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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

3

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

  matt.geary@cetco.com •  1 (267) 885-5653

ITRC. Development of Performance Specifications for Solidification / Stabilization (S/S-1, juillet 2011)