Boris DEVIC-BASSAGET

Journée technique d’information et de retour d’expérience de la gestion des sites et sols pollués – 07/11/2019

PILOTES : COMMENT PRÉVOIR ET ANTICIPER

Boris DEVIC-BASSAGET, Directeur Technique, SUEZ

07 novembre 2019

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Neutralisation de goudrons acides

Objectifs :

• Neutraliser l’acidité des goudrons pH > 5

• Stabiliser les métaux lourds Valeurs seuil

• Confiner durablement les goudrons Ev2 > 20 Mpa

• Limitation du volume final (élévation) TN + 50cm max

Projet :

Phase AO : Constitution de groupements BET (main contractor) + Entreprise travaux (sub-contractor)

Offre avec pilote laboratoire préalable pour valider les hypothèses

Commande 1 : Phase pilote de durée 1 an (3 groupements)

Commande 2 : Réalisation des travaux conditionnés aux pilotes

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Phase Pilote

Prélèvements:

10 sondages

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Principes de traitement (neutralisation stabilisation)

Retenu :

• Neutralisation de l’ACIDE SULFURIQUE des GOUDRONS à l’aide de chaux hydratée Ca(OH)2

avec formation de gypse CaSO4.2H2O, selon la réaction très exothermique suivante :

• Stabilisation chimique sulfates et des métaux en employant une source silico-alumineuse (liants laitier HF), permettant la formation d’ettringite 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O

• Formation et de silicates métalliques hydratés

Avantages:

• Utilisation d’une chaux très pure pour éviter de sur-contaminer en métaux

• Hydroxydes VS Carbonates : Pas de formation de gaz (CO2), ni de mousse (géotechnique)

• Calcium VS Magnésium : Formation de gypse, avec une solubilité de 2 500 mg/l ≈ 1 500 mg/l de sulfates max (MgO MgSO4 très soluble)

• Adsorption de l’eau du coulis + prise « plâtre » entraînant un durcissement rapide des matériaux (consistance « pelletable »)

• Maîtrise du pH par les laitiers

)(2. 24242 sOHCaSOOHCaOSOH

)(2.)( 24242 sOHCaSOOHCaSOH

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Protocole d’essai

Préparation de 2 types d’échantillons composites

- S1 : 90% goudrons acides et 10% sables supérieurs

- S2 : 80% argiles silteuses inférieures et 20% goudrons acides

Prélèvement sur site et réception au laboratoire

BASE (BN)

Neutralisation avec chaux éteinte uniquement

(mix coulis de chaux - voie semi humide)

Chaux éteinte: 12-20 %

Eau : 20-25%

pH : Courbes de titration (pH selon quantité de

chaux)

BASE (BS)

Neutralisation + stabilisation

(mix 1: coulis chaux + mix 2: liant voie sèche)

pH : Obtenir un pH > 7 (permettant le

durcissement du ciment)

Chaux éteinte: 12-20%

Eau: 20 – 30 %

Ciment / Laitier: 5 à 15%

ALTERNATIVE (A)

Neutralisation + stabilisation in situ

(mix chaux+ciment+additifs voie liquide)

pH Obtenir un pH > 10,5 (permettant le

durcissement du ciment)

Chaux éteinte: 12 - 15 %

Eau: 70 -80 %

Ciment & Laitier : 10-25 %

Charbon actif: 0-1 %

Argile organophile: 0-1 %

• Lixivition : 24 h / Test monolithe 24h et analyses des paramètres de l’AP

• Tests géotechniques : Compactage (« proctor » & gonflement), densité, résistance à la compression et module de Young

• Perméabilité

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Echantillons composites

Composé Unité Objectif

Concentration dans les lixiviats L/S=10

Sable

S1 = 10% sable

+ 90%

goudrons

S2 = 20%

Goudrons +

80% Argiles

pH - > 5 4,9 1,05 1,30

Chlorures mg/l < 1 1,9 1,6 14,5

Sulfates mg/l 1 900 1 050 16 700 6 050

Indice

phénolµg/l <10 <10,0 <10,0 14

Arsenic mg/l < 0,04 < 0,01 0,05 0,21

Cadmium mg/l < 0,02 < 0,01 0,4 0,11

Plomb mg/l < 0,3 0,06 3,19 2,29

HCT mg/l < 85 < 0,50 <0,50 <0,50

HAP mg/l < 80 < 0,8 5,67<x<6,27 1,08<x<1,68

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7

Résultats chimiques

Paramètre / CritèreBASE (N)

Chaux éteint + eau

BASE (NS)

Chaux éteinte +

ciment / liants + eau

ALTERNATIVE (A)

Chaux éteinte +

ciment / liants +

Réactifs + eau

0bservations

Nombre d’essais 12 26 5 45x9 pour les éprouvettes

Consistance « Pelletable » « Pelletable » Mortier

% réussite Objectif

chimiques25% 16% 40% pH ou Cl ou Phénol

pH / >5 +++++ ++++ ++++

Chlorures /

< 1 mg/l

_ _ _ _

15 < Cl < 50 mg/l

_ _ _

5 < Cl < 25 mg/l

_ _ _ _

20 < Cl < 50 mg/l

Paramètre à reconsidérer pour

permettre le traitement à l’eau potable

(< 250 mg/l)

Sulfates /

< 1900 mg/l

+

900 – 2000 mg/l

++++

500 - 900 mg/l

++++

300 - 1000 mg/l

Indice Phénol

<10 µg/l

< 10 si 7<pH<8

> 10 si pH >8> 10 si pH >8 > 10 si 7<pH<8

Indice phénol augmente dès pH > 8.

Paramètre à reconsidérer (seuil inerte

100 µg/l)

As

<0.04 µg/l<0.01 µg/l <0.01 µg/l <0.01 µg/l Quel que soit le pH

Cd

< 0.04 µg/lOK si pH> 6 Ok si pH >7 Ok 10 < pH < 11 Potentiel lixiviable décroit avec le pH

Pb

< 0.3 µg/lOk 6< pH<10 Ok 7 < pH < 12 Ok 10<pH<11

Potentiel lixiviable décroit avec le pH

< 12

Paramètres

non

identifiés au

diagnostic

Rehausse

des seuils

nécessaire

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8

Paramètre / CritèresBASE (N)

Chaux éteint + eau

BASE (NS)

Chaux éteinte + ciment / liants

+ eau

ALTERNATIVE (A)

Chaux éteinte + ciment /

liants + Réactifs + eau

Observations

Aspect « Pelletable » « Pelletable » Mortier

GonflementImportant si compacté

directement après mélange

Important si compacté

directement après mélangePas de gonflement

Temps de cristallisation nécessaire de

14 jours Adapter la mise en œuvre

sur terrain

Température

atteinte

S1 : 60 à 63°C

S2 : 43 °C

S1 ≈ 60 °C

S2 : 36 à 45 °C

S1 ≈ 46°C

S2 ≈ 42 °C

Travaux de traitement in situ par

parcelles séparées

Perméabilité+++

S1 : 8,2.10-8 m/s

+++

S1 : 1,5.10-8 m/s

+++

S1: 1,5.10-8 m/s

S2: 7,1.10-9 m/s

Perméabilité inférieure à celle de

l’argile

Module Ev2 /

20 MPa (AP)

+

25 – 50 MPa

++

22 – 75 MPa

++

19 - 42 MPa à 33 jours

40 - 55 MPa >84 jours

Module Ev2 conforme au seuil de l’AP

Augmentation

volumique25-30% 25-40% 80-100%

CHOIX TECHNIQUENon retenu (risque pH > 12 et

phénols)RETENU

Non retenu (augmentation

volume)

Résultats Géotechnique

Neutralisation coulis chaux piles de maturation stabilisation liants - compactage

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REX / Conclusion sur les résultats des pilotes

Maitrise des risques

Echantillonnage et composite pour les essais (Hétérogénéité de dureté sur le site)

Température neutralisation

Atteinte des objectifs chimiques (Ok pour le pH, Métaux). Le risque phénol persiste

Atteinte des objectifs de portance (Relation module d’Young et EV2 non connue)

Atteinte des objectifs volumétriques (Ok en voie humide)

Avant travaux Après travaux

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Merci de votre attention