11.4 Procédés de traitement par neutralisation des polluants
Les traitements de neutralisation des polluants conduisent soit à stabiliser le matériau
contaminé (mélange avec des liants hydrauliques, vitrification, ...), soit à le détruire
(incinération). Ils peuvent être appliqués à des sédiments dragués ou aux fractions contaminées
isolées par les techniques précédemment décrites. Néanmoins, pour cela, il est souvent
nécessaire que la matrice présente une concentration solide élevée (quantité de liants
hydrauliques à ajouter, consommation d'énergie pour les traitements thermiques, ...). Ainsi, les
traitement par vitrification ou incinération sont applicables sur des matériaux présentant une
concentration de la phase solide supérieure à 35 % (TIZE, 1996). Or, pour les sédiments
dragués, cette valeur varie de 10 % pour les dragues hydrauliques à 50 % pour les dragues
mécaniques) (CENTRE SAINT-LAURENT, 1994). De même, les fractions contaminées qui
sont isolées par les procédés de traitement physique et physico-chimique sont souvent
fortement diluées. Par conséquent, il est souvent nécessaire de réduire les teneurs en eau des
produits, avant d'appliquer les techniques de neutralisation. Pour cela, des techniques de
séparation solide-liquide sont utilisées. Elles sont présentées dans un premier temps. Les
traitements de neutralisation des polluants sont développés ensuite.
11.4.1 Procédés préliminaires de séparation solide-liquide
II.4.1.1 La floculation-coagulation
Ce procédé de traitement fait appel à des notions concernant le comportement des particules
fines qui sont présentées dans un premier temps.
Principe (notions théoriques) :
Parmi les techniques de séparation solide/liquide existantes, la séparation par simple
décantation est probablement la plus courante et la moins onéreuse. Ces performances sont
cependant limitées pour les particules fines dont la décantation naturelle est très lente et peut
même s'avérer inexistante. D'autres forces que celle de la pesanteur interviennent. Les colloïdes
par exemple sont soumis à deux grands types de forces :
- forces d'attraction de Van der Vaals, liées à la structure et à la forme des colloïdes
ainsi qu'à la nature du milieu (E^)
- forces de répulsion électrostatique, liées aux charges superficielles des colloïdes (Eg)
La stabilité d'une suspension colloïdale dépend du bilan des forces d'attraction et de répulsion
(Ea + Eg). Pour déstabiliser la suspension, il faut diminuer les forces de répulsion
électrostatique, afin de favoriser l'agglomération des colloïdes. Cette opération est appelée
coagulation.
Les colloïdes sont très généralement chargés négativement (imperfection du réseau cristallin,
ionisation des groupements chimiques périphériques...). Afin de neutraliser cette charge
négative de surface, on peut rajouter des ions positifs, qui viennent former une couche autour
du colloïde Pour décrire la répartition de ces ions à la surface des particules colloïdales, la
théorie de STERN considère la formation d'une double couche. La première couche est
adhérente au colloïde, le potentiel y décroît rapidement. La seconde couche est plus diffuse,
avec une diminution plus lente du potentiel.
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Les traitements de neutralisation des polluants conduisent soit à stabiliser le matériau
contaminé (mélange avec des liants hydrauliques, vitrification, ...), soit à le détruire
(incinération). Ils peuvent être appliqués à des sédiments dragués ou aux fractions contaminées
isolées par les techniques précédemment décrites. Néanmoins, pour cela, il est souvent
nécessaire que la matrice présente une concentration solide élevée (quantité de liants
hydrauliques à ajouter, consommation d'énergie pour les traitements thermiques, ...). Ainsi, les
traitement par vitrification ou incinération sont applicables sur des matériaux présentant une
concentration de la phase solide supérieure à 35 % (TIZE, 1996). Or, pour les sédiments
dragués, cette valeur varie de 10 % pour les dragues hydrauliques à 50 % pour les dragues
mécaniques) (CENTRE SAINT-LAURENT, 1994). De même, les fractions contaminées qui
sont isolées par les procédés de traitement physique et physico-chimique sont souvent
fortement diluées. Par conséquent, il est souvent nécessaire de réduire les teneurs en eau des
produits, avant d'appliquer les techniques de neutralisation. Pour cela, des techniques de
séparation solide-liquide sont utilisées. Elles sont présentées dans un premier temps. Les
traitements de neutralisation des polluants sont développés ensuite.
11.4.1 Procédés préliminaires de séparation solide-liquide
II.4.1.1 La floculation-coagulation
Ce procédé de traitement fait appel à des notions concernant le comportement des particules
fines qui sont présentées dans un premier temps.
Principe (notions théoriques) :
Parmi les techniques de séparation solide/liquide existantes, la séparation par simple
décantation est probablement la plus courante et la moins onéreuse. Ces performances sont
cependant limitées pour les particules fines dont la décantation naturelle est très lente et peut
même s'avérer inexistante. D'autres forces que celle de la pesanteur interviennent. Les colloïdes
par exemple sont soumis à deux grands types de forces :
- forces d'attraction de Van der Vaals, liées à la structure et à la forme des colloïdes
ainsi qu'à la nature du milieu (E^)
- forces de répulsion électrostatique, liées aux charges superficielles des colloïdes (Eg)
La stabilité d'une suspension colloïdale dépend du bilan des forces d'attraction et de répulsion
(Ea + Eg). Pour déstabiliser la suspension, il faut diminuer les forces de répulsion
électrostatique, afin de favoriser l'agglomération des colloïdes. Cette opération est appelée
coagulation.
Les colloïdes sont très généralement chargés négativement (imperfection du réseau cristallin,
ionisation des groupements chimiques périphériques...). Afin de neutraliser cette charge
négative de surface, on peut rajouter des ions positifs, qui viennent former une couche autour
du colloïde Pour décrire la répartition de ces ions à la surface des particules colloïdales, la
théorie de STERN considère la formation d'une double couche. La première couche est
adhérente au colloïde, le potentiel y décroît rapidement. La seconde couche est plus diffuse,
avec une diminution plus lente du potentiel.
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