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SETIER (Capteur low-cost)

Projet SETIER
Le setier est une ancienne mesure de capacité, de valeur variable suivant les époques, les régions, et la nature des marchandises mesurées. Le mot provient du latin sextarius, qui veut dire sixième partie (sixième partie du conge, mesure de capacité pour les liquides, environ 3 litres, soit 1⁄ 48 d’amphore). (Source: https://fr.wikipedia.org/wiki/Setier )
Porteur du projet : INRAE-UR REVERSAAL
Responsable  REVERSAAL :

Rémi CLEMENT

Partenaires: Commune de Lama, AERMC, INRAE, IGE 2020-2022
Le développement de l’électronique open-source et des capteurs low-cost, miniaturisés et portatifs, rend les mesures physico-chimiques de la qualité de l’eau (conductivité, pH, turbidité, DCO, température, redox, O2 dissous, énergie) de plus en plus accessibles (Guyard et al., 2017; Spinelli and Gottesman, 2019). Leur développement ouvre de nouvelles perspectives en matière de suivi et de pilotage des installations de traitement et valorisation des eaux résiduaires grâce à une caractérisation spatio-temporelle plus détaillée (mètre, minute). Ce type d’approche, dite « SMART Project » se développe considérablement dans d’autres domaines d’applications environnementales, par exemple en pollution de l’air (Al-Haija et al., 2013), en hydrologie (Clement et al., 2018; Guyard et al., 2017). Le gros avantage de ces outils open-source est qu’ils offrent une flexibilité très forte (choix des mesures, nombre de capteurs, fréquence de mesure).

Généralement, une moins « bonne » qualité métrologique (mais pas toujours) de ces capteurs est compensée par la multiplication des points de mesure permettant d’accroitre le nombre d’informations.

A ce jour, il n’existe pas de retour d’expérience (fiabilité, incertitudes, contraintes) sur les mesures conduites appliquées à la problématique du traitement et de la valorisation des eaux résiduaires. On peut imaginer l’intérêt de tels capteurs dans la gestion durable des filières mises en œuvre, qu’elles soient intensives ou extensives. La multiplication des capteurs permettrait :

  • D’améliorer les connaissances sur les processus impliqués dans les procédés (leur dynamique et résilience), en accédant précisément à l’aide de capteurs à la variabilité spatiale et temporelle des paramètres d’intérêt;
  • De proposer des capteurs de suivi accessibles et continus pour aider au pilotage des systèmes et ainsi permettre une meilleure réactivité des opérateurs en cas de dysfonctionnement;
  • D’apporter de nouvelles informations sur les caractéristiques des procédés et des filières telles que les limites de fonctionnement par rapport à la charge maximale, la non-homogénéité des écoulements et son impact sur les performances de traitement, l’adaptation de la dépense énergétique des différents postes consommateurs, l’adaptation des émissions en fonction de la qualité du milieu récepteur, etc…

Par exemple dans un bassin d’aération, l’intérêt serait de densifier la cartographie des paramètres : au sein des réacteurs (par exemple un bassin d’aération) et d’un réacteur à l’autre (possibilité de mesures intermédiaires). Pour les petites collectivités et pour les procédés extensifs, ces capteurs offriraient la possibilité d’un suivi en continu à un coût-efficacité a priori acceptable, améliorant la réactivité en cas de dysfonctionnement, afin de sécuriser le fonctionnement des stations d’épuration et la qualité des eaux rejetées au milieu naturel. La mesure de l’énergie en ligne permettrait par ailleurs de pallier le manque de suivi de ce paramètre, pour tendre vers une optimisation de la consommation énergétique des filières.

L’objectif du projet consiste en l’obtention de la maitrise des performances des nouveaux capteurs low-cost, la définition de leur limite et de leur stratégie d’utilisation pour le domaine du traitement et de la valorisation des eaux résiduaires.

 

Les objectifs spécifiques sont de :

  • Faire un état des lieux des exigences de mesure selon la taille des stations d’épuration et identifier les paramètres se recoupant en tenant compte des besoins sur la fréquence d’échantillonnage pour établir un cahier des charges, ce cahier des charges tiendra compte des paramètres réglementaires et des paramètres complémentaires qui pourraient être intéressants de mesurer;
  • Définir un protocole d’évaluation pour qualifier les capteurs, en collaboration avec l’Agence de l’Eau RMC selon les besoins des filières implantées sur son territoire ;
  • Acquérir un retour d’expérience :
    • Tester l’efficacité et la difficulté de mise en œuvre de ces capteurs par une approche métrologique (incertitudes, limites de quantification, temps de réponse);
    • Proposer une conception capteur/centrale d’acquisition la plus simple possible, incluant en option des possibilités de télétransmission des données ;
    • Tester ces capteurs et centrales d’acquisition sur pilotes semi-industriels voire sur sites en taille réelle, sur une période définie, à étudier avec l’Agence de l’eau selon la durée du projet.

Proposer un guide méthodologique, pour la mise en œuvre de ces capteurs avec des recommandations et des points de vigilance, ainsi que des notions de « coût-efficacité », à destination des partenaires et des opérateurs publics et privés, et pour différents objectifs poursuivis.