est d'Amiens et compte 2200 habitants.

Cette commune a été retenue pour cette étude car ses caractéristiques remplissent les impératifs suivants :

- Il n'y a pas d'industrie pouvant fausser la variabilité de la pollution domestique (des variations de 1 à 5 en effluents industriels sont monnaie courante).

- Lc réseau est unitaire ; en effet, le résultat des mesures doit être applicable à ce qui représente une part notable des conditions du bassin. Les effluents collectés proviennent de l'unique bassin versant constitué par la commune ; i l n'y a pas de station de relèvement

- Il n'y a pas plusieurs déversoirs d'orage mais un unique situé à l'entrée de la station dépuration.

- L'habitat récent doit représenter une part importante du bâti pour avoir un bon taux de raccordement de la pollution.

Remarque : L'absence d'entreprises sur la commune entraîne deux conséquences : - la majorité des habitants de Flesselles travaille à l'extérieur de la commune et n'est donc pas présente la journée. - les rejets à la station sont uniquenient de type urbain et pluviaux.

. / . 1

La station dépuration qui a été construite en 1983, est de type biologique (boues activées) et peut traiter une pollution de 2200 équivalent-habitants. Son équipement est le suivant (voir annexe 1) :

- Bassin tampon régulateur (675 m3) , Poste de relèvement équipé de deux pompes (60 ou 56 m3/h fonctionnant lmm tous les quarts dheüres de 15:30 heures à 20 heures et de 22:OO heures à 07:OO heures) - Dégrilleur automatique courbe. - Dégraisseur (9 m3). - Bassin d'aération (406 m3), turbine (15 kw). - Clarificateur raclé (113 m3 -57 m2). - Canal de comptage (déversoir triangulaire 60") équipé d'un débitmètre (ultra sons). - Lagune à boues (900 m3). - Bassin d'orage décanteur. - Bassins d'infiltration.

Différents paramètres (annexe 2) ont été mesurés par une station automatique:

- COT (Carbone Organique Total) - Turbidité

- Conductivité - Température

- PH

Ces différentes mesures physico-chimiques ont été réalisées en continu à partir d'une boucle hydraulique alimentée par une pompe immergée à l'entrée de la station.

- Débit

II est mesuré à l'entrée de la station avec un déversoir rectangulaire à contractions latérales de section 150 mm pour la première période et avec un déversoir rectangulaire à deux étages de section 150 et 600 mm pour la seconde période (voir annexe 3).

Le débit est également mesuré en aval de la station avec un déversoir triangulaire à 60".

Cette station de mesure automatique prélève aussi des échantillons "classiques" qui sont envoyés au laboratoire Amines de Douai.

2 . / .

Remarque : il faut noter le caractère peu ordinnaire de la mesure en continu qui permet de suivre en instantané les fluctuations de la pollution.

La fréquence d'échantillonage et le type de prélèvement sont :

- Par temps de pluie (évènement pluvieux prévisible) : - un échantillon moyen toutes les deux heures sur lequel on réalise les analyses suivantes : DCO (Demande Chimique en Oxygène), DBO (Demande Biologique en Oxygène), MES (Matières En Suspension) et NTK (azote Kjeldhal).

- un échantillon moyen sur la période d'écoulement en Phosphore total et en Nitrate.

- Par temps sec : - un échantillon moyen 24 heures ou si les prévisions météorologiques prévoyaient de la pluie, un échantillon moyen toutes les deux heures à partir desquels on prépare un échantillon moyen sur 24 heures. Sur cet écantillon, on réalise les analyses suivantes : DCO, DBO, MES et NTK.

- Nitrate.

un échantillon moyen par semaine en Phosphore total et en

4) D É R O U W " T DE LA CAMPAGNE

PÉRIODES DE MESURES

L'ensemble des mesures est regroupé en deux périodes :

- Première période du 06/04/94 au 08/04/94, puis du 12/04/94 au 04/05/94.

- Seconde période du 16/05/94 au 18/05/94, puis du 21/05/94 au 30/05/94.

La première partie des mesures du débit a été effectuée avec un déversoir rectangulaire à contractions latérales permettant de mesurer un débit maximum de 328 m 3 h .

Celui-ci fut remplacé pour une seconde série de mesures, par un autre déversoir à deux étages permettant de mesurer un débit maximum de 863 m3/h.

3 . / .

Les pluies étant plus fortes que prévues pour la saison, le premier déversoir ne permettait pas d'enregistrer tous les maximum des débits arrivant à la station ; il a donc été remplacé par le second déversoir pouvant enregistrer un plus grand débit .(voir annexe 4 pour la détermination des débits manquant du 06/04 au 08/04/94 ).

Remarque : Le second déversoir permet d'enregistrer des débit beaucoup plus importants, mais il perd en précision.

Compte-tenu de la configuration des installations en amont de la station d'épuration, il n'a pas été possible de réaliser une mise en place conforme à la norme du matériel de mesure du débit, notamment pour les longueurs droites qui n'ont pas pu être respectées.

L'analyse a posteriori des résultats de mesure de débit met en évidence un écart sur l'ensemble des mesures réalisées à l'amont de la station et à l'aval de la station d'épuration.

Le déversoir situé à l'aval de la station présentant de meilleures condition d'installation, nous avons donc uniformément rectifié les mesures réalisées en amont à partir de celles réalisées en aval.

Après rectification, nous observons que le débit aval est quelquefois supérieur au débit amont (l'écart maximum observé est 0.49 m3h) ; cela est dû au travail du bassin tampon. Celui-ci renvoit en station au maximum 58 m3 par jour ce qui correspond à un écart de 2.42 m 3 h entre les débits aval et amont.

Du fait de la rectification apportée aux valeurs du débit, les résultats obtenus par la suite nous donneront des ordres de grandeur et non des valeurs exactes. Cependant, cela ne modifie en rien la variabilité des débits ni des flux de pollution car nous avons multiplié le débit par une constante.

5) EXPLOITATION DES RÉSULTATS

A) COMMENTAIRE SUR LES MESURES

- Débit temps sec.

Le débit suit un cycle journalier : la courbe passe par des maximum vers 11:OO heures et vers 21:OO heures et elle est presque nulle (voire nulle) entre 02:OO heures et O6:OO heures (voir fig 1). Les maximum enregistrés le samedi et Ic dimanche matin sont légèrement supérieurs il CCUX des autres jours dc la semaine.

. / . 4

Le débit moyen diurne (de 7:OO heures à 23:OO heures) arrivant à la station est égal à 14 m3heure ce qui représente un volume de 22.1 m3 sur la période considérée. et le débit nocturne ( de 23:OO heures à 7:OO heures) est égal à 3 m3iheure soit un total de 24 m3. Ce qui donne un débit moyen quotidien de 10,j m3,h.

Remarque : le réseau étant unitaire, ce cycle est modifié par les épisodes pluvieux.

- Débit temps pluvieux.

Le débit varie en fonction de l'inlçnsité et de la hauteur de pluie tombée

Le débit instantané maximum enregistré par temps de pluie est 315 litreiseconde (durant une période de 10 minutes). L'évènement pluvieux correspondant à ce maximum est la pluie du 16 mai 1994.

pluie et débit du 2014 au 24i04194 m31h - 450

- dOG - 350

300

- 250

- ZOG

- 150

IO0

X

' c i

On observe un remps de décalage entrs le dibut d'une pluie e: l'effet de ceile-ci sur le débit : c'est le temps de concentration du réseau. Il varie entrs 10 et 70 minuies. Des paramètres comme ilintensité de la pluie. l'angle sous lequel elle tombe ou encore l'endroit où elle commence. expliquent quc ce tzmps de réponse ne sois pas toujours le méms.

- cor

Par temps sec. la concentration en COT suit un cycle qui est en phase avec celui du débit. Mais il y a opposition de phase lorsqu'il pleut : le débit augmente avec l'apport pluvial et la concentration en COT diminue (voir fig. 2).

Cela ne signifie pas qu'il arrive moins de COT à la station par temps de pluie mais simplement que l'apport d'eau de pluie provoque un effet de dilution.

La concentration moyenne en COT sur 24 heures est 190 mgil par temps sec. Le maximum atteint sur l'ensemble des mesures est 502 mg/l, pointe obsenée le 18 mai 1994 et le minimum est 4 m g ï de nuit.

La moyenne observée sur 24 heures est 130 mg/l toutes journées confondues.

- turbidité

Le cycle suivit par la turbidité est similaire a celui du débit.

La valeur moyenne par temps sec est 375 ntu et par temps pluvieux est 342 nru.

Le maximum relevé est 1501 ntu (lors d'un très fort orage) et le minimum est zéro.

m3lh mg/l COT, Turbidite et DEBiT du 26/04 au 1105194

- conductivité

La conductivité est plus forte par temps sec : la valeur moyenne est 1309 &cm contre 1037 p l c m par temps de pluie.

Les maximum relevés sont 3968 p / c m par temps sec et 3333 p / c m par temps pluvieux.

Le minimum par temps sec est 754 p / c m et 2 ,m/cm par temps de pluie

La valeur moyenne du pH est 8,22. Le maximum est atteint à pH=9,1 ; le minimum est atteint par temps de pluie à pH=6,7 (résultats sur l'ensemble des mesures).

. ~~ . ~ ~ ~~~ ~ ~ ~ ~ ._

m3/h ~ DEBIT et pH du 18/04 au 24/04/94 PH 9.00 -

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O O Z O N 0 2 g r g " g c O r 0 . 0 -

fig. 3

Le pH suit manifestement un cycle journalier dont les mâuirnum sont atteints vers 5:OO heures et vers 16 :OO heures. Les minimum sont atteints le matin (vers 9:OO heures) et en soiréc (vers 23:OO heures).

.!.

Hypothèse 1 : L'urée qui a un pH neutre se transforme par hydrolyse en (NH4)zCO3 qui a un pH plus basiquc. Cette réaction a un temps de réaction de plusieurs heures.

Cependant, on observe une diminution du pH vers 990 heures et vers 23:OO heures. On peut supposer que cela reprisente la plage horaire où le maximum d'urine arrive à la station d'épuration.

La baisse de pH signifie donc que l'urine n'est pas hydrolisée c'est à dire que le temps de séjour dam le iéseau est court.

Hypothèse 2 : On observe une chute de pH peu de temps après le début de la pluie (de l'ordre de 10 à 70 minutes).

Cette diminution de la basicité pourrait être duc à l'acidité des pluies.

Le décalage entre l'évènement pluvieux et scs conséquences correspond au temps de concentration du réseau.

Définition : Le temps de concentration du réseau est le temps necessaire pour que l'eau d'un orage coule du point d'cntrée d'un égout au point de sortie qui est ici la station d'épuration.

B) DrPlnWAllON SîATlSllQUE

Actuellement, les paramètres officiels d'évaluation dc la pollution sont la DBO, la DCO et les MES. Ccs analyscs ne sont pas réalisables autoniatiqucrnent en continu.

La station de niesure automatique décritc au r - --,raphc 3 utilise des automates programmables capable d'appréhender en continu la niesure du COT ainsi que celle de la turbidité.

Il est donc nécéssaire pour exprimer les résultats cii valcur dc DBO, DCO ct MES de calculer les corrélations correspondantes.

Deux méthodes ont été utilisics pour la rcchcrche d'uiic corrélation entrc Ics divcrs paramètrcs : la régrcssion lincairc ci lc cocfficicnt nioycn arithmétique (voir annexe 5).

. / . 8

- BBO = F(C'0ïj

La recherche d'une corrélation entre COT et DBO a été effectuée à partir de 29 couples de valeurs .

La régression linéaire donne le résultat suivant: DBO = 1,50 COT t 18,76 R=0,81

Le coefficient arithmétique moyen s'établit à : DBO = 1,58 COT

- BCO = F(COïj

La recherche d'une corrélation entre COT et DCO a été cffectuée à partir de 31 couples de valeurs.

La régression linéaire donne un résultat significatif : DCO = 3,35 COT + 9 4 3 R=0,88

Le coefficient arithmétique moyen s' établit à : DCO = 3,82 COT

- MES = F(TURBIDITE)

La recherche dune corrélation entre MES et TURBIDITE a été effectuée à partir de 30 couples de valeurs .

La régression linéaire donne le résultat suivant : MES = 0,40 TURBIDITE t 143,95

Le coefficient arithmétique moyen s'établit à : MES = 063 TURBIDITE

R=0,82

Le calcul respectif des écarts-types montre dans les trois cas que la régression linéaire est plus significative.

. / . 9

0 C U C U L DE LA JOURNÉE MOYENNE DE TEMPS SEC

Afin de pouvoir mettre en évidence les apports de pollution supplémentaire (concentration x débit) dus aux épisodes pluvieux, il est nécessaire de définir une journée type moyenne de temps sec.

Pour établir cette journée type moyenne, nous avons utilisé les valeurs de treize journées de temps sec.

Ces journées (du 12 au 13 avril, du 17 au 22 avril, du 28 au 29 avril et du 1 au 3 mai 1994) ont été prises dans la première période car la mesure du débit y est plus précise.

Le débit amont moyen est 9,66 m3/h et le débit aval moyen est 9,63 m3h . Les concentrations moyennes sont 188 m g l en COT et 304 ntu en Turbidité. On obtient les courbes suivantes :

Débits et concentrations de la journée sèche moyenne m3lh .... ~ ~ - mgll

800 -

600

400 ,. -

200

,.

O 0 ~ . . .~~ ~~ .. . . ~_ ~ ,__ O O O O O O

O O - O O O

0 O O O Co N, % N

0 0 _______.._

Débii Débit ~~

arnoni aval TurbiditS COT

6) FLUX DE POLLETION

L'obtention des flux de pollution exprimés en DBO- DCO se fair en deux étapes : premiirement, les concentrations en Di30 et en DCO sont exprimées à parti; de ia conceniration en COT grâce aux rigressions linéaires établies précédemment : puis les concenrrations obtenues sont multipliées par le débit afin d'obtenir des flux exprimés en kg Jour.

Le flux en MES est calculé de la mCme façon à partir de la turbidité

Les flux ainsi calculés à partir du débit amont représentent les flux totaux collectés. De même, les flux rentrant en station sont obtenus à partir du débit aval.

Les flux rejetés au déversoir d'orage correspondent à la différence entre les flux collectés et les flux entrant en station.

B) OBSERVATIONS

- Temps sec

* Les flux moyens quotidiens de pollution en DBO, DCO et MES arrivant en amont de la station dépuration sont respectivement 89 kgij, 212 kgij et Y0 kgij. (voir fig. 5 )

Une partie de ces effluents part au déversoir d'orage, cela représente 9 kg/j en DBO, 21 kgij en DCO et 10 kg/j en MES, et le reste entre en station d'épuration.

La station a donc à traiter en moyenne par temps sec 80 kg/j de DBO, 192 kg/j de DCO et 87 kgij de MES. Ce qui représente en moyenne 90% des flux collectés en amont.

* La pollution forfaitaire aux normes de l'Agence de l'Eau Artois-Picardie en DBO est 54 grammes par habitants et par jour.

Donc, pour la commune de Flesselles qui compte 2200 habitants, le flux de DBO devrait étre de 119 kiio/jour contre 89 kilo/jour mesuré.

L'écart éxistant entre les deux valeurs peut s'expliquer par plusieurs raisons :

- Flesselles est une commune de type "ville-dortoir". Une conséquence en est l'absence de leur domicile le midi d'une partie importante de la population d'où une baisse de la pollution produite.

- Toute la population n'est pas racordée au réseau. Donc toute la pollution produite par les 7200 habitants de la c(immunc n'est pas collectée.

- Le forfait agence de 54 grammes/jour/habitant de DBO est une moyenne qui peut Ctrc différente de la valeur réelle de la commune de Flesselles.

. / . 11

* Ces flux en DBO, DCO et MES suivent des cycles qui sont en phase entre eux et avec le cycle du débit. On a donc comme pour le débit le maximum vers 11:OO heures et le minimum par nuit (entre 2:OO et 600 heures).

* Le week-end, les flux de pollution collectés ont tendance à être supérieurs aux flux moyens quotidiens. Les observations ont été effectuées les jours de week-end de temps sec (le 17/04, l e 30/04, le 1/05, le 28/05 et l e 29/05). Ces jours là, les flux en DBO, DC0,et en MES sont en moyenne 1,32 fois supérieurs par rapport aux autres jours de la semaine.

* En général, les flux entrant en station sont supérieur par temps sec. Les flux moyens quotidiens en DBO, DCO et MES sont respectivement 80 kg/j, 192 kg/j et 87 kg/j par temps sec alors qu'ils sont respectivement de 67 kgij, 167 kg'j et 95 kgi) par temps pluvieux.

Cela ne sigifie pas que l'apport en pollution est plus flaible par temps de pluie car ces chiffres sont des flux (produit dune concentration par un débit). Lorsqu'il pleut, il y a un phénomène de dilution : la concentration diminue

~ ~~ ~. __ ~ ~ _ _ - ...- .. ~1

Flux de pollution de la journée moyenne de temps sec , kgij ~ - ~~ ~ ~ ~~

400

350

300

250

zoo

150

1 O0

50

O

May sec 1051 1019 822 1309 pluie 40 78 1345 8 07 1032 toiai 2606 1186 815 1163

Ecartype sec 1 1 015 79 2 pluie 27 3 029 196 2 total 25 3 O24 206 2 * m l m l 30 126 44 100 53 15 33t 30 98 213

39 137 58 130 56 292 33 102 194

Min sec 8 8 8 111571 9 11571 258 254 620 247 pluie 1 16 9 8 1 5 2 3 1 7 1 78 209 135 354 227 total 1 8 8 8 15231 7 1 78 1209 135 354 227

-

Max 5ec 14 14 9 pluie 130 19 8 total 130 19 9

1438 14 1264 14 1438 14

- Temps de pluie

* Les flux moyens quotidiens en DBO, DCO et MES collectés en amont de la station d'épuration sont respectivement 134 kgij, 351 kg/j et 336 kgij. Il y a 67 kgij en DBO, 187 kg/j en DCO et 240 kgij de MES qui sont rejetées au déversoir d'orage. Cela représente respectivement 47%, 49% et 64% des flux de pollution collectés. Le reste rentre en station d'épuration et y est traité.

* Les flux moyens quotidiens de pollution en amont de la station d'épuration sont supérieurs à ceux obtenus par temps sec. La variation des flux dépend de deux paramètres principaux : L'intensité et la durée de la pluie.

* Les écart-types des différents flux moyens quotidiens en amont de la station d'épuration par temps de pluie sont supérieurs à ceux correspondants par temps sec.

* Les flux de pollution supérieurs observés le week-end s'expliquent par : la présence plus importante chez eux des habitants de Flesselles donc un volume accru des effluents et les rejets occasionnés éventuellement par des tâches ménagères telles que le lavage des sols, de la voiture, les lessives .... En effet, Flesselles étant une commune de type "villc-dortoir", c'est pendant le week-end que l'on trouve le plus grand nombre d'habitants à domicile.

* Les flux quotidiens obtenus par temps de pluie sont supérieurs à ceux obtenus par temps sec : 1,s fois plus pour la DBO, 1,7 fois plus pour la DCO et 3,s fois plus pour les MES.

L'apport supplémentaire de pollution occasionné par les précipitations est du au lessivage du réseau d'assainissement et des routes. En effet, par temps sec, il y a une légère décantation qui se produit dans le réseau. Les précipitations entraînent également les poussières et autres résidus tels que traces de pneuniatiques, qui se diposcnt sur les chaussées quand i l ne pleut pas. De plus, Flesselles est unc commune rurale où i l y a des champs ; donc de la terre est également emportée par les précipitations. On remarque d'ailleurs que le flux de pollution qui croit le plus est le flux dc Matières En Suspension (7,2 fois plus que la DBO OU la DCO).

Cependant ces flux exprimés sur une période de 24 heures nc sont pas représentatif de l'épisode pluvieux car i l prend également en compte les parties de la journée où il n'a pas plu.

Par conséquent, nous avons donc calculi les flux de pollution occasioiiné par chaque événement pluvieux sur la durée de celui-ci.

. / . 16

0 POLLUTION DUE AUX PRÉCIPlTAlTONS

En soustrayant la journée sèche moyenne aux journées où il a plu, nous obtenons l'impact direct des précipitations sur les flux de pollution. Nous avons établit les pollutog~ammss de toutcs ces journie pluvieuses (voir annexe 6).

Ces poliutogrammes permettent de voir l'impact des précipitations dans le temps sur la pollution collectéc à l'amont de la station (fig. 6).

Sur la figure 6, nous voyons en rouge le flux de DBO de la journée du 06/04/94 et en vert, le flux de DBO de la journée moyenne de temps sec exprimés en kilo/jour. Les précipitations sont représentées en bleu et exprimées en dixième de millimètre.

Wi

2500

2000

1500

1 O00

500

O

Flux de DE0 06/04/94

O

-- 2

- 4

- 6

- a

- 10

- 12

I I

mmlf I O 0 O O O 0

O N O 0 O r

9 9 O z M

O 0 U m

2

il ilux di temps pl-vieux (2 flux de temps sec piuviomélrir

Afin de pouvoir comparer les différentes incidences de toutes les pluies, les flux moyens ont été calculés sur la durée de l'événement pluvieux correspondant (voir tableau page suivante).

. / .

flux de pollution occasionné par chaque épisode pluvieux

Classement par flux de D E 0 décroissant

Classement par flux de MES décroissant

La présicion des valeurs pluviométriques est à 0.5 mm prés par défaut ou par excès. Les valeurs pour le volume et les différents flux, représentent le volume et les flux réellement arrivés en amant de la station d'épuration sur la durée de l'épisode pluvieux correspondant.

.

Le classement par flux décroissant nous montre que généralement, les pluies à forte intensité et longue durée sont plus polluantes.

La durée de temps sec précédant un épisode pluvieux ne semble pas avoir beaucoup d'influence sur les flux de pollution. Donc, le temps de concen'saüon du réseau doit être faible.

D) COMPARASON FLUX RElFIE PAR LA STAlMlN / FLUX REEIE AU DEVERSOIR DbRAGE

Nous avons calculé précédemment les flux moyens quotidiens rejeté au déversoir d'orage pour la période étudiée en DBO et en DCO soit respectivement 39 kilos/jour et 104 kilos/jour.

En extrapolant ces résultats ii un an g r k c aux données pluviométriqucs obtenues auprès de la Banque Pluvio, nous obtenons les flux moyens quotidiens ramenés à une année.

La méthode utilisée est la rcglc de trois : les flux calculCs sur la période mesurée sont multipliés par la pluviométrie annuelle et divisés par la pluviométrie de la période mesurée.

Les flux de DBO et DCO quotidiens ramenés à une année sont respectivement 32 kilo/jour et 85 kilo/jour.

Ces 32 kilo/jour rcprésentent la pollution en DBO rejeté par 722 personnes pendant une journée. Ce chiffre est obtenu avec le forfait agcnce qui esi 54 gramme /jour/habitant en DBO.

Les flux moyens quotidiens rejetés par la station sont obtciius à partir de onze analyses effectuées en aval de la station d'épuration (annexe 7). Aprés avoir calculé la moyenne de ces flux, nous trouvons le résultat suivant ?>x inoycii en DBO et DCO sur la période mcsurbe 10 kilos/jour et 1 0 kilos/jour.

Pour obtenir les flux moyens sur un an. nous niultiplioiis la concentration moyenne par le débit annuel de 1993 qui est de 04769 m3. Les résultat nous donnent des flux moycns quotidiens ramenés i une aimée de 7 kilosliour cn DBO ct de 13 kilos/jour en DCO.

La pollution en DBO représente la pollution de 130 personnes pour une journée.

Pour la période niesurée, c'est i dire pour les niois d'avril ci dc niai 1994, le rapport flux rc$c par la station / f lux rc.jct6 a u deversoir d'orage est de 0.25 pour la DBO et de 0 , i X pour la DCO.

19 . / .

C'est-à-dire que le rapport de la pollution non traîtée par la station sur la pollution partant au déversoir d'orage est dc 1 pour 5 .

Les mêmes rapports ramenés à un an sont 0,22 et 0,15.

Nous trouvons donc le mème résultat que sur la période étudiée c'est-à-dire un rapport de 1 à 5 pour la pollution sortant de la station sur la pollution sortant au déversoir d'orage.

7 ) CONCLUSIONS

L'étude menée sur le site de Flesselles a mis en évidence une variabilité de la pollution par temps de pluie. En effet, lorsqu'il pleut, on note une augmentation considérable de la pollution arrivant en amont de la station d'épuration (principalement en Matières En Suspension).

L'impact des précipitations sur la pollution est mesurable en amont de la station d'épuration quelques minutes (entre dix et vingt minutes) aprés le commencement de celles-ci. Nous avons donc un temps de séjour très court

Ce sont les pluies à forte intensité et à longue durée qui entraînent les plus importants flux de pollution

La station d'épuration traîte en moyenne 90 % de la pollution collectée par le réseau d'assainissement par temps sec contre 47 % par temps de pluie. Ce qui nous donne en moyenne un traitement de 67 % de la pollution arrivant en amont de la station d'épuration.

Les effluents partant au déversoir d'orage ne sont pas rejetés dans la nature car en réalité, le déversoir d'orage est une lagune de décantation d'où les effluents s'évacuent par surverse après un temps de séjour pour entrer dans une lagune d'infiltration.

Nous pouvons donc considérer qu'une partie importante de la pollution produitc (essentiellement les MES, qui sont la pollution qui augmente le plus lors des précipitations, les bactéries et autres colifonneç) est éliminée par infiltration.

ic rapport de la pollution rejetée par la station d'épuration sur la pollution partant au déversoir d'orage est de 1 pour 5 . En théorie, si des transfomiations devaient être effectuées sur la station d'épuration pour augmenter son rendement, il serait judicieux de prévoir un nouveau ou un plus grand bassin tampon qui liniiterait les rejets au déversoir d'orage et non d'augmenter l'efficacité de celle-ci. Mais dans le cas de Flesselles, le déversoir d'orage est, comme nous l'avons vu précedemment, une lagune de décantation.

20

ANNEXES

A 1 - SCHÉMA ET FONCTIONNEMENT DE LA STATION D'ÉPURATION.

A 2 - NORMES.

A 3 - SCHÉMA ET COURBE DES DÉVERSOIRS.

A 4 - DÉTERMINATION DES VOLUMES MANQUANTS DU 06/04 AU 08/04/94.

A 5 - EXPLOITATION STATISTIQUE.

A 6 - POLLUTOGRAMMES.

A 7 - MCAPITLJLATIF GÉNÉRAL DES ANALYSES.

A 8 - CLASSIFICATION DES PRÉCIPITATIONS.

ANNEXE 1

FONCTIONNEMENT ET SCHEMA DE LA STATION DEPURATION DE FLESSELLES

.

ANNEXE 1

FONCTIONNEMENT DE LA STATION D'EPURATION DE FIESSELLES

Les effluents qui arrivent à la station d'épuration ont pour fais un débit trop important au regard des possibilités de traitement, notamment lors des épisodes pluvieux. II est donc nécessaire d'évacuer la partie éxédentaire ; c'est le but du déversoir d'orage.

Les effluents passent dans un canal gabarité, le trop plein s'évacue par surverse directement dans le déversoir d'orage puis après décantation, le trop plein part au milieu naturel par un bassin d'infiltration aménagé.

Par temps sec, la majorité des effluents (90%) entre dans la station d'épuration. On retrouve alors le même système que précédemment afin de limiter le débit entrant pour ne pas saturer la station d'épuration. Si le débit est trop important, une partie des effluents est provisoirement stockée dans un bassin tampon puis réinjectée dans le circuit plus tard, notamment la nuit.

Ensuite, les effluents traversent un dégrilleur semi automatique avant d'entrer dans le dégraisseur. Les résidus solides et graisseux sont régulièrement retirés par le préposé à l'entretien.

Alors, l'eau est dirigée vers le bassin d'aération où elle est mise en présence de bactéries aérobies qui digèrent la pollution. L'oxygène nécessaire à l'activité des bactéries est introduite dans le bassin par unc turbine dont le temps et la fréquence de fonctionnement sont ajustés grâce à des mesures régulières de l'oxygène dissous contenu dans l'eau du bassin.

A l'&tape suivantc, les effluents passent dans un clarificateur raclé, i l s'agit d'un bassin circulaire où l'eau pénètre par le centre par une cheminée et gagne lentement la périphérie où un canal circulaire récupère l'eau par débordement. Le temps de séjour dans le décanteur cst d'environ . Ce qui permet unc bonne décantation des boues résultant du traitement précédant.

Lcs boues sont régulièrement extraites par pompagc dans le fond du clarificateur. Une partie est réinjectée dans le bassin d'oxydation, c'est la recirculation des boues. L'autre partie est stockCe dans un bassin puis valorisée sous formc d'engrais agricole.

La phase finale de l'épuration est le retour de l'eau traitée au milieu naturel par l'intermédiaire d'un bassin où I'cau s'infiltre trEs lentement dans Ic sol pour rejoindrc la nappe phréatique. Lcs micro organismes contenus dans les différentes couches sédimentaires ont une action épuratricc qui complète le traitcnxnt précédant et débarasse avant arrivée dans la nappe souterrainc, I'cau dcs MES restants ainsi que des coliformes et autres bactéries.

STATION D'EPURATION DE FLESSELLES

.. .~ ~~ .-

, AGGLOMERATION ') DE FLESSELLES

~ - .~

ul DEGRlLLAOE DEGRAISSNR

A

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BASSIN TAMPON

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BASSIN DiORAGE

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COMPTAGE TRAITEMENT BIOLOGIQUE PAR BOUES ACTIVEES

i

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LAGUNE A BOUES

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EWjSlN D'INFILTRATION

ANNEXE 2

NORMES :

COT ..................................................................................................... P 1

TüRBlDITE .......................................................................................... P 4

DBO ..................................................................................................... P 9

DCO .................................................................................. P 15

MES .................................................................................... P 70

CONDUCHVITE ............................................................................... P 24

AZOTE KJELDAHL .................. ................................................... P 29

EXTRAIT DE LA NORME T 90-102 Essais der eaux

- GUIDE POUR LA DETERMINATION DU CARBONE ORGANIQUE TOTAL (COT) -

2.3 Carbone organique total (COT)

Totalité d u carbone présent dans les matieres organiques dissoutes et en suspension dans l'eau.

3 PRINCIPE

Le principe de toutes les méthodes de dosage du carbone total iCT) dans l'eau est l'oxydation du carbone en dioxyde de carbone iCOz). L'oxydation peut être réalisée par combustion, par réaction chimique par voie humide au moyen d'oxydants appropriés, par irradiation UV ou par tout autre procédé approprié.

Le dioxyde de carbone ainsi formé peut être dosé directement ou après réduction en un composé dosé par ailleurs (exemple méthane).

Diverses techniques analytiques sont proposées dont, 3 t itre d'exemple (liste non limitative) :

- spectrométrie IR, - dosage volumétrique, - conductivité thermique, - conductimétrie, - coulométrie, - électrode spécifique du COt, - ionisation de flamme après méthanisation

4 PRINCIPALES FORMES DU CARBONE DANS L'EAU

Un échantillon d'eau est susceptible de contenir en proportions variables :

- du carbone organique dissous et particulaire,

- du carbone organique provenant de substances plus ou moins volatiles,

- du carbone minéral dissous (carbonates, dioxyde de carbone) et particulaire (charbon actif).

Les différentes matrices des échantillons qui résultent de la présence de ces formes de carbone dans des proportions variables doivent être prises en compte avant l'analyse. Elles déterminent pour une grande part les choix de la filière d'appareillage et du mode opératoire.

5 CHOIX DU MODE OPERATOIRE EN FONCTION DE LA MATRICE DE L'ECHANTILLON

5.1 Présence de carbonates et de dioxyde de carbone dissous

Lorsque le carbone provenant de ces composés est largement supérieur au COT, compte tenu de cet apport, l'estimation par la mesure séparée du carbone total et du carbone minéral puis différence arithmétique ultérieure conduit à une certaine imprécision v u les erreurs attachées à chaque mesure.

EXTRAIT DE LA NORME T 90-102

Carbonates et COz peuvent être éliminés par acidification à pH 1 par ii3Pû suivi d'un dégazage par un courant de gaz exempt de COz et de cornposés organiques. Le dosage du COT résiduel est alors fait sur l'échantillon dégazé. Dans ce cas il est important d vérifier l 'efficacité du dispositif de dégazage propre A chaque utilisateur (débit, duré$ géométrie du dégazeur).

5.2 Présence de carbone minéral particulaire et de matières en suspension

Dans l 'état actuel des techniques proposées, on ne peut assurer une oxydation totale des particules par application des filières à basse température. Par ailleurs, les difficultés inhérentes A l'échantillonnage des milieux hétérogènes subsistent.

5.3 Présence de substances volatiles

Le prétraitement par dégazage altère la composition initiale de l'échantillon par I'éliminisation plus ou moins complète des fractions volatiles. De plus, la présence de substances tensio-actives peut perturber le dégazage.

5.4 Présence de matières minérales dissoutes

Selon les filières technologiques, la charge minérale dissoute peut perturber le fonctionnement de l'appareillage (par exemple encrassement des lampes à ultraviolets dans la filière par voie photochimique ; encrassement de la masse catalytique des fours dans les filières par oxydation à haute et basse température ; précipitation des sels de calcium ; dégagement de chlore résultant de l 'oxydation des chlorures etc.).

Remarque : Selon les filières technologies, le carbone contenu dans certains composés inorganiques (cyanures, cyanates, thiocyanates, sulfure de carbone etc.) sera plus ou moins pris en compte et considéré comme d u carbone organique.

5 .5 Influence de la nature de la matihre organique

L'oxydation de la matière organique est liée à sa structure et sera plus ou moins complète selon les filières technologiques.

6 APPAREILLAGE

6.1 Verrerie courante de laboratoire

Toute la verrerie utilisée doit être maintenue dans un parfait état de propreté pour limiter les contaminations et doit être affectée uniquement à cette détermination. Un contrôle régulier de la qualité de la verrerie à l'aide d'eau de pureté satisfaisante est nécessaire pour limiter la contamination par une verrerie "sale".

Plusieurs techniques de nettoyage ont montré leur efficacité, à titre d'exemple :

- laisser séjourner dans un mélange sulfochromique (HzS04 concentré, saturé en KzCrt07) ou une solution de détergent type laboratoire (ayant fait preuve de son efficacité) pendant plusieurs heures (4 à 12 hi,

- rincer abondamment avec l'eau utilisée pour préparer les réactifs

- laisser sécher à l'abri des poussières, maintenir les récipients fermés

Si ces traitements s'avéraient insuffisants, la verrerie non jaugée peut être portée, en atmosphère oxydante, B 350-400 degrés c pendant deux heures.

2

EXTRAIT DE LA NORME T 30-102

6.2 Appareil pour le dosage du COT

Compte tenu du domaine d'application, i l faudra installer l'appareil de façon à limiter les contaminations extérieures par les composés carbonés.

7 REACTIFS

Tous les réactifs doivent être de qualité analytique reconnue. La concentration en carbone total de l'eau utilisée pour les dilutions et pour la préparation des étalons doit être négligeable par rapport au carbone total de l'échantillon et de la prise d'essai.

7.1 Solution mère d'hydrogénophtalate de potassium à 1 O00 mg/l en carbone

Dissoudre dans une fiole jaugée de 1.000 ml, 2,125 g d'hydrogénophtalate de potassium iCsHsK04). préalablement séché pendant 2 heures à une température ne dépassant pas 120 degrés C, dans environ 700 mi d'eau. Compléter au volume. Cette solution est stable environ un mois si elle est stockée à 4 degrés C dans un flacon en verre inactinique bouché.

7.2 Solutions d'étalonnage

Elles sont préparées par dilution de la solution 7.1 en fonction des besoins et des nécessités techniques. Elles doivent être préparées chaque jour.

7.3 Solution de contrôle pour le dosage du carbone inorganique total à 1.000 mg/l en carbone.

Dissoudre dans une fiole jaugée de 1 .O00 ml, 4.42 g de carbonate de sodium (N403 ) . préalablement séché à 120 degrés C pendant une heure, dans 500 ml d'eau. Ajouter 3,497 g d'hydrogénocarbonate de sodium ( N a H C 0 3 ) . conservé dans un dessicateur, et compléter avec de l'eau à 1.000 ml.

Cette solution est stable un mois à 4 degrés C.

7.4 Acide phosphorique concentré (H3P04) utilisé pour acidifier l'échantillon avec le dégazage (en général 2. 3 gouttes pour 20 ml d'eau).

7.5 Gaz

Les gaz utilisés doivent être exempts de COz et d'impuretés organiques.

8 ECHANTILLONNAGE

Les échantillons doivent être prélevés dans des flacons en verre bouchés verre ou en polyéthylène, préalablement nettoyés (voir 6.11, et remplis complètement.

Si un sotckage est nécessaire, l'effectuer à 4 degrés C.

Les échantillons doivent être analysés le plus tôt possible après le prélèvement ; en tout état de cause, le stockage doit être réduit au minimum, la qualité du résultat dépendant étroitement de la rapidité de l'analyse.

v v v * v v v * * * * * ï * * * v * v *

3

Essais der eaux EXTRAIT DE LA NORME NFT 90-033

- DETERMINATICN DE LA TURBIDITE -

1 OBJET ET DOMAINE D'APPLICATION

La présente norme a pour objet la description de méthodes de détermination de la turbidité de l'eau.

Les deux méthodes décrites au chapitre 4 sont des méthodes d'évaluation visuelle de la turbidité. Elles sont plus particulièrement applicables pour des déterminations qualitatives de terrain sur des eaux de surface ou des eaux résiduaires.

La méthode décrite au chapitre 5 est une méthode de mesure instrumentale da ;a turbidité. Elle est plus particulièrement applicable pour des déterminations quantitatives sur les eaux destinées à la consommation humaine et les eaux de surface.

2 DEFINITION

Turbidité : réduction de la transparence d'un liquide due à la présence de matières non dissoutes.

3 ECHANTILLONNAGE ET ECHANTILLON

Maintenir toute la verrerie susceptible d'être en contact avec l'échantillon dans des conditions scrupuleuses de propreté. Utiliser pour son nettoyage une solution acide (par exemple : acide neutre ou mélange sulfo-nitrique),

Prélever les échantillons dans des bouteilles en verre munies de bouchons et effectuer les déterminations dès que possible après prélèvement. Eviter tout contact avec l 'échantil lon e t l'air. Si un stockage est inévitable, conserver les échantillons dans une enceinte froide e t obscure. Eviter toute élévation de la température de l'échantillon qui pourrait induire un dégazage.

4 METHODES D'EVALUATION VISUELLE DE LA TURBlDlTE

4.1 Méthode utilisant un tube d'évaluation de la transparence

4.1.1 Appareillage

4.1.1.1 Tube d'évaluation de la transparence constitué d 'un tube de verre incolore de 600 mm + 10 mm de long et de 25 mm rt 1 mm de diamètre intérieur, gradué en centimètres.

4.1.1.2 Enveloppe adhérente, destinée à protéger le tube d'évaluation de la transparence de la lumière latérale.

4.1.1.3 Repère, situé au fond du tube (4.1.1.1 . i composé d'une marque noire sur le fond blanc (hauteur de caractère 3,5 mm, largeur 0,35 mm) ou d'un signe (par exemple d'une croix noire sur le fond blanc) fourni avec l'appareillage.

4.1.1.4 Source lumineuse permettant l'éclairage du repère précité (4 .1 ,1 ,3 ) ,

4

EXTRAIT DE LA NORME NFT 90-033

4.1.2. Mode opératoire

Bien agiter l'échantillon et le transférer dans le tube d'évaluation de la transparence,. Verser régulièrement l'échantillon jusqu'au nlveau où le repère demeure clairement reconnaissable.

Noter la hauteur de liquide dont la valeur est donnée par les graduations du tube.

4.1.3 Expression des résultats

Rapporter la hauteur de liquide mesurée, au centimètre près, de même que les caractéristiques du tube utilisé (diamètre. hauteur, forme et dimension du repère).

4.2 Méthode utilisant un disque d'ivaluation de la transparence

4.2.1. Appareillage

L'appareillage comprend un disque lourd, blanc. relié, par exemple, à une chaîne ou une baguette.

4.2.2. Mode opératoire

Immerger le disque, relié A sa chaîne ou à sa baguette jusqu'à ce qu'i l devienne à peine visible. Mesurer la longueur de chaîne ou de baguette immergbe. Répéter plusieurs fois l'essai.

4.2.3. Expression des résultats

Rapporter la profondeur d'immersion.

Pour des valeurs inférieures à 1 m, arrondir le résultat au centimètre près. Pour des valeurs supérieures 1 m, arrondir à 0,l m près.

5 METHODE DE MESURE INSTRUMENTALE DE LA TURBlDlTE

5.1. Principe

Comparaison de la lumière diffusée et de la lumière transmise par l'échantillon d'eau et pai une gamme étalon constituée de solutions de formazine, dans les conditi;ns définies dans la présente norme.

La mesure de la lumière diffusée est significative pour les eaux de faible turbidité non visible à l 'oeil nu (par exemple les eaux de boisson).

La mesure de la lumière transmise est significative pour les eaux de turbidité visible à l 'oeil nu (par exemple les eaux polluées) et pour les eaux de faible turbidité contenant des susbtances qui ne diffusent pas.

Pour tout échantillon d'eau, la mesure de la lumière diffusée et de la lumière transmise permet la détection de matières non dissoutes, absorbant niais diffusant mal, qui passeraient inaperçues par la seule mesure de la lumière diffusée.

L'intensité de la lumiére transmise et I'intentisté de la lumière diffusée dépendent de la longueur d'onde de la radiation incidente. de l'angle de mesure et de sa configuration, des données optiques, de la taille et de la distribution des particules en suspension dans l'eau.

5

EXTRAIT DE LA NORME NFT 90-033

Lors des mesures de la lumière transmise, la valeur mesurée dépend de l'angle u formé par la direction de la radiation incidente et de la radiation transmise mesurée, et de l'angle â (d'ouverture de la mesure (voir figure ci-dessous) : lors des mesures de la lumière diffusée, la valeur mesurée dépend de l'angle de mesure formé par la direction de la radiation incidente e t de la direction de la radiation mesurée donnée, et de l'angle d'ouverture de la mesure (voir figure ci-dessous).

a --

Les mesures de turbidité peuvent être influencées par des substances dissoutes, absorbant la lumière (par exemple des colorants). De tels effets sont diminués en faisant les mesures à des longueurs d'onde supérieures à 800 nm. Seule une coloration bleue, qui pourrait être présente uniquement dans certaines eaux polluées, modifie sensiblement la mesure de turbidité dans cette zone du spectre.

Remarque :

Les comparaisons d'instrument à instrument ne sont possibles que si l'appareillage est strictement conforme aux spécifications de la présente norme (voir paragraphe 5.2) e t utilisé selon le protocole opératoire décrit par la suite (voir 5.4).

5.2. Appareillage

Tout appareillage répondant aux exigences suivantes peut être utilisé :

- l'appareillage doit permettre de mesurer la lumière diffusée et la lumière transmise. Dans le cas où un turbidimètre ne fournissant que la lumière est utilisé, la mesure de la lumière transmise peut être réalisée avec un spectromètre de laboratoire.

- la mesure doit se faire à une longueur d'onde supérieure à 800 n m (par exemple 860 nm avec une largeur de bande de la radiation incidente 0,Z inférieure

- i l ne doit pas y avoir de divergence au niveau du parallélisme de la radiation incidente et la convergence ne doit pas dépasser 1.5'.

- l 'angle de mesure ,ü entre l'axe optique de la radiation incidente et celui de la radiation diffusée doit être de 90' + 2.5'.

- l 'angle d'ouverture a doit être compris entre 20" et 30"

- l 'angle de mesure u entre l'axe optique de la radiation incidente et celui de la radiation transmise doit être de Oo * 2 . 5 O .

- l 'angle d'ouverture â doit être compris entre 20' et 30°.

60 nrn).

6 __I.

EXTRAIT DE LA NORME N F f 90-033

Remarque :

Des lampes au tungstène équipées de filtres, des diodes ou des lasers peuvent être utilisés comme source de radiations. I

5.3 Réactifs

Tous les réactifs doivent @tre de qualité analytique.

5.3.1. Eau de dilution

Tremper une membrane filtrante (diamètre moyen de pore 0,2 pm, en polycarbonate ou en téflon) pendant 1 h dans 100 ml d'eau distillée. filtrer à travers cette membrane de l'eau distillée en éliminant des 250 premiers millilitres.

5.3.2. Solution mère de formazine iCzH4Nd

Dissoudre 10,Og d'examéthylènetétramine (C6HizN4) dans de l 'eau (5.3.1) et diluer à 100 ml avec de l'eau 15.3.1 .l isolution Al .

Dissoudre 1.0 g de sulfate d'hydrazine (NzHsS04 dans de l'eau (5.3.1.) et diluer à 100 ml avec de ;'eau (5.3.1.) (solution 8).

Mélanger 5 ml de la solution A et 5 ml de la solution B. Après 24 h à 20°C f 3"C, diluer à 100 ml avec de l'eau (5.3.1.). La valeur de la turbidité de cette solution est de 400 unités forrnazine.

Cette solution est stable pendant environ 4 semaines conservée à 20°C I 3OC

AVERTISSEMENT : Le sulfate d'hydrazine est un poison et peut être cancérigène.

5.3.3. Solutions d'étalonnage

Diluer la solution mère (5.3.2.) avec de l'eau (5 .3.1 . ) pour obtenir une gamme d'étalon de turbidité correspondant à celle des échantillons à analyser.

Ces solutions ne sont stables qu'une semaine,

Remarque :

Des étalons secondaires, fournis par les fabricants d'appareillage, peuvent être utilisés. Dans ce cas, ils doivent être étalonnés r6gulièrement par rapport à l'étalon primaire à la formazine.

5.4. Mode opératoire

5.4.1. Etalonnage

Etalonner l'appareillage (5.2), en opérant selon les instructions du fabricant, à l'aide des solutions d'étalonnage de formazine (5.3.3. Etablir une courbe d'étalonnage pour la mesure de la lumière diffusée et une courbe d'étalonnage pour la mesure de la lumière transmise, à partir d'au moins trois points couvrant chaque gamme d'étalonnage.

Répéter l'étalonnage à intervalles fréquents.

Remarque :

Une turbidité correspondant à O unité de formazyne ne peut être obtenue en raison de la diffusion de la iumiere par les molécules.

7

EXTRAIT DE LA NORME NFf 90-033

5.4.2. Détermination

Remplir une cuve de mesure propre avec l'échantillon bien homogénéisé et effectuer rapidement la mesure. il est nécessaire de vérifier l'absence de bulle d'air avant la mesure.

5.5. Expression des résultats

Exprimer les résultats en unités forrnazyne de la manière suivante :

a) si la turbidité est inférieure ou égale à 10 unités, arrondir à 0,l unité près.

b) si la turbidité est comprise entre 10 et 100 unités, arrondir à 10 unités près.

c) si la turbidité est supérieure ou égale à 100 unités, arrondir à 10 unités près.

Pour chaque échantillon, donner les valeurs de la turbidité obtenue à 0' et à 90' (respectivement To e t Tso).

Remarque : Dans la norme ISO 7027, l 'expression de To en unités formazine correspond aux unités FAU ; l'expression de Tso en unités formazine correspondant aux unités NTU.

6 PROCES-VERBAL D'ESSAI

Le procès verbal d'essai doit contenir les informations suivantes :

- la référence à la présente norme en indiquant la méthode utilisée.

- les résultats de la mesure comme indiqué précédemment.

- la description de l'appareillage utilisé.

- tout détail ou tout événement susceptible d'avoir agi sur les résultats.

***a*********- + I L 1

8

EXTRAIT DE LA NORME T 90-103 Essais des eaux

- DETERMINATION DE LA DEMANDE BIOCHIMIQUE EN OXYGENE (DBO) -

La détermination de la "demande biochimique en oxygéne" vise à reconstituer en laboratoire les phénomènes de dégradation qui ont lieu dans le milieu naturel. Les résultats obtenus sont la résultante d'un ensemble d'actions biologiques et chimiques et n'ont pas le caractère rigoureux et sans ambiguïté de ceux qui découlent, par exemple, de la mise en oeuvre d'un processus chimique unique et bien déterminé. Ils fournissent néanmoins l'une des indications importantes dont l'ensemble permet de juger de la qualité d'une eau et de son degré de pollution.

2. DEFINITION

La "demande biochimique en oxygène" (DBOI est la quantité d'oxygène, exprimée en milligrammes, qui est consommée dans les conditions de l'essai (incubation durant cinq jours, à 20 OC et à l'obscurité) par certaines matières présentes dans 1 litre d'eau, notamment pour assurer leur dégradation par voie biologique.

3. PRINCIPE

Préparation d'une solution obtenue par dilution de l'échantillon à l'aide d'une eau de dilution apportant un ensemencement ( * l . Incubation pendant cinq jours à l'obscurité dans une enceinte réglée à 20 OC & 1 O C . Mesure de la quantité d'oxygène consommée.

NOTE :

II est nécessaire de préparer plusieur solutions correspondant A des dilutions différentes pour pouvoir choisir celle d'entr'elles à laquelle correspond une consommation d'oxygène comprise entre 40 et 60 Y! de la teneur initiale.

i*) Dans certains cas, cet ensemencement est inutile, notamment lorsque la détermination est effectuée sur une eau d'égout urbain

4. REACTIFS

4.1 Eaux pour la dilution

Soit 4.1.1 - Eau distillée ou eau de pureté au moins équivalente.

et 4.1.2 - Eau d'ensemencement : eau résiduaire urbaine, fraîche, filtrée sur filtre en papier plissé. Le point de prélèvement de cette eau sera situé, soit sur un grand collecteur, soit sur un collecteur Correspondant à une zone résidentielle sans contamination industrielle notable.

Soit 4.1.3 - Eau de rivière, prélevée plusieurs kilomètres en aval d'une agglomération e t stabilisée par aération forcée pendant vingt-quatre heures, en prenant toutes précautions utiles pour ne pas la contaminer, notamment par l'addition de matières organiques, de matières oxydantes ou réductrices, ou de métaux.

4.2 - Solutions salines

Tous les réactifs utilisés pour la préparation de ces solutions doivent être d'une pureté analytique reconnue.

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EXTRAIT DE LA NORME T 90-103

4.2.1 - Solution de phosphates.

Dissoudre séparément dans de l'eau (4.1.1 j :

17,O G de monohydrogénophosphate de sodium dodecahydraté iN~zHP04. 12Hz0). - 8,5 g de monohydrogénophosphaste de sodium dihydraté INszHP04,2HzO) OU

- 2,8 g de dihydrogénophosphate de potassium (KHzP0.i)

Compléter le volume à 1 O00 ml e t homogénéiser

4.2.2 - Solution de sulfate de magnésium à 20 g/l de MBS04.7Hz0

4.2.3 - Solution de chlorure de calcium à 25 gil de CeCi,

4.2.4 - Solution de chlorure de fer A 1.5 g/l de F X I ,

4.2.5 - Solution de chlorure d'ammonium à 2 gi l de NH4CI

NOTE : Les solutions salines (4.2.2 à 4.2.5) peuvent être remplacées par une seule solution (solution 4,3), préparée de la manière suivante :

- Introduire dans une fiole jaugée de 500 ml, 2,5 g de chlorure de fer (111) hexahydraté - FeC13. 6HzO - (ou 1,5 g de chlorure de fer (III) anhydre ou encore 5.5 ml d'une solution de chlorure de fer (111) à 28 %), ajouter 5 ml d'une solution d'acide chlorhydrique environ 1 N, 200 ml environ d'eau (4.1.1) e t dissoudre. Compléter au volume avec de l'eau (4.1.1 i , homogénéiser et introduire 50 ml de la solution obtenue dans une fiole jaugée de 1 .O00 ml.

- Dissoudre par ailleurs dans 500 ml environ d'eau (4.1.1) : - 2.0 g de sulfate de magnésium heptahydraté ( M s S 0 4 . 7Hz0) - 2.5 g de chlorure de calcium iC.J3,) - 0,2 g de chlorure d'ammonium (NH4CI)

- Ajouter la solution ainsi obtenue dans la fiole jaugée de 1000 ml, compléter au volume et homogénéiser.

5 . APPAREILLAGE

Matériel courant de laboratoire e t :

- flacons d'incubation (spéciaux ou non) a bouchons rodés, de 150 ml par exemple,

- enceinte réglable à 20' C 2 1 O C ,

- matériel nécessaire pour le dosage de l'oxygène dissous ( * ) .

La verrerie utilisée devra être rigoureusement propre. Elle devra donc ètre soigneusement lavée et rincée, e t conservée à l 'abri des contaminations (voir en annexe 1 un exemple de réalisation).

('1 Le dosage de l'oxygène dissous peut étre effectué par voie chimique ou par voie électrochimique.

6. MODE OPERATOIRE

6.1 - Préparation de l'eau de dilution

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EXTRAIT DE LA NORME T 90-103

6.1.1 - Cas où l'eau de dilution est préparée a part ir d'eau distillée

Pour chaque litre de Solution à préparer, ajouter à de l'eau (4.1.11, 5 ml de solution de phosphates (4.2.1) et :

soit les volumes suivants de réactifs :

- 1 ml de solution de sulfate de magnésium (4.2.21 - 1 rnl de solution de chlorure de calcium (4.2.31 - 1 ml de solution de chlorure de fer (4.2.41 - 1 ml de solution de chlorure d'ammonium (4.2.5)

soit 10 ml de solution 4.3.

Amener et maintenir la solution obtenue à 20°C et l'aérer, en prenant toutes précautions utiles pour ne pas la contaminer notamment par l'addition de matières organiques, de matières oxydantes ou réductrices, ou de métaux ( " 1 jusqu'à ce qu'elle contienne au moins 8 mgil d'oxygène dissous. La laisser ensuite en repos pendant douze heures environ, en récipient débouché, en évitant toute contamination.

Préparer l 'eau de dilution à partir de cette solution, en ajoutant 5 ml d'eau d'ensemencement (4.1.2) par litre. L'eau de dilution ainsi obtenue doit être maintenue à 20° C et utilisée dans la journée.

6.1.2 - Cas où l 'eau de dilution est préparée à part ir d'eau de rivière

Ajouter à l'eau de rivière (4.1.31 préalablement amenée à 20° C les mêmes réactifs, dans les mêmes proportions que ceux indiqués au premier alinéa du paragraphe précédant, e t maintenant à 20° C.

1') il est recommandé d'utiliser soit une bouteille d'air comprimé, soit un compresseur tel que l'air qui le traverse ne soit en contact avec aucun fluide de graissage (compresseurs faisant appel à des pompes à membranes). Filtrer l'air utilisé.

6.2 - Préparation de l'échantillon pour essai

La préparation, à partir de l'échantillon de laboratoire, de l'échantillon qui sera soumis à l'essai n'est pas traitée dans la présente norme : elle dépend en effet de l'objet de la détermination et sera spécifiée dans les rextes qui indiqueront les modalités d'application de la méthode.

De même les traitements préalables que doivent subir les échantillons contenant des produits perturbateurs, tels que des perborates ou certains composés chlorés, ne sont pas, pour le moment, indiqués.

6.3 - Exécution de l'essai

Introduire dans une fiole jaugée un volume connu d'échantillon, amener au volume 2 l'aide de l'eau de dilution et homogénéiser. Vérifier que le pH du mélange obtenu est compris entre 6 et 8 [ + * ] Remplir complètement un flacon d'incubation avec ce mélange et boucher hermétiquement en veillant à ce qu' i l ne reste aucune bulle d'air 2 l'intérieur. Doser l'oxygène dissous dans le mélange.

NOTE :

Au cours des opérations de transvasement, d'homogénéisation et de remplissage, prendre toutes les prkaut ions utiles pour éviter de modifier la teneur en oxygène du milieu.

Préparer de la même manière, deux autres mélanges Correspondant à des dilutions différentes ( * * * ) .

EXTRAIT DE LA NORME T 90-103

Placer les flacons dans l'enceinte réglée à 20 i 1 degré C, à l'abri de la lumière et les y laisser pendant cent vingt heures. Doser ensuite l'oxygène dissous qui subsiste dans les flacons.

( * * ) Si c e n'était pas le cas, préparer une nouvelle dilution en amenant, peu avant d'ajuster au volume, le pH du mélange à une valeur voisine de 7 par addition d'acide sulfurique o u d'hydroxyde de sodium.

( * * * l II est difficile, pour un échantillon totalement inconnu, de connaître à l'avance quel est l 'ordre de grandeur de la dilution qui conduira A une consommation d'oxygène voisine de 50 % de la teneur initiale. II convient alors de multiplier les dilutions.

6.4 - Essai témoin

Remplir trois nouveaux flacons avec l'eau de dilution ~ que celle-ci soit préparée avec de l'eau distillée (4.1.1) et de l'eau d'ensemencement (4.1.2) o u soit constituée par l'eau de rivière (4.1.3) - et boucher hermétiquement deux d'entre eux. Doser l'oxygène dissous dans le troisième. Placer les flacons bouchés dans l'enceinte réglée à 2OoC * 1 OC pendant cent vingt heures puis doser l'oxygène dissous qui subsiste dans les flacons.

La consommation d'oxygène au cours de cet essai témoin doit être comprise entre 0.5 et 1.5 mg/l. Si te l n'était pas le cas, cela indiquerait que l'eau de dilution utilisée n'a pas apporté un ensemencement convenable et il conviendrait de modifier en conséquence sa préparation.

6.5 - Remarques importantes

Au cours des opérations de remplissage, de transvasement et d'homogénéisation, il convient de prendre toutes les précautions utiles pour éviter de modifier la teneur en oxygène du milieu.

C'est ainsi que, lors de la préparation des dilutions, la prise d'essai doit être introduite dans la fiole jaugée en utilisant une pipette du,it l'extrémité est maintenue en contact avec la paroi interne du flacon et le plus profondément possible de façon à permettre à l'eau de s'écouler le long de cette paroi et à éviter la formation de bulles d'air.

De même, il est conseillé d'introduire l'eau de dilution dans la fiole jaugée au moyen de siphon dont l'extrémité plonge au fond de la fiole. Pour le remplissage des flacons d'incubation avec le mélange obtenu (essai proprement dit) ou avec l'eau de dilution (essai témoin), il est également conseillé d'opérer par siphonnage.

Les opérations d'homogénéisation constituent toujours une phase délicate de la manipulation : agiter très doucement le contenu des fioles jaugées en évitant toute formation de bulles d'air. I l est également possible d'utiliser comme fioles jaugées des flacons à bouchons rodés remplis jusqu'à ce que l'eau de dilution arrive à un niveau tel qu'en bouchant la flacon on n'emprisonne pas de bulles d'air entre la base du bouchon et le liquide : l'homogénéisation s'effectue en retournant à de multiples reprises le flacon bouché (il convient évidemment de connaître la capacité exacte du flacon ainsi rempli : un procédé simple consiste à introduire un volume déterminé d.'eau dans le flacon et d'ajouter des billes de verre jusqu'a ce que la surface du liquide atteigne le niveau désiré. Les billes devront rester en permanence dans le flacon ainsi jaugé et faciliteront en outre I'homogénéisationi.

7 . INTERPRETATION DES RESULTATS

Soient :

D o la teneur en oxygéne, exprimée en milligrammes par litre, de l'eau de dilution

1 2 au moment d u remplissage des flacons

EXTRAIT DE LA NORME T 90-103

Ds la teneur moyenne en oxygène, exprimée en miligrammes par litre, de l'eau de dilution au bout de cinq jours d'incubation.

Soient :

dilutions de l'échantillon au moment du remplissage des flacons.

l'échantillon au bout de cinq jours d'incubation.

TO la teneur en oxygène, exprimée en milligrammes par litre, de l'une des

T5 la teneur en oxygène, exprimée en milligrammes par litre, de cette dilution de

Déterminer parmi les dilutions, celle qui est telle que :

0.4 T o 5 To - T5 5 0.6 To

et soit F le facteur de dilution correspondant, exprimé sous la forme du rapport entre le volume (Vr) de la fiole jaugée dans laquelle a été effectuée la dilution et le volume (V.,) d'échantillon introduit dans celle-ci (F = VIN^).

La demande biochimique en oxygène de l'échantillon, exprimée en milligrammes d'oxygène par litre, est donnée par l'expression (voir annexe 3) :

F(T0 - T5) - ( F - 1) (Do - D51

7.1 Fidélité

32 laboratoires (et dans chacun 1 opérateur effectuant deux déterminations) ont participé à une analyse collective, conduite sur une solution contenant 125 mgll de glucose e t 125 mg/ l d'acide glutamique. A peu près la moitié d'entre eux ont utilisé comme eau de dilution de l'eau distillée ensemencée par de l'eau résiduaire urbaine, tandis que l'autre motié utilisait de l'eau de rivière ou de lac.

L'exploitation des résultats obtenus a fourni les indications suivantes :

moyenne 179 mg Ozil

écart-type de répétabilité 10.0

écart-type de reproductibilité 13.5

nombre de résultats exploités 58

ANNEXE 1

LAVAGE ET CONSERVATION DE LA VERRERIE (DONNE A TITRE D'EXEMPLE)

Laisser séjourner la verrerie dans du mélange sulfo-chromique ou sulfo-nitrique pendant environ douze heures. Rincer ensuite sept fois a l'eau courante (eau de réseau) puis trois fois à l 'eau distillée, en utilisant pour chacun de ces trois rincages un volume au moins égal à 5 0 % de la capacité des récipients.

Introduire immédiatement après le dernier lavage la verrerie dafis une étuve A 140°C (placer les flacons en position renversée pour éviter l ' introduction de poussières) et I'v laisser séjourner pendant deux heures, Boucher les flacons des leur sortie de l'étuve.

ANNEXE 3

JUSTIFICATION DE LA FORMULE UTlLlSEE POUR CALCULER LES RESULTATS

Soient :

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EXTRAIT DE LA NORME T 90-103

Xo la teneur en oxygène, exprimée en milligrammes par litre, de l'eau à analyser au début de Ilessai.

Xs la teneur en oxygène, exprimée en milligrammes par litre, de l'eau à analyser au bout de cinq jours d'incubation.

Ve le volume, en millilitres, d'eau à analyser introduit dans la fiole jaugée.

Vt le volume, en millilitres, de la fiole jaugée (F = Vt/VsJ.

v d le volume, en millilitres, d'eau de dilution utilisé pour amener au volume (Vd = Vt ~

V.).

La DE0 recherchée est égale à XO - X5

Au moment du remplissage, la quantité d'oxygene du mélange est égale a : T o Vi = Xo Ve -+ Do v d

Au bout de cinq jours d'incubation, la quantité d'oxygène du mélange est devenue :

TS Vt = XS Vs + Di Vd

d ' o ù : X a - X i = ~ ~ ( T O - T S J - & ( D O - D ~ I V. VB

Xa - x5 = F(T0 - T5J - ( F - 1) ( D o - Ds) soit :

*****C***********l**

14

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 101 Essais des eaux

- DETERMINATION DE LA DEMANDE CHIMIQUE EN OXYGENE (DCO) -

2 DEFINITION

La demande chimique en oxygène (DCOI est la concentration, exprimée en milligrammes par litre, d'oxygène équivalente à la quantité de dichromate consommée par les matières dissoutes et en suspension lorsqu'on traite un échantillon d'eau avec cet oxydant dans des conditions définies.

Note : 1 mole de dichromate (Cm07 2.) est équivalente à 1,5 mole d'oxygène (Oz).

4 PRINCIPE

Ebullition à reflux, dans les conditions définies dans la présente norme, d'une prise d'essai de l'échantillon, en milieu acide, en présence d'une quantité connue de dichromate de potassium, de sulfate d'argent jouant le rôle d'un catalyseur d'oxydation et de sulfate de mercure (II) permettant de complexer les ions chlorures.

Détermination de l'excès de dichromate avec une solution titrée de sulfate de fer (II) et d'ammonium.

Calcul de la DCO à partir de la quantité de dichromate de potassium réduite,

5 REACTiFS

Avertissement

La mise en oeuvre de la méthode implique l'utilisation à chaud de solutions concentrées d'acide sulfurique et de dichromate de potassium et l'emploi de composés toxiques comme les sulfates d'argent et de mercure (Il) e t des sels de chrome.

En conséquence toutes les précautions nécessaires de sécurité doivent être prises lors des manipulations (port de vêtements de protection, travail sous hotte aspirante, etc.).

Au cours de l'analyse, utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique reconnue et de l 'eau distillée ou de l'eau de pureté équivalente. Contrôler la qualité de l'eau et des réactifs en effectuant des essais à blanc (voir 8.2) et des essais témoins (voir 8.3). Dans certains cas, la qualité de l'eau peut être améliorée en la redistillant à partir d'une solution acide de dichromate de potassium ou de permanganate de potassium en utilisant un appareillage de distillation entièrement en verre.

5.1 Acide sulfurique concentré (p = 1.83 gimii

5.2 Acide sulfurique, c(HzS04) = 4 muiii

Ajouter à environ 500 ml d'eau, avec précautions et par portions, 220 ml d'acide sulfurique (5.1). Laisser refroidir e t diluer a 1 .O00 ml.

5.3 Acide sulfurique-sulfate d'argent

Ajouter 10 g de sulfate d'argent (Ag25041 à 40 ml d'eau. Ajouter avec précautions et par portions, 960 ml d'acide sulfurique (5 .1) . Agiter et laisser reposer 1 ou 2 jours.

5.4 Sulfate de fer (II) e t d'ammonium, solution titrée c[(NH4izFe(S04]~.6HzO] = 0,12 molil

15 .~.

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 101

Dissoudre 47,O g de sulfate de fer ( I I ) et d'ammonium hexahydraté dans de l'eau. Ajouter 20 ml d'acide sulfurique (5.11, refroidir et diluer à 1.000 ml.

Cette solution doit être étalonnée journellement de la manière suivante : diluer 5,O ml de la solution étalon de dichromate de potassium (5.6) à environ 100 ml avec de l'acide sulfurique à 4 mo1/1(5.2). Titrer avec la solution de sulfate de fer (II) et d'ammonium (5.41, en présence de 2 à 3 gouttes de la solution d'indicateur ferroïne (5.8).

La concentration, c, exprimée en moles Dar litre de la solution de sulfate de fer (111 et d'ammonium est donnée par la formule : '

c = 0'0 040 '6 = V V

où :

V est le volume, en millilitres, de solution consommé.

5.5 Sulfate de mercure (Il) (HgS04) en cristaux

de sulfate de fer (11) et d'ammonium

5.6 Dichromate de potassium, solution étalon, c(KzCrz07) = 0.040 molll contenant le sulfate de mercure (II)

Dissoudre 80 g de sulfate de mercure (II) (5 .5) dans 800 ml d'eau.

Ajouter avec précaution 100 ml d'acide sulfurique ( 5 .1 ) . Laisser refroidir et ajouter I I ,767 g de dichromate de potassium, préalablement séché à 105 degrés C pendant 2 h. Transvaser la solution quantitativement dans une fiole jaugée de 1.000 ml et compléter au volume.

La solution est stable pendant un mois.

Remarque : afin de minimiser l'utilisation de sulfate de mercure (II), excepté dans les cas d'absolue nécessité, la solution de dichromate peut être préparée sans sel de mercure. Dans ce cas, ajouter 0.4 de sulfate de mercure (II) à la prise d'essai avant l'addition du dichromate (5.6) en 8.4 et aigiter soigneusement.

5.7 Hydrogénophtalate de potassium, solution de référence ~(KCsHs04) = 2,0824 mmol/l

Dissoudre 0,4253 g d'hydrogénophtalate de potassium, préalablement séché à 105 degrés C, dans de l'eau et dilué à 1 .O00 ml dans une fiole jaugée.

La solution a une valeur théorique de DCO de 500 mg/l. Elle reste stable au moins 1 semaine si elle est conservée à 4 degrés C.

5.8 Ferroïne, solution d'indicateur

Dissoudre 0,7 g de sulfate de fer (II) (FeS04,7HzO) dans de l'eau. Ajouter 1,50 g de phénanthroline - 1.10 monohydratée et agiter jusqu'a dissolution. Diluer à 100 ml.

Cette solution est disponible dans le commerce

5.9 Granules régulateurs d'ébullition

Nettoyer les granules comme décrit en 6.1

16

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 101

6 APPAREILLAGE

Matériel courant de laboratoire, et :

6.1 Appareil B reflux constitué d'une fiole, d'un tube ou d'un ballon B fond plat de 250 ml environ, à col rodé surmonté d'un réfrigérant adaptable et dimensionné de façon à éviter toute perte significative de matériaux volatils.

Nettoyer l'appareil par ébullition à reflux de mélanges fraîchement préparés de 5 ml de solution de dichromate de potassium (5.6) de 15 ml de solution d'acide sulfurique- sulfate d'argent (5.3) et de 10 ml d'eau distillée.

II est conseillé de réserver cet appareillage à la seule détermination de la DCO.

6.2 Manchon chauffant, plaque chauffante ou tout autre équipement équivalent permettant de porter le mélange d'essai à ébullition à reflux en moins de 10 min. S'assurer que le dispositif utilisé ne provoque pas de surchauffe locale.

6.3 Burette de précision, de 10 ml de capacité, graduée en 0,02 ml (voir la norme NF B 35/301).

Toute la verrerie utilisée doit être soigneusement lavée et conservée à l'abri de la poussière.

7 ECHANTILLONNAGE

Les échantillons pour laboratoire doivent être pi 6levés de préférence dans des flacons en verre, des flacons en polyéthylène pouvant également convenir. Analyser les échantillons dès que possible après le prélèvement. Si l'échantillon doit être conservé avant l'analyse, ajouter 10 ml d'acide sulfurique (5.2) par litre d'échantillon et stocker entre O et 5 degrés C. Agiter les flacons et s'assurer que leur contenu soit bien homogénéisé avant de prélever une prise d'essai pour l'analyse ou d'effectuer des dilutions éventuelles.

8 MODE OPERATOIRE

8.1 Prise d'essai

Introduire, dans l'appareil à reflux (6.1 1, 10.0 ml de l'échantillon pour analyse (chapitre 7). Si la valeur de la DCO de l'échantillon est supposée excéder 700 mg/l, procéder à une dilution de manière à obtenir une valeur de la DCO comprise entre 350 et 700 mg/l.

Avant le prélèvement de la prise d'essai, l'échantillon doit être soigneusement homogénéisé par un moyen approprié (agitation, ultrasons, etc.). Dans le cas où l'on prélève à l'aide d'une pipette, utiliser une pipette de 10 ml à un trait de classe B (voir NF B 35-305) ayant un faible temps d'écoulement. Dans le cas où l'on ne peut pas procéder par pipetage du fait de la trop grande quantité de matières en suspension, procéder à des dilutions ou utiliser une fiole jaugée à ouverture large.

8.2 Essai à blanc

Effectuer un essai à blanc parallèlement à la détermination, en suivant le même mode opératoire que pour l'essai (8.4), mais en rernplacant la prise d'essai par 10 ml d'eau distillée ou de pureté équivalente.

17

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 1 O1

La consommation de la solution de dichromate de potassium lors de l'essai A blanc ne doit pas excéder 0,l ml. Dans le cas contraire, il convient de rechercher l'origine de cette valeur élevée et d'y remédier, notamment en utilisant d'autres réactifs et en vérifiant la propreté de la verrerie.

8.3 Essai témoin

Vérifier régulièrement la technique opératoire, de même que la pureté des réactifs et la propreté de la verrerie, par analyse de 10,O ml de la solution de référence (5 .7 ) en suivant le même mode opératoire que pour la prise d'essai (8.4).

La demande chimique en oxygène théorique de cette solution est de 500 mg/l ; le procédé expérimental est satisfaisant si on obtient au moins 96 % de cette valeur.

Dans ce cas également, un essai à blanc doit être effectué en parallèle comme en 8.2.

indiqué

8.4 Détermination

Ajouter 5.0 ml de la solution de dichromate de potassium ( 5 . 6 ) et quelques granules régulateurs d'ébullition (5.9) à la prise d'essai e t homogénéiser soigneusement.

Remarque :

dans le cas où le sulfate de mercure ( I I ) n'a pas été ajouté lors dc: la préparation de la solution de dichromate (5 .6) , ajouter à la prise d'essai 0,4 g de sulfate de mercure (II) (5.5) avant d'introduire les 5.0 ml de dichromate de potassium.

Ajouter, lentement et avec précaution, 15 ml d'acide sulfurique-sulfate d'argent (5.3) en agitant soigneusement la fiole d'un mouvement circulaire et en la refroidissant sous l'eau courante froide ou dans un bain de glace fondante de façon à éviter toute perte de substances organiques volatiles.

Relier en réfrigérant à la fiole, et porter à ébullition à reflux pendant 2 h. Laisser refroidir et laver le paroi interne du réfrigérant à l'eau distillée en recueillant les eaux de lavage dans la fiole. Débrancher le réfrigérant de la fiole, compléter à environ 75 ml avec de l'eau et refroidir à température ambiante.

Titrer l'excès de dichromate avec la solution de sulfate de fer (II) et d'ammonium (5.41, en présence de 1 ou 2 gouttes de la solution d'indicateur à la ferroïne (5.8).

Remarques :

1 : le mélange réactionnel doit bouillir doucement, sans soubresauts. Des soubresauts indiquent une surchauffe locale de la solution, ce qui peut conduire à des résultats erronés. Ils peuvent être dus à un chauffage trop intense ou à des granules régulateurs d'ébullition inefficaces.

'2 : la consommation de la solution de sulfate de fer (II) e t d'ammonium doit être inférieure ou égale à 10 ml.

'3 : bien que la quantité de ferroïne ne soit pas critique, elle doit demeurer aussi constante que possible. Noter comme point de virage le changement brusque de couleur du bleu-vert au brun-rouge, même si le bleu-vert réapparaît au bout de quelques minutes.

18

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 101

9 EXPRESSION DES RESULTATS

La demande chimique en oxygène, DCO, exprimée en milligrammes par litre, est donnée par la formule :

DCO = 8OOOciVi - v21 VO

ou :

c est la concentration, exprimée en moles par litre. de la solution de sulfate de fer (II) et d'ammonium calculée selon 5.4 ;

VO est le volume, en mimmilitres, de la prise d'essai avant dilution éventuelle ;

V i est le volume, en millilitres, de la solution de sulfate de fer (II) et d'ammonium (5.4), utilisé pour l'essai à blanc ;

Vz est le volume, en millilitres, de la solution de sulfate de fer (II) et d'ammonium (5.41, utilisé pour la détermination.

Exprimer le résultat au milligramme par litre de plus proche.

1 O INTERFERENCES

La méthode est sensible à certaines interférences, notamment à celles des chlorures. Des agents réducteurs inorganiques, tels que les nitrites, les sulfures et le fer (11) contribuent aussi à accroître le résultat. Une pratique courante consiste à inclure la demande en oxygène de tels agents comme partie de la valeur de la DCO globale de l'échantillon.

L'interférence des chlorures est réduite, mais pas totalement éliminée, par l'ajout de sulfate de mercure (II) à la solution d'essai avant l'ébullition à reflux, ce qui conduit à la formation du chloromercurate (111 soluble.

Remarque :

Lorsque la concentration en chlorure dépasse 1 .O00 mg, la valeur minimale de la D.C.O. acceptable est de 250 rng/l. Les résultats inférieurs à cette limite sont sujets à caution.

Les hydrocarbures aromatiques et la pyridine ne sont pas oxydés de façon complète. Certaines substances toxiques très volatiles peuvent échapper à l'oxydation par évaporation. Les composés aliphatiques à chaîne ramifiée sont efficacement oxydés en présence d'acide sulfurique-sulfate d'argent.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

Essais des eaux EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 105

- DETERMINATION DES MATIERES EN SUSPENSION -

2 DOMAINE D'APPLICATION

Dans l'état actuel des connaissances, il n'est pas possible d'assigner expressément un domaine d'application à chacune des trois méthodes décrites.

Toutefois, la méthode par centrifugation est réservée aux cas où les méthodes par filtration ne sont pas applicables par suite du colmatage des filtres : si la durée de filtration doit être supérieure à 1 heure environ. l'utilisation de la méthode par centrifugation est recommandée.

Par ailleurs, il convient que la totalité de l'échantillon soit soumise à l'essai de manière qu'on puisse rincer le récipient qui l'a contenue et récupérer ainsi la totalité des particules de matière. A cet effet, le volume de l'échantillon devra avoir été choisi en fonction de la qualité présumée des matières en suspension et de la méthode de détermination choisie.

3 ECHANTILLON

La détermination doit être effectuée le plus tôt possible ap&s le prélèvement de l'échantillon.

L'échantillon soumis à l'essai doit, si nécessaire, avoir été débarrassé des matières grossières par passage sur un tamis : les textes qui indiquent les modalités d'application des méthodes faisant l'objet de la présente norme doivent en préciser les caractéristiques.

Par ailleurs, il convient que la totalité de l'échantillon soit soumise à l'essai de manière qu'on puisse rincer le récipient qui l'a contenue et récupérer ainsi la totalité des particules de matière. A cet effet, le volume de l'échantillon devra avoir été choisi en fonction de la qualité présumée des matières en suspension et de la méthode de détermination choisie.

4 METHODE PAR FILTRATION SUR DISQUE FILTRANT EN FIBRES DE VERRE

4.1 PRINCIPE

Séparation des matières en suspension par filtration sur disque filtrant en fibres de verre. Séchage à 105OC et pesée.

4.2. APPAREILLAGE

Matériel courant de laboratoire et notamment :

- équipement de filtration sous vide ou sous pression ( 1 à 2 bar).

- disques filtrants en fibres de verre.

Utiliser les disques filtrants que les fournisseurs recommandent pour cette détermination ( * ] .

2 0

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 106

4.3. MODE OPERATOIRE

Laver un disque filtrant, placé sur l'équipement de filtration, à l'aide d'eau distillée. Le sécher à 1105 f 2IoC jusqu'à masse constante, laisser refroidir en dessiccateur et peser à 0,l mg pr8s.

Placer le filtre dans l'équipement de filtration et mettre en marche le dispositif d'aspiration ou de pression. Verser progressivement l'échantillon (3) sur le filtre jusqu'8 ce que le récipient soit vidé ( * * l . Le volume filtré doit :

- être d'au moins 100 mi,

- permettre d'obtenir une masse de matières retenue sur le filtre au moins égale à 1 mg par centimbtre carré de surface filtrante; Toutefois, dans le cas d'eaux contenant peu de matibres en suspension, cette deuxième condition peut ne pas être satisfaite, à condition que le volume filtré soit alors d'au moins 500 ml.

Rincer le récipient ayant contenu l'échantillon avec 10 ml environ d'eau distillée et faire passer les eaux de lavage sur le filtre.

Laisser essorer et sécher le filtre à (105 it 2) OC, laisser refroidir en dessiccateur et peser à 0,l mg près si le résidu est inférieur à 20 mg, ou à 0.5 mg près si le résidu est supérieur à 20 mg. Recommencer les 0pérG;ion.s de séchage, de refroidissement et de pesée jusqu'à ce que la différence entre deux pesées successives n'excède pas 0,l ou 0.5 mg.

4.4. EXPRESSION DES RESULTATS

Soient :

soit à l'aide d'un récipient jaugé, soit en pesée). V le volume, en mililitres, d'échantillon mis en jeu (ce volume peut être déterminé

M o la masse, en miligramme, du disque filtrant avant utilisation.

Mi la masse, en milligrammes, du disque filtrant après utilisation.

Le taux de matières en suspension, exprimé en milligrammes par litre, est donné par l'expression :

[(Mi ~ Mo) 1 OOOllV

_-_-_

( * ) Parmi ceux-ci conviennent en particulier les disques MILLIPORE AP 20 SARTORIUS SM 13400. WHATMAN G F K . DURIEUX D 28 GELLMANN G/A. SCHLEICHER SS-6.

i**) Un eau décante filtrant mieux qu'une eau trouble, il y a intérêt, si les conditions le permettent, à laisser décanter l'échantillon avant la filtration et à verser le plus tard possible, mais aussi le plus complètement possible, le dépôt sur le filtre.

5 METHODE PAR FILTRATION SUR COUCHE D'AMIANTE

5.1 PRINCIPE

Préparation d'un creuset filtrant garni d'une couche d'amiante cardé, lavé, séch6, taré.

Séparation des matières en suspension par filtration sur ce creuset.

Séchage à 105 O C et pesée. 2 1

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 105

5.2. APPAREILLAGE

Matériel courant de laboratoire et notamment :

- creuset filtrant en verre borosilicaté (porosité : environ 20 pm : diamètre 40 mm environ ; masse 40 g environ).

- équipement de filtration sous vide.

- amiante cardé ou en fibres (éviter l'utilisation d'amiante en poudre).

5.3. MODE OPERATOIRE

5.3.1. Préparation du creuset filtrant

Mettre en suspension l'amiante dans de l'eau distillée de façon à obtenir une suspension assez fluide (par exemple 50 g d'amiante dans 450 rnl d'eau).

Placer un creuset filtrant sur l'équipement de filtration sous vide et y verser la bouillie d'amiante pour former une couche d'environ 5 mm. Laver avec environ 500 ml d'eau distillée pour évacuer toutes les particules susceptibles d'être entrainées par l'eau.

Laisser essorer, sécher à (105 f 2) OC jusqu'à masse constante (3 heures environ) et peser le creuset à 0.5 mg près après refroidissement en dessiccateur.

5.3.2. Détermination

Remettre le creuset sur l'équipement de filtration et y verser progressivement l'échantillon (3) jusqu'à ce que le récipient soit vide ( * ) . le volume filtré doit :

- être d'au moins 100 ml.

- permettre d'obtenir une masse de matiére retenue sur le filtre d'au moins 50 mg,

Rincer le récipient ayant contenu l'échantillon avec 10 ml d'eau distillée et faire passer les eaux de lavage sur le filtre.

Laisser essorer puis sécher le creuset à 105 k 2) OC (3 heures environ), laisser refroidir en dessiccateur et peser à 0.5 mg près. Recommencer les opérations de séchage, de refroidissement et de pesée jusqu'à ce que la différence entre deux pesées successives n'excède pas 0.5 mg.

( * ) Une eau décantée filtrant mieux qu'une eau trouble, il y a intérêt. si les conditions le permettent, à laisser décanter l'échantillon avant la filtration et à verser le plus tard possible, mais aussi le plus complètement possible, le dépôt sur le filtre.

5.4. EXPRESSION DES RESULTATS

Soient :

soit à l'aide d'un récipient jaugé, soit par pesée). V le volume en millilitres d'échantillon mis en jeu (ce volume peut être déterminé

M o la masse, en milligramme, du creuset filtrant avant utilisation.

Mi la masse, en milligrammes, du creuset filtrant après utilisation.

Le taux de matières en suspension, exprimé en milligrammes par litre, est donné par l'expression :

[(Mi - Mo) 1 0001/v

2 2

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 105

6 METHODE DE CENTRIFUGATION

6.1. PRINCIPE

Séparation des matières en suspension par centrifugation.

Séchage à 105 O C et pesée.

6.2. APPAREILLAGE

Matériel courant de laboratoire et notamment :

Centrifugeuse conduisant à une accélération moyenne de 28.000 surface du liquide, munie de pots d'au moins 200 ml, et, de préférence, de 500 ml.

6.3. MODE OPERATOIRE

Si cela est possible, introduire la totalité de l'échantillon (3) dans le pot de la centrifugeuse et centrifuger durant 20 minutes. le volume de cet échantillon doit être tel qu'il conduise à la pesée d'au moins 30 mg de matières en suspension.

Si la totalité de l'échantillon ne peut trouver place dans le pot, opérer en plusieurs fois, en décantant chanque fois, après 20 minutes de centrifugation, le liquide surmontant le culot au fond du pot jusqu'à ce que tout l'échantillon ait été centrifugé.

Décanter, remettre en suspension le culot dans de l'eau distillée (en remplissant le pot jusqu'au niveau initial) et centrifuger 20 minutes.

Recueillir le culot dépos4 dans une capsule préalablement séchée à il05 f 2)OC jusqu'à masse constante, refroidie en dessicateur et pesée à 0,l mg près. Rincer le pot de centrifugeuse deux fois, avec chaque fois 20 ml d'eau distillée et recueillir les eaux d'entraînement dans la capsule.

Sécher ensuite la capsule et son contenu à (105 f 2)T. laisser refroidir dans un dessiccateur et peser à 0.5 mg près. recommencer les opérations de séchage, de refoidissement et de pesée jusqu'à ce que la différence entre deux pesées successives n'excède pas 0,s mg.

NOTE :

32.000 ms-2 à la

Le mode opératoire ci-dessous est décrit de façon à permettre la détermination des matières en suspension, en opérant uniquement par centrifugation et pesée. Il est toutefois possible de combiner cette troisième méthode avec l'une des dLun premières méthodes (4 ou 5), la centrifugation constituant alors une phase préliminaire destinée à faciliter la filtration. Dans ce cas, lorsque la centrifugation de l'échantillon est achevée, verser le liquide surmontant le culot sur le filtre, puis faire passer le culot sur le filtre. Rincer le pot de centrifugation et poursuivre comme indiqué dans les deux premières méthodes (4 ou 5).

6.4. EXPRESSION DES RESULTATS

Soient : V le volume en millilitres, de la prise d'essai, Mo la masse en milligrammes, de la capsule vide, Mi la masse, en miligrammes, de la capsule et de son contenu après séchage a

105 degrés C.

Le taux de matière en suspension, exprimé en milligrammes par litre, est donné par l'expression :

"MI - Mo) 1 0001/v

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Essais der eaux EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 031

- DETERMINATION DE LA RESlSTlVlTE OU DE LA CONDUCTIVITE ELECTRIQUE -

1 OBJET ET DOMAINE D'APPLICATION

La présente norme a pour objet de décrire une méthode pour la détermination de la résistivité (ou de son inverse, la conductivité) électrique des eaux naturelles de résistivité inférieure ou égale à 50 O00 ohms-centimètres,

2 DEFINITIONS

Résistance electrique (symbole R) Quotient de la différence de potentiel électrique par le courant quand il n'y a pas de force électromotrice dans le conducteur ( * ) .

L'unité de résistance est l'ohm in). C'est la résistance électrique qui existe entre deux points d'un fil conducteur n'étant le siège d'aucune force électromotrice losqu'une différence de potentiel constante de 1 volt appliquée entre ces deux points produit dans ce conducteur un courant de 1 ampère.

Conductance électrique (symbole G).

Inverse de la résistance électrique ( * ) .

L'unité de conductance est le siemens, un siemens étant égal à 1 ohm à la puissance moins un.

Résistivité électrique (symbole pi;

Quotient du champ électrique par la densité de courant quand il n'y a pas de force électromotrice dans le conducteur i*).

L'unité de résistivité est l'ohm-mètre K2rn). Les multiples et sous-multiples usuels correspondant à la norme NF 02-006 sont le mégohm-mètre (MRm) et le microhm- mètre i ~ ~ n m i . La résistivité électrique d'une eau est généralement exprimée en ohms- centimètres (Rcm).

Conductivité électrique (symbole u.oi

Inverse de la résistivité électrique ( * ) .

L'unité de conductivité est le siemens par mètre (S/m). Ses multiples sont le mégasiemens par mètre (MSlm et le kilosiemens par mètre ikSlm). La conductivité électrique de l'eau est généralement exprimée en siemens par centimètre (Slcm) ou en microsiemens par centimètre (pS/cm).

( * i Définition extraite de la norme NF X 02-1 07

3 PRINCIPE

Mesure de la résistance ou de la conductance électrique d'une colon e d'eau délimitée par deux électrodes de platine (ou recouvertes de noir de platine) maintenues parallèles.

Si R est la résistance de la colonne d'eau en ohms, S sa section en centimètres carrés et / sa longueur en centimètres.

2 4

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 031

La résistivité électrique en ohms-centimètres est :

p = R x S I

La conductivité électrique en siemens par centimètres est :

Y = l / p = / / (R*S)

I/S est appelé constante de l'élément de mesure et est le plus souvent exprimé "par centimètre". (cm-1).

La résistivité (ou la conductivité) varie avec la température. La température de référence pour l'expression de la résistivité ou de la conductivité est la température de 2OOC. Pour les eaux naturelles dont la conductivité est supérieure à 20 microsiemens par centimètre (P <50 O00 cm) la conductivité Y? à la température t i est liée à la conductivité

Yi = Y2 r 1 + f7 h i - 12 11

u est un coefficient qui dépend de la nature e t de la concentration des éléments contenus dans l'eau.

à la température tz par la relation linéaire.

4 REACTIFS

4.1 EAU DEMINERALISEE

Utiliser de l'eau déminéralisée par passage sur LJ lit mélangé de deux résines fortes échangeuses d'ions cationiques et anioniques. L'eau convient si la conductivité n'est pas supérieure à 1 pS/cm à 2OoC (P > 1 0 ~ ~ 6 ohms-centimètres). Elle doit être prélevée juste avant emploi.

4.2 SOLUTIONS ETALONS DE CHLORURE DE POTASSIUM

En utilisant du chlorure de potassium pur pour analyse, en poudre ou en cristaux fins, préalablement séché jusqu'à masse constante à la température de 105OC f 2OC, préparer trois solutions étalons de molarités O, 1 mol / l , 0 , O l molll, 0,001 mol/l.

4.2 1 Solution B 0,l mol/l

Dissoudre 7,4558 g f 0,0005 g de chlorure de potassium dans de l'eau déminéralisée (4.1 1. Compléter ensuite à un litre avec de l'eau déminéralisée à 2OoC f 2OC.

4.2.2. Solution à 0 ,Ol mol/l

Dissoudre 0,7456 g I 0.0005 g de chlorure de potassium dans de l'eau déminéralisée (4.1). Compléter ensuite à un litre avec de l'eau déminéralisée à 2OoC f 2OC.

4.2.3 Solution à 0,001 mol/l :

Préparer la solution juste avant l'emploi par dilution de 0,l I de la solution à 0,Ol mol/l à un litre avec de l'eau déminéralisée (4.1 ) à 20 degrés C f 2 degrés C.

Au cours de la préparation de ces solutions, prendre bien garde d'éviter tout entraînement d'air qui pourait conduire à une dissolution du gaz carbonique atmosphérique. Les solutions seront conservées dans des flacons en polyéthylène munis de bouchons étanches.

25

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 031

Réactivité (n.cm) i l )

La résistivité et la conductivité électrique à 20 degrés C du chlorure de potassium dans ces trois solutions sont les suivantes :

Conductivité bS/cmJ il l

Solution à 0.1 mol/l Solution à 0,Ol mol/l Solution à 0,001 mol/l

85,62 783,l 7.299

11.680 (2) 1.277 (2) 137

~ ~ ~ ~ ~ ~~~

(1 i La résistivité et la conductivité de l'eau (4.1 ) utilisée pour préparer les solutions ne sont pas comprises dans ces valeurs. (2) Valeurs tirées de Information bulletin No 2 - Catalog of physico-chemical Standard Substances de I'UICPA.

5 APPAREILLAGE

5.1 CONDUCTIMETRE

L'élément essentiel des conductimètres commercialisés peut être un pont de Kohlrausch alimenté en tension alternative constante, le courant débité dans le circuit d'électrodes étant alors proportionnel à la conductance de l'eau, soit à courant alternatif constant, la tension mesurée aux bornes des électrodes étant alors proportionnelle à la résistance de l'eau. Dans tous les cas, la tension aux bornes des électrodes doit être suffisamment faible pour éviter tout phénomène d'électrolyse.

Certains appareils sont équipés d'un dispositif de compensation de température, commandé manuellement ou à action automatique, qui permet par lecture directe d'obtenir une bonne appréciation de la résistivité à la température de référence. L'intervalle de température pour lequel la compensation est réalisée automatiquement est normalement précisé par les constructeurs.

5.2 ELEMENT DE MESURE

En pratique, constitué par deux électrodes recouvertes de platine ou de noir de platine, ayant chacune une surface S et maintenues parralèles à une distance : l'une de l'autre, et protégées par une gaine de verre (permettant un bon échange entre la solution et les électrodes).

La constante de l'élément de mesure est donnée en cm-i par l'expression

Généralement un élément de constante égale à 1 cm.1 sera constitué de deux électrodes de 1 cmz espacées de 1 cm. Cet élément de mesure constitue dans le cas d'un appareil à pont de Kohlrausch, l'une des branrhes du pont permettant de déterminer la valeur de la résistance (ou de la conductance) de la colonne de liquide comprise entre les électrodes de l'élément de mesure immergé.

26

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 031

Suivre les instructions du fournisseur pour nettoyer l'élément de mesure qui, entre deux mesures, doit être conservé soit dans l'alcool à 95 YO soit à l'obscurité afin d'éviter un développement éventuel d'algues.

5.3 THERMOMETRE DE PREClSlON EPL/O.1/-5/25 - NF B 35-504

Bain-marie 8 20 degrés C f 0,l degré C dans le cas où le conductimètre n'est pas équipé d'un dispositif de compensation de température.

6 MODE OPERATOIRE

6.1 CONSIDERATIONS PRELIMINAIRES.

Suivre les indications de la notice d'emploi du conductimètre utilisé pour mettre l'appareil en état de marche. En règle générale :

- Choisir un élément de mesure adapté à la conductivité de l'eau. La constante de l'élément de mesure doit étre d'autant plus élevée que l'eau est bonne conductrice.

- Utiliser une fréquence de mesure telle qu'elle ne conduise pas à des phénomènes de polarisation sur les électrodes.

Pour les eaux naturelles dont la conductivité est comprise entre 20 et 10.000 pS.cm- 1 (100 n.cm s p s 50.000 n.cm) cette fréquence sera de l'ordre de 1.000 HZ.

6.2 DETERMINATION DE LA CONSTANTE DE L'ELEMENT DE MESURE.

Préalablement à cette détermination, il sera procédé à une vérification de l'appareil de mesure proprement dit. Cette vérification sera faite, après déconnection du câble de raccordement de l'élément de mesure, par introduction aux bornes de raccordement de résistance étalons. Si l'appareil comporte plusieurs échelles commutables, l'opération sera réalisée sur chacune d'elles.

Pour une vérification rapide de la constante de l'élément de mesure, comparer les valeurs obtenues pour la résistivité ou la conductivité d'une même solution à la même température avec l'élément de mesure à vérifier et un élément de mesure étalon dont la constante est connue avec précision.

Pour déterminer directement la constante de l'élément de mesure, on utilisera l'une des 3 solutions étalons de chlorure de potassium (4.2) dont la conductivité se situe dans une plage de bonne précision de l'échelle ou de l'une des échelles de l'appareil de mesure (cas des appareils à échelles non linéaires).

- Rincer l'élément de mesure propre plusieurs fois à L'eau déminéralisée (4.1), puis deux fois au moins avec la solution étalon de chlorure de potassium qui sera utilisée pour la détermination de la constante de l'élément de mesure.

- Amener ensuite la solution de chlorure de potassium à 2 0 degrés C f 0,l degré C et mesurer la résistance (ou la conductance) de I'élement de mesure en présence de fractions chaque fois renouvelées de cette solution jusqu'à ce que les lectures restent constantes à 0,2 % près. Veiller à ce qu'il n'y ait pas de bulles de gaz emprisonnées dans I'élement de mesure et notamment en contact avec les électrodes.

La constante J de l'élément de mesure en c m i est donnée par l'une des deux expressions :

J = RKCI (YKCI + YHZO)

J = YKCI + YHZO GKCI

2 7

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 031

dans lesquelles :

RKCI est la résistance mesurée en microhrns GKCI est la conductance mesurée exprimée en microsiemens YKCI est la conductivité du chlorure de potassium dans la solution étalon de chlorure de potassium utilisée exprimée en microsiemens par centimètre. YHZO est la conductivité de l'eau déminéralisée utilisée pour la préparation de la solution étalon de chlorure de potassium exprimée en microsiemens par centimètre. Cette valeur peut être négligée si elle est petite par rapport à YKCI (c'est-à-dire si le fait de la négliger n'introduit pas une erreur supérieure à O1 O h l .

6.3 DETERMINATION DE LA RESISTIVITE OU DE LA CONDUCTIVITE DE L'EAU EN EXAMEN.

Rincer l'élément de mesure propre, A plusieurs reprises, avec de l'eau déminéralisée (4.1) puis deux fois au moins avec de l'eau à examiner.

Effectuer ensuite des mesures successives sur des fractions chaque fois renouvelées de cette eau jusqu'à ce que les lectures restent constantes à 0,2 % près. Veiller à ce qu'il n'y ait pas de bulles de gaz emprisonnées dans l'élément de mesure et notamment en contact avec les électrodes.

Pour des mesures très précises, amener l'eau essayée à 2OoC f 0,l OC. Sinon, utiliser le dispositif de compensation de température de l'appareil, ou bien, s'il n'en est pas pourvu, calculer la résistivité ou la conductivité à 2OoC à l'aide de l'une des formules suivantes :

p20= Pt/(l + u(20 - t))

Y20 = Yt [ l + u (20 - t l

Où a est le coefficient de température de l'eau essayée qui peut être déterminé en effectuant les mesures différentes.

7 EXPRESSION DES RESULTATS

En précisant la température à laquelle a été effectuée la mesure, indiquer :

- soit la résistivité à 2OoC exprimée en ohms-centimètres ou en un multiple approprié.

- soit la conductivité à 2OoC exprimée en siemens par centimètre ou en un sous-miltiple approprié.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

Essais der eaux - EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 110

- DOZAGE DE L'AZOTE KJELDAHL -

1 OBJET ET DOMAINE D'APPLICATION

La présente norme a pour objet de décrire le dosage de l'azote présent dans les eaux par la méthode Kjeldahl.

Elle comporte la description de deux méthodes :

- une méthode de dosage par titrimétrie après minéralisation et distillation qui, telle qu'elle est décrite, est applicable aux eaux dont la teneur en azote Kjeldahl, exprimée en N est supérieure à 2 mgll (pour une prise d'essai de 100 mi) (chapitre 3) ;

- une méthode de dosage par spectrophotométrie après minéralisation qui, telle qu'elle est décrite, est applicable aux eaux dont la teneur en azote Kjeldahl, exprimée en N est supérieure à 2 mg/l (pour une prise d'essai de 100 ml) (chapitre 4).

Note : La méthode de dosage Kjeldahl ne permet pas de doser l'azote total mais seulement les composés non oxydés de l'azote.

Par conséquent, ne sont pas ou ne sont que partiellement dosés :

- les composés nitrés, - les composés nitrosés, - les composés azoïques, - les oximes, - I'hydrazine et ses dérivés, - les hétérocycles azotés

3 METHODE DE DOSAGE PAR TITRIMETRIE APRES MINERALISATION DISTILLATION

ET

3.1 PRINCIPE

- Minéralisation des matières organiques en milieu acide e t en présence de catalyseur.

- Entraînement 8 la vapeur en milieu alcalin de l'azote ammoniacal obtenu.

- Dosage par titrimétrie (directe ou en retour).

3.2 REACTIFS

Au cours de l'analyse et pour la préparation des réactifs, n'utiliser que de l'eau récemment déminéralisée sur résine cationique forte ou de l'eau de pureté équivalente dont la teneur en azote est négligeable.

Les réactifs eux-mêmes doivent être de pureté analytique.

3.2.1 Acide sulfurique concentré (pzo = 1,84 giml)

3.2.2 Acide sulfurique, solution à 5 g/l environ

3.2.3 Hydroxyde de sodium, solution à 400 gi i

3.2.4 Acide borique, solution à 10 gll

29

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 1 IO

3.2.5 Acide sulfurique, solution titrée, c (f Hz sû4) = O, 1 mol/l (1)

3.2.6 Acide sulfurique, solution titrée, c (1 Hz Sûa) = 0,02 mol/l (2)

3.2.7 Hydroxyde de sodium, solution titrée, ciNaOH) = 0,l mol/l (1)

3.2.8 Catalyseur de minéralisation.

Préparer un mélange homogène de 995 g de sulfate de potassium (KZS04) et de 5 g de sélénium en poudre.

3.2.9 Solution de rouge de méthyle et de vert de bromocrésol dans l'éthanol

Dissoudre 100 mg de rouge de méthyle et 500 mg de vert de bromocrésol dans 500 ml d'éthanol à 95 % (V /V) .

3.2.10 Solution aqueuse de rouge de méthyle à 10 g/l

3.3 APPAREILLAGE

3.3.1 Matériel courant de laboratoire

La verrerie utilisée pour la préparation des réactifs et pour effectuer le dosage ne doit pas servir à d'autres dosages, ni entrer en contact avec de l'ammoniac ou des sels d'ammonium en forte concentration. Lorsqu'un nouveau matériel est utilisé, il est bon d'effectuer deux fois la réaction à blanc dans les fioles jaugées.

(1 1 Antérieurement O, 1 N (2) Antérieurement 0,02 N

Entre les analyses, conserver les fioles ou les tubes bouchés, remplis d'eau et à l'obscurité

3.3.2 Ballon de Kjedahl de 500 ml de capacité et chauffe ballon (ou rampe de minéralisation)

3.3.3 appareil de distillation ou d'entraînement à la vapeur

II est conseillé d'équiper la base du réfrigérant d'une coupelle en verre destinée à éviter que d'éventuelles condensations coulent dans la fiole où est recueilli le distillat.

Lorsque l'appareil est exposé à l'atmosphère du laboratoire, ses parois peuvent absorber des traces d'azote ammoniacal qui ne s'éliminent pas par rinçage à l'eau. II est indispensable pour le dosage des faibles teneurs d'azote de nettoyer l'appareil en effectuant avant chaque série de mesures une ou deux distillations "à blanc" d'une solution d'hydroxyde de sodium. Entre les essais, maintenir l'appareil à l'abri de l'atmosphère du laboratoire.

3.3.4 Burette au 1/20

3.4 ECHANTILLONS

Les échantillons destinés au laboratoire d'analyse doivent, aussitôt que possible après leur prélèvement être refroidis et maintenus 2 une température voisine de 4' C jusqu'au moment de l'analyse.

L'analyse doit être effectuée aussitôt que possible après le prélèvement, néanmoins au cas où l'analyse ne peut être effectuée dans les 24 h, l'échantillon peut être éventuellement acidifié à pH < 2 à l'aide d'acide sulfurique concentré sur le lieu du prélèvement (en général 2 ml d'acide suffisent pour 1 I d'échantillon).

2

2

30

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 1 I O

Note : l'attention est attirée sur le fait que l'acide sulfurique est susceptible de piéger les vapeurs d'ammoniac.

3.5. MODE OPERATOIRE

3.5.1 Prise d'essai

Prélever une prise d'essai de l'échantillon d'au moins 50 ml de façon à ce qu'elle contienne entre 0,2 et 20 mg d'azote, exprimé en N.

3.5.2 Minéralisation

Introduire la prise d'essai (3.5.1) dans un ballon de Kjeldahl (3.3.2) muni d'un dispositif régulateur d'ébullition (billes de verre, de céramique, ou pierre ponce).

Ajouter 1 g de catalyseur (3.2.8) et le cas échéant un agent antimoussant.

Ajouter 10 ml d'acide sulfurique concentré (3.2.1 ) .

Placer un entonnoir sur le ballon avec la tige plongeant dans le col.

Porter lentement à ébullition et évaporer jusqu'à apparition de fumées blanches. Forcer ensuite le chauffage pendant au moins 2 h. Laisser refroidir à température ambiante.

Note : si la minéralisation est incomplète (liquide trouble ou très coloré) l'opération doit être recommencée en diminuant la prise d'essai, ou en effectuant une dilution préalable (cas des échantillons à forte charge organique).

3.5.3 Distillation et dosage

Transvaser si nécessaire dans l'appareil de distillation (3.3.3) le contenu du ballon ainsi que les eaüx de rinçage (200 à 250 ml environ).

Introduire 50 ml d'hydroxyde de sodium (3.2.3). Admettre la vapeur qui assure l'entraînement de l'azote ammoniacal.

Procéder au dosage de l'une des manières suivantes :

3.5.3.1 Dosage direct

Recueillir 200 ml environ du distillat dans un récioient contenant 10 ml de solution d'acide borique (3.2.4) e t 3 à 4 gouttes d'indicateur (3.2.9). Ajouter éventuellement un volume d'eau suffisant pour que l'extrémité du tube allonge du réfrigérant plonge dans la solution.

Titrer en utilisant :

- la solution titrée d'acide sulfurique (3.2.5) si la prise d'essai (3.5.1) contient entre 2 et 20 mg d'azote, exprimé en N.

- la solution titrée d'acide sulfurique (3.2.6) si la prise d'essai (3.5.1) contient entre 0.2 et 2 mg d'azote, exprimé en N.

Noter le volume V i nécessaire.

3.5.2.2 Dosage en retour

Recueillir pendant environ 30 min le distillat dans une fiole conique de 250 ml contenant 50 ml de la solution d'acide sulfurique (3.2.2) et quelques gouttes de solution d'indicateur coloré (3.2.9).

31

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 110

Titrer avec la solution titrée d'hydroxyde de sodium (3.2.7) et noter le volume V2 nécessaire.

Note : afin de s'assurer que tout l'azote ammoniacal a bien été recueilli, il est utile de poursuivre la distillation pendant 30 min environ, dans une seconde fiole conique de 250 ml préparée de la même façon que la première. Un titrage permet de corriger si nécessaire le volume V2.

3.5.4 Essai à blanc

Effectuer un essai à blanc dans les mêmes conditions de minéralisation et de dosage que pour la prise d'essai.

3.6 EXPRESSION DES RESULTATS

3.6.1 Dans le cas d'un dosage paf titrimétrie directe

La teneur en azote Kjeldahl, exprimée en milligrammes de N par litre est donnée par l'expression :

1Vi - Vol c x 1000 x 14 V

où :

Vi est le volume, en millilitres, d'acide sulfurique (3.2.5 ou 3.2.61 utilisé pour le

Vo est le volume, en millilitres, d'acide sulfurique (3.2.5 ou 3.2.6) utilisé pour

dosage.

l'essai à blanc.

est la concentration, en moles de (1 H2S04) par litre, 2

de la solution titrée d'acide sulfurique utilisé pour le dosage (3.2.5 ou 3.2.6).

V est le volume, en millilitres, de la prise d'essai.

3.6.2 Dans le cas d'un dosage par titrimétrie en retour

La teneur en azote Kjedahl, exprimée en milligrammes de N par litre est donné par l'expression :

I V 0 - VZ) c X 1 O00 x 14 V

où :

Vz est le volume, en millilitres, de solution d'hydroxyde de sodium (3.2.7) utilisé

Vo est le volume, en millilitres, de solution d'hydroxyde de sodium (3.2.71 utilisé

c est la concentration, en moles par litre, d e la solution titrée d'hydroxyde de

V est le volume, en millilitres, de la prise d'essai.

pour le dosage.

pour l'essai à blanc.

sodium (3.2.7) utilisé pour le dosage.

32

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 1 IO

4 METHODE SPECTROPHOTOMETRIQUE APRES MINERALISATION

4.1 PRINCIPE

- minéralisation des matières organiques en milieu acide et en présence de catalyseur.

- dosage par spectrophotométrie au bleu d'indophénol à une longueur d'onde voisine de 630 nm.

4.2 REACTIFS

4.2.1 Acide sulfurique concentré (pzo = 1.84 g/ml).

4.2.2 Hydroxyde de sodium, solution à 400 g/l.

4.2.3 Solution alcaline, complexante et chlorée.

Dissoudre dans environ 800 ml d'eau, 20 g d'hydroxyde de sodium en pastilles et 380 g de citrate trisodique dihydraté (C~HsNa307.2HzOi.

Porter à ébullition et maintenir une ébullition douce pendant 20 min. Refroidir, ajouter 4 g du sel de sodium dihydraté de l'acide dichloro 1,3-iso-cyanurique (CJN~CIZNJOJ.~HZO) et amener le volume à 1000 rnl avec de l'eau. Conserver cette solution à une température de 4 O C environ.

4.2.4 Solution de phénol et de nitroprussiate

Dissoudre dans de l'eau 35 g de phénol et 0.4 g de nitroprussiate de sodium (Naî[Fe (CN)sNOl 2Hz0) et amener le volume à 1 O00 mi üJec de l'eau.

Conserver cette solution dans un flacon en verre brun et à une température de 4 O C environ. Ne jamais la placer à la lumière directe du soleil. La manipuler en lumière atténuée.

4.2.5 Catalyseur de minéralisation

Préparer un mélange homogène de 995 g de sulfate de potassium (KZS04) et de 5 g de sélénium en poudre.

4.2.6 Azote, solutions étalons

4.2.6.1 Solution mère correspondant à 100 rng de N par litre

Dissoudre 381,9 mg de chlorure d'ammonium anhydre dans l'eau et amener à 1 O00 ml en fiole jaugée.

4.2.6.2 Solution étalon correspondant à 10 mg de N par litre

Au moment de l'emploi, diluer au dixième la solution 4.2.6.1.

4.2.7 Solution aqueuse de paranitrophénol à O, 1 % (m/W.

4.3 APPAREILLAGE

4.3.1 Matériel courant de laboratoire

La verrerie utilisée pour la préparation des réactifs et pour effectuer le dosage, ne doit pas servir à d'autres dosages, ni entrer en contact avec de l'ammoniac ou des sels d'ammonium en forte concentration.

3 3

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 1 10

Lorsqu'un nouveau matériel est utilisé, il est bon d'effectuer deux fois la réaction à blanc dans les tubes dans lesquels sera développée la coloration.

Entre les analyses, conserver les fioles ou les tubes bouchés, remplis d'eau et à l'obscurité.

4.3.2 Ballons de Kjeldahl de 500 ml de capacité et chauffe ballon (ou rampe de minéralisation).

4.3.3 Spectrophomètre (longueur d'onde : 630 nm) équipé de cuves de mesure de 10 mm d'éDaisseur.

4.4 ECHANTILLONS

Les échantillons destinés au laboratoire d'analyse doivent, aussitôt que possible après leur prélèvement être refroidis à une température voisine de 4 O C.

II est conseillé d'effectuer le plus t6t possible et d'éviter I'acidification de l'échantillon pour le dosage de faibles concentrations, l'acide sulfurique étant susceptible de piéger les vapeurs d'ammoniac.

4.5 MODE OPERATOIRE

4.5.1 Prise d'essai

Prélever une prise d'essai de l'échantillon d'eau moins 50 ml de façon à ce qu'elle contienne entre 20 et 200 pg d'azote, exprimé en N.

4.5.2 Préparation des solutions d'étalonnage

Pour des mesures spectrophotométriques effectuées en cuves de 10 mm d'épaisseur, introduire par exemple dans une série de fi.oles jaugées de 100 ml :

O - 1 - 2 - 5 - 10 - 15 - 20 ml de solution étalon (4.2.6.2). Compléter au volume et homogénéiser.

4.5.3 Minéralisation

Introduire la prise d'essai (4.5.1) e t chacune des solutions d'étalonnage (4.5.2) dans une série de ballon de Kjeldahl (4.3.2) munis d'un dispositif régulateur d'ébullition (billes de verre, de céramique, ou pierre ponce).

Ajouter 0.2 à 0.5 g de catalyseur (4.2.5), puis respectivement 2 à 5 rnl d'acide sulfurique concentré (4.2.1 1.

Placer un entonnoir sur le ballon avec la tige plongeant dans le col. Porter lentement à ébullition et évaporer jusqu'à apparition de fumées blanches. Forcer ensuite le chauffage pendant 1 h. Laisser refroidir à température ambiante.

Note : si la minéralisation est incomplète (liquide trouble ou très coloré) recommencer l'opération en diminuant la prise d'essai, ou en effectuant une dilution préalable.

3 4

EXTRAIT DE LA NORME T 90 - 110

4.5.4 Dosage

Recueillir les minéralisats obtenus en 4.5.3 ainsi que les eaux de rinçages dans une série de fioles jaugées de 200 ml, de façon à obtenir un volume d'environ 150 ml. Neutraliser à l'aide de la solution d'hydroxyde de sodium (4.2.2) en présence d'une goutte de paranitrophénol (4.2.7). Compléter au volume avec de l'eau. Homogénéiser et laisser décanter si nécessaire.

Prélever 20 ml de chacune des solutions et les introduire dans une série de tubes à essai. Ajouter dans l'ordre et sans attendre entre chaque ajout :

- 1 ,O ml de la solution de phénol et nitroprussiate (4.2.41, agiter : - 1 ,O ml de la solution alcaline (4.2.3).

Agiter et placer 8 l'obscurité pendant au moins 6 h.

Effectuer les mesures spectrophotométriques, au maximum de la courbe d'absorption (longueur d'onde généralement voisine de 630 nm) après avoir réglé l'appareil au zéro d'absorbance par rapport à l'essai témoin (4.5.5).

4.5.5 Essai témoin

Effectuer parallèlement au dosage un essai témoin en remplaçant la prise d'essai (4.5.1) par de l'eau et en réalisant les opérations prévues en 4.5.3 et 4.5.4.

4.6 EXPRESSION DES RESULTATS

A partir des concentrations des solutions d'étalonnage, établir une courbe d'étalonnage et en déduire la teneur en azote Kjeldahl de la prise d'essai (4.5.1) en tenant compte des éventuelles dilutions pratiquées ; l'exprimer en milligrammes de N par litre.

35

ANNEXE 3

COURBES ET SCHEMA DES DEVERSOIRS

\

1 4 t u'

E O

ANNEXE 4

DETERMINATION DES VOLUMES MANQUANT DU 06/04/94 AU 08/04/94

ANNEXE 4

Afin d'obtenir les volumes manquants du 6 avril au 8 avril 1994, nous avons appliqué deux méthodes : le calcul avec la superficie imperméable de Flesselles et une corrélation à partir de valeurs du débit et de la pluviométrie.

1 ) CALCUL DES VOLXIMES MANQUANTS AVEC IA sumwa~ MPDW$ABIE DE B~EWUES.

Cette surface imperméable a été mesurée à partir des plans cadastraux provenant de l'Hôtel des ImpBts d'Amiens et des informations données par la Direction Départementale de I'Equipement de Corbie.

La superficie imperméable de Flesselles est environ de 15 hectares : 5.470 m2 de place, 11.700 m2 à caractère de rue, 127.000 m2 de toiture et 6.350 m2 de terrasse et cours représentant 5 96 de de la surface couverte par les toitures.

En multipliant cette surface totale par la hauteur d'eau tombée, nous obtenons le volume d'effluent.

2 ) MÉIMODE UTILISANT LES D É B ~ rn LA PLUVIOMÉI~IE ENREC;ISIN?S.

Le volume est calculé à partir du débit. Nous obtenulis ainsi treize couples de valeurs volume / pluviométrie.

Remarque : La journée du 16 Mai 1994 n'est pas prise en compte car la pluie étant de type orage (il est tombé 16,5 mm en 1 heure et 50 minutes), toutes les précipitations n'ont pas été collectées par le réseau. Le bassin versant étant très en pente, une partie des effluents, avec la vitesse d'écoulement, est partie s'infiltrer directement dans les champs en bordure du village.

La régression linéaire établie donne des résultats significatifs (voir table de distribution du coefficient de corrélation de Student) :

Volume = 192,62 * Pluviométrie - 166,W

Nous traçons alors les droites Volume = f (Pluviométrie).

3 ) D~BMLVAIION DES ~V~ DE C(>Fm4Na AAIIQUÉ AUX &TIOl)Ej PRÉKlblpiTE3.

Le résultat de la mesure de la superficie imperméable de Flesselles peut étre pris à plus ou moins un hectares. Nous pouvons donc tracer le faisceau compris entre les droites Volume = 130 * Pluviométric ct Volume = 160 * Pluviométrie,

R=0,92

Pour déterminer l'intervalle de confiance de la régression linéaire. nous avons utilisé les lois de Siudent.

Les expressions des équations des arcs d'hyperbole ont été calculée en prenant un intervalle de confiance de 50 %, ce qui signifie qu'il y a une probabilité sur deux pour qu'un point pris dans cet intervalle vérifie la régression linéaire.

Les Equations des arcs d'hyperbole sont obtenues avec la formule suivante :

Y"=â + "b*X" ? (Ti-a (n-2)) * "O * (1 t l /n t(Xo-Xn)Z / 2 i=i a n (Xi-Xn).)

- i et "b sont respectivement les constantes et coefficients obtenus avec la régression linéaire.

- TI-^ (n-2) est lu dans la table de distribution de T. Ici, pour un degré de liberté de 11 avec une probabilité de 50 %, la valeur correspondante est 0,697.

- Xn est la valeur moyenne des Xi.

- n est le nombre d'observations, ici égal à treize.

- u = l/(n-2) * 2 i=i a n E i *,

Après avoir tracé les graphiques, nous pouvons déduire Ics valeurs Li volumes manquants du 6 avril au 8 avril 1994.

Les résultats sont les suivants :

- 6 avril : Les volumes correspondants aux pluies de 2,s mm et de 12 mm sont respectivement 375 m3 et 1950 m3. Il manquait donc respectivement 30 m3 et 800 m3 par rapport aux valeurs mesurées à saturation.

- 7 avril : Le volume correspondant à la pluie de 6 mm est 925 m3. II manquait 200 m3.

Tableau rassemblant les valeurs utilisées pour les deux méthodes

Résultat de la régression linéaire

E E

N -

8 O

O N

E 8 rn 7-

O r

m

8 rn

N

O

O

YJ o. tu

1 2 3 4

O 1 f l 9

5

i n I l 12

14

1s 17 10 l u 211

2 5

3 5 4 0 4 s

60 10

9u 100

13

15

30

50

nu

O . O871 O . 9000 O, 0054 i l . 1 2 0 3 0.00~4 0 , 6 2 1 5 o. 5822 o. 5494 O , S Z l l o . . t w 3

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a. i a m o. L7LC o . 1 6 3 8

n. 2960

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O , 0 O H 5

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O . S L < J L I l ,n$R1

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1 6 C ' O 1 6 C ' O 1 6 C ' O 16C 'O 16E 'O i6E 'O i 6 E ' O M C 'O i 6 C ' O 96C 'O

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9 E Z ' O 9 S 7 ' O 9 S Z ' O 9 S Z ' O 9 5 Z ' O 9 S Z ' O OSE 'O 9sz 'O 9 S Z ' O L S Z 'O

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) 9 2 ' 0 191 ' G ! 9 Z ' O :9i'o

97: u 92' ' O 9Zi ' O 8 2 1 ' 0

L Z 1 ' O '11 'O L Z 1 ' O L Z 1 ' O L Z l ' O L Z I ' O 1 2 1 'O L Z I 'O L E 1 'O L Z i 'O

121 'O L E I 'O L Z I 'O 8 2 1 'O 8 2 1 'O 9 2 1 ' O 87.1 'O 821 ' O 32: 'O 6 2 1 'O

Li. c I C: n i I . I.

9: S1 PZ C Z 2 7. l i

O' L 6 '

9: 5 ,, t: i

, L .

-. L . ..

r ' P c O C ' r

ANNEXE 5

EXPLOITATION STATISTIQUE

ANNEXE 5

Moyenne 3.82 1 1.58 1 0.63

- Mo yenneiecart-type 6.04 1 4.28 1 3.56 Ecart-type 063 1 0.37 1 0.18

ANALYSES COMPARATIVES SUR ECHANTILLONS INSTANTANES

SORTIES REGRESSIONS

Constante Ecart type d'estimation Y R au carré R Nombre d'observations Degrés de liberté

SORTIE REGRESSION DCOlCOT

18.7617677 72.5176392 0.65996363 0.81238145

29 27

SORTIE REGRESSION DBOlCOT

Constante 'Ecart type d'estimation Y R au carré R

143.951348 73.2261 39 0.67601689 O 82220246 , \

Nombre d'observations Degrés de liberté

30 28

Coefficient@) X Ecart type de coef. Wecart

0.39994262 0.05232402 7.64357626

~

rngii DCO = F ( COT )

DCO=3,351*COT+94,250 1400 -

i

1200 L

1000 - D '' 800 - O

600 1 400 T

200 ~- a

O - . ~ ~ .- ___ -.-- ~

O 50 1 O0 150 200 250 300 350 COT (rngii) - .- -~ - __-.,___ ~ __ .____

_ ~- ___ mgii DBO=F( COT)

i

6oo ' DBO=1,497'COT+18,762 a

D 400 -

O 1 300

/- a

a 600 - 500 -

400 -

300 -

200

M

S

ANNEXE 6

POLLUTOGRAMMES

ANNEXE 6

LEGENDE - Flux de pollution occasionné par les précipitations exprimé en kilo/jour (ordonnée sur l'axe de gauche)

Flux de pollution représentant la journée sèche moyenne exprimé en kilo/joui (ordonnée sur l'axe de gauche) - Précipitations exprimée en dixième de millimètre (ordonnée sur l'axe de droite)

Pollutogrrmnies du 06/04/94

DBO 06/04/94 3000

2500

2000

1500

1 O00

500

O

6

- 8

10

12

.A - 14 - 18 .- O O O O

O 0 O 9 z N

N O m

O O

O * O O O

O O r

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1 O00

O

DCO 06/04/94 O

2

4

6

8

10

12

14

16

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1 O00

O O O O O

O

* O

9

- A- O O m O

MES 06/04/94 O

- 2

- 4

- 6

8

10

12

O

N O

O O

'D O O O N

Pollutogramme du 07/04/91

~~

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

O

__ -

DBO 07/04/94

O O

O 0 O

'D N

O

1

2 3

4

5 6

7

8 9 10

,

4000

3500 -

3000 - 2500

2000

1500

1000 - 500

O --

DCO 07/04/94 O

' 1

- 2

3

- 4 1 5 - 6

- 7

8

9 10

O

O O

0

-. . .- .. .. .

~~

5000 ~

4500 . 4000

3500

3000 :

2500

2000 1500

1 O00

500 O --

O z O

O

P O 0

O

O 2

O O 2

O

u) O

O

O N

O

. .. . ..

.

O O * O

-- O

- 1

- 2

3

O O

O m

O O N ?.

O O 'D

. 4 5 6

I - 7 - 8

' 9

O O O N

Polliitogramme du 08/04/94

- ~~

400 +

300

200 . arrêt mesure

100 .

O - - .

O

O O 0

1600

1400

1200

1 O00

800

600

400

200

fl

O

d O O

O O m O

O

N O r

O O z

O

O Cu

0

~.~.

- 0

1

2

3

4

5

__ ~~ .

DCO 08/04/94

T

arrët mesure

1600

1400

1200

1 O00

800

600

400

200

n

. O

O O O

O

P O O

O O m O

O O 2

O

ID O 7-

O

O N

O

O O O O

O

-t O

0 O O O O

O 2 m O O 'D

O

O N

O

Pollutogrrmme du 14/04/94

1600

1400

1200

1 O00

800

600

400

200

n - s N z N

O

O 0 O O O O

-3 Co 0

O O O O

0 0 O

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1 O00

500

O O O

O O O

O O

O O

O

O O O O O d O O N z N

m

Pollutogrrrnrne du 15/04/94

DE0 15/04/1994 900

800

700

600

500

400

300

200

1 O0 O O O O O O O 9 O O O O 9

2 z N O O U W

O O O

2500

2000

1500

1000

500

O

III I DCO 1510411 994

I I I O r 1

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1 2 I - 3

m 7

O

O 9

O O O O O

O U W O O O 0 O O 9 O

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2500

2000 -

1500 -

MES 15/04/1994 -

I 1000 -

500

O 8

O O O O O O O O O * W N O O O

O O O O O Io N

~ ~ ~ ~~ ~ .... ~~ ~. . ~~~ ~ .

1 0

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4 2

3

- 4

- 5

- 6

7

Poiiutogramme du 16/04/94

2500

2000

1500

1 O00

500

O

.... . .

Dû0 16/04/1994

3

4

6000

5000

4000

3000

2000

1 O00

O

6000

5000

4000

3000

2000

1 O00

n

- 0

1

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- 4

O _ _

- 1

- 2

- 3

4

L A 5

Pollutogramme du 23/04/94

3000

2500

2000

1500

1000

500

O O O

O P O O 9 9

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20

25

30

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O O z

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O

P O O

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Pollutogrrmme du 24/04/94

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1 O00

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DCO 24/04/1994

5

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O

5

10

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. .

1600 - 1400

1200 . 1 000

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400 - 200

n

Pollutogramme du 27/05/94

~~

DBO 27/04/94

. O O O O O O

O O O

9 9 9 O 9 8 s 7 50 N

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4000

3500

3000

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2000

1500

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500

O

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. O O O O O O

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9 9 9 9 O O 2 E N

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O O

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3

L 5

O

m O

9 O 9 N

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O

O N 9

Pollutogramme du 04/05/94

- 5

~ ~ . ~ ~ __ mes 04\05/94 8000

7000 1

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4000

3000 .

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O O O O O O

O m N O 0 O P O O O c

0 0 O 0 'D N

- 10

- 15

Pollutogramme du 16/03/94

9000

8000

7000

6000

5000

DCO 16\05/94

4000 - 3000

2000

1 O00 O -- O O

O P O O

0 0

.

- ~ .. ~~ . ~~~~~~

18000

16000 -

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6000 - 4000

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O 0 O O

O * O O

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O

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8 O O

2500

2000

1500

1 O00

500

O

Pollutogrrmme di1 17/05/94

~~~~ ~~~~

DBO 17/05/94

O O

O -3 O O O O

7000

6000

5000

4000

O O

O -3 O O

O O

16000

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O O * O

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35

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- 5

I - 10

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- 20

mes 17/05/94 O

L 5

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O

Co O O

O

N 0 T

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- 25

- 30

-- 35 O

O N

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Pollutogramme du 21/05/94

1400

1200

1 O00

800

600

400

200

O

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1 O00

500

O

-~

dbû 21/05/94

* a

- a

Pollutogramme du 22/05/94

2500

2000

1500

1 O00

500

O

l l l lC - - -~ 7 0

O

O O

O O O O

O

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O 9 2

- 2

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O O

O O

O

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4000 . -

3500 . 3000

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500

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O

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O

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O O O O O O O

O O 9 m O O O 9 O 0 0 0 0

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O

5

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2500

2000

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15

mes 23/05/94 O

5

10

Pollutogramme dii 24/05/94

.

DBO 24/05/94 1200

1 O00

800

600

400

200

n - O O O O

O 9 9 9

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9 O O

O O O

O O D .- 9

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2500

2000

1500

1 O00

500

O

DCO 24/05/94

O

O O 0

O

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O 0 m O

O 9 2

O O 3

O

O N

9

4000

3500 . 3000

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2000

1500

1 O00

500

mes 24/05/94 - 0

1

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4

5

O O

O 0 O

'D N

Pollutogramme du 25/05/94

. ~ ~ ~ ~ ...

DBO 25/05/94 - ~. ~

~

400 *

200 *

O O O O O O O O

O O * O * m N 0 O O O

0 0 9 9 O 0 O r N O O .-

3500 ~~

2500 3000 1 2000 ' 1 1500 '

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~ .. DCO 25/05/94 __

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O O O

O d O O 0 0

O O O O O

O O

0 O 0 0 c N O O

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2000

mes 25/05/94 --_ _. . ~ ; O

II - 2

- 4

-6

8

O O

O * O O

0 0

Pollutogramme du 26/05/94

.~ ~ ___.~ ~~

~~~ I 1600 -

1400

1200

1 O00

800

600

400

200

O

D û 0 26/05/94

3

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4000

3500 T

3000 - 2500 T

2000

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1000 - 500 ,

O'

~ ~.

1

DCO 26/05/94

O O * O

O O W O

O

O 0

O O 'D N

O O O O .

O O P O

ANNEXE 7

RESULTATS DU LABORATOIRE ARMINES DE DOUAI

Analyses effectuées en aval de la station d'épuration

ANNEXE 8

CLASSIFICATION DES PREKWïïATiONS

Tableau 2 . L

guMTt1ES DE HAUTEUR ET O'iNTENSiTE O€ PRECIPITATIOHS O€ FRfMIEHCES

NOH RUES h LILLE-LESqUIH (Pdrtode 1951-19751

Au terme de mon stage, je tiens à remercier toutes les personnes qui se sont senties concernées et ont participé à la parution de ce rapport.

Mes remerciements s'adressent tout particulièrement à :

* Monsieur Boulan Directeur de l'Agence de l'Eau Artois-Picardie pour m'avoir accueilli dans son établissement.

* Monsieur Durousseau, Directeur "Lutte contre la Pollution" et Monsieur Lavarde, mon maître de stage, Directeur Adjoint "Lutte contre la Pollution" de m'avoir accueilli dans leur service.

* Messieurs Lavarde et Deparis de la mission "données techniques" pour leurs conseils, leur patience et leur disponibilité.

* Monsieur Chablon, professeur à l'université de Lille 1 pour ses explications sur les régressions.

Je remercie également tout le personnel de l'Agence de l'Eau Artois-Picardie.