Gestion intégrale de l´eau

1. INTRODUCTION

   Après avoir souligné l’importance de l’eau dans la terre et dans les écosystèmes naturels, on procède à une description détaillée des utilisations consultatives et de la disponibilité des ressources en eau pour l’approvisionnement domestique, agricole et industriel.

   INTRODUCTION

   Vision générale sur l’importance de l’eau dans la vie de l’homme.

   LA MOLÉCULE D’EAU. CARACTÉRISTIQUES ET PROPRIÉTÉS

   La molécule d’eau. Structure de l'eau. Propriétés physiques et chimiques.

   L’EAU DANS LA TERRE

   Rôle de l’eau sur la Terre. Introduction au cycle de l’eau.

   L’EAU ET LES ÊTRES VIVANTS

   Rôle et fonctions de l’eau chez les êtres vivants.

   L’EAU DANS LES ÉCOSYSTÈMES

   Rôle et effets de l’eau dans les écosystèmes terrestres : le relief, l’érosion, le climat, la biocénose.

   L’EAU ET LES ÊTRES HUMAINS

   Évolution historique des utilisations de l’eau. Consommations et disponibilité : consommation domestique, consommation agricole et industrielle. Utilisations actuelles de l’eau : l’eau et l’activité humaine, utilisation rationnelle de l’eau, la gestion des ressources hydriques, le circuit de l’eau.

2. LE CYCLE DE L’EAU

   Dans ce paragraphe, on met l’accent sur l’équilibre naturel de l’eau sur la planète, tout en détaillant les différents types d’eaux continentales et marines impliquées dans ce processus.

   CONCEPTS GÉNÉRAUX

   Répartition des eaux sur la planète et cycle biologique. Formation de la Terre et origine de l’eau. Le cycle énergétique de la Terre : le moteur du cycle hydraulique.

   L’EAU DE MER

   Concepts de base. Composition de l’eau de mer : types de constituants de l’eau de mer, constance de la composition, exceptions à la règle des proportions constantes, origine des sels dans l’océan. Température. Salinité. Densité. Circulation générale de l’eau de mer

   L’EAU DANS L’ATMOSPHÈRE

   La circulation dans l’atmosphère. L’évaporation et l’évapotranspiration et sa mesure (sonde à neutrons, lysimètres,...). Les précipitations. Effet orographique comme conséquence de la présence de chaînes de montagne. Fronts de masses en mouvement. Convection. Mesure des précipitations.

   LES EAUX CONTINENTALES

   Ruissellement et infiltration. Les eaux souterraines. Aquifères : mouvement des eaux souterraines. Sources. Outils de représentation et étude des eaux souterraines. Lacs. Types de bassins lacustres. Équilibre hydrique dans les lacs. Stratification et types de lacs. Fleuves. Bassins hydrographiques. Éléments hydrologiques d’un fleuve. Types de drainage fluvial. Types de fleuves et leur classification. Le flux dans les fleuves. Glaciers et masses de glace. Origine de la glace glaciaire. L’équilibre entre les glaciers et leur mouvement.

3. GESTION DE L’EAU

   On procède à l’analyse de la gestion de l’eau au niveau domestique et industriel (textile, tannage de la peau, papeterie, chimie, etc.), en mettant l’accent sur les systèmes d’assainissement et de traitement des eaux et en établissant des mesures d’économie et des critères écologiques dans les politiques à adopter.

   INTRODUCTION

   Une vision générale de l’eau comme ressource. La gestion intégrale de l’eau. Cycle intégral de l’eau utilisée pour la consommation de l’homme. Rationalisation de l’utilisation et de la nécessité de préserver la qualité : captage, épuration, approvisionnement, consommation et traitement.

   GESTION DE L’EAU POUR UNE UTILISATION DOMESTIQUE

   Sources de captage : eaux de pluies, de surface et souterraines. Les captages d’eau. Débits disponibles et utilisations de l’eau. Approvisionnement et distribution de l’eau : mécanismes de gestion. Dépôts de régulation et de distribution : emplacement, caractéristiques de construction, équipement. Réseau de distribution. Situation actuelle des approvisionnements : qualité des services et problèmes techniques. Systèmes d’économie d’eau à la maison. Le prix de l’eau : les tarifs d’approvisionnement, éléments du reçu, frais de pollution de rejet et d’assainissement. Plans et programmes d’assainissement : objectifs, fondements, contenus. Programme de traitement des boues des stations d’épuration. Réutilisation des eaux usées. Critères écologiques dans la gestion de l’eau. Le marché de la gestion de l’eau. Formes d’exploitation du service des eaux.

   GESTION DE L’EAU POUR UNE UTILISATION INDUSTRIELLE

   Utilisations industrielles de l’eau. La fonction de l’eau dans les processus industriels : fluide thermique, génération d'énergie, fonction de transport, agent d’entretien, matière première. Utilisation de l’eau dans certains secteurs industriels : textile, tannage de peau, papeterie, industrie alimentaire et chimique. Économie d’eau dans l’industrie. Systèmes de gestion d’eau dans l’industrie. Classification des effluents industriels. Épuration des eaux usées industrielles.

4. ANALYSE ET CARACTÉRISATION DES EAUX

   L’analyse et la détermination des propriétés physicochimiques et biologiques sont fondamentales pour connaître la qualité et le sort final des eaux après leur épuration. En effet, à l’aide de telles techniques, il est possible d’étudier l’impact sur l’environnement du rejet dans le milieu aquatique, de vérifier la conformité à la législation en vigueur ou l’adéquation de la concentration de nutriments.

   NÉCESSITÉ D’ANALYSER L’EAU

   Analyse de l’impact de l’augmentation de la pression humaine dans les écosystèmes. Étude de la pollution de l’eau. Typologie de décharges dans le milieu : localisées et délocalisées. Étude de l’analyse de l’eau : critères de caractérisation et suivi. Problématique des méthodes d’analyse. Contrôle légal de la qualité des eaux. Fonctions de l’analyste des eaux.

   PRÉLÈVEMENT D'ÉCHANTILLONS

   Importance et représentativité. Types de prélèvement d'échantillons. Transport des échantillons. Programmes d’échantillonnage : cadre juridique, étapes, paramètres physiques, chimiques, radiologiques et microbiologiques à considérer. Choix de techniques d’analyse appropriées. Équipes d’échantillonnage. Normes pratiques d’échantillonnage. Récipients. Conservation des échantillons.

   MÉTHODIQUES ANALYTIQUES

   Méthodiques volumétriques. Méthodiques gravimétriques. Méthodiques instrumentales. Colorimétrie : Loi de Lambert-Bert, le colorimètre, précautions pour éviter les erreurs. Spectrophotométrie d’appel : méthodes de mesure, le spectrophotomètre, précautions pour éviter erreurs. Spectrométrie d’absorption atomique : préparation de l’échantillonnage, méthodes de mesure, l’instrument d’absorption atomique, précautions pour éviter erreurs. Chromatographie. Classification des différentes techniques de chromatographie.

   ANALYSES AUTOMATIQUES ET DE CONTRÔLE EN CONTINU.

   Analyse automatique. Contrôle en continu.

   TECHNIQUES D’ANALYSE.

   Caractères organoleptiques. Mesure de la couleur. Goûts et odeurs. Mesure de la turbidité. Paramètres physicochimiques : température, pH, solides en suspension et dissous, résidu sec, alcalinité-équilibre carbonique, conductivité, dureté, calcium, etc. Paramètres relatifs aux substances non désirables : composés azotés, composés organiques, métaux, phosphore. Substances toxiques. Essais analytiques d’écotoxicité. Paramètres bactériologiques : prélèvement d’échantillons d’eaux pour analyses microbiologiques, bactéries aérobies, coliformes, streptocoques fécaux, maladies clostridiales.

   QUALITÉ DES EAUX

   Introduction historique à la qualité des eaux. Utilisations de l’eau par différents pays. Le rôle de l’OMS dans la qualité de l’eau dans le monde. Classifications de qualité. Eau pour la consommation de l’homme. Eau pour l’agriculture. Eaux de bain. Eaux pour l’industrie. Recharge des aquifères. Eau pour la vie piscicole. Eaux dans les rejets. Réseaux de contrôle des eaux. Indice de qualité de l’eau. Annexe de législation actualisée sur la qualité des eaux.

5. INSTALLATIONS ET TRAITEMENT DE L’EAU

   On effectue une description exhaustive de la séquence de traitements de l’eau, de son entrée dans l’usine de traitement à sa sortie traitée, en fonction de la population équivalente, de la typologie du canal de réception et des critères établis par la législation en vigueur. On précise également en détail le traitement suivi par les boues générées dans le processus par les applications ou par leur élimination dans un dépôt contrôlé.

   Dans ce chapitre, on procède au dimensionnement complet d’une station d’épuration d’eaux usées pour une grande population. Parallèlement, on y présente la conception d’autres alternatives de traitement pour les populations plus petites, telles que les systèmes de lagunes de stabilisation et les processus de dessalement. En somme, dans ce chapitre, l’accent est mis sur des aspects complémentaires comme l’entretien de l’usine, les conditions de sécurité et le choix des technologies d'épuration les plus appropriées à chaque situation en particulier.

   INTRODUCTION À L’ÉPURATION DES EAUX USÉES

   Introduction. Niveaux de traitement des eaux usées. Recommandations pour l’épuration des eaux usées. Critères de sélection des traitements pour l’épuration des eaux usées.

   TRAITEMENTS PRÉALABLES

   Introduction. Ébauche : grilles et tamis. Lacération. Dessablage. Dégraissage. Homogénéisation.

   TRAITEMENT PHYSICOCHIMIQUE

   Introduction. Traitements physicochimiques. Fondements de la sédimentation ou décantation. Flottaison. Coagulation et floculation. Neutralisation. Types de traitements physicochimiques. Épuration physicochimique complète. Épuration avec traitement physicochimique préalable au traitement biologique. Épuration avec traitement physicochimique parallèle au traitement biologique. Épuration avec traitement physicochimique suivant le traitement biologique. Rendements de l’épuration.

   ÉPURATION BIOLOGIQUE

   Traitement secondaire. Principes de l’épuration biologique. Microflore prédominante dans le traitement biologique. Croissance des micro-organismes dans les processus biologiques. Traitements biologiques de type naturel : étang de stabilisation, lagunes d’aération et filtre vert. Traitements biologiques d’installation : processus aérobies à biomasse en suspension (boues actives et tours d’épuration biologique). Problèmes typiques du système de boues actives : le bulking. Processus anaérobies à biomasse en suspension. Processus aérobies à biomasse fixée : percolateurs et systèmes biologiques rotatifs de contact (biodisques). Processus anaérobies à biomasse fixée : filtre anaérobie et lit fluidisé.

   TRAITEMENTS D’ÉPURATION AVANCÉS

   Introduction. Clarification. Processus de séparation de membranes : filtration, tamisage, ultrafiltration et microfiltration, osmose inverse. Sorption. Le charbon actif (CA). Échange d’ions. Distillation. Élimination de composants azotés et du phosphore présents dans les eaux usées.

   TRAITEMENT, UTILISATION ET ÉLIMINATION DES BOUES D’ÉPURATION

   Introduction. Caractéristiques des boues des stations d’épuration : identification physique, chimique et biologique des boues. Traitement des boues : opérations préliminaires dans le traitement des boues, épaississement, stabilisation, déshydratation et séchage thermique des boues. Combinaison de séchage thermique des boues et cogénération. Utilisation de boues dans l’agriculture : application directe et compostage. Élimination des boues d’épuration : rejet contrôlé, incinération du déchet.

   TRAITEMENT POUR LA DÉSINFECTION DES EAUX USÉES

   Introduction. Désinfectants chimiques. Chloration. Ozonisation. Rayonnement ultraviolet. Facteurs qui influent sur l’action des désinfectants. Avantages et inconvénients des traitements de désinfection.

   ENTRETIEN, EXPLOITATION ET CONTRÔLE D’EDAR

   Introduction. Entretien total des stations d’épuration des eaux usées. Exploitation des stations d’épuration des eaux usées. Systèmes de contrôle total des stations d’épuration des eaux usées.

   CHOIX DES TECHNOLOGIES D’ÉPURATION

   Facteurs les plus pertinents à prendre en compte lors de la conception d’une station d’épuration des eaux usées. Choix des technologies d’épuration. Conception des stations d’épuration pour l’industrie.

   SÉCURITÉ LORS DE L’ÉPURATION ET TRAITEMENT DES EAUX USÉES

   Introduction. Processus d’épuration. Risques généraux. Zones et phases de travail. Mesures de sécurité dans les travaux spécifiques. Stockage et caractéristiques des récipients contenant des produits chimiques toxiques, corrosifs, inflammables, explosifs et/ou nocifs. Nettoyage, révision et entretien des chaudières et des espaces confinés. Travaux d’équilibrage de toute la tuyauterie et changement de brides des surpresseurs de chaudière. Travaux d’entretien des compresseurs de gaz. Travaux d’entretien préventif/correctif et de nettoyage des équipements et de la tuyauterie sans présence de gaz. Accès et travail dans des espaces confinés. Routine pour l’accès et le travail dans des espaces confinés.

6. EAU ET ÉDUCATION ENVIRONNEMENTALE

   Il est question dans cette partie de la présentation des outils méthodologiques et d’apprentissage pour réaliser l’éducation environnementale au sujet de la gestion intégrale de l’eau, aussi bien au niveau de l’école que de la population adulte.

   L’EAU ET L’ÉDUCATION ENVIRONNEMENTALE

   Introduction. Objectifs de l’éducation environnementale. Instruments utilisés dans l’éducation environnementale : campagnes publiques, l’économiseur d’eau. Campagnes publiques de sensibilisation : le message dans la campagne. Contenu de la campagne : disponibilité des ressources hydriques, utilisations de l’eau, sources de pollution de l’eau, traitement des eaux usées, épuration des eaux.

   L’ÉDUCATION ENVIRONNEMENTALE À L’ÉCOLE

   Objectifs généraux. L’eau dans l’enseignement. Activités scolaires. Jeux. Calculez votre consommation d’eau. Comment savoir s l’eau est polluée ? Traitement des eaux usées : épuration physicochimique et biologique.

REMARQUE: Le contenu du programme académique peut être soumis à de légères modifications en fonction des mises à jour ou des améliorations effectuées.