Phosphates : à chaque type d’eau son analyseur

Eaux usées urbaines et eaux industrielles sont concernées

Du fait des risques qui pèsent sur les eaux de surface, la directive européenne 91/271CEE et l’arrêté du 21 juillet 2015 fixent des limites pour le déversement de composés phosphatés dans les cours d’eau. En fonction de la taille des stations d’épuration, ces seuils, pour le phosphore total, sont de 2 mg/l (10.000 - 100.000 EH) ou de 1 mg/l (> 100.000 EH). Dans le cas de cours d’eau sensible ou de lac, le seuil à ne pas dépasser, fixé par arrêt préfectoral, peut être abaissé de 0,5 à 0,2 mg/L.

Ainsi, il faut surveiller la teneur en phosphates des eaux usées urbaines ou industrielles en stations d’épuration, mais aussi dans certaines eaux industrielles telles que les eaux de chaudières. En effet, des phosphates, associés à des polymères naturels ou synthétiques, sont fréquemment ajoutés dans ces équipements pour neutraliser la dureté de l’eau et contrôler son alcalinité afin d’éviter les risques liés à la corrosion. Eaux usées municipales, eaux usées industrielles ou en eaux propres, les teneurs mesurées ne sont évidemment pas les mêmes.

Deux méthodes selon le type d’eau à analyser

Sur son Liquiline CA80TP, Endress+Hauser mesure la teneur en phosphore total. Avec un réactif de digestion, l'échantillon est d’abord digéré à une température élevée. Dans une solution acide, les ions orthophosphate ainsi formés réagissent avec les ions molybdate et antimoine pour former un complexe coloré. L'intensité d'absorption de la lumière est directement proportionnelle à la concentration d'orthophosphates dans l'échantillon.

Autre solution, préférée par la majorité des fabricants, comme Hach avec ses Phosphax sc ou Xylem Analytics avec son P 700 IQ, celle au vanadate de molybdate qui donne une couleur jaune mesurée au photomètre. Selon Jean-Pierre Molinier, responsable process chez Hach, « le vanado-molybdate est plus stable, ce qui permet de le conserver plus longtemps et diminuer les actes de maintenance ». Les fabricants laissent souvent le choix aux opérateurs en proposant les deux méthodes. Autre différence, la gamme de mesure et donc le type d’eau analysée. La méthode bleue, adaptée aux stations d’épuration dont l’eau est souvent turbide et jaunâtre, mesure des orthophospates entre 2 et 10 mg/L, alors que la méthode jaune est valable pour des teneurs entre 20 et 50 mg/L. Ces hautes valeurs sont retrouvées dans certains effluents industriels où est utilisé de l’acide phosphorique. C’est le cas, entre autres, des fabricants de boissons au cola, des producteurs d’engrais ou de ciments dentaires. Les fabricants d’analyseurs proposent ainsi des modèles différents pour les deux gammes de mesure comme Swan avec son AMI Phosphate HL pour des mesures entre 0,1 et 50 mg/L PO₄, et son AMI Phosphate II pour des mesures entre 0,01 et 10 mg/L PO₄. C’est aussi le cas de Hach avec son Phosphax sc pour des mesures entre 0,015 et 2 mg/L, son Phosphax sc MR entre 0,05 et 15 mg/L, et son Phosphax sc HR entre 1 et 50 mg/L. Son 5500sc, adapté à l’analyse des eaux propres de chaudière, a même un modèle avec des mesures comprises entre 0,004 et 3 mg/L.

Mais certains proposent un seul et même appareil pour différentes gammes de mesures comme Endress+Hauser pour le phosphore total avec sa gamme Liquiline System CA80TP (AAF1 entre 0,05 à 10 mg/L P ; AAF4 entre 0,5 à 50 mg/L) ou Waltron avec son analyseur 3042 (0-5 ppm, 0-20 ppm ; 0-150 ppm, 0-750 ppm).

Trace Analysis propose, pour l'analyse du phosphate, son Phosphate-Trace, un analyseur colorimétrique en ligne compact pour la mesure automatique et continue du phosphate. La technique de mesure utilisée est une mesure en batch (séquence d'échantillonnage, analyse et traitement des résultats), utilisant la méthode colorimétrique. L'analyseur est composé d’un transmetteur électronique à large écran tactile couleur façon Smartphone, et d’un boîtier séparé pour la partie analyse échantillon avec une porte verrouillable. L'enceinte liquide comprend tous les composants intervenant dans les flux d'échantillons et des réactifs, ainsi que dans les étapes de mélange et de réaction (pompe de prélèvement, cellule de réaction colorimétrique, pompes de réactifs). Le Phosphate Trace est disponible dans 4 gammes de mesure 0-5 ppm (Méthode Bleu, 2 réactifs), 0-15 ppm, (Méthode Jaune, 1 réactif), 0-150 ppm et 0-300 ppm, (Méthode Jaune avec auto dilution interne). Le tout est prémonté sur platine Inox, ou peut être livré séparément pour les besoins d’installations spécifiques.

Prendre en compte le paramètre à mesurer

Ce n’est pas le cas du Phosphax sigma de Hach ni des analyseurs Smartchem d’AMS Alliance. « En laboratoire, il n’est plus nécessaire de dissocier les appareils, estime Fabien Pedretti, responsable support chez AMS Alliance. Seules les méthodes changent suivant le type d’eau et la législation. Il suffit de changer la cassette analytique des Smartchem si on est en flux continu, ou la méthode et les réactifs si on est en séquentiel ».

Toujours moins de réactifs

Tous les constructeurs en font un argument de vente majeur.

Alors qu’auparavant, l’analyse nécessitait de 5 à 10 litres par mois de réactifs, le bidon de 2,5 litres de réactif au vanadate-molybdate du P 700 IQ de Xylem Analytics dure 8 mois pour des mesures toutes les 10 mn. Quant au nouvel analyseur Alyza IQ de Xylem, avec une consommation de réactif inférieure à 1 ml par jour, il ouvre la voie à une utilisation très réduite de la chimie. Sa pièce maîtresse repose sur la vanne multiport capable d’obtenir des mesures précises même avec de très faibles volumes de réactifs. Une attention particulière a été portée sur la facilité de manipulation de petites quantités de liquide. Au lieu de grands bidons en plastique, de petits sachets de la taille d'une poche à jus suffisent.