Brevet FR2780666A1 — publié le 20000107

PROCEDE DE TRAITEMENT DE VOLUMES DE TERRE La présente invention se rapporte à un procédé de traitement de volumes de terre contaminée par des composés chimiques nocifs et à une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. La dépollution de volumes de terre contaminée par des composés organiques nocifs tels que des hydrocarbures, des solvants, utilise notamment des procédés connus de dépollution par voie thermique, physico-chimique ou biologique. Ces procédés biologiques consistent à dégrader, à l'aide de microorganismes, les composés chimiques nocifs en des composés inertes. Cette biodégradation se réalise au moyen de souches de microorganismes auxquelles on apporte des nutriments (eau, azote, phosphore, oxygène) nécessaires à leur métabolisme et, par conséquent à leur prolifération. Ces microorganismes peuvent être déjà présents dans la terre ou peuvent faire l'objet d'un ensemencement. La mise en oeuvre classique de ces procédés par voie biologique utilise deux méthodes principales. La première est un procédé en "In situ" qui consiste à injecter les nutriments directement dans le sol contaminé sans l'excaver au préalable. La seconde méthode est un procédé en "Ex situ" qui consiste à prélever la terre du sol contaminé sur une profondeur donnée, puis à étaler cette terre sur la surface d'un sol sain préalablement protégé ou non. Lorsqu'il est protégé, le sol est jusqu'ici recouvert à l'aide d'un film en matière plastique. L'étalement de la terre peut se faire sous la forme de tertre ou d'andain. La surface supérieure du volume de terre étalée, ou sous forme de tas, sur le film en matière plastique, est en contact direct avec l'atmosphère afin d'avoir un milieu en aérobie. Cette surface peut également être ventiler au moyen d'une aération forcée. Lorsqu'elle est en contact avec l'atmosphère, et lorsqu'elle est déposée sur un film en matière plastique, la surface supérieure du volume de terre n'est donc pas protégée des précipitations d'eaux de pluie. Même si la présence d'eau est nécessaire au bon développement des souches de microorganismes, et par conséquent à une dégradation correcte et rapide des composés nocifs, l'apport d'eau par les précipitations n'est ni contrôlé, ni régulé. Cet apport est donc fonction des aléas climatiques. Aussi si l'apport en eau se fait en trop grande quantité, la terre se transforme en bourbier du fait de la présence du film plastique qui empêche l'infiltration en profondeur de l'eau en excès, et donc son élimination progressive. Les réactions biologiques de dégradation ne peuvent donc plus être réalisées sous des conditions optimales. Par ailleurs, si l'apport en eau se fait en trop faible quantité, la cinétique de dégradation est fortement ralentie, et une trop faible teneur en eau peut entraîner la mort prématurée de certains microorganismes. la dégradation des composés nocifs n'est donc plus réalisée correctement. Un tel procédé de traitement biologique nécessite de mettre également en place un moyen annexe de récupération des eaux d'infiltration (lixiviat), dans le volume de terre contaminée, ce moyen étant connecté à une station d'épuration du lixiviat. En effet, en pénétrant dans la terre contaminée, les eaux d'infiltration se chargent en composés ou en dérivés nocifs, solubles dans l'eau. Par ailleurs, pour un meilleur rendement de la réaction de dégradation, un tel procédé biologique peut nécessiter en outre une oxygénation régulière des microorganismes aérobies à l'aide d'un moyen d'aération. Cette aération consiste à faire entrer de l'air dans la terre par un moyen de soufflerie forcée. L'oxygénation de la terre nécessite impérativement l'installation supplémentaire d'au moins un moyen de traitement de l'air pollué sortant de la terre qui se charge en composés chimiques nocifs volatils. Ce traitement annexe de l'air est le plus souvent réalisé au moyen de biofiltre et/ou de charbon actif. Par conséquent, ce type de procédé biologique connu nécessite des infrastructures complexes, volumineuses et encombrantes. Ce procédé connu présente de plus l'inconvénient d'engendrer des déchets polluants constitués par le film en matière plastique protecteur qu'il est ensuite nécessaire de détruire par incinération ou de déposer en décharge. Aussi il subsiste le besoin d'un procédé de traitement de volume de terre contaminée par des composés chimiques nocifs, agencé sous forme de tertre, étalé ou non, évitant les inconvénients mentionnés précédemment tout en présentant un bon rendement dans la dégradation des composés chimiques. L'invention a donc pour objet un procédé de traitement de volumes de terre, disposée sous forme de tertre, étalé ou non, contaminée par des composés chimiques nocifs identiques ou différents, par dégradation biologique desdits composés en aérobie et/ou en anaérobie au moyen de souches de microorganismes, ladite dégradation produisant au moins un fluide liquide et/ou au moins un fluide gazeux. Ce procédé se caractérise en ce qu'il consiste à filtrer directement et sans moyens intermédiaires ledit fluide par passage au travers d'une surface active, biodégradable ou recyclable, de façon à piéger et/ou décomposer, dans la structure interne de ladite surface les composés chimiques biodégradés ou non présents dans le fluide sous forme dissoute et/ou sous forme volatile, ladite surface active étant en contact direct avec au moins une partie externe du volume de terre. Ce nouveau procédé présente l'avantage d'être fiable du fait de son étanchéité aux composés chimiques nocifs, d'être écologique, d'avoir un fonctionnement et une structure simples sans installation de traitement annexe de fluide, d'être économe du fait de la dépense énergétique amoindrie, de présenter, d'une part une infrastructure limitée en volume et en surface, et d'autre part une technologie propre par la non production de déchets. Le procédé selon l'invention présente en outre l'avantage d'utiliser un moyen filtrant non sujet aux déchirures et pouvant, après usage, être recyclé ou être mélangé avec la terre traitée. L'invention a encore pour objet une installation de traitement destinée à la mise en oeuvre du procédé de traitement précédent. La surface active peut être une surface ayant une fonction adsorbante et/ou absorbante et/ou de biodégradation et/ou de filtration vis à vis des composés nocifs. La surface peut être un lit disposé uniformément sous la partie inférieure du volume de terre. Lors de son infiltration dans le volume de terre, l'eau se charge en composés issus de la biodégradation et/ou se présente sous forme d'un lixiviat. Le lixiviat comprend des composés qui se dissolvent dans un milieu aqueux, et qui se présentent sous forme biodégradée ou sous leur forme initiale avant biodégradation. La surface active disposée sous le volume de terre permet de récupérer les composés nocifs biodégradés ou non, qui se sont dissous dans l'eau d'infiltration. La surface peut également être une membrane recouvrant toute la surface supérieure du volume de terre. Cette surface est uniquement perméable à l'air. Elle est imperméable aux composés chimiques nocifs volatils, présents sous forme dégradée ou sous leur forme initiale avant biodégradation. La présence de la membrane recouvrant le volume de terre permet, par ailleurs, de filtrer, par fixation, l'air sortant de la terre, chargé de composés toxiques et/ou nauséabonds volatils. Cet air sortant peut être constitué d'un gaz ou d'un mélange de gaz résultant de la dégradation biologique proprement dit, ou il peut être aussi la conséquence de l'aération forcée de la terre. En circulant en force dans la terre, l'air peut se charger en composés gazeux nocifs existant sous leur forme initiale avant biodégradation. Aussi il est nécessaire de filtrer cet air avant sa sortie dans l'atmosphère, dans le but d'éviter une pollution.. Le procédé selon l'invention traite simultanément et simplement des fluides liquides provenant d'une biodégradation et/ou d'une lixiviation, et des fluides gazeux issus d'une biodégradation ou non. Les fluides gazeux subissent un traitement diffus en surface du volume de la terre à traiter. Les gaz sont filtrés en traversant la surface active recouvrant le volume de terre avant d'être libérés dans l'atmosphère. La membrane active recouvrant la surface supérieure de la terre peut être maintenue en place au moyen d'un textile perméable à l'air, tel qu'un géotextile. Ce ce textile, réalisant une protection mécanique, évite la dissémination par le vent des constituants de la surface active. Le procédé de traitement peut consister à insuffler en outre de l'air, et donc de l'oxygène, dans le volume de terre avant ou pendant l'étape de filtration. Cette insufflation permet de contrôler et de faire varier le rendement de la dégradation biologique aérobie. Selon le procédé de l'invention, on peut arroser d'eau la surface supérieure du volume de terre recouverte par la surface active. Cet arrosage permet de maintenir une teneur en eau dans la terre qui permet le déroulement correct de la dégradation biologique. L'arrosage peut s'effectuer sous ladite surface active à l'aide de tout moyen connu. Le moyen d'arrosage peut comprendre un réseau de canalisations agencées de telle manière que l'humidification de la terre est réalisée uniformément sur toute sa surface ou sur au moins une partie de sa surface. Les composés chimiques nocifs destinés à être dégradés par les microorganismes, et donc filtrés par la surface active, sont choisis parmi les composés chimiques naturels ou de synthèse connu pour leur nocivité vis à vis du monde animal et/ou vis à vis du monde végétal. Ces composés peuvent notamment être des hydrocarbures, des solvants organiques, des goudrons, du bitume, des produits halogénés tels que des produits chlorés, des produits phytosanitaires, des produits de synthèse à base de pyralène, tous composés organiques polluants, les dérivés et les mélanges de tous ces composés. La surface active peut être choisie parmi les produits organiques tels que la paille, le foin, le compost, le charbon actif, des déchets verts broyés ou non, la sciure de bois, des substrats minéraux tels que des zéolites, la chaux, du pouzzolane, de la tourbe, les substrats minéraux, les tissus filtrant obtenus par synthèse, et les mélanges de ces produits. Comme matériaux actifs absorbants, on peut utiliser dans le procédé selon l'invention par exemple, de la sciure de bois. Le charbon actif et les déchets verts peuvent jouer un rôle d'adsorption. Le compost occupe de préférence un rôle dans la biodégradation des composés nocifs. Cette surface active peut également être constituée par tous matériaux naturels ou synthétiques ayant un pouvoir adsorbant et/ou absorbant vis à vis des composés chimiques nocifs pour les végétaux, l'être humain et/ou animal et/ou pour l'environnement. Les différents matériaux pouvant constituer la surface active peuvent être déposés, uniformément ou non, en couches successives ou être mélangés régulièrement et intimement entre eux. Le mélange de ces matériaux actifs permet de doper leur pouvoir actif. Le mélange constitué de poudre de charbon actif, de compost, associée ou non à des déchets verts, peut constituer un matériau actif et intéressant vis à vis de la filtration de fluide comprenant des hydrocarbures. La surface active présente sous la terre a de préférence une épaisseur totale allant d'environ 1 à cm, et plus préférentiellement de 10 à 15cm. Le volume de terre a de préférence une hauteur totale allant d'environ 20cm à 4m selon la technique utilisée (biotertre ou "landfarming"). La hauteur de terre est fonction de la surface saine de traitement dont on dispose pour étaler la terre. Plus la surface est réduite, plus la hauteur de terre à traiter peut être élevée. Toutefois une hauteur d'environ 5 m est une valeur maximale pour assurer une dégradation correcte des composés nocifs. Dans le cas de volume important de terre, on utilise de préférence comme surface active un tissu filtrant de synthèse qui est mieux résistant aux pressions exercées par ledit volume de terre. Le procédé de traitement selon l'invention est mis en oeuvre à l'aide d'une installation qui comprend de préférence une première surface active biodégradable ou recyclable disposée uniformément sous le volume de terre à traiter. Cette installation peut comprendre en outre une seconde surface active biodégradable ou recyclable recouvrant en totalité la surface supérieure du volume de terre à traiter. La première et la seconde surface sont choisies de préférence parmi les produits organiques tels que la paille, le foin, le compost, le charbon actif, les déchets verts, la sciure de bois, la tourbe les substrats minéraux, les tissus filtrant obtenus par synthèse chimique, et les mélanges de ces constituants. L'installation peut comprendre en outre un moyen d'arrosage constitué de différentes canalisations. Ce moyen peut être disposé uniformément entre la surface supérieure du volume et la seconde surface active. L'installation peut comprendre en outre un moyen d'insufflation d'air constitué de différentes canalisations. Ce moyen peut être disposé sur au moins une partie latérale du volume de terre à traiter. L'invention va maintenant être décrite à l'aide des figures annexées qui ne sont données qu'à titre illustratif et dans lesquelles: - la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'une installation de traitement destinée à la mise en oeuvre du procédé selon une première variante de l'invention; - la figure 2 représente une vue schématique en coupe d'une installation de traitement destinée à la mise en oeuvre du procédé selon une seconde variante de l'invention; - la figure 3 représente une vue schématique tridimensionnelle de l'installation selon une variante de l'invention. Comme on peut le voir sur la figure 1, l'installation représentée par la référence générale 1 est constituée d'une première surface active 2 disposée régulièrement sur un sol 3 sain. Cette surface est constituée d'un mélange de paille et de charbon actif en une proportion de 10/1 et sur une épaisseur de 20cm. Après avoir été prélevé (non représenté) du sol contaminé, le volume de terre 4 à traiter, contaminé par des hydrocarbures, est étalé uniformément sur la surface 2. La hauteur de terre est de 3m. Selon cette première variante, la partie supérieure 5 du volume de terre 4 est en contact direct avec l'atmosphère. Des souches de microorganismes 6 sont en outre répandues sur la surface 5 de façon à ensemencer la terre 4. Ces souches 6 permettent de dégrader par voie biologique les composés nocifs en composés inertes. En plus des composés nocifs, ces souches 6 consomment d'autres nutriments 7, tels que de l'azote, du phosphore. Ces nutriments, répandus sur la partie supérieure 5 du volume de terre 4, leur servent d'apport énergétique pour favoriser leur développement, et leur prolifération. Selon cette première variante, le traitement de la terre 4 est réalisé par l'apport supplémentaire d'eau provenant directement des précipitations d'eau de pluie. Une teneur minimale en eau est nécessaire pour obtenir un bon rendement de la dégradation biologique des composés polluants. En s'infiltrant dans les profondeurs du volume de terre 4, l'eau se charge en composés provenant de la dégradation biologique. Cette eau d'infiltration, dénommée lixiviat, passe ensuite au travers de la première surface active 2 qui joue un rôle de filtre. Dans le cas présent, de part la nature des constituants, la surface active 2 joue simultanément un rôle d'agent absorbant et d'agent adsorbant vis à vis des composés issus de la dégradation biologique. L'eau peut ensuite s'écouler dans les couches internes du sol sain, sur lequel s'effectue le traitement, sans risque de pollution et/ou de toxicité. Comme on peut le voir sur la figure 2, une seconde surface active 8 est placée en totalité et uniformément sur la surface 5 du volume de terre 4 à traiter. La 1l première surface active 2 est également présente sous le volume de terre 4. Tout comme pour la variante décrite sur la figure 1, on a réalisé au préalable un ensemencement de souches de microorganismes.(non représenté) La seconde surface active 8 permet d'une part de protéger, en partie, la surface supérieure 5 du volume de terre 4 des précipitations d'eau de pluie, et d'autre part de filtrer les gaz provenant de la biodégradation et charges de composants volatils toxiques. Cette seconde surface 8 filtre par conséquent les gaz, en piégeant dans sa structure interne les constituants gazeux nocifs. Comme il est représenté sur la figure 3, le volume de terre 4 peut comprendre en plus un moyen d'arrosage 9 destiné à contrôler l'apport en eau pour obtenir un rendement correct dans le mécanisme de biodégradation sans endommager les souches de microorganismes. Ce moyen d'arrosage 9 est constitué de plusieurs canalisations 10 disposées uniformément à quelques centimètres de la surface supérieure 5 du volume de terre 4 à traiter. Comme le montre le figure 3, le procédé de l'invention peut comprendre en plus un moyen de ventilation ou d'insufflation forcée 11 constitué de plusieurs canalisations 12 disposées uniformément dans le volume de terre 4. Cette ventilation forcée permet de réaliser un apport contrôlé en air, et par conséquent en oxygène, de façon à permettre aux souches aérobies d'optimiser le mécanisme de biodégradation. La surface active 8 recouvrant en totalité le volume de terre 4 permet de filtrer l'air qui a circulé dans la masse de terre et qui s'est chargé de composés volatils toxiques avant de sa libération dans l 'atmosphère. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de volumes de terre contaminée par des composés chimiques nocifs identiques ou différents, par dégradation biologique desdits composés en aérobie et/ou en anaérobie au moyen de souches de microorganismes, ladite dégradation produisant au moins un fluide liquide et/ou au moins un fluide gazeux, caractérisé en ce qu'il consiste à filtrer directement et sans moyens intermédiaires ledit fluide par passage au travers d'une surface active, biodégradable ou recyclable de façon à piéger et/ou décomposer, dans la structure interne de ladite surface les composés chimiques biodégradés ou non présents dans le fluide sous forme dissoute et/ou sous forme volatile, ladite surface active étant en contact direct avec au moins une partie externe du volume de terre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface active est une surface ayant une fonction adsorbante et/ou absorbante et/ou de biodégradation et/ou de filtration vis à vis des composés nocifs. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface est un lit disposé uniformément sous la partie inférieure du volume de terre. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface est une membrane recouvrant toute la surface supérieure du volume de terre. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à insuffler de l'air dans le volume de terre avant ou pendant la filtration, de façon à faire varier le rendement de la dégradation biologique en aérobie. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à arroser d'eau la surface supérieure du volume de terre recouverte par la surface active de façon à maintenir une teneur en eau dans la terre permettant le déroulement correct de la dégradation biologique, l'arrosage de la surface supérieure de la terre s'effectuant sous ladite surface active. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composés chimiques sont choisis parmi les hydrocarbures, les solvants organiques, les goudrons, le bitume, les produits halogénés, les produits phytosanitaires, les produits de synthèse à base de pyralène, les produits organiques polluants, leurs dérivés et leurs mélanges. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la surface active est choisie parmi des produits organiques tels que la paille, le foin, le compost, le charbon actif, les déchets verts, la sciure de bois, la tourbe, les substrats minéraux, les tissus filtrant obtenus par synthèse et leurs mélanges. 9. Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3, 5 ou 8 caractérisé en ce que la surface active présente sous la terre a une épaisseur totale comprise entre environ 1 et 50cm, et de préférence entre 10 et 15cm. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le volume de terre a une hauteur totale comprise entre environ 20cm à Sm. 11. Installation de traitement destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend une première surface active (2) biodégradable ou recyclable disposée uniformément sous le volume de terre (4). 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une seconde surface active (8) biodégradable recouvrant en totalité la surface supérieure (5) du volume de terre (4). 13. Installation selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisée en ce que la première (2) et la seconde (8) surface actives sont choisies parmi des produits organiques tels que la paille, le foin, le compost, le charbon actif, les déchets verts, la sciure de bois, la tourbe, les substrats minéraux, les tissus filtrant obtenus par synthèse et leurs mélanges. 14. Installation selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen d'arrosage (9) constitué de différentes canalisations (10), et disposé uniformément entre la surface supérieure (5) du volume de terre (4) et la seconde surface (8) active. 15. Installation selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen d'insufflation d'air (11) constitué de différentes canalisations (12), et disposé sur au moins une partie latérale du volume de terre (4).