Résumé :
une tonne d'ordures ménagères incinérées produit
250 à 300kg de mâchefers et 25 à 50kg de REFIOM (Résidus
d'Épuration des Fumées d'Incinération d'Ordures Ménagères)
qui sont constitués principalement d'oxydes et de silico-aluminates
avec une proportion non négligeable de composés solubles
(NaCl, KCl, CaCl2, CaSO4...) et de métaux
lourds (Pb, Zn, Cd...). Cela leur confère un potentiel polluant
problématique en cas de stockage ou de valorisation. Nous définissons
d'abord la composition des résidus et mettons ensuite en évidence
les mécanismes d'interaction entre l'eau et les résidus.
On réalise ensuite des extractions séquentielles affin de
préciser la spéciation des métaux lourds et des composés
majeurs identifiés : les métaux sont associés majoritairement
à la calcite et à l'anhydrite solubilisables en conditions
acides. Utilisé conjointement avec des extractions à pH
imposé, ce test précise le comportement des résidus
dans le temps en fonction de scénarios grâce à des
simulations simples. En cas de stockage en milieu naturel, les chlorures
sont très rapidement solubilisés. La carbonatation des ions
hydroxydes par le CO2 atmosphérique fait rapidement
chuter le pH des lixiviats jusqu'à environ pH = 8,5 (en quelques
mois). Cela s'accompagne d'un rejet très faible de polluants métalliques
car le minimum de solubilité de ces métaux se situe souvent
vers ces pH. Une approche cinétique de ce phénomène
a confirmé ces résultats. Plusieurs centaines à
plusieurs milliers d'années seraient ensuite nécessaires
pour obtenir des lixiviats acides car la pluie serait alors le seul fournisseur
de protons, si on fait abstraction d'une possible activité biologique
ou d'événements accidentels. Le reste des métaux,
associés à des oxydes ou inclus dans la matrice de silico-aluminates,
n'est pas susceptible d'être mobilisé dans l'environnement,
sauf conditions particulières de scénario.
Mots clés : mâchefers, REFIOM,
métaux lourds, comportement à long terme, extraction séquentielle,
extraction à pH imposé.
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Abstract :
one ton of incinerated municipal solid wastes give about 300kg of bottom
ash and 50kg of APC (Air Pollution Control) residues which are mainly
constituted of oxides and silico-aluminate compounds. A non-negligeable
part of these residues are soluble compounds (NaCl, KCl, CaCl2,
CaSO4...) and heavy metals (Pb, Zn, Cd...) which are harmful
elements in view of their disposal or valorisation. We first characterized
the composition of the residues and the physico-chemical mechanisms in
case of lixiviation. Sequential extractions have been used to define the
speciations of heavy metals and major constituents. Heavy metals are mainly
associated with calcite and anhydrite and these mineral compounds are
solubilised in acid conditions. These extractions were associated with
pH-stat extractions to predict the behaviour of the residues in time.
We then used simple scenarios and simulations : in the case of non exceptional
conditions of disposal, the chlorides are the first compounds which are
released to the environment. The carbonatation phenomenon in open air
quickly reduced (some months) the pH of the residues leachate to about
pH = 8,5, wich is fortunately in most cases the pH of the minimum solubilisation
of heavy metals. A kinetic approach confirms this result. The rain is
then the only possible source of protons and the decrease of the leachates
pH proceeded very slowly (about hundred to thousand years). The remaining
metals, associated with oxydes or inside the alumino-silicate mould cannot
be released to the environment, except under special condition of disposal.
Key words : bottom ash, APC residue,
heavy metal, long-term behaviour, sequential extraction, pH-sta extraction.
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