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Méthodes d’analyse physico-chimique
Les méthodes analytiques utilisées sont décrites par Rodier (1996) et Tardat-Henry (1984) ou les catalogues de l’appareillage utilisé.
Température : La température est mesurée à l’aide d’un thermomètre. Turbidité : La turbidité est mesurée au laboratoire à l’aide d’un turbidimètre « Hach » à cellule photo-éléctrique, par la méthode néphélémètrique. Les résultats sont exprimés en unité de turbidité néphélémètrique (NTU).
pH : Nous disposons d’un pH-mètre digital. L’étalonnage est effectué avant chaque essai, avec des solutions tampons de pH 4 et pH 9.
Conductivité : La conductivité électrique d’une eau est la conductance d’une colonne d’eau comprise entre deux électrodes métalliques de 1 cm2 de surface et séparées l’une de l’autre de 1 cm. La mesure est basée sur le principe du pont de wheastone en utilisant un conductimètre électrique.
L’appareil est du type WTW D 812 WEILHEIM. La conductivité s’exprime en siemens/mètre (le sous multiple le plus employé est le microsiemens/cm).
Alcalinité : Elle est basée sur le principe de la neutralisation d’un certain volume d’eau par un acide minéral dilué en présence d’un indicateur coloré.
Description des essais de chloration
Potentiels de consommation en chlore : Nous avons déterminé les demandes en chlore des eaux de surface échantillonnées. La chloration est ainsi réalisée dans des fioles de 100 ml aux quelles on a ajouté la solution d’eau de javel dont la teneur en chlore actif a été déterminée au préalable. On utilise alors une quantité de chlore de 20 mg/l, et un temps de contact élevé (24 heures) de façon à satisfaire au maximum la demande en chlore. Après 24 heures de contact, les solutions sont dosées par une solution de thiosulfate de sodium (Na2S2O3, 5H2O) à une normalité de 0,01 N.
A la fin du dosage, on calculera le chlore résiduel en mg/l ainsi que le chlore consommé. Le chlore consommé (mg/l) = le chlore introduit (mg/l) – le chlore résiduel (mg/l).
Essais de break – point : Cette méthode consiste à ajouter à un même volume d’eau des doses croissantes de chlore, dans une série des flacons contenant l’eau à examiner. Après un temps de contact de 1 à 2 heures, on contrôle le chlore libre.
Le break – point correspond à la dose minimum nécessaire à la disparition de chloramines et l’apparition de chlore libre.
Cinétiques de consommation en chlore : L’oxydation par le chlore est réalisée à une température ambiante, par ajout de microvolumes d’eau de javel dilué au 1/10. La dose de chlore introduite est constante et est de 20 mg Cl2/l.
Les réactions de chloration ont été suivies pour des temps de contact allant jusqu’à 24 heures, en insistant sur l’étape jusqu’à 4 heures de réaction.
L’évolution de l’aromaticité des composés organiques a été suivie par la mesure de l’absorbance en ultra violet.
Dosage du chlore résiduel
Préparation des solutions de chlore : On utilise une solution concentrée d’eau de javel (hypochlorite de sodium NaOCl) d’environ 13° chlorométriques qu’on dilue dans l’eau distillée. Le chlore actif, présent sous forme d’un mélange d’acide hypochloreux et d’ion hypochlorite, est exprimé en chlore libre.
Son titre en g/l est régulièrement vérifié par la méthode d’iodure de potassium . L’iode libéré est dosé par une solution de thiosulfate de sodium.
La solution d’eau de javel est conservée dans des flacons teintés afin d’éviter la décomposition du chlore. Avant manipulation, il est préférable de contrôler le degré d’eau de javel à utiliser.
Méthode iodométrique : Le chlore résiduel est déterminé par la méthode iodométrique, cette méthode implique un pH acide par ajout d’acide acétique et 5 ml de KI. Elle permet le dosage du chlore sous forme Cl2. Les résultats correspondent donc à des équivalents oxydants (HClO, ClO-), exprimés en mg/l.
Phosphates
Les phosphates font partie des anions assimilables par le corps de l’être humain. Quelle que soit leur origine (domestique, industrielle ou agricole), leur présence dans les eaux à forte concentration (teneurs supérieure à 0,2 mg/l) favorise le développement massif d’algues, lesquelles conduisent à l’eutrophisation des lacs et des cours d’eau (RODIER, 1996 ; POTELON et ZYSMAN, 1998). La directive des communautés européennes (CEE) et l’OMS (2004), indique comme teneur du phosphore dans l’eau destinée à la consommation humaine un niveau guide de 0,4 mg/l et une concentration maximale admissible de 5 mg/l exprimée en P2O5. La réglementation française retient cette même valeur limite de 5 mg/l (POTELON et ZYSMAN, 1998).
Dans nos échantillons, les concentrations en phosphates varient entre 0,07 et 2,75 mg/l, la valeur maximale est enregistrée au niveau du barrage de Hammam Debagh et Ain Dalia. Les fortes teneurs en phosphate pourraient provenir des rejets industriels ou de l’utilisation des engrais phosphatés. Mais les phosphates des engrais se fixent mieux dans le sol et sont moins entraînés par les eaux de ruissellement.
Potentiels de consommation en chlore
Le potentiel de consommation en chlore (PCCl2) est la capacité maximale de réactivité des eaux vis-à-vis du chlore.
Les potentiels de consommation en chlore des eaux de surface brutes sont déterminés pour une dose de chlore introduite de 20 mg/l et un temps de contact de 24 heures. Au vu des résultats nous pouvons constater qu’après 24 heures de temps de contact, les demandes en chlore sont considérables et varient de 5,80 à 16,66 mg Cl2/l. Cette dernière est enregistrée au niveau du barrage de Beni Haroun. Ces résultats montrent que les potentiels sont importants, soit de 29% à 83,3% du chlore introduit. Les différences observées semblent facilement corrélables aux caractéristiques physico-chimiques des eaux et surtout aux teneurs et à la nature des constituants tant organiques que minéraux. Les demandes en chlore les plus élevées correspondent aux eaux du Nord-est algérien présentant des charges organiques plus importantes que celles du Sud. Le rôle clé des substances humiques, riches en noyaux aromatiques responsables de la réactivité vis-à-vis du chlore, est confirmé par l’observation que la consommation en chlore s’accompagne d’une diminution de l’absorbance en UV.
Il faut aussi signaler que la présence d’ions bromures dans les eaux les plus minéralisées induit en particulier une formation plus importante des THM bromés. L’intervention d’ions chlorures et sulfates, en provoquant une diminution des potentiels de consommation en chlore, peut rendre plus complexe le schéma réactionnel de consommation du chlore. L’effet inhibiteur de la consommation en chlore est moins important en présence de sulfates que des chlorures. La présence de fer et de manganèse semble induire des variations dans les demandes en chlore et dans l’évolution de l’aromaticité des composés organiques. Elle semble également favoriser des schémas réactionnels compétitifs et complexes au cours de la chloration des solutions aqueuses de substances humiques .
Table des matières
Introduction générale
PREMIERE PARTIE : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE.
CHAPITRE I : CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES ET BIOLOGIQUES DES EAUX DE SURFACE
I.1. Introduction
I.2. Généralités sur les eaux de surface
I.3. Différents états des constituants de l’eau
I.3.1. Matières en suspension
I.3.2. Etats dissous
I.4. Caractéristiques organoleptiques
I.4.1. La couleur
I.4.2. Goût et odeur
I.4.3. Température
I.4.4. Turbidité
I.5. Caractéristiques minérales des eaux
I.5.1. Dureté
I.5.2. pH
I.5.3. Agressivité
I.5.4. Acidité
I.5.5. Conductivité
I.5.6. Alcalinité
I.5.7. Oxygène dissous
I.5.8. Sodium et potassium
I.5.9. Chlorures et sulfates
I.6. Eléments minéraux indicateurs de pollution
I.6.1. Azote ammoniacal
I.6.2. Nitrites et nitrates
I.6.3. Phosphates
I.7. Eléments Indésirables
I.8. Eléments toxiques
I.9. Caractéristiques organiques
I.10. Caractéristiques biologiques
I.11. Aspects toxicologiques et normes relatives à la qualité des eaux naturelles
I.12. Conclusion
CHAPITRE II : DONNEES SUR LES EAUX DE SURFACE ALGERIENNES
II.1.Introduction
II.2. Principales ressources hydriques superficielles
II.2.1. Données de base sur les ressources en eau
II.2.2. Bassins hydrographiques
II.2.2.1. Les ressources en eau de surface
II.2.2.1.1. Les barrages
II.2.2.1.2. Les retenues collinaires
II.3. L’envasement des barrages
II.4. Sources de pollution
II.5. Qualité physico-chimique des eaux de surface Algériennes
II.6. Conclusion
CHAPITRE III : LA CHLORATION DES EAUX DE SURFACE
III.1. Introduction
III.2. Propriétés physico-chimiques du chlore
III.2.1. Généralités et propriétés physiques
III.2.2. Propriétés chimiques
III.2.3. Aspect chimique de la chloration
III.3. Action du chlore sur les constituants de l’eau
III.3.1. Action désinfectante de chlore
III.3.2. Action du chlore sur les composés minéraux
III.3.3. Action du chlore sur les matières organiques
III.4. Incidence de la composante minérale sur la chloration des matières organiques
III.4.1. Chloration en présence d’ammoniaque
III.4.2. Chloration en présence de bromures
III.4.3. Chloration en présence du fer et du manganèse
III.5. Toxicité des sous produits de la chloration
III.6. Pratique de la chloration
III.6.1. Pratique de la chloration à travers le monde
III.6.2. Pratique de la chloration en Algérie
III.7. Conclusion
DEUXIEME PARTIE: ETUDE EXPERIMENTALE
CHAPITRE I : PROCEDURES EXPERIMENTALES
I.1. Introduction
I.2. Echantillonnage
I.3. Méthodes d’analyse physico-chimique
I.4. Description des essais de chloration
I.4.1. Potentiels de consommation en chlore
I.4.2. Essais de break point
I.4.3. Cinétique de consommation en chlore
I.5. Conclusion
CHAPITRE II : ETUDE EXPERIMENTALE DE LA QUALITE PHYSICO-CHIMIQUE DES EAUX DE BARRAGES
II.1 Introduction
II.2. Température
II.3. pH
II.4. Conductivité
II.5. Turbidité
II.6. Dureté
II.7. Alcalinité
II.8. Chlorures et sulfates
II.9. Phosphate
II.10. Sodium et potassium
II.11. Fer et manganèse
II.12. Nitrates et nitrites
II.13. Ammoniaque
II.14. Bromures
II.15. Cuivre
II.16. Cadmium
II.17. Matières organiques
II.18. Conclusion
CHAPITRE III : RESULTATS EXPERIMENTAUX DES ESSAIS DE CHLORATION
III.1. Introduction
III.2. Potentiels de consommation en chlore
III.3. Influence du taux de chloration sur les eaux de surface (break point)
III.3.1. Résultats
III.3.2. Discussion des résultats
III.4. Cinétique de consommation en chlore
III.4.1. Résultats
III.4.2. Discussion des résultats
III.5. Conclusion
Conclusion générale
Références bibliographiques
