Dépôt numérique
RECHERCHER

Traitement des sols pollués par les cendres d’incinération de déchets municipaux.

Jobin, Philippe (2015). Traitement des sols pollués par les cendres d’incinération de déchets municipaux. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 154 p.

[img]
Prévisualisation
PDF
Télécharger (10MB) | Prévisualisation

Résumé

Le développement industriel a engendré la pollution de nombreux sites aux prises avec une problématique de contamination multiple (plomb, cuivre, zinc, antimoine, étain, arsenic, hydrocarbures, etc). La gestion inadéquate des cendres générées par l’incinération des déchets municipaux en est un bel exemple. Au Québec, la décontamination de sites pollués par les cendres d’incinération de déchets municipaux consiste à envoyer les sols excavés directement dans des sites d’enfouissement. Cet état de fait est causé par le manque de connaissances sur ce type de contamination, ce qui limite le développement d’une technologie de traitement efficace et abordable. L’objectif de ce projet de doctorat était de mettre au point un procédé de traitement des sols pollués par les cendres d’incinération qui soit suffisamment performant pour abaisser les teneurs en contaminants présents dans les sols sous les normes en vigueur et qui soit compétitif par rapport aux coûts de l’enfouissement. Le procédé devait être facilement adaptable afin de traiter autant les contaminants inorganiques que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), contaminants parfois présents dans les cendres d’incinération. Afin d’atteindre ces objectifs, les méthodes de séparation physique ont été privilégiées en raison de leur simplicité et de leur faible coût d’opération. La sélection des méthodes de traitement les plus pertinentes a été réalisée à l’aide d’essais comparatifs sur un sol contenant plus de 90% de cendres d’incinération (sol 1). Le procédé de traitement a ensuite été appliqué à deux autres sols étudiés contenant 40-60% (sol 2) et 20-30% (sol 3) de cendres d’incinération afin de valider sa robustesse. Le procédé développé consiste en l’application d’une séparation magnétique sur les fractions grossières de taille supérieure à 4 mm. Les fractions intermédiaires (0,250 – 4 mm) subissent d’abord un conditionnement d’attrition, après lequel la boue est séparée et envoyée dans le concentré contaminé. Ensuite, les fractions 0,250 - 1 mm et 1 - 2 mm sont traitées sur la table à secousses. La fraction 2 - 4 mm, quant à elle, est traitée à l’aide d’un jig. Lorsqu’une contamination organique particulaire ou associée à la fraction légère du sol est aussi présente, le sol traité au jig est ensuite traité dans une colonne d’élutriation. Enfin, la fraction fine du sol (<0,250 mm) est traitée par une étape de flottation/lixiviation. Le procédé global a permis d’enlever entre 18% et 56% des contaminants selon le sol et le contaminant inorganique considéré. Le procédé a, par ailleurs, permis d’enlever 64% des HAP totaux contenus dans le sol 3. Le procédé global a permis d’abaisser les teneurs en contaminants inorganiques du sol 2, initialement au-dessus du critère C, sous le critère C. Les teneurs en contaminants du sol 3, initialement au-dessus du critère B, autant pour les contaminants inorganiques que pour les contaminants organiques, n’ont toutefois pas pu être abaissées sous le critère B pour le cuivre et l’étain. L’isolement granulométrique de la fraction inférieure à 0,250 mm, de même que l’utilisation d’une séparation par un milieu dense au lieu de l’utilisation de la séparation par gravité ont été utilisés afin de diminuer les teneurs de tous les contaminants du sol 3 sous le critère B. Le coût du procédé global incluant les coûts directs et indirects a été estimé entre 81$ et 88$ par tonne de sol traité selon la proportion de résidus d’incinération présente dans les sols.

Abstract

Soil contamination is normally associated to industrial development. The mismanagement of municipal solid wastes incineration residues is an example of soil pollution by multiple contaminants such as lead, copper, tin, antimony, zinc, arsenic and hydrocarbons. In the province of Québec, such soils are normally excavated and landfilled as no commercial treatment is available. This situation is caused by the poor knowledge on this specific type of contamination. The aim of this study was to identify the best remediation technologies to treat soils polluted by municipal solid waste incineration residues to comply with legal criteria and be competitive to landfilling. The process must be suitable to treat polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) as these contaminants are sometimes presents in incineration residues. Physical separation methods were favored among others because of their low cost and simplicity. The most efficient methods were selected from trials carried out on a soil containing over 90% of incineration residues (soil 1). The process treatment was then tested on two other soils containing 40-60% (soil 2) and 20-30% (soil 3) of incineration residues to validate its robustness. The process is composed of a magnetic separation applied to the particles over 4 mm. Particles between 0.250 mm and 4 mm are submitted to an attrition scrubbing. The attrition sludge is then removed and sent with the contaminated fraction. The fractions 0.250 - 1 mm and 1 - 2 mm are then treated on a shaking table, while the fraction 2 - 4 mm is treated with a jig. If organic contaminants are present under a particulate form, the 2 - 4 mm soil fraction is also treated on an elutriation column. Finally, the fraction <0.250 mm is treated by flotation/leaching combined step technology. The global process removed from 18% to 56% of the inorganic contaminants depending on contaminant and soil. The process also removed 64% of the total PAHs present in soil 3. The global process succeeded to lower the inorganic contaminant concentrations from soil 2 below the criteria C. In soil 3, the organic and inorganic contaminant concentrations were initially over the criteria B. However, the global treatment did not succeed to lower these concentrations below the criteria B for copper and tin. The gravity separation had to be replaced by a dense media separation and the soil fraction below 0.250 mm had to be completely removed to meet the criteria B for all contaminants. The cost of the treatment process, including direct and indirect costs, was evaluated between 81$ and 88$ per ton of soil.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Mercier, Guy
Co-directeurs de mémoire/thèse: Blais, Jean-François
Mots-clés libres: cendres d’incinération; séparation physique; attrition; magnétisme; séparation gravimétrique; décontamination; contaminants organiques; contaminants inorganiques
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 11 févr. 2016 18:37
Dernière modification: 11 févr. 2016 18:37
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/3298

Actions (Identification requise)

Modifier la notice Modifier la notice