Département Gestion des eaux urbaines

Développement de capteurs sans contact pour surveiller la qualité des eaux usées dans les canalisations

Pourquoi avons-nous besoin de plus d’informations sur nos canalisations?

Le systèmes d’assainissements urbains sont composés de réseaux de canalisations et des usines de traitement des eaux usées. Bien que les caractéristiques des eaux usées soient très bien mesurées et contrôlées dans les stations d’épurations, la collectes de données dans les canalisations se limite uniquement aux niveaux d’eau et aux mesures de débit, sans informations supplémentaires sur leur composition ou les taux de pollution. De meilleurs dispositifs de surveillance de la qualité des eaux usées dans les canalisations permettraient d’améliorer le management de nos systèmes d’assainissement, qui sont soumis à des contraintes grandissantes notamment pendant les épisodes pluvieux.  

Ces problématiques sont au cœur du projet européen Co-UDlabs. Un besoin urgent d’amélioration de nos systèmes de canalisation a été identifié comme un enjeu majeur des années futures. Le développement de nouveaux capteurs pour avoir davantage d’informations sur les eaux d’égouts fait partie des objectifs de recherche de Co-UDlabs (WP6). L’institut Eawag est impliqué dans ce projet au travers de cet objectif.

Les technologies de mesures de paramètres des eaux usées:

Pour mesurer les concentrations en polluants, les méthodes conventionnelles impliquent l’immersion de capteurs ou la collectes d’échantillons. Dans les deux cas, le contact avec les eaux usées est inévitable. Cela est problématique puisque les capteurs se détériorent rapidement. Ils ont besoin de maintenance régulière et doivent donc être facilement accessibles. Cela explique pourquoi il est difficile d’obtenir des informations sur les eaux usées des canalisations. Les seuls capteurs qui sont installés dans les égouts sont « sans contact », c’est-à-dire qu’ils sont basés sur des mesures à distance. Actuellement, ces capteurs sont principalement des radars qui permettent de mesurer les vitesses ou niveau d’eau. Il n’existe pas encore de système sans contact qui permettent de mesurer des paramètres comme la pollution ou la quantité de particules.

Projet de recherche: développement de capteurs sans contact pour mesurer la DCO et la turbidité dans les canalisations

Dans le cadre d’un doctorat, un nouveau type de capteur est développé. La mesure est réalisée grâce à une source de lumière qui éclaire la surface de l’eau et un détecteur qui capture le spectre de réflexion dans le domaine UV et visible. Cette méthode est similaire aux techniques de spectrophotométrie déjà utilisées en chimie et biologie, qui se basent non pas sur la réflexion, mais sur l’absorbance de lumière pour déterminer la composition d’une espèce en solution.

Grâce à cette méthode innovante, des paramètres comme la turbidité ou la charge organiques pourront être mesurés dans les canalisations sans entrer en contact avec les eaux usées. Cette technologie est néanmoins encore à ses balbutiements, et de nombreuses difficultés sont à surmonter. Jusqu’alors, ce dispositif n’a fait ses preuves qu’en laboratoire avec des effluents standardisés placés dans un récipient. Cette situation est très éloignée des conditions dans les canalisations, ou les eaux usées sont en mouvement et ont une composition complexe et variable. Un autre enjeu de ce doctorat est de développer un algorithme d’analyse des spectres de réflexion efficace.

Ce doctorat est rattaché et financé par le projet européen Co-UDlabs, et est supervisé par Docteur Jörg Rieckermann. Les locaux de l’Eawag, ainsi que d’autres institutions partenaires au projet seront utilisées pour le développement de ce capteur.

Duration

4 ans à partir du mois d’août 2021

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Co-UDLabs