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Décontamination de sols contaminés par du cuivre du zinc et des HAP provenant de déchets métallurgiques.

Bisone, Sara (2012). Décontamination de sols contaminés par du cuivre du zinc et des HAP provenant de déchets métallurgiques. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 254 p.

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Résumé

L'industrie a contribué de façon très significative à la pollution des sols. Les activités métallurgiques en particulier sont cause de contamination en métaux. Ce type de contamination est souvent associé à une pollution organique (hydrocarbures aromatiques polycycliques - HAP). Il est estimé que 11% des sols contaminés au Québec sont affectés d'une contamination mixte (métaux et organiques). Malgré le grand nombre de cas de contamination mixte les études pour l'extraction simultanée des deux classes de contaminants sont assez rares par rapport aux traitements individuels, soit des métaux soit des composés organiques. l'objectif de l'étude est la mise au point d'un procédé simple et efficace qui puisse décontaminer de façon simultanée des métaux et des HAP. les sols, objets principaux de l'étude, ont été échantillonnés à Montréal sur le Site du Canal Lachine. Ces sols présentent une forte concentration en Cu et en Zn provenant de scories métallurgiques et une faible pollution en HAP. Afin de pouvoir vérifier les rendements d'extraction des HAP, un cinquième sol fortement contaminé en HAP a été utilisé. La provenance de ce dernier est confidentielle, par conséquent, aucune information ne sera donnée. Le procédé présenté se base principalement sur l'utilisation de techniques physiques, tels que le concassage, les séparations gravi métriques et l'attrition. L'extraction des HAP a été effectuée par l'ajout de surfactant lors des attritions. les fractions granulométriques plus fines ont été traitées par lixiviation avec l'acide sulfurique. Les différentes techniques d'extraction ont été testées sur les fractions granulométriques opportunes pour établir les meilleures conditions opératoires. Une caractérisation physicochimique du sol a supporté le choix des techniques. En ce qui concerne la lixiviation, les conditions optimales (température, pourcentage de solide, pH et temps de réaction) ont d'abord été définies, puis un procédé en cinq étapes successives de lixiviation, suivies de trois étapes de rinçage à l'eau a été étudié. Ce procédé de décontamination par voie chimique a permis d'obtenir des rendements d'extraction de 88% pour le Cu et 86% pour le Zn sur la fraction < 0,125 mm. Afin de minimiser l'utilisation d'eau et de réactif, un procédé en contre-courant pour la récupération des eaux a été mis en place. Les rendements d'extraction mesurés par ce procédé de contre-courant sont comparables à ceux obtenus par le procédé de lixiviation simple. En revanche, le procédé en contre-courant permet d'utiliser la moitié d'acide et huit fois moins d'eau. la filière de traitement prévoit une séparation en plusieurs fractions granulométriques. Le sol de granulométrie supérieure à 25 mm ne nécessite pas de traitement car les concentrations en polluants sont inférieures aux limites du règlement québécois. La fraction entre 10 et 25 mm est traitée par attrition. Le sol entre 1 et 10 mm est concassé pour le réduire à un diamètre inférieur à 1 mm et attrité. Suite à l'attrition, il est séparé en deux sous-fractions: < 0,125 mm et 0,125-1 mm. La première est traitée par lixiviation chimique et la deuxième avec une table à secousses. Une attrition suivie par une séparation sur la table de Wilfley est appliquée aussi à la fraction entre 0,125 et 1 mm. Enfin, la fraction < 0,125 mm est traitée par lixiviation acide. Le procédé global a été appliqué sur trois mélanges de sols avec différents niveaux de contamination métallique et sur un quatrième mélange caractérisé par une contamination mixte. Pour ce dernier, toutes les attritions ont été effectuées en ajoutant un surfactant pour permettre l'extraction des HAP. Les pourcentages d'extraction totale varient de 49% à 73% pour le Cu et de 43% à 63% pour le Zn. En ce qui concerne les HAP, un taux moyen d'extraction d'environ 92% a été observé. Ce type de contamination métallique est difficile à traiter à cause de la présence de métaux dans les scories métallurgiques. Une séparation complète des scories du sol serait souhaitable. En ce qui concerne la pollution organique (HAP), la table de Wilfley contribue pour beaucoup à l'extraction des HAP. Finalement, une étude technico-économique a été réalisée sur le procédé d'enlèvement des métaux et sur le procédé simultané d'enlèvement des métaux et des HAP. Cette étude révèle que l'adaptation du procédé pour le traitement d'une contamination mixte n'entraîne pas de hausse significative des coûts de traitement et est réalisable sur le plan technique.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Mercier, Guy
Co-directeurs de mémoire/thèse: Blais, Jean-François
Mots-clés libres: décontamination; sol; cuivre; zinc; HAP; métaux; physique, chimique; déchets métallurgiques; pollution; scorie; granulométrie; lixiviation
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 04 juin 2013 19:45
Dernière modification: 11 nov. 2015 14:37
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1391

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