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Chapitre 1: La pollution des eaux 1.1. Définition d’une eau usée La pollution d

Chapitre 1: La pollution des eaux 1.1. Définition d’une eau usée La pollution d’une eau dite usée peut résulter de nombreux facteurs : rejets domestiques divers, ruissellement, infiltration, …etc. Cette pollution peut être quantifiée par des caractéristiques physiques (MES, odeur, …etc.), chimiques (DCO, DBO5, Azote Kjeldahl, azote minéral, teneur en phosphate, teneur en matières toxiques, …etc.) et biologiques (bactéries, virus, …etc.). La notion d’équivalent habitant EH, qui représente la charge moyenne rejetée par habitant et par jour, a été introduite de manière à caractériser globalement les rejets d’eaux usées. 1.2. Composition des eaux usées Le terme eaux résiduaires ou eaux usées regroupe : les eaux usées d’origine urbaine ou eaux usées domestiques, les eaux usées d’origine industrielle ou agricole. Qu’elles soient d’origine industrielle ou bien domestique, les eaux usées sont caractérisées par une pollution due : aux matières en suspensions, aux matières minérales en solution, parmi lesquelles on peut distinguer le cas particulier des toxiques, aux matières organiques en solution, biodégradables ou non. Il y a pollution d’une eau lorsque, par suite de rejet, un facteur physique, chimique ou biologique aura atteint une valeur qui risque de perturber l’équilibre biologique de cette eau. La pollution est une grandeur relative qui dépend à la fois de la nature du rejet et du cours d’eau dans lequel on le rejette. De plus en plus les rejets sont collectés dans des réseaux d’égouts et subissent une épuration avant de parvenir au cours d’eau. Une station d’épuration a pour rôle non pas de rendre potable une eau d’égout mais de diminuer de façon très importante la pollution du rejet de telle manière que le cours d’eau puisse réagir dans de bonnes conditions à cet apport. 1.2.1. Eaux usées domestiques La quantité moyenne d’eau usée rejetée par habitant est variable. Elle varie d’un pays à l’autre suivant le niveau et le genre de vie. A l’intérieur d’un même pays, on considère que l’importance de l’agglomération détermine, en premier lieu, la quantité d’eau usée. Une eau usée est un mélange complexe de matière minérale et organique sous plusieurs formes : 1 des particules flottantes, des particules colloïdales, des produits en solution. C’est la grandeur relative des particules pour une substance donnée dispersée dans l’eau qui conditionne son état selon le graphique ci-dessous : 0,001  0,01  1  0,01 mm 0,1 mm 1mm Solutions état colloïdal suspension décantables sables Bactéries Les eaux usées contiennent aussi de nombreux organismes vivants et notamment des bactéries, des protozoaires et des virus. L’eau d’égout est un véritable bouillon de culture, contenant plusieurs dizaines de millions de bactéries au millilitre, certaines d’entre elles peuvent être pathogènes. Toutefois une eau d’égout c’est avant tout de l’eau à 99,9 %. Les matières solides et en suspension représentent donc moins de un millième du volume de l’eau. En ce qui concerne les matières solides, ce sont des fibres de papier, des déchets de toute sorte ainsi que des matières minérales (sable et argile). Les matières en solution ou en suspension colloïdale sont : des hydrates de carbone (sucre), des lignines, des graisses dont la molécule est composée de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, des protéines, des détergents synthétiques et leurs produits de décomposition, dont la molécule présente de plus des atomes de soufre, d’azote et de phosphore. La quantité de phosphore dans les eaux s’est considérablement accrue depuis l’utilisation massive de détergents synthétiques dont les poly-phosphates sont un constituant essentiel. En plus de ces éléments facilement décelables à l’analyse, se trouvent des éléments à l’état de traces (oligo-élément) dont la présence est indispensable au maintien d’une activité biologique. En conclusion, les MO présentes dans les eaux d’égout proviennent pour une grande part de la décomposition d’organismes vivants. Ces organismes sont constitués à partir d’un nombre relativement limité d’élément (13 métalloïdes et 16 métaux) ; les plus abondants d’entre eux sont : C H O N 2 S P CI Ca Mg K Na 1.2.2. Eaux usées industrielles Le débit et la composition d’une eau usée sont caractéristiques d’une industrie donnée. On peut distinguer : a) Les eaux à caractère minéral dominant Elles proviennent des industries suivantes : mines, métallurgie, chimie minérale, ...etc. Ces eaux sont plus ou moins chaudes, contiennent des MES et des matières en solution acides ou basiques, à caractère oxydant ou réducteur (Chromates, sulfates), toxique ou antiseptique (dérivés du soufre, cyanure, sels de plomb et arsenic). b) Les eaux usées chargées de matières minérales et produits fermentescibles Elles proviennent des industries suivantes : textiles, cellulose, caoutchouc cuir, …etc. On retrouve des MES et des produits en solutions : savonneux graisses diverses, hydrocarbures, colorants, …etc. c) Les eaux usées presque uniquement chargées de matières organiques Elles proviennent d’abattoirs, et l’industrie agro alimentaire en général. On trouve des matières solides de lavage, des déchets végétaux et animaux, des produits fermentescibles et des sels divers. Pour produire : il faut consommer : 1kg (en litres d’eau) Lait .................................... 05 Sucre .................................... 100 Acier ..................................... 200 Papier ..................................... 400 Il est important de distinguer le type d’eau usée puisque sa nature est très variable d’une industrie à l’autre : Eau de refroidissement : température de rejet (30 à 50°), Eau de lavage des sols et des machines, Eau de fabrication (eau de procès), Eau domestique dans les usines. 3 1.3. Les paramètres de pollution Il existe deux types de traitement de la pollution organique : les traitements physico-chimiques, utilisant des réactifs chimiques pour la coagulation des matières principalement colloïdales, et les traitements biologiques, fondés sur la capacité qu'ont les microorganismes à oxyder la matière organique carbonée. La pollution peut être classée selon quatre classes : Physique, Chimique, Minérale, Biologique. 1.4. Les différents types de classification 1.4.1. Classification physique  Matières macroscopiques séparées par dégrillage,  Matières en suspension supérieures à 1 mm séparées par décantation, tamis. 80% des MES sont < 80 mm,  Matières colloïdales inférieures à 1 mm, ne décantant pas, chargées électriquement du même signe, elles créent des champs magnétiques répulsifs,  Matières en solution, matières dissoutes,  Matière « biologique vivante » (bactérie, virus). 1.4.2. Classification chimique  Matières organiques banales sous forme biodégradable en suspension ou solution,  Matières organiques synthétiques difficilement biodégradables :  Huiles et produits pétroliers,  Détergents, lessive non-biodégradables à 5% et favorisant la pénétration des toxiques,  Substances organiques toxiques : cyanure, phénols, aldéhydes,  Pesticides (DDT).  1.4.3. Classification minérale  Sable, gravier inerte,  Produits minéraux toxiques (métaux), micropolluants, engrais minéraux. 4 1.5. La pollution On distingue différents types de pollution :  Organique : crée par les déversements des égouts urbains ou des égouts particuliers,  Chimique : crée par les déversements des établissements industriels,  Mécanique : résultant de la présence dans les eaux, de particules ou des déchets Capables de colmater le lit d’un cours d’eau,  Thermique : déversement d’effluents industriels qui augmentent la température des eaux de surface,  Microbienne : pouvant contenir des microbes pathogènes,  Radioactive : contamination radioactive. 31/01/17 Le degré de pollution des eaux peut être caractérisé par les paramètres suivants : la teneur en matière en suspension MES, la demande biochimique en oxygène en 5 jours à 20°C (DBO5), la demande chimique en oxygène,(DCO) la température, pH : qui doit être proche de la neutralité. Un pH différent indique une pollution industrielle. rH : potentiel d’oxydo-réduction : il permet de savoir si les réactions au sein des boues activées sont orientées vers une oxydation ou vers une réduction. 1.6. Concepts de base 1.6.1. Oxydation biologique a) Demande biochimique en oxygène La demande biochimique en oxygène (DBO) est la quantité consommée dans les conditions de l’essai (incubation à 20°C et à l’obscurité) pendant un temps donné pour assurer, par voie biologique, l’oxydation de certaines MO contenues dans l’eau et qu’on appelle les matières biodégradables. 5 Pour être complète, l’oxydation biologique de ces matières demande un temps de l’ordre de 03 semaines. On obtient alors la DBO ultime ou DBO21. b) DAO : demande en oxygène pour l’auto-oxydation La DAO est la quantité d’oxygène nécessaire pour la réalisation des réactions chimiques naturelles ne faisant pas intervenir des phénomènes biologiques. c) DBO : demande biologiques en oxygène On pourrait très bien l’appeler demande microbiologique en oxygène ou DMO. La demande biologique en oxygène représente la quantité d’oxygène nécessaire pour obtenir la métabolisation par voie biologique des matières oxydables contenues dans l’effluent. Ainsi, dans un effluent complexe, les phénomènes d’oxydation chimique et la dégradation des matières organiques par voie aérobie se superposent. On a donné à la demande d’oxygène qui en résulte le nom de demande biochimique, qui marque nettement son caractère mixte. Pour être complète, l’oxydation biologique de ces matières demande un temps de l’ordre de 03 semaines. On obtient alors la DBO ultime ou DBO21. La DBO21, trop longue à obtenir, a conventionnellement été remplacée par la DBO5, c'est à dire 05 jours d’incubation. Dans les eaux ménagères : DBO21 = 1,46 DBO5. 1.6.2. Oxydation chimique (Demande chimique en oxygène) La demande chimique en oxygène (DCO) est définie comme la quantité d'un oxydant qui réagit uploads/Industriel/ chap-1-pollution.pdf