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Décontamination d’un sol pollué par des métaux lourds par des procédés de traitement physiques et chimiques.

Gauthier-Dion, Catherine (2016). Décontamination d’un sol pollué par des métaux lourds par des procédés de traitement physiques et chimiques. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 166 p.

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Résumé

Au cours des 20 à 30 dernières années, les nombreux sites contaminés de même que les importants volumes de sols qui s’y rattachent sont devenus une préoccupation croissante dans les pays industrialisés. Au Québec, la mise en place d’une législation entourant la gestion des terrains et des sols contaminés, de même que le développement urbain ont favorisé l’émergence d’une industrie de la décontamination. La contamination par les métaux lourds et la contamination mixte (contaminants organiques et inorganiques) présentent des défis particuliers. Le procédé breveté MÉTOX® permet l’extraction simultanée du plomb et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) présents dans les sols contaminés. Ce procédé ouvre la voie à d’autres initiatives en décontamination simultanée des contaminants inorganiques et organiques. Ce projet de maîtrise portait sur la mise en place d’un procédé de décontamination d’un sol à vocation industrielle (situé en zone industrielle dans la ville de Québec, Canada) principalement contaminé par des métaux lourds et dans une moindre mesure par des HAP. Pour atteindre cet objectif, les méthodes de séparation physique (séparation magnétique et densimétrique) allaient être favorisées en raison de leur coût relativement faible et de leur simplicité d’opération. Une caractérisation chimique et minéralogique du sol a été effectuée en début de projet. Puis, la sélection des méthodes de traitement les plus pertinentes a été effectuée sur la base d’essais et d’analyses chimiques menées dans les laboratoires de l’INRS-ETE. Le regroupement de ces méthodes a permis d’élaborer un train de procédés suggéré pour le traitement des deux sols à l’étude. Le procédé mis au point implique une séparation des volumes selon leur granulométrie. Chaque fraction granulométrique est conditionnée par une étape d’attrition; cette étape est suffisante pour les fractions grossières (> 4 mm). Les fractions intermédiaires (1 < x < 4 mm) et une partie des fractions fines (0,25 < x < 1 mm) sont ensuite traitées par séparation gravimétrique (jig et table à secousses, respectivement). La lixiviation en solution acide s’est avérée nécessaire pour les particules de moins de 0,25 mm de diamètre. Globalement, le procédé permet l’enlèvement de 23 à 27 % du plomb, de 3 à 49 % du cadmium et de 43 à 51 % de l’antimoine. Jusqu’à 52 % du cuivre et 51 % du zinc ont pu être récupérés. L’application de ces traitements a permis d’atteindre les objectifs de traitement requis pour la poursuite de la vocation industrielle du terrain (plage de contamination B-C atteinte) selon les normes environnementales en vigueur au Québec.

Abstract

Over the course of the last 20 to 30 years, industrialized countries have become more aware of the numerous contaminated sites and the problems which arise from them. In Québec, the enaction of specific legislation encircling the management of contaminated land and soil has favored the emergence of a remediation industry. Contamination by heavy metals and mixed contamination (both organic and inorganic compounds) are of a specific concern. The patented METOX® process allows the simultaneous extraction of lead and PAHs from contaminated soils. This master project was about the implementation of a remediation process for a planned industrial site (in Quebec city, Canada) that was primarily contaminated by heavy metals and to a lesser extent by PAHs. To reach this end, physical separation methods (both magnetic and densimetric) were shown to be more practical because of their lower cost and their operational simplicity. A chemical and mineral characterization of the soil was done at the start of the project. The selection of the most pertinent treatment methods was made based on experimental results and chemical analysis. The assembly of these methods permitted the elaboration of suggested treatment for the two soils studied. The process developed implies a granular separation of the soils by sieving. Each granular category was dependent upon a step of attrition. This procedure was sufficient to assure the treatment of larger size categories (> 4mm) . Intermediate categories (1 < x < 4 mm) and part of the small categories (0,25 < x < 1 mm) were then treated by densimetric separation (jig and shaking table, respectively). Acid leaching showed itself to be necessary for particles less than 0,25 mm in diameter. In whole, the procedure allows for the removal of 23 to 27 % of lead, 3 to 49 % of cadmium and 43 to 51 % of antimony. Up to 52 % of copper and 51 % of zinc was able to be recovered. Application of these processes allowed to reach the objectives of treatment required for the subsequent industrial land use, as indicated by provincial regulations applying in Quebec.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Mercier, Guy
Co-directeurs de mémoire/thèse: Blais, Jean-François
Mots-clés libres: Méthodes de séparation physique; attrition; séparation gravimétrique; lixiviation; procédé de décontamination; sols contaminés; métaux lourds; contaminants inorganiques
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 21 mars 2016 20:37
Dernière modification: 21 mars 2016 20:37
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/3349

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