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MCB 602 > Biotechnologie environnementale > Flashcards

Biotechnologie environnementale Flashcards

1
Q

Quels paramètres permettent de décrire la matière organique contenue dans les eaux usées?

A

-Demande chimique en oxygène (DCO)
-Demande biochimique en oxygène (DBO)
-Niveau de nutriments comme phosphore et azote
-Niveau de substances organiques comme hydrocarbures
-Niveau de substances inorganiques comme les métaux lourds
-Densité de diversité des m.o.

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2
Q

Les eaux usées sont une conséquence de…

A

l’urbanisation et de l’industrialisation

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3
Q

Par quoi sont influencés le paramètres permettant de décrire la matière organique contenue dans les eaux usées?

A

-La source des eaux
-La composition des réserves d’eau
-Le patron de la consommation
-Flux hydraulique
-Habitudes locales
-Contamination industrielles

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4
Q

Quels sont les 2 critères de sélection des m.o. les mieux adaptés au trt des eaux usées?

A

1ère sélection: Les propriétés physiologiques (autotrophe, chimiolithotrophe, photoorganotrophe et chimioorganotrophe)
2e sélection: Propriétés physiques en lien avec le système de trt continu (charge électrique pour biofilm, masse/densité cellulaire influence la sédimentation)

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5
Q

Quelles sont les 2 techniques de trt des eaux?

A

aérobie avec boues activées
anaérobie

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6
Q

Qu’est-ce qui détermine laquelle des 2 trt des eaux usées sera utilisé?

A

c’est souvent la charge en matière en suspension (M.E.S.) qui va guider ce choix. Lorsque les M.E.S. sont plus basses (i.e. entre 100-350 mg/L), le traitement aérobie avec boues activées est bien adapté (p.2.). Lorsque les M.E.S. sont plus élevées, excédant même les 500mg/L, le traitement en anaérobie est mieux adapté pour traiter l’eau (p. 21).

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7
Q

Quelles sont les 2 réservoirs du procédés à boues activées?

A

Réservoir d’aération
Réservoir de sédimentation

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8
Q

De quel type physiologique sont majoritairement les bactéries responsables de la floculation des boues activées?

A

Hétérotrophe

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9
Q

Quelles sont les étapes de formation des boues activées?

A

-Trt des eaux usées en aérobie avec hétérotrophes
-Floculent dans le milieu aqueux avec bcp O2 dans le réservoir d’aération (3-8h)
-La biomasse microbiennes et les solides vaseux sédimentent dans le réservoir de sédimentation (4-15 jours)
-L’eau clarifié est évacuée
- Une partie de la boue est remise dans le réservoir d’aération en tant qu’inoculum

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10
Q

De quoi dépend la dimension et la zone de surface d’un floculat?

A

Force de cohésion
Degré de séparation

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11
Q

Expliquer le mécanisme de floculation

A

Enchevêtrement mécanique ou électrostatique
Agrégation progressive: particule primaire (2.5 um), particule secondaire (13 um), particule tertiaires (125 um)

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12
Q

Dans des conditions optimales, quel est le diamètre des particules de floculats? Quelle est la masse volumique?

A

diamètre moins de 75 um
mv supérieure à 1 g / ml

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13
Q

Quels sont les 2 éléments qui aident l’agrégation des floculats? Donner des exemples pour les 2

A
  1. Substances polymériques: polysacc, glycoprot, prot, lipides
  2. Substances inorganiques: phosphores, carbonates, nitrate et hydroxyde de métaux
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14
Q

Quels sont le m.o. présents dans les floculats? Quels sont leurs rôles?

A

Forment un écosystème
-Bactéries hétérotrophes provenant des matières fécales
-Protozoaires: mangent les bactéries, aident à la clarification et la floculation
-Rotifères: provoquent la formation de nouveau floculats en brisant les gros en petits, réduisent la turbidité
-Champignons et bactéries filamenteuses: rare, floculat relâché, emmêlé et irrégulier = non désiré

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15
Q
  1. Comment les rotifères dégradent les gros floculats?
  2. Comment réduisent-ils la turbidité?
A
  1. En produisant des matériaux et du mucus non digérés
  2. En retirant des bactéries dispersées et en filtrant les particules en suspension
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16
Q

De quoi est composé un floculat?

A

De m.o.
Les bactéries à l’extérieur pour oxydation des carbone et nitrificaion
L’intérieur = matière organique inerte ou inorganique
Intérieur anaérobie = permet la dénitrification

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17
Q

Par quoi la dégradation des nutriments contenus dans le mélange aqueux par les floculats est influencée?

A

Par le diamètre des floculats: moins de 75 um

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18
Q

Quel est le but premier dans le réservoir d’aération?

A

Biodégradation de la matière organiques par des oxydateurs de carbone = écosystèmes

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19
Q

Quelles sont les 2 étapes du retrait biologique de l’azote?

A

Nitrification et dénitrification

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20
Q

Quels sont les bactéries responsables de la nitrification? Réaction?

A

NH4+ –> NO2- –> NO3-
ammoniaque, nitrite, nitrate
Nitrosomonas spp. et Nitrobacter spp.

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21
Q

Quelle est la concentration minimale d’oxygène pour la nitrification?

A

2 mg/ml

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22
Q

Quelle est la physiologie des nitrificateurs et leur besoin en O2?

A

chimiolithotrophes
aérobie strict

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23
Q

Quels sont les bactéries responsables de la dénitrification? Réaction?

A

NO3- –> N2
Anaérobie facultatif
Hétérotrophes: Pseudomonas, Alcaligenes, Achromobacter
Autotrophe: Micrococcus et thiobacillus

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24
Q

Quelle est la concentration maximale d’oxygène pour la dénitrification? Le pH?

A

1 mg/L
pH moins de 5

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25
Pourquoi les dénitrificateurs peuvent s'établir seulement sur les vieux floculats faits à partir de la boue qui a été retenue dans le système pendant 3-5 jours?
Parce que leur taux de croissance spécifique est inférieur à celui des oxydateurs de carbone
26
Pourquoi utiliser un système anoxique/oxique?
Oxique pour nitrification Anoxique pour dénitrification
27
Qu'est-ce qu'un réservoir anoxique?
Un réservoir auquel on n'ajoute pas d'O2
28
Est-ce que les phosphores peuvent être retirés dans les boues activées conventionnelles?
Non
29
Quels sont les m.o. qui dégradent ou accumulent les polyphosphates?
Acinetobacter Aeromonas Achromobacter Arthrobacter Klebsiella Pseudomonas
30
Que se passe-t-il lors de l'étape aérobie du retrait du phosphore?
Matière organique dégradé pour énergie + polyphosphate fait à partir des phosphates dans l'eau Oxydation des PHA pour énergie + accumulation polyphosphate Polymérisation du phosphate inorganique
31
Que se passe-t-il lors de l'étape anaérobie du retrait du phosphore?
Utilise polyphosphate pour énergie Convertit la matière organique en PHA Dépolarisation des polyphosphates
32
Au global, est-ce qu'il y a plus d'accumulation ou de dégradation de polyphosphates?
Accumulation
33
Par quoi est assuré le retrait du phosphore?
Le passage anaérobie vers aérobie
34
Quels sont les problèmes qu'on peut rencontrer lors de la sédimentation/clarification des boues?
-Formation de floculat et défloculation -Gonflement des boues et problèmes de sédimentation -Moussage des bactéries
35
Qu'est-ce qui peut causer la défloculation? conséquences?
-Croissance dispersée si trop de nutriments p/r au nb de m.o. -Minuscule floculat si les gros se désorganisent (manque de nutriments) -Défloculation à faible pH et peu d'O2, polluants toxiques ou agitation exagérée Conséquence: Effluent turbide
36
Qu'est-ce qui peut causer le gonflement des boues dans les réservoirs anoxiques?
-Flottement de la boue causé par le gaz emprisonné des anaérobies -Croissance filamenteuse massive = floculations relâchées = dure de compacter la boue
37
Qu'est-ce qui cause le moussage des bactérie? Par quel genre?
Par Nocardia Croissance excessive d'actinomycètes = mousse brune et épaisse dans le réservoir d'aération
38
Quelles sont les 4 étapes du trt des eaux municipales en anaérobie et les m.o. associés?
1. Phase hydrolytique par Clostridium 2. Phase acidogénique par Lactobacillus 3. Phase acétogénique par Enterobacter et Serratia 4. Phase méthanogénique par Methylococcus et Methylobacterium
39
En quoi consiste l'étape 1: phase hydrolytique?
-Substrat organique hydrolysé par bactéries anaérobies fac -Macromolécules (carbohydrates, prot, lipide) dégradées de façon extracell Ex. clostridium: cellulose en cellobiose+glucose
40
En quoi consiste l'étape 2: phase acidogénique?
Produits d'hydrolyse (sucres et a.a.) --> acides p-éruvique, acétique, propionique, butyrique, éthanol, CO2, H2 Acide acétique: produit par fermentation des carbohydrates Lactobacillus
41
En quoi consiste la phase acétogénique?
-A.g. et EtOH --> acide acétique, H2 et CO2 par hétéroacétogène -Hydrogénation acétogénique: H2 + CO2 --> a. acétique par Enterobacter et Serratia
42
Qu'est-ce que la phase méthanogénique?
A. acétique, H2 et CO2 = substrat pour les méthanogènes --> CH4 (+CO2) Anaérobies strictes
43
Pourquoi dit-on que la présence des méthanogènes est limitante pour le trt anaérobie?
Les produits des autres bactéries deviennent toxiques pour elles-mêmes si les méthanogènes sont absent Doit maintenir le potentiel redox et le pH
44
Pourquoi dit-on que la présence des méthanogènes est limitante pour le trt anaérobie?
Les produits des autres bactéries deviennent toxiques pour elles-mêmes si les méthanogènes sont absent Doit maintenir le potentiel rédox et le pH = interdépendance des population pour maintenir l'équilibre
45
Quels métaux peuvent contaminer les eaux usées industrielles?
Cuivre Nickel Zinc
46
Quelles sont les méthodes de retraits physico-chimiques des ions métalliques?
-Osmose inverse -Précipitation -Échange d'ion
47
Quelles sont les méthodes de retraits biologiques des ions métalliques?
En utilisant des mécanismes de résistance microbiennes aux ions métalliques: -Système de transport actif pour niveau intracell non toxique -Oxydation ou réduction enzymatique des ions pour les rendre moins toxiques -Composés qui capturent et retirent les ions métalliques de solution -Liaison des ions à la surface bactérienne -Précipitation de sels métalliques à leur surface par une sulfate réductase ou peroxydes d'hydrogène et d'oxygène -Biométhylation et transport par diffusion contrôlée -Résistance innée ou par plasmide -Sidérophore de Fe2+ peut prendre Cu2+
48
Pourquoi les méthodes biologiques sont utilisés de façon préférentielle dans la récupération d'ions métalliques?
Pour leur résistances Moins dispendieux
49
Quelles sont les conditions qui doivent être bien contrôler lors du compostage?
-aération -humidité -température -agitation
50
Quelles sont les 5 étapes du procédé de compostage?
1- Étape de latence courte: les m.o. du sol colonisent la biomasse à composter 2- Les m.o. dégradent les prot, polysacc et composés carbonés simples = monte ;a température entre 25 et 40C (mésophile) 3- Étape thermophile: Mésophiles meurent, bactéries thermophiles et champignons dominent. 45-55C. Au-dessus de 55C = actinomycètes digèrent les polymère de carbone (hémi- et cellulose) 4-Étape de refroidissement: Matière décomposable prresque épuisée, diminution de l'activité microbienne et de la température. Champignons + basidomycètes mésophiles et actinomycètes dégradent hémi-, cellulose et lignine 5- Maturation: Température ambiante, humidification et nitrification. Pls semaines. Animaux détrivores et carnivores
51
Le compostage est endo ou exothermique?
Exo
52
Quels sont les facteurs qui influencent la dégradation de la biomasse à composter?
-Taille des particules (ne doit pas être trop petites) -Ratio C/N entre 20 et 35 - 45-70% d'humidité -O2: besoin d'insertices pour circuler, mais pas trop (si non patho) -Redistribution de la chaleur pour éviter asséchement et uniformiser la dégradation
53
Quels sont les 2 types de réacteurs anaérobiques pour le trt des eaux usées?
-Cuves ouvertes: Étapes de prétraitement -Digesteurs clos: Permet de récupérer le méthane. Avec agitation = 15 jours. Sans = 30-60 jours
54
Quels sont les 2 supports pouvant être utilisés pour le filtre en biofilm
Plastique Gravel
55
Quels sont les groupes présents dans le biofilm?
1. Décomposeurs 2. Faunique (protozoaires, nématodes, rotifères, larves) 3. Nitrificateurs
56
Décrire le fonctionnement du biofiltre
Biofiltre stratifié verticalement Dans le haut: bactéries hétérotrophes plus nombreuses que nitrificatirces. BDO à son maximum Dans le bas:Moins de BDO parce que moins de matières organiques. Bactéries nitrificatrices peuvent proliférer dans la strate. Nitrosomonas en premier, NO2, Nitrobacter
57
Comment circule l'eau dans le biofiltre?
L'eau devant être traité est mis sur le dessus du biofiltre et s'écoule vers le bas en passant dans les interstices du biofilm
58
Par quoi sera déterminé la croissance et la composition du biofilm?
-Degré d'attachement -Hydrophobicité -Caractère rugueux de la surface et la formation d'une matrice gluante -Force des eaux usées et épaisseur du biofilm
59
L'activité biologique du biofilm est en fonction de
la DBO, l'oxygène et la température
60
Quel est l'action toxique du cuivre?
Touche des enzymes en inhibant l'activité catalytique (compétition avec d'autres ions métalliques) Augmente la fréquence de nucléotides non complémentaire dans ADNdb
61
Quel est l'action toxique du nickel?
Aberration chromosomiques et suppression de la réponse immunitaire
62
Quel est l'action toxique du zinc?
Surtout plantes Inhibition de croissance et changement de morphologie
63
Quelles sont les 2 étapes de la cinétique de capture d'ions métalliques?
1ere: très rapide, passive et indépendante du métabolisme bactérien: Échange d'ion ou adsorption en surface cellulaire 2e: plus lente, active et dépendante du métabolisme: accumulation d'ions métalliques (par les cellules mortes et vivantes)

MCB 602 (9 decks)

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