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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
Q

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?

A

Parce que leur taux de croissance spécifique est inférieur à celui des oxydateurs de carbone

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26
Q

Pourquoi utiliser un système anoxique/oxique?

A

Oxique pour nitrification
Anoxique pour dénitrification

27
Q

Qu’est-ce qu’un réservoir anoxique?

A

Un réservoir auquel on n’ajoute pas d’O2

28
Q

Est-ce que les phosphores peuvent être retirés dans les boues activées conventionnelles?

A

Non

29
Q

Quels sont les m.o. qui dégradent ou accumulent les polyphosphates?

A

Acinetobacter
Aeromonas
Achromobacter
Arthrobacter
Klebsiella
Pseudomonas

30
Q

Que se passe-t-il lors de l’étape aérobie du retrait du phosphore?

A

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
Q

Que se passe-t-il lors de l’étape anaérobie du retrait du phosphore?

A

Utilise polyphosphate pour énergie
Convertit la matière organique en PHA

Dépolarisation des polyphosphates

32
Q

Au global, est-ce qu’il y a plus d’accumulation ou de dégradation de polyphosphates?

A

Accumulation

33
Q

Par quoi est assuré le retrait du phosphore?

A

Le passage anaérobie vers aérobie

34
Q

Quels sont les problèmes qu’on peut rencontrer lors de la sédimentation/clarification des boues?

A

-Formation de floculat et défloculation
-Gonflement des boues et problèmes de sédimentation
-Moussage des bactéries

35
Q

Qu’est-ce qui peut causer la défloculation? conséquences?

A

-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
Q

Qu’est-ce qui peut causer le gonflement des boues dans les réservoirs anoxiques?

A

-Flottement de la boue causé par le gaz emprisonné des anaérobies
-Croissance filamenteuse massive = floculations relâchées = dure de compacter la boue

37
Q

Qu’est-ce qui cause le moussage des bactérie? Par quel genre?

A

Par Nocardia
Croissance excessive d’actinomycètes = mousse brune et épaisse dans le réservoir d’aération

38
Q

Quelles sont les 4 étapes du trt des eaux municipales en anaérobie et les m.o. associés?

A
  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
Q

En quoi consiste l’étape 1: phase hydrolytique?

A

-Substrat organique hydrolysé par bactéries anaérobies fac
-Macromolécules (carbohydrates, prot, lipide) dégradées de façon extracell

Ex. clostridium: cellulose en cellobiose+glucose

40
Q

En quoi consiste l’étape 2: phase acidogénique?

A

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
Q

En quoi consiste la phase acétogénique?

A

-A.g. et EtOH –> acide acétique, H2 et CO2 par hétéroacétogène
-Hydrogénation acétogénique:
H2 + CO2 –> a. acétique par Enterobacter et Serratia

42
Q

Qu’est-ce que la phase méthanogénique?

A

A. acétique, H2 et CO2 = substrat pour les méthanogènes –> CH4 (+CO2)
Anaérobies strictes

43
Q

Pourquoi dit-on que la présence des méthanogènes est limitante pour le trt anaérobie?

A

Les produits des autres bactéries deviennent toxiques pour elles-mêmes si les méthanogènes sont absent
Doit maintenir le potentiel redox et le pH

44
Q

Pourquoi dit-on que la présence des méthanogènes est limitante pour le trt anaérobie?

A

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
Q

Quels métaux peuvent contaminer les eaux usées industrielles?

A

Cuivre
Nickel
Zinc

46
Q

Quelles sont les méthodes de retraits physico-chimiques des ions métalliques?

A

-Osmose inverse
-Précipitation
-Échange d’ion

47
Q

Quelles sont les méthodes de retraits biologiques des ions métalliques?

A

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
Q

Pourquoi les méthodes biologiques sont utilisés de façon préférentielle dans la récupération d’ions métalliques?

A

Pour leur résistances
Moins dispendieux

49
Q

Quelles sont les conditions qui doivent être bien contrôler lors du compostage?

A

-aération
-humidité
-température
-agitation

50
Q

Quelles sont les 5 étapes du procédé de compostage?

A

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
Q

Le compostage est endo ou exothermique?

A

Exo

52
Q

Quels sont les facteurs qui influencent la dégradation de la biomasse à composter?

A

-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
Q

Quels sont les 2 types de réacteurs anaérobiques pour le trt des eaux usées?

A

-Cuves ouvertes: Étapes de prétraitement
-Digesteurs clos: Permet de récupérer le méthane. Avec agitation = 15 jours. Sans = 30-60 jours

54
Q

Quels sont les 2 supports pouvant être utilisés pour le filtre en biofilm

A

Plastique
Gravel

55
Q

Quels sont les groupes présents dans le biofilm?

A
  1. Décomposeurs
  2. Faunique (protozoaires, nématodes, rotifères, larves)
  3. Nitrificateurs
56
Q

Décrire le fonctionnement du biofiltre

A

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
Q

Comment circule l’eau dans le biofiltre?

A

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
Q

Par quoi sera déterminé la croissance et la composition du biofilm?

A

-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
Q

L’activité biologique du biofilm est en fonction de

A

la DBO, l’oxygène et la température

60
Q

Quel est l’action toxique du cuivre?

A

Touche des enzymes en inhibant l’activité catalytique (compétition avec d’autres ions métalliques)
Augmente la fréquence de nucléotides non complémentaire dans ADNdb

61
Q

Quel est l’action toxique du nickel?

A

Aberration chromosomiques et suppression de la réponse immunitaire

62
Q

Quel est l’action toxique du zinc?

A

Surtout plantes
Inhibition de croissance et changement de morphologie

63
Q

Quelles sont les 2 étapes de la cinétique de capture d’ions métalliques?

A

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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