Caractérisation de la MOD des eaux usées en entrée de STEU par spectrométrie de fluorescence 3D

À ce jour, les mesures de DCO, DBO5 ou encore COT sont utilisées pour piloter les processus de traitements, mais également comme indicateurs des performances épuratoires des STEU vis- à-vis de la réglementation. Cependant, ces méthodes sont chronophages (de 2h à plusieurs jours) et ne sont pas utilisables in situ pour des mesures en temps réel. Cela empêche donc le gestionnaire de réaliser une rétroaction efficace sur les procédés de traitements des STEU (ex : ajouts de réactifs, pompage, aération). La spectrométrie de fluorescence est une technique présentant un fort potentiel d’application pour le suivi de la qualité des eaux usées, de par sa rapidité d’acquisition et sa capacité à être implémentable en ligne. Ainsi cette méthode permettrait d’obtenir une meilleure connaissance des propriétés de la MOD des eaux brutes et de mieux piloter les traitements biologiques des STEU (ex : potentiel de biodégradabilité de la MOD). Cependant, les méthodes d’interprétations du signal de fluorescence définies dans la littérature, telles que le peak picking ou l’utilisation des bandes de fluorescence, ont été mises en place dans un premier temps pour des échantillons provenant des milieux récepteurs aquatiques. Les bandes et pics définis pour des échantillons de rivière pourraient donc s’avérer peu pertinents dans le cadre de ce travail, car peu adaptés à la nature de la MOD des eaux usées. En effet, leur emplacement pourrait ne pas correspondre totalement aux signaux de fluorescence observés pour les eaux usées. L’utilisation d’algorithme de décomposition spectrale (ex : PARAFAC) permettra de redéfinir des fluorophores spécifiques des eaux usées d’entrée de STEU qui pourront ensuite être utilisés pour suivre les variations de qualité et quantité de MOD au long de la filière de traitement. En outre, la caractérisation physico-chimique et biologique des fluorophores identifiés pour les eaux usées permettra de mieux prédire leur évolution au long de la filière épuratoire et ainsi d’identifier des fluorophores utiles pour la gestion des ouvrages en temps réel comme par exemple un fluorophore indicateur de la quantité de MOD biodégradable dans l’effluent.

Afin de caractériser la variabilité temporelle des eaux usées en entrée de STEU (eaux brutes), 69 échantillons ont été prélevés en entrée de la STEU Seine Centre pendant deux périodes distinctes (avril 2015 – juin/juillet 2016). Ces échantillons ont été caractérisés notamment en spectrométrie de fluorescence 3D afin d’évoluer les variabilités qualitative et quantitative de la MOD en entrée de STEU au cours de la journée et entre deux saisons différentes. Interdépartemental pour l’Assainissement de l’Agglomération Parisienne (SIAAP). La Figure 19 présente l’emplacement des différentes STEU du SIAAP (Seine Morée 50 000 m3.j-1 ; Marne Aval 75 000 m3.j-1 ; Seine Centre 240 000 m3.j-1 ; Seine Grésillons 300 000 m3.j-1 ; Seine Amont 600 000 m3.j-1 ; Seine Aval 1 700 000 m3.j-1). Dans l’objectif d’étudier la composition du signal de fluorescence des eaux brutes de cette STEU, 69 échantillons d’eaux usées (eaux brutes) ont été prélevés de manière ponctuelle en entrée de la filière de traitement des eaux (entrée de station). organique dissous (COD), le carbone organique total (COT), demande chimique en oxygène totale (DCO) et soluble (DCOs), les matières en suspension (MES). Ces paramètres ont été analysés par le laboratoire certifié du SIAAP accrédité COFRAC localisé à Colombes (92).

Le Tableau 5 regroupe les différentes méthodes d’analyses pour chaque paramètre étudié. La concentration en COD des échantillons d’eaux brutes prélevés pendant la période d’avril 2015 a été déterminée par le laboratoire certifié du SIAAP accrédité COFRAC selon la méthode de l’oxydation chimique. A contrario, la concentration en COD des échantillons de la période de juin – juillet 2016 a été obtenue d’après deux méthodes différentes (voie chimique ou thermique). Ces deux méthodes n’oxydant pas de façon équivalente la MOD de l’échantillon analysé, des différences de résultats sont possibles ne permettant pas de comparer avec certitude les concentrations en COD obtenues pour ces deux périodes. Par contre, il demeure possible de comparer les évolutions quotidiennes du COD car tous les échantillons d’un même jour ont été analysés selon la même méthode. Un spectrophotomètre UV-Vis (UviLine 9400, Seconam) équipé d’une lampe Xénon et d’une cuve en quartz de 1 cm de trajet optique a été utilisé. La mesure d’un blanc d’eau ultra-pure est effectuée avant toute série d’analyse. Celui-ci est automatiquement soustrait aux mesures suivantes par l’appareil. Entre chaque échantillon, la cuve est rincée à l’eau ultra pure et essuyée avec du papier optique afin d’éviter toute trace pouvant perturber l’analyse spectrale. Pour chaque échantillon, le SUVA254 (Specific Ultra-Violet Absorbance) à 254 nm a été déterminé. Il s’agit de la valeur de l’absorbance à une longueur d’onde fixé (ici 254 nm) normalisée par la concentration en COD :