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1 1 Qualité physico-chimie des eaux potables et usées É É É École Nationale des

1 1 Qualité physico-chimie des eaux potables et usées É É É École Nationale des cole Nationale des cole Nationale des cole Nationale des Sciences Appliqu Sciences Appliqu Sciences Appliqu Sciences Appliqué é é ées es es es d d d d’ ’ ’ ’Agadir Agadir Agadir Agadir 2 2 Qualité physico-chimique des eaux potables Qualité physico-chimique des eaux usées Introduction CHIMIE DES 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. INTRODUCTION Généralités sur les eaux 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. CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIE DES EAUX POTABLES 10 10 100 ml d’eau + Une pincée de noir d’erichrome 100 ml d’eau + Une pincée de noir d’erichrome Ajout 5 ml de solution tampon pH = 10 Ajout 5 ml de solution tampon pH = 10 EDTA N/50 jusqu’à coloration rougeâtre au bleuâtre EDTA N/50 jusqu’à coloration rougeâtre au bleuâtre TH (°F) = V tombé de la burette en ml x 2 TH (meq/l) = (V tombé de la burette en ml x 2) / 5 TH (°F) = V tombé de la burette en ml x 2 TH (meq/l) = (V tombé de la burette en ml x 2) / 5 Agitation Agitation Titration Titration Résultat Résultat Détermination de la dureté (TH) 11 11 Étalonner le turbidimètre à l’aide de la solution d’étalonnage 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 Remplir la cuvette par l’eau bien essuyé les parois et le fond de la cuve Lecture est donnée par le turbidimètre Lecture est donnée par le turbidimètre Résultat Résultat Détermination de la turbidité 12 12 Étalonner le pH-mètre à l’aide des solution d’étalonnage Étalonner le pH-mètre à l’aide des solution d’étalonnage Plonger l’électrode dans le bêcher contenant l’échantillon d’eau à analyser Plonger l’électrode dans le bêcher contenant l’échantillon d’eau à analyser Lecture est donnée par le pH-mètre Lecture est donnée par le pH-mètre Résultat Résultat Détermination de pH 13 13 10 ml d’eau + 3 gouttes de phénol phtaléine 0,1% 10 ml d’eau + 3 gouttes de phénol phtaléine 0,1% HCl 0,1 N jusqu’à coloration rose. soit n’ le volume versé HCl 0,1 N jusqu’à coloration rose. soit n’ le volume versé T. A = n (meq/l) T. A. C = (n + n’ – 0,1) (meq/l) n et n’ : tombée de la burette en ml T. A = n (meq/l) T. A. C = (n + n’ – 0,1) (meq/l) n et n’ : tombée de la burette en ml Titration Titration Résultat Résultat Détermination du T.A.C et T.A deux cas deux cas coloration rose coloration rose Incolore TA = 0 Incolore TA = 0 deux gouttes de rouge de méthyle 0,1%. (jaune) deux gouttes de rouge de méthyle 0,1%. (jaune) HCl 0,1 N jusqu’à décoloration. soit n le volume versé HCl 0,1 N jusqu’à décoloration. soit n le volume versé 14 14 100 ml d’eau + 3 gouttes de phénolphtaleine 1%. 100 ml d’eau + 3 gouttes de phénolphtaleine 1%. Coloration rose Ajout de H2SO4 0,05 N jusqu’à décoloration. Incolore Ajout 10 gouttes de NaOH 0,1N. Coloration rose Ajout de H2SO4 0,05 N jusqu’à décoloration. Incolore Ajout 10 gouttes de NaOH 0,1N. Ajout 10 gouttes de K2Cr2O7 1%, la solution devient jaune Ajout 10 gouttes de K2Cr2O7 1%, la solution devient jaune [Cl-] (mg/l) = V tombé de la burette en ml x 7,1 [Cl-] (mg/l) = V tombé de la burette en ml x 7,1 Agitation Agitation Résultat Résultat Détermination des ions chlorures AgNO3 0,02 N AgNO3 0,02 N Titration Titration Ajout Ajout Paramètres à rechercher: - Formes d’azote, phosphore, graisse, etc) - Mesures de débit - Mesures de pH - Test de décantation - Mesure de DB05, DCO, DCO/DB05 - Recherche des substances toxiques - MES et MVS - Indice de boues : SVI/SSV CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIE DES EAUX USEES DEFINITIONS Matières décan tables De nombreuses particules peuvent constituer des impuretés d'une eau. Les impuretés présentes dans l’eau ont pour origine soit des substances minérales, végétales ou animales. Les matières décantables sont les matières de grandes tailles, entre 40 micromètres et 5 millimètre et qui se déposent sans traitement physique et chimique. Matières organiques La 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. Elle est exprimée en mg O2/l. La 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, le bichromate de potassium. Elle est exprimée en mg O2/l. Généralement la DCO est 1,5 à 2 fois la DBO5 pour les eaux usées urbaines et de 1 à 10 pour tout l’ensemble des eaux résiduaires industrielles. 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 CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIE DES EAUX USEES DEFINITIONS Matières azotées L’azote rencontré dans les eaux usées peut avoir un caractère organique ou minéral, il se présente sous quatre formes: · - L’azote organique se transforme en azote ammoniacal. · - L’azote ammoniacal (NH4) traduit un processus d’ammonification de la matière organique azotée. Les ions ammoniums subissent une nitration par action des bactéries nitrifiantes. · - L’azote nitreux (NO2 -) provient d’une oxydation incomplète de l’azote ammoniacal ou par une réduction des nitrates par dénitrification. Les nitrites sont instables et sont rapidement transformés en nitrates. · - L’azote nitrique (NO3 -) est produit par nitrification de l’azote ammoniacal. Il joue un rôle important dans le développement des algues et participe au phénomène d’eutrophisation. Dans les eaux usées, l’azote se trouve principalement sous forme ammoniacale. Les concentrations des formes oxydées de l’azote sont faibles. CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIE DES EAUX USEES DEFINITIONS Composés phosphorés Le phosphore est l’un des composants essentiels de la matière vivante. Les composés phosphorés ont deux origines, le métabolisme humain et uploads/Industriel/ presentation-chimie-des-eaux-gpee3-ensa-agadir.pdf