Brevet FR2937567A1 — publié le 20100430

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA REVALORISATION DES SEDIMENTS FLUVIAUX OU MARITIMES La présente invention concerne le domaine du dragage et de la revalorisation des sédiments fluviaux ou maritimes. Cette invention trouvera tout particulièrement son application dans les zones portuaires, fluviales et/ou maritimes ou dans les estuaires fluviaux où sont réalisées diverses opérations de dragage. La revalorisation de ces sédiments fluviaux ou maritimes sera notamment destinée à être exploitée sur les chantiers de travaux publics. Des opérations de dragage dans les ports ou les estuaires sont réalisées pour diverses raisons telles que l'entretien, l'approfondissement, voire l'aménagement de nouvelles zones portuaires. Les opérations de dragage d'entretien sont répétitives et visent à extraire les sédiments déposés et accumulés dans le fond de l'eau, constituant une gêne à la navigation. Les opérations de dragage d'approfondissement ont pour but d'adapter le seuil de navigation à la taille des navires circulant dans la zone portuaire. Ces opérations de dragage génèrent des quantités très importantes de sédiments ; en Europe par exemple sont ainsi extraits environ 100 millions de mètres cubes de sédiments chaque année, dont environ 50 millions de mètres cubes en France. L'évacuation de ces sédiments présente donc un inconvénient majeur. Selon les risques que représentent ces sédiments dragués pour l'environnement, ceux-ci sont soit rejetés en mer par surverse au cours du dragage, soit immergés dans des zones autorisées, soit disposés à terre en vue d'un stockage ou d'un traitement. En outre, les réglementations actuelles limitent, voire interdisent, les rejets en mer des sédiments pollués, ce qui est le cas pour la majeure partie des sédiments portuaires ou estuaires. En effet, les sédiments fluviaux et maritimes sont quasiment tous chargés de produits toxiques, tels que des métaux lourds, des pesticides, des hydrocarbures... Il en résulte un entassement de sédiments qu'il convient de traiter au moyen des différents procédés existants actuellement, tels que la calcination ou la vitrification, ou les traitements physico-chimiques et biologiques. Ces divers procédés sont très coûteux, ce qui peut avoir pour conséquence que ces sédiments pollués soient tout de même rejetés en mer afin d'éviter un engorgement des zones portuaires, lesdits rejets pouvant avoir des conséquences néfastes sur les écosystèmes maritimes ou fluviaux. De même, ces opérations de traitement, trop coûteuses, peuvent ralentir les opérations de dragage s'avérant pourtant nécessaires. La présente invention permet de pallier les inconvénients existants. A ce titre, l'invention concerne un procédé de revalorisation des sédiments chargés de particules toxiques du type sédiments fluviaux ou maritimes comprenant une première étape d'extraction des sédiments du fond de l'eau. Cette extraction est notamment réalisée par divers procédés de dragage, tels que le dragage à élinde trainante, le dragage à disque désagrégateur, le dragage à pelle rétro-excavatrice, voire le dragage à godets. Une seconde étape du procédé selon l'invention consiste à mélanger et à malaxer les sédiments dragués ou extraits, avec de la chaux et avec au moins un liant en vue de l'obtention d'un matériau traité. En outre, le liant utilisé agit en tant que rétenteur et neutralisant des particules toxiques se trouvant dans les sédiments fluviaux ou maritimes. Une troisième étape du procédé selon l'invention consiste à utiliser le matériau traité obtenu après mélange et malaxage avec de la chaux et du liant, en tant que matériau pour les travaux publics. On utilisera notamment le matériau traité pour la réalisation de couches de fondation dans les travaux de terrassement ou pour le remblaiement des tranchées. Une étape d'acheminement de ces matériaux traités sur le site à terrasser sera donc envisagée. Cette troisième étape est envisageable grâce à la neutralisation des particules toxiques se trouvant dans les sédiments, ce qui empêche tout risque de pollution des sites sur lesquels les sédiments sont exploités. De manière préférentielle et non limitative, lors du mélange des sédiments avec la chaux et le liant, on utilise une quantité de l'ordre de 1 à 3 0/0 de chaux et de l'ordre de 3 à 8 % de liant, en proportion du volume de sédiments. La présente invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé de revalorisation des sédiments chargés de particules toxiques de type sédiments fluviaux ou maritimes. A ce titre, l'installation comprend au moins des moyens de dragage, des moyens de mélange et de malaxage et des moyens d'acheminement. Les moyens de dragage permettant l'extraction des sédiments du fond de l'eau sont agencés sur une zone fluviale ou maritime telle que des chenaux, des canaux ou des ports et disposés à quai ou sur des berges flottantes, voire des navires. Les moyens de mélange et de malaxage des sédiments extraits avec de la chaux et du liant permettent l'obtention d'un matériau traité, la chaux permettant de durcir et sécher les sédiments tandis que le liant, en complément de sa fonction de prise, permet d'enrober et de capturer les produits toxiques contenus dans les sédiments. Ces moyens sont de préférence agencés sur la zone fluviale, à proximité des moyens de dragage. On peut toutefois envisager leur transfert sur un site de traitement séparé et distant de la zone fluviale ou maritime, voire prévoir directement leur agencement à proximité du site de travaux publics où ils seront exploités. Les moyens d'acheminement permettent le transfert des matériaux traités sur un site où sont réalisés des travaux publics, lesdits matériaux traités étant exploités pour la réalisation des ouvrages publics. De manière préférentielle, les moyens de dragage sont constitués par un dispositif de drague à élinde trainante ou un dispositif de drague à disque désagrégateur. On pourrait toutefois envisager d'autres dispositifs de dragage tels qu'un dispositif de drague à pelle rétro-excavatrice ou encore un dispositif de drague à godets. D'autres variantes sont envisageables. De manière préférentielle, les moyens de mélange et de malaxage sont constitués : - d'un malaxeur dans lequel sont aptes à être introduits et mélangés les sédiments, la chaux et le liant pour l'obtention du matériau traité ; - d'un conteneur agencé en amont du malaxeur pour réceptionner les sédiments dragués ; - d'un premier dispositif d'acheminement des sédiments agencé entre le conteneur et le malaxeur ; - d'un premier silo apte à contenir de la chaux et équipé d'un doseur ; - d'un second dispositif d'acheminement de la chaux agencé entre le doseur du premier silo et le malaxeur ; - d'au moins un second silo équipé d'un doseur et apte à contenir du liant ; - d'au moins un troisième dispositif d'acheminement du liant agencé entre le doseur du second silo et le malaxeur ; - d'un dispositif d'évacuation des matériaux traités agencé entre le malaxeur et un conteneur de stockage provisoire. De manière préférentielle, les moyens d'acheminement du matériau traité sur site sont du type véhicule de transport routier, véhicule de transport ferroviaire ou véhicule de transport fluvial ou maritime. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante d'un mode préférentiel de réalisation de l'invention. Cette description s'appuie sur des figures parmil lesquelles : - la figure 1 représente une vue d'ensemble de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé de revalorisation des sédiments fluviaux ou maritimes ; - la figure 2 représente des moyens de mélange et de malaxage des sédiments fluviaux avec de la chaux et du liant ; - la figure 3 représente un revêtement de route comprenant une couche de fond constituée du matériau de traitement. L'installation 1, schématisée en figure 1, permet l'extraction de sédiments disposés dans le fond d'une zone fluviale ou maritime 2. Cette extraction des sédiments est réalisée au moyen d'un dispositif de dragage 3, lequel peut être disposé directement sur le quai 4 voire sur une berge flottante 5. Le dispositif de dragage 3 est par exemple du type dispositif de drague à élinde trainante, dispositif à disque désagrégateur, dispositif de drague à pelle rétro-excavatrice, voire dispositif de drague à godets, de tels dispositifs étant connus de l'homme du métier. Le dispositif de dragage 3 permet donc l'extraction des sédiments hors du fond de l'eau, les sédiments dragués étant alors stockés provisoirement sur ledit dispositif, voire acheminé directement ou indirectement dans un conteneur 6 agencé pour réceptionner lesdits sédiments. On pourrait toutefois prévoir un entassement provisoire des sédiments dans une zone de stockage agencée directement sur le sol. Les sédiments sont ensuite acheminés par un dispositif d'acheminement 7 depuis le conteneur 6 ou zone de stockage provisoire vers un malaxeur 8 permettant de réaliser le mélange et le malaxage des sédiments avec de la chaux et du liant, en vue d'obtenir un matériau traité selon lequel les produits toxiques se trouvant dans lesdits sédiments sont neutralisés, ce qui permet la réutilisation du matériau traité sans risque de pollution. Les moyens d'acheminement 7 du conteneur 6 vers le malaxeur 8 sont par exemple du type tapis convoyeur 7a, tel que schématisé sur la figure 2. Le conteneur 6 illustré en figure 2 pourra comprendre en partie inférieure 9 des moyens d'ouverture permettant de déposer des sédiments directement sur le tapis 7a. Par ailleurs, l'extrémité 10 du tapis convoyeur 7a sera agencé en sorte de permettre la chute des sédiments directement dans le malaxeur 8, tel que schématisé sur la figure 2. L'installation 1 comprend également un premier silo 11 dans lequel est disposée de la chaux, ce silo 11 étant de préférence agencé directement au dessus du malaxeur 8 afin de permettre la chute par gravité directement dans celui-ci. A ce titre, le silo 11 sera équipé d'un dispositif de contrôle du dosage 12 de la chaux en fonction de la quantité de sédiments insérés dans le malaxeur 8. De même, un second silo 13 contient du liant, ce second silo 13 étant disposé directement au dessus du malaxeur 8 afin de permettre la chute par gravité du liant. Ce second silo 13 comprend également un dispositif de contrôle du dosage 14 du liant. Il est toutefois possible de prévoir un agencement différent des éléments de l'installation et de disposer les silos 11 et 13 à distance du malaxeur 8, dans quel cas des moyens d'acheminement complémentaires, par exemple, du type tapis, permettraient de déverser la chaux et le liant dans le malaxeur 8. L'installation 1 comprend également un dispositif d'évacuation 15 du matériau traité obtenu par le mélange et malaxage des sédiments pollués avec de la chaux et du liant. De manière préférentielle, ce dispositif d'évacuation 15 est constitué par un tapis convoyeur 15a qui permet l'évacuation du matériau traité du malaxeur vers un conteneur de stockage provisoire 16. Ce conteneur de stockage provisoire 16 pourrait être par exemple constitué par la benne d'un camion. On pourrait toutefois prévoir une zone de stockage provisoire notamment sur le sol puis une évacuation intérieure des matériaux traités stockés provisoirement. Le matériau traité ainsi obtenu a pour avantage de neutraliser les produits toxiques se trouvant dans les sédiments, ce qui permet l'utilisation des matériaux traités pour la réalisation de travaux publics. De préférence, les matériaux traités obtenus seront utilisés pour la réalisation de travaux de terrassement, et notamment pour la constitution des couches de fondation lors de la réalisation d'ouvrages routiers. Ainsi, lors de la constitution d'une route comprenant notamment une couche de macadam 17, une couche de base 18 et une couche de fondation 19, tel qu'illustré sur la figure 3, la couche de fondation 19 utilise les matériaux traités obtenus à base de sédiments pollués fluviaux ou maritimes, ce qui permet avantageusement la suppression des matériaux traditionnels utilisés pour la réalisation de cette couche de fondation tels que le schiste, le mâchefer ou le calcaire dont certains sont amenés à disparaître du fait de l'épuisement des carrières. L'acheminement du matériau traité obtenu à base de sédiments sur les sites de travaux publics sera réalisé notamment par voie routière 20 au moyen de camions bennes. On pourrait toutefois envisager l'utilisation d'autres moyens de transport et notamment, le transport ferroviaire 21 ou le transport fluvial 22, lorsque le transport des matériaux traités est éloigné et accessible par ces voies ferroviaires ou maritimes ou fluviales. De préférence, le malaxeur qui est constitué d'une cuve 23 et d'un rotor à pales 24 permet de contenir un volume total de sédiments pollués de 800 tonnes par jour. On utilise un pourcentage de chaux de l'ordre de 1 à 3 % et un pourcentage de liant de l'ordre de 3 à 8 % du volume de sédiments dans la cuve 23. Les pourcentages choisis tiendront compte notamment du type de produits toxiques se trouvant dans les sédiments maritimes ou fluviaux, ainsi que de la destination des sédiments après traitement selon le type d'ouvrage de travaux publics à réaliser. Par ailleurs, le liant utilisé pour le traitement des sédiments est du type liant hydraulique. D'autres variantes de réalisation sont envisageables sans sortir du cadre de la présente invention. A ce titre, les moyens de dragage et les moyens de mélange et de malaxage des sédiments dragués sont mis en oeuvre sur le même site, c'est-à-dire directement dans la zone fluviale où sont extraits lesdits sédiments. On pourrait toutefois envisager de mettre en oeuvre les moyens de mélange et de malaxage sur un site distant de la zone fluviale. Dans ce cas, des moyens de transport complémentaires seront envisagés, du type routier, ferroviaire ou maritime pour acheminer les sédiments dragués depuis la zone fluviale vers le site de traitement. On pourra également prévoir des moyens de manipulation complémentaires du type grue, godet ou pelleteuse pour transporter les sédiments dragués du dispositif de dragage vers les moyens de mélange et de malaxage des sédiments dragués, de même pour l'acheminement du matériau traité obtenu est disposé dans le conteneur 16 ou la zone de stockage provisoire, vers les moyens d'acheminement du matériau traité sur les sites de travaux publics.5 REVENDICATIONS1. Procédé de revalorisation des sédiments chargés de particules toxiques du type sédiments fluviaux ou maritimes comprenant une première étape d'extraction des sédiments du fond de l'eau, caractérisé en ce qu'il s'en suit au moins les étapes suivantes : - de mélange et de malaxage de ces sédiments avec de la chaux et avec au moins un liant permettant l'obtention d'un matériau traité, ledit liant agissant en tant que rétenteur et neutralisant des particules toxiques ; - d'utilisation du matériau traité en tant que matériau pour les travaux publics. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on mélange une quantité de 1 à 3 % de chaux et de 3 à 8 % de liant en proportion du volume de sédiments. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel on utilise un liant hydraulique. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'obtention du matériau traité est réalisée directement dans un port fluvial ou maritime où sont extraits les sédiments. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel on utilise le matériau traité pour la réalisation de couches de fondation (19) dans les travaux de terrassement après une étape d'acheminement sur le site à terrasser. 6. Installation (1) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant au moins : - des moyens de dragage (3) agencés sur une zone fluviale ou maritime (2), notamment un port, pour extraire les sédiments fluviaux ou maritimes du fond de l'eau ; - des moyens de mélange et de malaxage (6,7,8,11,13,16) des sédiments extraits avec de la chaux et du liant pour l'obtention d'un matériau traité ;- des moyens d'acheminement (20,21,22) du matériau traité sur un site où sont réalisés des travaux publics. 7. Installation (1) selon la revendication 6, dans laquelle les moyens de dragage (3) sont constitués d'un dispositif de drague à élinde traînante ou d'un dispositif de drague à disque désagrégateur. 8. Installation (1) selon l'une des revendications 6 ou 7, dans laquelle les moyens de mélange et de malaxage sont constitués : - d'un malaxeur (8) dans lequel sont aptes à être introduits et mélangés les sédiments, la chaux et le liant pour l'obtention du matériau traité ; - d'un conteneur (6) agencé pour réceptionner les sédiments ; - d'un premier dispositif d'acheminement (7) des sédiments, agencé entre le conteneur (6) et le malaxeur (8) ; - d'un premier silo (11) apte à contenir de la chaux et équipé d'un dispositif de contrôle du dosage (12) ; - d'un second dispositif d'acheminement de la chaux, agencé entre le premier silo (1) et le malaxeur (8) ; - d'au moins un second silo (13) équipé d'un dispositif de contrôle du dosage (14) et apte à contenir du liant ; - d'au moins un troisième dispositif d'acheminement du liant, agencé entre le second silo (13) et le malaxeur (8) ; - d'un dispositif d'évacuation (15) du matériau traité, agencé entre le malaxeur (8) et notamment un conteneur de stockage provisoire (16). 9. Installation (1) selon la revendication 8, dans laquelle au moins le premier dispositif d'acheminement (7) et le dispositif d'évacuation (15) sont du type tapis convoyeur (7a,15a). 10 Installation (1) selon l'une des revendications 6 à 9, dans laquelle les moyens d'acheminement sur site sont du type véhicule de transport routier (20), véhicule de transport ferroviaire (21) ou véhicule de transport fluvial ou maritime (22).