Solides en suspension totaux dans l'eau sont cette fraction de matière particulaire suffisamment grande pour rester dans la colonne d'eau plutôt que de se dissoudre.
La première limite pratique d'un ingénieur est simple : si une particule est plus grande que 2 microns et peut être capturée sur un filtre en fibre de verre standard, elle compte comme SSTS.
En dessous de ce seuil, vous mesurez généralement la turbidité ou les solides dissous totaux, et l'approche de traitement change.
Définition technique et seuils de taille de particules
Les solides en suspension totaux sont définis de manière opérationnelle. Tout ce qui passe à travers un filtre de 2 microns est considéré comme dissous ou colloïdal, et non en suspension.
Cela limite de 2 microns est ce qui sépare les SSTS de la turbidité en tant que point final en laboratoire. Sur le terrain, les sondes de turbidité peuvent approximer les solides en suspension, mais la méthode de référence reste le filtre.
Toutes les particules volumineuses ne restent pas en suspension. Les solides qui se déposent sous des conditions calmes en une heure, tandis que les solides en suspension peuvent rester dispersés beaucoup plus longtemps.
Cette distinction est importante lors de la dimensionnement d'un clarificateur ou d'un bassin de décantation. Un échantillon avec 200 mg/L de SSTS mais seulement 10 mL/L de solides qui se déposent indique que les particules sont légères, organiques ou colloïdales, orientant la conception vers une coagulation chimique plutôt qu'une simple gravité.
SSTS vs. SDS vs. Turbidité : différences clés entre paramètres
Ces trois paramètres de clarté de l'eau sont souvent confondus dans les rapports de surveillance. Les solides en suspension totaux mesurent la masse sèche des particules filtrables. La turbidité mesure la diffusion de la lumière et est un substitut, pas une valeur de masse directe.
Les solides dissous totaux capturent les ions et les petites substances organiques qui ne se déposeront jamais ou ne seront jamais filtrées sur un média de 2 microns. Savoir quel paramètre est important dépend de ce que le processus en aval vous punira.
| Paramètre | Définition | Gamme de taille de particules | Unité typique | Méthode analytique standard |
|---|---|---|---|---|
| MES | Poids sec des particules retenues sur un filtre en fibre de verre | >2 microns | mg/L | Gravimétrique, EPA 160.2 / SM 2540 D |
| TDS | Ions dissous et petites molécules organiques | <2 microns (passent à travers le filtre) | mg/L | Gravimétrie après évaporation, ou conversion par conductivité |
| Turbidité | Mesure optique de la lumière dispersée par des particules en suspension | Colloïdal à grande suspension | NTU (Unités de Turbidité Néphélométrique) | Photométrique, EPA 180.1 / ISO 7027 |
Lorsque vous pesez un filtre après séchage, vous obtenez la masse de TSS. Lorsque vous faites passer une lumière à travers l’échantillon, vous obtenez l’intensité de turbidité.
Une lecture photométrique peut être corrélée avec le TSS pour une source d’eau donnée, mais la relation évolue avec la distribution de la taille des particules et la couleur. Par conséquent, la sédimentation pour l’élimination du TSS dépend rarement uniquement de la turbidité pour le contrôle du processus.
Méthodes standard de mesure et de calcul
Processus de filtration et de séchage en laboratoire
La méthode de référence est gravimétrique, et presque tous les permis de décharge sont construits autour de celle-ci. La procédure standard en laboratoire comprend :
- Utiliser un filtre en fibre de verre pré-pesé (typiquement d’une taille de pore de 1,5 micron) et filtrer un volume connu d’échantillon bien mélangé sous vide ou pression.
- Sécher le filtre jusqu’à poids constant à 103-105°C dans un four de laboratoire.
- Cool dans un dessiccateur et peser sur une balance analytique avec une résolution de 0,1 mg.
- Calculer la TSS à partir de la différence de poids et du volume de l'échantillon.
L'échantillonnage sur le terrain est aussi important que la technique en laboratoire. Un échantillon de prise qui manque la fraction grossière, à sédimentation rapide, sous-estimera la TSS.
La pratique typique consiste à secouer vigoureusement le récipient de l'échantillon, à verser un volume mesuré dans l'appareil de filtration, et à rincer le cylindre gradué avec de l'eau déionisée pour capturer tous les solides.
Un rinçage incomplet ou un filtre qui n'a pas été correctement desséché avant la pesée sont des défaillances courantes de la qualité des données dans de nombreuses usines.
La formule de calcul de la TSS
Le calcul lui-même est une différence de poids à sec sur le volume de l'échantillon, mais les unités doivent être manipulées avec soin pour correspondre aux rapports réglementaires. La formule standard est :
TSS (mg/L) = [(Poids du filtre + résidu séché en grammes) – (Poids du filtre vide en grammes)] / Volume de l'échantillon filtré en litres
Pour convertir en mg/L lorsque le volume de l'échantillon est en millilitres, multiplier par 1 000. Un flux de travail courant consiste à filtrer 100 mL d'échantillon pour une eau brute typique et à utiliser une microbalance sensible à 0,0001 g.
Pour un effluent très propre, filtrer 1 litre pour obtenir un résidu pesable. L'étape critique de contrôle de la qualité est de s'assurer que la correction du blanc due à la manipulation et au séchage du filtre est inférieure à 0,5 mg.
Principales causes et sources de TSS élevé
Des lectures élevées de TSS dans une station d'épuration ou à un point de rejet d'eau indiquent une poignée de sources prévisibles.
La répartition entre les facteurs inorganiques et organiques modifie la logique de traitement : la décantation fonctionne bien pour le sable et la silice ; la coagulation aide avec l'argile ; le traitement biologique ou la flottation par air dissous gère le reste.
Sources Inorganiques
- Silt et argile provenant du ruissellement des chantiers de construction, des champs agricoles et de l'érosion des berges de rivières.
- Gravier et sable mobilisés lors d'événements de crue ou d'opérations de dragage.
- Particules industrielles provenant de l'exploitation minière, de la carrière et de la finition des métaux, ajoutant des solides minéraux abrasifs.
Sources Organiques
- Bloom d'algues qui augmente rapidement la TSS lors de conditions chaudes et riches en nutriments.
- Matériau végétal en décomposition et débris de feuilles lavés dans les structures d'admission après le renouvellement saisonnier.
- Flocs bactériens et solides activés par les déchets échappant aux clarificateurs secondaires dans le traitement des eaux usées pour la TSS.
Conséquences environnementales et industrielles d'une TSS élevée
Impacts environnementaux
Dans les plans d'eau naturels, des niveaux de TSS supérieurs à environ 25-50 mg/L commencent à limiter la pénétration de la lumière et à supprimer la photosynthèse. La cascade résultante comprend :
- Réduction de l'oxygène dissous due à la croissance végétale inhibée.
- Augmentation de la température de l'eau due à l'absorption du rayonnement solaire.
- Étouffement de l'habitat benthique lorsque les particules se déposent.
- Limites de décharge (souvent 30 mg/L en moyenne mensuelle pour le traitement secondaire) qui déclenchent des actions de conformité lorsqu'elles sont dépassées.
Conséquences industrielles
Pour les opérations industrielles, les solides en suspension deviennent un facteur de coût direct :
- Usure abrasive des turbines de pompes et obstruction des buses de pulvérisation.
- Encrassement des membranes d'osmose inverse en aval, réduisant la capacité.
- Accélération de l'entartrage et de l'attachement de biofilms dans les échangeurs de chaleur et les tours de refroidissement.
- Charge prématurée sur les filtres de 2 microns dans les systèmes d'eau de haute pureté, augmentant les coûts de remplacement.
Chaîne de surveillance et prochaines étapes
Avant qu'une violation de décharge ne se produise ou qu'une garantie de membrane ne soit refusée, examinez toute la chaîne de surveillance de la TSS :
- Emplacement de l'échantillonneur - assurez-vous qu'il capture des solides représentatifs, pas seulement le surnageant.
- Filtrer la taille des pores - confirmer qu'elle correspond à la spécification de la méthode de référence.
- Calibration du four de séchage et précision de la balance.
Si votre système de traitement fonctionne près de ses limites de rejet d'effluent pour les MES, il peut être temps de réévaluer si l'équipement de prétraitement, de tamisage ou de clarification existant correspond à la variation saisonnière de la charge en solides.
Un profil TSS spécifique au site, construit à partir de données gravimétriques en laboratoire — et non simplement une corrélation de turbidité — est souvent l'étape manquante pour maintenir l'équipement de traitement dans son envelope de fonctionnement.
