Contribution à l'étude de la mobilité des métaux lourds contenus dans les résidus d'incinération des déchets ménagers, sur le moyen et long terme

Contribution to the study of heavy metals mobility from the municipal solid waste incineration residues, on the short and long term

• Auteur / Autrice : Laurence Montigny
• Direction : Jean-Yves Benaim
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : sciences. Chimie appliquée
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Toulon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université du Sud Toulon-Var. UFR de Sciences et Techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Percolation dans les sols

Déchets -- Élimination

Solubilité

Métaux lourds

Résumé

L'incinération des ordures ménagères produit 27% de mâchefers, 3% de REF10M (Résidus d'Epuration des fumées d'Incinération d'Ordures Ménagères) et 70% de fumées. L'évolution de la gestion et des réglementations pose le problème de la prédiction du comportement à long terme de ces résidus. Il a donc semblé intéressant de mettre au point des méthodes d'extraction susceptibles d'accélérer les processus d'altération et d'appréhender le comportement à long terme de ces résidus dans le milieu naturel. La percolation d'une part et le dispositif soxhlet d'autre part ont été utilisés. A l'aide de ces deux tests, un comportement quasi similaire pour l'ensemble des résidus d'incinération étudiés a pu être mis en évidence. Ces derniers présentent tout d'abord le même comportement pour la mise en solution des majeurs. On a ainsi la solubilisation congruente de composés très solubles comme les composés chlorurés (NaCl, K. C1, et CaCl3) et la dissolution de composés peu solubles comme CaSO, et Ca(OH)i. Par la suite si les éléments comme le potassium, le sodium et le chlorure sont très peu voire plus du tout lessivés, en revanche le calcium e: le sulfate le sont encore dans une moindre mesure mais de façon régulière. Par ailleurs la dissolution de ces composés est accompagnée de celles des métaux. La quantité de métaux solubilisés lors des premiers litres percolés est relativement importante, par rapport au total extrait sur l'ensemble de l'expérience. Par la suite ces métaux sont soit plus du tout ou soit peu mobilisés. La principale différence entre les divers résidus est la quantité d'éléments relargués. Cependant pour l'ensemble des résidus moins de 10% des métaux sont mobilisés au cours de ces différents tests. Cela indique que la plupart d'entre eux sont sous des formes très peu solubles dans l'eau. Une modélisation rapide, a permis de constater que la première étape de solubilisation aurait lieu les premières années de stockage. La deuxième s'échelonne, quant à elle, sur deux à trois cents ans. Par ailleurs du carbone organique est également mobilisé. L'utilisation de matrices d' excitatioa/émission de fluorescence (MEEF) s'est révélée être une méthode sensible pour la caractérisation de différents types de fluorophores solubilisés lors de ces tests.

The incineration of municipal solid wastes in France releases 70% of the material as fumes, while 27% remains as bottom ashes and 3% as APC -(Air Pollution Control) residues. Because of new strict national regulations, we examined both the short and long-term behaviour of these solid residues. Extraction methods, including a column percolation test and soxhlet extraction, were developed to accelerate weathering processes and to predict the long-term environmental impact of these residues. With both methods, similar leaching behaviour was observed for different residues. Initially, leaching of very soluble compounds such as NaCl, KC1 and CaCl; along with dissolution of slightly soluble compounds such as CaS04 and Ca(OH)2 occurs. After depletion of K+, Na+ and Cl'' from the residues, Ca2+ and SO42'' ions continue to be leached at low but steady levels. Most of heavy metals released were dissolved in the first liters of water, then concentrations rapidly declined throughout the experiment, indicating that these metals are either slightly or not at all mobilized. Less than 10% of these metals contained by residues were released into the water, indicating that they occur as slightly soluble forms. Using these results, a predictive model was developed in which removal of soluble species occurs during the first several years 1 in a landfill disposal followed by slow migration of less species over a period of two to three hundred years. A quantity of dissolved carbon is also removed during leaching and multidimensional excitation/emission matrix fluorescence was used to identify different types of fluorophores mobilized during the leaching tests.