Développement d'un procédé d'enlèvement des métaux lourds dans les sols contaminés par lixiviation chimique et/ou microbiologique utilisant Thiobacillus ferrooxidans.

摘要

Les travaux de ce mémoire visent à établir les lignes directrices d'un traitement d'enlèvement des métauxudcontenus dans les sols contaminés. Le but premier du pré-traitement est de réduire la quantité de sol àudtraiter en séparant les fractions contaminées des fractions non contaminées qui pourront être retournées surudle terrain. Après des essais de séparation granulométrique, magnétique et gravimétrique, le traitement de laudfraction de moins de deux millimètres du sol par la spirale permet un premier enlèvement significatif desudmétaux. Ainsi, la spirale a réduit la contamination en Pb de 19,9% alors que l'enlèvement observé pour leudCu et le Zn est de 6,1% et 1,8% respectivement. La possibilité d'une contamination du sol de la Pointe-aux-Lièvres par des métaux particulaires est une hypothèse invoquée suite à l'étude du type d'activité industrielleuddans l'histoire du site et aux difficultés du dosage des métaux dans le sol. Après le pré-traitement, le soludrésiduel toujours contaminé subira un traitement de lixiviation des métaux par voie micro-biologique et/ouudchimique suivi d'une séparation solide-liquide.udDes essais en erlenmeyers ont permis l'acclimatation d'une souche bactérienne capable d'oxyder de fer toutuden acidifiant le milieu. Une telle souche diversifiée se retrouve naturellement dans le sol contaminé et, dansudles conditions propices, peut se développer et entraîner la lixiviation des métaux. Les essais en erlenmeyersudeffectués avec les souches acclimatées au FeCl₃ comme source énergétique n'ont pas permis de démontrerudque la solubilisation des métaux était due à l'activité biologique plutôt qu'aux réactions chimiques du FeCl₃.udLes essais de cinétique des métaux démontrent que la biolixiviation est très peu efficace pour laudsolubilisation du Pb mais démontre un potentiel intéressant pour les métaux tels le Cu, le Zn et le Cd. Unudprocédé de lixiviation chimique à l'aide de réactifs appropriés serait à privilégier dans le cas d'uneudcontamination au Pb.udDes essais de biolixiviation continu en réacteur de 10 L ont été effectués sur les sols S-8 et S-12 possédantuddes degrés de contamination différents. Dans le cas du sol S-12, soit le plus contaminé, le pourcentage deudsolubilisation obtenu est de 35% pour le Cu, de 84% pour le Zn et uniquement de 0,8% pour le Pb,udconfirmant que ce processus est mal adapté pour ce métal. Avec le sol S-8, le rendement est similaire avecudune solubilisation moyenne de 46% pour le Cu, de 80% pour le Zn et 3,5% pour le Pb. Avec un coûtudmoyen en produits chimiques de $5,55, le procédé biologique peut être économiquement avantageux.udDifférents essais chimiques en cuvées de 20 L ont été entrepris pour cibler les réactifs appropriés à utiliserudpour optimiser l'enlèvement du Pb. Les essais les plus efficaces, soit BCH-5 et BCH-6, permettent uneudsolubilisation moyenne de 32% du Pb contenu dans le sol S-12. Les solubilisations moyennes du Cu et duudZn pour ces deux essais sont de 44% et de 62% respectivement. Lors du traitement chimique, il se produitudune perte par solubilisation d'environ 15% du sol introduit dans le réacteur. Ceci entraîne uneudconcentration des métaux résiduels dans le sol traité, sous-estimant l'enlèvement réel par le procédé.udDans le cas d'un sol contaminé en Pb, Cu et Zn, il est souhaitable de combiner les traitements chimique etudbiologique afin de maximiser l'enlèvement des métaux. Lorsque le procédé chimique précède le procédéudbiologique, il en résulte une solubilisation significative des trois métaux. La solubilisation globale est plusudélevée que la lixiviation issue des traitements chimique et biologique pris séparément. Ainsi, pour la chaîneudde traitement mixte #3, les enlèvements par solubilisation pour la partie chimique, biologique puis pour leudtraitement global sont respectivement de 35,5%,25,3% et 51,8% pour le Cu, 60,9%, 33,7% et 84,0% pourudle Zn et 31,5%, 1,2% et 32,5% pour le Pb.ud