NORMES PHYSICO-CHIMIQUES EN VIGUEUR

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

Propriétés optiques :

L’eau est transparente, c’est-à-dire qu’un objet placé derrière un verre d’eau est toujours visible. Pourtant sa composition chimique lui confère des propriétés optiques car les molécules d’H2O absorbent dans le visible. L’eau pure met en exergue un reflet bleu, elle se laisse traverser par l’ultraviolet de la lumière, tandis que l’infrarouge y pénètre à peine.

L’eau en tant que substance chimique

Le pH :

Le pH ou potentiel d’hydrogène exprime la concentration d’une solution idéale ou l’activité d’une solution réelle en ion H+. Il est égal à l’opposé du logarithme de ces dernières. pH = – log [H+] ou pH = -log aH+.
Une eau acide est agressive en dissolvant les calcaires et les autres minerais carbonatés. Les eaux acides sont très sensibles, parce qu’elles manquent d’éléments alcalins dissous pour rejeter ou faire une barrière à la précipitation acide. La baisse du pH dans l’eau peut mener à la libération de concentrations toxiques de métaux comme l’aluminium, le cuivre et le mercure qui, dans d’autres circonstances, peuvent ne pas être biologiquement disponibles dans les réseaux aquatiques. En conséquence de la baisse du pH, les lacs et les rivières peuvent devenir complètement stériles [8]. Par contre, une eau basique est incrustante en déposant du calcaire. L’eau est tenue à avoir un pH neutre ou au voisinage de 7.

Les liaisons hydrogènes :

L’état liquide de l’eau est essentiellement régi par les liaisons hydrogènes. Les liaisons hydrogènes sont rompues lorsque l’eau bout et vaporise, c’est-à-dire à 100°C à la pression de 1 Atm. Il y a association de plusieurs molécules, chaque atome d’hydrogène d’une molécule d’eau étant lié à l’atome d’oxygène de la molécule voisine. Dans l’espace, la structure est tétraédrique. La constitution réticulaire en tétraèdre et la constitution chimique [17] facilitent l’adsorption physique et chimique de l’eau.

La minéralisation :

Le pouvoir corrosif de l’eau est dû à la carence de minéralisation [17]. A l’eau, s’ajoutent des traces de molécules et d’oligo-éléments, assez peu pour ne pas affecter sa pureté, sa limpidité ou son goût, selon sa potabilité. Il existe six protocoles d’analyse chimique qu’on réalise pour définir la minéralisation de l’eau.

La conductivité :

Elle mesure la minéralisation de l’eau. Les substances dissoutes électrolytiques réagissent à l’électrode et l’électricité résultante est évaluée avec un conductimètre. Pour obtenir la minéralisation en mg/l ou µg/l, il est nécessaire de faire des conversions. (Annexe 2, p.1)

La teneur en chlorures :

Les chlorures sont mesurés par la méthode volumétrique de Mohr (Annexe 2, p.2). Ils désinfectent l’eau depuis plus d’un siècle en tuant les microbes responsables de certaines maladies hydriques [2]. Les stations d’épuration d’eau utilisent l’hypochlorite de sodium (NaClO) pour traiter les eaux de rivières destinées à la consommation humaine. Le chlorure est également dominant dans l’eau de mer qui est salée par le chlorure de sodium NaCl. C’est l’agent qui donne à l’eau le goût saumâtre. −Cl + H2O + AgNO3 K Cr O 2 2 7→ AgCl+ −H2O+NO3 ↵.

DESSABLAGE

Il porte sur les particules de granulométrie supérieure à 200 microns. On évalue la hauteur nécessaire pour créer la sédimentation des particules de sables où il y a lieu de tenir compte de la forme des grains, de la concentration des solides en suspension et de la nature de l’écoulement horizontal [17].
La nucléation ou germination est également favorisée. C’est un phénomène physico-chimique par lequel les particules en solution s’accumulent à la surface des solides et augmentent les volumes de ces derniers.

DEBOURBAGE

Il s’agit d’une décantation qui précède la clarification des eaux de surfaces particulièrement chargées. Il élimine les sables fins et les limons de granulométrie inférieure à 200 microns. Le temps de contact est fonction de la charge en matières en suspension, de leurs caractéristiques de tassement et de la concentration finale recherchée à l’extraction [17].

DÉSHUILAGE et DÉGRAISSAGE

Etant donnée la densité des huiles et graisses par rapport à celle de l’eau, elles tendent à remonter en surface. Ce phénomène d’ascension peut être amélioré en réduisant la vitesse d’écoulement ou en offrant une surface tranquille à l’eau [17].

TAMISAGE

C’est simplement la filtration sur support mince. On distingue :
–– le macrotamisage pour retenir certaines matières en suspension, flottantes ou semi -flottantes, de dimensions comprises entre 0,2 mm et quelques millimètres,
— le microtamisage destiné à retenir les matières en suspension de très petites dimensions contenues dans les eaux de consommation (plancton) ou dans les eaux résiduaires prétraitées [17].

SELECTIONS CHIMIQUES :

COAGULATION ET FLOCULATION DES EAUX :

La structure des suspensions colloïdales est déstabilisée par le coagulant qui neutralise les charges électriques réparties à sa surface. Ensuite se forment des agrégats des particules ainsi déchargées par transport : c’est la floculation. Ces agrégats peuvent à leur tour servir d’adsorbants efficaces pour les polluants. La floculation peut être favorisée par des produits spéciaux appelés floculants.
Une séparation solide-liquide habituelle (filtration, tamisage…) peut servir pour obtenir l’eau potable [17].

DÉCANTATION – FLOTTATION : élimination de matières en suspension et des colloïdes :

DÉCANTATION

Deux types de matières peuvent être décantés :
— les particules grenues qui se sédimentent indépendamment les unes des autres, avec une vitesse de chute constante;
— les particules plus ou moins floculées qui résultent d’une agglomération naturelle ou provoquée des matières colloïdales en suspension.
Lorsque la concentration de matières est faible, le floc dispersé décante comme s’il était seul, mais sa vitesse de chute augmente au fur et à mesure que ses dimensions se développent par suite de sa rencontre avec des particules plus fines : c’est la décantation diffuse.
Pour des concentrations élevées, l’abondance des flocs crée une décantation d’ensemble freinée, caractérisée par une interface nettement marquée entre la masse boueuse et le liquide surnageant: c’est la décantation en piston [17].

LA FLOTTATION

La flottation n’est autre que le phénomène inverse de la décantation, c’est-à-dire que les particules remontent à la surface du fait de leurs poids et de la poussée d’Archimède.

SELECTION BIOLOGIQUE AEROBIE :

Les bactéries peuvent prendre une part active à l’épuration des eaux. En effet, elles se nourrissent des particules qui sont contenues dans l’eau. Le premier principe est de constituer un lit bactérien qui est une surface remplie de microorganismes où l’on déverse l’eau à traiter. Des boues résultent de ce traitement, et ces boues sont alors décantées.

DESINFECTION :

Le chlore a éradiqué certaines maladies hydriques depuis longtemps. Cependant, on a constaté que les sous-produits de la chloration (organochlorés) sont suspectés d’être nocifs pour la santé humaine. On distingue les trihalométhanes (THM) qui sont des produits de la réaction du chlore sur la matière organique par substitution électrophile sur des sites nucléophiles. Le trihalométhane le plus souvent rencontré est le chloroforme CHCl3 et selon la norme Européenne, les organochlorés semblent augmenter les risques de cancérogenèse pour une personne consommant deux litres d’eau par jour pendant soixante-dix ans.
Actuellement, c’est la filtration membranaire qui limite la quantité de chlore utile pour désinfecter l’eau potable. Le chlore est additionné à l’eau potable traitée pour éviter la reviviscence bactérienne dans les réseaux de distribution.
D’autres part, le parasite Cryptosporidium parvum est résistant au chlore et est responsable de l’épidémie de Milwaukee, USA en 1993 (environ 40 000 cas dont plus de 20 mortels). Des recherches récentes ont révélé l’efficacité des filtres membranaires pour la rétention de ces parasites. Les membranes d’ultrafiltration et de nanofiltration constituent des barrières physiques pour les micro-organismes
Les performances de rétention des membranes sont présentées dans le tableau 28 [2].

Les critères physico-chimiques de l’adsorption :

Les molécules inertes ne peuvent prétendre à l’adsorption. On peut distinguer les caractéristiques sujettes à l’adsorption [17].

Les caractères ioniques

Les interactions électrostatiques entre des ions, minéraux ou organiques, et l’adsorbant sont fonction du pH dont les variations peuvent modifier l’ionisation des molécules. Les molécules à caractère basique sont facilement adsorbées et désorbées.

La polarité

La structure dissymétrique de certaines molécules entraîne l’apparition de deux pôles, positif et négatif, distincts. Ces molécules polaires ont un moment dipolaire permanent d’où les attractions électrostatiques entre l’adsorbant et adsorbat. En général, les adsorbants sont polaires et retiennent à leur surface des molécules polaires. Les molécules oxygénées, azotées ou halogénées sont douées de polarité.

La polarisabilité

Certaines molécules peuvent être polarisées même si elles ne possèdent pas de moment dipolaire en approchant des substances ayant de charges induites.
Le nuage électronique se déforme au voisinage des substances polaires et la molécule se comporte comme une substance polaire ; ce caractère augmente avec le nombre de cycle, et l’on conçoit que les molécules polycycliques puissent s’adsorber très facilement.

La configuration structurale :

L’emplacement des différents sites polaires ou polarisables, la géométrie des molécules interviennent de manière importante dans les phénomènes d’adsorption: la facilité d’adsorption augmente avec la planéité des molécules et certains adsorbants fixent plus facilement les carbures linéaires que les carbures ramifiés.

Les molécules susceptibles d’être réellement adsorbées :

Pour bien assimiler l’étude, des enquêtes élémentaires s’imposent selon les analyses adoptées.

Probabilité d’adsorption des chlorures :

Les chlorures sont des entités ioniques de la forme (A+, Cl-), A étant le contre ion positif. Ils sont plus ou moins adsorbés selon le contre ion positif qui exerce la force dipolaire d’interaction.

Probabilité d’adsorption des acides :

L’ion H+ est facilement adsorbé. Sa grande mobilité et sa petite taille favorisent son interaction avec les sites les plus difficiles d’accès.

Probabilité d’adsorption des bases :

L’ion hydroxyde OH- contenu dans l’eau permet une plus grande ionisation des bases minérales.

Probabilité d’adsorption des magnésiums :

Les magnésiums sont en solution sous forme d’ions Mg2+ associés aux halogénures, en particulier les chlorures et aux carbonates. Le faible moment dipolaire entre les deux parties des halogénures diminue la probabilité d’adsorption de la combinaison des deux. Au passage dans une colonne de granulométrie modérée, ces molécules ne sont pas adsorbées.

Probabilité d’adsorption des calciums :

Les calciums sont dissous dans l’eau sous forme d’ion bivalent Ca2+ semblable au magnésium. Son affinité à former le dihydroxyde de calcium le rend sujet à l’adsorption.

Probabilité d’adsorption des matières organiques :

Les matières organiques sont adsorbées suivant leurs tailles. Un temps de rétention prolongé garantit un amas micellaire d’énergie qui peut retenir des structures organiques.

LES ADSORBANTS :

DEFINITION :

L’adsorbant est soit liquide (substrat), soit solide. Dans le cas qui nous concerne, l’adsorbant est solide en forme de grains. On assiste à une réaction solide-liquide, solide-gaz, ou solide-solide. La réaction solide-solide n’étant pas favorable aux conditions du milieu, elle n’a pas lieu de se produire. La cristallisation imparfaite et dissymétrique des grains favorise les molécules tronquées où les liaisons chimiques sont incomplètes [18]. Ces groupements réactifs varient avec le matériau utilisé. Par broyage, on obtient des accidents sur la surface des solides ; ce qui constituent alors les pores d’adsorption physique. Ces composantes reformées présentent des liaisons insatisfaites qui réagissent avec les molécules qui les frôlent à proximité. Plus il y a de parties tronquées, plus il y a de pores pour servir de sites d’adsorption.

LES PARAMETRES :

Les paramètres d’adsorbants à considérer sont leurs natures, leurs masses et leurs isothermes respectifs. Quant à leur activité, elle dépend de leur préparation, et de leur teneur en eau.
La connaissance de quelques matériaux peut donner une idée sur la nature idéale de l’adsorbant [23]. En usage, citons :
–Le charbon actif,
–L’alumine Al2O3,
–Le gel de silice,
–La terre de Fuller,
–La terre à diatomée,
–Le tamis moléculaire,
–Les résines à macropores,
–Les résines à macropores échangeuses d’ions
–Le dioxyde de manganèse
–Les flocs de sulfate d’aluminium
–Les silices activées

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela rapport-gratuit.com propose le téléchargement des modèles complet de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

PREMIERE PARTIE ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES ET RAPPELS THEORIQUES
SECTION 1-A: LA QUALITE DES EAUX NATURELLES ET DES EAUX TRAITEES
CHAPITRE I : QUALITES DE L’ EAU
I QUALITES ORGANOLEPTIQUES : FORME DE L’EAU
I.1 LA COULEUR DE L’EAU
I.2 L’ODEUR
I.3 LE TOUCHER
I.4 LE GOUT DE L’EAU
II PROPRIETES PHYSIQUES
II.1 TEMPERATURE
II.2 VISCOSITE
II.3 TENSION SUPERFICIELLE
II.4 PROPRIETES ELECTRIQUES DE L’EAU
II.5 PROPRIETES OPTIQUES
III L’EAU EN TANT QUE SUBSTANCE CHIMIQUE
III.1 LE PH
III.2 LES LIAISONS HYDROGENES
III.3 LA MINERALISATION
a°) LA CONDUCTIVITE
b°) LA TENEUR EN CHLORURES
c°) LE TITRE ALCALIMETRIQUE (T.A)
d°) LE TITRE ALCALIMETRIQUE COMPLET (T.A.C)
e°) LA DURETE TOTALE OU TITRE HYDROTIMETRIQUE (T.H)
f°) LA DURETE CALCIQUE OU TITRE HYDROTIMETRIQUE CALCIUM (T.HCA)
III.4 LA MATIERE ORGANIQUE EN MILIEU ALCALIN (MOAlc)
III.5 LA MATIERE ORGANIQUE EN MILIEU ACIDE (MOAcide)
III.6 LES GAZ DISSOUS
CHAPITRE II : LES NORMES DE POTABILITE
I L’EAU POTABLE
II NORMES PHYSICO-CHIMIQUES EN VIGUEUR
III NORMES MICROBIOLOGIQUES
IV ETUDE DE CAS DES SOURCES D’EAUX LES PLUS RENOMMEES
IV.1 COMPARAISON DE L’EAU BRUTE ET DE L’EAU TRAITEE DU LAC DE MANDROSEZA
IV.2 CAPACITE DE MINERALISATION DES EAUX DOUCES NATURELLES
SECTION 1-B: ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE SUR L’USAGE DES FILTRES ET DES ADSORBANTS
CHAPITRE III : TRAITEMENT INDUSTRIEL DE L’EAU
I SELECTION PHYSIQUE
I.1 DESSABLAGE
I.2 DEBOURBAGE
I.3 DÉSHUILAGE ET DÉGRAISSAGE
I.4 TAMISAGE
II SELECTIONS CHIMIQUES
II.1 COAGULATION ET FLOCULATION DES EAUX
II.2 DÉCANTATION – FLOTTATION : ELIMINATION DE MATIERES EN SUSPENSION ET DES
COLLOÏDES
III SELECTION BIOLOGIQUE AEROBIE
IV DESINFECTION
CHAPITRE IV : L’ADSORPTION
I DEFINITION DE L’ADSORPTION
I.1 PHYSISORPTION :
I.2 CHIMISORPTION :
II LOIS REGISSANT L’ADSORPTION
II.1 ISOTHERME DE LANGMUIR
II.2 ISOTHERME DE FREUNDLICH
II.3 ISOTHERME DE BRUNAUER-EMMETT-TELLER (B.E.T)
III SELECTIVITE DE L’ADSORPTION
III.1 LES CRITERES PHYSICO-CHIMIQUES DE L’ADSORPTION
a°) LES CARACTERES IONIQUES
b°) LA POLARITE
c°) LA POLARISABILITE
d°) LA CONFIGURATION STRUCTURALE
III.2 LES MOLECULES SUSCEPTIBLES D’ETRE REELLEMENT ADSORBEES
a°) PROBABILITE D’ADSORPTION DES CHLORURES
b°) PROBABILITE D’ADSORPTION DES ACIDES
c°) PROBABILITE D’ADSORPTION DES BASES
d°) PROBABILITE D’ADSORPTION DES MAGNESIUMS
e°) PROBABILITE D’ADSORPTION DES CALCIUMS
f°) PROBABILITE D’ADSORPTION DES MATIERES ORGANIQUES
IV LES ADSORBANTS
iV.1 DEFINITION
IV.2 LES PARAMETRES
a°) LE GRAVIER PETRI (G)
b°) LE SABLE FIN (S)
c°) L’ARGILE BROYEE A PARTIR DES BRIQUES DE MAÇONNERIE (A)
d°) CHARBON DE BOIS (C)
CHAPITRE V : LA FILTRATION
I DEFINITION
II LES FILTRES
II.1 LES FILTRES RAPIDES TRADITIONNELS
A°) UTILISATION DU SABLE OU DU GRAVIER
B°) UTILISATION DU CHARBON
• CAS DU CHARBON ACTIF
• CARACTERISTIQUES DES FILTRES AU CHARBON
II.2 LES FILTRES BIOLOGIQUES
A°) UTILISATION DU SABLE
• LES CARACTERISTIQUES DES FILTRES A SABLE BIOLOGIQUES
• REGENERATION
B°) UTILISATION DU CHARBON
III AUTRES FILTRES
III.1 FILTRE A CARTOUCHE
III.2 FILTRE DE NEUTRALISATION
DEUXIEME PARTIE TRAVAUX PERSONNELS
SECTION 2-A’: ETAPES EXPERIMENTALES A L’UTILISATION DU GRAVIER, DU SABLE, DE L’ARGILE ET DU CHARBON POUR LE TRAITEMENT DE L’EAU
CHAPITRE VI : L’ACTIVATION
I GENERATION DES MATERIAUX
I.1 LE GRAVIER
I.2 LE SABLE
I.3 L’ARGILE
I.4 LE CHARBON
II INSTALLATIONS
II.1 INSTALLATION D’ECHELLE
A°) MINERALISATION DU CHARBON
B°) MINERALISATION DE L’ARGILE
C°) MINERALISATION DU GRAVIER ET DU SABLE
II.2 INSTALLATION EXPERIMENTALE
III LES CONTRAINTES
CHAPITRE VII : LAVAGE NON DESTRUCTIF
I ETAT DES MATERIAUX
II LIMITATION DE LA DEGRADATION
II.1 COMBINAISON A PARTIR DES RECHERCHES BIBLIOGRAPHIQUES
II.2 OPTIMISATION EXPERIMENTALE DE LA DUREE DE CONTACT
A°) CONSEQUENCES DU SENS DE COURANT
B°) SATURATION PAR PROLONGEMENT DU TEMPS DE CONTACT
II.3 PROBLEME D’OPTIMISATION
III MINIMISATION DE LA MINERALISATION
III.1 PRINCIPE
III.2 TEMPS DE CONTACT DE 5 MINUTES
A°) REMARQUES SUR LES PH DE SORTIE
B°) REMARQUES SUR LA MINERALISATION
III.3 TEMPS DE CONTACT DE 10 MINUTES
III.4 TEMPS DE CONTACT DE 20 MINUTES
SECTION 2-B’: ESSAIS D’AMELIORATION DE LA QUALITE DE L’EAU
CHAPITRE VIII : VALEURS POTABLES DU SYSTEME
I NIVEAU DE POLLUTION DE L’EAU DE L’ETANG D’AMPARIHIMASINA
II MISE EN OEUVRE DU TRAITEMENT
III PERSPECTIVES DES TRAITEMENTS
CHAPITRE IX : QUALITES CHIMIQUES DE CGAS
I AMELIORATION DES EAUX SUPPOSEES POTABLES
I.1 CAS DE L’EAU DE SOURCE D’AMPARIHIMASINA
a°) OBSERVATIONS SUR LES PH
b°) OBSERVATIONS SUR LA MINERALISATION
c°) OBSERVATIONS SUR LA CHLORATION
d°) OBSERVATIONS SUR LA DESINFECTION
I.2 CAS DE L’EAU DE LA JIRAMA
a°) OBSERVATIONS THERMODYNAMIQUES
b°) OBSERVATIONS SUR LES PH
c°) OBSERVATIONS SUR LA MINERALISATION
d°) OBSERVATIONS SUR LA CHLORATION
II COUPLAGE POTABILISATION – AMELIORATION POUR L’EAU DE L’ETANG D’AMPARIHIMASINA
a°) OBSERVATIONS THERMODYNAMIQUES
b°) OBSERVATIONS SUR LA DESINFECTION
III PARAMETRES CHIMIQUES ATTRIBUES A L’ACTIVITE DE CGAS
III.1 CORRECTION DU PH
A°) CAS DES EAUX SUPPOSEES POTABLES
B°) CAS D’UNE EAU POLLUEE
III.2 REMINERALISATION
A°) CAS DES EAUX SUPPOSEES POTABLES
B°) CAS D’UNE EAU POLLUEE
III.3 VARIATION DE LA TENEUR EN CHLORURES
A°) CAS DES EAUX SUPPOSEES POTABLES
B°) CAS D’UNE EAU POLLUEE
CHAPITRE X : ENTRETIEN DE CGAS
I LAVAGE
I.1 LAVAGE DE LA COLONNE D’ARGILE
A°) TEMOIN DE NETTETE CONDUCTIMETRIQUE
B°) TEMOIN DE CHLORATION:
I.2 LAVAGE DE LA COLONNE DE SABLE
A°) TEMOIN DE NETTETE CONDUCTIMETRIQUE
B°) TEMOIN DE CHLORATION
C°) TEMOIN DE CARBONATATION
D°) TEMOIN DE DURETE
E°) TEMOIN DES MATIERES ORGANIQUES
I.3 LAVAGE DE LA COLONNE DE GRAVIER
A°) TEMOIN DE NETTETE CONDUCTIMETRIQUE
B°) TEMOIN DE CHLORATION
I.4 LAVAGE DE LA COLONNE DE CHARBON
A°) TEMOIN DE NETTETE CONDUCTIMETRIQUE
B°) TEMOIN DE CHLORATION
II REGENERATION DES ADSORBANTS
III TRAITEMENT DES RESIDUS ET BOUES
CONCLUSIONS

Télécharger le rapport complet

Télécharger aussi :

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *