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Etude du devenir des hydrocarbures arômatiques polycycliques (HAP) dans des boues d'épurateurs confinées à l'intérieur d'une cellule étanche

Natalie Beaudoin

Masters thesis (1996)

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Cite this document: Beaudoin, N. (1996). Etude du devenir des hydrocarbures arômatiques polycycliques (HAP) dans des boues d'épurateurs confinées à l'intérieur d'une cellule étanche (Masters thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/8970/
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Abstract

RÉSUMÉ Le procédé Söderberg à goujons horizontaux, utilisé pour 20 % de la production totale de l'aluminium au Canada, génère des quantités importantes de boues. Ces boues d'épurateurs, actuellement confinées à l'intérieur d'une cellule étanche, possèdent une concentration élevée en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) de l'ordre de 17 580 mg/ kg. Les objectifs de ce projet étaient de déterminer le potentiel de biodégradation des HAP par la microflore indigène des boues sous conditions aérobies et anoxies, d'évaluer la biodisponibilité des HAP et de déterminer si une fuite de lixiviat de la cellule pourrait présenter un danger pour l'environnement. En somme, ce projet visait à déterminer le devenir des 1-1AP présents dans des boues d'épurateurs à l'intérieur d'une cellule d'entreposage. La méthodologie utilisée pour atteindre ces objectifs se présente comme suit : dans un premier temps, une caractérisation des propriétés physico-chimiques des boues d'épurateurs a été réalisée. La caractérisation des éléments présents dans les boues de procédé a permis d'orienter les recherches et d'identifier les contaminants ainsi que la présence d'une microflore adaptée aux conditions défavorables présentes dans la cellule d'entreposage. Par la suite, des expériences d'adsorption/désorption ont été réalisées afin de déterminer la biodisponibilité des contaminants dans les boues entreposées. Suite à cette expérience, une étude sur le devenir des contaminants en présence d'oxygène (aérobie), de nitrate (anoxie) et de sulfate (anaérobie) comme accepteur d'électrons a été réalisée afin d'identifier sous quelles conditions les contaminants étaient biodégradables dans les boues d'épurateurs. Enfin, une étude écotoxicologique a été réalisée afin de déterminer les risques potentiels associés à une fuite hypothétique de lixiviat de la cellule d'entreposage. Pour ce faire, des analyses approfondies du lixiviat ont été effectuées, ainsi que des bioessais écotoxicologiques, soit le SOS Chromotest et le test d'élongation radiculaire de la laitue, lesquels ont permis d'évaluer le potentiel toxique et génotoxique de la fraction lixiviat des boues d'épurateur. La caractérisation physico-chimique des boues d'épurateurs a révélé que ces dernières étaient principalement composées de HAP de 4 anneaux et plus, ainsi que de fluorures de calcium et de poussières d'alumine. En ce qui concerne les tests d'adsorption/désorption, les expériences ont montré que les HAP, en particulier ceux de masse molaire élevée, étaient fortement adsorbés sur l'alumine et, par conséquent, peu disponibles. Ces expériences ont également révélé que les HAP retrouvés dans la phase aqueuse étaient principalement de faible masse molaire. Par ailleurs, les tests de minéralisation, réalisés dans le but de connaître la biodégradabilité des HAP, ont montré que le phénanthrène et le pyrène étaient biodégradables dans les boues d'épurateurs sous conditions aérobies. Au contraire, le fluoranthène et le benzo[a]pyrène se sont avérés récalcitrants à la biodégradation. En fait, la forte adsorption des HAP sur l'alumine et la faible solubilité des HAP de masse molaire élevée comme le benzo[a]pyrène réduisent le potentiel de biodégradation. En ce qui concerne le potentiel de biodégradation des HAP sous conditions dénitrifiantes (anoxies), seul le phénanthrène, un HAP de trois anneaux, s'est révélé biodégradable dans les boues d'épurateurs. Les essais de minéralisation sous conditions sulfato-réductrices n'ont pu être réalisés puisque le potentiel rédox des boues d'épurateurs, de l'ordre de - 60 mV, empêche d'atteindre de telles conditions réductrices. En fait, le potentiel rédox révèle que la cellule se trouve sous conditions anoxies, c'est-à-dire dans un environnement pratiquement exempt d'oxygène dissous. En conséquence, comme l'ont montré les résultats des tests de biodégradabilité, la majorité des HAP, présents en concentrations importantes dans les boues d'épurateurs, sont récalcitrants à la biodégradation. En effet, la faible solubilité et la forte adsorption des HAP sur l'alumine entraînent une réduction du potentiel de biodégradation des HAP, et par conséquent, l'accumulation de ces contaminants à la surface des particules de boues. Les essais de lixiviation ont montré que la concentration des HAP dans le lixiviat des boues d'épurateurs était élevée. De plus, le bioessai SOS Chromotest a révélé que le lixiviat possédait un potentiel génotoxique. Ainsi, malgré le potentiel élevé de biodégradation des HAP de faible masse molaire, lesquels contrairement aux HAP de masse molaire élevée, sont présents en concentrations importantes dans le lixiviat, la cellule doit continuer à faire l'objet d'un contrôle et d'un suivi environnemental étant donné qu'une fuite de lixiviat de la cellule pourrait présenter un danger pour l'environnement. CONTENU Boues d'épurateurs -- Procédé de fabrication de l'aluminium -- Formation des HAP et des fluorures totaux -- Contaminants -- Hydrocarbures aromatiques polycliques -- Aluminium -- Fluorures -- Évaluation écotoxicologique -- Gestion des boues de procédé -- Biotraitabilité des HAP -- Matériel & méthodes -- Ph -- Pourcentage d'eau -- Analyse des ions -- Potentiel d'oxydoréduction -- Analyse des HAP -- Analyse des fluorures -- Analyse de l'aluminium -- Dénombrement des bactéries -- Produits chimiques -- Adsorption/désorption des HAP sur l'alumine -- Désorption des HAP présents dans les boues d'épurateurs -- Micro-extraction des HAP -- Potentiel de minéralisation des HAP radioactifs dans les boues d'épurateurs -- Extraction du lixiviat -- Analyses écotoxicologiques -- Caractérisation physico-chimiques des boues d'épurateurs -- Étude du partage des HAP dans les boues d'épurateurs -- Biodégradabilité des HAP dans les boues d'épurateurs -- Étude de la fraction lixiviat des boues d'épurateurs.

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Additional Information: Le fichier PDF de ce document a été produit par Bibliothèque et Archives Canada selon les termes du programme Thèses Canada https://canada.on.worldcat.org/oclc/1197071566
Department: Département des génies civil, géologique et des mines
Date Deposited: 04 Aug 2021 11:06
Last Modified: 03 Sep 2021 10:22
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/8970/

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