Etude multi-échelle de percolations instationnaires à travers un résidu minéral réactif et modélisations hydrodynamiques associées : applicabilité de la norme NF EN 12-920

= Multiple-scales intermittent percolations through a reactive inorganic waste and hydrodynamic modelings : suitability of the EN 12-920 standard

• Auteur / Autrice : Marion Crest
• Direction : Pierre Moszkowicz, Denise Blanc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l’environnement industriel et urbain
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCIE - Laboratoire de Génie Civil et d' Ingénierie Environnementale, EA 4126 (Villeurbanne, Rhône2007-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrodynamique

Percolation dans les sols

Sols -- Pollution

Lixiviation

Résumé

Le principal objectif scientifique de ce travail est de cerner l'influence des écoulements instationnaires sur la mobilisation des substances lors de la percolation d'un résidu réactif. La méthodologie suivie s'inspire de la norme européenne EN 12-920. L'objectif méthodologique est d'évaluer son applicabilité. L'étude est divisée en trois parties : (1) L'analyse du texte normatif et de programmes l'ayant mis en oeuvre permet d'identifier des problématiques récurrentes. Pour tenter de répondre à ces problèmes, des essais expérimentaux et des modélisations de complexités différentes sont réalisés et comparés. (2) Les expérimentations utilisent un mélange de sable et de cendres sous chaudières d'usine d'incinération d'ordures ménagères à lit fluidisé. Les essais normalisés habituels sont comparés à des essais de percolation intermittente, sur quatre échelles différentes, avec des conditions hydriques variables. Cette comparaison met en évidence l'insuffisance des tests aux conditions opératoires simplifiées pour représenter la mobilisation des sbstances dans un environnement variable.

This research aims to analyse and improve the European standard EN 12-920. This methodology helps in assessing the leaching behaviour of residues in a reuse or disposal scenario, within a specified time frame. The study was divided in three parts : (1) the standard text, and various programs that had applied it, were analysed, to identify the difficulties relative to its realisation. (2) In order to explore these problems, experiments of increasing realism were performed to distinguish the lowest level of complexity that ensures a correct representation of the system. Hence, a domestic waste incineration furnace ash mixed with sand has been leached in static and dynamic tests, at four distinct scales and for different conditions of water infiltration. It has been shown that standard leaching tests using permanent flow conditions are not sufficient to predict the long term leaching behaviour. The variability of flow through the porous media can be an influent factor of the mobilisation of the contaminants, which should be explored thanks to a physical scale model. To upscale the mobilisations, liquid/solid ratio is an accurate parameter for non reactive salts (Na, Ca, K, Cl) but remains insufficient for reactive constituents, such as Cr, Al, Si, which behaviours are interactive. Numerical modelling is then needed to predict the emission of these elements. (3) So as to represent the variable hydrodynamics in a porous media, three different kinds of models were built and compared. Such hydrodynamic complexities, combined with chemical complexities of reactive constituents, lead to behavioural models with limited predictive abilities. To increase the reliability of the environment assessment, one should cast up a range of possible emissions, rather than predicting the real mobilisation.