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1 Qualité, Traitement et épuration des eaux • L'eau est essentielle à la vie et

1 Qualité, Traitement et épuration des eaux • L'eau est essentielle à la vie et au bien-être, elle a besoin d'être protégée, traitée et économisée. • Ses ressources sont précieuses et rares, sa qualité délicate et son cycle naturel très long. • La qualité de l'eau est prioritairement une exigence de santé, c'est pourquoi, il est nécessaire de la traiter et de l'économiser. • Application de la loi n° 36-15: Une installation de traitement d'eau destinée à la consommation doit produire, en toutes circonstances, une eau répondant aux normes . Avant propos 2 Les techniques de traitement des eaux diffèrent selon l’origine de l’eau à traiter (eaux de surface, rivières, lacs, retenues ou eaux souterraines) mais d’une manière générale, elles se regroupent sous deux grands types de traitements : physiques et chimiques auxquels nous pourrions ajouter un troisième type de procédés physico-chimiques et biologique. Avant propos 3 Partie 1 : Qualité des eaux Chapitre I Origine des polluants liquides, leurs compositions et leurs caractéristiques Les maladies liées à l’eau Chapitre II Qualité des eaux au Maroc Chapitre III Règlementation Partie 2 : Traitement de l’eau Chapitre I Généralités sur les eaux de consommation et normes de potabilité. Chapitre II Prétraitement des eaux de consommation. Chapitre III Traitement de Clarification. Chapitre IV Traitement de finition. Partie 3 : Epuration de l’eau Chapitre I Généralités sur les origines des eaux usées. Chapitre II Traitement mécanique des eaux usées. Chapitre III Traitement biologique et la clarification. Chapitre IV Traitement des boues. 7 Partie 1 : Qualité des eaux Introduction Le corps d’un être humain adulte contient 60% d’eau, c’est-à- dire environ 42 litres d’eau pour une personne de 70 kg. • Cerveau 80 % • Sang 83 % • Muscle 76 % • Os 22 % Où se cache l’eau ? • En dehors de l’homme et de tous les êtres vivants, l’eau se cache partout, car la culture de toute plante et la fabrication de presque tous les objets exigent de l’eau à un moment donné Introduction Cycle de l’eau On peut définir les mouvements de l’eau sur la Terre comme des flux dans un système à circuit fermé, où les pertes dans l’espace et les apports depuis le noyau de la Terre sont négligeables: 9 Masses océaniques Atmosphère Fig1.1 Mouvement simplifié d’eau Masses continentales Fig1.2 cycle de l’eau 10 DÉFINITION QUALITÉ DE L'EAU • La qualité d'une eau, eau douce ou eau marine, est déterminée par ses paramètres physico-chimiques, via des tests pour obtenir les paramètres de l'eau, et ses qualités microbiologiques, tant pour les eaux naturelles que transformées par l'Homme. • Avant tout usage socio-économique de l’eau, l’analyse physico- chimique est indispensable et ce pour pouvoir vérifier l’adaptation de la qualité vis-à-vis de l’usage prévu. 11 12 Chimie et cycle de l’eau L’eau est l’oxyde d’hydrogène, corps composé formé de deux atomes d’hydrogène liés de façon covalente à un atome d’oxygène, de formule chimique H2O et de masse moléculaire 18,016. Les principales caractéristiques physiques de l’eau pure sont les suivantes : point de fusion 0° C ; point d’ébullition 100° C ; densité maximale 1,00g / cm³ à 0° C ; densité à l’état solide 0,92g / cm³ à 0° C; l’eau solide, ou glace, est formée de cristaux hexagonaux . Chapitre I: Origine des polluants liquides, leurs compositions et les maladies liées à l’eau 13 I. Origine des polluants liquides 14 Les polluants liquides sont les eaux usées. On distingue quatre grandes catégories des eaux usées : les eaux domestiques, les eaux industrielles, les eaux pluviales et les eaux d’origine agricole. La pollution de l'eau est très dangereuse car elle touche les rivières, les mers et les eaux souterraines. I.1. Les eaux usées domestiques 15 I. Origine des polluants liquides On inclut dans cette catégorie les eaux usées ménagères et celles que rejettent les établissements commerciaux et publics. Les eaux usées domestiques sont véhiculées par les réseaux d'égout unitaires ou séparatifs. Elles sont essentiellement porteuses de pollution organique. Elles se répartissent en eaux ménagères, qui ont pour origine les salles de bains et les cuisines, et sont généralement chargées de détergents, de graisses, de solvants, de débris organiques, de diverses matières organiques azotées et de germes fécaux. La pollution journalière produite par une personne utilisant de 150 à 200 litres d'eau est évaluée de : - 70 à 90 grammes de matières en suspension - 60 à 70 grammes de matières organiques - 15 à 17 grammes de matières azotées - 4 grammes de phosphore - plusieurs milliards de germes pour 100 ml. 16 I.1 Les eaux usées domestiques I. Origine des polluants liquides I.2. Les eaux industrielles Ce type de pollution étant d'une extrême variabilité. Elles sont très différentes des eaux usées domestiques. Leurs caractéristiques varient d'une industrie à l'autre. En plus de matières organiques, azotées ou phosphorées, elles peuvent également contenir des produits toxiques, des solvants, des métaux lourds, des micropolluants organiques, et des hydrocarbures. 17 I. Origine des polluants liquides I.3. Les eaux pluviales Elles constituent la cause de pollutions importantes des cours d'eau, notamment pendant les périodes orageuses. L'eau de pluie se charge d'impuretés au contact de l'air (fumées industrielles), puis, en ruisselant, des résidus déposés sur les toits et les chaussées des villes (huiles de vidange, carburants, résidus de pneus et métaux lourds...). 18 I. Origine des polluants liquides I.4. les eaux d’origine agricole Les agriculteurs utilisent beaucoup d'engrais chimiques (herbicides et insecticides), qui s'infiltrent dans les nappes souterraines. Les engrais riches en nitrates et en phosphates, constituent un danger pour les plans d'eau. Les rejets des usines de fabrication d'engrais sont aussi, de toute évidence, des sources de pollution. 19 I. Origine des polluants liquides II.1. Pollution physique • Les matières en suspension (matières inertes) sont de fines particules, présentes dans les eaux usées domestiques proviennent, des déchets ménagers incorporés dans les rejets des résidences. • La pollution générée par la matière sous forme particulaire ou colloïdale ( M.E.S) est à l’origine de la turbidité de l'eau. • Sa précipitation provoque le colmatage des fonds: - elle constitue des niches de protection des germes pathogènes (difficulté de désinfection) ; - elle donne à l'eau un mauvais aspect. II. Caractéristiques physico-chimiques des eaux usées II. Caractéristiques physico-chimiques des eaux usées II.1. Pollution physique Matières en suspension • elle empêche la lumière de pénétrer et d'arriver aux cellules végétales qui libèrent l'oxygène par photosynthèse, • et peut avoir un effet néfaste direct sur l’appareil respiratoire des poissons. Elle rend, par ailleurs, plus complexe et plus coûteuse les opérations de traitement d’eau pour l’alimentation humaine ou les usages industriels. Leur élimination exige des procédés physico-chimiques : dessablage, filtration, coagulation et floculation. Notons aussi que la présence de particules aux dimensions très variables rend le traitement de ces eaux plus complexe. 21 II. Caractéristiques physico-chimiques des eaux usées Rejets urbains (déjections, résidus alimentaires…) et rejets industriels (industrie agroalimentaire, papeteries…). Ces polluants sont biodégradables: peuvent se transformer en eau et en CO2 par des micro-organismes (bactéries, algues). La matière organique comprend des protéines, des sucres, des gras, des composés cellulosiques non digérés et divers éléments du métabolisme. On retrouve de l'azote et le phosphore organique. Certaines matières ont une biodégrabilité plutôt faible. C'est le cas des huiles, graisses et certains détergents. 22 II.2. Matières organiques II. Caractéristiques physico-chimiques des eaux usées Les polluants organiques industriels sont directement liés à l'industrie alimentaire. Brasseries, distilleries, conserveries, abattoirs, laiteries. Ces quantités énormes de matière biodégradables exigent que les usines soient modifiées en vue d'une épuration plus efficace. Les industries du textile, de l'automobile, du pétrole, des produits chimiques, des pâtes et papiers et des fertilisants, pour ne citer que celles là, concourent aussi à la pollution organique. 23 II.2. Matières organiques II. Caractéristiques physico-chimiques des eaux usées Les matières fertilisantes La présence d'azote et de phosphore en quantité excessive dans les cours d'eau entraîne la prolifération (reproduction en grand nombre et rapidement) d'algues qui diminuent la luminosité et surtout consomme l'oxygène dissous dans l'eau. C'est le phénomène d'eutrophisation. Pollution produite : • par les eaux usées urbaines (détergents, déjections…), • effluents industriels (production d'engrais, agroalimentaire, hauts-fourneaux), • ruissellement des eaux chargées d'engrais apportés en excès aux cultures. 24 II.3. Agents chimiques inorganiques II. Caractéristiques physico-chimiques des eaux usées Les polluants métalliques et polluants chimiques persistants Certains polluants chimiques (des pesticides par exemple) sont particulièrement persistants: ils résistent à la dégradation chimique, biologique et par la lumière. Avec les métaux lourds (plomb, mercure, cadmium, cuivre, zinc, nickel, chrome…), ils forment une famille de polluants très dangereux absorbés par des plantes ou des petits animaux : effets toxiques. Quelques soient les industries, on retrouve, dans leurs effluents, des composés minéraux, notamment les industries minières, métallurgique et chimique. Les polluants les plus dangereux sont les cyanures, le mercure, le chrome, le plomb, l'aluminium, le bore et l'arsenic . 25 II.3. Agents chimiques inorganiques II. Caractéristiques physico-chimiques des eaux usées Les sels minéraux Présents naturellement dans l'eau en faible quantité, les sels minéraux (chlorures ou sulfates de calcium, de magnésium, de sodium ou de potassium) uploads/Sante/ qualite-des-eaux.pdf