II/ Traitement des eaux (CDI) 1/ Le traitement des eaux à Aix pour les rendre potables Activité TD 1/ Indiquer une station de traitement des eaux de la ville d Aix. http://www.mairie-aixenprovence.fr/article.php3?id_article=60 RA : Les stations de traitement sont les suivantes : la station de Saint-Eutrope dessert le centre ville et les quartiers Sud, Sud-Est et Ouest, l'unité de Fontcouverte alimente les villages de Luynes et des Milles, la station du Puy du Roy dessert les secteurs Nord et Nord-Est de la Commune, les micro-stations de Pontès, Mérindole, Maliverny et Couteron utilisent quant à elles des procédés de filtration, désinfection aux ultraviolets, de chloration résiduelle. 2/ Donner les différents traitements pour rendre l eau potable et définir le rôle de chacune des étapes. RA : procédés de floculation, filtration, ozonisation et chloration résiduelle. La floculation est le phénomène physico-chimique au cours duquel les micelles et les matières en suspension forment des flocons, s'agrègent en un floc, ce qui détruit la stabilité de la solution et entraîne leur sédimentation. La floculation est une étape fondamentale du traitement primaire de l'eau (dépollution, potabilisation), pour laquelle on utilise des agents dits floculants, tels des métaux (aluminium, fer) ou des macromolécules (polyélectrolytes) afin de favoriser l'agrégation des micelles et des matières en suspension. La filtration est un procédé de séparation permettant de séparer les constituants d'un mélange qui possède une phase liquide et une phase solide au travers d'un milieu poreux. L'utilisation d'un filtre permet de retenir les particules du mélange hétérogène qui sont plus grosses que les trous du filtre (porosité). Le liquide ayant subi la filtration se nomme filtrat, et ce que le filtre retient se nomme un résidu. L'ozonation (ozonisation) est un traitement chimique par oxydation. L'utilisation de réactifs chimiques oxydants pour le traitement des eaux a visé au départ la stérilisation de l'eau, ou, plus exactement, la destruction des germes pathogènes. L'ozone a l'avantage de permettre des actions complémentaires dans la destruction d'un grand nombre de micropolluants et dans l'amélioration des goûts, des odeurs et dans la destruction des couleurs. Le chlore est l'un des produits utilisés pour la désinfection de l'eau potable où il est employé essentiellement sous forme de chlore gazeux ou d'hypochlorite de sodium (eau de Javel). Doté d'un pouvoir oxydant très important, il est de plus rémanent. Trace écrite : Pour rendre l eau potable, une eau de pluie doit passer par différents traitements physiques comme la filtration (élimination des éléments grossiers), la floculation (élimination des MES : matières en suspension) et des traitements chimiques comme la chloration (ajout de chlore pour éliminer les microbes) ou l ozonation/ozonisation (permettant la destruction des microbes et participe à la désodorisation de l eau).
2/ Les critères de potabilité Activité TD Faire une recherche sur la qualité de l eau distribuée à Aix-en-Provence. RA : Dureté de l'eau (la quantité de calcaire et de magnésium présent dans l'eau) : 18-20 français (degré français). Titre alcalimétrique complet : 14.8 français. Hydrogénocarbonates : 180.6 mg/l HCO3. Carbonate : 0 mg/l CO3. Calcium : 62 mg/l Ca. Magnésium : 4.8 mg/l Mg. Sodium : 20.4 mg/l Na. Ph (indicateur de l'acidité de l'eau) : 7.5-7.9 unité Ph. Fluor : inférieur à 500 micro-gramme par litre, la consommation du sel de table ne pose pas de problème. Nitrates : 1mg/l NO3 (valeur limite 50mg/l). Plomb : inférieur à 3 micro-gramme par litre (valeur limite 50 micro-gramme par litre). Trace écrite : Pour être potable, l eau doit obéir à certains critères. On distingue les critères organoleptiques (saveurs, odeurs, goût et couleur), les critères biologiques (faible DBO5 et absence de germes), des critères physico-chimiques (ph, dureté de l eau, nitrates, pesticides etc.).
III/ Le traitement des eaux usées 1/Auto-épuration en milieu naturel Document 2 page 226 : Comparer les valeurs entre P1 et P2 et entre P1 et P5 RA : entre P1 et P2 les paramètres étudiés sont fortement modifiés (augmentation ou diminution). En P5 (à 16.5 km du lieu de rejet) on retrouve les paramètres de P1 (avant le rejet de MO) = épuration naturelle. Comment s est faite la dégradation de la MO rejetée dans la source? Document 1 page 226 : RA : Des bactéries aérobies dégradent naturellement la matière organique, elles réalisent une auto-épuration en milieu naturel en consommant du O2 mesurée par la DBO5 (Demande Biologique en Oxygène sur 5 jours à 20 C). Cette DBO5 permet d évaluer la charge en MO de l eau. 2/ Visite de la station d épuration de la pioline D où vient l eau? RA : ce sont des eaux venant des égouts séparatifs (vaisselle, lessive) mais pas les eaux de pluies. (+ fosse septique) Pourquoi avoir implanté la station dans cette zone de la Pioline? RA : arrivée par gravité des eaux usées (point le plus bas) Quel est le volume d eau traitée par jour par la station de la Pioline? RA : 20 à 22000 m3 d eau/jour Comment la station gère-t-elle un débit plus important que celui qu elle peut traiter (4000m3/h)? RA : elle bipasse dans l Arc. Quelle est la durée de traitement d un mètre cube d eau usé dans cette station? RA : 48 heures par mètre cube. Quel est le rôle des «préleveurs» placés à l entrée et à la sortie de la station? RA : prélèvements pour faire des analyses et les confronter aux paramètres de pollution ; tous les 24 heures, 60 ml/120m3 prélevés ; conservation dans une zone réfrigérée (DBO, DCO, Azote, MES) Définir les paramètres de pollution. RA : - DBO5 : demande biologique en 02 (quantité de 02 consommé par des micro-organismes pour dégrader en 5 jours la matière organique). - DCO : demande chimique en 02 (quantité de 02 pour dégrader en 5 jours la matière organique et oxydable) - MES : Matière en suspension Indiquer l ordre les étapes subies par l eau dans cette station et leurs principales caractéristiques? RA - dégrillage (grossiers et fins) : grilles arrêtant les corps flottants - dessablage : récupération du sable et graviers (valoriser routes) - déshuilage : récupération des graisses (émulsion grâce à injection d air pour collecte en surface) - dégraissage : dégradation biologique à 60 C : «liposite» - traitement biologique : bassin central avec dégradation du Phosphore en anaérobie et bassin périphérique avec alternance de phases d aération et de non aération (aération : 1h00 bactéries dégradent la MO (bactéries ammonifiante) et transforme l ammonium NH4 en nitrites NO2 puis en nitrates NO3 ; non aération : nitrates en azote gazeux) ; NH4 en NO3 = bactérie nitrifiante ; quand NH4 en N2 gazeux = bactéries dénitrifiantes - clarification : décantation et récupération des boues - traitement tertiaire : floculation dans des décanteurs lamellaires Que deviennent les boues en fin de processus? RA : Digestion par des thermophiles et mésophiles (et production de méthane). Quels sont les moyens mis en place par la station pour s intégrer au paysage et éviter toutes nuisances olfactives? RA : elles ont mis en place un traitement de l air vicié (ventilation et désodorisation).
Trace écrite : Un traitement des eaux usées est indispensable. Les matières organiques polluantes peuvent être dégradées sous l action de micro-organismes, l homme utilise les propriétés de ces micro-organisme dans le traitement des eaux usées. IV/ Pollutions et nécessité de protection des réservoirs LA POLLUTION DES NAPPES DE PICARDIE PAR LES NITRATES PROTECTION DES EAUX DE DISTRIBUTION Document 1 «Les nitrates sont des sels très solubles facilement entraînés en profondeur par les eaux d infiltration. En Picardie, une partie des nappes souterraines est atteinte par cette pollution azotée. Leur teneur en nitrates se situe principalement dans le classe 25 à 50 mg/l. Ce sont les nappes perchées des formations crayeuses qui présentent les plus fortes teneurs (supérieures à 50 mg/l). Une concentration de 175 mg/l a été mesuré à la Ferté-Chevresis (Aine). Pour 66%, les nitrates proviennent de l agriculture et de l épandage d engrais azotés en quantité supérieure aux besoins des plantes. Pour 22%, ils viennent des collectivités locales et les 12% restants sont attribués à l industrie. Les bilans dressés en 1992 et en 1996 montrent une évolution défavorable de la concentration en nitrates au niveau des captages malgré toutes les mesures prises pour assurer la conformité des eaux distribuées aux exigences réglementaires (<50 mg/l) depuis 20 ans. Le département de la Somme a ainsi été classé «zone vulnérable» à la pollution des nitrates. Document 2 : Transfert des nitrates dans le sous-sol du bassin crayeux de l Hallue (Somme) Les flèches indiquent la profondeur à laquelle se trouvent, dans le sous-sol, les nitrates émis cette année-là. La vitesse de transfert des nitrates dans le sous-sol, formé de craie homogène, est d environ 1 m par an. Questions : 1/ En utilisant les informations apportées par l exploitation des documents 1 et 2, indiquez l origine des nitrates présents dans les eaux souterraines, puis expliquez l évolution probable de leurs concentrations dans la nappe de Hallue dans les 10 ans à venir. 2/ A l aide du document 2, montrez que l homme a pris conscience de ces pollutions depuis 1977.
Trace écrite : Les réservoirs souterrains ou superficiels sont sensibles aux pollutions biologiques ou chimiques : nitrates, pesticides, radionucléides. La protection de ces réservoirs est indispensable. Exo 4 p 198 (pesticides) Exo 2 page 237 (biologiques et nitrates)