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Solidification / stabilisation
Aperçu de la nouvelle orientation de l’ITRC sur les normes de rendement de la solidification / stabilisation
Atelier national sur les sites contaminés fédéraux 2012 de l’IBIC Charles M. Wilk, CETCO – Présenté par Matt Geary, CETCO
2 ITRC (www.itrcweb.org) – Modeler l’avenir de l’approbation réglementaire
Réseau • Organismes de réglementation
des États des É.-U. Tous les 50 États, PR, DC
• Partenaires au gouvernement fédéral des É.-U.
• Industry Affiliates Program de l’ ITRC
• Milieu universitaire • Intervenants dans les
collectivités
Vaste gamme de sujets • Technologies • Approches • Contaminants • Sites
Produits • Documents techniques et
d’application de la réglementation
• Formation en classe et en ligne
DOE DOD EPA
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En quoi consiste le traitement de S/S?
Il implique le mélange de réactifs, y compris des agglomérants à base de ciment / liants pouzzolaniques, dans un milieu contaminé, comme un sol, des sédiments, des boues ou des déchets industriels.
Le traitement de S/S permet de protéger la santé humaine et l’environnement par l’immobilisation des constituants dangereux dans la matière traitée.
Le traitement de S/S n’enlève pas les contaminants. Il immobilise par des changements physiques
(solidification) et chimiques (stabilisation) à la matière traitée.
4 Transformation de S/S des matières-déchets
Sol huileux avant la S/S
Sol traité par S/S
Traitement de S/S Résistance Conductivité
hydraulique Lixiviabilité
5
Processus technologique de S/S
Avant la S/S
Colonnes solidifiées
Contaminants
Empreinte de la zone de la
source
Nappe phréatique
Sol à faible conductivité hydraulique
Substratum Sens
d’écoulement des eaux
souterraines Après la S/S
6
Exemples de sites
Mélange par benne d’excavatrice de sédiments contaminés provenant d’une ancienne aciérie, aux étangs de goudron de Sydney, en Nouvelle-Écosse, Canada.
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Approbation
Corée
Belgique
Canada
France
Japon
Norvège
Royaume-Uni
États-Unis
Italie
8
Solidification/ Stabilization 217 17 18 13 13 16 7 20 35 180
EPA-542-R-07-012
9 Ce qui est compris dans la formation et le document d’orientation de l’ITRC
Spécifications sur le rendement • Buts de rendement • Études de traitabilité • AQ/CQ à la mise en œuvre
Gérance à long terme • Rendement à long terme • Contrôles institutionnels
ITRC. Development of Performance Specifications for Solidification / Stabilization (S/S-1, juillet 2011)
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Spécifications sur le rendement
Les spécifications sur le rendement ont les deux buts suivants :
orienter l’évaluation de la capacité des matières traitées d’atteindre les buts d’assainissement;
établir un ensemble minimal de propriétés aux fins d’évaluation au cours des activités sur le terrain, afin de vérifier la conformité avec les matières caractérisées dans le cadre des études de traitabilité en laboratoire.
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Trois paramètres de rendement clés
Résistance • Supporter les charges sus-jacentes
Conductivité hydraulique • Gérer l’exposition à l’eau
Lixiviabilité • Retenir les contaminants
12 Analyse en laboratoire – Échantillons traités
Essais physiques • Résistance • Conductivité hydraulique
Essais chimiques • Analyse chimique totale • Essai de lixiviation • Enregistrement du pH de l’extrait
13 Résistance : Capacité de supporter des charges
Résistance à la compression monoaxiale (RCM) • Paramètre utilisé le plus couramment pour la S/S
Indicateur d’une réaction chimique ou d’une liaison Indication indirecte de durabilité
ASTM D1633 : RCM pour cylindres sol-ciment
RC
M (M
Pa)
1 jours
3 jours
7 jours 14 jours 28 jours
50
40
30
20
10
0
La résistance s’accroît avec le durcissement aux jeunes
âges Source : DOT des É.-U.
14 Conductivité hydraulique : Flux d’eau à travers une matière poreuse
Conductivité hydraulique (K) • K met en rapport l’écoulement
des eaux souterraines (Q) et la charge hydraulique (H/L)
Conductivité hydraulique relative • Différence de K entre matières
adjacentes • Elle détermine
Le mode de contact avec l’eau Le mécanisme de lixiviation
principal
��
���
�Δ⋅=LHKAQ
ASTM D5084 :
Alimen-tation en eau
Trop-plein
Échantillon Plaques perforées
Surface de section transversale (A)
(DH)
(L)
Débit (Q)
Loi de Darcy
15 Matières traitées par S/S dans l’environnement
Écoulement des eaux souterraines
Matière traitée par S/
S Les contaminants peuvent se lixivier; se
déplacer avec les eaux souterraines; se
disperser, se diluer et s’atténuer
Charge répartie (p. ex. le sol sus-
jacent)
Point de conformité (PDC)
16 Pourquoi la conductivité hydraulique relative est-elle importante? KS/S << Ksol KS/S ~ Ksol
• L’eau percole à travers la matière • La surface continue des pores est
exposée • Les concentrations de libération
sont basées sur la séparation liquide-solide (l’équilibre local)
eaux souterraines
lixiviation de contaminants à la
concentration d'équilibre
eaux souterraines
Transfert de contaminants à travers
la surface externe
• L’eau est détournée autour de la matière • La surface exposée est limitée à la
surface externe • Le taux de libération des contaminants est
contrôlé par le taux de transfert de masse
La libération de contaminants dans des conditions d’équilibre sera toujours plus élevée que celle dans des
conditions de transfert de masse.
17 Facteurs influençant le rendement de lixiviation de la matière traitée par S/S
Le pH du lixiviateur
La taille de l’échantillon (concassé par rapport à monolithique)
Le ratio liquide-solide
18 Essais de lixiviation chimique
• Méthode 1311 de la US EPA – méthode de lixiviation pour déterminer les caractéristiques de la toxicité (TCLP) • Méthode 1312 de la US EPA – méthode de lixiviation par précipitation synthétique (SPLP)
• Méthode de lixiviation semi-dynamique de la Nouvelle-Écosse. La méthode 1312 modifiée avec un échantillon monolithique. Utilisée dans le cadre du projet des étangs de goudron de Sydney. • Quatre méthodes provisoires de la US EPA (les méthodes de la EPA 1313 à 1316) en cours d’examen par la US EPA. Elles pourraient être mises au point d’ici la fin de 2012.
19
Méthode provisoire 1315 de la EPA
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Additifs sorbants
L’utilisation d’additifs à propriétés sorbantes peut améliorer l’efficacité du traitement de S/S pour les substances organiques en réduisant les interférences signalées dans la littérature entre les composés organiques et le durcissement des matières à base de ciment. Par exemple, grâce à ses propriétés adsorbantes, l’argile organophilique, lorsqu’il est ajouté à la conception du mélange de S/S, peut entraîner la réduction de la lixiviation de certains composés organiques par adsorption chimique des substances organiques dissoutes et des liquides en phase non aqueuse. On peut utiliser le charbon actif pour la sorption des substances organiques dissoutes, mais les liquides en phase non aqueuse entraîneraient son encrassement.
21 Conceptions de mélanges de l’étude de traitabilité d’Atlantic Wood Industries
22
Atlantic Wood Industries
23 Échantillonnage et essais au cours de la mise en œuvre
Observations, échantillonnage, essais • Montrer que la matière traitée a atteint les
spécifications sur le rendement pour le projet. • Documenter que les bons réactifs ont été
mélangés conformément à la conception de mélange approuvée.
• Permettre l’apport d’ajustements au besoin, afin de tenir compte des variations de la matière et/ou de l’état du site.
• S’assurer de réussir du premier coup.
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Objectifs de gérance à long terme
Confirmer que le rendement du monolithe traité par S/S est conforme à la conception
S’assurer que les eaux souterraines sont conformes aux cibles
Avant le traitement de S/S Après le traitement de S/S
25 Interprétation des données de surveillance
L’évaluation des tendances en matière de concentrations au fil du temps devrait confirmer • La diminution de la concentration ou une
concentration faible acceptable de contaminants préoccupants près du monolithe
• La diminution des concentrations aux points de conformité
• L’atteinte des buts relatifs aux eaux souterraines, au fil du temps, aux points de conformité
La conformité avec les autres critères, comme le % de réduction
26 Contrôles techniques et institutionnels
Contrôles institutionnels • Pactes
environnementaux selon l’acte de propriété
Contrôles techniques • Couvertures
imperméables • Murs verticaux
Installation d’un mur vertical avec un coupoir de panneau
27 Aperçu de la situation en ce qui concerne la S/S
Les mesures d’assainissement par S/S bien conçues peuvent durer des décennies, voire des siècles. Le succès est lié aux buts d’assainissement!
Des études de recherche ont été menées pour évaluer le rendement à long terme des mesures d’assainissement par S/S. • Études de l’EPRI • Autres ouvrages scientifiques
La EPA a utilisé la S/S de manière efficace sur un grand nombre de sites.
28 Formation et document d’orientation de l’ITRC
Publication en date de juillet 2011 • Document PDF en ligne
www.itrcweb.org • Copies papier reliées (tirage
limité)
Formation en ligne • 2 heures et quart • Prochain cours : le 5 juin • S’inscrire au
http://clu-in.org/studio/seminar.cfm
[email protected] • 1 (267) 885-5653
ITRC. Development of Performance Specifications for Solidification / Stabilization (S/S-1, juillet 2011)
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