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Traitement et valorisation des sédimentsde l'assainissement pluvial routier et urbain
Apport des tris physiques
Sous la direction de Véronique Ruban
Juin 2010
Laboratoire central des ponts et chaussées58, boulevard Lefebvre, F 75732 Paris Cedex 15
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Contact : [email protected]
Ce document a été rédigé par :
Véronique Ruban,Laboratoire central des ponts et chausséesGroupe pollution des eaux et des solsDépartement géotechnique eau et risques
Avec le concours de :G. Arnaud, Laboratoire régional des ponts et chaussées de BordeauxP. Conil, Bureau de recherches géologiques et minièresF. Pétavy, École des métiers de l'environnement, BruzJ.-Y. Viau, Saint-Dizier environnement
Ce rapport est issu d'une étude pluriannuelle sur la « caractérisation et gestion des résidus del'assainissement pluvial routier et urbain » (opération de recherche 11M063) coordonnée par leLCPC. Ce travail a bénéficié du soutien financier de l'agence de l'eau Seine Normandie et du Sétra.
En couverture :Bassin enterré de WissousBassin de CheviréATTRISED : unité pilote de traitement des sédiments
Pour commander cet ouvrage :Laboratoire central des ponts et chausséesDISTC - Section Diffusion58, boulevard Lefebvre, F 75732 Paris cedex 15Téléphone : 01 40 43 50 20 - Télécopie : 01 40 43 54 95Ou serveur Internet LCPC : www.lcpc.fr
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Ce document est propriété du Laboratoire central des ponts et chaussées et ne peut être reproduit, même partiellement, sans l'autorisation de son Directeur général
(ou de ses représentants autorisés)
© 2010 - LCPC
ISSN 1157-3988ISBN 978-2-7208-2575-0
DOI/Crossref 10.3829/erlpc.eg24-fr
1
TRAITEMENT ET VALORISATION DES SEDIMENTS DE L’ASSAINISSEMENT PLUVIAL ROUTIER ET URBAIN
APPORT DES TRIS PHYSIQUES
SOMMAIRE
PREAMBULE .......................................................................................................................... 3
INTRODUCTION.................................................................................................................... 4
PREMIERE PARTIE : ESSAIS PRELIMINAIRES ........................................................... 6
1. Objectifs des essais préliminaires ....................................................................................... 7
2. Echantillon et caractérisations nécessaires à ces essais .................................................... 7
3. Protocole pour les essais préliminaires............................................................................... 7
DEUXIEME PARTIE : INTERPRETATION DES ESSAIS PRELIMINAIRES6 FILIERES DE GESTION ET DE TRAITEMENT A RETENIR ..................................... 13
1. Aspects réglementaires ...................................................................................................... 14
2. Choix potentiels en fonction des volumes à gérer........................................................... 16
3. Interprétation des données qualitatives des essais préliminaires .................................. 17 3.1 Tests de granulométrie ................................................................................................... 17
3.2 Tests d’attrition en laboratoire ....................................................................................... 17
4. Conclusions - Synthèse....................................................................................................... 18
TROISIEME PARTIE : TRAITEMENT............................................................................ 21
1. Choix du traitement ........................................................................................................... 22
2. Tamisage/lavage ................................................................................................................. 23 2.1 Criblage .......................................................................................................................... 23
2.2 Hydrocyclonage ............................................................................................................. 23
2.3 Spiralage......................................................................................................................... 23
3. Procédé ATTRISED........................................................................................................... 24 3.1 Principe et fonctionnement de l’unité pilote .................................................................. 24
3.2 Grille statique ................................................................................................................. 25
3.3 Séparateur primaire ........................................................................................................ 25
3.4 Cellules d’attrition.......................................................................................................... 26
3.5 Séparateur secondaire..................................................................................................... 26
3.6 Traitement des eaux ....................................................................................................... 26
2
4. Les différentes fractions issues du traitement ................................................................. 27 4.1 Fraction supérieure à 30 m ............................................................................................. 27
4.2 Fraction 2 mm – 30 mm ................................................................................................. 27
4.3 Fraction 60 µm – 2 mm.................................................................................................. 27
4.4 Fraction inférieure à 60 µm............................................................................................ 27
5. Traitement biologique – Landfarming............................................................................. 29 5.1 Principe de traitement............................................................................................... 29
5.2 Un exemple d’essai sur cases pilotes ............................................................................. 29
QUATRIEME PARTIE : VALORISATION...................................................................... 31
1. Caractérisations géotechnique et chimique ..................................................................... 32 1.1 Granulométrie (sur les matériaux après traitement éventuel) ....................................... 32
1.3 Teneur en eau ................................................................................................................. 34
1.4 Caractéristiques chimiques............................................................................................. 34
2. Précautions pour la mise en œuvre et les zones d'emploi ............................................... 34 2.1 Dangerosité des sous-produits de l'assainissement pluvial ............................................ 34
2.2 Mobilité des éléments-traces métalliques ...................................................................... 35
3. Filières de valorisation ....................................................................................................... 35 3.1 Epandage sur emprises du propriétaire, gestionnaire routier notamment ...................... 36
3.2 Remblai routier............................................................................................................... 36
3.3 Couche de forme ............................................................................................................ 37
3.4 Remblaiement de tranchées............................................................................................ 38
3.5 Remblai de surface ......................................................................................................... 38
3.6 Fabrication de béton ....................................................................................................... 38
CINQUIEME PARTIE : ELEMENTS DE COÛT ............................................................ 39
CONCLUSION GENERALE ............................................................................................... 43
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES............................................................................. 45
3
PREAMBULE
Le présent document vise à proposer des solutions pour le traitement par tris physiques et la
valorisation des sédiments de l’assainissement pluvial routier et urbain.
La démarche adoptée pour aboutir aux solutions de traitement et de valorisation est exposée ;
elle repose sur :
• Des essais préliminaires menés en laboratoire,
• Leur interprétation,
• Le traitement des sédiments,
• Les filières de valorisation,
• L’évaluation économique des solutions proposées.
Ce document a été rédigé dans le cadre d’une opération de recherche du Laboratoire Central
des Ponts et Chaussées menée pendant 3 ans (2006-2008) et qui concerne la caractérisation et
la gestion des résidus de l’assainissement pluvial routier et urbain.
Ce programme a bénéficié du soutien financier de l’Agence de l’Eau Seine-Normandie
(AESN) et du Service d’Etudes sur les transports, les Routes et leurs aménagements
( SETRA).
Plusieurs partenaires issus du Ministère de l’écologie, de l’énergie, du développement durable
et de la mer (MEEDEM), ainsi que des partenaires extérieurs ont apporté leur savoir-faire
pour rédiger ce guide :
• Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Centre de Nantes,
• Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de Bordeaux,
• Bureau de Recherches Géologiques et Minières,
• Saint Dizier Environnement.
En outre, un important travail bibliographique et expérimental a été effectué par F. Pétavy
dans le cadre d’une thèse de doctorat encadrée par le LCPC, sur le traitement et la valorisation
des sédiments de l’assainissement pluvial.
De plus, pour le chapitre consacré à la valorisation, certaines données proviennent des travaux
réalisés au LRPC de Bordeaux.
Il convient de noter que ce document de synthèse n’a pas de valeur juridique.
Par ailleurs, un guide sur l’ « Acceptabilité de matériaux alternatifs en techniques routières -
Evaluation environnementale » qui vise à fournir une démarche d’évaluation de l’acceptabilité
environnementale de matériaux alternatifs issus de déchets destinés à être utilisés en
techniques routières est en préparation au SETRA.
4
INTRODUCTION GENERALE
Dans un contexte de développement durable, le traitement et la valorisation des sédiments de
l’assainissement pluvial constituent une préoccupation forte des acteurs chargés de la gestion
de ces matériaux. Cependant, l’absence d’un contexte réglementaire spécifique, les volumes
importants de sédiments et leur hétérogénéité complexifient le problème.
Un premier guide de recommandations pratiques pour la gestion des produits de
l’assainissement pluvial (Hébrard-Labit, 2006) a été rédigé à l’usage des gestionnaires de
voiries urbaines et inter-urbaines. Ce document est une première approche pour trouver des
filières de traitement, valoriser ou éliminer les produits de curage issus des ouvrages
d’assainissement pluvial.
Par ailleurs, d’autres documents peuvent être consultés concernant :
• Les volumes (SETRA, 1995 ; ONR, 2001 ; Ruban et al., 2003),
• La caractérisation (Lissalde, 2001 ; Durand 2003 ; Durand et al., 2004a et b, 2005 ;
Clozel et al., 2006),
• Le traitement (Sermansson, 1998 ; Deruelle, 2004 ; Heudier, 2005),
• Les filières de valorisation (Villeneuve, 2003 ; Ducommun, 2004),
• Les aspects réglementaires (Champaud, 2006 ; Legier, 2007),
• Acceptabilité de matériaux alternatifs en techniques routières - Evaluation
environnementale (SETRA, 2010 en préparation).
L’objectif du présent document est de proposer une démarche simple permettant de guider
les gestionnaires vers des filières de traitement et de valorisation adaptées. Pour chaque
cas, une évaluation économique est faite. L’accent est mis sur le tri physique. Les
sédiments concernés par ce document sont :
• Les sédiments de bassins de rétention / infiltration en milieux routier et
urbain,
• Les sédiments de fossés,
• Les balayures de voiries interurbaines,
• Les sédiments issus des avaloirs, collecteurs et chambres à sable.
Ce document comporte cinq parties.
La première partie décrit les essais préliminaires à mettre en œuvre avant le traitement.
La deuxième partie fournit l’interprétation de ces essais.
Le traitement est présenté dans la troisième partie.
La partie IV propose des filières de valorisation des sédiments traités.
Enfin, la partie V présente une évaluation des coûts des filières proposées.
La figure –I-1 ci-dessous présente la démarche proposée, qui se déroule selon 5 phases. La
première phase (prélèvement) fait l’objet d’un guide spécifique « recommandations pratiques
pour la gestion des produits de l’assainissement pluvial » auquel il conviendra de se reporter
le cas échéant. Les points 2 à 5 sont développés dans ce document.
5
Figure I-1. Démarche proposée pour le traitement et la valorisation des sédiments
Sédiments
Prélèvement
Essais préliminaires
Interprétation des essais
préliminaires
Traitement
Valorisation
1
2
3
4
5
6
PREMIERE PARTIE
ESSAIS PRELIMINAIRES
7
1. Objectifs des essais préliminaires
Les essais préliminaires proposés ont pour objectif de permettre d’évaluer si un traitement
par des méthodes de tris physiques présente un apport significatif pour la gestion des
sédiments considérés. Dans l’affirmative, ils permettent ensuite de préciser les étapes
constitutives du traitement à mettre en place.
Il est important de noter que le protocole proposé est phasé. Il s’adresse principalement à
l’évaluation de la gestion de volumes de matériaux significatifs (> 50 m3, cf partie II).
2. Echantillon et caractérisations nécessaires à ces essais
Masse de l’échantillon
Il est d’une part nécessaire de maintenir une relative représentativité de l’échantillon par
rapport aux particules grenues usuelles dans ces sédiments. D’autre part l’échantillon doit être
manipulable avec des équipements de laboratoire et présenter la masse nécessaire pour
réaliser les essais. Il est donc proposé de réaliser les essais préliminaires sur des échantillons
de l’ordre de 2 kg car une telle masse présente un compromis acceptable entre ces contraintes.
Les protocoles d’échantillonnage des matériaux présents dans les ouvrages d’assainissement
pluvial sont décrits dans le guide du LCPC « Recommandations pratiques pour la gestion des
produits de l’assainissement pluvial » (Hebrard, 2006).
Tamisage de protection à 30 mm
Ce tamisage est destiné à enlever d’éventuelles macro-particules, qui ne peuvent être prises en
compte dans les essais à l’échelle du laboratoire. Cette éventuelle fraction grossière peut
parfois représenter une masse non négligeable, lors du traitement de l’ensemble d’un site, et il
conviendra alors de la gérer.
Siccité
Il s’agit de mesurer le pourcentage massique de matières sèches du matériau. Cette mesure sur
l’échantillon brut n’est pas directement nécessaire pour les essais préliminaires, mais est
importante pour l’extrapolation de leurs résultats dans des bilans prévisionnels ainsi que pour
le choix des destinations futures.
Analyses chimiques
Les analyses chimiques réalisées sur l’échantillon brut seront également à reconduire sur
l’ensemble des produits des essais proposés ci-après, afin de pouvoir établir des bilans fiables
et complets. Parmi les analyses chimiques, il convient de prévoir notamment celle de la teneur
en matières organiques (NF ISO 11465), des principaux éléments traces métalliques (Cu, Zn,
Ni, Pb, Cr, Cd) et des hydrocarbures totaux.
Cette liste est bien sûr à élargir en fonction de l’historique et de la présence d’activités
spécifiques sur le bassin versant alimentant le réseau pluvial considéré. Dans ce cas, une
analyse multi-élémentaire de type ICP réalisée sur l’échantillon brut peut permettre
d’identifier les éléments traces métalliques qu’il sera pertinent de suivre dans les essais et
bilans.
3. Protocole pour les essais préliminaires
Le protocole proposé est représenté dans le schéma ci-après (figure I-2):
8
Tamisage 2 mm
Tamisage 80 µm
Sédiment brut
Attrition
Tamisage 80 µm
Fines -80µm Fines -80µm at.
Fraction -2mm +80µm at
Fraction +2mm
Figure I-2. Schéma du protocole d’essai préliminaire
Tamisage à 2000 µm et 80 µm de l’échantillon
Dans un premier temps, les sédiments bruts sont à tamiser à 2 000 µm et à 80 µm pour
constituer trois fractions granulométriques.
Ces tamisages seront réalisés en voie humide et selon les normes de tamisage.
La masse des fractions ainsi obtenues et leurs teneurs en contaminants seront déterminées,
afin de pouvoir établir un bilan de ce premier tamisage.
Bilan de la répartition massique et chimique
Un bilan de la répartition massique et de la répartition des teneurs en contaminants sera
réalisé. Le tableau I-1 présente un exemple d’un tel bilan.
Tableau I-1. Exemple de bilan massique et chimique : répartition des teneurs en matière organique et
cuivre dans un échantillon du bassin de Cheviré
Légende : T : teneur ; MO : matières organiques
Produits Masse % MO
mg kg-1
MO
%
Cu
mg kg-1
Cu
%
> 2000µm 13 7.1 8.4 154 8.3
80µm-2mm 60 9.9 52.1 197 49.0
< 80 µm 27 16.8 382 382 42.7
Total 100 11.4 100 241 100
Il permet notamment de voir les éventuels « enrichissements » de contaminants selon la taille
des particules du sédiment.
9
Interprétation Dans l’exemple ci-dessus, le tableau montre que la fraction < 80µm présente des teneurs plus élevées que les
autres fractions en matière organique et en cuivre (teneurs respectivement de 16,8% et 382mg/kg pour la MO et
le cuivre, à comparer à des teneurs moyennes reconstituées de l’échantillon de 11,4% et 241mg/kg). On voit
également que, alors que cette fraction représente 27% de la masse de l’échantillon, du fait de cet
« enrichissement », elle contient respectivement 39,8 et 63% de ces deux substances.
Les répartitions granulométriques et chimiques sont très variables d’un site à l’autre voire
même au sein d’un même site et d’une période à l’autre.
Evaluation de la poursuite des essais du protocole
A la suite de ce bilan, l’essai d’attrition ne sera réalisé que si l’opération apparaît
potentiellement attractive, c'est-à-dire si :
- d’une part la proportion massique que représente la fraction granulométrique
80-2 000 µm est significative,
- d’autre part cette fraction présente des teneurs (matière organique, éléments traces,
hydrocarbures) restreignant ses possibilités de gestion / réutilisation. (cf. partie IV)
En conséquence, la réalisation de l’essai d’attrition n’apparaît a priori pas nécessaire si la
fraction 80-2000 µm représente moins de 30% de l’échantillon (ordre de grandeur qui peut
également dépendre d’autres facteurs et notamment de la taille du gisement).
Attrition de la fraction 80-2000 µm
L’opération s’effectue dans un équipement de laboratoire appelé cellule d’attrition. Cet
équipement est destiné à maximiser les frottements entre particules pour pouvoir décaper
leurs éventuels encroutements (figure I-3), porteurs de contaminants. Un schéma de cellule
d’attrition est présenté figure I-4. Plusieurs modèles de cellule d’attrition existent, mais
généralement la cuve en est de forme hexagonale afin de favoriser les frottements. Les pales
d’agitation sont généralement placées sur plusieurs niveaux et disposées en opposition,
toujours afin de favoriser les frottements entre particules.
a) b) Figure I-3 : Photographie au MEB de deux particules du même matériau (sédiment de Cheviré), l’une
a) avant attrition et l’autre b) après attrition – (Pétavy, 2007).
10
Figure I-4. Schéma de principe de l’attrition : le frottement appliqué aux particules « désagrège » les
encroutements, ce qui permet ensuite de séparer par tamisages les particules grenues « nettoyées »
des fines générées par les encroutements.
L’attrition a pour but de désagréger les particules fines agglomérées à la surface des particules
grossières (encroûtement, figure I-V) ou agrégées entre elles. Mais quel que soit le type
d’agrégation, le résultat est le même et permet d’obtenir des particules grossières « propres ».
Conditions opératoires :
Il est proposé d’utiliser une cellule dont le volume est de l’ordre du litre. Diviser la fraction -
80-2000 µm pour obtenir un sous échantillon compatible avec le volume utile de la cellule.
La concentration en solide sera ajustée par ajout d’eau à environ 70% (masse de solide sur
masse de pulpe (solide + eau)). En effet, dans la cellule d’attrition, les forces de frottement
entre les particules dépendent de la vitesse de rotation des pales, de la géométrie de
l’équipement mais également de la teneur en eau de la pulpe. Les forces de frottement
augmentent avec la viscosité et par conséquent avec la siccité du produit, d’où l’importance
de travailler à une concentration en solide élevée.
La durée d’attrition peut être variable et ajustée en fonction de la friabilité des sédiments,
mais par défaut un temps de 3 minutes peut être utilisé. Si après attrition (et après le tamisage
mentionné ci-après) la proportion de fines produite est trop élevée (supérieure à 30%), le
11
temps d’attrition sera à réduire. En sens inverse, si la proportion de fines produite se révèle
trop faible, la durée d’attrition sera à augmenter.
Tamisage à 80 µm des produits après attrition
Le produit après attrition sera tamisé à 80 µm, afin de pouvoir séparer les fines générées par
cette opération. Les deux fractions ainsi obtenues seront séchées, pesées et analysées.
Bilans massique et chimique
A l’issue des essais les bilans sont intéressants et interprétables à plusieurs niveaux :
- Bilan de l’attrition
Le tableau I-2 présente un exemple d’un tel bilan.
Tableau I-2. Bilan de l’attrition de la fraction -2000+80µm d’un échantillon du bassin
de Cheviré.
T : teneur ; MO : matières organiques ; at : produit après attrition
Produits Masse % MO
mg kg-1
MO
%
Cu
mg kg-1
Cu
%
80- 2000 µm at 69 4.0 32.5 83 32.1
< 80 µm at 31 18.5 67.5 391 67.9
Total 100 8.5 100 178 100
80- 2000 µm
initial
9.9 197
Interprétation
La ligne « Total » correspond à la reconstitution calculée de la fraction de départ. La comparaison des teneurs calculées et des
teneurs mesurées sur la fraction initiale permet de visualiser les écarts de bouclage (liés aux incertitudes de prélèvements et
d’analyses) et de contrôler la validité de l’essai.
L’attrition a généré 31% de « fines». Ces fines ont une teneur respective de 18,5% et 391mg/kg en MO et cuivre et
contiennent 67,5% et 67,9% de la masse totale de ces substances. La fraction -2000+80µm après attrition ne présente plus
qu’une teneur de 4% en matières organiques et de 83 mg/kg en Cu au lieu des 8,5 % MO et 178 mg/kg Cu de la fraction
initiale reconstituée.
- Bilan de l’essai complet
Le tableau I-3 présente un exemple d’un bilan complet, dans lequel les fines générées par
l’attrition sont regroupées avec les fines présentes initialement.
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Tableau I-3. Bilan complet de l’attrition d’un échantillon du sédiment de Cheviré.
Légende : T : teneur ; MO : matières organiques ; at : produit après attrition
Produits Masse
%
MO
mg kg-1
MO
%
Cu
mg kg-1
Cu
%
> 2000µm 13 7.1 8.7 154 8.7
80-2000µm at 41.4 4.0 15.7 83 14.9
< 80 µm at 18.6 18.5 391
< 80 µm 27.0 16.8 382
< 80 µm total 45.6 45.6 17.5 75.6 386 76.4
Total 100 10.6 100 230 100
Interprétation
Après les essais de tris granulométriques et d’attrition, l’ensemble des fines (-80µm total) représente 45,6 % de la masse
totale des produits (base : poids sec) et concentre 75,6 % et 76,4 % respectivement des matières organiques et du cuivre
initialement présent dans le matériau.
13
DEUXIEME PARTIE
INTERPRETATION DES ESSAIS PRELIMINAIRES FILIERES DE GESTION ET DE TRAITEMENT A RETENIR
14
La partie I a permis de réaliser des essais préliminaires sur les sédiments. Ce chapitre a pour
objectifs d’apporter une aide à la décision sur la filière de gestion et éventuellement de
traitement à mettre en œuvre sur les sédiments pollués afin de « sécuriser » leur devenir et en
visant si possible une réutilisation de ceux-ci.
L’objectif visé par le traitement est de concentrer la majeure partie de la pollution au sein
d’une fraction la plus réduite possible afin de maximiser le pourcentage de sédiments
potentiellement valorisables. Ainsi, seule une faible fraction du tonnage en sédiments sera à
éliminer dans des filières appropriées.
1. Aspects réglementaires
L’objectif de ce chapitre est d’évaluer la toxicité des sédiments afin de déterminer si un
traitement des sédiments sera requis.
En l’absence d’une réglementation spécifique aux sédiments pluviaux, plusieurs approches
semblent envisageables :
• La circulaire METL-MATE du 18 juin 2001 recommande de se référer à l’arrêté du 8
janvier 1998 mais les valeurs prises comme référence concernent les boues issues du
traitement des eaux usées, et ne sont donc pas très adaptées.
• L’arrêté du 15/3/06 fixant « la liste type de déchets inertes admissibles dans des
installations de stockage de déchets inertes et les conditions d’exploitation de ces
installations» propose des critères à respecter pour l’admission de terres provenant de
sites contaminés. Une lixiviation selon le test normalisé X 30-402-2 doit être réalisée
sur un échantillon. En dessous d’un ensemble de seuils pour les éléments mis en
solution par le test, les terres sont considérées inertes en vue d’un stockage en site (cf.
tableau II-1 ci-après). Cette procédure pourrait également être envisagée pour les
sédiments pluviaux.
• Enfin, lorsque l’on dispose des teneurs brutes des sédiments en contaminants, les
valeurs cibles et d’intervention proposées par la norme hollandaise sur la qualité des
sols (circulaire de décembre 1994 du ministère VROM) pourraient servir d’indicateurs
pour une première orientation, a priori, du choix des filières de gestion.
Si les concentrations en polluants du lixiviat du sédiment à étudier sont inférieures aux
valeurs de l’arrêté du 15/3/06, aucun traitement n’est préconisé. Cela permet d’envisager,
sous réserve de l’absence d’une zone sensible à proximité (captage d’eau potable, cours
d’eau…), une mise en oeuvre de ces sédiments en remblai. La partie IV permettra de répondre
précisément à cette application.
Le tableau II-1 récapitule les différentes valeurs auxquelles nous pouvons nous référer pour
interpréter a priori la pollution des sédiments pluviaux.
15
Tableau II-1 : Valeurs limites de qualité des sols (en mg kg-1
de matière sèche)
Arrêté du 08/01/98 Norme hollandaise
Polluants Sols Boues Valeur
cible
Valeur
d’intervention
Cd 2 15 0.8 12
Cr 150 1000 100 380
Cu 100 1000 36 190
Ni 50 200 35 210
Pb 100 800 85 530
Zn 300 3000 140 720
HC totaux - - 40 5000
HAP
totaux
- - 1 40
Les tableaux II-2 et II-3 indiquent les critères à respecter pour l’admission dans les
installations de stockage de déchets inertes, de terres en provenance de sites contaminés
(annexe II de l’arrêté du 15/03/06).
Tableau II-2. Paramètres à vérifier lors du test de lixiviation et valeurs limites à respecter.
Paramètres mg/kg de matière sèche
As 0.5
Ba 2
Cd 0.04
Cr total 0.5
Cu 2
Hg 0.01
Mo 0.5
Ni 0.4
Pb 0.5
Sb 0.06
Se 0.1
Zn 4
Fluorures 10
Indice phénols 1
COT sur éluat* 500*
Fraction soluble 4 000 * Si le déchet ne satisfait pas aux valeurs indiquées pour le carbone organique total sur éluat à sa propre valeur
de pH, il peut aussi faire l’objet d’un essai avec rapport L/S = 10 L/kg et un pH compris entre 7.5 et 8Le déchet
peut être jugé conforme aux critères d’admission pour le COT sur éluat si le résultat de cette détermination de
dépasse pas 500 mg/kg.
16
Tableau II-3. Paramètres à vérifier pour le contenu total et valeurs limites à respecter.
Paramètres mg/kg de déchet sec
COT (carbone organique total) 30 000**
BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylène) 6
PCB (byphényls polychlorés et 7 congénères) 1
Hydrocarbures (C10 à C40) 500
HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques) 50 * * une valeur limite plus élevée peut être admise, à condition que la valeur limite de 500 mg/kg soit respectée
pour le COT sur éluat soit au pH du sol, soit pour un pH situé entre 7.5 et 8.
2. Choix potentiels en fonction des volumes à gérer
Le volume de sédiments pollués est un critère déterminant pour définir la suite à envisager.
En effet, de faibles volumes conduiront à des coûts de traitement à la tonne très élevés,
incompatibles avec des techniques de traitement visant à réutiliser les matériaux.
Pour de faibles volumes, la filière de gestion visera généralement en première étape, à réduire
leur volume par déshydratation, ce qui minimisera les coûts du transport et de la mise en
décharge car cette destination finale sera fréquemment la plus adaptée sur le plan technico-
économique.
L’arrêté du 9 septembre 1997 relatif aux décharges existantes et aux nouvelles installations de
stockage de déchets et assimilés précise que la teneur en hydrocarbure doit être < 0,3% et la
siccité > 30% pour effectuer un stockage en installation de stockage de déchets non dangereux
(ISDND).
Dans une approche simplifiée, le tableau II-4 synthétise l’interprétation des données
quantitatives.
Tableau II-4. Interprétation des données quantitatives
Volume de
sédiments < 10 m
3 10 à 50 m
3 > 50 m
3
Teneur en
hydrocarbures / < 0,3 % > 0,3 % /
Siccité < 30% >
30% < 30%
>
30% < 30% > 30% /
Traitement
préalable / / Déshydratation /
Déshydra
-tation &
Bio
traitement
Bio
traitement
Filière
d’élimination
à envisager
hydrocurage des
boues et centre
de traitement
spécialisé
ISDND
Cf. §. 3
Note : Ces déchets seront analysés avant chaque arrivée dans un centre afin d’en vérifier les
conditions d’acceptation.
17
3. Interprétation des données qualitatives des essais préliminaires
Comme précisé au chapitre 2, on s’appuiera sur les préconisations techniques de ce chapitre
pour des volumes en sédiments supérieurs à 50 m3 ou 100 t MS.
3.1 Tests de granulométrie
Si la fraction des particules de granulométrie supérieure à 80 µm, valeur seuil pour une
réutilisation des sédiments dans des filières du BTP, est inférieure à 30 %, la réalisation d’un
traitement préalable en vue du recyclage de ces matériaux sera vraisemblablement peu
pertinente sur un plan économique.
3.2 Tests d’attrition en laboratoire
Les essais d’attrition menés en laboratoire permettent d’évaluer la pertinence du traitement
par le procédé ATTRISED sur la dépollution des sédiments pollués en vue de leur recyclage.
Cette technique, relativement onéreuse, sera appliquée sur des volumes de sédiments
importants, disponibles sur un site issu d’un ou plusieurs gisements.
L’exemple ci-dessous (tableau II-5) présente les résultats d’essais préalables en laboratoire.
(Pétavy, 2007).
Tableau II-5 : Teneurs en matière organique et en éléments traces des différentes fractions issues du
traitement physique. AV = Avant attrition. AP = Après attrition.
M.O. Cd Cr Cu Ni Pb Zn
% mg kg-1
> 2 mm 7,1 0,5 45 154 20 165 853
80 µm – 2 mm AV 9,9 0,8 52 197 22 230 1036
80 µm – 2 mm AP 4,0 0,4 26 83 12 135 396
< 80 µm AV 16,8 1,2 107 382 43 379 2119
Cheviré
< 80 µm AP 18,5 1,3 121 391 49 442 2369
Cible / 0,8 100 36 35 85 140 Norme
hollandaise intervention / 12 380 190 210 530 720
En fonction des bilans massiques et chimiques obtenus, nous pouvons établir une liste des
possibilités de recyclage des sédiments en se basant sur les solutions techniques en terme de
valorisation décrites en partie IV.
18
4. Conclusions - Synthèse
En guise de synthèse, deux logigrammes sont présentés ci-après :
- La figure II-1 décrit la démarche proposée pour étudier une problématique liée aux
sédiments pluviaux,
- La figure II-2 expose la démarche liée à des volumes de sédiments élevés avec un
objectif de réutilisation.
Il est important de noter que les ordres de grandeur précisés sur les volumes de sédiments lors
de l’analyse des filières de traitement et éventuellement de valorisation sont donnés à titre
indicatif. De nombreux critères peuvent conduire à des valeurs différentes notamment en
fonction du contexte local (accès, distance, volume etc.).
D’un point de vue technico-économique, il apparaît également clairement, que la mise en
œuvre d’un traitement complet, notamment avec le procédé d’attrition, sera envisagée sur des
volumes de sédiments très élevés, impliquant soit un site disposant d’un gisement important,
soit un regroupement de sédiments issus de plusieurs sites, mais avec des caractéristiques
proches.
19
Figure II-1 : Logigramme d’analyse d’une problématique sédiments pluviaux
20
Sédiments < 80 µm
Sédiments > 80 µm
Figure II-2 : Logigramme d’analyse d’une problématique sédiments pluviaux
Suite à envisager pour des volumes > 50 m3
Sédiments pluviaux
ISDND
Tests de granulométrie
Pertinence / Réutilisation BTP ?
Tests d’attrition
Qualité de la dépollution ?
Pertinence / Réutilisation ?
Tests géotechniques
Pertinence / Réutilisation ?
Filières de
valorisation
Filières de
valorisation
Filières de
valorisation
Déshydratation
Sédiments pluviaux
Volumes > 50m3
21
TROISIEME PARTIE
TRAITEMENT
22
Les parties I et II du document se sont intéressées aux essais à mettre en œuvre avant
d’entreprendre le traitement des sédiments, ainsi qu’à l’interprétation de ces essais. La phase
suivante concerne le traitement des sédiments.
La démarche exposée dans ce chapitre s’appuie sur les travaux de F. Pétavy menés au
Laboratoire Central des Ponts et Chaussées dans le cadre de sa thèse (Pétavy, 2007; Pétavy et
al., 2007a ; Pétavy et al., 2007b ; Pétavy et al., 2008).
Le traitement des sédiments destinés à la valorisation en construction routière (traitements
biologiques et physiques tels que criblage, cyclonage et unité pilote) est présenté.
1. Choix du traitement
Si les essais préconisés dans la partie I de ce document mettent en avant la nécessité d’un
traitement, le choix du traitement se fera selon le schéma présenté figure III.1. Avant toute
mise en œuvre de traitement, il faut toujours chercher à diminuer les volumes de boues en
abaissant leur teneur en eau. Cela permettra de réduire les coûts de transport et de traitement
qui sont fonction du poids. Cette réduction se fait soit par séchage naturel, soit par
déshydratation mécanique (filtre à presse ou tamis vibrant).
Figure III-1 : choix du traitement physique ou biologique
Trois types de traitement seront proposés en fonction du degré de pollution des sédiments :
Sédiment brut
Pollution métallique
ou organique forte sur
partie grossière du
sédiment (>80µm) ?
Pollution métallique
ou organique faible
sur partie grossière du
sédiment (>80µm) ?
Pollution organique
seule (hydrocarbures)
ATTRISED Tamisage
hydrocyclonnage
landfarming
23
• Si les sédiments présentent une faible pollution métallique et/ou organique
(hydrocarbures), un simple tamisage, accompagné ou non d’un lavage sera suffisant,
• En cas de forte pollution métallique et/ou organique, il sera nécessaire d’utiliser le
procédé ATTRISED (cf § 3) sauf si la pollution est essentiellement associée à des
particules fines < 80 µm,
• Enfin, dans le cas où les sédiments présentent uniquement une pollution organique par
des hydrocarbures, un traitement par landfarming sera envisagé.
• Ces trois types de traitement sont présentés ici ; l’accent est mis sur le procédé original
ATTRISED, plus complet. Les autres procédés étant décrits par ailleurs (Pétavy,
2007).
2. Tamisage/lavage
2.1 Criblage
Le criblage est une technique de séparation granulométrique qui est généralement utilisée au
début de la chaîne de traitement afin d’éviter l’intrusion de débris pouvant endommager cette
dernière. Le criblage présente l’avantage de pouvoir retenir des débris très grossiers.
Cependant, son utilisation est limitée à cause de la rétention de fines particules dans les
débris. Les cribles les plus fréquents sont les trommels, les tamis vibrants ou encore les tamis
giratoires.
2.2 Hydrocyclonage
Le cyclonage est une technique de séparation granulométrique
qui utilise la force centrifuge pour séparer les particules
grossières des particules fines et légères.
Les sédiments sont introduits sous pression dans une chambre
cylindrique, ce qui les entraîne dans un mouvement rotatif avec
une grande vitesse angulaire. Les particules les plus grossières
sont entraînées par la force centrifuge vers les parois et elles
descendent jusqu’au fond du cône pour sortir. Les particules les
plus fines ou légères, remontent grâce au vortex créé au centre de
la chambre et sont évacuées par le haut de l’hydrocyclone.
Figure III-2. Schéma de principe d’un
hydrocyclone
2.3 Spiralage
Le spiralage est une technique de séparation densimétrique. Les sédiments, placés au sommet
de la spirale, sont entraînés par un courant d’eau. La séparation, basée sur la force centrifuge,
s’effectue le long de la spirale, les particules les plus denses se retrouvant au centre alors que
les particules légères sont déportées vers l’extérieur. Cette technique a pour principal avantage
sa simplicité d’utilisation.
Fines
Grenues
24
3. Procédé ATTRISED
3.1 Principe et fonctionnement de l’unité pilote
L’unité pilote a été mise en place au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées en
collaboration avec le BRGM et Saint Dizier Environnement. Elle fait intervenir 3 coupures
granulométriques (tamis statiques et vibrants et hydrocyclones) ainsi qu’une étape d’attrition.
Les différentes étapes sont réalisées par voie humide avec des teneurs en eau variant de 20 %
pour l’attrition à 80 % pour les étapes de cyclonage. La figure III-3 montre le principe de
traitement ainsi que les différentes filières de valorisation envisagées pour chaque fraction
granulométrique. Les figures III-4, 5 et 6 présentent l’unité pilote.
Il convient de noter que pour les essais en laboratoire (partie I de ce document), la coupure à
80 µm était obtenue par tamisage, alors que pour l’unité pilote il s’agit d’une coupure
« hydraulique » (hydrocyclone) à 60 µm.
Figure III-3. Schéma de principe de l’unité pilote ATTRISED
Figure III-4. Unité pilote vue de dessus Figure III-5. Unité pilote vue avant
G rille stat ique
C o upure à 3 cm
T am is v ibrant C o upure à 2 m m
H ydro c yc lo ne C o upure à 60 µ m
C e llu le
d ’attr it io n
H ydro c yc lo ne C o upure à 60 µ m
V alo r isat io n
V alo r isat io n
F ilière des
déchets m énagers
E lim inat io n D éca nte ur
F ilt re presse
> 3 cm
> 2 m m
60 µ m – 2 m m
< 60 µ m
< 3 cm
< 2 m m
60 µ m – 2 m m
< 60 µ m
< 2 m m
25
Figure III-6. Alimentation manuelle de l’unité pilote
Les différents dispositifs du procédé sont décrits succinctement ci-dessous.
3.2 Grille statique
La grille présente un maillage de 30 mm et repose à l’intérieur d’une trémie de 150 cm de
hauteur. L’alimentation en sédiment se fait manuellement dans la trémie avec une pelle en
acier inox à un débit variant de 200 à 350 kg h-1
en fonction de la composition des résidus. La
fraction supérieure à 30 mm est enlevée de la trémie au fur et à mesure. Les particules
inférieures à 30 mm sont acheminées par l’intermédiaire d’un convoyeur vers le séparateur
primaire.
3.3 Séparateur primaire
Il comprend un tamis vibrant avec un seuil de coupure de 2 mm et un hydrocyclone. Le tamis
vibrant est équipé d’un système d’aspersion d’eau (figure III-7) pour favoriser la séparation
des particules. La fraction supérieure à 2 mm quitte la filière de traitement alors que celle
inférieure à 2 mm est injectée sous une pression de 1,5 bar dans un hydrocyclone. Cet
équipement permet une séparation des particules à environ 60 µm (figure III-8). La fraction
inférieure à 60 µm est dirigée vers la filière de traitement des eaux alors que celle supérieure à
60 µm est égouttée sur un second tamis vibrant avant d’être introduite dans des cellules
d’attrition.
Figure III-7. Aspersion d’eau Figure III- 8. Hydrocyclone
26
3.4 Cellules d’attrition
La machine d’attrition est constituée de deux cellules contiguës de 30 litres chacune en acier
au carbone (figure III-9). La cellule de tête comporte un piquage incliné pour l’alimentation
en solides et en eau de dilution. Les deux cellules sont équipées d’un arbre vertical avec trois
niveaux de pales d’agitation alimentées par un moteur électrique de 3 kW. La cellule de queue
comporte un piquage pour l’évacuation des produits traités.
Figure III-9. Cellules d’attrition
3.5 Séparateur secondaire
Les produits traités dans les cellules d’attrition sont ensuite dirigés vers le séparateur
secondaire. Celui ci permet une séparation des particules à 60 µm environ par
hydrocyclonage. Comme pour le séparateur primaire, la fraction fine est dirigée vers le
traitement des eaux alors que la fraction supérieure à 60 µm est séchée sur un tamis vibrant
avant d’être récupérée.
3.6 Traitement des eaux
Les eaux contenant les particules fines issues des séparateurs primaire et secondaire sont
récoltées dans une cuve (figure III-10) avant d’être injectées dans un décanteur lamellaire.
L’ajout de polymère permet l’agglomération des particules fines et la formation de flocs qui
vont décanter au fond de l’équipement. Les boues ainsi formées sont pompées vers un filtre
presse pour être déshydratées et former un gâteau de boues (figure III-11). Les eaux de
surverse du décanteur sont réinjectées au niveau des deux séparateurs physiques. L’unité
pilote fonctionne en circuit fermé ; il n’y a aucun ajout d’eau provenant du réseau.
Figure III-10. Eau de surverse Figure III-11. Gâteau de particules fines
27
4. Les différentes fractions issues du traitement
Les paragraphes ci-après décrivent les différentes fractions obtenues lors du traitement des
matériaux provenant de 7 bassins de caractéristiques différentes. Pour chacun, 2 à 3 tonnes de
sédiment ont été traitées.
4.1 Fraction supérieure à 30 mm La fraction supérieure à 30 mm représente entre 2 et 7 % de la masse totale de l’échantillon
brut. Elle est constituée essentiellement de détritus tels que des canettes, des bouteilles, des
sacs plastiques… mais également de quelques gros cailloux ou galets issus de l’érosion. Cette
fraction sera éliminée via la filière des déchets ménagers.
4.2 Fraction 2 mm – 30 mm
Le pourcentage massique de cette fraction est très variable en fonction des sédiments étudiés
et varie entre 7 et 32 %. Les différentes filières de valorisation pour cette fraction seront
définies en fonction de ses caractéristiques chimiques et géotechniques.
4.3 Fraction 60 µm – 2 mm
Cette fraction représente environ 50 % du pourcentage massique des sédiments bruts. Comme
pour la fraction comprise entre 2 mm et 30 mm, une caractérisation chimique et géotechnique
permettra de définir les filières de valorisation retenues.
4.4 Fraction inférieure à 60 µm
Cette fraction issue des coupures à 60 µm par hydrocyclonage correspond à des pourcentages
massiques variant de 7 à 50 %. Ces particules fines sont considérées comme des déchets
ultimes dans les conditions économiques actuelles et seront donc éliminées.
La figure III-12 présente, pour l’ensemble des sédiments étudiés, le pourcentage massique des
différentes fractions. Le pourcentage de fractions valorisables (2 mm-30 mm et 60µm-2 mm)
est en moyenne de 67 %.
4%
27%
40%
29%
> 30 mm
2-30 mm
60 µm-2 mm
< 60 µm
Figure III-12. Pourcentage massique moyen des différentes fractions issues du traitement
par unité pilote.
28
Des exemples de résultat de traitement sont donnés ci-dessous pour 3 sédiments de bassin
(figure III-13).
Figure III-13. Prélèvements dans le bassin de Cheviré (Nantes)
Tableau III- 1. Comparaison des teneurs en micropolluants dans les sédiments de 3 bassins après
traitement. MO : matière organique, HCt Hydrocarbures totaux, AP : après attrition. Les valeurs
indiquées en rouge dépassent la valeur d’intervention.
MO
Phénanthrène HCt Cd Cr Cu Ni Pb Zn
% µg kg-1
mg kg -1
Brut 4.1 2690 1688 0.35 2979 111 28 59 315
2 mm – 30 mm 0.7 - - 0.2 5884 118 15 16 73
60 µm – 2 mm AP 2.5 272 1562 0.12 492 43 15 48 112 Flavigny
(Nancy) < 60 µm 15.8 1479 1727 1.34 390 308 61 229 778
Brut 15.6 388 3540 1.33 69 306 29 138 1180
2 mm – 30 mm 7.5 185 383 0.4 32 125 14 83 650
60 µm – 2 mm AP 2.5 < 20 108 0.1 27 21 9 60 188 Cheviré
(Nantes) < 60 µm 25.2 691 6431 1.6 114 496 43 268 2275
Brut 12 683 4955 4.26 68 139 61 244 931
AhAh
(Paris) 2 mm – 30 mm 10.2
- 1825 2.6 54 120 38 169 535
60 µm – 2 mm AP 5.1 168 1344 0.3 34 70 25 48 78
< 60 µm 14.8 582 - 6.2 99 184 53 320 875
Norme
hollandaise
Valeur
d’intervention -
5000 12 380 190 210 530 720
Le tableau III-1 montre que les concentrations en Cr du sédiment de Flavigny (brut), les
concentrations en Cu et Zn du sédiment de Cheviré et les concentrations en hydrocarbures
totaux et Zn du sédiment AhAh sont élevées. Un traitement par le procédé ATTRISED est
donc préconisé. Le traitement apparaît satisfaisant pour le sédiment de Cheviré, tandis que
pour le sédiment de Nancy, la teneur en Cr après attrition, bien que très inférieure à celle du
sédiment brut, reste supérieure à la valeur d’intervention. Ce dernier cas est très particulier, lié
au fait que le chrome se trouve sous forme de « pépites » et n’est pas concentré dans la
fraction fine comme cela est le cas pour l’ensemble des métaux dans tous les autres sédiments
étudiés. Le tableau III-1 montre aussi la réduction important des teneurs en polluants pour le
sédiment AhAh.
29
5. Traitement biologique – Landfarming
Dans le cas où les sédiments présentent uniquement une contamination par des hydrocarbures,
le traitement par landfarming offre un intérêt en raison de son faible coût et de sa facilité de
mise en œuvre.
5.1 Principe de traitement
Les procédés biologiques permettent de dégrader les polluants par l’action de micro-
organismes (bactéries, champignons…) et peuvent être utilisés seuls ou en complément d’une
autre technique. La décontamination par voie biologique consiste donc à stimuler un
phénomène naturel pour en augmenter le rendement afin de détruire le polluant organique qui
sera utilisé comme source de carbone.
Les traitements biologiques sont réalisés in situ en introduisant dans le sol les éléments
nécessaires au développement de la biomasse (oxygène sous forme gazeuse ou liquide et
nutriments) ou bien ex situ en traitant le sol excavé. Nous allons nous intéresser au
landfarming, technique de dégradation ex-situ des hydrocarbures.
Lorsque la dégradation des hydrocarbures et des HAP n’est pas suffisamment élevée, des
ajouts de nutriments spécifiques ou de bactéries adaptées à la pollution peuvent être effectués.
Une légère amélioration des taux de dégradation des HAP après avoir ajouté de l’azote a été
constatée avec une augmentation de 10 % du taux de biodégradation (Straube et al., 2003). De
même, la bio-augmentation (ajout de bactéries spécifiques) est une solution pour favoriser la
dégradation des HAP lourds (benzo[a]pyrène) ou le traitement des sols fortement contaminés
(Juhasz et Naidu, 2000).
La durée de traitement est de 12 à 24 mois pour un taux moyen (le rendement varie selon la
molécule) de dégradation de 80 % (Gabet, 2004).
5.2 Un exemple d’essai sur cases pilotes
Des tests ont été menés afin d’étudier si le Landfarming peut constituer une technique
alternative au traitement physique lorsque celui ci présente de faibles rendements ou ne paraît
pas très adapté.
Le traitement biologique par Landfarming entraîne une réduction importante de la teneur en
hydrocarbures totaux initialement présents dans les sédiments de l’assainissement pluvial
(tableau III-2). Les conditions expérimentales sont détaillées dans Pétavy (2007).
Tableau III-2 : Comparaison des teneurs en hydrocarbures totaux avant et après traitement par
Landfarming et avec la fraction 60 µm-2 mm après attrition.
Hydrocarbures totaux en mg kg-1
Avant traitement
Après traitement
(landfarming)
Fraction 60 µm -2 mm
(pilote) après attrition
Cheviré 3540 1064 108
Lille (balayures) 823 325 308
AhAh 4955 2846 1344
Néanmoins l’action du traitement biologique par landfarming est limitée ; elle ne permet pas
une élimination des hydrocarbures aromatiques polycycliques (tableau III-3). De plus, le
pourcentage de matière organique n’évolue pas lors du traitement et les teneurs élevées dans
30
les résidus ne permettront pas dans de nombreux cas, de valoriser directement les résidus
traités.
Une contrainte supplémentaire, liée aux eaux de percolation, sera également à prendre compte
pour ne pas relarguer dans l’environnement de fortes teneurs en éléments traces et en carbone
organique dissous.
Tableau III-3 : Comparaison des teneurs en phénanthrène avant et après traitement
par Landfarming et avec la fraction 60 µm-2 mm après attrition.
Au vu des résultats observés lors des deux séries de Landfarming, le traitement biologique
dans des conditions limitées (absence d’UV et de ventilation) ne sera pas suffisant pour un
traitement complet des résidus. Néanmoins, sa facilité de mise en œuvre et son faible coût
sont des atouts indéniables pour utiliser cette technique comme pré-traitement des sédiments
fortement contaminés par les hydrocarbures.
Phénanthrène µg kg-1
Avant traitement
Après traitement
(landfarming)
Fraction 60 µm -2 mm
(pilote) après attrition
Cheviré 388 339 < 20
Lille (balayures) 727 754 323
AhAh 683 653 168
31
QUATRIEME PARTIE
VALORISATION
32
Les possibilités de traitement proposées en partie III ont montré que certaines fractions
peuvent être valorisées. L’objet de la partie IV est de présenter les possibilités de valorisation.
Ainsi, la valorisation des sédiments de l'assainissement pluvial est envisageable dans
différentes filières:
- épandage sur emprises routières,
- remblai routier,
- couche de forme,
- remblaiement de tranchées,
- remblai de surface,
- constituant du béton,
En dernier recours, les sédiments ne pouvant être valorisés devront faire l’objet d’une
élimination en centre de stockage.
Les matériaux doivent présenter des caractéristiques correspondant à ces usages, sur les plans
des caractéristiques physiques comme de la composition chimique. Les principaux paramètres
caractéristiques des sédiments sont la granulométrie, la teneur en eau, la teneur en matière
organique (MO) et la concentration en polluants (ETM, HC totaux et autres micropolluants
organiques).
1. Caractérisations géotechnique et chimique
La caractérisation géotechnique est réalisée afin de déterminer, selon le guide des techniques
routières (GTR, SETRA-LCPC, 2003) pour la réalisation des remblais et des couches de
forme, les différentes classes d'appartenance des résidus bruts ou traités. La définition des
différentes classes de sols proposées par le GTR a pour objectif d’orienter l’emploi des
matériaux en terrassement routier, en fonction de leurs caractéristiques : granulométrie, teneur
en eau, en argile et en matière organique
Les sédiments doivent aussi répondre à des critères de caractérisation chimique allant au-delà
de la teneur en matière organique (éléments traces notamment).
1.1 Granulométrie (sur les matériaux après traitement éventuel)
La granulométrie est essentielle à la caractérisation du sédiment car elle permet de connaître
la proportion d’éléments fins, qui de par leur surface spécifique importante, retiennent la
quasi-totalité de la pollution. La fraction fine (< 80 µm), constituée principalement d’argiles
et de limons, concentre en effet une part importante de la matière organique contenue dans le
sédiment et plus de 50 % de la contamination métallique.
L’étude de la courbe granulométrique permet également de déterminer les aptitudes
géotechniques pour une éventuelle valorisation du matériau en remblai (avec traitement
préalable).
L’analyse granulométrique est réalisée conformément aux prescriptions des normes NF P 18-
560, NF P 94-056 et NF X 11-666.
33
La granulométrie des échantillons est déterminée par tamisage pour les particules de taille
supérieure à 500 µm, et par granulométrie à diffraction laser pour les particules de taille
inférieure à 500 µm.
Tableau IV-1. Classification des sols en fonction du diamètre des particules et du pourcentage de
tamisat à 2 mm et 80 µm
Paramètres Valeurs
seuils
Interprétation
dmax 50 mm dmax < 50 mm: sol fin, sableux, ou graveleux (classes A, B, D1
ou D2
dmax > 50 mm: sol blocailleux (classes C et D3)
Tamisat à 2 mm 70% < 70%: sol à tendance graveleuse
> 70%: sol à tendance sableuse
Tamisat à 80 µm 35% et
12%
< 12%: sol pauvre en fines (particules inférieures à 80µm)
> 12%: sol riche en fines
> 35%: le comportement du sol à considérer est celui de la
fraction fine (< 80 µm)
- Le dmax correspond à la dimension maximale des plus gros éléments contenus dans les
matériaux. Le seuil retenu est de 50 mm.
- Le tamisat à 2 mm permet d'établir une distinction entre les matériaux à tendance sableuse et
les matériaux à tendance graveleuse. Le seuil retenu est de 70% (tableau IV-1).
- Le tamisat à 80 µm permet de distinguer les sols riches en particules fines et, dans une large
mesure, d'évaluer leur sensibilité à l'eau. Deux seuils sont retenus: 35 et 12 %.
1.2 Sensibilité à l’eau
La valeur au bleu de méthylène (VBS) donne une idée de l’argilosité du matériau et de sa
sensibilité à l’eau. On détermine la capacité d'adsorption des molécules de bleu de méthylène
à la surface des particules argileuses (tableau IV-2). Ce paramètre est utilisé en terrassements
routiers pour orienter l’usage des matériaux.
Tableau IV-2. Classification des sols en fonction de leur valeur au bleu.
Valeurs seuils Interprétation
VBS < 0,1 sols insensibles à l'eau
VBS > 0,2 sols sensibles à l'eau
1,5< VBS < 2,5 sols sablo-argileux
2,5 < VBS < 6 sols limoneux de plasticité moyenne
6 < VBS < 8 sols argileux
VBS > 8 sols très argileux
34
1.3 Teneur en eau
Siccité
Il est important de connaître la siccité du produit (ou teneur en matière sèche MS exprimée en
%) car la proportion d’eau contenue dans les solides est nécessaire à l’interprétation des
mesures de polluants, et conditionne la rentabilité d’un éventuel transport et le choix du
traitement à effectuer (NF ISO 11 465).
Optimum Proctor Normal (WOPN)
Le WOPN correspond à la teneur en eau optimale correspondant à une densité et à une
compacité maximale des matériaux. Pour caractériser l'état hydrique d'un sol, la teneur en eau
naturelle (Wn) est comparée à l'optimum proctor normal (WOPN). On détermine ainsi les
conditions de compactage.
1.4 Caractéristiques chimiques
La teneur en matière organique (NF ISO 11 465) est un paramètre nécessaire à connaître
d’une part, pour quantifier la contamination du sédiment (adsorption préférentielle de certains
polluants sur la MO), et d’autre part pour évaluer le caractère évolutif d’un matériau et son
aptitude à une réutilisation en remblais, couches de formes, etc.. C’est donc un critère
primordial dans le choix de la filière de valorisation.
Pour une utilisation agricole, une teneur en MO importante est préférable. A l'inverse, pour
une utilisation en génie civil, une teneur importante en matière organique risque de provoquer
des réactions biochimiques, elles même sources de tassements ultérieurs.
- Teneur en éléments-traces métalliques et en hydrocarbures totaux
Lors de leur ruissellement sur les surfaces routières, les eaux de pluies se chargent en MES et
en éléments dissous. Ces MES ont tendance à piéger les micropolluants minéraux et
organiques. Les micropolluants que l'on trouve le plus fréquemment dans les sédiments
extraits des ouvrages d’assainissement sont :
- les éléments traces métalliques (ETM) : cadmium, chrome, cuivre, nickel, plomb,
zinc qui sont les métaux caractéristiques de la pollution par temps de pluie,
- les hydrocarbures totaux,
- les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP).
Lorsque certaines de ces teneurs dépassent un seuil, on peut considérer qu’il y a pollution.
D’un point de vue environnemental il est donc important de les connaître.
2. Précautions pour la mise en œuvre et les zones d'emploi
2.1 Dangerosité des sous-produits de l'assainissement pluvial
La dangerosité d’un matériau se définit par la combinaison de son degré de pollution et de la
toxicité qu’il représente. Un produit est considéré comme contaminé (pollué) quand ses
teneurs en éléments polluants sont supérieures à celles décrites dans un texte normatif.
Cependant ces valeurs de référence peuvent être adaptées aux conditions d'emploi, en
raisonnant en termes d'impact sur un environnement qui est plus ou moins sensible.
35
Dans les normes hollandaises, un sol est considéré comme pollué si la concentration moyenne
d’une substance dépasse une certaine valeur dite « d’intervention » pour les métaux lourds.
Sont définies également des « valeurs de base » ou des « valeurs-cible » qui correspondent
aux niveaux souhaitables à atteindre.
D’après une étude réalisée au LRPC de Bordeaux en 2004 (Ducommun, 2004), on peut
considérer que les sédiments issus des réseaux et des bassins de rétention sont plus pollués
que les sédiments provenant des voiries et des chaussées à structures réservoirs, eux mêmes
plus pollués que les sédiments issus des tranchées, des noues et des fossés.
2.2 Mobilité des éléments-traces métalliques
Lors de la mise en remblai de matériaux contenant des éléments trace métalliques, le principal
risque pour l’homme et pour l’environnement est la possibilité d’une migration des métaux
lourds en présence d'eau: si le métal est soluble, il pourra être entrainé jusqu'à la nappe sous-
jacente, s’il est insoluble, il restera dans le sol.
La solubilité va dépendre de plusieurs facteurs (qu’il ne rentre pas dans l’objectif du
document de détailler) et en particulier :
− Un sol acide facilite la mobilisation.
− Dans un sol basique, il n’y a pas de risque immédiat pour la santé, mais le sol est
contaminé durablement et la concentration en métaux lourds peut y augmenter avec les
années. Une modification des conditions du milieu (acidification du sol avec changement
de température, d’humidité), entraînera un relargage de métaux lourds dans le sous-sol et
vers la nappe.
− Une teneur importante en MO favorisera la fixation et le piégeage des métaux lourds.
On peut ainsi classer les métaux lourds particulaires par ordre croissant de mobilité (relargage
des métaux dans l’environnement) de la manière suivante (Durand et al., 2004a):
Cr ≤ Ni < Pb ≤ Cu < Zn ≤ Cd .
Par ailleurs, on a constaté que les métaux se retrouvent rapidement piégés dans les couches
superficielles du sol, et en pratique les 50 premiers centimètres ont un rôle majeur.
3. Filières de valorisation
Le Grenelle de l'Environnement a bien mis l'accent sur la nécessité d'économiser les
ressources naturelles dont les chantiers du BTP sont gros consommateurs, dans des conditions
souvent très pénalisantes. Le recours à tous les matériaux alternatifs en fonction des besoins et
de leurs caractéristiques s'impose pour ménager les ressources rares. A titre d'illustration, la
Gironde produit 6 000 000 de tonnes par an de granulats et la consommation en Gironde de
ces produits est de 10 000 000 de tonnes. La Gironde est donc déficitaire en granulats, de
4 000 000 de tonnes par an, ce qui entraîne une importation depuis d’autres départements de
cette quantité manquante. Cela a pour conséquence un important coût de transport et la
production de gaz à effet de serre associée.
La consommation de granulats (en Gironde et dans les autres départements) ne va sans doute
pas baisser les prochaines années, cette augmentation de la demande en granulats ne sera pas
satisfaite par le département, il faudra donc aller chercher encore plus de matériaux dans les
36
départements limitrophes. Une estimation a évalué le gisement de granulat en Aquitaine à
35 000 000 de tonnes, ce qui laisse à peine 5 à 6 ans d’exploitation avant épuisement de la
ressource.
Les différentes filières de valorisation envisageables sont décrites ci-dessous. Toutefois, le
référentiel à utiliser pour toute utilisation en technique routière est le guide SETRA relatif à
"l'acceptabilité de matériaux alternatifs en techniques routières" dont la parution est prévue en
2010.
3.1 Epandage sur emprises du propriétaire, gestionnaire routier notamment
L'épandage sur emprise routière correspond à un transfert déblai-remblai sur le propre terrain
du gestionnaire, par exemple dans le cas d'un curage de fossé permettant de rehausser
l'accotement. On doit vérifier que les concentrations en éléments-traces métalliques de ce sol
reconstitué ne le classent pas comme sol pollué, au cas où les teneurs dépasseraient les valeurs
d'intervention (voir partie II). On doit également prendre en compte les conséquences en
terme de stabilisation du sol, ainsi que les risques de pollution par ruissellement, liés à la
présence éventuelle d'éléments métalliques ou d'hydrocarbures et s'assurer qu'il n'y aura pas
de mise en culture ni de pâture (par précaution, même si les sédiments utilisés sont peu
pollués).
3.2 Remblai routier
La classification des matériaux utilisables en techniques routières est définie par le guide des
techniques routières (GTR) relatif à la réalisation de remblais et de couches de forme. Celle-ci
différencie six classes de matériaux qui font l’objet de la norme NF P 11-300.
Les catégories A à D sont des matériaux de type granulats naturels (Figure IV-2):
A caractérise les sols fins, ceux qui ont le plus de passant à 80 µm.
B regroupe les sols sableux graveleux de diamètre inférieur à 50 mm.
C sont les matériaux grossiers de taille supérieure à 50 mm.
D sont des matériaux insensibles à l’eau.
Des sous-catégories, définies par l’ajout d’un chiffre à côté de cette lettre, sont fonction de la
teneur en argile; un sol A4 est plus argileux que le sol A1. Cela permet de définir si un
traitement est nécessaire ou non pour atteindre la portance ou la stabilité nécessaire.
La classe R concerne les matériaux rocheux de type sédimentaires ou magmatiques et
métamorphiques.
Enfin la classe F répertorie les ‘sous-produits industriels’ définis dans la norme NF P 11-300
comme des « matériaux, produits par l'activité humaine, d'origines diverses pouvant être
utilisés en remblais et en couches de forme : on trouve dans cette catégorie les cendres
volantes, les schistes houillers, les schistes de mines de potasse, les phosphogypse, les
mâchefers d'incinération des ordures ménagères, divers matériaux de démolition, le laitier de
haut-fourneau ...».
Les familles pouvant correspondre aux sous-produits de l'assainissement sont :
- La sous-classe F1 qui est constituée de matériaux naturels renfermant des matières
organiques (terres végétales, humus forestier, vases, tourbes, …) et ne pouvant à ce titre pas
37
être utilisés en couche de forme. Elle se subdivise en deux sous-classes: F11 qui comprend les
matériaux faiblement organiques (3% ≤ MO ≤ 10%), et F12 qui est constituée de matériaux
dits fortement organiques (MO > 10%). Pour les premiers (faiblement organiques), l’emploi
en remblai est possible mais leur usage privilégié reste la couverture des surfaces devant être
engazonnées. Quant aux matériaux de la sous-classe F12, ils ne peuvent pas être utilisés en
remblai pour des raisons de stabilité mécanique.
- la sous-classe F9 : autres sous-produits industriels. La norme indique que « la possibilité de
réutilisation de ces matériaux particuliers dans des remblais ou des couches de forme doit,
pour chaque cas, faire l’objet d’une étude spécifique,…, et que les conditions d’utilisation en
remblai de ces matériaux devront être définies au cas par cas ».
Après traitement les SPAss (sous-produits d'assainissement) sont assimilables sur le plan
géotechnique à des sables naturels; néanmoins la détermination de l’appartenance d’un SPAss
à l’une de ces classes doit donc être soumise à étude préalable pour chacun des sédiments, en
fonction notamment des teneurs en éléments traces métalliques et en matière organique. Afin
de déterminer à quel usage ils peuvent être réservés, il va falloir compléter leur caractérisation
en procédant aux essais géotechniques sur les sédiments lavés.
La valorisation en remblai routier est possible pour certains matériaux lorsqu'ils sont, sans ou
après traitement, assimilables à des sables naturels.
Pour des remblais de faible hauteur, des teneurs en MO compris entre 3 et 10% sont
admissibles, les éventuels tassements qui pourraient subvenir ne créant pas de risque
significatif.
3.3 Couche de forme
Les matériaux doivent avoir une teneur maximale en MO de 3% et un profil granulométrique
homogène avec peu de particules fines ; si la stabilité mécanique du produit n'est pas garantie,
il est toujours possible de le mélanger avec d'autres matériaux. Il faut appliquer les mêmes
conditions à des fins de remblais de canalisations implantés sous les routes. Cette filière est la
plus exigeante, elle fait généralement appel à des matériaux nobles.
De plus certains critères doivent être respectés avant d’en faire usage :
− insensibilité à l’eau : le matériau peut être traité pour respecter cette condition. Le
traitement des matériaux utilisés en techniques routières est un traitement contre la
rétention d’eau due à la présence d’argiles. Les produits de traitement sont soit de la chaux
aérienne soit des liants hydrauliques. La chaux aérienne* principalement d’origine
calcique permet de rendre les argiles inactives face à l’eau en les consolidant ; elle permet
d’augmenter la limite de plasticité et la résistance au cisaillement. Elle a une action
immédiate sur le sol et à long terme. Selon le type de chaux utilisée (chaux calcique,
chaux éteinte ou lait de chaux) l’efficacité du traitement ne sera pas la même. Les liants
hydrauliques sont des produits qui s’hydratent pour donner des espèces cristallines
insolubles et résistantes à l’eau. L’ajout de liants peut stabiliser des boues et les rendre peu
évolutives donc moins sensibles au relargage des polluants.
− granulométrie : la dimension des plus gros éléments doit être d’environ 3 cm pour
assurer le nivellement de la plate-forme ;
− résistance au passage des camions : le matériau ne doit pas se fragmenter sous
compactage, ce qui le rendrait sensible à l’eau ;
− insensibilité au gel : le gel cause une dégradation des sols et des matériaux traités et leur
gonflement.
38
3.4 Remblaiement de tranchées
En outre les tranchées présentent en général une granulométrie différente du terrain en place
alentour, et constituent fréquemment un drain qui
favorisent l'écoulement d'eau et faciliterait ainsi la migration des polluants. Seuls les
sédiments très faiblement pollués ou dont le niveau de pollution aura été fortement réduit, par
exemple par un traitement d'attrition, peuvent être valorisé en remblaiement de tranchée.
3.5 Remblai de surface
Lorsque la teneur en matière organique ne dépasse pas 10%, les matériaux peuvent être
valorisés en remblais de surface (butte antibruit, modelé de terrain...), sans grande exigence
sur les caractéristiques géotechniques à partir d'un minimum de cohésion (classe F du GTR).
3.6 Fabrication de béton
Les matériaux utilisés pour la fabrication du béton doivent répondre à des caractéristiques très
précises, tant sur le plan granulométrique que chimique. Ces spécifications sont récapitulées
dans la norme XP P 18-540.
Deux familles de paramètres sont prises en compte:
- Les caractéristiques intrinsèques liées à la qualité du matériau utilisé (capacité d'adsorption
d'eau, friabilité des sables, essai Los Angeles). Ce sont des paramètres qui permettent
d'apprécier le comportement et la résistance des matériaux aux contraintes mécaniques qu'ils
seront susceptibles de rencontrer.
- Les caractéristiques de fabrication étudiées sont les suivantes: granularité, module de
finesse, propreté des sables, impuretés, teneur en sulfates, en matières organiques, en soufre
total, en chlorures, en oxydes de zinc, de cuivre...
Globalement, les spécifications qui entrent en compte pour la fabrication du béton sont
nombreuses et contraignantes. La réutilisation des sous-produits de l'assainissement ne pourra
entrer dans cette filière qu'à condition
• de les utiliser en petites quantités et mélangés à des produits nobles ;
• qu'un système de traçabilité très exigeant soit mis en place.
Le principal problème est la composition en polluants des sédiments ; il faudrait veiller à
assurer un traitement complet puisque ces polluants ont un effet retardateur voire inhibiteur
sur la prise du béton.
A la marge, l'intégration dans un four de cimenterie en petite quantité constitue une voie
d'élimination (voir ci-dessous).
39
CINQUIEME PARTIE
ELEMENTS DE COÛT
40
Actuellement la pratique la plus fréquente est le stockage en centre pour déchets ultimes
(CSDU) de classe 2, pour lesquels les coûts de dépôt varient entre 70 et 150 € la tonne, auquel
il faut rajouter le prix du transport. La mise en décharge en centre de stockage de classe 3
pour matériaux inertes coûte environ 15 € la tonne, avec un coût de transport faible dès lors
que l'on peut disposer d'un centre de proximité.
Epandage: 6 € par m3 de résidus. Rappelons cependant que cette solution ne peut être
appliquée que sur la propre emprise du gestionnaire, et avec des matériaux faiblement pollués,
en respectant les précautions par rapport à l'environnement notamment liées aux usages de
l'eau.
Compostage (en additif), lorsque les caractéristiques du matériau s'y prêtent : 35 à 45 € la
tonne
Unités de traitement des sables par séparation densimétrique, criblage rotatif, hydrocyclone
(société ACTIM), permettant de récupérer les sables de 0,3 à 10 mm, voire les graviers de 10 à
30 mm. Ce type de traitement est généralement associé à une station d'épuration, en revoyant
en tête de station les eaux de traitement et les fines chargées en matières organiques.
− installation compacte: capacité 1T de produit brut/heure; investissement 80 à 200.000 €
− installation complète: capacité 1à 12 T de produit brut/heure; investissement 150 à
800.000 €
Pour une installation mobile comprenant remorque, installation, traitement des eaux, le coût
d'investissement sera de l'ordre de 350.000 €. Il faudra rajouter un opérateur pour faire
fonctionner l'installation.
Le coût de traitement sur ce type d'installation est de l'ordre de 100 à 120 € la tonne.
Dispositif d'attrition
Le coût d’un traitement dans l’unité pilote (comprenant criblage et plusieurs ateliers
d’hydrocyclonage et d’attrition) est compris pour une tonne de sédiment entre 25 € et 45 €.
Mais ces coûts ne tiennent pas compte de la main d’œuvre nécessaire pour faire fonctionner
l’unité, il faut compter environ 15 € de l’heure pour une main d’œuvre courante. De plus,
l’unité étant mobile, il faudra prendre en compte son déplacement.
Le prix de revient s'établit alors dans une fourchette de 40 à 60 € par tonne de matière sèche.
Ce traitement permet la réutilisation d’environ 60 % en moyenne, de la masse initiale. Le
reste est constitué par :
• les refus de dégrillage (>3 cm) envoyés dans la filière des déchets ménagés
(canettes, bouteilles, plastiques…,
• les refus du criblage (3 cm < refus < 2 mm) en majorité des déchets verts,
valorisés en compost,
• les refus de l’hydrocyclonage (< 60 µm) sont très pollués car les particules sont
ici très fines et c’est sur elles que se fixent la majorité des particules polluantes.
41
Ces refus sont éliminés en installation de stockage de déchets dangereux
(ISDD) car considérés comme déchet ultime de ce traitement.
Ces refus vont engendrer des coûts supplémentaires, en transport et en valorisation, ce qui au
final peut représenter un coût supérieur au seul coût du traitement.
A ces prix il faut ajouter le coût d’une assistance technique en tant que main d’œuvre (environ
25€/h), et aussi le besoin en énergie afin d’alimenter l’unité de traitement.
Coûts de transport
Le transport coûte cher, il faut tenir compte des coûts directs et indirects. Les coûts directs
prenant en compte la vitesse, le nombre de rotations journalières, la consommation du poids
lourd et son taux de charge. A cela s’ajoutent les coûts indirects : pollution atmosphérique,
l’effet de serre, l’usure des infrastructures, le bruit, les accidents, effets urbains, l’impact sur
la nature et les paysages, coût environnemental… Ces coûts indirects sont difficilement
quantifiables.
Une étude de la DRE Aquitaine menée en 2004 a évalué ces coûts en fonction de deux
distances :
Tableau V-1: estimation des coûts de transport routier (DRE Aquitaine, 2004)
Distance de transport 50 km 120 km
Estimation des coûts directs 4 à 4,5 € / t 7,2 à 8,4 € / t
Estimation des coûts indirects 1,3 à 5,8 € / t 3 à 14 € / t
Paramètres pris en compte
pour l’évaluation des coûts
indirects
Pollution, effets sanitaires,
gaz à effet de serre, bruit,
insécurité, usure des
infrastructures
Pollution, effets sanitaires, gaz
à effet de serre, bruit,
insécurité, usure des
infrastructures
Il faut donc compter de 4 à 4,5 € par tonne de matériel transporté sur une distance de 50 km,
et 7,2 à 8,4 € par tonne sur une distance de 120 km.
Pour les traitements de dépollution et d'élimination
Incinération simple en four ou cimenterie: 110 à 320 € la tonne.
Traitement par désorption thermique (séchoir à 4 à 600 °C, séparant des gaz volatils à environ
1000°C et les terres dépolluées réutilisables en remblai): coût 1500 € par tonne.
Produits fortement contaminés: 600 €/t (traitement sur plateforme agréée, mise en fut).
Terre et gravats pollués en centre de traitement biochimique: 116,44 €/t.
En termes de production de granulats, le prix du matériau issu de carrière varie de 7 à 15 € la
tonne.
A titre de comparaison, les matériaux recyclés du BTP utilisable en technique routière sont
revendus entre 9 et 10 € HT / t.
42
Certains ont pu établir un circuit de revente pour des terres issues de fossés, lorsque les
teneurs en éléments métalliques et en hydrocarbures sont inférieures aux seuils, avec un
traitement sommaire limité au curage et égouttage. Les prix de revente obtenus à une
installation de recyclage pour être insérés dans une terre végétale seraient:
− 2,3 € par tonne (avec une proportion de terre de fossés inférieure à 5%)
− terre végétale criblée pour engazonnement: vendue 5,5 €/tonne
− terre criblée + pierre: vendue 18,6 €/tonne pour fosse de plantation
Ce qui donne la possibilité de revendre le matériel réutilisable, moins cher qu’un produit dit
noble. Il est d’ailleurs intéressant de constater que dans beaucoup de chantiers il est souvent
utilisé des sables de carrière (nobles) alors qu’un sable ordinaire ferait largement l’affaire.
43
CONCLUSION GENERALE
Ce document de synthèse, élaboré dans le cadre d’un programme de recherche pluriannuel
multi-partenarial, propose une démarche simple pour une meilleure gestion des sédiments de
l’assainissement pluvial routier et urbain.
Les recommandations formulées dans le cadre de ce document reposent sur des essais
préliminaires et sur l’interprétation de ces essais ; l’accent est mis sur le traitement physique
et en particulier sur l’apport du tri granulométrique et de l’attrition.
Il apparaît clairement, qu’en se plaçant sur un plan technico-économique, la mise en œuvre
d’un traitement complet, notamment avec le procédé d’attrition, sera envisagée sur des
volumes de sédiments très élevés, impliquant soit un site disposant d’un gisement important,
soit un regroupement de sédiments issus de plusieurs sites, mais avec des caractéristiques
proches.
Des filières de traitement sont proposées dans la partie IV, elles s’inscrivent dans une
perspective de développement durable. En effet, le Grenelle de l'Environnement a bien mis
l'accent sur la nécessité d'économiser les ressources naturelles dont les chantiers du BTP sont
gros consommateurs, dans des conditions souvent très pénalisantes. Le recours à tous les
matériaux alternatifs en fonction des besoins et de leurs caractéristiques s'impose pour
ménager les ressources rares.
Enfin, il faut garder présent à l’esprit qu’en l’absence de réglementation concernant les
sédiments de l’assainissement pluvial, les recommandations proposées n’ont pas de valeur
juridique.
44
LISTE DES TEXTES REGLEMENTAIRES
Arrêté du 8 janvier 1998 fixant les prescriptions techniques applicables aux épandages de
boues sur les sols agricoles, pris en application du décret n0 97-1133 du 8 décembre 1997
relatif à l’épandage des boues issues du traitement des eaux usées.
Arrêté du 15 mars 2006 fixant la liste des types de déchets inertes admissibles dans des
installations de stockage de déchets inertes et les conditions d'exploitation de ces installations
Circulaire interministérielle (METL-MATE) n° 2001-39 du 18 juin 2001 relative à la gestion
du réseau routier national.
Liste hollandaise pour la qualité des sols appartenant à la circulaire de décembre 1994 du
ministère VROM qui donne des valeurs cibles et d’intervention.
NF EN 12 457 : Caractérisation des déchets. Lixiviation - Essais de conformité pour
lixiviation des déchets fragmentés et des boues. Décembre 2002.
NF ISO 11 465 (X31-102) : qualité des sols. Détermination de la teneur pondérale en matière
sèche et en eau. Méthode gravimétrique. Août 1994.
NF ISO 11 466 (X31-415) : qualité des sols. Extraction des éléments en traces solubles dans
l’eau régale.
NF P 11-300 : Exécution des terrassements - Classification des matériaux utilisables dans la
construction des remblais et des couches de forme d'infrastructures routières. Septembre
1992.
NF P 18-560 : Granulats. Analyse granulométrique par tamisage. Octobre 1978, annulée le
01/09/1990, remplacée par P 18-560.
NF P 94-056 : sols : reconnaissance et essais. Analyse granulométrique. Méthode par
tamisage à sec après lavage. Mars 1996.
NF X 30-402-2. Essai de lixiviation de 24 h remplace la norme NF X 31-210.
SETRA -DGITM. Guide relatif à "l'acceptabilité de matériaux alternatifs en techniques
routières". A paraître en 2010.
45
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Champaud A. (2006). Devenir des sous produits de l’assainissement pluvial urbain et routier :
analyses quantitative et comparative, filières de traitement et de valorisation en technique
routière, aspects réglementaires. Rapport EGID, université de Bordeaux III, 92 pages
Clozel B., Ruban V., Durand C., Conil P. (2006). Chemical and mineralogical assessment of
the origin and mobility of heavy metals (Cd, Zn, Pb, Cu, Ni, Cr) in contaminated sediments
from retention and infiltration ponds. Applied Geochemistry, 21, 1781-1798.
Deruelle F. (2004). Caractérisation, traitement et valorisation des sédiments issus de
l’assainissement pluvial. Rapport Université des Sciences et des Technologie de Lille, 85
pages.
Ducommun F. (2004). Origine, traitement et valorisation des sous-produits de
l’assainissement pluvial. Rapport Institut EGID, Université Michel Montaigne, Bordeaux, 53
pages.
Durand C. (2003). Caractérisation physico-chimique des produits de l’assainissement pluvial.
Origine et devenir des métaux traces et des polluants organiques. Thèse de doctorat
Université de Poitiers, 53 pages.
Durand C., Ruban V., Amblès A. (2004a). Mobility of trace metals in retention pond
sediments. Environmental technology 25, 881-888.
Durand, C., Ruban, V., Ambles, A. et Oudot, J. (2004b). Characterization of the organic
matter of sludge : Determination of Lipids, Hydrocarbons and PAHs from road
retention/infiltration ponds in France. Environnemental pollution 132, 375-384.
Durand C., Ruban V., Amblès A. (2005). Characterisation of the organic matter present in
contaminated sediments from water retention ponds. Journal of Applied and Analytical
Pyrolysis, 73, 17-28.
Gabet S. (2004). Remobilisation d'Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) présents
dans les sols contaminés à l'aide d'un tensioactif d'origine biologique. Thèse de doctorat de
l’Université de Limoges, 230 pages.
Heudier A. (2005). Propositions pour le traitement des déchets du nettoiement de voirie.
Nantes. Nantes Métropole, direction Déchets. Rapport Ecole des Mines de Nantes, 85 pages.
Juhasz A. L. et Naidu R. (2000). Bioremediation of high molecular weight polycyclic
aromatic hydrocarbons : a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene.
International Biodeterioration and Biodegradation, vol. 45, 57-88.
Hebrard C. (2006). Recommandations pratiques pour la gestion des produits de
l’assainissement pluvial. Guide technique LCPC, 55 pages.
Legier J. (2007). Valorisation des sédiments de l’assainissement pluvial : aspects
réglementaire, environnementaux et économiques. Rapport AGI, université de Nice, 80 pages.
Lissalde A. M. (2002). Caractérisation, traitement et valorisation des sous-produits
d'assainissement pluvial. Ecole Normale de Santé Publique, Rennes, 65 pages.
ONR (2001). Enquête sur les déchets. Bassins et fossés, propreté des aires d'arrêt et des
abords de la route, les produits de démolition, 35 pages.
Pétavy, F., Traitement et valorisation des sédiments de l’assainissement pluvial. Thèse de
doctorat de l’université de Nantes, 2007, 282 pages .
Pétavy F., Ruban V., VIAU J-Y, Conil P. (2007a). Une unité pilote de traitement des
sédiments de l’assainissement pluvial. L’Eau, L’Industrie, les Nuisances, vol. 300, 79-82.
46
Pétavy F., Ruban V., Conil P., Viau J-Y. (2007b). Treatment of stormwater sediments with a
view to their reuse. International Journal of Chemical Reactor Engineering, 5, article A-102.
Pétavy F., Ruban V., Conil P. (2009). Attrition efficiency in the decontamination of
stormwater sediments. Applied Geochemistry, 24, 153-161.
Ruban V., Clozel B., Conil P. et Durand C. (2003). Origine, caractérisation et gestion des
boues de l'assainissement pluvial routier : Point sur les connaissances actuelles et
perspectives. Bulletin des Laboratoires des Ponts et Chaussés 246-247, 117-126.
Sermanson A. (1998). Définition et optimisation de filière de traitement et de valorisation de
sous produits d'assainissement au sein de la Communauté Urbaine de Bordeaux. Projet de
recherche A5, GARIH, 47 pages.
SETRA (1995). Entretien des réseaux d’assainissement routiers et pollution des sols. Note
d’information SETRA.
SETRA-LCPC (2003). Technical Guidelines on Embankment and Capping Layers
Construction. LCPC and SETRA guidelines, France, 95 pages.
Straube W.L., Nestler C.C., Hansen L.D., Ringleberg D. et Pritchard P.H (2003). Remediation
of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) through landfarming with biostimulation and
biaugmentation. Acta Biotechnology 23, 179-196.
Villeneuve V. (2003). Origine, caractérisation et gestion des boues et sédiments de
l’assainissement pluvial routier. Mémoire de DESS, université de Bordeaux, 81 pages.
Document publié par le LCPC sous le N° C1502575Impression JOUVE
Dépôt légal 3e trimestre 2010