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Détection d'hydrocarbures et de pollution dans l'eau des rivières

Introduction

Dans cette étude, nous allons examiner comment l'analyseur MS1200 d'hydrocarbures dans l'eau/COV/hydrocarbures a été utilisé par les compagnies des eaux municipales au Royaume-Uni. Plus précisément, nous montrerons comment l'instrument a été utilisé pour surveiller les déversements et les événements de contamination affectant l'eau source, et comment cette détection a été bénéfique pour les compagnies des eaux concernées.

Nous examinerons également certains graphiques qui montrent le type de réponse auquel on peut s'attendre lors de différents types d'événements, et nous discuterons brièvement des mesures ultérieures que les compagnies des eaux peuvent prendre ainsi que de certains détails techniques relatifs à cette application.

Étude de cas – Protection d'une prise d'eau contre un déversement de kérosène

La prise d'eau alimente une station de traitement d'eau située à 300 m.

Elle est située dans une zone rurale avec des problèmes de niveaux élevés d'ammoniac dus au ruissellement des eaux de surface (engrais et bétail). L'eau présente des niveaux de turbidité très variables selon les précipitations. La température ambiante et les débits varient également considérablement en raison de la géographie.

La rivière se trouve dans une vallée encaissée et une route principale longe la rivière sur une longue distance, avec une forte probabilité que des accidents provoquent un incident de pollution.

L'absence d'alimentation en gaz de ville signifie également que de nombreuses fermes et maisons utilisent et stockent du kérosène pour le chauffage, ainsi que du carburant diesel pour les véhicules agricoles. La contamination environnementale provenant de ces sources est fréquente et n'est généralement pas signalée.

La prise d'eau est également vulnérable aux déversements illégaux de produits à base de pétrole.

Malheureusement, l'approvisionnement en eau de ce site est essentiel pour la compagnie des eaux en raison de la géographie de la région et de l'absence d'approvisionnement alternatif en eau si la station de traitement était affectée par un incident de pollution.

La compagnie des eaux a installé un analyseur COV fourni par Multisensor Systems en 2013 dans le cadre d'un ensemble d'instruments pour protéger la prise d'eau. Elle avait précédemment utilisé avec succès les produits Multisensor lors d'une intervention suite à un important déversement de kérosène qui menaçait la nappe phréatique ailleurs dans leur région.

L'absence de sensibilité aux changements de turbidité de l'eau de rivière a été un facteur clé dans le choix de la technologie Multisensor par rapport à d'autres, comme les systèmes optiques qui sont intrinsèquement sensibles aux fausses lectures et aux pannes d'équipement dans les eaux turbides.

Après plusieurs mois, l'analyseur a détecté un événement qui a entraîné la fermeture du site. Le graphique correspondant est visible ci-dessous. Cet événement a été lent à se dissiper et était dû à un déversement de kérosène de chauffage. L'augmentation de la concentration est visible jusqu'au point où les pompes ont été arrêtées pour éviter d'endommager la station. Une fois l'incident passé, les pompes ont été remises en marche et le fonctionnement normal a repris.

L'installation de l'instrument s'est déroulée sans problème et l'intégration au système SCADA du client via la connexion 4-20 mA a été réalisée sans difficulté une fois correctement étalonnée.

Le seul problème rencontré sur le site concernait la propreté de l'alimentation du réservoir d'échantillonnage, qui doit être nettoyé une fois par mois dans cette application. Ce problème a été résolu en augmentant la pression de l'alimentation du réservoir d'échantillonnage, en supprimant les composants auxiliaires redondants et en mettant à jour les procédures internes pour inclure le processus de nettoyage.

L'instrument a continué à fonctionner sans interruption depuis l'événement et sa maintenance planifiée ultérieure.

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Étude de cas – Surveillance dans un forage

Le forage est situé dans une zone urbaine du sud de l'Angleterre et alimente en eau les clients de la localité.

Le forage a été creusé dans des strates qui donnent à l'eau une teneur élevée en fer, augmentant la turbidité de l'eau brute entrante. De plus, il existe un problème de contamination par des déversements d'hydrocarbures, notamment celui d'un détaillant de carburant local. Par conséquent, le site a été jugé à haut risque et une surveillance des COV a été spécifiée.

Le Multisensor MS1200 a réussi dans cette application grâce à sa technique de mesure sans contact et à son immunité aux conditions de l'eau testée.

Initialement, un instrument utilisant la fluorescence UV comme technique de détection des COV a été utilisé. Il est rapidement apparu que ce type de système ne pouvait pas faire face à la teneur élevée en fer de l'eau, qui provoquait le dépôt d'oxyde de fer sur les composants optiques, entraînant la panne de l'instrument en quelques jours. La compagnie des eaux locale avait fait reconfigurer et réétalonner l'instrument à plusieurs reprises, mais il tombait toujours en panne très rapidement.

Après un certain temps, le système à fluorescence UV a été abandonné au profit du Multisensor Systems MS1200. C'était début 2015. Le MS1200 a été installé et mis en service, puis testé avec des concentrations variables de diesel en solution dans l'eau testée jusqu'à 20 ppb. Ces tests ont été réussis.

Depuis son installation, le MS1200 sur le site n'a été hors service à aucun moment.

L'absence de sensibilité aux changements de turbidité de l'eau a été un facteur clé dans le choix de la technologie Multisensor par rapport à d'autres, comme d'autres systèmes optiques, qui sont intrinsèquement sensibles aux fausses lectures et aux pannes d'équipement dans les eaux turbides. L'utilisation par Multisensor de la technologie « nez électronique » rend leurs produits immunisés contre la turbidité et très fiables.

Le MS1200 lit généralement des niveaux de 0 à 30 ppb et est utilisé pour contrôler la pompe afin qu'en cas de niveaux élevés de COV dans l'eau, les pompes puissent être automatiquement arrêtées. Le MS1200 a fonctionné sans problème pendant plus d'un an, ne nécessitant qu'une maintenance tous les six mois. La compagnie des eaux a également commencé à déployer le MS1200 sur d'autres sites, dans des applications d'eaux souterraines et d'eaux de surface.

Étude de cas – Protection d'une prise d'eau en rivière

Cette prise d'eau est située dans les East Midlands. Elle alimente une station de traitement d'eau située à 1 km. La prise d'eau est autorisée à extraire 60 millions de litres par an.

La rivière présente des niveaux de turbidité très variables selon les précipitations.

La rivière est utilisée par des bateaux légers pour les loisirs et est traversée par des routes. Elle est également vulnérable aux déversements illégaux de produits à base de pétrole.

La compagnie des eaux locale a installé deux analyseurs COV fournis par Multisensor Systems après des tests exhaustifs en 2011. Il s'agissait d'une mise à niveau d'un système précédent, également fourni par Multisensor Systems. L'absence de sensibilité aux changements de turbidité de la rivière a été un facteur clé dans le choix de la technologie Multisensor par rapport à d'autres comme les systèmes optiques qui sont intrinsèquement sensibles aux fausses lectures et aux pannes d'équipement dans les eaux turbides.

La rivière a connu peu d'événements significatifs avec des niveaux d'hydrocarbures enregistrés jusqu'à 5 ppb.

Les principaux problèmes concernaient la propreté du réservoir d'échantillonnage, qui doit être nettoyé une fois par mois dans cette application. Un événement de 2016 est présenté ci-dessous. On peut y voir un pic clair de COV dans l'eau. L'événement n'était pas suffisamment élevé pour fermer automatiquement la station de traitement, mais démontre la sensibilité de l'équipement à tout événement, dans ce cas un événement de courte durée qui est passé rapidement.

Que faire en cas d'alarme ?

L'analyseur COV Multisensor

Comme nous l'avons vu dans les études de cas précédentes, une fois qu'un analyseur est installé et fonctionnel, il est très probable qu'à un moment donné pendant son fonctionnement, il détecte un événement de contamination. Quelles sont donc les options disponibles pour une station de traitement d'eau une fois que l'analyseur détecte un événement ? Vous trouverez ci-dessous une liste non exhaustive :

  1. Protéger la station de traitement d'eau
    La première étape sera évidemment d'arrêter automatiquement la prise d'eau et d'empêcher l'eau d'atteindre la station de traitement. Cela se fait généralement en arrêtant les pompes de captage et/ou en détournant l'eau contaminée via une vanne vers un réservoir de rétention ou vers la rivière si aucune autre option n'est disponible.
  2. Enquêter sur l'événement
    La deuxième étape consiste généralement à lancer rapidement une enquête pour déterminer la source de l'événement de pollution (parfois il s'agit d'un véritable accident, parfois d'un acte malveillant). Une action rapide est nécessaire pour identifier les coupables potentiels comme un rejet illégal d'une usine ou de particuliers.
  3. Opérations de nettoyage
    Dans le cas d'un déversement important qui pourrait affecter, par exemple, une nappe phréatique, les opérations de nettoyage peuvent impliquer l'excavation du sol contaminé, la mise en place de barrières souterraines (sous forme de mur), etc.
  4. Évaluation des risques
    Une fois l'urgence traitée et le tableau complet établi, il est temps de procéder à une évaluation des risques et de définir la probabilité qu'un événement similaire se reproduise dans la même zone ou dans d'autres zones d'intérêt pour l'approvisionnement en eau.
  5. Gestion et réduction des risques
    Enfin, plusieurs mesures peuvent être prises pour réduire le risque (zones d'exclusion, zones contrôlées) et pour gérer le risque en ajoutant, par exemple, des points de surveillance supplémentaires en amont et/ou en aval.

Étant donné que les compagnies des eaux opèrent dans un environnement en constante évolution, l'évaluation des risques devrait être un processus itératif et faire partie d'un programme d'amélioration continue.

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Résultats inattendus avec un analyseur COV

Très souvent, les clients qui installent un analyseur COV partent du principe qu'ils captent de l'eau d'une masse d'eau relativement propre qui doit être protégée des événements de pollution inattendus. Cependant, notre expérience sur des centaines de sites montre que, bien que dans la plupart des cas cela soit vrai, il existe des cas où il y avait déjà un niveau relativement élevé de contamination de fond dont le client n'était pas conscient.

Cela se produit généralement lorsque la contamination est due à des contaminants exotiques qui ne sont pas détectés lors des analyses de routine. En effet, les tests de routine recherchent généralement un certain nombre de COV couramment utilisés tels que le benzène, le toluène, le xylène total, le trichloréthylène, etc. et ces tests coûtent généralement des centaines d'euros. En revanche, s'il est nécessaire de connaître tout ce qui est présent dans l'eau, une analyse chimique complète doit être effectuée, ce qui prend du temps et, surtout, est beaucoup plus coûteuse (1000 à 2000 €).

Conclusions

Notre moniteur COV total MS1200 est un moniteur de détection à large spectre, qui permet aux compagnies des eaux non seulement de détecter les événements de pollution et les déversements, mais aussi de mieux comprendre leurs points de captage d'eau.

L'utilisation de la surveillance atténue les risques, et bien que tous les points de captage ne soient pas sensibles aux déversements, beaucoup le sont et les coûts d'un tel événement sont très élevés.

L'utilisation de cette technologie en conjonction avec des procédures d'évaluation des risques et des plans de gestion des risques peut aider les compagnies des eaux à protéger leurs réserves d'eau et à éviter les problèmes dus à l'interruption de l'approvisionnement, à la contamination des actifs, aux pénalités financières et aux dommages à la réputation de la compagnie des eaux.

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