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Micro industrielle final > 8 - Biotechnologie environnementale > Flashcards

8 - Biotechnologie environnementale Flashcards

1
Q

Définition de biotechnologie environnementale.

A

Ensemble d’applications spécifiques de la biotechnologie pour gérer l’environnement et contrôler la pollution

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Q

Les eaux usées sont caractérisées par un haut taux en matière organique brute. Nommer les différentes façons de caractériser cette matière. (6)

A
  • Demande chimique en oxygène (DCO)
  • Demande biochimique en oxygène (DBO)
  • Présence de nutriments comme le phosphore et l’azote
  • Niveau de présence de substances organiques comme les hydrocarbures
  • Niveau de présence de substances inorganiques comme les métaux lourds
  • Densité et diversité des microorganismes présents
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3
Q

Différencier la demande chimique (DCO) en oxygène et la demande biochimique en oxygène (DBO).

A
  • DCO : matière organique pouvant être oxydée chimiquement.

- DBO : indice de la matière organique pouvant être oxydée biochimiquement par activité microbienne.

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4
Q

La quantité de matière organique brute dans les eaux usées peut être influencée par quels facteurs? (6)

A
  • La source des eaux
  • Composition des réserves d’eau
  • Patron de consommation d’eau
  • Flux hydraulique
  • Habitudes locales
  • Présence de contamination industrielle
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5
Q

À part les propriétés physiologiques microbiennes, nommer 2 critères importants pour le choix des microorganismes impliqués dans le traitement des eaux.

A
  • Charge électrique de certaines cellules (implication dans les biofilms)
  • Masse ou densité cellulaire qui influencent l’efficacité de la sédimentation
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6
Q

Avec un système d’épuration utilisant des boues activées en aérobie, qu’est-ce qui sera diminué entre la DBO et la DCO? La culture se fait-elle en continu ou en batch?

A

La DBO. Avec une culture en continu.

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7
Q

Dans un système d’épuration utilisant des boues activées en aérobie, quel type de microorganismes peut-on y retrouver?

A

Des bactéries hétérotrophes.

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8
Q

Nommer les différents réservoirs d’un système d’épuration utilisant des boues activées en aérobie et nommer le rôle de chacun.

A
  • Réservoir d’aération : traitement aérobie avec les bactéries hétérotrophes.
  • Réservoir de sédimentation : sédimentation des biomasses microbiennes et des solides vaseux.
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9
Q

De quelle façon est-ce que les boues activées aérobies peuvent être optimisées quant à la quantité de microorganismes à inoculer?

A

Réutilisation des microorganismes des boues sédimentées dans le réservoir aérobie.

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10
Q

Quel pourcentage des boues activées est recyclé?

A

50-90 %

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11
Q

Quels sont les temps de rétentions hydrauliques et solides pour les systèmes d’épuration utilisant des boues activées en aérobie?

A
  • Hydraulique : 3-8 h

- Solide : 4-15 j

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12
Q

Que sont les floculats?

A

Masses gélatineuses qui se forment dans le réservoir d’aération à partir de l’influent.

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13
Q

Comment se fait la formation des floculats?

A

Via l’enchevêtrement mécanique ou électrostatique.
Agrégation progressives de particules en commençant par les particules primaires (plus petites) jusqu’aux particules tertiaires. Ça se fait avec des substances polymériques comme des polysaccharides…

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14
Q

Quels sont les bactéries présentes dans les floculats? D’où proviennent-elles? Et nommer quelques exemples de genres. (6)

A 
Gram - hétérotrophes provenant des matières fécales. 
Ex : 
- Pseudomonas
- Arthrobacter 
- Alcaligenes 
- Bacillus 
- Nitrosomonas 
- Nitrobacter
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15
Q

Qu’est-ce qu’est le temps de rétention hydraulique?

A

Temps que ça prend du début jusqu’à la fin du processus.

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16
Q

Quels microorganismes sont présents dans les floculats? (4)

A
  • Bactéries (surtout Gram -)
  • Protozoaires
  • Rotifères
  • Champignons et bactéries filamenteuses
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17
Q

Quel est le rôle des protozoaires dans les floculats?

A

Ils se nourrissent des bactéries et de petites particules, donc ont un rôle de purification.

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18
Q

Quel est le rôle des rotifères dans les floculats?

A

Forment de nouveaux floculats en dégradant les plus gros en plus petits et en retirant des bactéries, ce qui diminue la turbidité.

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19
Q

Quel est le rôle des champignons et bactéries filamenteuses dans les floculats?

A

Formation de floculats emmêlés, relâchés et irréguliers - indésirables.

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20
Q

Quelles sont les 2 étapes du retrait biologique de l’azote dans les eaux usées aérobies? Quel microorganisme s’en charge?

A
  1. Nitrification (NH4 → NO2) par Nitrosomonas, puis par Nitrobacter (NO2 → NO3)
  2. Dénitrification (NO3 → N2) par des anaérobies facultatives (Pseudomonas, Alcaligenes, Thiobacillus)
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21
Q

En quelles conditions d’oxygène la nitrification est-elle possible?

A

Avec une concentration en oxygène plus élevée que 2mg/L.

22
Q

En quelles conditions d’oxygène la dénitrification est-elle possible? Et de pH?

A

Avec une concentration en oxygène plus basse que 1mg/L et un pH plus faible que 5.

23
Q

Pour permettre un retrait optimal de l’azote, il est possible d’utiliser un procédé avec des boues activées à 2 réservoirs de sédimentation. Expliquer le fonctionnement.

A
  • 1er réservoir aérobie - oxydation des composés carbonés et nitrification.
  • 1er réservoir de sédimentation : retour des particules solides
  • 2e réservoir anoxique : dénitrification avec ajout de source de carbone (MeOH ou acétate)
  • 2e réservoir de sédimentation : retour des particules solides et séparation des sédiments
24
Q

Comment se fait la production d’un réservoir anoxique?

A

Pas d’ajout en oxygène comme avec les réservoirs aérobies, mais pas de système complexe pour retirer tout l’oxygène non plus.

25
Q

Nommer des microorganismes impliqués dans le retrait du phosphore des eaux usées. (6)

A
  • Acinetobacter
  • Aeromonas
  • Achromobacter
  • Arthrobacter
  • Klebsiella
  • Pseudomonas
26
Q

Le retrait du phosphore des eaux usées se fait en conditions aérobies et anaérobies. Expliquer l’importance de chacune des phases.

A
  • Aérobie : Matière organique dégradée pour produire de l’énergie et un polyphosphate à partir des phosphates dans l’eau. Étape de polymérisation du phosphate inorganique.
  • Étape anaérobie : Partie des réserves de polyphosphate utilisée pour produire de l’énergie, conversion de matière organique soluble en PHA - dépolymérisation du phosphate.

En retournant vers la phase aérobie, les PHA sont utilisées comme source d’énergie.

27
Q

Dans les notes de cours, il est indiqué que l’efficacité du retrait du phosphore est assuré par le passage anaérobie vers aérobie. Pourquoi?

A

En retournant vers la phase aérobie, les PHA produits en phase anaérobie sont utilisées comme source d’énergie.

28
Q

Pourquoi est-ce si important de retirer le phosphore des eaux usées avant de les rejeter?

A

À cause du risque d’eutrophisation.

29
Q

Nommer 3 problèmes qui peuvent survenir lors de la sédimentation des boues.

A
  • Formation de floculats et défloculation
  • Gonflement des boues et problèmes de sédimentation
  • Moussage des bactéries
30
Q

Sous quelles conditions peut-on observer une défloculation? Quelle en est la conséquence?

A

Forte DBO (plus de nutriments que de microorganismes) produit une croissance dispersée et une DBO plus basse va mener à de minuscules floculats.

Défloculation observée avec un pH faible et une faible concentration en O2, des polluants toxiques ou une trop forte agitation, ce qui mène à un effluent turbide.

31
Q

Sous quelles conditions peut-on observer un gonflement des boues? Quelle en est la conséquence?

A

Lorsqu’il y a une croissance filamenteuse excessive, ce qui interfère avec la compaction des boues et la clarification de l’effluent.

32
Q

Quel microorganisme est responsable du moussage des bactéries?

A

Les actinomycètes (Nocardia) en croissance excessive.

33
Q

Nommer les différents systèmes de traitement des eaux usées en aérobie. (2)

A
  • Avec boues activées

- Avec biofilms

34
Q

Il y a 3 groupes de microorganismes impliqués dans le système de traitement aérobie avec biofilms. Les nommer et expliquer leur rôle.

A
  1. Décomposeurs : solubilisation enzymatique, oxydation des susbtances carbonées. Composé de bactéries, champignons et parfois d’algues.
  2. Faunique : protozoaires se nourrissant des bactéries et clarifiant l’effluent et nématodes/rotifères/larves d’insectes qui encouragent le flux de nutriments et d’oxygène à travers le biofilm.
  3. Nitrificateurs : enlever la charge en azote du milieu.
35
Q

Comment fonctionne la nitrification/dénitrification des eaux dans un biofilm?

A

Avec une stratification verticale. En haut du biofiltre, il y a plus de décomposeurs que de nitrificateurs, surtout que l’oxygène est limitante. La DBO est maximale. En bas, il y a une DBO plus faible et il y a plus de nitrificateurs et moins d’oxygène.

36
Q

Nommer 4 facteurs influençant la composition et la croissance du biofilm dans le traitement d’eaux.

A
  • Degré d’attachement
  • Degré d’hydrophobicité entre les cellules et le milieu de surface
  • Caractère rugueux de la surface et la formation d’une matrice gluante
  • Force des eaux usées et épaisseur du biofilm.
37
Q

Nommer quelques avantages du traitement des eaux anaérobies par rapport au traitement aérobie. (3)

A
  • Pas besoin d’alimentation en oxygène
  • Traitement d’eaux très chargées
  • Production de gaz - biocarburants
38
Q

Nommer quelques désavantages du traitement des eaux anaérobies par rapport au traitement aérobie. (4)

A
  • Microorganismes utilisés fastidieux
  • Plus cher pour avoir des conditions complètement anaérobies
  • Gestion du méthane coûteux
  • Besoin d’eaux très chargées (plus de 500 mg/L) pour que ce soit worth
39
Q

Nommer les 4 phases du traitement microbiologique des eaux usées en anaérobie. Nommer les microorganismes importants pour chaque phase.

A
  1. Phase hydrolytique : hydrolyse des substrats organiques. Ex : Clostridium
  2. Phase acidogénique : produits d’hydrolyse convertis en acides (pyruvique, acétique, propionique…). Ex : Lactobacillus
  3. Phase acétogénique : production d’acide acétique via l’ethanol et les acides gras à chaînes courtes(hétéro) ou via l’hydrogène et le co2 (homo)Ex : Enterobacter, Serratia
  4. Phase méthanogénique : acide acétique et CO2 transformés en méthane par des bactéries anaérobies strictes et archaebactéries.
40
Q

Caractériser les microorganismes utilisés pour la phase méthanogène du traitement anaérobie des eaux usées. (4)

A
  • Bactéries anaérobies strictes et archaebactéries.
  • Plus exigeantes : pas d’O2(toxique à 0,01mg/L)
  • Sensibles aux chocs
  • Croissance lente
41
Q

Nommer les 2 différents réacteurs anaérobies.

A
  • Cuves ouvertes

- Digesteurs clos

42
Q

Nommer différents métaux lourds pouvant contaminer les eaux.

A
  • Cuivre
  • Nickel
  • Zinc
43
Q

Nommer 3 méthodes physico-chimiques pour retirer les métaux lourds des eaux usées. Quels sont les désavantages de l’utilisation de méthodes physico-chimiques?

A
  • Osmose inverse : haute pression
    ★ Précipitation
  • Échange d’ions

Désavantages : dispendieux et faillible.

44
Q

Comment se fait le retrait d’ions métalliques des eaux en utilisant des microorganismes? (Genre des processus cellulaires pouvant aider à la détoxification) (4)

A
  • Oxydation ou réduction enzymatique
  • Composés qui capturent et retirent les ions métalliques du milieu
  • Liaison des ions sur les parois cellulaires
  • Précipitation de sels métalliques sur la surface cellulaire
45
Q

Nommer les 6 étapes de traitement de déchets solides par compostage.

A
  1. Étape de latence courte.
  2. Étape mésophile : dégradation de protéines, polysaccharides et composés carbonés simples.
  3. Étape thermophile : actinomycètes digèrent les polymères de carbone. Inactivation des pathogènes.
  4. Étape de refroidissement : épuisement de matières décomposables. Champignons repopulent la masse compostable et dégradation des produits carbonés (lignine, cellulose, hémicellulose).
  5. Maturation : retour à la température ambiante, phase d’humidification et de nitrification. Dure plusieurs semaines. Faune carnivore et animale (fourmis…) peuvent envahir le compost.
  6. Analyse de la qualité du compost. Présence de métaux lourds?
46
Q

Définir le compostage.

A

Décomposition accélérée de matériel organique d’origine biologique sous des conditions contrôlées d’aération, d’humidité et de température par des microorganismes présents dans les déchets pour produire un produit organique stable.

47
Q

Le compostage se fait sous quelle condition en oxygène?

A

Aérobie.

48
Q

Nommer des facteurs qui influencent la dégradation de la biomasse à composter. (4)

A
  • Taille des particules
  • Nature physique et chimique des substrats (ratio C:N, humidité…)
  • Aération
  • Agitation
49
Q

Nommer des usages et propriétés des composts commerciaux. (4)

A
  • Efficaces pour la fertilisation ou le conditionnement de sols
  • Faible teneur en pathogènes
  • Faible teneur en produits toxiques
  • Peu de débris (verre…)
50
Q

Quel est le but principal du compost?

A

Stabilisation de la matière organique.

Micro industrielle final (5 decks)

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