Mesurage en continu des flux polluants en MES et DCO en réseau d'assainissement

Les débitmètres sont des technologies connues et fortement répandues mais pas exemptes d erreurs, dont les causes peuvent être assez variées. Ces capteurs installés dans les systèmes d assainissement ne sont de plus pas rigoureusement étalonnables in situ. Une méthode de vérification in situ des débitmètres, utilisable pour des pseudos étalonnages, est présentée. En effet, l injection ponctuelle d un traceur dans un écoulement permet de calculer le débit et son incertitude d une manière indépendante des sondes en place. Cette méthodologie, en sept étapes, offre des résultats comparables à ceux fournis par des méthodes considérées comme des références (traçages aux sels et débitmètre électromagnétique). Des premiers essais en réseaux unitaires ont été réalisés pour la vérification de débitmètres (le long d un collecteur du Grand Lyon) et pour le calage de courbes de tarages (sur le Syndicat Intercommunal d Assainissement Grand Projet). Pour les mesures qualitatives des effluents, de nombreuses études antérieures ont montrées de bonnes corrélations entre les concentrations en polluants et les signaux fournis par des turbidimètres et des spectromètres UV/visible. Un pilote expérimental et des campagnes d échantillonnages sur des effluents prétraités de la station d épuration de Fontaines sur Saône ont été mis en place pour répondre aux objectifs suivants : i) concevoir et tester un site de mesure de nouvelle génération, ii) chercher des modèles de régressions entres différents capteurs (turbidimètres mono et bi-longueur(s) d onde(s), conductimètre, pHmètre, spectromètre UV/visible, capteurs à micro-ondes) et les concentrations en polluants pour les échantillons de temps sec, de temps de pluie et la totalité, iii) caractériser la performance de ces modèles et iv) tester la robustesse des méthodes proposées sous des conditions atypiques mais susceptibles d être rencontrées en réseau d assainissement. Les résultats confirment les bonnes corrélations entre certains paramètres (turbidité, conductivité et spectre UV/visible) et les concentrations en polluants. Aucun capteur n est le plus performant pour l ensemble des polluants. La majorité des capteurs délivrent des estimations comparables aux incertitudes près mais ces estimations sont peu voire pas redondantes aux analyses effectuées sur les échantillons. La conception du banc (et les variations des matrices des eaux usées) et/ou les conditions expérimentales lors des tests de robustesse sont peut être en cause.Flowmeters are well known technologies and highly prevalent but not free of errors, the causes can be quite varied. These sensors installed in sewer systems can t be in situ calibrate. A method of in situ verification of flow meters, used for pseudo-calibrations, is presented. Indeed, the injection of a tracer in a flow allows to calculate the flow and its uncertainty in a manner independent of probes in place. This methodology, in seven steps, provides results comparable to those provided by methods considered standards (tracer salts and electromagnetic flowmeter). The first applications in combined sewers were conducted for verification of flowmeters (along a main pipe of Greater Lyon) and for calibrations curves (the Syndicat Intercommunal Grand Sanitation Project). For qualitative measures of influents, many previous studies have shown good correlations between pollutant concentrations and the signals provided by turbidimeters and UV/visible spectrometers. A pilot and experimental samples taken during campaigns on the pretreated influent of the waste water treatment plant of Fontaines-sur-Saône, a bench was built to meet the following objectives: i) design and test a site measuring of a new generation, ii) seek regression models among different sensors (single and dual length(s)-wavelength(s) turbidimeters, conductivity meter, pH meter, UV/visible spectrometer, microwave sensors) and pollutant concentrations for samples of dry weather, wet weather and all, iii) characterize the performance of these models and iv) test the robustness of the proposed methods under atypical conditions but succeptibles to be encountered in sewers. The results confirm the good correlations between few parameters (turbidity, conductivity and UV/Vis fingerprint) and pollutant concentrations. No sensor is the most efficient for all pollutants. The majority of sensors deliver similar estimates to uncertainties but these estimates are little or no redundant with laboratory analysis. The design of the bench (and changes in wastewater matrices) and / or experimental conditions during the tests of robustness may be involved.VILLEURBANNE-DOC'INSA-Bib. elec. (692669901) / SudocSudocFranceF

Recent Trends in Monitoring of European Water Framework Directive Priority Substances Using Micro-Sensors: A 2007–2009 Review

This review discusses from a critical perspective the development of new sensors for the measurement of priority pollutants targeted in the E.U. Water Framework Directive. Significant advances are reported in the paper and their advantages and limitations are also discussed. Future perspectives in this area are also pointed out in the conclusions. This review covers publications appeared since December 2006 (the publication date of the Swift report). Among priority substances, sensors for monitoring the four WFD metals represent 81% of published papers. None of analyzed publications present a micro-sensor totally validated in laboratory, ready for tests under real conditions in the field. The researches are mainly focused on the sensing part of the micro-sensors. Nevertheless, the main factor limiting micro-sensor applications in the environment is the ruggedness of the receptor towards environmental conditions. This point constitutes the first technological obstacle to be overcome for any long-term field tests

Interpolation in Time Series: An Introductive Overview of Existing Methods, Their Performance Criteria and Uncertainty Assessment

A thorough review has been performed on interpolation methods to fill gaps in time-series, efficiency criteria, and uncertainty quantifications. On one hand, there are numerous available methods: interpolation, regression, autoregressive, machine learning methods, etc. On the other hand, there are many methods and criteria to estimate efficiencies of these methods, but uncertainties on the interpolated values are rarely calculated. Furthermore, while they are estimated according to standard methods, the prediction uncertainty is not taken into account: a discussion is thus presented on the uncertainty estimation of interpolated/extrapolated data. Finally, some suggestions for further research and a new method are proposed

Mesurage en continu des flux polluants en MES et DCO en réseau d'assainissement

Flowmeters are well known technologies and highly prevalent but not free of errors, the causes can be quite varied. These sensors installed in sewer systems can’t be in situ calibrate. A method of in situ verification of flow meters, used for pseudo-calibrations, is presented. Indeed, the injection of a tracer in a flow allows to calculate the flow and its uncertainty in a manner independent of probes in place. This methodology, in seven steps, provides results comparable to those provided by methods considered standards (tracer salts and electromagnetic flowmeter). The first applications in combined sewers were conducted for verification of flowmeters (along a main pipe of Greater Lyon) and for calibrations curves (the Syndicat Intercommunal Grand Sanitation Project). For qualitative measures of influents, many previous studies have shown good correlations between pollutant concentrations and the signals provided by turbidimeters and UV/visible spectrometers. A pilot and experimental samples taken during campaigns on the pretreated influent of the waste water treatment plant of Fontaines-sur-Saône, a bench was built to meet the following objectives: i) design and test a site measuring of a new generation, ii) seek regression models among different sensors (single and dual length(s)-wavelength(s) turbidimeters, conductivity meter, pH meter, UV/visible spectrometer, microwave sensors) and pollutant concentrations for samples of dry weather, wet weather and all, iii) characterize the performance of these models and iv) test the robustness of the proposed methods under atypical conditions but succeptibles to be encountered in sewers. The results confirm the good correlations between few parameters (turbidity, conductivity and UV/Vis fingerprint) and pollutant concentrations. No sensor is the most efficient for all pollutants. The majority of sensors deliver similar estimates to uncertainties but these estimates are little or no redundant with laboratory analysis. The design of the bench (and changes in wastewater matrices) and / or experimental conditions during the tests of robustness may be involved.Les débitmètres sont des technologies connues et fortement répandues mais pas exemptes d’erreurs, dont les causes peuvent être assez variées. Ces capteurs installés dans les systèmes d’assainissement ne sont de plus pas rigoureusement étalonnables in situ. Une méthode de vérification in situ des débitmètres, utilisable pour des pseudos étalonnages, est présentée. En effet, l’injection ponctuelle d’un traceur dans un écoulement permet de calculer le débit et son incertitude d’une manière indépendante des sondes en place. Cette méthodologie, en sept étapes, offre des résultats comparables à ceux fournis par des méthodes considérées comme des références (traçages aux sels et débitmètre électromagnétique). Des premiers essais en réseaux unitaires ont été réalisés pour la vérification de débitmètres (le long d’un collecteur du Grand Lyon) et pour le calage de courbes de tarages (sur le Syndicat Intercommunal d’Assainissement Grand Projet). Pour les mesures qualitatives des effluents, de nombreuses études antérieures ont montrées de bonnes corrélations entre les concentrations en polluants et les signaux fournis par des turbidimètres et des spectromètres UV/visible. Un pilote expérimental et des campagnes d’échantillonnages sur des effluents prétraités de la station d’épuration de Fontaines sur Saône ont été mis en place pour répondre aux objectifs suivants : i) concevoir et tester un site de mesure de nouvelle génération, ii) chercher des modèles de régressions entres différents capteurs (turbidimètres mono et bi-longueur(s) d’onde(s), conductimètre, pHmètre, spectromètre UV/visible, capteurs à micro-ondes) et les concentrations en polluants pour les échantillons de temps sec, de temps de pluie et la totalité, iii) caractériser la performance de ces modèles et iv) tester la robustesse des méthodes proposées sous des conditions atypiques mais susceptibles d’être rencontrées en réseau d’assainissement. Les résultats confirment les bonnes corrélations entre certains paramètres (turbidité, conductivité et spectre UV/visible) et les concentrations en polluants. Aucun capteur n’est le plus performant pour l’ensemble des polluants. La majorité des capteurs délivrent des estimations comparables aux incertitudes près mais ces estimations sont peu voire pas redondantes aux analyses effectuées sur les échantillons. La conception du banc (et les variations des matrices des eaux usées) et/ou les conditions expérimentales lors des tests de robustesse sont peut être en cause

On-line monitoring of polluant fluxes (TSS and COD) in sewers

Les débitmètres sont des technologies connues et fortement répandues mais pas exemptes d’erreurs, dont les causes peuvent être assez variées. Ces capteurs installés dans les systèmes d’assainissement ne sont de plus pas rigoureusement étalonnables in situ. Une méthode de vérification in situ des débitmètres, utilisable pour des pseudos étalonnages, est présentée. En effet, l’injection ponctuelle d’un traceur dans un écoulement permet de calculer le débit et son incertitude d’une manière indépendante des sondes en place. Cette méthodologie, en sept étapes, offre des résultats comparables à ceux fournis par des méthodes considérées comme des références (traçages aux sels et débitmètre électromagnétique). Des premiers essais en réseaux unitaires ont été réalisés pour la vérification de débitmètres (le long d’un collecteur du Grand Lyon) et pour le calage de courbes de tarages (sur le Syndicat Intercommunal d’Assainissement Grand Projet). Pour les mesures qualitatives des effluents, de nombreuses études antérieures ont montrées de bonnes corrélations entre les concentrations en polluants et les signaux fournis par des turbidimètres et des spectromètres UV/visible. Un pilote expérimental et des campagnes d’échantillonnages sur des effluents prétraités de la station d’épuration de Fontaines sur Saône ont été mis en place pour répondre aux objectifs suivants : i) concevoir et tester un site de mesure de nouvelle génération, ii) chercher des modèles de régressions entres différents capteurs (turbidimètres mono et bi-longueur(s) d’onde(s), conductimètre, pHmètre, spectromètre UV/visible, capteurs à micro-ondes) et les concentrations en polluants pour les échantillons de temps sec, de temps de pluie et la totalité, iii) caractériser la performance de ces modèles et iv) tester la robustesse des méthodes proposées sous des conditions atypiques mais susceptibles d’être rencontrées en réseau d’assainissement. Les résultats confirment les bonnes corrélations entre certains paramètres (turbidité, conductivité et spectre UV/visible) et les concentrations en polluants. Aucun capteur n’est le plus performant pour l’ensemble des polluants. La majorité des capteurs délivrent des estimations comparables aux incertitudes près mais ces estimations sont peu voire pas redondantes aux analyses effectuées sur les échantillons. La conception du banc (et les variations des matrices des eaux usées) et/ou les conditions expérimentales lors des tests de robustesse sont peut être en cause.Flowmeters are well known technologies and highly prevalent but not free of errors, the causes can be quite varied. These sensors installed in sewer systems can’t be in situ calibrate. A method of in situ verification of flow meters, used for pseudo-calibrations, is presented. Indeed, the injection of a tracer in a flow allows to calculate the flow and its uncertainty in a manner independent of probes in place. This methodology, in seven steps, provides results comparable to those provided by methods considered standards (tracer salts and electromagnetic flowmeter). The first applications in combined sewers were conducted for verification of flowmeters (along a main pipe of Greater Lyon) and for calibrations curves (the Syndicat Intercommunal Grand Sanitation Project). For qualitative measures of influents, many previous studies have shown good correlations between pollutant concentrations and the signals provided by turbidimeters and UV/visible spectrometers. A pilot and experimental samples taken during campaigns on the pretreated influent of the waste water treatment plant of Fontaines-sur-Saône, a bench was built to meet the following objectives: i) design and test a site measuring of a new generation, ii) seek regression models among different sensors (single and dual length(s)-wavelength(s) turbidimeters, conductivity meter, pH meter, UV/visible spectrometer, microwave sensors) and pollutant concentrations for samples of dry weather, wet weather and all, iii) characterize the performance of these models and iv) test the robustness of the proposed methods under atypical conditions but succeptibles to be encountered in sewers. The results confirm the good correlations between few parameters (turbidity, conductivity and UV/Vis fingerprint) and pollutant concentrations. No sensor is the most efficient for all pollutants. The majority of sensors deliver similar estimates to uncertainties but these estimates are little or no redundant with laboratory analysis. The design of the bench (and changes in wastewater matrices) and / or experimental conditions during the tests of robustness may be involved

Interpolation in Time Series: An Introductive Overview of Existing Methods, Their Performance Criteria and Uncertainty Assessment

A thorough review has been performed on interpolation methods to fill gaps in time-series, efficiency criteria, and uncertainty quantifications. On one hand, there are numerous available methods: interpolation, regression, autoregressive, machine learning methods, etc. On the other hand, there are many methods and criteria to estimate efficiencies of these methods, but uncertainties on the interpolated values are rarely calculated. Furthermore, while they are estimated according to standard methods, the prediction uncertainty is not taken into account: a discussion is thus presented on the uncertainty estimation of interpolated/extrapolated data. Finally, some suggestions for further research and a new method are proposed

Accuracy of different sensors for the estimation of pollutant concentrations (total suspended solids, total and dissolved chemical oxygen demand) in wastewater and stormwater

International audienceMany field investigations have used continuous sensors (turbidimeters and/or ultraviolet (UV)-visible spectrophotometers) to estimate with a short time step pollutant concentrations in sewer systems. Few, if any, publications compare the performance of various sensors for the same set of samples. Different surrogate sensors (turbidity sensors, UV-visible spectrophotometer, pH meter, conductivity meter and microwave sensor) were tested to link concentrations of total suspended solids (TSS), total and dissolved chemical oxygen demand (COD), and sensors' outputs. In the combined sewer at the inlet of a wastewater treatment plant, 94 samples were collected during dry weather, 44 samples were collected during wet weather, and 165 samples were collected under both dry and wet weather conditions. From these samples, triplicate standard laboratory analyses were performed and corresponding sensors outputs were recorded. Two outlier detection methods were developed, based, respectively, on the Mahalanobis and Euclidean distances. Several hundred regression models were tested, and the best ones (according to the root mean square error criterion) are presented in order of decreasing performance. No sensor appears as the best one for all three investigated pollutants

Verification des mesures de débit en réseau d’assainissement par traçage à la Rhodamine WT

Les systèmes d’assainissement sont de plus en plus équipés de débitmètres. Leur utilisation à des fins de gestion ou de recherche devrait être systématiquement critiquée, testée et validée afin d’éviter de nombreuses erreurs de mesure. Les méthodes de débitmétrie par injection ponctuelle ou continue de traceurs existent depuis de nombreuses années et sont relativement bien connues. Elles peuvent permettre de vérifier les valeurs de vitesse d’écoulement fournies par exemple par un capteur Doppler en réseau d’assainissement. Après un bref rappel des principes de la débitmétrie par injection ponctuelle d’un traceur fluorescent (Rhodamine WT), la méthode mise en place est décrite : i) double étalonnage en laboratoire, étude des dispositifs d’injection et préparation des solutions à injecter, ii) calcul de la masse de traceur à injec-ter et réduction des incertitudes, iii) acquisition en ligne à très court pas de temps des concentrations en Rhodamine, iv) correction d’étalonnage, v) traitement des données, vi) calcul du débit et de son incertitude et vii) vérification du débitmè-tre in situ. Les calculs systématiques d’incertitude selon les deux normes en vigueur (loi de propagation des incertitudes et méthode de Monte Carlo) sont présentés. En réalisant plusieurs injections in situ pour un même débit, les incertitudes types sur le débit sont de l’ordre de 5 % pour cinq injections et un débit voisin de 2 L/s. Cette méthode indépendante et précise permet de vérifier les valeurs fournies par un débitmètre en réseau d’assainissement, à l’aide d’un simple test sur les écarts

Accuracy of different sensors for the estimation of pollutant concentrations (total suspended solids, total and dissolved chemical oxygen demand) in wastewater and stormwater

Many field investigations have used continuous sensors (turbidimeters and/or ultraviolet (UV)-visible spectrophotometers) to estimate with a short time step pollutant concentrations in sewer systems. Few, if any, publications compare the performance of various sensors for the same set of samples. Different surrogate sensors (turbidity sensors, UV-visible spectrophotometer, pH meter, conductivity meter and microwave sensor) were tested to link concentrations of total suspended solids (TSS), total and dissolved chemical oxygen demand (COD), and sensors' outputs. In the combined sewer at the inlet of a wastewater treatment plant, 94 samples were collected during dry weather, 44 samples were collected during wet weather, and 165 samples were collected under both dry and wet weather conditions. From these samples, triplicate standard laboratory analyses were performed and corresponding sensors outputs were recorded. Two outlier detection methods were developed, based, respectively, on the Mahalanobis and Euclidean distances. Several hundred regression models were tested, and the best ones (according to the root mean square error criterion) are presented in order of decreasing performance. No sensor appears as the best one for all three investigated pollutants.</jats:p

Accuracy of different sensors for the estimation of pollutant concentrations (total suspended solids, total and dissolved chemical oxygen demand) in wastewater and stormwater

International audienceMany field investigations have used continuous sensors (turbidimeters and/or ultraviolet (UV)-visible spectrophotometers) to estimate with a short time step pollutant concentrations in sewer systems. Few, if any, publications compare the performance of various sensors for the same set of samples. Different surrogate sensors (turbidity sensors, UV-visible spectrophotometer, pH meter, conductivity meter and microwave sensor) were tested to link concentrations of total suspended solids (TSS), total and dissolved chemical oxygen demand (COD), and sensors' outputs. In the combined sewer at the inlet of a wastewater treatment plant, 94 samples were collected during dry weather, 44 samples were collected during wet weather, and 165 samples were collected under both dry and wet weather conditions. From these samples, triplicate standard laboratory analyses were performed and corresponding sensors outputs were recorded. Two outlier detection methods were developed, based, respectively, on the Mahalanobis and Euclidean distances. Several hundred regression models were tested, and the best ones (according to the root mean square error criterion) are presented in order of decreasing performance. No sensor appears as the best one for all three investigated pollutants