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DCO dans la production industrielle et la gestion des eaux usées

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« W. H. Auden a dit un jour : « Des milliers de personnes ont vécu sans amour, pas un sans eau. Pourtant, alors que nous savons tous que l’eau est cruciale pour la vie, nous la rejetons quand même. Environ 80 pour cent des eaux usées du monde sont rejetées – en grande partie non traitées – dans l’environnement, polluant les rivières, les lacs et les océans. »

Plus de 80 pour cent des eaux usées du monde retournent dans l’environnement sans être traitées ou réutilisées, selon les Nations Unies ; dans certains pays les moins avancés, ce chiffre dépasse les 95 %.

L’EPA estime qu’environ 850 milliards de gallons d’eaux usées et d’eaux pluviales non traitées sont rejetées en tant que CSO chaque année aux États-Unis uniquement.

Développement de l’industrie, croissance exponentielle de la population ainsi l’augmentation de la production affecte considérablement l’augmentation de la quantité déchets qui sont rejetés directement ou indirectement dans les systèmes d’eau naturels. Selon la taille de la capacité de réception des récepteurs individuels, il faut un certain temps avant d’observer les perturbations possibles de la biologie naturelle les bilans des parties des systèmes d’eau. Les parties gravement perturbées de l’environnement naturel, en particulier l’eau, deviennent rapidement inutilisables à de nombreuses fins. Pour protéger la qualité des systèmes d’eau naturels, les eaux usées municipales avant d’être rejetées dans l’environnement doivent remplir certaines conditions de qualités.

Comment les eaux usées pourraient-elles être purifiées de manière satisfaisante et rejetées dans des récepteurs, il faut analyser l’efficacité de la purification et agir de manière appropriée. Analyser l’efficacité de l’épuration, c’est examiner les indicateurs physiques, chimiques et biologiques, la qualité de l’eau à l’entrée et à la sortie de l’épurateur. A des fins de surveillance, des indicateurs physico-chimiques de la qualité des eaux usées (demande chimique en oxygène (DCO), demande biochimique en oxygène (DBO), concentration en matières en suspension, phosphore total et azote total) sont analysés.

La demande chimique en oxygène (DCO) est un traitement critique des déchets mesure dans tout, des systèmes municipaux aux flux de déchets de fabrication alimentaire.

La réalisation correcte des tests DCO est importante pour déterminer l’efficacité du traitement des eaux usées et peut aider à diagnostiquer tout problème de traitement. La méthode DCOest également utilisée dans des applications dans les centrales électriques, l’industrie chimique, l’industrie du papier, les blanchisseries, les études environnementales et l’enseignement général. L’efficacité du procédé de traitement est normalement exprimée en pourcentage de matière oxydable purifiée au cours du cycle.

Dans les stations d’épuration, les valeurs de DCO doivent être inférieures à 10 mg/l O2 en fin de cycle de traitement.

Qu’est-ce que la demande chimique en oxygène ?

La Demande Chimique en Oxygène (DCO) est définie comme toute substance, à la fois organique et inorganique, susceptible d’être oxydée par un oxydant fort. La quantité d’oxydant consommée est exprimée en termes d’équivalence en oxygène. La DCO est exprimée en mg/l O2. En raison de ses propriétés chimiques uniques, l’ion dichromate (Cr2O72-) est l’oxydant spécifié dans la plupart des cas. Dans ces épreuves, Cr2O72- est réduit en ion chromique (Cr3 +).

Comme mentionné, les constituants organiques et inorganiques de l’échantillon sont sujets à l’oxydation. Cependant, la composante organique prédomine et présente un plus grand intérêt. La DCO est un test défini, à la fois le temps de digestion et la force du réactif et la concentration en DCO de l’échantillon affectent le degré d’oxydation de l’échantillon.

Le test DCO est normalement combiné avec d’autres tests importants pour corroborer l’efficacité de la station d’épuration.

Il existe une classification généralement acceptée des eaux usées classées par leur demande en oxygène, qui est mesurée soit par la méthode biologique (DBO) soit par la méthode DCO .

Importance : prévention de l’eutrophisation

En tant que jauges de matière organique dans un échantillon, la DBO et la DCO sont essentielles dans les eaux usées pour déterminer la quantité de déchets dans l’eau. Les déchets riches en matière organique nécessitent un traitement pour réduire la quantité de déchets organiques avant d’être rejetés dans les eaux réceptrices.

Si les installations de traitement de l’eau ne réduisent pas la teneur en matières organiques des eaux usées avant qu’elles n’atteignent les eaux naturelles, les microbes présents dans les eaux réceptrices consommeront la matière organique.

En conséquence, ces microbes consommeront également l’oxygène de l’eau réceptrice dans le cadre de la décomposition des déchets organiques. Cet appauvrissement en oxygène ainsi que des conditions riches en nutriments sont appelés eutrophisation, une condition de l’eau naturelle qui peut entraîner la mort de la vie animale.

Les installations de traitement des eaux usées réduisent la DCO et la DBO en utilisant ces mêmes microbes dans des conditions contrôlées. Ces installations aèrent des chambres injectées de bactéries spécialisées capables de décomposer la matière organique dans un environnement qui ne nuit pas aux eaux naturelles.

La DCO peut être mesurée par méthodes titrimétriques et photométriques.

Dans le passé, le permanganate de potassium était largement utilisé comme oxydant, mais il s’est avéré incohérent dans sa capacité à oxyder toute la matière organique avec une grande variété d’échantillons de déchets.

Aujourd’hui, la plupart des tests DCO disponibles utilisent le bichromate de potassium comme oxydant. Le bichromate de potassium est un oxydant très puissant et a un pouvoir d’oxydation entre 95 et 100 % des matières organiques.

La digestion est effectuée sur les échantillons avec une quantité définie d’oxydant, d’acide sulfurique et de chaleur (150°C). Des sels métalliques sont généralement inclus pour supprimer toute interférence et catalyser la digestion. La digestion prend généralement deux heures.

Lors de la digestion, il est nécessaire d’avoir un excès d’oxydant ; cela garantit une oxydation complète de l’échantillon. Par conséquent, il est important de déterminer la quantité d’oxydant en excès. Les deux méthodes les plus courantes pour cela sont le titrage et la colorimétrie.

DCO – mesurée par titrage

Un échantillon est conservé dans une solution fortement acide avec un excès connu de bichromate de potassium (K2Cr2O7). Après digestion, le reste non réduit K2Cr2O7 est titré avec du sulfate d’ammonium ferreux pour déterminer la quantité de K2Cr2O7 consommée et la matière oxydable est calculée en équivalent oxygène. Cette procédure est appliquée à des valeurs de DCO comprises entre 40 et 400 mg/l.

Des valeurs de DCO plus élevées peuvent être obtenues par une dilution soigneuse ou en utilisant des concentrations plus élevées de solution de digestion de dichromate

Vous pouvez quantifier la quantité de chrome trivalent dans un échantillon après digestion en mesurant l’absorbance de l’échantillon à une longueur d’onde de 600 nm dans un photomètre ou un spectrophotomètre. Alternativement, l’absorbance du chrome hexavalent à 420 nm peut être utilisée pour déterminer la quantité de chrome en excès à la fin de la digestion afin de déterminer les valeurs de DCO. Lorsqu’un échantillon est digéré, le matériau DCO dans cet échantillon est oxydé par l’ion dichromate. En conséquence, le Chrome passe d’hexavalent (VI à trivalent (III). Les deux espèces de chrome présentent une couleur et absorbent la lumière dans la région visible du spectre. Dans la région de 400 nm, l’ion dichromate (Cr2O72-) absorbe beaucoup de lumière tandis que l’ion chromique (Cr3 +) en absorbe beaucoup moins. Dans la région des 600 nm, c’est l’ion chromique qui absorbe beaucoup et l’ion dichromate a une absorption pratiquement nulle.

Cette méthode est simple et ne nécessite que quelques étapes simples.

  • Digérez vos échantillons et un blanc réactif. (Le blanc réactif n’est qu’un échantillon d’eau déminéralisée qui est traité de la même manière que vos échantillons réels. Vous pouvez même réutiliser le blanc aussi longtemps que dure votre lot de réactifs.)
  • Laissez les échantillons digérés et le blanc refroidir.
  • Mettre l’instrument à zéro à l’aide du flacon vierge.
  • Lisez les échantillons.

Les méthodes préprogrammées HANNA couvrent les plages de 0 à 15000 mg/l O2:

  • GE : 0-150 mg/l env. 420 nm
  • GM : 0-1000 (1500) mg/l env. 600 nm
  • GL : 0-15000 mg/l env. 600 nm

Quelle méthode choisirez-vous ?

Les méthodes titrimétriques et photométriques ont leurs propres avantages et inconvénients.

Le titrage nécessite moins d’équipement puisque le seul équipement dont vous avez besoin est un titreur, un bloc chauffant et des flacons de digestion. Cependant, la procédure est un peu plus laborieuse. Un titreur automatique peut réduire la quantité d’entrées utilisateur requises et peut être utilisé pour d’autres applications dans les eaux usées (par exemple l’alcalinité, l’acidité volatile)

Bien que la colorimétrie nécessite un spectrophotomètre ou un photomètre, elle offre la commodité puisque la plupart des fabricants proposent des réactifs prémélangés, il vous suffit donc d’analyser vos échantillons avec les produits chimiques de digestion et un contact minimal.

La colorimétrie facilite également la mesure puisque tout ce que l’analyste a à faire est de digérer les échantillons et de laisser l’instrument faire le travail. Pour ces raisons, la colorimétrie est la méthode la plus courante pour mesurer la DCO.

HANNA l’a totalement couvert!

Option A :

Photomètre/Spectrophotomètre + Réacteur DCO + Réactifs

Option B :

Titreur AP + réacteur DCO + réactifs

  1. Bloc chauffant de digestion / Réacteur DCO

Les deux méthodes de test DCO nécessitent l’étape de digestion. Un bloc chauffantpour vos échantillons est donc crucial pour garantir des résultats précis et reproductibles. Pour de meilleurs résultats, recherchez un bloc chauffant doté de plusieurs températures afin d’avoir une utilité pour d’autres tests, tels que le phosphore total. La plupart des blocs chauffants ont également des minuteries, qui sont essentielles pour maintenir des temps de digestion cohérents sur plusieurs cycles.

Pour plus de sécurité, recherchez des modèles dotés d’un bouclier en option qui recouvre le bloc chauffant en cas d’accident.

  • Tube de chauffage

    Thermoréacteur pour la digestion DCO – HI839800

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Thermoréacteur pour la digestion DCO HI839800 est un thermoréacteur facile à utiliser, construit en matériaux durables. Le bloc d’aluminium comprend une capacité de 25 flacons et un puits pour une sonde de température de référence. Son interface utilisateur bien marquée offre un fonctionnement intuitif, équipé de deux flèches pour régler la minuterie intégrée et d’un bouton de température avec deux réglages de température prédéfinis : 150 °C et 105 °C. Les fonctions supplémentaires incluent des voyants d’état, un fusible thermique pour éviter la surchauffe et un affichage LCD continu.

  1. Titreur, photomètre OU spectrophotomètre

Le photomètre ou spectrophotomètreest l’appareil qui va lire l’absorbance des échantillons après digestion afin de la corréler avec la concentration en DCO.

Quel que soit l’instrument que vous choisissez, recherchez des modèles dotés de méthodes préprogrammées pour la DCO pour une utilisation facile.

Les meilleurs choix de HANNA sont :

HI932 Le titreur automatique avancé HI932 est la réponse à vos besoins de titrage avancés. Entièrement personnalisable pour répondre à vos besoins en matière de test, le HI932 fournit des résultats précis et une expérience utilisateur intuitive, le tout dans un boîtier compact. Titrez pour une variété de méthodes publiées en appuyant simplement sur un bouton, effectuez des mesures directes et effectuez des titrages en retour pour des échantillons complexes. Pour ceux qui nécessitent une plus grande automatisation, associez votre HI932 au passeur d’échantillons HI922 pour des résultats plus précis avec le moins d’effort possible.

  • Titrateur potentiométrique automatique

    Titrateur potentiométrique automatique avancé – HI932

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  • spectrophotomètre

    Spectrophotomètre iris – HI801

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L’iris HI801 est un spectrophotomètre élégant et intuitif qui permet de mesurer toutes les longueurs d’onde de la lumière visible.

Personnalisez vos méthodes, prenez une large gamme de mesures et soyez confiant dans la précision de vos tests avec l’iris.

La commodité des méthodes préprogrammées avec la possibilité d’étendre.

iris est préprogrammé avec plus de 80 méthodesd’analyse chimique couramment utilisées pour vous aider à démarrer. Mettez simplement à jour ces méthodes en vous connectant à un ordinateur ou à un lecteur flash.

Le photomètre de DCO HI83224 et le photomètre multiparamètre pour la demande chimique en oxygène (DCO) et la mesure d’ions spécifiques combinent précision et facilité d’utilisation dans une conception ergonomique de table. Ce compteur est l’un des photomètres les plus polyvalents du marché, offrant 15 méthodes de mesure pour différents paramètres, y compris la DCO, en utilisant des réactifs liquides ou en poudre prêts à l’emploi. Le HI83224 possède de nombreuses fonctionnalités avancées, notamment la reconnaissance des codes-barres des flacons d’échantillons, un écran LCD graphique pour afficher diverses formes chimiques et un mode didacticiel étape par étape pour les utilisateurs inexpérimentés.

HI83314 est un photomètre compact multiparamètre permettant de mesurer les principaux paramètres de qualité de l’eau et des eaux usées. Le HI83326 est l’un des photomètres les plus avancés du marché, avec une conception optique innovante utilisant un détecteur de référence et une lentille de focalisation pour éliminer les erreurs dues aux modifications de la source de lumière et aux imperfections de la cuve en verre. 10 paramètres clés de qualité de l’eau et des eaux usées avec 20 méthodes différentes couvrant plusieurs plages sont programmés dans le compteur. Les paramètres de digestion du traitement des eaux usées comprennent la DCO, l’azote total et le phosphore total, qui sont importants pour surveiller l’élimination des nutriments. Le HI83314 offre également un mode de mesure de l’absorbance pour la vérification des performances et pour les utilisateurs souhaitant développer leurs propres courbes de concentration / absorbance. Pour économiser de l’espace précieux dans un laboratoire, le HI83314 fait également office de pH-mètre professionnel avec son entrée d’électrode de pH / température numérique. Maintenant, un instrument peut être utilisé pour les mesures photométriques et de pH.

  1. DCO Réactifs préparés

Les réactifs sont l’un des composants les plus importants du système de test DCO. Ces produits chimiques sont responsables de l’oxydation de la matière organique. Ces flacons COD sont prémélangés et prêts à l’emploi.

Il existe plusieurs types de réactifs disponibles dans le commerce :

  • Réactifs conformes à l’EPA: Ces flacons sont conformes à la méthode EPA 410.4 et aux méthodes standard 5220D. Ces réactifs utilisent la formulation de cette méthode, qui contient du sulfate de mercure, du dichromate de potassium et de l’acide sulfurique. Choisissez ces flacons si votre travail vous oblige à déclarer les résultats de la DCO à un organisme de réglementation exigeant les méthodologies de l’EPA.
  • Réactifs conformes ISO: Conforme aux méthodes ISO 15705:2002 en ce qui concerne leur composition. Ces compositions de ces flacons DCO sont similaires à celles des normes EPA, elles contiennent donc également du mercure.
  • Réactifs sans mercure: La plupart des flacons de DCO contiennent du sulfate de mercure pour éliminer les interférences de chlorure, qui autrement créeraient une valeur de DCO faussement élevée. Les flacons sans DCO ne contiennent pas de mercure, ce qui les rend plus sensibles aux interférences de chlorure, mais réduisent considérablement les risques pour la sécurité et l’environnement liés à la manipulation du mercure. Par conséquent, ces réactifs sont idéaux pour les analyses de routine où des concentrations de chlorure nulles ou très faibles sont attendues.

Auteur: Nives Vinceković Budor, mag.ing.chem.ing.

Sources:

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