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Développement d'un procédé d'enlèvement des métaux lourds dans les sols contaminés par lixiviation chimique et/ou microbiologique utilisant Thiobacillus ferrooxidans.

Sauvageau, Christine (1997). Développement d'un procédé d'enlèvement des métaux lourds dans les sols contaminés par lixiviation chimique et/ou microbiologique utilisant Thiobacillus ferrooxidans. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 244 p.

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Résumé

Les travaux de ce mémoire visent à établir les lignes directrices d'un traitement d'enlèvement des métaux contenus dans les sols contaminés. Le but premier du pré-traitement est de réduire la quantité de sol à traiter en séparant les fractions contaminées des fractions non contaminées qui pourront être retournées sur le terrain. Après des essais de séparation granulométrique, magnétique et gravimétrique, le traitement de la fraction de moins de deux millimètres du sol par la spirale permet un premier enlèvement significatif des métaux. Ainsi, la spirale a réduit la contamination en Pb de 19,9% alors que l'enlèvement observé pour le Cu et le Zn est de 6,1% et 1,8% respectivement. La possibilité d'une contamination du sol de la Pointe-aux-Lièvres par des métaux particulaires est une hypothèse invoquée suite à l'étude du type d'activité industrielle dans l'histoire du site et aux difficultés du dosage des métaux dans le sol. Après le pré-traitement, le sol résiduel toujours contaminé subira un traitement de lixiviation des métaux par voie micro-biologique et/ou chimique suivi d'une séparation solide-liquide. Des essais en erlenmeyers ont permis l'acclimatation d'une souche bactérienne capable d'oxyder de fer tout en acidifiant le milieu. Une telle souche diversifiée se retrouve naturellement dans le sol contaminé et, dans les conditions propices, peut se développer et entraîner la lixiviation des métaux. Les essais en erlenmeyers effectués avec les souches acclimatées au FeCl₃ comme source énergétique n'ont pas permis de démontrer que la solubilisation des métaux était due à l'activité biologique plutôt qu'aux réactions chimiques du FeCl₃. Les essais de cinétique des métaux démontrent que la biolixiviation est très peu efficace pour la solubilisation du Pb mais démontre un potentiel intéressant pour les métaux tels le Cu, le Zn et le Cd. Un procédé de lixiviation chimique à l'aide de réactifs appropriés serait à privilégier dans le cas d'une contamination au Pb. Des essais de biolixiviation continu en réacteur de 10 L ont été effectués sur les sols S-8 et S-12 possédant des degrés de contamination différents. Dans le cas du sol S-12, soit le plus contaminé, le pourcentage de solubilisation obtenu est de 35% pour le Cu, de 84% pour le Zn et uniquement de 0,8% pour le Pb, confirmant que ce processus est mal adapté pour ce métal. Avec le sol S-8, le rendement est similaire avec une solubilisation moyenne de 46% pour le Cu, de 80% pour le Zn et 3,5% pour le Pb. Avec un coût moyen en produits chimiques de $5,55, le procédé biologique peut être économiquement avantageux. Différents essais chimiques en cuvées de 20 L ont été entrepris pour cibler les réactifs appropriés à utiliser pour optimiser l'enlèvement du Pb. Les essais les plus efficaces, soit BCH-5 et BCH-6, permettent une solubilisation moyenne de 32% du Pb contenu dans le sol S-12. Les solubilisations moyennes du Cu et du Zn pour ces deux essais sont de 44% et de 62% respectivement. Lors du traitement chimique, il se produit une perte par solubilisation d'environ 15% du sol introduit dans le réacteur. Ceci entraîne une concentration des métaux résiduels dans le sol traité, sous-estimant l'enlèvement réel par le procédé. Dans le cas d'un sol contaminé en Pb, Cu et Zn, il est souhaitable de combiner les traitements chimique et biologique afin de maximiser l'enlèvement des métaux. Lorsque le procédé chimique précède le procédé biologique, il en résulte une solubilisation significative des trois métaux. La solubilisation globale est plus élevée que la lixiviation issue des traitements chimique et biologique pris séparément. Ainsi, pour la chaîne de traitement mixte #3, les enlèvements par solubilisation pour la partie chimique, biologique puis pour le traitement global sont respectivement de 35,5%,25,3% et 51,8% pour le Cu, 60,9%, 33,7% et 84,0% pour le Zn et 31,5%, 1,2% et 32,5% pour le Pb.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Couillard, Denis
Mots-clés libres: enlèvement des métaux; contamination du sol; lixiviation chimique; lixiviation biologique; Thiobacillus ferrooxidans; biolixiviation; micro-organisme
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 11 févr. 2014 16:17
Dernière modification: 17 mars 2016 13:35
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1964

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