École Nationale des Sciences Appliqué Appliquées d’Agadir
Qualité physico-chimie des eaux potables et usées
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CHIMIE DES EAUX
Introduction
Qualité physico-chimique des eaux potables
Qualité physico-chimique des eaux usées
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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) 100 100 ml ml d’eau d’eau ++ Une Une pincée pincée de de noir noir d’erichrome d’erichrome Agitation Agitation Ajout Ajout 55 ml ml de de solution solution tampon tampon pH pH == 10 10
Titration Titration
EDTA EDTA N/50 N/50 jusqu’à jusqu’à coloration coloration rougeâtre rougeâtre au au bleuâtre bleuâtre Résultat Résultat
TH x2 TH (°F) (°F) == V V tombé tombé de de la la burette burette en en ml ml x 2 TH x 2) / 5 TH (meq/l) (meq/l) == (V (V tombé tombé de de la la burette burette en en ml ml x 2) / 5 10
Détermination de la turbidité Étalonner Étalonner le le turbidimètre turbidimètre àà l’aide l’aide de de la la solution solution d’étalonnage d’étalonnage
Remplir Remplir la la cuvette cuvette par par l’eau l’eau bien essuyé les parois et bien essuyé les parois et le le fond fond de de la la cuve cuve Résultat Résultat Lecture Lecture est est donnée donnée par par le le turbidimètre turbidimètre
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Détermination de pH Étalonner Étalonner le le pH-mètre pH-mètre àà l’aide l’aide des des solution solution d’étalonnage d’étalonnage
Plonger Plonger l’électrode l’électrode dans dans le le bêcher contenant l’échantillon bêcher contenant l’échantillon d’eau d’eau àà analyser analyser Résultat Résultat
Lecture Lecture est est donnée donnée par par le le pH-mètre pH-mètre
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Détermination du T.A.C et T.A 10 10 ml ml d’eau d’eau ++ 33 gouttes gouttes de de phénol phénol phtaléine phtaléine 0,1% 0,1% deux deux cas cas coloration coloration rose rose
Incolore Incolore TA TA == 00 deux deux gouttes gouttes de de rouge rouge de de méthyle méthyle 0,1%. 0,1%. (jaune) (jaune)
Titration Titration HCl HCl 0,1 0,1 N N jusqu’à jusqu’à décoloration. décoloration. soit soit nn le le volume volume versé versé
HCl HCl 0,1 0,1 N N jusqu’à jusqu’à coloration coloration rose. rose. soit soit n’ n’ le le volume volume versé versé
Résultat Résultat T. T. A A == nn (meq/l) (meq/l) T. A. C = (n + n’ T. A. C = (n + n’ –– 0,1) 0,1) (meq/l) (meq/l) nn et et n’ n’ :: tombée tombée de de la la burette burette en en ml ml
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Détermination des ions chlorures 100 100 ml ml d’eau d’eau ++ 33 gouttes gouttes de de phénolphtaleine phénolphtaleine 1%. 1%. Agitation Agitation
Coloration Coloration rose rose Ajout Ajout de de H H22SO SO44 0,05 0,05 N N jusqu’à jusqu’à décoloration. décoloration. Incolore Incolore Ajout Ajout 10 10 gouttes gouttes de de NaOH NaOH 0,1N. 0,1N.
Ajout Ajout
Ajout Ajout 10 10 gouttes gouttes de de K K22Cr Cr22O O77 1%, 1%, la solution devient jaune la solution devient jaune Titration Titration AgNO AgNO33 0,02 0,02 N N
Résultat Résultat
[Cl x 7,1 [Cl--]] (mg/l) (mg/l) == V V tombé tombé de de la la burette burette en en ml ml x 7,1 14
CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIE DES EAUX USEES 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 les détergents. Dans les eaux usées, le phosphore se trouve soit sous forme d’ions orthophosphates isolés, soit sous forme d’ions phosphates condensés ou sous forme d’ions phosphates condensés avec des molécules organiques. Les orthophosphates correspondent au groupement PO43-,
Détermination de la DCO 2,5 2,5 ml ml d’échantillon d’échantillon
Agitation Agitation Ajout Ajout 1,5 1,5 mL mL de de bichromate bichromate 0,24 0,24 N N et 3,5 mL de H SO concentré et 3,5 mL de H22SO44 concentré Chauffage Chauffage Mettre Mettre les les tubes tubes àà tester tester àà chauffer chauffer pendant 2 heures à 150° pendant 2 heures à 150°C C Ajout Ajout de de 22 goutte goutte de de ferroine ferroine Titration Titration Titrage Titrage sel sel de de Mohr Mohr 0,12 0,12 N N Résultat Résultat
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Détermination de la DBO5 Placer Placer un un volume volume d’eau d’eau usée usée en en fonction fonction de de la la gamme de mesure dans la bouteille gamme de mesure dans la bouteille
Mettre Mettre une une pastille pastille de de NaOH NaOH dans dans l’embout du bouchon et la fermer l’embout du bouchon et la fermer Résultat Résultat Lecture Lecture de de la la DBO DBO après après 55 jours jours d’incubation. d’incubation.
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Détermination de la MES et MVS Peser Peser un un bêcher bêcher vide vide et et une une pièce pièce de de filtre, filtre, noter noter la la masse M (mg). masse M00 (mg).
Passer Passer 100 100 mL mL d’eau d’eau àà travers travers la la rampe de filtration. rampe de filtration. Étuvage Étuvage étuver étuver àà 105° 105°C C pendant pendant 24h. 24h.
Résultat Résultat Prendre Prendre les les coupelles coupelles de de MES MES et et les les laisser au four (500° C) pendant 2 h. laisser au four (500°C) pendant 2 h.
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DETERMINATION DES MATIERES DECANTABLES On On abandonne abandonne au au repos repos pendant pendant deux deux heures, heures, un un litre d’eau usée dans le cône d’Imhoff. litre d’eau usée dans le cône d’Imhoff.
Résultat Résultat
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DETERMINATION DE L’AZOTE AMMONIACAL 100 100 ml ml d’eau d’eau usée usée dans dans le le matras matras
Appareil Appareil de de kjeldal kjeldal Ajout Ajout 50 50 ml ml 35% 35%
Ajout Ajout 55 ml ml de de l’acide l’acide borique borique 10 10 g/l g/l dans le bêcher dans le bêcher On On arrête arrête la la distillation distillation jusqu’à jusqu’à 200 200 ml ml de de distillat distillat ++ 33 gouttes gouttes de de l’indicateur l’indicateur Tachiro Tachiro
Titration Titration
Titrage Titrage H H22SO SO44 0,1N. 0,1N. Résultat Résultat
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