Étude du comportement physico-chimique des filtres de barrières perméables réactives : modélisation et expérimentation à l'échelle pilote

Study of chemical and physical behaviour of permeable reactive barier's filters : Modelling and experimentation a pilot scale

• Auteur / Autrice : Benoît Dominique Courcelles
• Direction : Daniel Gouvenot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement des eaux souterraines
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des sols, structures et matériaux (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-2021)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Pollution

Filtres

Eaux souterraines -- Épuration

Résumé

Dans un contexte où l'intérêt pour l'environnement et le développement durable croît, le traitement des sites et sols pollués, souvent liés à l'activité humaine, est incontournable. Face à une telle réalité, de nombreuses techniques de dépullution ont été mises au point. Parmi celles-ci, nous nous sommes particulièrement intéressés à la technique des Barrières perméables réactives (BPR), qui consiste à traiter in situ les polluants de la nappe phréatique. Les BPR sont constitués de filtres réactifs et perméables, dont il convient d'étudier la longévité sur les plans hydraullique et chimique. Il était donc nécessaire de développer un modèle numérique capable de prévoir l'évolution de leur conductivité hydraulique face aux risques de colmatages liés, d'une part aux précipités pouvant remplir les pores du matériau réactif, et d'autre part aux fines particules pouvant s'échapper du sol pour entrer dans les filtres. Le modèle réalisé dans le cadre de cette thèse a été validé à partir d'essais de laboratoire sur une maquette de BPR. Nous avons ainsi pu caler un modèle fondé sur l'équation de Kozny-Carman pour représenter l'influence des précipités dans les filtres et montrer que la théorie de filtration en profondeur, habituellement utilisée pour la rétention de matières en suspension sur lits de sable, était adaptée aux filtres réactifs d'une granulométrie assez grossière. Les essais réalisés ont également mis en évidence la possibilité de régénérer certains filtres sur le plan hydraulique et nous ont conduit à concevoir une nouvelle technique de filtration permettant d'améliorer le fonctionnement hydraulique des filtres. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont donc permis de développer un outil capable de planifier les opérations de maintenance, ainsi qu'un nouveau type de filtre permettant de diminuer la fréquence des interventions.