Actualités - Comment mesure-t-on la turbidité de l'eau ?

Qu'est-ce que la turbidité ?

Comment mesure-t-on la turbidité de l'eau ?

La turbidité est une mesure du degré de trouble ou d'opacité d'un liquide, couramment utilisée pour évaluer la qualité de l'eau dans les milieux naturels (rivières, lacs, océans) ainsi que dans les systèmes de traitement des eaux. Elle est due à la présence de particules en suspension, notamment des sédiments, des algues, du plancton et des sous-produits industriels, qui diffusent la lumière traversant la colonne d'eau.
La turbidité est généralement quantifiée en unités néphélométriques de turbidité (UNT), les valeurs les plus élevées indiquant une plus grande opacité de l'eau. Cette unité est basée sur la quantité de lumière diffusée par les particules en suspension dans l'eau, mesurée par un néphélomètre. Le néphélomètre projette un faisceau lumineux à travers l'échantillon et détecte la lumière diffusée par les particules en suspension à un angle de 90 degrés. Des valeurs d'UNT élevées indiquent une plus grande turbidité, ou un aspect trouble, de l'eau. Des valeurs d'UNT faibles indiquent une eau plus claire.
Par exemple : l’eau claire peut avoir une valeur NTU proche de 0. L’eau potable, qui doit répondre aux normes de sécurité, a généralement une valeur NTU inférieure à 1. L’eau présentant des niveaux élevés de pollution ou de particules en suspension peut avoir des valeurs NTU de l’ordre de centaines ou de milliers.

Pourquoi mesurer la turbidité de l'eau pour évaluer sa qualité ?

Des niveaux de turbidité élevés peuvent entraîner plusieurs effets indésirables :
1) Réduction de la pénétration de la lumière : Ceci nuit à la photosynthèse des plantes aquatiques, perturbant ainsi l'écosystème aquatique plus large qui dépend de la productivité primaire.
2) Colmatage des systèmes de filtration : Les matières en suspension peuvent obstruer les filtres dans les installations de traitement de l'eau, augmentant les coûts d'exploitation et réduisant l'efficacité du traitement.
3) Association avec les polluants : Les particules responsables de la turbidité servent souvent de vecteurs à des contaminants nocifs, tels que des micro-organismes pathogènes, des métaux lourds et des produits chimiques toxiques, ce qui pose des risques pour l'environnement et la santé humaine.
En résumé, la turbidité constitue un indicateur essentiel pour évaluer l'intégrité physique, chimique et biologique des ressources en eau, notamment dans le cadre de la surveillance environnementale et de la santé publique.
Quel est le principe de la mesure de la turbidité ?

Le principe de la mesure de la turbidité repose sur la diffusion de la lumière lorsqu'elle traverse un échantillon d'eau contenant des particules en suspension. Au contact de ces particules, la lumière est diffusée dans différentes directions, et l'intensité de la lumière diffusée est directement proportionnelle à la concentration des particules présentes. Une concentration plus élevée de particules entraîne une diffusion accrue de la lumière, et donc une turbidité plus importante.

le principe de la mesure de la turbidité

Le processus peut être décomposé en les étapes suivantes :
Source lumineuse : Un faisceau lumineux, généralement émis par un laser ou une LED, est dirigé à travers l'échantillon d'eau.
Particules en suspension : Lorsque la lumière se propage à travers l’échantillon, les matières en suspension (sédiments, algues, plancton ou polluants) provoquent la diffusion de la lumière dans de multiples directions.
Détection de la lumière diffusée : AnéphélomètreL'instrument utilisé pour la mesure de la turbidité détecte la lumière diffusée à un angle de 90 degrés par rapport au faisceau incident. Cette détection angulaire est la méthode standard en raison de sa haute sensibilité à la diffusion induite par les particules.
Mesure de l'intensité de la lumière diffusée : L'intensité de la lumière diffusée est quantifiée, les intensités plus élevées indiquant une plus grande concentration de particules en suspension et, par conséquent, une turbidité plus élevée.
Calcul de la turbidité : L'intensité de la lumière diffusée mesurée est convertie en unités néphélométriques de turbidité (NTU), fournissant une valeur numérique standardisée qui représente le degré de turbidité.
Comment mesure-t-on la turbidité de l'eau ?

La mesure de la turbidité de l'eau à l'aide de capteurs optiques est une pratique courante dans les applications industrielles modernes. Un analyseur de turbidité multifonctionnel est généralement nécessaire pour afficher les mesures en temps réel, permettre le nettoyage automatique périodique des capteurs et déclencher des alertes en cas de valeurs anormales, garantissant ainsi la conformité aux normes de qualité de l'eau.

Capteur de turbidité en ligne (eau de mer mesurable)

Différents environnements opérationnels requièrent des solutions de surveillance de la turbidité spécifiques. Dans les réseaux d'alimentation en eau potable secondaires résidentiels, les stations de traitement d'eau et aux points d'entrée et de sortie des installations de distribution d'eau potable, on utilise principalement des turbidimètres à faible plage de mesure, de haute précision et à plage étroite. Ceci s'explique par l'exigence stricte de faibles niveaux de turbidité dans ces contextes. Par exemple, dans la plupart des pays, la norme réglementaire pour l'eau du robinet aux sorties des stations de traitement spécifie un niveau de turbidité inférieur à 1 NTU. Bien que les analyses d'eau des piscines soient moins fréquentes, lorsqu'elles sont effectuées, elles exigent également des niveaux de turbidité très faibles, nécessitant généralement l'utilisation de turbidimètres à faible plage de mesure.

Turbidomètres à faible plage de mesure TBG-6188T

En revanche, les applications telles que les stations d'épuration et les points de rejet d'effluents industriels nécessitent des turbidimètres à large plage de mesure. L'eau dans ces environnements présente souvent d'importantes fluctuations de turbidité et peut contenir des concentrations substantielles de matières en suspension, de particules colloïdales ou de précipités chimiques. Les valeurs de turbidité dépassent fréquemment les limites de mesure des instruments à très basse plage. Par exemple, la turbidité à l'entrée d'une station d'épuration peut atteindre plusieurs centaines d'unités NTU, et même après traitement primaire, la surveillance des niveaux de turbidité de l'ordre de plusieurs dizaines d'unités NTU reste nécessaire. Les turbidimètres à large plage de mesure fonctionnent généralement selon le principe du rapport d'intensité lumineuse diffusée à transmise. Grâce à des techniques d'extension de la plage dynamique, ces instruments atteignent des capacités de mesure de 0,1 à 4 000 unités NTU tout en conservant une précision de ±2 % de la pleine échelle.

Analyseur de turbidité industriel en ligne

Dans des contextes industriels spécialisés, tels que les secteurs pharmaceutique et agroalimentaire, les exigences relatives à la précision et à la stabilité à long terme des mesures de turbidité sont encore plus élevées. Ces industries utilisent souvent des turbidimètres à double faisceau, qui intègrent un faisceau de référence pour compenser les perturbations dues aux variations de la source lumineuse et aux fluctuations de température, garantissant ainsi une fiabilité de mesure constante. Par exemple, la turbidité de l'eau pour préparations injectables doit généralement être maintenue en dessous de 0,1 NTU, ce qui impose des exigences rigoureuses en matière de sensibilité et de résistance aux interférences des instruments.
De plus, grâce aux progrès de l'Internet des objets (IoT), les systèmes modernes de surveillance de la turbidité deviennent de plus en plus intelligents et interconnectés. L'intégration de modules de communication 4G/5G permet la transmission en temps réel des données de turbidité vers des plateformes cloud, facilitant ainsi la surveillance à distance, l'analyse des données et l'envoi d'alertes automatisées. Par exemple, une station d'épuration municipale a mis en place un système intelligent de surveillance de la turbidité qui relie les données de turbidité à la sortie de l'eau à son système de contrôle de la distribution. En cas de détection d'une turbidité anormale, le système ajuste automatiquement le dosage des produits chimiques, ce qui permet d'améliorer la conformité de l'eau aux normes de qualité de 98 % à 99,5 % et de réduire la consommation de produits chimiques de 12 %.
La turbidité est-elle le même concept que les matières en suspension totales ?

La turbidité et les matières en suspension totales (MES) sont des concepts liés, mais ils ne sont pas identiques. Tous deux font référence aux particules en suspension dans l'eau, mais ils diffèrent par ce qu'ils mesurent et par la manière dont ils sont quantifiés.
La turbidité mesure une propriété optique de l'eau, et plus précisément la quantité de lumière diffusée par les particules en suspension. Elle ne mesure pas directement la quantité de particules, mais plutôt la quantité de lumière bloquée ou déviée par ces particules. La turbidité est influencée non seulement par la concentration de particules, mais aussi par des facteurs tels que leur taille, leur forme et leur couleur, ainsi que par la longueur d'onde de la lumière utilisée pour la mesure.

compteur industriel de matières en suspension totales (MES)

Matières en suspension totales(TSS) mesure la masse réelle des particules en suspension dans un échantillon d'eau. Il quantifie le poids total des solides en suspension dans l'eau, indépendamment de leurs propriétés optiques.
La concentration totale en matières en suspension (MES) est mesurée en filtrant un volume d'eau connu à travers un filtre (généralement un filtre de poids connu). Après filtration, les matières solides retenues sur le filtre sont séchées et pesées. Le résultat est exprimé en milligrammes par litre (mg/L). La MES est directement liée à la quantité de particules en suspension, mais ne renseigne ni sur la taille des particules ni sur leur pouvoir de diffusion de la lumière.
Principales différences :
1) Nature de la mesure :
La turbidité est une propriété optique (la façon dont la lumière est diffusée ou absorbée).
Les MES sont une propriété physique (la masse des particules en suspension dans l'eau).
2) Ce qu'ils mesurent :
La turbidité donne une indication de la clarté ou de l'opacité de l'eau, mais ne donne pas une masse réelle de matières solides.
Le TSS (Total Solids Stewardship) fournit une mesure directe de la quantité de matières solides dans l'eau, qu'elle soit claire ou trouble.
3) Unités :
La turbidité est mesurée en NTU (unités néphélométriques de turbidité).
Les TSS sont mesurés en mg/L (milligrammes par litre).
La couleur et la turbidité sont-elles la même chose ?

La couleur et la turbidité ne sont pas la même chose, bien que toutes deux affectent l'apparence de l'eau.

Coloromètre en ligne pour la qualité de l'eau

Voici la différence :
La couleur désigne la teinte ou la nuance de l'eau causée par des substances dissoutes, telles que des matières organiques (comme des feuilles en décomposition) ou des minéraux (comme le fer ou le manganèse). Même l'eau claire peut être colorée si elle contient des composés colorés dissous.
La turbidité désigne l'aspect trouble ou opaque de l'eau causé par des particules en suspension, telles que l'argile, le limon, les micro-organismes ou d'autres particules solides fines. Elle mesure la quantité de lumière diffusée par ces particules lors de leur passage à travers l'eau.
En bref:
Couleur = substances dissoutes
Turbidité = particules en suspension