La pollution d’origine environnementale

La pollution d’origine environnementale

La dépollution des eaux usées.

L’eau est un composé chimique simple, liquide à température et pression ambiantes, sa formule chimique est « H2O », c’est-à-dire que chaque molécule d’eau se compose d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène (Abdesselem, 1999). Les activités humaines ont des impacts de pollution sur les milieux naturels aquatiques : l’homme déverse des déchets dans les mers, les océans, les rivières et les lacs (les eaux superficielles). Mais cela touche aussi les réserves d’eau douces souterraines que l’on appelle les nappes phréatiques (les eaux souterraines). Ces pollutions sont d’origine diverses : elles peuvent être d’origine chimique, agricole, industrielle et domestique. Mieux produire et moins polluer sont les défis auxquels sont confrontés les industriels de tout secteur. Toujours, le traitement des eaux usées s’est fait de manière biologique. Se basant sur l’autoépuration naturelle des eaux, l’homme a alors construit des systèmes de traitement biologique de plus en plus perfectionnés. Cependant, les stations de traitement biologiques ne peuvent pas traiter les substances difficilement biodégradables ou toxiques (Hammami, 2008).

La coagulation-précipitation

Cette technique permet l’élimination des colorants et des ions métalliques par coagulation-floculation-décantation, grâce à l’ajout de cations trivalents, tels Fe 3+ ou AL 3+ (Cardot, 1999). Cette méthode consiste à la coagulation par l’ajout d’un réactif chimique, ce qui entraine la déstabilisation des particules colloïdales, suivit de leur agglomération (floculation) en micro-floc, puis en flocons volumineux et décantables. La neutralisation de la charge superficielle (potentiel zêta) est réalisée au moyen de coagulants minéraux à base de cation trivalent, tels que sulfate et chlorure d’alumine, chlorure et sulfate ferrique, ou organiques de synthèse à caractère cationique, tel que : l’épichlorhydrinediméthyl-amine. Les floculants peuvent être des macromolécules ioniques ou neutres, non ioniques, anioniques, cationiques ou encore des adjuvants naturels qui favorisent la floculation en complément des réactifs minéraux, tel que la silice activé, l’argile, les alginates ou l’amidon. Cependant, cette technique, a elle seul, ne suffit pas toujours pour réduire la concentration de ces polluants jusqu’aux seuils admissibles par les normes de qualité de l’eau, qu’il s’agisse des ions métalliques ou des colorants.de plus, parallèlement à une production de bous importante, le cout des adjuvants est relativement élevé. Par conséquent, pour évaluer le coût d’exploitation d’une installation de traitement d’eaux par coagulation-floculation- précipitation, il conviendrait également de prendre en compte le coût du traitement des boues et si nécessaire celui d’un post-traitement à la précipitation (Jouen et al 2000).

Les techniques membranaires

Les procédés membranaires sont des techniques de séparation par perméabilité à travers une membrane, sous l’action d’un gradient de pression. La séparation se fait en fonction des tailles moléculaires des composés, mais aussi de leur forme, leur structure, leur polarisabilité, leur solubilité, de la présence de Co-solubilité, de matériau et de la configuration de la membrane, des paramètres opératoires, etc. Les techniques membranaires regroupent la microfiltration, l’ultrafiltration, la nano filtration, et l’osmose inverse. Les cations métalliques et les colorants ne sont retenus par la microfiltration, ils le sont partie par l’ultrafiltration. La nano filtration permet d’obtenir de meilleur rendement, mais environ 1 à 2% de résidus d’ions métalliques (Laimé, 2003) et de colorants selon (Robinson et al 2001) subsistent dans le perméat. L’osmose inverse est le procédé membranaire le plus efficace, en ce sens qu’elle permet d’enlever quasiment tous les composés de l’eau mais, en raison du cout relativement élevé des membranes, ce procédé est surtout réservé à la potabilisation.

L’échange d’ions

L’échange d’ions est le procédé au moyen duquel les ions d’une certaine charge (positive ou négative) contenue dans une solution sont éliminés et remplacés par une quantité équivalente d’autres ions de même charge émis par un solide (l’échangeur d’ions). Ainsi, les métaux précieux ou nobles, tel que l’argent ou le cuivre et les substances nocives, comme le cyanure, peuvent être récupérés et remplacés par d’autres ions sans valeur ou moins nocif. Généralement, les résines sont employées en naval des procédés de précipitation ou d’électrolyse. Par conséquent, les concentrations d’ions métalliques en entrée sont relativement faibles (< 500mg/l), les concentrations résiduelles atteintes sont de l’ordre de 0,05 à 0,1 mg/l. en pratique, l’échange d’ions permet par exemple l’adoucissement et la décarbonatation des effluents ou d’une eau naturelle, en éliminant les ions calcium et les carbonates. Ce procédé s’applique aussi bien aux effluents contenant des colorants (Osnick, 2009) et des ions métalliques (Malik et al, 2007).

Pendant des décennies, les charbons actifs commerciaux ont été les principaux, voir les seuls adsorbants utilisés dans les filières de traitement d’eaux. En effet, l’adsorption sur le charbon actif présente de nombreux avantages: elle permet l’élimination d’une large gamme de polluants, dont différents types de colorants, mais aussi d’autres polluants organiques et inorganiques, tels que les phénols, les ions métalliques et les pesticides, les substances humiques, les détergents, ainsi que les composés responsables du gout et de l’odeurs. A l’inverse de la précipitation, l’adsorption est plutôt efficace dans le domaine des faibles concentrations. Ces principaux inconvénients dans la compétition pour l’adsorption entre molécules de taille différentes et le prix relativement élevé des matériaux (Ferandon et al. 1998). Mais depuis quelques décennies les macromolécules biologiques telles que les produits chitineux (chitine et chitosane) entre autres, développé au chapitre II.

Table des matières

Liste des tableaux
Liste des figures
Liste des abréviations
INTRODUCTION GÉNÉRALE
Introduction générale
CHAPITRE I : SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE
I.La dépollution des eaux usées.
I.1 Introduction
I.2 Généralités sur la pollution
I.2.1. Définition
I.2.2. La pollution d’origine humaine
I.2.3. La pollution d’origine environnementale
I.3 La pollution de l’eau
I.3.1. Origines des pollutions des eaux
I.3.1.1. Eaux domestiques
I.3.1.2. Eaux pluviales
I.3.1.3. Eaux industrielles
I.3.1.4. Eaux agricoles
I.4 Evaluation de la pollution de l’eau
I.4.1. Principaux types de pollution
I.4.1.1. Pollution organique
I.4.1.2. Pollution minérale
I.4.1.3. Pollution microbienne
I.4.1.4. Pollution par les métaux lourds
I.4.1.5. Pollution par les colorantes
I.5 La dépollution des eaux usées
I.5.1. Les différents types de dépollution
I.5.1.1. Prétraitement
I.5.1.2. Les méthodes physico-chimiques
I.5.1.3. Les méthodes biologiques
I.5.1.4. Les méthodes chimiques
I.5.1.5. Conclusion
I.6 Les différents dépolluants
I.6.1. Les dépolluants artificiels (le charbon actif)
I.6.2. Les dépolluants d’origine naturelle
I.6.2.1. Les bactéries
I.6.2.2. Les algues
I.6.2.3. La bentonite
I.6.2.4. Les champignons et produits chitineux
I.7 Situation de la réutilisation des eaux usées en Algérie
I.7.1. Aspect législatif
II.Le chitosane
II.1 Historique :
II.2 Définition et caractéristiques :
II.3 Méthode d’obtention du chitosane :
II.4 Propriétés du chitosane :
II.4.1. Propriétés physico-chimiques :
II.4.1.1. Effet de la masse molaire et du degré de désacétylation du chitosane:
II.4.1.2. La viscosité :
II.4.1.3. La structure cristalline du chitosane :
II.4.2. Propriétés biologiques du chitosane :
II.4.2.1. Biodégradabilité :
II.4.3. Toxicité systémique :
II.4.4. Hémocompatibilité :
II.4.5. Cytocompatibilité:
II.5 Activités antimicrobienne du chitosane :
II.6 Activités fongistatiques :
II.7 Applications du chitosane :
II.7.1. Les applications dans le domaine du traitement des eaux
II.7.1.1. Le Chitosane : un matériau adsorbant
II.7.2. Autres applications
III. Les métaux lourds
III.1 Introduction
III.2 Définition
III.3 Origines des métaux lourds :
III.3.1. Les sources naturelles
III.3.2. Les sources humaines
III.4 La toxicité des métaux lourds
III.4.1. Contamination des sols :
III.4.1.1. Devenirs des métaux lourds dans les sols
III.4.1.2. Le processus de transfert
III.4.2. Contamination de l’air
III.4.3. Contamination de l’eau
III.4.4. Toxicité et effet sur la santé
III.4.4.1. Exposition
III.4.4.2. Symptômes neurologiques
III.4.4.3. Symptômes de la tête
III.4.4.4. Symptômes digestifs
III.4.4.5. Symptômes cardiaques
III.5 Normes et réglementation
IV.Les colorants
IV.1 Historique
IV.2 Classification des colorants
IV.2.1. Classification selon la constitution chimique
IV.2.2. Les colorants utilisés en alimentaire
IV.3 Les colorants et leurs impacts environnementaux
IV.4 Toxicité des colorants
IV.5 Législation sur l’environnement
CHAPITRE II : MATÉRIELS & MÉTHODES
V.1 L’objectif du mémoire
V.1.1. Préparation de la chitine et de ses dérivés
V.1.2. Préparation des billes de chitosane
V.2 Les souches pathogènes
V.3 Milieux de culture et conditions de croissance
V.4 Etude de l’évolution de la cinétique de croissance
V.5 Suivi de la Concentration minimale inhibitrice: (test de micro-dilution)
V.6 Dosage des métaux lourds
V.6.1. Objectif :
V.6.2. Analyse en spectrophotométrie à absorption atomique :
V.6.2.1. Principe :
V.6.2.2. Appareillage :
V.6.2.3. Protocole de dosage
V.6.3. Mode opératoire :
V.6.3.1. Préparation de la solution métallique :
V.6.3.1. Lecture en spectrophotométrie d’absorbation atomique :
V.7 Effet des billes de chitosane sur un colorant « Rouge d’alizarine »
V.7.1. Les colorants
V.7.2. Le matériel
V.7.3. Préparation des solutions de colorant
V.7.4. Le calcul du taux d’inhibition d’un paramètre :
V.8 Dosage de la fraction protéique du chitosane
V.9 Détermination de la teneur en cendres
V.10 Détermination du taux d’humidité
V.10.1. Définition
V.10.2. Principe
V.10.3. Mode opératoire : Dessiccation sans pré-séchage
CHAPITRE III : RÉSULTATS & DISCUSSIONS
VI.1 Préparation du chitosane et de ses microbilles :
VI.2 Les souches pathogènes et la cinétique bactérienne
VI.3 Suivi de la concentration minimale inhibitrice avec les microbilles de chitosane sur les souches
VI.4 La biosorption des métaux par les microbilles de chitosane
VI.4.1. Pour le cas de Zinc (Zn)
VI.4.2. Pour le cas de Cadmium (Cd)
VI.4.3. Pour le cas de Cuivre (Cu) :
VI.5 Effets des billes de chitosane sur un colorant : le rouge d’alizarine
VI.6 Dosage des protéines
VI.7 Le taux de cendres
VI.8 Le taux d’humidité :
VI.8.1. Détermination de la teneur en eau dans les billes de chitosane préparés
CONCLUSION GÉNÉRALE
Conclusion générale
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

Télécharger le rapport complet