4C L'exploitation de quelques ressources naturelles par l'être humain pour ses besoins en nourriture et ses activités quotidiennes

Tamis, seringue, papier filtre, levures, charbon actif, eau entrant dans la station d'épuration, bandelette glucotest, cristallisoir, bécher Logiciel google earth + fichier eau_ sol.kmz Fiche technique : utilisation de Google Earth

Modèle station épuration Tableur et fichier tableur : "qualité de l'eau en amont et aval d'un rejet de matière organique dans une rivière"

modèle station épuration +

• sable de Fontaineblau

• suspension de levures à 10g/l, bien oxygénées quelques heures avant le début de l'utilisation du modèle

• chlorure ferrique

• eau de javel

• eaux usées

+ fiche technique "2.2 EAU - 3_FT modèle station épuration"

+ fichier google earth "eau et sol.kmz"

Installation

Au départ, les trois bassins sont équivalents (excepté le bassin supérieur pour la position de la plaque magnétique).

Mettre en place, en premier, le bassin le plus bas. Puis, disposer le bassin intermédiaire, et enfi n, le supérieur.Veiller à ne pas endommager les robinets lors de la mise en place de l'ensemble.

Le support comporte une partie métallique à chaque niveau et chaque bassin a une surface magnétique, une bonne stabilité de l'ensemble est ainsi assurée.Disposer le puits cylindrique dans le collier Nicoll fi xé à la cloison verticale du support; laisser un minimum d'espace avec le fond du bassin (une adhésion apparente convient même)

.Mettre en place l'entonnoir en haut du puits, à la tête du processus d'épuration.Découper trois bandes de papier fi ltre de dimensions 25 × 110 mm et en déposer une verticalement au niveau de chaque demi-puits.

1. Principe :

Un mélange, eau additionnée de divers éléments, simulant les eaux usées est versé en tête d'une station d'épuration.Le passage à travers les différentes étapes aboutit finalement à une eau purifiée, c'est à dire débarrassée des débris plastique, du sable, de l'huile, et des matières organiques (représentées par le sucre).

Cette purification s'effectue grâce à différents processus:- filtration à travers grillages grossiers : retenue des matières plastique- barrage d'une partie du sable au niveau du puits cylindrique- décantation de l'huile- renvoi de l'eau dans le bac suivant, à travers un papier filtre ; fermeture du robinet avant passage de la phase huileuse supérieure- dégradation des matières organiques (sucres) par ajout de micro-organismes (levures) ; cette étape est optimisée par une oxygénation continue (bulleur d'aquarium). Le taux de sucre dans le milieu peut être suivi par le TRACER. C'est le bassin biologique.- il est possible, enfin, de faire précipiter les micro-organismes en ajoutant du fer perchlorure en solution: décantation secondaire.

L'eau sortant de cette chaîne de purification peut être rejetée dans la nature mais ne peut pas être consommée : elle n'est pas potable. Une nouvelle série de traitements doit encore être effectuée ; elle ne concerne plus ce modèle analogique.

Remarque :

On peut observer, au fur et à mesure des étapes, des boues s ‘accumuler au fond des bassins ; dans la réalité, ces boues sont récupérées, déshydratées puis incinérées. Les cendres sont stockées dans un silo puis évacuées.

2. Mode opératoire :

a) Durée du TP

Le temps total du TP est d'environ 2 heures, mais les levures doivent être mises à jeûner environ 6 heures auparavant.

b) Mise des levures à jeûner

Pour que les levures aient une activité optimale, il est nécessaire de les mettre à jeûner pendant plusieurs heures.Pour cela, disposer la solution de levures à 6% (les 70mL préparés en 1.

c)) dans un petit bécher et mettre sous agitation (agitateur magnétique) pendant 6 heures environ.

c) Reconstitution des eaux usées

Mélanger les éléments suivants:• matières plastique 2,5g• sable 20 g• solution de glucose à 5% 20mL• huile alimentaire 5mLCompléter à 500mL avec de l'eau du robinet.Bien mélanger.

d) Premier stade d'épuration : décanteur primaire

• Avant de verser les eaux usées dans le décanteur primaire, verser un peu d'eau au fond du bac sur une hauteur d'environ l/2mm : cette petite quantité d'eau empêchera de trop grandes turbulences et le passage trop rapide de sable hors du puits circulaire.

• Verser doucement l'échantillon d'eaux usées à travers l'entonnoir grillagé en laissant couler le long de la paroi du puits cylindrique : l'entonnoir retient les gros déchets (billes plastique).

• Laisser décanter (environ 30 minutes).

• Lorsque les différentes couches (sable, eau, huile) sont bien visibles, ouvrir doucement le robinet permettant le passage dans le bassin biologique. La bande de papier filtre arrête encore un peu de sable. Laisser couler goutte à goutte

• Fermer le robinet lorsque le niveau liquide atteint la phase huileuse supérieure : l'huile est ainsi arrêtée avant le passage dans le bassin biologique. Elle restera, mélangée au sable, dans le premier bassin.e) Deuxième stade d'épuration : bassin biologique

• Mettre en place un bulleur d'aquarium dans ce deuxième bassin afi n d'assurer une bonne oxygénation du milieu.

• Se reporter à la notice du TRACER pour la mise en oeuvre et le déroulement des mesures du taux de glucose dans le milieu.

• Effectuer une première mesure du taux de glucose, avant introduction des microorganismes (levures) : ce taux doit être compris dans la gamme de mesure du TRACER (entre 40 et 400 mg/dl). Si ce n'est pas le cas, diluer un peu le milieu pour abaisser la concentration de glucose.

• Introduire les 70mL de solution tamponnée de levures prêtes à consommer le glucose.

• Effectuer régulièrement (environ toutes les 3-4 minutes) des dosages du glucose à l'aide du TRACER et des bandelettes test. Si les levures ont suffi samment jeûné, le taux diminuera rapidement traduisant une épuration du milieu en substance organique.

• Les prélèvements s'effectuent à l'aide d'une seringue que l'on nettoie entre deux mesures.• Lorsque le taux de glucose est arrivé à son minimum, ouvrir le robinet afi n de laisser s'écouler le contenu du bassin dans le suivant: décanteur secondaire.•

Une bande de papier filtre disposé dans le demi-puits optimise encore la clarification

Remarque :

Le principe de dégradation de la matière organique par les microorganismes étant démontrée par la seule diminution du taux de glucose, il n ‘est pas absolument nécessaire d'aller jusqu'à sa disparition totale

f) Troisième stade d'épuration décanteur secondaire

• Le rôle de cet ultime bassin est de séparer l'eau “épurée” des microorganismes par un procédé de floculation.

• Après cette étape, l'eau pourra être rejetée dans l'environnement sans risquer de l'endommager.

• Ajouter quelques millilitres de solution de Fer perchlorure à 10% et quelques pincées de KCl : des flocons apparaissent peu à peu, traduisant la précipitation des levures.

• L'eau peut maintenant être rejetée dans la nature. Elle est dépourvue de débris plastique, de sable, d'huile et de substances organiques....