Techniques d’échantillonnage
L’échantillonnage des eaux usées est généralement effectué par l’une des deux méthodes, l’échantillonnage par sondage ou l’échantillonnage composite. L’échantillonnage par prélèvement est exactement ce à quoi il ressemble; tout le matériel d’essai est collecté en même temps. En tant que tel, un échantillon instantané ne reflète la performance qu’au moment où l’échantillon a été collecté, et seulement si l’échantillon a été correctement collecté. L’échantillonnage composite consiste en une collection de nombreux échantillons individuels discrets prélevés à intervalles réguliers sur une période de temps, généralement 24 heures. Le matériau échantillonné est collecté dans un récipient commun pendant la période d’échantillonnage. L’analyse de ce matériau, collecté sur une période de temps, représentera donc la performance moyenne d’une station d’épuration pendant la période de collecte.
De nombreuses références de l’industrie énumèrent divers paramètres pour l’analyse des eaux usées et indiquent si les échantillons doivent être prélevés à l’aide de méthodes d’échantillonnage ponctuel ou d’échantillonnage composite. Par exemple, l’échantillonnage par sondage permet l’analyse de types spécifiques de paramètres instables tels que le pH, l’oxygène dissous, le chlore résiduel, les nitrites et la température. Cependant, les indicateurs de performance des usines de traitement les plus utilisés, y compris le CBOD5 (demande biochimique en oxygène carboné à cinq jours), le TSS (total des solides en suspension) et le TN (azote total) nécessitent l’utilisation de techniques d’échantillonnage composites. LES MÉTHODES STANDARD (20e édition, Section 1060 § B, “Collecte et échantillonnage”) stipule “Un échantillon ne peut représenter que la composition de sa source au moment et au lieu de collecte.” Des échantillons prélevés peuvent être utilisés pour représenter “certaines eaux de surface bien mélangées, mais rarement des flux d’eaux usées” pour l’évaluation de la qualité de l’eau. Les débits très variables des stations d’épuration résidentielles rendent impossible l’évaluation du rendement en analysant un seul échantillon d’effluent. Les stations d’épuration résidentielles reçoivent un nombre fréquent de courtes surtensions hydrauliques tout au long de la journée, suivies de périodes intermittentes d’absence de débit.
Les variations de routine des caractéristiques de volume et de résistance des eaux usées entrantes créent des fluctuations dans la qualité des effluents des usines de traitement. Par conséquent, un échantillon d’effluent prélevé à un moment précis tout au long du schéma d’écoulement quotidien ne sera pas représentatif de la performance du système pendant toute la journée. Le CODE DES RÈGLEMENTS FÉDÉRAUX (Titre 40, chapitre 1, § 133.102) stipule que les performances des usines de traitement doivent être évaluées en établissant des moyennes sur 30 jours des effluents des usines. Par définition, un seul échantillon prélevé ne peut jamais être utilisé pour évaluer la performance à long terme d’une station d’épuration des eaux usées.
Bien que les limites de la détermination de la performance du système par échantillonnage ponctuel soient apparentes, l’utilisation d’échantillons prélevés pour l’évaluation d’une unité de traitement résidentielle est encore compromise si l’échantillon est prélevé à un endroit où l’effluent n’a pas une vitesse suffisante pour maintenir les solides de l’effluent en suspension. ÉCHANTILLONNAGE DES EAUX USÉES POUR LE CONTRÔLE DES PROCÉDÉS ET DE LA QUALITÉ (Manuel de PRATIQUE No. OM-1, § “Échantillonnage représentatif “) exige que les échantillons soient prélevés ” aux points où le flux d’échantillons ou le réservoir est bien mélangé.”Le manuel poursuit en disant”évitez de prélever des échantillons aux points où des solides se déposent ou où des débris flottants sont présents. Ces situations se produisent normalement dans les zones de repos, où la vitesse de l’écoulement a diminué.”Pour cette raison, la performance de l’usine ne peut jamais être évaluée par un échantillon d’effluent prélevé dans une chambre de pompe, une boîte de distribution, un puisard, un fossé en bordure de route ou tout autre dispositif contenant des effluents sous la conduite d’écoulement. Le schéma d’écoulement intermittent d’une résidence individuelle intensifie ce problème en permettant aux solides des effluents de se déposer dans un puisard pendant les périodes de faible débit. Même les quelques solides présents dans un effluent de haute qualité se déposeront lorsqu’ils seront retenus dans un puisard. Si seulement très peu de solides se déposent dans un puisard pendant une période de faible débit aujourd’hui, ils restent et s’accumulent avec des solides supplémentaires se déposant au cours de jours successifs. Tout échantillon prélevé dans un puisard contiendra des solides en suspension d’effluents combinés à des jours, des semaines, des mois ou des années de solides accumulés. Un échantillon de liquide provenant d’un tel puisard ne peut pas être analysé pour la performance globale du système, car il est scientifiquement impossible de déterminer quelle partie des solides était en suspension dans l’effluent et quelle partie des solides s’était accumulée dans le puisard sur une période de temps. Il est tout simplement inapproprié d’utiliser un échantillon prélevé dans un puisard pour évaluer la performance d’une station d’épuration résidentielle. Les échantillons doivent être prélevés à un endroit où l’effluent coule librement et a une vitesse suffisante pour maintenir les solides de l’effluent en suspension.
Les échantillons composites d’effluents collectés, stockés, analysés, tabulés et moyennés sur une période prolongée fournissent la seule indication vérifiable du rendement de l’usine de traitement. La collecte et l’analyse de ces échantillons composites sont souvent un processus coûteux et long. Pour ces raisons, la plupart des organismes de réglementation reconnaissent les certificateurs tiers indépendants, qui utilisent des méthodes d’échantillonnage composite pour effectuer une évaluation du rendement et mesurer avec précision le rendement du système dans un cadre normalisé et reproductible. Tenter d’évaluer un système de traitement résidentiel sur le terrain en analysant un échantillon prélevé dans un puisard ou dans tout autre récipient de confinement fournit un degré d’erreur composé et produira des conclusions erronées sur la performance du système.
Références de l’industrie
À différents moments et pour diverses raisons, il peut être souhaitable d’échantillonner les effluents d’un système de traitement des eaux usées. Afin d’être précis, en particulier pour déterminer la performance du système, tout échantillonnage des eaux usées doit suivre des procédures et des lignes directrices spécifiques. Les paramètres et procédures d’échantillonnage spécifiques sont décrits dans les MÉTHODES STANDARD POUR L’EXAMEN DE L’EAU ET DES EAUX USÉES, publiées par l’American Public Health Association, l’American Water Works Association et la Water Environment Federation. LE CODE DES RÈGLEMENTS FÉDÉRAUX, TITRE 40, PROTECTION DE L’ENVIRONNEMENT, publié par le Bureau du Registre fédéral, décrit comment les échantillons doivent être analysés et évalués pour être considérés comme valides par les organismes de réglementation.
ÉCHANTILLONNAGE DES EAUX USÉES POUR LE CONTRÔLE DES PROCÉDÉS ET DE LA QUALITÉ, MANUEL DE PRATIQUE NO. OM-1, publié par la Fédération de l’environnement de l’eau, fournit des instructions spécifiques sur les techniques d’échantillonnage et les conclusions qui peuvent être tirées. Afin d’échantillonner correctement les flux d’eau ou d’eaux usées et de tirer des conclusions précises, toutes ces procédures doivent être strictement suivies.
