Comment fonctionne un Capteur TSS (Total Suspended Solids)
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Chef de produit avec une spécialisation en ingénierie mécanique, concevant des systèmes et servant de lien entre produit, production et opérations pour maximiser l'impact. En dehors du bureau, je suis un grimpeur passionné, ancien compétiteur, et je continue à entraîner et à concevoir des parcours dans mon temps libre.
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Qu'est-ce que les matières en suspension totales ?
Les matières en suspension totales se réfèrent aux particules qui sont physiquement suspendues dans l'eau mais non dissoutes. Contrairement aux sels dissous qui affectent la conductivité, les solides en suspension demeurent sous forme de petites particules flottant dans la colonne d'eau.
Exemples :
Argile et limon
Débris organiques
Algues
Colonies de bactéries
Fragments de biofilm
Particules industrielles
La MES est généralement mesurée en :
mg/L (milligrammes par litre)
Des niveaux plus élevés de MES indiquent généralement une turbidité plus élevée et une clarté de l'eau plus faible, bien que la turbidité et la MES ne soient pas exactement les mêmes mesures.
Principe de base d'un capteur de MES
La plupart des capteurs modernes de MES fonctionnent par mesure optique, spécifiquement en détectant comment les particules diffusent la lumière.
Le principe est relativement simple :
Le capteur émet un faisceau de lumière (généralement infrarouge ou proche infrarouge).
Les particules en suspension dans l'eau diffusent la lumière.
Un photodétecteur mesure l'intensité de la lumière diffusée.
Les électroniques du capteur convertissent le signal détecté en une valeur de concentration de MES.
Plus il y a de particules présentes dans l'eau, plus la lumière est diffusée, ce qui se traduit par une lecture de MES plus élevée.
Mesure de diffusion de la lumière
La méthode optique la plus courante est appelée néphélométrie, où le détecteur mesure la lumière diffusée à 90 degrés de la source lumineuse.
Le processus fonctionne ainsi :
Un émetteur LED envoie de la lumière dans l'échantillon d'eau.
Les particules en suspension interceptent la lumière.
Les particules diffusent la lumière dans plusieurs directions.
Un détecteur positionné à un angle de 90° mesure l'intensité de la lumière diffusée.
La courbe d'étalonnage interne du capteur convertit ce signal optique en une valeur de MES en mg/L.
Cette technique est très sensible aux petites particules et est largement utilisée dans le suivi environnemental et des eaux usées.
Lumière infrarouge pour éviter les interférences
De nombreux capteurs de MES utilisent de la lumière infrarouge (IR), généralement autour de 850 nm.
L'infrarouge est préféré car :
Il réduit les interférences dues à la couleur de l'eau.
Il minimise l'influence de la lumière du soleil.
Il est moins affecté par la pigmentation des algues.
Cela permet des lectures plus stables dans les systèmes d'eau naturels et les environnements industriels.
Turbidité vs MES
La turbidité et la MES sont des mesures étroitement liées mais non identiques.
Turbidité
Mesure la turbidité de l'eau causée par les particules.
Exprimée en UTN (Unités Néphélométriques de Turbidité).
MES
Mesure la concentration massique réelle des solides en suspension.
Exprimée en mg/L.
Un capteur de turbidité mesure la diffusion optique directement, tandis qu'un capteur de MES applique généralement des courbes d'étalonnage qui corrèlent l'intensité de la diffusion avec la concentration solide réelle déterminée par les méthodes de filtration en laboratoire.
Comme la taille et la composition des particules varient, les capteurs de MES doivent souvent être étalonnés pour des applications spécifiques.
Types de capteurs de MES
1. Capteurs optiques de MES
Ce sont les capteurs les plus couramment utilisés.
Ils contiennent :
Émetteur lumineux (LED ou laser)
Photodétecteur
Fenêtre optique
Électronique de traitement de signal
Avantages :
Mesure en temps réel
Pas de réactifs chimiques nécessaires
Faible entretien
Ces capteurs sont courants dans les usines de traitement des eaux usées, les systèmes aquacoles et les processus industriels de traitement de l'eau.
2. Capteurs de diffusion laser
Les capteurs de haute précision utilisent parfois des sources lumineuses laser au lieu de LED.
Avantages :
Faisceau plus concentré
Plus grande sensibilité
Meilleure détection des particules
Ils sont souvent utilisés dans la recherche et les systèmes de surveillance de haute précision.
Encrassement et nettoyage des capteurs
Étant donné que les capteurs de MES reposent sur des fenêtres optiques, ils peuvent être affectés par :
Accumulation de biofilm
Croissance d'algues
Formation de tartre minéral
Dépôts de sédiments
Pour éviter des mesures inexactes, de nombreux capteurs industriels incluent :
Essuie-glaces automatiques
Nettoyage par air comprimé
Revêtements anti-encrassement
Un nettoyage et un étalonnage réguliers sont importants pour des mesures fiables.
Plages typiques de MES
Différentes applications fonctionnent dans différentes plages de MES :
Application | Plage typique de MES |
|---|---|
Eau potable | < 5 mg/L |
Systèmes aquacoles | 5 – 80 mg/L |
Rivières et lacs | 1 – 100 mg/L |
Affluent des eaux usées | 100 – 350 mg/L |
Boues activées | 2 000 – 6 000 mg/L |
Importance dans les systèmes de traitement de l'eau
La surveillance des solides en suspension est cruciale car des niveaux élevés de MES peuvent :
Réduire le transfert d'oxygène
Augmenter la croissance du biofilm
Boucher les systèmes d'irrigation
Diminuer l'efficacité de la filtration
Affecter la vie aquatique
Dans les systèmes biologiques tels que l'aquaculture ou l'hydroponie, une quantité excessive de solides en suspension peut également favoriser la croissance bactérienne et dégrader la qualité de l'eau.
Surveillance de la MES dans le traitement avancé de l'eau
Dans les technologies avancées de traitement de l'eau, telles que l'aération par nanoparticules et les systèmes d'oxydation, la surveillance de la MES fournit un aperçu des performances du système.
Par exemple :
Une diminution de la MES peut indiquer une meilleure décomposition du biofilm ou une oxydation des particules.
Des niveaux bas de MES stables peuvent indiquer un meilleur équilibre microbien.
Une augmentation de la MES peut indiquer un détachement de biofilm ou une perturbation du système.
Étant donné que les solides en suspension influencent fortement le transfert d'oxygène et l'activité biologique, les capteurs de MES sont souvent utilisés conjointement avec :
Capteurs d'oxygène dissous (OD)
Capteurs d'ORP
Capteurs de pH
Capteurs de conductivité
Ensemble, ces mesures fournissent un tableau complet de la chimie de l'eau et des performances du traitement.
