INTRODUCTION Généralités sur les eaux Eaux naturelles 1) Nappes phréatiques ou alluviales · 2) Nappes captives Plus profondes que les premières et séparées de la surface par une couche imperméable, · 3) Eau souterraine Contient une concentration en certains minéraux dépassant les normes de potabilité, mais elle représente des propriétés thérapeutiques on la distribue en bouteilles avec parfois un traitement bien définit, ces eaux sont dites eaux minérales. 4) Eaux de surface Rivières, lacs, barrages 5) Eaux des mers et océans INTRODUCTION Généralités sur les eaux Eaux de consommation Ce sont les eaux destinées à la consommation domestique, trois facteurs déterminent le choix d’un traitement: Quantité : La source doit couvrir la demande. Qualité : La qualité de l’eau brute dont on dispose doit être compatible avec la législation en vigueur. Économie: Le coût d’investissement et de fonctionnement du procédé de traitement relatif à chacune des ressources disponibles est déterminant lors de la prise d’une décision. INTRODUCTION Généralités sur les eaux Eaux industrielles INTRODUCTION Généralités sur les eaux Eaux usées Les eaux usées se divisent en deux grandes catégories : les eaux résiduaires urbaines (ERU) et les eaux résiduaires industrielles (ERI). Eaux résiduaires urbaines Regroupent les eaux ménagères, les eaux de vannes et les eaux de ruissellement. Eaux résiduaires industrielles (ERI) Les principaux polluants transitant dans les eaux usées d’origine industrielle sont : Les métaux , les matières colorées, les huiles et graisses, les sels, les pollutants organique. CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIE DES EAUX POTABLES Paramètres à rechercher: - Mesures de pH, turbidité, conductivité, température, etc. - T.A, T.A.C, - T.H - Dosage de l’oxygène dissous, - Dosage des matières oxydables - Dosage de l’ion hypochlorite - Demande en chlore - Essais de floculation CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIE DES EAUX POTABLES DEFINITIONS Température Il est primordial de connaître la température d’une eau. En effet, elle joue un rôle très important dans la solubilité des sels et surtout des gaz, et la détermination du pH. La mesure de la température est très utile pour les études limnologiques et le calcul des échanges. Elle agit aussi comme un facteur physiologique agissant sur le métabolisme de croissance des micro-organismes vivant dans l’eau. pH Le pH mesure la concentration des ions H+ dans l'eau. Ce paramètre caractérise un grand nombre d'équilibre physico-chimique. La valeur du pH altère la croissance et la reproduction des micro-organismes existants dans une eau, la plupart des bactéries peuvent croître dans une gamme de pH comprise entre 5 et 9, l’optimum est situé entre 6,5 et 8,5, des valeurs de pH inférieures à 5 ou supérieures à 8,5 affectent la croissance et survie des micro-organismes aquatiques CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIE DES EAUX POTABLES DEFINITIONS Conductivité La mesure de la conductivité de l'eau nous permet d'apprécier la quantité des sels dissous dans l'eau (chlorures, sulfates, calcium, sodium, magnésium…). Turbidité La turbidité exprime la présence des particules de petites tailles (argiles, silice, microorganismes…), En d’autre terme, il est l’inverse d’une transparence. Elle est déterminée par la méthode néphélométrique. T.A Correspondant à la neutralisation des ions hydroxydes et à la transformation des ions carbonates en hydogénocarbonates par un acide fort. T. A. C Correspondant à la neutralisation par un acide fort des ions hydroxydes, carbonates et hydrogénocarbonates. Détermination de la dureté (TH) 100 ml d’eau + Une pincée de noir d’erichrome Agitation Ajout 5 ml de solution tampon pH = 10 Titration EDTA N/50 jusqu’à coloration rougeâtre au bleuâtre Résultat TH (°F) = V tombé de la burette en ml x 2 TH (meq/l) = (V tombé de la burette en ml x 2) / 5 8 Détermination de la turbidité Étalonner le turbidimètre à l’aide de la solution d’étalonnage Remplir la cuvette par l’eau bien essuyé les parois et le fond de la cuve Résultat Lecture est donnée par le turbidimètre 9 Détermination de pH Étalonner le pH-mètre à l’aide des solution d’étalonnage Plonger l’électrode dans le bêcher contenant l’échantillon d’eau à analyser Résultat Lecture est donnée par le pH-mètre 10 Détermination du T.A.C et T.A 10 ml d’eau + 3 gouttes de phénol phtaléine 0,1% deux cas coloration rose Incolore TA = 0 deux gouttes de rouge de méthyle 0,1%. (jaune) Titration HCl 0,1 N jusqu’à décoloration. soit n le volume versé HCl 0,1 N jusqu’à coloration rose. soit n’ le volume versé Résultat T. A = n (meq/l) T. A. C = (n + n’ – 0,1) (meq/l) n et n’ : tombée de la burette en ml 11 Détermination des ions chlorures 100 ml d’eau + 3 gouttes de phénolphtaleine 1%. Agitation Coloration rose Ajout de H2SO4 0,05 N jusqu’à décoloration. Incolore Ajout 10 gouttes de NaOH 0,1N. Ajout Ajout 10 gouttes de K2Cr2O7 1%, la solution devient jaune Titration AgNO3 0,02 N Résultat [Cl-] (mg/l) = V tombé de la burette en ml x 7,1 12 Ecole Nationale des Sciences Appliquées d’Agadir Caractérisation physico-chimique des eaux usées OBJECTIF L’objectif de ce cours est de connaître les paramètres physico-chimique à analyser des eaux usées afin de les caractériser. 13 Caractérisation physico-chimiques des eaux usées Eau usée Eau 99,9 % Organique 70 % Protéines 65 % Solides 0,1 % Inorganique 30 % Lipides 10 % Detfitus Carbohydrates 25 % Matière minérale Sels Composition d’une eau usée domestique 14 Caractérisation physico-chimiques des eaux usées Paramètres physico- Chimique T Débit pH Résidu sec MES totales DBO5 DCO COT NTK N-NH 4+ N-NO 2N-NO 3P Détergents 15 Caractérisation physico-chimiques des eaux usées Paramètres physico- Chimique DBO5 La Demande Biochimique en Oxygène (DBO) c’est la quantité d’oxygène nécessaire à la dégradation de la matière organique biodégradable d’une eau par le développement des micro-organismes, pendant 5 jours à 20 °C, on parle alors de la DBO5. 16 Caractérisation physico-chimiques des eaux usées Paramètres physico- Chimique DCO La Demande Chimique en Oxygène (DCO) c’est la quantité d’oxygène nécessaire pour oxyder la matière organique (bio-dégradable ou non) d’une eau à l’aide d’un oxydant. Ce paramètre offre une représentation plus ou moins complète des matières oxydables présente dans l’échantillon. Généralement la DCO est 1,5 à 2 fois la DBO5 pour les eaux usées urbaines. La relation empirique de la matière organique (MO) en fonction de la DBO5 et la DCO est donnée par l’équation suivante : MO = (2 DBO5 + DCO)/3 17 Caractérisation physico-chimiques des eaux usées Caractéristiques des eaux résiduaires urbaines en France Paramètres pH Résidu sec (mg/l) MES totales (mg/l) DBO5 (mg/l) DCO (mg/l) COT (mg/l) NTK(mg/l) N-NH4+ (mg/l) N-NO2- (mg/l) N-NO3- (mg/l) P (mg /l) Détergents (mg/l) Valeurs 7,5 – 8,5 1000 – 2000 150 – 500 100 – 400 300 – 1000 100 – 300 30 – 100 20 – 80 <1 <1 10 – 25 6 – 13 18 Détermination de la DCO 2,5 ml d’échantillon Agitation Ajout 1,5 mL de bichromate 0,24 N et 3,5 mL de H2SO4 concentré Chauffage Mettre les tubes à tester à chauffer pendant 2 heures à 150°C Ajout de 2 goutte de ferroine Titration Titrage sel de Mohr 0,12 N Résultat 19 Détermination de la DBO5 Placer un volume d’eau usée en fonction de la gamme de mesure dans la bouteille Mettre une pastille de NaOH dans l’embout du bouchon et la fermer Les eaux destinées à la consommation humaine doivent avoir une DBO 5 de 0 mg/l. Résultat Lecture de la DBO après 5 jours d’incubation. Appareil automatique de mesure de la DBO5 20 Détermination de la MES et MVS Peser un bêcher vide et une pièce de filtre, noter la masse M0 (mg). Passer 100 mL d’eau à travers la rampe de filtration. Étuvage étuver à 105°C pendant 24h. Résultat Prendre les coupelles de MES et les laisser au four (500°C) pendant 2 h. 21 DETERMINATION DES MATIERES DECANTABLES On abandonne au repos pendant deux heures, un litre d’eau usée dans le cône d’Imhoff. Résultat Les matières décantables sont des matières de grandes tailles, entre 40 µmètres et 5 millimètre. 22 DETERMINATION DE L’AZOTE AMMONIACAL 100 ml d’eau usée dans le matras Appareil de kjeldal Ajout 50 ml 35% Ajout 5 ml de l’acide borique 10 g/l dans le bêcher On arrête la distillation jusqu’à 200 ml de distillat + 3 gouttes de l’indicateur Tachiro - gaz ammoniac NH3 - l'ammonium NH4+ - - azote nitrique NO3- (nitrate ) - - nitrite, de formule NO2– Titration Titrage H2SO4 0,1N. Résultat 23
