Brevet FR2730430A3 — publié le 19960814

FR 2730430 A3 19960814 FR 9601728 A 19960213 PROCEDE POUR LA PURIFICATION DE SOL POLLUE PAR DES HYDROCARBURES L'invention concerne un procédé pour la purification de sol pollué par des hydrocarbures, par lequel on amène le sol dans un réacteur, en présence d'oxygène, en contact avec des microorganismes aérobies qui décomposent les hydrocarbures. Des microorganismes qui décomposent des hydrocarbures sont connus et sont présents dans l'air et dans le sol surtout à l'endroit de sites contaminés. Il suffit alors d'amener le sol en contact avec de l'air, bien que l'addition d'une préculture de microorganismes qui proviennent de sites contaminés, puisse s'avérer nécessaire pour des sols déterminés. La plupart du temps, l'oxygène provient de l'air. On admet en général que les polluants d'hydrocarbures sont fortement absorbés sur les particules de sol et que, pour obtenir un bon contact entre les microorganismes et le sol, ce sol doit être amené en suspension dans l'eau. C'est ainsi que, dans des procédés connus, on traite le sol sous la forme d'une pâte dont la teneur en eau est de 70 à % en poids, en présence d'air. En fait, la purification a lieu conformément aux techniques connues de purification de l'eau. De même, le transfert d'oxygène via l'eau aux microorganismes est relativement médiocre, si bien que, pour ce procédé connu, on doit utiliser des quantités d'air relativement importantes, et le traitement est relativement lent. Par le fait que les microorganismes sont mésophiles et travaillent de manière optimale à des températures d'environ 28 C, il est recommandé de réchauffer la suspension de sol, ce qui est relativement coûteux du fait de la masse importante. Il est également impossible de purifier l'air de traitement utilisé des impuretés volatilisées. Pour ces raisons, pour l'assainissement du sol dans les environs de stations d'essence et analogues, on utilise la plupart du temps un autre procédé par lequel on aspire de l'air à partir du sol et on le traite. Ce procédé évite l'utilisation d'un réacteur, mais est très lent. Le traitement peut durer plus d'une année. L'invention a pour objet de créer un procédé pour la purification de sol pollué par des hydrocarbures, qui est très simple et rapide, qui a besoin d'une quantité moindre en oxygène et qui est relativement peu coûteux. A cet effet, on guide de l'air à travers le réacteur de mélange avec un débit entre 2 et 100 litres par heure par kilogramme de substance sèche, et on mélange le sol à sec, c'est-à-dire avec une teneur en matière sèche supérieure à 65% en poids, avec de l'air dans un réacteur de mélange de telle sorte que la phase d'hydrocarbure volatilisée, étant donné les faibles débits d'air et la teneur élevée en substance sèche, est également décomposée par voie microbiologique. Par l'expression "réacteur de mélange", on désigne ici un réacteur muni d'un équipement de mélange tel que des ailettes ou des bras rotatifs. La réalisation des ailettes revêt une très grande importance du fait des forces élevées qui interviennent lors du mélange de cette masse de sol relativement sèche. Toutefois, lorsqu'on travaille à sec, contrairement au préjugé d'usage, on peut obtenir une grande vitesse de décomposition des hydrocarbures. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, on amène le sol dans un réacteur de mélange fermé, avec de l'air comme source d'oxygène, et on contrôle l'arrivée et la sortie d'air. Dans le but de mieux faire ressortir les caractéristiques de la présente invention, on décrit ci-après une forme de réalisation préférée, à titre d'exemple et sans aucun caractère limitatif, d'un procédé selon l'invention pour la purification de sol pollué par des hydrocarbures, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: les figures 1 à 3 représentent des schémas qui illustrent l'allure, respectivement, de la quantité d'huile dans le sol, de la quantité d'huile dans l'air et de la quantité de microorganismes dans le sol en fonction du temps lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; les figures 4 et 5 représentent des schémas qui illustrent respectivement la vitesse de décomposition maximale et la teneur en huile conformément au procédé, avec des teneurs différentes en substance sèche et pour différents débits d'air. Pour purifier un sol pollué avec des hydrocarbures, on amène ce sol à sec, c'est-à-dire avec une teneur en substance sèche supérieure à 65% en poids, de préférence supérieure ou égale à 70% en poids, dans un réacteur de mélange dans lequel on mélange le sol avec lui-même à l'aide d'ailettes rotatives en présence d'air. Pour le mélange, on utilise des capacités allant jusqu'à W/kg, des capacités de mélange d'environ 22 W/kg paraissant les mieux appropriées. Etant donné que le sol contaminé est de la terre draguée ou de la boue qui a été diluée avec de l'eau avant le pompage, on égoutte d'abord ce sol par exemple sur ce que l'on appelle des terrains de rinçage ou à l'aide de presses. Pour le pressage, le sol peut être séparé éventuellement dans des cyclones en une fraction pure et en une fraction très polluée, comme décrit dans le document EP-A-538.932, seule la dernière fraction devant subir un traitement ultérieur. Des bactéries aérobies qui décomposent les hydrocarbures et qui sont présentes dans l'air et/ou dans le sol ont pour effet de décomposer les hydrocarbures. La décomposition peut être accélérée en ajoutant au sol une culture de terrain prélevée sur des sites pollués, ou encore une préculture de ces bactéries, par exemple un microorganisme sélectionné portant le numéro d'identification LH168 (Acinetobacter calcoaceticus). Etant donné que ces microorganismes produisent leur effet optimal à des températures d'environ 28 C, on réchauffe le réacteur de mélange à cette température. Le réacteur de mélange utilisé est du type fermé et on contrôle les quantités d'air entrant et les quantités d'air sortant de telle sorte qu'il est possible de procurer à l'air de traitement un temps de séjour suffisamment long dans le réacteur de mélange pour que les microorganismes puissent abaisser la teneur en impuretés jusqu'à ce que l'on obtienne des concentrations suffisamment faibles. L'invention fait justement en sorte de purifier en même temps les composants volatils qui se libèrent en phase gazeuse dans le réacteur à l'aide de bactéries qui sont chargées sur des particules de sable, dans un processus analogue à une biofiltration. On n'a pas besoin d'un traitement supplémentaire de l'air. Les ailettes qui mélangent le sol font en sorte que le sol est mis en mouvement par l'air, provoquant un effet de biofiltration. On mesure en continu la teneur en oxygène et la teneur en CO2. Les gaz quittant le réacteur sont analysés dans un chromatogramme en phase gazeuse. Des débits d'air appropriés, qui circulent à travers le réacteur, se situent entre 2 et 100 litres par heure et par kilogramme de substance sèche. De cette manière, on peut décomposer jusqu'à 5.000 mg d'hydrocarbures par kilogramme de substance sèche et par jour, et le sol qui quitte le réacteur de mélange possède une teneur en hydrocarbures qui est inférieure à 100 mg par kilogramme de sol. Non seulement le sol est purifié, mais encore les impuretés volatilisées dans l'air sont décomposées dans une large mesure et la quantité d'hydrocarbures dans l'air, qui quitte le réacteur de mélange, est inférieure à 10 mg d'hydrocarbures par mètre cube d'air et par kilogramme de substance sèche. L'invention sera expliquée plus en détail en se référant aux exemples ciaprès: Exemple 1 Dans le réacteur de mélange, on amène 100 kilogrammes de sol pollué avec 600 g d'huile Diesel. Le sol possède une teneur en eau de 15% en poids et possède, par conséquent, une teneur en substance sèche de 85%. On ajoute à ce sol une culture d'un microorganisme sélectionné Acinetobacter calcoaceticus portant le numéro d'identification LH168, conjointement avec les agents nutritifs nécessaires. La capacité de mélange s'élève à 2200 watts, et on réchauffe le réacteur à 28 C. On alimente de l'air qui entre et qui quitte le réacteur de mélange avec un débit de 16 litres par heure. Après 3 jours, la quantité d'huile dans le sol a chuté pour atteindre 65 grammes. Environ 50 grammes s'évaporent. Nonante-neuf pour cent de cette huile sont également décomposés dans le réacteur de mélange. Exemple 2 On répète l'exemple 1, mais avec une teneur en substance sèche de 70% en poids et un débit d'air de 100 litres par heure. En figure 1, on représente l'allure de la quantité d'huile dans le sol en g/kg en fonction du temps en heures. En figure 2, on représente la décomposition de l'huile dans la phase gazeuse, notamment le pourcentage d'huile par rapport à la quantité totale d'huile évaporée en fonction du temps en heures. En figure 3, on représente l'allure de la quantité de microorganismes comme logarithme de la quantité par gramme de sol en fonction du temps en heures, la ligne supérieure concernant tous les microorganismes ensemble et la ligne inférieure concernant les microorganismes qui décomposent l'huile. Exemple On répète l'exemple 2, mais à des débits d'air différents. En figure 4, on représente la vitesse de décomposition maximale en fonction du débit d'air en litres par heure, tandis qu'en figure 5, on représente la quantité d'huile qui subsiste après la purification dans le sol en mg/kg en fonction de ce débit d'air en litres par heure. Exemple de référence Enfin, on répète également l'exemple 2, mais avec une teneur en substance sèche de 50%, cet exemple n'étant par conséquent pas conforme à l'invention. Dans les figures 4 et 5, on représente la vitesse de décomposition et la quantité d'huile qui subsiste dans le sol après la purification. Comme on peut s'en rendre compte, la vitesse réactionnelle est très inférieure et la concentration finale obtenue après purification est beaucoup plus élevée. Avec le procédé selon l'invention décrit ci-dessus, la purification de sol pollué avec des hydrocarbures peut être réalisée beaucoup plus rapidement qu'avec les procédés connus par lesquels on traite le sol possédant une teneur plus élevée en humidité. On peut obtenir une valeur finale jusqu'à 100 mg d'hydrocarbures par kilogramme de substance sèche, ce qui est inférieur à la norme en vigueur entre autres au Pays-Bas. Dans le réacteur de mélange, non seulement on purifie le sol, mais encore on décompose, dans une large mesure, les hydrocarbures qui se forment par évaporation dans le courant d'air. Est caractéristique pour le procédé selon l'invention, la diminution de la teneur en huile sous forme gazeuse dans l'air de traitement par rapport aux procédés connus. Le mélange proprement dit du sol semble avoir une répercussion sur la vitesse de la purification. On a constaté qu'une capacité de mélange supérieure n'amène pas nécessairement une purification plus rapide, bien au contraire. Une capacité de mélange de maximum 22 watts par kilogramme de substance sèche semble donner les meilleurs résultats. La présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus; un procédé de ce type peut être réalisé dans différentes variantes sans sortir du cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la purification de sol pollué par des hydrocarbures, par lequel on amène le sol dans un réacteur, en présence d'oxygène, en contact avec des microorganismes aérobies qui décomposent les hydrocarbures, caractérisé en ce qu'on guide de l'air à travers le réacteur de mélange avec un débit entre 2 et 100 litres par heure par kilogramme de substance sèche, et on mélange le sol à sec, c'est-à-dire avec une teneur en matière sèche supérieure à 65% en poids, avec de l'air dans un réacteur de mélange de telle sorte que la phase d'hydrocarbure volatilisée, étant donné les faibles débits d'air et la teneur élevée en substance sèche, est également décomposée par voie microbiologique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on amène le sol dans un réacteur de mélange fermé, avec de l'air comme source d'oxygène, et on contrôle l'arrivée et la sortie d'air. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement du sol a lieu à une teneur en substance sèche du sol qui est supérieure ou égale à 70% en poids. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on mélange le sol dans le réacteur de mélange avec une capacité de mélange de maximum 22 watts par kilogramme de substance sèche.