MODELISATION DU COMPORTEMENT A LA LIXIVIATION A LONG TERME DE DECHETS STABILISES A L'AIDE DE LIANTS HYDRAULIQUES PDF Download
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LES PROCEDES DE STABILISATION/SOLIDIFICATION SE SONT DEVELOPPES SUITE A LA LOI VOTEE EN 1992 INTRODUISANT DES CRITERES REGLEMENTAIRES POUR L'ACCEPTATION EN DECHARGE DES DECHETS INDUSTRIELS. CEPENDANT, CES CRITERES NE PERMETTENT PAS DE PREVOIR LE COMPORTEMENT DES DECHETS STOCKES. CE PROGRAMME DE RECHERCHE MENES EN COLLABORATION AVEC LA SOCIETE INERTEC CONSISTE DONC A EVALUER LE COMPORTEMENT DES DECHETS STABILISES SOUMIS A UNE LIXIVIATION A LONG TERME, ET A DEVELOPPER UN MODELE NUMERIQUE CAPABLE DE PREVOIR LE COMPORTEMENT DE CES DECHETS DANS DES CONDITIONS DE STOCKAGE DONNEES. LA MODELISATION DE L'ALTERATION DU DECHET STABILISE PAR L'EAU NECESSITE D'IDENTIFIER CORRECTEMENT LES DIVERS MECANISMES DE DISSOLUTION ET DE PRECIPITATION DES PHASES NEOFORMEES. CE TRAVAIL A NECESSITE DIFFERENTS TESTS EXPERIMENTAUX : DES TESTS D'EQUILIBRE VISANT A DETERMINER LA COMPOSITION CHIMIQUE D'UNE SOLUTION AQUEUSE AU CONTACT AVEC LES DECHETS STABILISES ET DES TESTS DE LIXIVIATION PROLONGEE APPELES TESTS SOXHLET. DES ANALYSES MINERALOGIQUES A L'ECHELLE MICROSCOPIQUE ONT ETE EFFECTUEES AVANT ET APRES LIXIVIATION. LE MODELE PERMET DE SIMULER CORRECTEMENT LE COMPORTEMENT DES ELEMENTS MOBILES TELS QUE LE SODIUM, LE POTASSIUM, LES CHLORURES. ETANT DONNE LA TENEUR EN METAUX LOURDS PRESENTS DANS LES DECHETS STABILISES, LA COMPLEXATION AVEC LES SILICATES DE CALCIUM HYDRATES (CSH) EST UN DES MECANISMES PREPONDERANTS D'IMMOBILISATION DES METAUX LOURDS. UN MODELE DE COMPLEXATION DU PLOMB AVEC LES CSH, PERMETTANT DE SIMULER LEUR COMPORTEMENT A ETE PROPOSE. D'APRES LA COMPARAISON DES RESULTATS EXPERIMENTAUX AVEC LE MODELE PROPOSE, LA MISE EN SOLUTION DU PLOMB A LONG TERME DEPENDRAIT DE LA VITESSE DE DEGRADATION DES CSH AU COURS DE LA LIXIVIATION. L'APPLICATION DU MODELE NUMERIQUE A UN SCENARIO DE STOCKAGE EN CENTRE D'ENFOUISSEMENT TECHNIQUE MONTRE QUE LA STABILISATION A POUR EFFET DE DIMINUER LES CONCENTRATIONS EN SOLUTION ET DE RETARDER L'APPARITION DES CHLORURES DANS L'AQUIFERE.
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LES PROCEDES DE STABILISATION/SOLIDIFICATION SE SONT DEVELOPPES SUITE A LA LOI VOTEE EN 1992 INTRODUISANT DES CRITERES REGLEMENTAIRES POUR L'ACCEPTATION EN DECHARGE DES DECHETS INDUSTRIELS. CEPENDANT, CES CRITERES NE PERMETTENT PAS DE PREVOIR LE COMPORTEMENT DES DECHETS STOCKES. CE PROGRAMME DE RECHERCHE MENES EN COLLABORATION AVEC LA SOCIETE INERTEC CONSISTE DONC A EVALUER LE COMPORTEMENT DES DECHETS STABILISES SOUMIS A UNE LIXIVIATION A LONG TERME, ET A DEVELOPPER UN MODELE NUMERIQUE CAPABLE DE PREVOIR LE COMPORTEMENT DE CES DECHETS DANS DES CONDITIONS DE STOCKAGE DONNEES. LA MODELISATION DE L'ALTERATION DU DECHET STABILISE PAR L'EAU NECESSITE D'IDENTIFIER CORRECTEMENT LES DIVERS MECANISMES DE DISSOLUTION ET DE PRECIPITATION DES PHASES NEOFORMEES. CE TRAVAIL A NECESSITE DIFFERENTS TESTS EXPERIMENTAUX : DES TESTS D'EQUILIBRE VISANT A DETERMINER LA COMPOSITION CHIMIQUE D'UNE SOLUTION AQUEUSE AU CONTACT AVEC LES DECHETS STABILISES ET DES TESTS DE LIXIVIATION PROLONGEE APPELES TESTS SOXHLET. DES ANALYSES MINERALOGIQUES A L'ECHELLE MICROSCOPIQUE ONT ETE EFFECTUEES AVANT ET APRES LIXIVIATION. LE MODELE PERMET DE SIMULER CORRECTEMENT LE COMPORTEMENT DES ELEMENTS MOBILES TELS QUE LE SODIUM, LE POTASSIUM, LES CHLORURES. ETANT DONNE LA TENEUR EN METAUX LOURDS PRESENTS DANS LES DECHETS STABILISES, LA COMPLEXATION AVEC LES SILICATES DE CALCIUM HYDRATES (CSH) EST UN DES MECANISMES PREPONDERANTS D'IMMOBILISATION DES METAUX LOURDS. UN MODELE DE COMPLEXATION DU PLOMB AVEC LES CSH, PERMETTANT DE SIMULER LEUR COMPORTEMENT A ETE PROPOSE. D'APRES LA COMPARAISON DES RESULTATS EXPERIMENTAUX AVEC LE MODELE PROPOSE, LA MISE EN SOLUTION DU PLOMB A LONG TERME DEPENDRAIT DE LA VITESSE DE DEGRADATION DES CSH AU COURS DE LA LIXIVIATION. L'APPLICATION DU MODELE NUMERIQUE A UN SCENARIO DE STOCKAGE EN CENTRE D'ENFOUISSEMENT TECHNIQUE MONTRE QUE LA STABILISATION A POUR EFFET DE DIMINUER LES CONCENTRATIONS EN SOLUTION ET DE RETARDER L'APPARITION DES CHLORURES DANS L'AQUIFERE.
Author: Sébastien Brault (auteur d'une thèse en géologie en 2001).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les procedes de stabilisation/solidification se sont developpes suite a la loi votee en 1992 introduisant des criteres reglementaires pour l'acceptation en decharge des dechets industriels. Cependant, ces criteres ne permettent pas de prevoir le comportement des dechets stockes. Ce programme de recherche menes en collaboration avec la societe inertec consiste donc a evaluer le comportement des dechets stabilises soumis a une lixiviation a long terme, et a developper un modele numerique capable de prevoir le comportement de ces dechets dans des conditions de stockage donnees. La modelisation de l'alteration du dechet stabilise par l'eau necessite d'identifier correctement les divers mecanismes de dissolution et de precipitation des phases neoformees. Ce travail a necessite differents tests experimentaux : des tests d'equilibre visant a determiner la composition chimique d'une solution aqueuse au contact avec les dechets stabilises et des tests de lixiviation prolongee appeles tests soxhlet. Des analyses mineralogiques a l'echelle microscopique ont ete effectuees avant et apres lixiviation. Le modele permet de simuler correctement le comportement des elements mobiles tels que le sodium, le potassium, les chlorures. Etant donne la teneur en metaux lourds presents dans les dechets stabilises, la complexation avec les silicates de calcium hydrates (csh) est un des mecanismes preponderants d'immobilisation des metaux lourds. Un modele de complexation du plomb avec les csh, permettant de simuler leur comportement a ete propose. D'apres la comparaison des resultats experimentaux avec le modele propose, la mise en solution du plomb a long terme dependrait de la vitesse de degradation des csh au cours de la lixiviation. L'application du modele numerique a un scenario de stockage en centre d'enfouissement technique montre que la stabilisation a pour effet de diminuer les concentrations en solution et de retarder l'apparition des chlorures dans l'aquifere.
Author: Ernest C. Lehmann Publisher: Nova Publishers ISBN: 9781600217753 Category : Nature Languages : en Pages : 414
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A landfill is a site for the disposal of waste materials by burial. Historically, landfills have been the most common methods of organised waste disposal and remain so in many places around the world. Landfills may include internal waste disposal sites as well as sites used by many producers. Many landfills are also used for other waste management purposes, such as the temporary storage, consolidation and transfer, or processing of waste material (sorting, treatment, or recycling). A landfill also may refer to ground that has been filled in with soil and rocks instead of waste materials, so that it can be used for a specific purpose, such as for building houses. Unless they are stabilised, these areas may experience severe shaking or liquefaction of the ground in a large earthquake. This book presents new research in a field which is demanding and beginning to receive society's attention.
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Cette étude vise à évaluer du point de vue environnemental le relargage à long terme des polluants inorganiques issus des déchets Solidifiés / Stabilisés (S/S) par liants hydrauliques. La recherche se divise en trois parties : (1) Proposition d'une méthodologie d'évaluation du comportement à long terme des espèces polluantes, (2) Application et validation de la méthodologie aux déchets synthétiques S/S, (3) Application de la méthodologie à des déchets réels S/S ; des boues galvaniques et des cendres volantes. La méthodologie comporte les tests de lixiviation et le modèle de prévision à long terme du comportement des polluants contenus. Les tests de lixiviation sélectionnés permettant l'identification des paramètres nécessaires pour le modèle comportemental ont été effectués. Le modèle développé est basé sur un modèle diffusionel dans la matrice poreuse couplé à des réactions chimiques mettant en jeu les espèces majeures contenues dans les matériaux. La cohérence entre les résultats expérimentaux et ceux de simulation prouve que le modèle décrit bien les phénomènes physico-chimiques du relargage. Cette approche nous permettra donc de déterminer le comportement à long terme des déchets S/S afin d'évaluer leur impact sur l'environnement.
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CETTE RECHERCHE S'INSCRIT DANS LA PROBLEMATIQUE GENERALE DE L'EVALUATION ENVIRONNEMENTALE DES DECHETS STABILISES ET EST CONSACREE A L'ETUDE DES TRANSFERTS DE POLLUANTS DES DECHETS SOLIDIFIES AU CONTACT DE L'EAU ET AU DEVELOPPEMENT D'UN MODELE D'INTERPRETATION ET DE SIMULATION. LE COMPORTEMENT A LA LIXIVIATION DE POLLUANTS (PLOMB ET ARSENIC) SOLIDIFIES DANS UNE MATRICE CIMENT (CPA) A ETE ETUDIE EN RELATION AVEC DIFFERENTS CONTEXTES. LE CONTROLE DU RELARGAGE PAR LA SOLUBILITE DES ESPECES DANS LE CONTEXTE CHIMIQUE DE L'EAU DES PORES DE LA MATRICE CIMENT ET PAR L'EVOLUTION DU PH A L'INTERIEUR DE LA MATRICE (NOTAMMENT A L'INTERFACE SOLIDE-LIQUIDE) A ETE MONTRE ET LA NECESSITE DU COUPLAGE CHIMIE/TRANSPORT POUR LES ESPECES SENSIBLES AU CONTEXTE PHYSICO-CHIMIQUE CONFIRMEE. UN MODELE DE TRANSFERT DE MATIERE COUPLANT DISSOLUTION ET DIFFUSION A ETE DEVELOPPE POUR DECRIRE LE RELARGAGE DES ESPECES SOLUBLES CONTENUES DANS UN MILIEU SOLIDE POREUX EN CONTACT AVEC L'EAU ET APPLIQUE PLUS PARTICULIEREMENT AU CAS D'UN MILIEU POREUX CONTENANT DE L'HYDROXYDE DE CALCIUM ET DE L'HYDROXYDE DE PLOMB (CAS TYPIQUE D'UN DECHET SOLIDIFIE A BASE DE CIMENT PORTLAND CONTENANT DU PLOMB). POUR VALIDER CE MODELE UNE DEMARCHE EXPERIMENTALE CONSISTANT A ETUDIER LA LIXIVIATION D'UN MILIEU POREUX CREE ARTIFICIELLEMENT POUR UNE BONNE CONNAISSANCE ET UN BON CONTROLE DU MILIEU D'ETUDE A ETE DEVELOPPEE. CE MILIEU EST OBTENU PAR FRITTAGE D'UN MELANGE DE POUDRE DE VERRE (SQUELETTE DE LA MATRICE) ET D'HYDROXYDE DE CALCIUM AUQUEL LES POLLUANTS SONT AJOUTES. APPLIQUE AU CAS DE LA LIXIVIATION A L'EAU DEMINERALISEE DES MATRICES CIMENT CONTENANT DU PLOMB, LE MODELE A PERMIS DE MONTRER QUE LE RELARGAGE DU PLOMB SEMBLE REGI PAR UN PHENOMENE DE SOLUBILISATION A L'INTERFACE SOLIDE LIQUIDE. DANS CE CAS UN MODELE PRENANT EN COMPTE L'EVOLUTION DU PH A L'INTERFACE ET LA SOLUBILITE VARIABLE EN FONCTION DE CE PH PERMET DE RENDRE QUALITATIVEMENT COMPTE DES PHENOMENES
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La prévision des volumes de lixiviat produits par les casiers de stockage de déchets ménagers (CSD) constitue un enjeu important dans la gestion à court terme et à long terme d'un CSD (dimensionnement, gestion du risque pour l'environnement, gestion du coût financier). Nous nous sommes intéressés au bilan hydrique à l'échelle d'un casier de stockage de déchets ménagers pour tenter de quantifier les flux d'eau entre le casier et l'extérieur (pluviométrie, ruissellement et évaporation) et à l'intérieur des déchets. Un casier de décharge a été instrumenté pour suivre l'évolution des termes du bilan hydrique. Cette étude a pour intérêt de présenter une approche relativement complète du cycle de l'eau et d'utiliser la technologie TDR dans les déchets. Les températures ont aussi été mesurées afin d'étudier leur impact sur les écoulements. Cette approche expérimentale a fourni des résultats originaux concernant le comportement thermique des déchets et des gradients de température observés. L'instrumentation en place a permis une quantification de l'infiltration à travers la couverture. Malgré les difficultés de comportement de certaines sondes, plusieurs capteurs TDR ont permis un bon suivi qualitatif des variations de teneur en eau en fond de casier. Une approche, pour calculer l'évaporation des déchets en contact avec l'atmosphère, a été proposée. Une modélisation des transferts couplés d'humidité et de chaleur au sein des centres de stockage de déchets ménagers a donc été développée. Le comportement du modèle thermique s'est révélé très satisfaisant par rapport aux mesures sur site. Le modèle couplé, quant à lui, a permis de reproduire avec fidélité les variations de stock en eau dans la couverture ainsi que la hauteur de lixiviat en fond de puits. L'analyse du modèle a montré l'influence des températures avec notamment l'apparition de barrières thermiques ralentissant le transfert de l'eau vers le fond.
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Cette recherche est consacrée à l'étude des moyens de définir des procédés de stabilisation/solidification de déchets industriels spécifiques. Les déchets étudiés sont un catalyseur usé contenant du vanadium V(V) et un charbon actif pollué par de l'iode. Nous montrons que la capacité d'absorption d'eau liée à la porosité du déchet est le facteur prépondérant pour la mise au point du traitement; le choix du liant adéquat pour ce traitement étant suggéré par les résultats du comportement à la lixiviation du déchet brut. Un procédé de traitement exploitant un liant hydraulique et un protocole mettant en œuvre un liant bitumineux sont mis au point puis testés. Dans les deux cas, il apparaît que les caractéristiques physico-chimiques du liant et les conditions du mélange déchet-liant ont une influence déterminante sur l'efficacité du traitement. Ainsi nous observons que la solubilité des déchets bruts dans les lixiviats du liant hydraulique est liée à l'efficacité de ce dernier à stabiliser chimiquement. Dans le cas du liant bitumineux, le caractère prépondérant vis-à-vis du traitement est sa viscosité. Le protocole de mélange déchet-liant hydraulique, repose sur un ordre précis d’incorporation des constituants et sur le respect d'un rapport de proportions que nous définissons. Le processus de mélange déchet-liant bitumineux s'avère surtout dépendant de la température d'ouvrabilité et du temps de séjour à cette température. Nous proposons une formule empirique qui permet d'évaluer ce dernier. Après traitement des deux déchets, il apparaît que le vanadium bien que réduit en V(IV) par le liant bitumineux n'est pas plus stable ; le liant hydraulique, en intégrant le vanadium dans ses hydrates, est le plus efficace à traiter le catalyseur. L'iode n'est stabilisé chimiquement par aucun de ces liants cependant le liant bitumineux en assurant une plus grande rétention physique constitue le meilleur traitement pour le charbon. Cette méthodologie qui repose sur la relation déchet-liant fournit des résultats acceptables du point de vue de la stabilisation/solidification par les deux liants. Elle ouvre des perspectives intéressantes compte tenu du nombre de liants hydrauliques et bitumineux existants.
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Accélérer la dégradation anaérobie des déchets enfouis, optimiser la production de biogaz et diminuer le temps et le coût de surveillance sont les enjeux principaux d'installation de stockage des déchets non dangereux (ISDND)-bioactives, ainsi que, plus classiquement, minimiser leurs impacts sanitaires et environnementaux. L'une des méthodes les plus efficaces pour atteindre ces objectifs est la recirculation de lixiviat et l'augmentation de l'humidité des déchets. Les objectifs du bioréacteur ne seront pas atteints sans une connaissance rationnelle des phénomènes hydrauliques, biologiques et thermiques qui s'y développent et de l'influence de l'un de ces phénomènes sur les autres. Les observations in situ, les expérimentations en laboratoire ainsi que les modèles numériques permettent ensemble une approche rationnelle de ces phénomènes. C'est ce qui constitue le corps de ce travail de thèse, où nous avons étudié le comportement hydro-thermo-biologique des déchets dans la phase anaérobie en laboratoire, sur site à partir de données hydro-thermiques de deux bioréacteurs situés en France et en développant un modèle numérique pour simuler ce comportement couplé des bioréacteurs. Les travaux en laboratoire nous ont permis d'étudier l'effet de la saturation et de la densité (compactage des déchets) sur la dégradation anaérobie des déchets ménagers et l'influence de ces paramètres sur la production de biogaz. Les données hydrauliques et thermiques in-situ des bioréacteurs nous ont permis de connaître les variations des paramètres essentiels comme la température et la saturation dans les déchets, à différentes profondeurs, et estimer d'autres paramètres qui sont difficile à déterminer expérimentalement. Le modèle numérique nous a permis d'étudier le comportement couplé, hydro-thermo-biologique, des bioréacteurs à long terme (pendant une dizaine d'années) aussi bien qu'à court terme pendant la recirculation de lixiviat. L'interdépendance des différents paramètres qui influent la dégradation des déchets est la principale raison nous ayant conduits à développer un modèle de couplage qui nous permette d'étudier chaque paramètre en fonction des autres. Les travaux en laboratoire et les données thermiques de site nous ont conduits à développer un modèle d'écoulement diphasique du liquide et du gaz dans les déchets, considérant les phénomènes biologiques, en fonction des paramètres clés de la dégradation comme la température et la saturation, pour aboutir à la production de biogaz et de chaleur. Les trois parties de ce travail, les expérimentations en laboratoire, le développement d'un modèle numérique et l'analyse des données de site ont été effectuées en parallèle de façon complémentaire. Les expérimentation de laboratoire tout comme l'analyse des données de site, nous ont montré l'importance des paramètres qu'il faut considérer dans le modèle et en retour le modèle numérique nous a aidé à diriger les expérimentations en laboratoire et montré la nécessité de conduire certaines analyses sur les pilotes expérimentaux, comme l'analyse de la biomasse, de la DCO et des AGV. L'analyse des données hydrauliques et thermiques de sites de bioréacteur nous a permis de caler les paramètres hydrauliques, biologiques et thermiques des déchets qui sont difficile à définir sur le site sans le perturber (comme la conductivité hydraulique, la saturation, la conductivité thermique, la capacité calorifique, la concentration en biomasse et en AGV). Le travail réalisé dans la thèse a permis de développer un modèle couplé hydro-thermo-biologique et de tester sa capacité à prévoir le comportement thermique d'un bioréacteur, la production totale et le taux de production de méthane. Nous avons montré qu'il était adopté à l'étude du comportement à long terme d'un bioréacteur, aussi bien qu'à court terme pendant la réinjection de lixiviat, là où les techniques de mesure et le temps sont limitants en laboratoire ou sur site.
Author: Vasilica Nan Hammade Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 372
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Ce travail s'inscrit dans la problematique generale de l'evaluation environnementale des dechets solidifies/stabilises utilises dans les materiaux de travaux publics, par substitution partielle ou totale de certains agregats. Il est consacre a l'etude des mecanismes de liberation des polluants a partir d'un dechet, avant et apres solidification, soumis a l'alteration meteorique, ainsi qu'a l'evaluation de la propagation des relargats. Le choix du dechet s'est porte sur des scories de premiere fusion de plomb et de zinc, et leurs solidification a ete assuree par ajout de liants hydrauliques. Apres une etude preliminaire, realisee sur plusieurs dechets et sous-produits industriels provenant de la region nord-pas de calais, un dechet representatif a ete selectionne et l'etude s'est poursuivie par une phase de caracterisation du dechet choisi, qui a permis d'acquerir un maximum de donnees, tant sur le plan chimique que sur le comportement du dechet brut et du dechet solidifie, avant et apres traitement. Le comportement a la lixiviation de polluants des dechets et dechets solidifies a base de ciment a ete etudie en relation avec differents contextes. Un calcul de speciation a ete aussi realise visant a determiner sous quelles especes aqueuses majeures les elements pb et zn etaient mobilisees. Un site experimental a ete mis en place, afin d'evaluer le comportement environnemental de ces scories solidifiees. Le scenario choisi est un scenario fictif qui correspond a une percolation d'eau a travers des dechets granulaires riches en metaux places en depot. L'utilisation des scories dans les sables-ciments n'est pas envisageable dans un type de structure, ou le contact materiau / pluie est favorise et ou aucune couche impermeabilisante n'est disposee (au contraire d'une structure routiere standard).
Author: SEBASTIEN.. BRAULT
Author: SEBASTIEN.. BRAULT
Author: Sébastien Brault (auteur d'une thèse en géologie en 2001).)
Author: Ernest C. Lehmann
Author: 
Author: Apichat Imyim
Author: FLORENCE.. SANCHEZ
Author: Gae͏̈l Bellenfant
Author: Christelle Sing-Tenière
Author: Shabnam Gholamifard
Author: Vasilica Nan Hammade