Requalification de la friche PCUK de Wattrelos et dépollution du Grand Terril de Chrome CFGI Séance technique - Le 17 octobre 2013 Arcadis Laurent CLEMENTELLE
Contenu Réhabilitation du site «PCUK» La Bio-dépollution sur site IRZ Application au Grand Terril de chrome de Wattrelos Bio-dépollution sur site ou «In Situ Réactive Zones» : Quelques définitions Pilote de laboratoire sur les résidus chargés en Cr VI Pilote sur site Réhabilitation à grande échelle
La réhabilitation du site «PCUK» Communes de Leers, Roubaix et Wattrelos 3
Contexte La Bio-dépollution du Grand Terril de chrome de Wattrelos s inscrit dans un projet de redéveloppement de la zone d activité de Wattrelos : site «PCUK», communes de Leers, Roubaix et Wattrelos Cette opération se fait sous la direction de l EPF Nord-Pas-De-Calais dans le cadre du redéveloppement des friches industrielles. Généralement, il s agit de développer des parcs d activités ou de l habitat. Dans le cas présent, le passif environnemental (et l emplacement) est trop important => redéveloppement en parc urbain (zone verte)
Le site PCUK en quelques mots - Près d un siècle d activité de traitement de minerai (textiles, chimie, ) => - Forte pollution des sols et des eaux souterraines par des métaux; en particulier le CrVI et l As, - Traitement par Rhodia des terrils de charrées de chrome, - Traitement paysager par l EPF du terril de Phosphogypse et réhabilitation de la friche.
Wattrelos Site PCUK pendant les travaux sur la friche
La Bio-dépollution in-situ IRZ Application au Grand Terril de chrome de Wattrelos 7
In Situ Reactive Zones : IRZ = Bio-dépollution Sur Site... création d une zone de sub-surface où les conditions sont volontairement modifiées afin de favoriser des processus naturels au cours desquels les polluants sont piégés et définitivement immobilisés ou dégradés en produits finaux inoffensifs.
Historique de l IRZ chez ARCADIS Premier site en 1993 Chrome et TCE (trichloro-éthylène) Plus de 200 sites aujourd hui (170 aux U.S.A. ; 40 en Europe : France, Belgique, G.B., Pays Bas, Rep.Tchèque, Danemark, Allemagne) et Brésil Polluants traités : Cr 6+, Cd, Zn, Hg, Ni, Pb, U -nitrates - PCE, TCE, DCE (tétra, tri et dichloroéthylène) - TCA, DCA, CT, CF (tri, dichloroéthane ; tétrachlorure et fluorure de carbone) - PCP, DBCP (penta-chlorophénol, di-bromo chlorophénol) - perchlorate
Les bactéries peuvent travailler gratis!
Bio-augmentation Combien de temps les bactéries de laboratoire peuvent-elles rester vivantes?
Précipitation du Cr 6+ en Cr 3+ : Théorie simplifiée Le Cr 6+ est la forme la plus mobile, volatile et cancérogène du chrome => 4 g ingérés peuvent provoquer la mort Particulièrement mobile sous conditions aérobies, oxydantes En milieu réducteur, Cr 6+ est instable et se transforme en Cr 3+ Cr 3+ est très réactif en milieu réducteur et se complexe sous forme de Cr(OH) 3, l hydroxyde de chrome ou de complexes Fe/Cr amorphes ou cristallisés Ces composés se forment en zone vadose ou dans l aquifère Ils sont stables et de très faible solubilité Seules des conditions très acides ou oxydantes pourraient remobiliser les produits néoformés
Traitement biologique d une pollution au chrome VI Des bactéries susceptibles de dégrader les solvants chlorés existent au sein des nappes phréatiques La quantité de donneurs d électrons est le facteur limitant L injection de donneurs d électrons (hydrates de carbone) peut optimiser la bioprécipitation du chrome VI 13
Avez-vous déjà pensé à utiliser des produits de tous les jours comme le sucre ou le soda pour dépolluer l environnement? ARCADIS oui Nous injectons de la mélasse, du sirop de maïs, du petit lait dans les eaux souterraines pour traiter les métaux lourds, l uranium, les nitrates et les solvants chlorés comme le trichloroéthylène Discover ARCADIS Entrepreneurship driven by the values of tomorrow 14
Wattrelos Données sur le terril 15
Description du site Ancienne décharge industrielle utilisée pour le stockage de boues et de résidus de métal Démarrage du traitement des minerais vers 1970 Le terril couvre 7 Ha pour 16 m de haut Très chargé en Cr VI (moyenne 5 g/kg dans les 3 premiers m et 15 à 20 g/kg en partie basse); Fe 80 g/kg; SO 4 6 g/kg Les limons sous-jacent sont moins impactés (majoritairement du Cr +3 ) Malgré la couverture de surface => infiltration et production de lixiviat 16
Description du site Les lixiviats sont drainés à l intérieur de parois étanches installées en périphérie du terril jusqu à un bassin de stockage Ils sont pompés et éliminés en centre extérieur Les lixiviats contiennent 1000 mg/l de Cr +6 (ainsi que d autres métaux don t l As) La maintenance du système et l élimination en centre => 0.6 à 1 M par an 17
Wattrelos Objectifs 18
Objectifs précipiter le Cr et les autres métaux par In Situ Reactive Zone (IRZ) Recirculation des lixiviats du bassin ; Ajout de substance organique/donneurs d électrons Re-infiltratation du mélange pour générer un environnement réducteur dans les eaux => hydroxides de Cr et sulfures métalliques Reduction du temps de traitement <5 ans Re-développement en zone verte Pilote de laboratoire pour vérifier la faisabilité et notamment la compatibilité des bactéries avec le CrVI (combien de temps avant qu elles ne se développent?) Prouver à l EPF et la DREAL que projet envisageable Démontrer qu on ne génèrera pas un autre résidu à risque (As) 19
Dépollution du terril : concept Residus Cr VI 5 g/kg 20g/kg Nappe; Cr VI : 1g/l Argiles des Flandres
Dépollution du terril : concept Lixiviats + mélasses Re-circulation Cr VI Residus Repompage des lixiviats IRZ en development Nappe progressivement decontaminée Limons et argiles
Wattrelos Pilote de laboratoire 22
Pilote de laboratoire sur les sols et les résidus du terril fortement chargés en Cr 6+ Pilote de laboratoire réalisé en 2005 Objectif : prouver la faisabilité technique du procédé Résidus chargés en Cr 6+ (environ 20/30 g/kg) déposés sur les limons moins pollués Nappe superficielle dans les limons : Cr 6+ > 1 g/litre, ph = 12
Pilote de laboratoire : schéma de principe
Pilote de laboratoire : stade initial
Après 30 jours : développement bactérien et Cr III dans résidus de la colonne pilote
Le Pilote après 80 jours : décoloration du lixiviat en sortie de la colonne pilote
Suivi analytique : évolution des teneurs en Cr Pilote Cr : évolution des teneurs en Cr tot et en Cr VI dans le temps 2000,00 1800,00 1600,00 Cr total témoin teneurs des effluents en mg/l 1400,00 1200,00 1000,00 800,00 600,00 1ère injection Cr VI témoin Cr Tot entrant pilote Cr Tot témoin Cr Tot Pilote Cr VI entrant Pilote Cr VI témoin Cr VI Pilote 400,00 2ème injection de mélasse Cr total pilote 200,00 Cr VI pilote 0,00-20 0 20 40 60 80 100 jours / introduction de la mélasse
Evolution des concentrations en Cr VI dans la colonne pilote 1 000 à 1 200 mg/litre au début 0,9 mg/litre après 3 mois rendement de dépollution sur le Cr VI => 99,9 %
Wattrelos Pilote sur site 30
Objectifs Confirmer les résultats du pilote de laboratoire Définir le nombre et le type d ouvrages d injection Définir les quantités de mélasse à injecter Estimer le temps nécessaire avant l arrêt du pompage actuel Définir le temps nécessaire au traitement complet du terril
Pilote sur site : systèmes testés Pour chaque système : 1 puits d injection 3 puits de contrôle espacés de 2, 3 and 5 m
Observations initiales Hétérogénéité importante au sein du terril : o ph compris entre 8.5 et 14, o [Cr +6 ] comprises entre quelques mg/l et 5 g/l o Des voies préférentielles existent au sein du terril, amenant la mélasse directement dans des zones et pas dans d autres Potentiel RedOx déjà dans des conditions permettant la précipitation du chrome
Principales conclusions Les rayons d influences sont > 5 m mais hétérogènes ph a diminué de 2 unités après 8 mois (4 injections) Là où la mélasse est détectée : faible [Cr 6+ ] ([Cr 6+ ] < 10 mg/l) et détection d un nombre de bactéries suffisant pour confirmer l IRZ IRZ possible même avec des conditions extrêmes (ph = 14)
7000 Résultats des teneurs en Cr6 avec injection sur toute la hauteur du terril 6000 5000 ph 14 ph 11.5 4000 3000 ph 13 PCM-2m PCM-3m PCM-5m 2000 ph 11.5 1000 ph 14 ph 11.5 ph 12 0 28/12/2008 27/01/2009 26/02/2009 28/03/2009 27/04/2009 27/05/2009 26/06/2009 26/07/2009 25/08/2009 24/09/2009 24/10/2009
Wattrelos Réhabilitation à grande échelle 36
Réhabilitation à grande échelle Contractualisation à l été 2010 Installation de 110 puits d injection et de 1.5 km de tranchées d injection 4 à 5 km de réseau Estimation de 2 000 tonnes de mélasses à injecter avec les lixiviats au cours des 4 premières années Unité d injection automatisée fabriquée par ARCADIS NL
Schéma conceptuel de la mise en œuvre de l IRZ Nappe progressivement dépolluée
250 m Plan des réseaux actuels
Réhabilitation à grande échelle
Réhabilitation à grande échelle
Wattrelos Quelques résultats 42
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Merci 45