Lixiviation multi-échelles de cendres d'incinération d'ordures ménagères
Résumé
Predicting the impact on the subsurface and groundwater, of a pollutant source such as domestic waste incineration residues, requires a knowledge of the so-called “source term”. The source term describes the manner in which concentrations in dissolved elements emitted by the waste evolve over time, for a given percolation scenario. If the source term is known, it can be fed to a model that simulates the fate and transport of dissolved constituents in the subsurface and the groundwater, in order to calculate a potential impact. The standardized laboratory upward-flow percolation test is generally considered as the relevant test for defining the source term for granular materials. The LIMULE project (Multiple-Scale Leaching) examined to what extent this test, performed in very specific conditions, could help predict the behaviour of the waste at other scales and for other percolation conditions. Three distinct scales of dynamic percolation were tested: the scale of the laboratory upward-flow percolation column, that of lysimeter cells and that of a large instrumented column of five meters height. The comparison between the concentration data collected from the different experiments suggests that for the case of soluble salts (Cl, Na, K, ...), the liquid versus solid ratio (L/S) allows an extrapolation from one scale to the other: if concentration data are plotted versus this ratio, the curves coincide reasonably well. On the other hand, in the case of reactive elements and in particular of chromium and aluminum, which are linked by oxydo-reduction reactions, the L/S ratio does not provide a means of extrapolation because of kinetic controls on the reactions. Hence an attempt to extrapolate with the help of coupled transfer-chemistry modelling is proposed.
La prévision de l’impact sur le sous-sol et les eaux souterraines d’une source de polluants inorganiques tels que des résidus d’incinération d’ordures ménagères, nécessite une connaissance de ce qu’on appelle le « terme source ». Le terme source décrit comment les concentrations en éléments dissous émis par les résidus évoluent dans le temps, pour un scénario de percolation donné. Si le terme source est connu, il peut être associé à un modèle de simulation du devenir et du transfert des éléments dissous dans le sous-sol et les eaux souterraines afin de calculer un impact potentiel. L’essai normalisé de percolation ascendante en laboratoire est généralement considéré comme étant pertinent pour appréhender le terme source des solides granulaires. Le projet LIMULE (Lixiviation Multi-Echelles) a examiné dans quelle mesure cet essai, réalisé dans des conditions bien spécifiques, pouvait permettre une prévision du comportement du déchet à d’autres échelles et d’autres conditions de percolation. Trois échelles distinctes de percolation dynamique ont été étudiées : l’échelle de la colonne de percolation ascendante en laboratoire, celle de casiers lysimétriques et celle d’une grande colonne instrumentée de cinq mètres de hauteur. La comparaison entre les données de concentration collectées aux différentes échelles suggère que pour le cas des sels solubles (Cl, Na, K, ...), le ratio liquide sur solide (L/S) permet d’extrapoler entre les différentes conditions expérimentales. En effet, lorsque les données de concentrations sont exprimées en fonction de ce ratio, les courbes coïncident de manière relativement satisfaisante. Par contre, pour le cas des éléments réactifs et en particulier le chrome et l’aluminium qui sont liés par des réactions d’oxydo-réduction, le ratio L/S ne permet pas l’extrapolation entre les échelles en raison de l’influence des cinétiques de réaction. Dès lors, une tentative d’extrapolation à l’aide de la modélisation couplée transfert-chimie est proposée.
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