Une solution de traitement des eaux contaminées par les métaux

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Les sulfures contenus dans d’anciens résidus miniers s’oxydent au contact de l’air ou des bactéries. 

L’eau qui diffuse à travers eux s’acidifie très fortement et se charge en métaux, polluant l’environnement en aval. 

Les produits composés à base de Bauxaline®neutralisent ces eaux acides et piègent les polluants métalliques.

Cette technique intéresse les nombreux anciens sites miniers à la recherche de solutions de traitement, en particulier au sud du Massif Central.

De nombreux essais cinétiques et à l’équilibre, en lot et en flux, en eaux et en sols ont été menés avec de la Bauxaline®, de la Bauxaline® modifiée, et de la Bauxaline® modifiée granulée. 

  • les temps d’abattement de 90 % du Mn, du Zn et du Cd sont de l’ordre de 40 minutes (cinétiques d’ordre 1 pour des concentrations initiales autour de 10, 100 et 1 mg/l).
  • le temps d’abattement de Fe et Al est de 1 minute.
  • au total 10 eaux de provenances différentes, acides ou neutres, de drainage ou de ruissellement, ont été traitées avec succès.

Pour le drainage minier acide de St Félix (pH   initial 4.65, agglomération d’Alès), 

  • l’abattement en flux en colonne de 50 g de laboratoire avec un temps de résidence d’une heure est pour l’ensemble de l’essai de 99.03% pour un volume d’eau cumulé de 30 litres par kilogramme de Bauxaline® (concentration en entrée 135 mg Zn/l, concentration en sortie 0.14 mg Zn/l à 30 l/kg).
  • les teneurs en Pb, Zn et Cd lixiviable du sol de St Félix (2 % de Pb) sont réduites au niveau d’acceptation en installation de stockage de déchets inertes avec un apport de 10 % de  Bauxaline® modifiée, et la phytotoxicité de ce sol partiellement levée (essai en pot). 


Missions des équipes scientifiques :


INERIS Méditerranée (PACA, Languedoc Roussillon, Corse, Pays du Maghreb)
Exigences réglementaires
Abattement des contaminants des eaux au laboratoire et en essai pilote
Modèle prédictif de la composition de l’eau et de la fixation des contaminants par la Bauxaline®
Etude au laboratoire et en lysimètre des granulés de Bauxaline® chargés de contaminants en vue du stockage
Traitement des sols par la Bauxaline® au laboratoire, en lysimètre et en essai de terrain. Végétalisation des sols traités


UNIVERSITE TOULON - Laboratoire Protée - Unité de recherche pluridisciplinaire
Quantification et spéciation des contaminants métalliques dans les sols, sédiments, eaux de mer
Spéciation des éléments métalliques en phase solide pour prédiction de stabilité à long terme
Etudes du comportement à long terme

Comparaison traitement Bauxaline® et station physico-chimique

 

 
Dérivés Bauxaline®Station traitement physico-chimique
RéactifDérivé de Bauxaline®, manipulable sans danger, sans impact écologiqueLe plus souvent de la chaux.
Mécanisme de captureCapture des polluants par adsorption et liaison permanente avec l’oxyde de fer essentiellement L’élévation du pH   fait précipiter les métaux – le liquide est ensuite séparé du solide
Post-traitement

L’effluent est compatible avec le milieu naturel

L’effluent au pH   élevé ne peut pas être rejeté dans le milieu naturel

neutralisation à l’acide (problème de stockage).

Déchet finalQuantité significative de dérivés de Bauxaline® saturés, inertes, stockables sur place ou évacués en filière classe 3 Faible quantité de déchets à éliminer le plus souvent en décharge de déchets dangereux
Qualité du traitementAu final comparable Au final comparable
Petits débits

Système passif très adapté techniquement et économiquement

Non envisageable : installation coûteuse, à opérer et à maintenir
Grands débits
Si peu de dépassements des seuils autorisés

Solution très économique : faible consommation de réactif

Peu adapté car coût final au kilogramme de polluant capturé prohibitif
Si importants dépassements des seuils autorisésSouvent économiquement moins pertinent car forte consommation de réactif
Plus adapté

Etudes et expérimentations

Etude

Une étude pour un ancien site minier a permis de définir un coût de traitement, tout compris, de 3€/m3 d’eau traitée. Ce coût pourrait encore être inférieur pour des concentrations de polluants plus faibles.

Expérimentation

Un effluent provenant d’un drainage minier dans la région d’Alès est très acide (pH  =2.7) et très pollué en Arsenic (teneur de 57mg/l, alors que la limite de potabilité est de 0.01mg/l).

Après traitement, la teneur en Arsenic est inférieure à 0.01mg/l. Une installation passive avec les dérivés de Bauxaline® est très adaptée au niveau technico-économique à ce petit effluent aux polluants très concentrés.

Expérimentations INERIS, en partenariat avec Université de Toulon et l’Energy Center of the Netherlands

Suivi d’un pilote de traitement des eaux 

Un pilote de deux fois 50 kg de Bauxaline® modifiée granulée a traité, en deux séances de 3 jours, 3000 litres d’eau de St Félix (Gard) avec un abattement global de 99.03%. 

Evaluation de la durabilité du traitement

Huit mini-lysimètres de Bauxaline® et de Bauxaline® après traitement d’eau contaminée avec des couches de couverture différentes ont été démarrés à la plateforme Ardevie à Aix-en-Provence.

Un modèle géochimique complet de la Bauxaline®, de la Bauxaline® modifiée et de quatre Bauxaline® après traitement d’eaux contaminées a été élaboré suite à des caractérisations minéralogiques et chimiques complètes des phases solides et liquides fixatrices des contaminants.

Ce modèle est validé par comparaison avec des données de laboratoire indépendantes (solubilité des éléments à 8 pH différents). 

Les lysimètres et la modélisation géochimique permettront d’évaluer la fixation des contaminants par la Bauxaline® et les conditions de stockage requises pour la Bauxaline® usagée.

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