WO2012010753A1 - Stabilisation de sediments portuaires pollues par additifs mineraux - Google Patents

Stabilisation de sediments portuaires pollues par additifs mineraux Download PDF

Info

Publication number
WO2012010753A1
WO2012010753A1 PCT/FR2011/000432 FR2011000432W WO2012010753A1 WO 2012010753 A1 WO2012010753 A1 WO 2012010753A1 FR 2011000432 W FR2011000432 W FR 2011000432W WO 2012010753 A1 WO2012010753 A1 WO 2012010753A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sediment
iron
polluted
pollutants
sediments
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/000432
Other languages
English (en)
Inventor
Nicolas Marmier
Original Assignee
Universite De Nice Sophia-Antipolis
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universite De Nice Sophia-Antipolis filed Critical Universite De Nice Sophia-Antipolis
Priority to EP11752260.7A priority Critical patent/EP2595765A1/fr
Publication of WO2012010753A1 publication Critical patent/WO2012010753A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0225—Compounds of Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt
    • B01J20/0229—Compounds of Fe
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/004—Sludge detoxification

Definitions

  • 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.
  • 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.
  • Contamination of sediments imposes certain environmental considerations to guide the choice of place and terms of deposit.
  • 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.
  • 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.
  • 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.).
  • patent EP 0883585 describes in particular a method for treating sediments containing heavy metals and metallic aluminum with phosphoric acid and alkali metal phosphates.
  • WO03 / 101541 discloses a method for remedying polluted soils using an emulsion containing an aqueous phase, an organic phase and very fine particles of zero valent iron, for remove the pollutants initially present in the soil by migrating them into a liquid phase.
  • EP0149501 discloses a method of immobilization of pollutant by co-precipitation with metal hydroxides of groups Vlla and VIII, from an acid solution containing salts of these metals.
  • 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 Novosol TM 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.
  • said Novosol TM process does not allow the stabilization of anionic pollutants, such as in particular the arsenate anion As0 4 3 " .
  • anionic pollutants such as in particular the arsenate anion As0 4 3 " .
  • this process facilitates the leaching of the anions.
  • phosphoric acid and phosphates in the environment may cause secondary pollution.
  • 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.
  • 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 port 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.
  • 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.
  • FIGS. 1 to 6 show curves comparing, for six different sediment samples, the quantity of anionic arsenic, cationic cadmium, cationic copper, cationic nickel, anionic molybdenum and cationic zinc, in solution during 16 weeks of leaching;
  • FIG. 7 represents a comparison of the total pollutant flow in mg / m3 / day for six different sediment samples
  • Figure 8 shows arsenic binding to iron oxide as a function of pH for six different sediment samples
  • Figure 9 shows lead binding to iron oxide as a function of pH for six different sediment samples
  • Figure 10 shows a comparison of electrical conductivity for six different sediment samples for 16 weeks
  • 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.
  • 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.
  • the stabilizer of pollutants unlike remediation for example or a wash, prevents pollutants in soil and sediment from migrating to an aqueous phase, and possibly contaminate the surrounding water bodies.
  • the stabilization is carried out without the use of an aqueous phase, without emulsion and without fine particles.
  • the treatment composition according to the invention comprises the presence of calcite.
  • 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.
  • the anionic pollutants stabilized by the composition according to the invention are anions of arsenic, vanadium, chromium and / or molybdenum.
  • 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.
  • the iron according to the invention is preferably in the form of zero-valent or trivalent iron.
  • the iron oxides used are hematite.
  • the polluted port sediment treatment composition comprises on the one hand iron and / or iron oxides, and on the other hand calcite.
  • 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.
  • the various additives used are in solid, oxidized form and in the form of coarse particles having a mean diameter of between 10 ⁇ and 2 mm, so as to prevent the additives from being suspended in an aqueous phase.
  • 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 zero-valent iron composition in the harbor sediment to be stabilized being preferably between about 3 and about 20% by weight of the total weight of the sediment.
  • 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.
  • 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.
  • 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 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.
  • 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.
  • 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 at a concentration of between 60 and 100% by weight of the total weight of the composition.
  • 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 for treating a polluted sediment with anions and cations 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.
  • Example 1 In this example, the chemical stabilization of a Mediterranean harbor sediment was carried out under land storage conditions.
  • the proposed treatment is a chemical stabilization of the sediment based on the adsorption properties of iron oxides and zeolite sequestration 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.
  • mineral additives hematite, metallic iron and zeolites
  • Table 2 The various test treatment compositions which have been prepared are shown in Table 2 below: Table 2:
  • Figure 7 compares the total flow of pollutant mg / m3 / day of the different samples detailed in Table 2 above.
  • 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.
  • compositions according to the invention makes it possible to buffer the pH of the leaching water around a value of approximately 8.
  • Figures 10 and 11 study the evolution of pH and conductivity in leachates for the six samples whose compositions are detailed in Table 2 above.
  • 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.
  • FIG 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.

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.

Description

STABILISATION DE SEDIMENTS PORTUAIRES POLLUES PAR
ADDITIFS MINERAUX
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 NI 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 document WO03/101541 décrit une méthode de remédiation de sols pollués en utilisant une émulsion contenant une phase aqueuse, une phase organique et des particules très fines de fer à la valence zéro, pour enlever les polluants initialement présents dans le sols en les faisant migrer dans une phase liquide. Le document EP0149501 décrit une méthode d'immobilisation de polluant par co-précipitation avec des hydroxydes de métaux des groupes Vlla et VIII, à partir d'une solution acide contenant des sels de ces métaux. Le document US2003/146163 décrit une méthode pour enlever les pollutions contenues initialement dans une solution aqueuse polluée. Le principe utilisé est la précipitation ou co-précipitation de solides après addition d'agent précipitant et modification du pH. 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 Novosol™, 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 Novosol™ ne permet pas la stabilisation de polluants anioniques, tel que notamment l'anion arséniate As04 3" . 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.
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 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 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 ;
- 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 semaines .
Le document intitulé « Arsenic adsorption onto hématite 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.
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.
La stabilisant des polluants, contrairement à la remédiation par exemple ou encore à un lavage, permet d'empêcher les polluants présents dans les sols et sédiments de migrer vers une phase aqueuse, et d'éventuellement contaminer les nappes d'eau environnantes .
En outre, selon l'invention, la stabilisation se fait sans utilisation d'une phase aqueuse, sans émulsion et sans particules fines.
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 d'arsenic, vanadium, chrome et/ou de molybdène.
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.
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 l'invention, les différents additifs utilisés sont sous forme solide, oxydée, et sous forme de grosses particules ayant un diamètre moyen compris entre 10 μτη et 2 mm , de sorte à éviter que les additifs se retrouvent en suspension dans une phase aqueuse.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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 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 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 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 :
Tableau 1 :
Figure imgf000012_0001
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 :
Figure imgf000013_0001
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 /-ig/kg d'échantillon, sont repris dans le tableau 3 ci-dessous.
Tableau 3 :
Ech. Ech. Ech. Ech. Ech. Ech.
Polluants
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 œuvre et peu onéreuse, permettrait le développement d'une filière de gestion à terre des boues de dragages contaminés .
Exemple 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 g/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 apparaît 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.
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.
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.

Claims

REVENDICATIONS
1. Utilisation de fer et/ou d'oxydes de fer pour la stabilisation, en milieu basique, à un pH compris entre 7 et 8, de sédiments pollués à la fois par des polluants anioniques et des polluants cationiques,
2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que 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.
3. Utilisation selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'on ajoute en outre de la calcite lorsque le sédiment à stabiliser a un pH originel acide, permettant de tamponner ledit sédiment à pH basique.
4. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le sédiment à stabiliser est un sédiment portuaire .
5. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les polluants anioniques à stabiliser sont des anions d'arsenic, vanadium, chrome et/ou de molybdène.
6. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les polluants cationiques à stabiliser sont des cations de cadmium, de chrome, de cuivre ou de zinc et/ou tout cation di- ou trivalent.
7. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fer est du fer zéro-valent et les oxydes de fer sont de la goethite, de la ferrihydrite et/ou de l'hématite.
8. Composition pour la stabilisation, en milieu basique, à un pH compris entre 7 et 8, de sédiments portuaires pollués à la fois par des polluants anioniques et des polluants cationiques, ladite composition comprenant d'une part du fer et/ou de l'oxyde de fer, et d'autre part de la calcite.
9. Sédiment portuaire stabilisé comprenant une composition selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend entre 3 et 20% de fer et/ou d'oxyde de fer et entre 1% et 25% de calcite, en poids du poids total du sédiment .
10. Procédé de traitement en milieu basique, à un pH compris entre 7 et 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.
PCT/FR2011/000432 2010-07-22 2011-07-20 Stabilisation de sediments portuaires pollues par additifs mineraux WO2012010753A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11752260.7A EP2595765A1 (fr) 2010-07-22 2011-07-20 Stabilisation de sediments portuaires pollues par additifs mineraux

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1003072A FR2962928B1 (fr) 2010-07-22 2010-07-22 Stabilisation de sediments portuaires pollues par additifs mineraux
FR1003072 2010-07-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012010753A1 true WO2012010753A1 (fr) 2012-01-26

Family

ID=43927942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2011/000432 WO2012010753A1 (fr) 2010-07-22 2011-07-20 Stabilisation de sediments portuaires pollues par additifs mineraux

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2595765A1 (fr)
FR (1) FR2962928B1 (fr)
WO (1) WO2012010753A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2719666A1 (fr) * 2012-10-12 2014-04-16 Centre National De La Recherche Scientifique Nouveau composite de goethite-calcite, son procédé de préparation et son utilisation pour les séparations d'ions
CN104785519A (zh) * 2015-04-22 2015-07-22 清华大学 一种改性生物炭原位固定钒矿污染土壤的方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106075800B (zh) * 2016-06-03 2019-01-15 中南大学 一种利用含砷溶液制备具有核壳结构的砷酸铁/针铁矿材料实现固砷的方法
CN114849644B (zh) * 2022-03-31 2023-09-08 生态环境部华南环境科学研究所 一种纳米水铁矿生物炭及其制备方法与应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0149501A2 (fr) 1984-01-12 1985-07-24 PELT & HOOYKAAS B.V. Méthode de traitement de déchets, en particulier de boues contenant des métaux toxiques
EP0883585A1 (fr) 1996-02-28 1998-12-16 SOLVAY (Société Anonyme) Procede d'inertage de cendres
US20030146163A1 (en) 2000-02-02 2003-08-07 Sasowsky Ira D. Method for removing metals from aqueous solutions using mixed lithic materials
EP1341728A1 (fr) 2000-10-17 2003-09-10 SOLVAY (Société Anonyme) Procede d'inertage de boues
WO2003101541A1 (fr) 2002-05-29 2003-12-11 Nasa Retrait de contaminants de ressources naturelles

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0149501A2 (fr) 1984-01-12 1985-07-24 PELT & HOOYKAAS B.V. Méthode de traitement de déchets, en particulier de boues contenant des métaux toxiques
EP0883585A1 (fr) 1996-02-28 1998-12-16 SOLVAY (Société Anonyme) Procede d'inertage de cendres
US20030146163A1 (en) 2000-02-02 2003-08-07 Sasowsky Ira D. Method for removing metals from aqueous solutions using mixed lithic materials
EP1341728A1 (fr) 2000-10-17 2003-09-10 SOLVAY (Société Anonyme) Procede d'inertage de boues
WO2003101541A1 (fr) 2002-05-29 2003-12-11 Nasa Retrait de contaminants de ressources naturelles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Arsenic adsorption onto hematite and goethite", COMPTES RENDUS CHIMIE, vol. 12, no. 8, August 2009 (2009-08-01), pages 876 - 881

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2719666A1 (fr) * 2012-10-12 2014-04-16 Centre National De La Recherche Scientifique Nouveau composite de goethite-calcite, son procédé de préparation et son utilisation pour les séparations d'ions
CN104785519A (zh) * 2015-04-22 2015-07-22 清华大学 一种改性生物炭原位固定钒矿污染土壤的方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR2962928A1 (fr) 2012-01-27
FR2962928B1 (fr) 2013-03-01
EP2595765A1 (fr) 2013-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ighalo et al. A review of treatment technologies for the mitigation of the toxic environmental effects of acid mine drainage (AMD)
Mamindy-Pajany et al. Arsenic adsorption onto hematite and goethite
Guo et al. The influence of sediment redox chemistry on chemically active forms of arsenic, cadmium, chromium, and zinc in estuarine sediment
Pourabadehei et al. Resuspension of sediment, a new approach for remediation of contaminated sediment
Simpson et al. Effect of short-term resuspension events on trace metal speciation in polluted anoxic sediments
Huang et al. Sequential extraction method for speciation of arsenate and arsenite in mineral soils
Du et al. Environmental remediation techniques of tributyltin contamination in soil and water: A review
TW201500294A (zh) 用於利用零價奈米粒子的含污染物液體之多重處理的方法以及設備
Mariussen et al. Use of sorbents for purification of lead, copper and antimony in runoff water from small arms shooting ranges
WO2012010753A1 (fr) Stabilisation de sediments portuaires pollues par additifs mineraux
Turner et al. Adsorption of cadmium to iron and manganese oxides during estuarine mixing
Lichtfouse et al. Methods for selenium removal from contaminated waters: a review
Sen et al. Biotechnology–applications to environmental remediation in resource exploitation
Haynes et al. Retention of heavy metals by dredged sediments and their management following land application
Staicu et al. Industrial selenium pollution: wastewaters and physical–chemical treatment technologies
CN104105532A (zh) 使用硫化赤泥吸附剂处理废水的方法
Shu et al. Oxalic-activated minerals enhance the stabilization of polypropylene and polyamide microplastics in soil: Crucial roles of mineral dissolution coupled surface oxygen-functional groups
Fávere et al. Use of chitosan microspheres as remedial material for acidity and iron (III) contents of coal mining wastewaters
JP2016187801A (ja) 重金属吸着剤
KR20160091477A (ko) 벤토나이트에 의한 해양오염퇴적물 내 중금속 안정화 방법
Mashangwa An investigation into the efficacy of eggshells as a low cost adsorbent for the removal of potentially toxic inorganic elements from aqueous solutions
Helz et al. Voltammetry of sulfide nanoparticles and the FeS (aq) problem
Yang et al. Characterization of biological iron sulfide composites and its application in the treatment of cadmium-contaminated wastewater
KR20140122332A (ko) 해양오염퇴적물 내의 중금속을 안정화시키는 방법
Achard et al. Environmental quality assessment for valorization of raw and desalinated dredged marine sediment contaminated by potentially toxic elements

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11752260

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011752260

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE