FR2962928A1 - STABILIZATION OF PORT SEDIMENTS POLLUTED BY MINERAL ADDITIVES - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne l'utilisation de fer et/ou d'oxydes de fer pour la stabilisation, en milieu basique, à un pH compris entre environ 7 et environ 8, de sédiments pollués à la fois par des polluants anioniques et des polluants cationiques. Elle concerne également des compositions de traitement ainsi qu'un procédé de traitement d'un sédiment pollué ou contaminé, notamment un sédiment portuaire.The invention relates to the use of iron and / or iron oxides for the stabilization, in a basic medium, at a pH of between about 7 and about 8, of sediments polluted by both anionic pollutants and cationic pollutants. . It also relates to treatment compositions and a method for treating polluted or contaminated sediment, in particular a harbor sediment.
Description
STABILISATION DE SEDIMENTS PORTUAIRES POLLUES PAR ADDITIFS MINERAUX STABILIZATION OF PORT SEDIMENTS POLLUTED BY MINERAL ADDITIVES
La présente invention concerne le traitement et la stabilisation de sédiments de dragage pollués, notamment les sédiments portuaires. Elle concerne également des compositions de traitement desdits sédiments pollués ainsi qu'un procédé de traitement desdits sédiments pollués. Le dragage constitue une activité importante pour l'exploitation des ports. En France, 50 millions de m3 de sédiments en moyenne sont dragués par an dans les ports et sont rejetés dans le milieu marin. Les sédiments non contaminés ou pollués ne posent pas de problèmes particuliers quant à leurs effets sur l'environnement et sont dans certains cas utilisés pour la création de zones humides, l'engraissement de plages en cours d'érosion ou la construction de routes. En revanche, le dragage et le rejet de matériaux contaminés ou pollués posent un certain nombre de questions concernant leurs effets sur la qualité physico-chimique des eaux et le devenir des substances toxiques pour les organismes vivants. La gestion des sédiments dragués dans les ports soulève donc la question des risques de contamination du milieu. Récemment, des niveaux de concentration en métaux et polluants organiques dans les sédiments marins ont été fixés (niveaux GEODE Nl et N2). Ainsi, lorsque les concentrations en polluants contenus dans les sédiments marins sont trop élevées (niveaux supérieurs aux niveaux GEODE N2), ils sont considérés comme des déchets et doivent être traités à terre. La contamination des sédiments impose certaines considérations environnementales pour guider le choix du lieu et les modalités de mise en dépôt. Par le passé, peu de précautions étaient prises concernant l'aménagement des sites de dépôt si bien que la question du transfert des polluants vers les écosystèmes voisins est maintenant une actualité. Le dépôt à terre des boues de dragage contaminées doit s'accompagner d'un traitement permettant de limiter la dispersion des polluants dans l'environnement. En effet, lors du dépôt des sédiments contaminés à l'air libre, les eaux de pluies peuvent percoler à travers le sédiment, en entraînant les éléments solubles ou particulaires. Ces solutions de percolation appelées lixiviats, constituent les vecteurs des polluants vers les sols et les aquifères qui sont à proximité du site de stockage. Plusieurs techniques de traitement des sédiments ont été développées par le passé, tels que notamment les traitements physiques et physico-chimiques (attrition, gravimétrie, flottation, cyclonage, etc.), les traitements biologiques (biolixiviation, phyto- extraction, biodégradation, etc.), les traitements thermiques (désorption, incinération, vitrification, etc.), les traitements chimiques (extraction par complexation, par solvant, etc.) ou encore les traitements aux phosphates (phosphates de calcium, phosphates apatitiques, etc.). Parmi les techniques ci-dessus, le brevet EP 0883585 décrit notamment un procédé de traitement de sédiments contenant des métaux lourds et de l'aluminium métallique par de l'acide phosphorique et des phosphates des métaux alcalins. Le brevet EP 1341728 décrit quant à lui un procédé de traitement de boues contenant des métaux lourds et des matières organiques par ajout d'acide phosphorique à la boue avant une étape de calcination. Les procédés de traitement utilisant les phosphates sont les plus utilisés à ce jour. Le procédé NovosolTM, développé par la société Solvay® est utilisé pour stabiliser des sédiments pollués. Il consiste à ajouter de l'acide phosphorique aux sédiments pour faire précipiter des phosphates qui vont emprisonner les polluants cationiques. Toutefois, ledit procédé NovosolîM ne permet pas la stabilisation de polluants anioniques, tel que notamment l'anion arséniate AsO43-. Au contraire, il a récemment été montré que ce procédé facilite la lixiviation des anions. De plus, l'ajout d'acide phosphorique et de phosphates dans l'environnement peut par ailleurs provoquer une pollution secondaire. Il existe donc un besoin pour stabiliser de façon économiquement acceptable de grandes quantités de sédiments pollués contenant à la fois des polluants sous forme anionique et sous forme cationique. C'est ce problème que se propose de résoudre la présente invention à l'aide des compositions décrites ci-dessous. Aussi, un objectif que s'est fixé la présente invention est de fournir des compositions permettant de stabiliser les polluants sous forme anionique et sous forme cationique contenus dans les sédiments de dragage pollués. L'invention a donc pour premier objet l'utilisation de fer et/ou d'oxydes de fer, pour la stabilisation, en milieu basique, à un pH compris entre environ 7 et environ 8, de sédiments pollués à la fois par des polluants anioniques et des polluants cationiques De façon alternative, lorsque le sédiment à stabiliser a un pH originel acide, on ajoute en outre de la calcite au sédiment pour le tamponner à pH basique. The present invention relates to the treatment and stabilization of polluted dredged sediments, including harbor sediments. It also relates to compositions for treating said polluted sediments and a method for treating said polluted sediments. Dredging is an important activity for port operations. In France, an average of 50 million m3 of sediment is dredged annually in ports and released into the marine environment. The uncontaminated or polluted sediments do not pose any particular problems with respect to their environmental effects and are in some cases used for wetland creation, beach fattening during erosion or road construction. On the other hand, the dredging and disposal of contaminated or polluted materials raises a number of questions concerning their effects on the physicochemical quality of water and the fate of toxic substances for living organisms. The management of sediments dredged in ports therefore raises the question of the risks of contamination of the environment. Recently, concentrations of metals and organic pollutants in marine sediments have been set (GEODE levels Nl and N2). Thus, when pollutant concentrations in marine sediments are too high (levels above GEODE N2 levels), they are considered as waste and must be treated ashore. Contamination of sediments imposes certain environmental considerations to guide the choice of location and disposal methods. In the past, few precautions were taken regarding the management of disposal sites, so that the issue of transfer of pollutants to neighboring ecosystems is now a topical issue. Disposal of contaminated dredged sludge on shore must be accompanied by treatment to limit the dispersion of pollutants into the environment. In fact, during the deposition of contaminated sediments in the open air, rainwater can percolate through the sediment, causing the soluble or particulate elements. These percolation solutions called leachate, are the vectors of pollutants to soils and aquifers that are close to the storage site. Several sediment treatment techniques have been developed in the past, such as physical and physico-chemical treatments (attrition, gravimetry, flotation, cycloning, etc.), biological treatments (bioleaching, phytoextraction, biodegradation, etc.). ), heat treatments (desorption, incineration, vitrification, etc.), chemical treatments (extraction by complexation, solvent, etc.) or phosphate treatments (calcium phosphates, apatitic phosphates, etc.). Among the above techniques, patent EP 0883585 describes in particular a method for treating sediments containing heavy metals and metallic aluminum with phosphoric acid and alkali metal phosphates. Patent EP 1341728 describes a process for treating sludges containing heavy metals and organic materials by adding phosphoric acid to the sludge before a calcination step. Treatment processes using phosphates are the most used to date. The NovosolTM process, developed by Solvay®, is used to stabilize polluted sediments. It consists in adding phosphoric acid to sediments to precipitate phosphates that will trap cationic pollutants. However, said Novosol® process does not allow the stabilization of anionic pollutants, such as in particular the arsenate anion AsO43-. On the contrary, it has recently been shown that this process facilitates the leaching of the anions. In addition, the addition of phosphoric acid and phosphates to the environment can also cause secondary pollution. There is therefore a need to economically stabilize large quantities of polluted sediments containing both anionic and cationic pollutants. It is this problem that the present invention proposes to solve with the aid of the compositions described below. Also, an objective that the present invention has set itself is to provide compositions that make it possible to stabilize the pollutants in anionic form and in cationic form contained in polluted sedimentation sediments. The invention therefore firstly relates to the use of iron and / or iron oxides, for the stabilization, in a basic medium, at a pH of between about 7 and about 8, of sediments polluted at the same time by pollutants. Anionic and cationic pollutants Alternatively, when the sediment to be stabilized has an acidic initial pH, calcite is additionally added to the sediment to buffer it at basic pH.
Elle a pour deuxième objet une composition de traitement de sédiments portuaires pollués comprenant d'une part du fer et/ou de l'oxyde de fer, et d'autre part de la calcite. Elle a pour troisième objet un sédiment portuaire 35 stabilisé comprenant une composition selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend entre environ 3 et environ 20% de fer et/ou d'oxyde de fer et entre 1% et 25% de calcite en poids du poids total du sédiment. Enfin, elle a pour quatrième objet un procédé de traitement en milieu basique, à un pH compris entre environ 7 et environ 8,d'un sédiment pollué à la fois par des polluants anioniques et des polluants cationiques comprenant les étapes d'ajout au sédiment pollué de fer, d'oxydes de fer et/ou de calcite ; et de compostage du sédiment pollué par arrosage et aération. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description non limitative qui suit, rédigée au regard des dessins annexés, dans lesquels : Les figures 1 à 6 représentent des courbes comparant, pour six échantillons différents de sédiments, la quantité d'arsenic anionique, de cadmium cationique, de cuivre cationique, de nickel cationique, de molybdène anionique et de zinc cationique, passant en solution pendant 16 semaines de lixiviation ; - La figure 7 représente un comparatif du flux total de polluant en mg/m3/jour pour six différents échantillons de sédiments - La figure 8 représente la fixation de l'arsenic 25 sur un oxyde de fer en fonction du pH pour six différents échantillons de sédiments - La figure 9 représente la fixation du plomb sur un oxyde de fer en fonction du pH pour six différents échantillons de sédiments 30 - La figure 10 représente un comparatif de la conductivité électrique pour six différents échantillons de sédiments pendant 16 semaines ; - La figure 11 représente les valeurs de pH de six différents échantillons de sédiments pendant 16 35 semaines. Its second object is a composition for treating polluted harbor sediments comprising on the one hand iron and / or iron oxide, and on the other hand calcite. Its third object is a stabilized harbor sediment comprising a composition according to the invention, characterized in that it comprises between approximately 3 and approximately 20% of iron and / or iron oxide and between 1% and 25% of calcite by weight of the total weight of the sediment. Finally, its fourth object is a method for treating, in a basic medium, at a pH of between about 7 and about 8, a sediment polluted by both anionic pollutants and cationic pollutants comprising the steps of adding to the sediment. polluted with iron, iron oxides and / or calcite; and composting polluted sediment by watering and aeration. The invention will be better understood on reading the nonlimiting description which follows, written with reference to the appended drawings, in which: FIGS. 1 to 6 show curves comparing, for six different samples of sediments, the quantity of anionic arsenic , cationic cadmium, cationic copper, cationic nickel, anionic molybdenum and cationic zinc, dissolved in 16 weeks of leaching; FIG. 7 represents a comparison of the total pollutant flux in mg / m 3 / day for six different sediment samples. FIG. 8 shows the arsenic binding on an iron oxide as a function of the pH for six different samples of sediment - Figure 9 shows lead binding to iron oxide as a function of pH for six different sediment samples. Figure 10 shows a comparative electrical conductivity for six different sediment samples for 16 weeks; Figure 11 shows the pH values of six different sediment samples for 16 weeks.
Le document intitulé « Arsenic adsorption onto hematite and goethite », Comptes Rendus Chimie Volume 12, numéro 8 pages 876-881, août 2009, décrit que la rétention de l'anion arséniate est maximale en milieu acide et diminue avec l'augmentation du pH. Ainsi, ce document suggère que la rétention des polluants anioniques est faible en milieu basique. Ce document ne décrit ni ne suggère pas d'utiliser, en milieu basique, de composition de traitement comprenant du fer et/ou des oxydes de fer. De façon surprenante, comme illustré à l'exemple 1, le Demandeur a pu mettre en évidence que le traitement des sédiments de dragage pollués, notamment les sédiments portuaires, par addition de fer et/ou des oxydes de fer en milieu basique est aussi efficace pour diminuer la quantité d'anions que la quantité de cations passant en solution par rapport au sédiment brut. Ainsi, le flux total de polluant peut être diminué de façon très efficace par le traitement selon l'invention. The document entitled "Arsenic adsorption onto hematite and goethite", Rendus Chemistry Volume 12, issue 8 pages 876-881, August 2009, describes that retention of the arsenate anion is maximal in acidic medium and decreases with increasing pH. . Thus, this document suggests that the retention of anionic pollutants is low in a basic medium. This document neither describes nor suggests the use, in a basic medium, of a treatment composition comprising iron and / or iron oxides. Surprisingly, as illustrated in Example 1, the Applicant has been able to demonstrate that the treatment of polluted sedimentation sediments, in particular port sediments, by addition of iron and / or iron oxides in a basic medium is also effective. to decrease the amount of anions as the amount of cation passing in solution relative to the raw sediment. Thus, the total flow of pollutant can be very effectively reduced by the treatment according to the invention.
Aussi, la solution apportée par la présente invention est surprenante, car il n'était absolument pas évident de pouvoir stabiliser de façon acceptable des anions en milieu basique. De façon avantageuse, afin de maintenir l'eau de lixiviation à un pH basique, préférentiellement à un pH de 8, la composition de traitement selon l'invention comprend la présence de calcite. De préférence, les sédiments pollués à la fois par des polluants anioniques et des polluants cationiques sont stabilisés par l'ajout d'au moins 3 % en poids environ de fer et/ou d'oxyde de fer, par rapport au poids total sec de sédiments pollués à stabiliser. De préférence, les polluants anioniques stabilisés par la composition selon l'invention sont des anions 35 d'arsenic, vanadium, chrome et/ou de molybdène. Also, the solution provided by the present invention is surprising, since it was absolutely not obvious to be able to stabilize acceptable anions in basic medium. Advantageously, in order to maintain the leaching water at a basic pH, preferably at a pH of 8, the treatment composition according to the invention comprises the presence of calcite. Preferably, the sediments polluted by both anionic pollutants and cationic pollutants are stabilized by the addition of at least about 3% by weight of iron and / or iron oxide, based on the total dry weight of polluted sediments to stabilize. Preferably, the anionic pollutants stabilized by the composition according to the invention are anions of arsenic, vanadium, chromium and / or molybdenum.
De préférence encore, les polluants cationiques stabilisés par la composition selon l'invention sont des cations de cadmium, de chrome, de cuivre, de zinc et/ou de tout autre cation di- ou trivalent. More preferably, the cationic pollutants stabilized by the composition according to the invention are cations of cadmium, chromium, copper, zinc and / or any other di- or trivalent cation.
Le fer selon l'invention se présente de préférence sous la forme de fer zéro-valent ou trivalent. Parmi les oxydes de fer susceptibles d'être présents dans la composition selon l'invention, on peut citer notamment la goethite, de la ferrihydrite et/ou de l'hématite. De préférence, les oxydes de fer utilisés sont l'hématite. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la composition de traitement de sédiments portuaires pollués comprend d'une part du fer et/ou des oxydes de fer, et d'autre part de la calcite. De préférence, la concentration en fer et/ou en oxyde de fer dans le sédiment portuaire à stabiliser est comprise entre environ 3 et environ 20% en poids du poids total du sédiment. La concentration de calcite dans le sédiment portuaire à stabiliser est préférentiellement comprise entre 1% et 25% en poids du poids total du sédiment. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la composition de traitement de sédiments portuaires pollués comprend du fer zéro-valent à une concentration comprise entre 80 et 100% en poids du poids total de la composition, ladite concentration de la composition de fer zéro-valent dans le sédiment portuaire à stabiliser étant préférentiellement comprise entre environ 3 et environ 20% en poids du poids total du sédiment. The iron according to the invention is preferably in the form of zero-valent or trivalent iron. Among the iron oxides that may be present in the composition according to the invention, there may be mentioned in particular goethite, ferrihydrite and / or hematite. Preferably, the iron oxides used are hematite. According to a preferred embodiment of the invention, the polluted port sediment treatment composition comprises on the one hand iron and / or iron oxides, and on the other hand calcite. Preferably, the concentration of iron and / or iron oxide in the harbor sediment to be stabilized is between about 3 and about 20% by weight of the total weight of the sediment. The concentration of calcite in the harbor sediment to be stabilized is preferably between 1% and 25% by weight of the total weight of the sediment. According to a first embodiment of the invention, the polluted harbor sediment treatment composition comprises zero-valent iron at a concentration of between 80 and 100% by weight of the total weight of the composition, said concentration of the iron composition zero-valent in the harbor sediment to be stabilized being preferably between about 3 and about 20% by weight of the total weight of the sediment.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la composition de traitement de sédiments portuaires pollués comprend de la goethite, de la ferrihydrite et/ou de l'hématite, pris seuls ou en mélange, la concentration du mélange desdits composés étant comprise entre 80 et 100% en poids du poids total de la composition. La concentration de ladite composition dans le sédiment portuaire à stabiliser étant préférentiellement comprise entre environ 3 et environ 20% en poids du poids total du sédiment. According to a second embodiment of the invention, the polluted harbor sediment treatment composition comprises goethite, ferrihydrite and / or hematite, taken alone or as a mixture, the concentration of the mixture of said compounds being between 80 and 100% by weight of the total weight of the composition. The concentration of said composition in the harbor sediment to be stabilized is preferably between about 3 and about 20% by weight of the total weight of the sediment.
Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, la composition de traitement de sédiments portuaires pollués comprend un mélange de fer zéro-valent d'une part, et de goethite, de ferrihydrite et/ou d'hématite d'autre part, à une concentration comprise entre 80 et 100% en poids du poids total de la composition. La concentration de ladite composition dans le sédiment portuaire à stabiliser étant préférentiellement comprise entre environ 3 et environ 20% en poids du poids total du sédiment. According to a third embodiment of the invention, the composition for treating polluted harbor sediments comprises a mixture of zero-valent iron on the one hand, and goethite, ferrihydrite and / or hematite on the other hand, with a concentration of between 80 and 100% by weight of the total weight of the composition. The concentration of said composition in the harbor sediment to be stabilized is preferably between about 3 and about 20% by weight of the total weight of the sediment.
Selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, la composition de traitement de sédiments portuaires pollués comprend un mélange de fer zéro-valent d'une part, et de calcite d'autre part, à une concentration comprise entre 60 et 100% en poids du poids total de la composition. La concentration de ladite composition dans le sédiment portuaire à stabiliser étant préférentiellement comprise entre environ 3 et environ 20% en poids du poids total du sédiment. Selon un cinquième mode de réalisation de l'invention, la composition de traitement de sédiments portuaires pollués comprend un mélange de calcite d'une part, et de goethite, de ferrihydrite et/ou d'hématite d'autre part, à une concentration comprise entre 60 et 100% en poids du poids total de la composition. La concentration de ladite composition dans le sédiment portuaire à stabiliser étant préférentiellement comprise entre environ 3 et environ 20%- en poids du poids total du sédiment. 2962928 s Selon un sixième mode de réalisation de l'invention, la composition de traitement de sédiments portuaires pollués comprend un mélange de fer zéro valent et de calcite d'une part, et de goethite, de ferrihydrite et/ou 5 d'hématite d'autre part, à une concentration comprise entre 60 et 100% en poids du poids total de la composition. La concentration de ladite composition dans le sédiment portuaire à stabiliser étant préférentiellement comprise entre environ 3 et environ 10 20% en poids du poids total du sédiment. L'invention concerne en outre un procédé de traitement d'un sédiment pollué par des anions et des cations comprenant les étapes d'ajout au sédiment pollué d'une composition comprenant du fer, des oxydes de fer 15 et/ou de la calcite ; et de compostage du sédiment pollué par arrosage et aération. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisations décrits et représentés dans les figures jointes et l'homme du métier pourra être amené, grâce à 20 des opérations de routine, à réaliser d'autres modes de réalisation non décrits explicitement, sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. Exemple 1 : Dans cet exemple, la stabilisation chimique d'un 25 sédiment portuaire méditerranéen a été réalisée dans des conditions de stockage à terre. Les concentrations en polluants du sédiment avant traitement sont repris dans le tableau 1 ci-dessous, ainsi que les niveaux GEODE de références Ni et N2 : 30 Tableau 1 : Echantillon de sédiment Niveaux GEODE portuaire méditerranéen Polluants Concentration de Coefficient Ni N2 l'échantillon de variation (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (%) As 128 ± 3 2,1 25 50 Cd 1,64 ± 0,07 4,2 1,2 2,4 Cu 1582 ± 69 4,4 45 90 Mo 13,2 ± 0,09 0,7 - - Ni 34,75 ± 0,33 1,0 37 74 Zn 1 723 ± 48 2,8 276 552 Le traitement proposé est une stabilisation chimique du sédiment basée sur les propriétés d'adsorption des oxydes de fer et de séquestration de la zéolithe pour les métaux lourds et métalloïdes. La qualité du sédiment a été évaluée par les analyses totales en polluants organiques et inorganiques. Le sédiment placé en andain a été stabilisé chimiquement en utilisant des additifs minéraux (hématite, fer métallique et zéolithes) et composté pendant 3 mois en imposant des cycles d'humidification et d'aération hebdomadaire afin de favoriser la dégradation des polluants organiques. Les différentes compositions de traitement à tester qui ont été préparées sont reprises dans le tableau 2 ci- dessous : Tableau 2 : Echantillons Masse Additifs Composition (kg) utilisé (%) Echantillon 6 - - témoin 1 Echantillon 6 5% hématite 99,5% hématite 2 Echantillon 6 15% hématite 99,5% hématite 3 Echantillon 6 5% Fer zéro- 99,9% Fer 4 valent Echantillon 6 5% Zéolite Clinoptilolite 84% Zéolite 5 fine Cristobalite 8% Echantillon 6 5% Zéolite Feldspath 4% Zéolite 6 grossière Illite 4% Au cours de cette bio-rémédiation, les eaux de percolation ont été collectées lors de chaque phase d'humidification afin de suivre l'évolution des teneurs en polluants inorganiques (As, Cd, Cu, Mo, Ni et Zn), du pH et de la conductivité. Les résultats des tests, exprimés en gg/kg d'échantillon, sont repris dans le tableau 3 ci-dessous. Tableau 3 : Polluants Ech. Ech. Ech. Ech. Ech. Ech. témoin 1 hématite 2 hématite 3 Fer 4 Zéolite 5 Zéolite 6 As 70,22 36,77 54,72 48,59 80,65 47,01 Cd 22,68 8,87 16,12 8,15 34,64 17,34 Cu 304,82 146,23 177,52 174,02 293,29 204,75 Mo 500,40 82,63 50,19 116,87 583,56 361,69 Ni 94,29 41,64 72,22 45,24 132,33 54,83 Zn 949,07 551,35 446,54 550,92 1116,00 971,43 Ces résultats montrent que la stabilisation chimique du sédiment par des additifs à base de fer permet d'améliorer significativement la qualité des eaux de percolations en réduisant la mobilité de nombreux polluants inorganiques. Cette technique de stabilisation, facile à mettre en oeuvre et peu onéreuse, permettrait le développement d'une filière de gestion à terre des boues de dragages contaminés. Exemple 2 . According to a fourth embodiment of the invention, the composition for treating polluted harbor sediments comprises a mixture of zero-valent iron on the one hand, and calcite on the other hand, at a concentration of between 60 and 100% by weight. weight of the total weight of the composition. The concentration of said composition in the harbor sediment to be stabilized is preferably between about 3 and about 20% by weight of the total weight of the sediment. According to a fifth embodiment of the invention, the polluted harbor sediment treatment composition comprises a mixture of calcite on the one hand, and goethite, ferrihydrite and / or hematite on the other hand, at a concentration of between 60 and 100% by weight of the total weight of the composition. The concentration of said composition in the harbor sediment to be stabilized is preferably between about 3 and about 20% - by weight of the total weight of the sediment. According to a sixth embodiment of the invention, the polluted harbor sediment treatment composition comprises a mixture of zero valent iron and calcite on the one hand and goethite, ferrihydrite and / or hematite on the other hand. on the other hand, at a concentration of between 60 and 100% by weight of the total weight of the composition. The concentration of said composition in the harbor sediment to be stabilized is preferably between about 3 and about 20% by weight of the total weight of the sediment. The invention further relates to a method of treating anion and cation contaminated sediment comprising the steps of adding to the polluted sediment a composition comprising iron, iron oxides and / or calcite; and composting polluted sediment by watering and aeration. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown in the accompanying drawings and the person skilled in the art may be led, by means of routine operations, to make other embodiments not explicitly described. without departing from the scope and scope of the present invention. Example 1: In this example, the chemical stabilization of a Mediterranean harbor sediment was carried out under land storage conditions. The pollutant concentrations of the sediment before treatment are given in Table 1 below, as well as the GEODE levels of Ni and N2 references: Table 1: Sediment sample Levels Mediterranean harbor GEODE Pollutants Coefficient concentration Ni N2 the sample of variation (mg / kg) (mg / kg) (mg / kg) (%) As 128 ± 3 2.1 25 50 Cd 1.64 ± 0.07 4.2 1.2 2.4 Cu 1582 ± 69 4 , 4 45 90 Mo 13.2 ± 0.09 0.7 - - Ni 34.75 ± 0.33 1.0 37 74 Zn 1 723 ± 48 2.8 276 552 The proposed treatment is a chemical stabilization of the sediment based on on the adsorption properties of iron oxides and sequestration of zeolite for heavy metals and metalloids. Sediment quality was assessed by total analyzes of organic and inorganic pollutants. Swath sediment was chemically stabilized using mineral additives (hematite, metallic iron and zeolites) and composted for 3 months by weekly humidification and aeration cycles to promote degradation of organic pollutants. The various treatment compositions to be tested that have been prepared are listed in Table 2 below: TABLE 2 Samples Mass Additives Composition (kg) used (%) Sample 6 - Sample 1 Sample 6 5% Hematite 99.5% Hematite 2 Sample 6 15% Hematite 99.5% Hematite 3 Sample 6 5% Iron Zero-99.9% Iron 4 Value Sample 6 5% Zeolite Clinoptilolite 84% Zeolite 5 Fine Cristobalite 8% Sample 6 5% Zeolite Feldspar 4% Zeolite 6 gross Illite 4% During this bio-remedi- ation, the percolation water was collected during each humidification phase in order to follow the evolution of inorganic pollutant levels (As, Cd, Cu, Mo, Ni and Zn). ), pH and conductivity. The results of the tests, expressed in gg / kg of sample, are shown in Table 3 below. Table 3: Pollutants Ech. Ech. Ech. Ech. Ech. Ech. control 1 hematite 2 hematite 3 Iron 4 Zeolite 5 Zeolite 6 As 70.22 36.77 54.72 48.59 80.65 47.01 Cd 22.68 8.87 16.12 8.15 34.64 17.34 Cu 304.82 146.23 177.52 174.02 293.29 204.75 MB 500.40 82.63 50.19 116.87 583.56 361.69 Ni 94.29 41.64 72.22 45 24 132.33 54.83 Zn 949.07 551.35 446.54 550.92 1116.00 971.43 These results show that the chemical stabilization of the sediment by iron-based additives significantly improves the quality of the sediments. percolation waters by reducing the mobility of many inorganic pollutants. This stabilization technique, easy to implement and inexpensive, would allow the development of a field management of contaminated sludge dredging. Example 2
Des tests de lixiviation sur des sédiments frais contenant différents additifs minéraux ont été réalisés pendant une durée de 16 semaines, comme illustré aux figures 1 et 2. Les courbes des figures 1 à 6 comparent, pour six échantillons, la quantité d'arsenic anionique, de cadmium cationique, de cuivre cationique, de nickel cationique, de molybdène anionique et de zinc cationique, passant en solution après plusieurs semaines de lixiviation. Les différentes compositions des six échantillons testés sont reprises dans le tableau 2 ci-dessus : Les différentes courbes, mesurant la quantité d'ions en gg/kg de sédiment sur 16 semaines, montrent que le traitement par addition d'oxyde de fer (triangles blancs ou noirs) ou de fer (carré blanc) est efficace à la fois pour diminuer la quantité d'anions que la quantité de cations passant en solution, en comparaison avec le sédiment brut (losanges blancs) ou les sédiments comprenant de la zéolithe (ronds blancs ou noirs). Ainsi, comme illustré à la figure 7, le flux total de polluant peut être diminué de façon très efficace par un traitement à l'oxyde de fer ou un traitement au fer. La figure 7 compare le flux total de polluant en mg/m3/jour des différents échantillons détaillés dans le tableau 2 ci-dessus. Exemple 3 . Les figures 8 et 9 illustrent respectivement la fixation de l'arsenic sur un oxyde de fer en fonction du pH et la fixation du plomb sur un oxyde de fer en fonction du pH. Ainsi, il apparait que seule une valeur de pH située entre environ 7 et environ 8 permet un piégeage simultané des anions, fixés en milieu acide, et des cations, fixés en milieu basique, par les oxydes de fer. Ainsi, la présence additionnelle de calcite dans les compositions selon l'invention permet de tamponner le pH de l'eau de lixiviation autour d'une valeur d'environ 8. Exemple 4 : Les figures 10 et 11 étudient l'évolution du pH et de la conductivité dans les lixiviats pour les six échantillons dont les compositions sont détaillées dans le tableau 2 ci-dessus. Leaching tests on fresh sediments containing various mineral additives were carried out for a period of 16 weeks, as illustrated in Figures 1 and 2. The curves of Figures 1 to 6 compare, for six samples, the amount of anionic arsenic, of cationic cadmium, cationic copper, cationic nickel, anionic molybdenum and cationic zinc, which go into solution after several weeks of leaching. The different compositions of the six samples tested are shown in Table 2 above: The different curves, measuring the amount of ions in gg / kg of sediment over 16 weeks, show that the treatment by addition of iron oxide (triangles white or black) or iron (white square) is effective both to decrease the quantity of anions and the amount of cation passing in solution, compared with the raw sediment (white diamonds) or sediments including zeolite ( round white or black). Thus, as illustrated in FIG. 7, the total pollutant flow can be very effectively reduced by iron oxide treatment or iron treatment. Figure 7 compares the total pollutant flux in mg / m3 / day of the different samples detailed in Table 2 above. Example 3 Figures 8 and 9 respectively illustrate the binding of arsenic to an iron oxide as a function of pH and the attachment of lead to an iron oxide as a function of pH. Thus, it appears that only a pH value between about 7 and about 8 allows simultaneous entrapment of the anions, fixed in acidic medium, and cations, fixed in basic medium, by the iron oxides. Thus, the additional presence of calcite in the compositions according to the invention makes it possible to buffer the pH of the leaching water around a value of approximately 8. EXAMPLE 4 FIGS. 10 and 11 study the evolution of the pH and conductivity in leachates for the six samples whose compositions are detailed in Table 2 above.
La diminution avant stabilisation de la conductivité après environ 8 semaines, comme illustré à la figure 10, montre qu'une solubilisation et une élimination rapide des sels solubles est obtenue lors des premières semaines d'humidification. The decrease before stabilization of the conductivity after about 8 weeks, as illustrated in FIG. 10, shows that a solubilization and a rapid elimination of the soluble salts is obtained during the first weeks of humidification.
La figure 11 quant à elle illustre que les valeurs de pH sont comprises entre environ 7 et environ 8 pendant toute la durée des expériences. Cette valeur de pH basique est obtenue par le fait que la dissolution de la calcite tamponne le pH à des valeurs comprises entre environ 7 et environ 8. Figure 11 illustrates that the pH values are from about 7 to about 8 throughout the duration of the experiments. This basic pH value is achieved by dissolving the calcite buffering the pH to between about 7 and about 8.
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