OXYGENE DISSOUS

Qu'est-ce que l'oxygène dissous?  

L'oxygène dissous est une mesure de la quantité d'oxygène gazeux contenue dans l'eau. Les eaux saines pouvant héberger des formes de vie doivent contenir de l'oxygène dissous (OD).

L'oxygène dissous pénètre dans l'eau par:

  • absorption directe de l'atmosphère.
  • mouvement rapide à partir de vents, vagues, courants ou aération mécanique.
  • photosynthèse des plantes aquatiques en tant que sous-produit du processus.

Facteurs contribuant à la concentration d'oxygène dissous dans l'eau :

  • Pression atmosphérique : une pression atmosphérique plus élevée permet aux masses d'eau de retenir plus d'oxygène dissous. La pression du dessus permet à l'eau de contenir davantage de molécules d'oxygène. Par conséquent, les concentrations d'OD sont normalement plus faibles à haute altitude en raison de la pression atmosphérique plus basse.
  • Température : une masse d'eau à basse température peut contenir plus d'oxygène dissous, car les molécules d'oxygène bougent moins. Le mouvement accru des molécules d'oxygène dans l'eau plus chaude leur permet de s'échapper de l'eau vers l'air.
  • Profondeur de l'eau : plus l'eau est peu profonde, plus la concentration d'OD est élevée, car le vent créant des vagues à la surface augmente l'OD. Les plantes aquatiques vivant dans des eaux peu profondes et baignées de lumière génèrent également de l'OD comme sous-produit de la photosynthèse.
  • Salinité : une salinité plus faible contribue à une plus grande concentration d'OD, car les sels affectent la solubilité des gaz en les faisant sortir de l'eau.
  • Bioactivité : une faible bioactivité des micro-organismes dans l'eau entraîne une concentration plus élevée d'OD, car les micro-organismes s'alimentant de matières organiques et de matières en décomposition utilisent de l'oxygène pour respirer.

Pourquoi surveiller l'oxygène dissous ?

La mesure de l'oxygène dissous dans l'eau et le traitement pour maintenir des niveaux d'OD corrects sont des fonctions essentielles dans de très nombreuses applications de traitement de l'eau. Bien que l'oxygène dissous soit nécessaire pour héberger des formes de vie et supporter des procédés de traitement, il peut également être néfaste, car il entraîne une oxydation qui endommage l'équipement et compromet le produit. L'oxygène dissous affecte :

  • La qualité : la concentration en OD détermine la qualité de l'eau source. Sans une quantité suffisante d'OD, l'eau devient polluée et malsaine, ce qui affecte la qualité de l'environnement, de l'eau potable et d'autres produits.

  • La conformité réglementaire : pour être conformes aux réglementations, les eaux usées doivent souvent avoir certaines concentrations d'OD avant de pouvoir être évacuées dans un ruisseau, un lac, une rivière ou une voie d'eau. Les eaux saines pouvant héberger des formes de vie doivent contenir de l'oxygène dissous.

  • Le contrôle de processus : les niveaux d'OD sont essentiels pour contrôler le traitement biologique des eaux usées, ainsi que la phase de biofiltration de la production d'eau potable. Dans certaines applications industrielles (par ex. la production d'énergie), toute présence d'OD est néfaste à la production de vapeur et doit être éliminée. Ses concentrations doivent être strictement contrôlées.

Chez Hach ®, trouvez l'équipement de test, les ressources, la formation et le logiciel dont vous avez besoin pour surveiller et gérer avec succès les niveaux d'oxygène dans votre application de procédé spécifique.

Produits phares pour la surveillance de l'oxygène dissous

Capteurs d'oxygène dissous par luminescence sc LDO 2

La sonde LDO (mesure de l'oxygène dissous par luminescence) de nouvelle génération de Hach ne requiert pas d'étalonnage pendant toute la durée de vie du capuchon du capteur (2 ans). Cela signifie qu'elle est prête à commencer la mesure de l'OD sur une plage de 0 à 20 ppm dès son déballage.

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Appareils de mesure portatifs HQ Series

L'appareil de mesure de la série HQ est destiné aux professionnels du secteur de la qualité de l'eau qui souhaitent effectuer des analyses électrochimiques dans des environnements de terrain et de laboratoire.

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Sondes Intellical

Les sondes Red Rod offrent des performances et des temps de réponse exceptionnels sur un large éventail de types d'échantillon en laboratoire. Les robustes sondes d'extérieur en acier inoxydable sont extrêmement pratiques pour l'analyse sur place dans une plage de 0,05 à 20 ppm.

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Capteurs d'oxygène Orbisphere K1100/K1200

Les capteurs Orbisphere K1100 et K1200 sont des capteurs LDO optiques sans entretien, conçus pour surveiller l'oxygène dans les centrales électriques et d'autres applications à faible (0 - 2 ppm) et haute plage (0 - 40 ppm).

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Capteurs d'oxygène Orbisphere M1100

Le capteur optique Orbisphere ® M1100, associé au transmetteur Orbisphere ® 410 (monovoie) et au transmetteur Orbisphere ® 510 (multivoie), révolutionne les méthodes de surveillance de l'oxygène dans le processus de production de boissons et d'autres applications à faible (0 - 2 ppm) et haute plage (0 - 40 ppm).

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Capteur d'oxygène dissous sc 9582

Les capteurs d'oxygène dissous électrochimiques sc 9582 sont destinés aux mesures de l'ordre du ppb dans l'eau ultra-pure, l'eau de chaudière ou les condensats. Ils font partie intégrante d'un système complet d'analyse de l'eau dans le secteur de l'énergie.

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Capteurs d'oxygène Orbisphere GA2x00

Les capteurs électrochimiques (EC) d'oxygène (O2) Orbisphere GA2400/GA2800 EX sont conçus pour la surveillance des procédés et l'analyse de laboratoire dans les phases liquide ou gazeuse.

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Quels procédés nécessitent la surveillance de l'oxygène dissous ?

Traitement des eaux usées

L'eau de pénétration entrant dans une installation a généralement une faible concentration d'OD, car elle contient des matières organiques et des micro-organismes qui consomment de l'oxygène lorsqu'ils s'alimentent de matières organiques.

La surveillance de l'OD contribue à améliorer l'efficacité des bassins d'aération. En utilisant un équipement de mesure d'OD en ligne, une installation peut réduire les coûts énergétiques en ajustant l'aération pour qu'elle corresponde à l'OD requis par la charge organique. La mesure et l'ajustement continus garantissent que les micro-organismes ont suffisamment d'oxygène pour consommer des matières organiques tout en permettant à l'installation d'économiser de l'énergie en réduisant l'aération lorsque cela est possible. 

Les niveaux d'OD doivent être réapprovisionnés en eau de pénétration sortant de l'installation pour répondre aux exigences minimales en matière de niveau d'OD afin de protéger les écosystèmes et de se conformer aux réglementations et quotas de rejets. Ces réglementations garantissent que l'eau de pénétration n'épuise pas les niveaux d'oxygène dans les cours d'eau récepteurs.

Ce bassin d'égalisation est une étape importante dans le traitement de l'eau. La surveillance de l'oxygène dissous garantit que l'eau de pénétration contient suffisamment d'oxygène dissous réapprovisionné.

Génération de vapeur industrielle

Parce que l'OD provoque de la corrosion dans l'équipement, une quantité faible ou nulle d'OD peut empêcher les fuites, les pannes et les arrêts.

Les tours de refroidissement émettent de la vapeur dans le ciel. L'oxygène dissous est essentiel pour surveiller le traitement de l'eau industrielle pour se prémunir contre toute corrosion dommageable.

Traitement de l'eau potable

La surveillance de l'OD et de la température de l'eau source peut fournir un avertissement précoce en cas d'augmentation saisonnière de la concentration en manganèse. Des niveaux élevés d'OD accélèrent la corrosion dans les tuyaux d'eau. De faibles niveaux D'OD peuvent entraîner une augmentation de la concentration en fer ferreux, entraînant une décoloration du robinet lorsque l'eau est aérée.

Il est important de maintenir une concentration équilibrée d'OD dans l'eau finie évacuée dans le système de distribution. Une teneur équilibrée en OD peut améliorer le goût de l'eau potable.

Un verre transparent d'eau rappelle l'importance de surveiller l'eau potable pour détecter les produits chimiques invisibles.

Industrie des boissons

Les entreprises de boissons non alcoolisées définissent des normes de qualité pour les niveaux d'OD afin de stabiliser le goût, de garantir la durée de conservation et d'éviter la corrosion dans les canettes.

Les brasseries surveillent l'OD, car la fermentation nécessite une oxygénation. Cependant, pour l'emballage, de faibles niveaux d'OD sont nécessaires pour améliorer la durée de conservation et stabiliser le goût/l'odeur.( Solutions de mesure, de test et d'analyse pour les boissons)

Les producteurs de vin maintiennent une faible teneur en OD en ajoutant des sulfites au produit pour empêcher l'oxydation, la perte d'arôme, la décoloration, le vieillissement rapide et la croissance de micro-organismes.

Les producteurs de jus maintiennent une faible teneur en OD pour garantir la stabilité des saveurs.

Les flacons en verre se déplacent dans une usine de production de boissons. La surveillance de l'oxygène dissous est importante pour la gestion de la qualité des produits.

Aquaculture

Dans les aquariums et les fermes piscicoles, un niveau d'OD minimum de 4,5 mg/L est nécessaire pour garder les poissons en vie. Une quantité excessive d'OD peut entraîner l'apparition de maladies.

Les filets d'aquaculture contiennent des fruits de mer cultivés. Les poissons nécessitent de l'oxygène dissous dans l'eau, mais une quantité trop importante peut provoquer des maladies.

Surveillance de l'environnement

Sans une concentration saine d'oxygène dissous, une masse d'eau peut présenter une hypoxie, c'est-à-dire qu'il n'y a pas assez d'oxygène pour permettre le maintien de la vie aquatique.

Les rivières comme celle-ci nécessitent de l'oxygène dissous pour permettre le maintien de la vie aquatique. Une quantité insuffisante d'oxygène dissous entraîne une hypoxie.

Comment l'oxygène dissous est-il surveillé ?

L'OD étant un gaz dissous, il doit être mesuré sur site, idéalement dans la masse d'eau. Le prélèvement d'un échantillon ponctuel introduit de l'oxygène atmosphérique et des changements de température qui interfèrent avec la précision de la mesure.


Capteur d'oxygène dissous (OD) par luminescence/optique pour laboratoire Intellical LDO101, câble de 1 m

Electrodes

L'OD étant un gaz dissous, il doit être mesuré sur site, idéalement dans la masse d'eau. Le prélèvement d'un échantillon ponctuel introduit de l'oxygène atmosphérique et des changements de température qui interfèrent avec la précision de la mesure.

Capteurs optiques

Cette méthode utilise des matériaux luminescents et lumineux pour mesurer l'OD. Ces électrodes nécessitent moins d'entretien, maintiennent l'étalonnage et ne sont pas affectées par le sulfure d'hydrogène ou d'autres gaz dissous. Elles offrent précision, stabilité et reproductibilité avec des temps de réponse rapides.

Capteurs électrochimiques

Cette méthode utilise des électrodes de type Galvanic ou Clark (anode et cathode dans une solution électrolytique) pour mesurer l'OD. Pour garantir la précision, les électrodes nécessitent un étalonnage fréquent et les échantillons d'eau doivent être agités délicatement.


Fioles AccuVac® pour l'oxygène dissous Hach, PB, paquet de 25

Méthode colorimétrique

Le carmin indigo réagit avec l'OD dans l'eau, produisant une couleur bleue proportionnelle à la concentration en OD. La couleur bleue peut être comparée visuellement à un graphique ou lue à l'aide d'un colorimètre ou d'un spectrophotomètre. Cette méthode est portable et adaptée à une utilisation sur le terrain, mais elle présente des limites. L'eau doit être claire et exempte de particules.


Kit de test pour l'oxygène dissous Hach, modèle OX-2P

Titrage Winkler

Cette méthode est réalisée en ajoutant des produits chimiques (manganèse, iodure et hydroxyde) aux échantillons d'eau afin de créer une réaction avec l'OD qui forme une solution acide. La quantité de réactif d'alcali nécessaire pour neutraliser l'acide par titrage indique la quantité d'OD présente dans l'échantillon d'eau d'origine. Bien qu'elle soit considérée comme une méthode traditionnelle dans certains domaines, elle prend du temps et est sujette à des erreurs humaines. Il n'existe aucun instrument en ligne pour cette méthode.

Foire aux questions

Comment la surveillance d'OD permet-elle d'économiser de l'argent à ma station d'épuration ?

Jusqu'à 70 % du budget énergétique d'une station d'épuration des eaux usées sont consacrés à l'alimentation de son système d'aération. Pendant des années, ces systèmes d'aération étaient contrôlés en modifiant manuellement le point de consigne du débit d'air, les positions des vannes ou la vitesse du moteur, car les capteurs d'OD à membrane n'étaient pas fiables. La technologie LDO permet aux systèmes de contrôler automatiquement l'aération jusqu'à un certain point de consigne d'OD, ce qui permet aux ventilateurs de répondre à la charge en temps réel et d'économiser 30 à 60 % en coûts énergétiques.

Pourquoi l'OD est-il important ?

L'oxygène dissous est nécessaire pour de nombreuses formes de vie, y compris les poissons, les invertébrés, les bactéries et les plantes. Ces organismes utilisent de l'oxygène pour respirer, comme les organismes terrestres. Les poissons et les crustacés obtiennent de l'oxygène pour respirer par leurs branchies, tandis que les formes de vie végétales et le phytoplancton nécessitent de l'oxygène dissous pour respirer lorsqu'il n'y a pas de lumière pour la photosynthèse. La quantité d'OD nécessaire varie d'une créature à l'autre. Les mangeurs de fond, les crabes, les huîtres et les vers ont besoin de quantités minimales d'oxygène (1-6 mg/L), tandis que les poissons d'eau peu profonde ont besoin de niveaux plus élevés (4-15 mg/L). Les bactéries et les champignons ont également besoin d'oxygène dissous. Ces organismes utilisent l'OD pour décomposer les matières organiques au fond d'une masse d'eau. La décomposition microbienne joue un rôle important dans le cycle des nutriments. Cependant, si un excès de matière organique est présent (à cause des algues et d'autres organismes) dans une masse d'eau avec peu ou pas de renouvellement (également appelé stratification), l'oxygène à des niveaux d'eau inférieurs sera utilisé plus rapidement.

Qu'est-ce que la saturation en OD ?

Dans une masse d'eau stable sans stratification, l'OD restera à une saturation d'air de 100 %. Une saturation d'air de 100 % signifie que l'eau contient autant de molécules de gaz dissous qu'elle peut en équilibre. A l'équilibre, le pourcentage de chaque gaz dans l'eau serait équivalent au pourcentage de ce gaz dans l'atmosphère, ce que l'on appelle sa pression partielle. L'eau absorbe lentement l'oxygène et les autres gaz de l'atmosphère jusqu'à ce qu'elle atteigne l'équilibre à saturation complète. Ce processus est accéléré par l'aération. Il est possible que l'OD dépasse la saturation d'air de 100 % dans l'eau par des moyens biologiques.

Comment la pression affecte-t-elle la solubilité de l'oxygène ?

La concentration d'oxygène dissous augmente à mesure que la pression augmente. Ceci est vrai à la fois pour les pressions atmosphériques et hydrostatiques. L'eau à basse altitude peut contenir plus d'OD que l'eau à haute altitude. Cette relation explique également le potentiel de « sursaturation » des eaux sous la thermocline. A des pressions hydrostatiques plus élevées, l'eau peut contenir plus d'OD sans qu'il ne s'échappe et, par conséquent, imposer une saturation d'OD plus faible à la même concentration. La saturation du gaz diminue de ~10 % par mètre en profondeur en raison de la pression hydrostatique si la température de l'eau est constante. Cela signifie que l'OD à la même concentration peut être à une saturation d'air de 100 % à la surface et n'être qu'à une saturation d'air de 70 % à 3 mètres en dessous de la surface.

Qu'est-ce qui affecte la solubilité de l'OD ?

Deux masses d'eau qui sont toutes deux saturées à 100 % d'air n'ont pas nécessairement la même concentration en OD. La quantité d'oxygène dissous (en mg/L) varie en fonction de la température, de la pression et de la salinité.