La phyto-épuration, critères de potabilité de l'eau, bac L ES 2016.



  Phyto-épuration. Centres étrangers
Dans les systèmes de phyto-épuration, les eaux usées sont dirigées vers des filtres plantés d’espèces végétales soigneusement sélectionnées. On utilise souvent des plantes persistantes émergentes telles que les bambous, roseaux, massettes.
La phyto-épuration utilise les bactéries naturellement présentes dans le sol pour épurer l’eau. Certaines d’entre elles, en présence de dioxygène, sont capables de consommer les matières organiques présentes dans les eaux usées pour les transformer en matière minérale assimilable par les plantes, sans dégager de mauvaises odeurs. L’eau devient alors claire
Production grâce à l'électrolyse de l'eau.
Question 1 : Justifiez l’intérêt de choisir des plantes capables d’absorber les ions nitrate et phosphate.
Les nitrates et phosphates sont dangereux pour la santé.
Les nitrates et les phosphates sont de puissants entrophisants.
 Question 2 : On se propose de tester l'efficacité d'un système de phyto-épuration de ce type, en réalisant un dosage de l'azote total de la matière organique contenue dans les eaux épurées à la sortie du dernier bassin. Pour cela, l'échantillon d'eau épurée est minéralisé pour que l'élément azote se retrouve sous forme d'ammoniac puis la solution obtenue est dosée par la méthode dite de "dosage par comparaison"
Protocole expérimental :
 - On prélève un volume Veau = 20,0 mL de solution témoin contenant de l'azote dont la concentration massique C0 est de 30 mg.L-1 puis on effectue un dosage colorimétrique avec une solution d'acide chlorhydrique. On observe un changement de couleur pour un volume d'acide versé V1 = 18,2 mL.
 - On prélève ensuite un échantillon d'eau épurée de même volume Veau = 20,0 mL à la sortie du dernier bassin et on effectue le dosage colorimétrique de la même façon que pour la solution témoin. Pour observer le même changement de couleur, il a fallu verser cette fois un volume V2 = 7,1 mL d'acide.
On précise que la concentration massique en azote est proportionnelle au volume d’acide versé pour un volume d’eau prélevé identique.
Le système de phyto-épuration utilisé permet-il d'atteindre un résultat conforme aux normes européennes concernant le rejet d'azote dans l'environnement ?
Concentration massique en azote dans l'eau rejetée :
C0 V2 / V1 = 30 x7,1 /18,2 =11,7 mg/L.
Cette valeur est inférieure à 15 mg /L ; la norme est respectée.

Question 3 : À votre avis, une eau ainsi traitée et épurée peut-elle être considérée comme potable ? Justifiez.
Non, une eau potable doit respectée de nombreux critères  autres que la teneur en nitrate :
critères concernant les paramètres organoleptiques, les paramètres physicochimiques, les paramètres concernant les substances indésirables et toxiques, les paramètres microbiologiques, les paramètres concernant les eaux adoucies.




Critères de potabilité. Pondichéry.
Détermination expérimentale de la dureté de l’eau par la méthode du savon .
Les ions calcium et magnésium, responsables de la dureté, sont précipités par le savon en milieu de pH neutre. Dès précipitation totale, l’eau savonneuse mousse par agitation.
MODE OPERATOIRE :
Dans le tube à essais contenant l’échantillon d’eau à analyser, verser goutte à goutte la liqueur de savon hydrotimétrique en agitant énergiquement après chaque ajout. Observer. Cesser les ajouts dès qu’une mousse stable persistant au moins 5 minutes et se reformant après une nouvelle agitation est obtenue.
Le titre hydrotimétrique TH exprimé en degrés français (°f) est égal au nombre total de gouttes de liqueur versées.
 Principe de l’adoucissement de l’eau
L'adoucissement est la technique utilisée pour abaisser le titre hydrotimétrique (TH) de l’eau dont la valeur traduit la concentration en ions calcium Ca2+ et en ions magnésium Mg2+ L'adoucisseur est un appareil qui utilise une résine polystyrène échangeuse d’ions et dont le principe consiste à remplacer les ions calcium et magnésium de l’eau par des ions sodium Na+ fournis par la résine.

Mr et Mme X ont l'intention de renouveler leur installation de chauffage central. L'instalateur leur recommande également la mise en place d'un adouciceur d'eau car la nouvelle chaudière et le ballon d'eau chaude ne devront utiliser que de l'eau douce.
1. Une détermination de dureté est réalisée. L'eau testée mousse après addition de 26 gouttes de liqueur de savon hydrotimétrique. Déduisez-en si la recommandation de l'installateur est justifiée.
Le titre hydrotimétrique (TH) exprimé en degré français ( °f) est égal au nombre total de gouttes de liqueuir versées soit 26°f. Cette eau est qualifiée de dure. La recommandation est justifiée.
2. Expliquer les risques encourus si Mr et Mme X ne suivent pas cette recommandation.
Les canalisations s'entartrent ; les savons sont moins efficaces.
3. L'eau arrivant chez Mr et Mme X a une teneur en sodium de 9,4 mg/L et sera adoucie de 11°f. Sachant que 1°f d'adoucissement entraîne une augmentation de concentration en ion sodium de 4,6 mg/L, montrer que l'eau adoucie reste potable.
Teneur en ion sodium de l'eau adoucie : 9,4 +11*4,6 = 60 mg/L.
Cette valeur reste inférieure à la norme 200 mg/L pour les ions sodium. L'eau adoucie reste potable.










Liban :
Question 1 : Indiquer comment on qualifie une eau que l’on peut consommer.
L'eau potable.
Etape 1 : Dégrillage et tamisage : l'eau passe à travers une simple grille, afin d'arrêter les déchets présents dans l'eau
Etape 2 : Floculation : un coagulant est ajouté à l'eau pour rassembler en flocons les déchets encore présents dans l'eau. Ces flocons, plus denses que l'eau, se déposent au fond.
Etape 3 : L’eau traverse successivement un filtre, constitué d’un lit de sable fin, pour éliminer des particules encore visibles à l’œil nu puis un filtre à charbon actif pour éliminer des micros polluants.

 Question 2 : a- Donner le nom du traitement mécanique des étapes 1 et 3 : Cocher uniquement la réponse exacte  macération  décantation  filtration  distillation
b- Donner le nom du traitement mécanique de l’étape 2 : Cocher uniquement la réponse exacte  macération  décantation  filtration  distillation

 Question 3 : Indiquer la raison de l’introduction de chlore lors du traitement de l’eau prélevée dans la nature.
Maintien de la qualité de l'eau ( désinfection )lors de sa distibution par conduite souterraine.

Pour déterminer la concentration en ions chlorure d’un échantillon d’eau du robinet, un chimiste utilise une méthode dite « par comparaison ». La manipulation se fait en deux étapes :
 1. Il verse tout d’abord goutte à goutte, une solution de nitrate d’argent dans 10 mL de solution de chlorure de potassium de concentration connue en ions chlorure C1 égale à 150 mg/L contenant quelques gouttes de chromate de potassium. Il cesse de verser la solution de nitrate d’argent à l’apparition d’un précipité rouge.
 2. Il effectue ensuite la même manipulation en remplaçant la solution de chlorure de potassium par 10 mL d’eau du robinet dont on veut déterminer la concentration en ions chlorure.
 Lors de cette expérience il y a proportionnalité entre le volume de solution de nitrate d’argent versé jusqu’à apparition du précipité rouge et la concentration en ions chlorure dans les 10 mL de l’échantillon testé

Question 4 : a- Nommer l’instrument de verrerie avec lequel on verse goutte à goutte la solution de nitrate d’argent lors des manipulations décrites.
Burette graduée.
 b- Déduire de l’expérience décrite  la concentration C en ions chlorure de l’eau du robinet. Expliquer la démarche.
Volume de solution de nitrate d’argent versé pour obtenir l’apparition d’un précipité rouge
:
Pour 10 mL de solution de chlorure de potassium  : 10 mL
Pour 10 mL d’eau du robinet  : 20 mL.
ll y a proportionnalité entre le volume de solution de nitrate d’argent versé jusqu’à apparition du précipité rouge et la concentration en ions chlorure :
C = 2 C0 = 2 x150 = 300 mg /L.

Préciser si l’eau du robinet testée est propre à la consommation. Justifier la réponse.
300 mg/L est supérieure à la valeur limite admise ( 250 mg /L) : l'eau est impropre à la consommation.



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