Développement analytique et suivi de l'azote organique dans les eaux naturelles et en cours de traitement de potabilisation

Analytical development and study of dissolved organic nitrogen in surface water and in drinking water treatment plants

• Auteur / Autrice : Sonia Ambonguilat
• Direction : Jean-Philippe Croué, Hervé Gallard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et microbiologie de l'eau
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Poitiers en cotutelle avec Université de Balamand (Tripoli, Liban)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie chimique, biologique et géologique (Poitiers ; 2000-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées - École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers ; 1984-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dialyse

Azote -- Composés organiques

Eau potable

Composés organiques

Résumé

Ces travaux ont eu pour objectif l’étude de l’azote organique dissous (NOD) dans les eaux naturelles et en cours de potabilisation. Afin d’augmenter la sensibilité de l’analyse du NOD, déterminé par différence entre l’azote total et les formes minérales de l’azote, des prétraitements par réduction catalytique et dialyse ont été testés pour réduire les teneurs en azote minéral. La réduction catalytique des nitrates en présence de catalyseur de type bimétallique a montré une perte importante de matières organiques, par adsorption à la surface des catalyseurs. En revanche, la dialyse avec des membranes de seuil de coupure de 100 Da permet une réduction de 50 % de l’azote minéral avec des pertes moyennes en COD de 5% pour 24 heures de temps de dialyse. La dialyse est ainsi particulièrement recommandée pour des eaux dont la concentration en NO3- est supérieure à 3 mg N- NO3-/L. Un nouvel outil couplant la chromatographie d’exclusion de taille à un détecteur d’azote en ligne a été utilisé pour séparer et caractériser les constituants azotés de matrices synthétiques et naturelles. Les structures azotées sont présentes dans l’ensemble des classes de masses moléculaires. A l’échelle du laboratoire, le NOD est plus difficilement éliminé que le COD par coagulation-floculation mais l’ozonation conduit en revanche à une minéralisation plus rapide du NOD. Les structures azotées de plus faibles masses moléculaires à caractère hydrophile sont les plus réfractaires aux traitements conventionnels. L’étude sur différentes filières de production d’eau potable a mis en évidence la formation possible de NOD après filtration biologique sur sable ou charbon actif en grain.

The objective of this study was to characterize dissolved organic nitrogen (DON) in surface waters and in drinking water treatment plants. Pretreatments consisting of dialysis and catalytic reduction of nitrates were tested to remove dissolved inorganic nitrogen in order to increase the accuracy of the determination of DON. The catalytic reduction of nitrate using bimetallic catalysts showed that NOM adsorbed onto the catalyst leading to the poisoning of the catalyst. Dialysis using membrane with molecular weight (MW) cutoff of 100 Da showed a removal of 50 % of nitrates after 24 hours and a limited loss of DOC of 5%. Dialysis should mainly be used for surface waters with NO3- concentration higher than 3 mg N-NO3-/L. High performance size exclusion chromatography with on line nitrogen detection was developed to quantify and characterize nitrogen structures of NOM isolates and of surface waters. Results showed that organic nitrogen structures are included in a large spectrum of molecular weight. At a laboratory scale, DON is more refractory than DOC to coagulation/flocculation but ozonation leads to a more complete mineralization of DON. Hydrophilic organic structures with low molecular weight, enriched in nitrogen, are more refractory to conventional treatments than organic nitrogen structures associated to humic-like strutcures. On full scale water treatment plants, leakage of DON from biological filter was observed.