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Décontamination à l'échelle pilote des sols pollués par des métaux, du pentachlorophénol et des dioxines et furanes.

Metahni, Sabrine (2014). Décontamination à l'échelle pilote des sols pollués par des métaux, du pentachlorophénol et des dioxines et furanes. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 188 p.

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Résumé

Il existe dans le monde de nombreux sites de stockage de bois traité présentant une problématique de contamination mixte à la fois par des contaminants organiques (pentachlorophénol (PCP), dioxines et furanes (PCDDF) et des contaminants inorganiques (As, Cr, Cu). Ces sites sont potentiellement pollués et dangereux pour la santé humaine. Les procédés les plus communs pour traiter ce type de sol sont basés sur les technologies de solidification/stabilisation, l'excavation et l'enfouissement des sols contaminés, ou encore, la désorption thermique suivi de l'incinération des vapeurs. Récemment, un procédé innovateur a été développé au sein des laboratoires de l'INRS-ETE par Nicolas Reynier dans le cadre de sa thèse doctorale, permettant de solubiliser de façon conjointe les métaux et les polluants organiques par lixiviation chimique en présence d'un surfactant. Les travaux de pilotage du présent projet ont permis d'appliquer et d'améliorer le procédé de décontamination des sols en traitant quatre différents lots de sols provenant de sites de stockage de bois traité. Les teneurs initiales en polluants mesurées dans ces quatre sols se situent dans les gammes suivantes: 65 à 142 mg As/kg, 156 à 188 mg Cr/kg et 90 à 215 mg Cu/kg, 11 à 35 mg PCP/kg et 1210 à 13 100 ng TEQ-PCDDF/kg. Le procédé peut être résumé comme suit. Toutes les fractions des sols sont passées sur des tamis de 12 mm, 4 mm, 1 mm et 0,125 mm. La fraction> 12 mm ne nécessite pas de traitement car les teneurs en As, Cr, Cu et PCP au niveau de cette fraction sont inférieures aux limites du règlement québécois et l'analyse des PCDDF sur des roches grossières n'est pas envisageable. Cette fraction est alors simplement rincée à l'eau. Les fractions de 4 à 12 mm, de 1 à 4 mm et de 0,125 à 1 mm sont traitées par attrition. Finalement, la fraction < 0,125 mm est traitée par lixiviation chimique. Les conditions opératoires de l'attrition et de la lixiviation chimique ont été optimisées afin d'améliorer l'enlèvement simultané des métaux et des polluants organiques. Pour l'attrition, différents essais ont été réalisés sur les fractions> 0,125 mm avec un nombre d'attrition allant de 1 à 5 étapes, avec surfactant (Cocamidopropylbétaine (BW) et Tween 80 (TW 80)) ou sans surfactant et avec un pourcentage de pulpe allant de 20 et de 40% de solides totaux (ST). La lixiviation a été réalisée sur la fraction < 0,125 mm en présence d'hydroxyde de sodium à différentes molarités (1,0 à 1,5 M) et avec l'ajout de différentes quantités de surfactant BW (0,5% à 3,0% p/v). Les conditions optimales retenues sont les suivantes. L'attrition est effectuée sans surfactant avec 2 kg de sol (trois étapes d'attrition, 40% ST) et la lixiviation chimique est effectuée sur 2 kg de sol en présence d'hydroxyde de sodium (1,0 M) et de surfactant BW (3,0% p/v). Le procédé de lixiviation basique comprend trois étapes de lixiviation (t = 2 h, T = 80°C) et une étape de rinçage (t = 15 min, T = 20°C). La recomposition de la fraction> 0,125 mm après traitement par attrition a permis d'avoir des pourcentages d'enlèvement variant de 22 à 43% pour l'As, de 0 à 13% pour le Cr, de 23 à 46% pour le Cu, de 0 à 85% pour le PCP et de 17 à 64% pour les PCDDF. Ces rendements d'enlèvement sont modérés, mais sont souvent suffisants pour la décontamination de la fraction> 0,125 mm des quatre sols. Cette fraction représente de 86 à 96% du sol. La lixiviation basique des fractions < 0,125 mm, quant à elle, a permis de solubiliser de 87 à 95% d'As, de 50 à 72% de Cr, de 73 à 84% de Cu, de 52 à 99,9% de PCP et de 26 à 74% de PCDDF. Cette fraction représente de 4 à 14% du sol. Pour réduire les coûts du procédé de lixiviation chimique, des essais de remédiation ont été réalisés en mode contre-courant avec recirculation des effluents. Le premier lixiviat de chaque boucle a été traité par précipitation-coagulation en présence de chlorure ferrique et d'acide sulfurique (pH = 7,0) avant d'être recirculé. Ces essais se sont révélés opérationnels pour au moins trois ou quatre boucles, mais nécessiteraient par la suite un changement complet des eaux de procédé. La remédiation des sols en mode contre-courant permet de réduire les coûts de remédiation du sol SJB3 de 500 $ par tonne de sol traité (tst) à 183 $/tst pour une usine traitant 100 tonnes de sol par jour.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Blais, Jean-François
Co-directeurs de mémoire/thèse: Besner, Simon; Mercier, Guy
Mots-clés libres: lixiviation chimique; procédé; décontamination; sol; contamination; bois traité; métaux; pentachlorophénol; dioxine; furane
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 29 mai 2014 20:36
Dernière modification: 24 nov. 2015 21:02
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2267

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