Étude de l'enlèvement du Cd, Cu, Mn et Zn par solubilisation biologique dans les sédiments lacustres fortement contaminés

Abstract

Des essais en erlenmeyers de 0,5 L ont été faits afin d'évaluer les possibilités d'application d'un procédé de solubilisation biologique aux sédiments. Ce procédé utilise la capacité des thiobacilles de lixivier les métaux en milieu acide. Au cours des essais, l'influence, sur la solubilisation des métaux, de la quantité de substrat (FeSO4 × 7H2O), du pourcentage d'inoculum et de la teneur en solides totaux a été suivie. La concentration de substrat n'a pas d'effet sur l'enlèvement du Cd, du Zn, du Mn et du Cu. Les taux d'enlèvement moyens pour le Cd, Zn et Mn, sont, après 46 heures, de 70 à 90 %, 90 à 100 % et 64 à 72 % pour des concentrations de substrat variant de 0 à 30 % FeSO4 × 7H2O (poids sec/poids sec). A 29 et 46 heures, des coefficients de détermination (r2) de 0,46 et 0,59 entre le pH et la concentration de FeSO4 × 7H2O, et de 0,92 et 0,55 entre le POR et la concentration de FeSO4 × 7H2O ont été trouvés. A plus forte teneur en FeSO4 × 7H2O, le POR est moins élevé, surtout au début des essais. La présence des ions ferreux en plus grande quantité expliquerait les plus faibles valeurs du potentiel-rédox. A 20 % d'inoculum, la solubilisation des métaux est optimale avec une solubili- sation de 86 % pour le Cd et 73 % pour le Cu et le Mn. La forte corrélation entre le POR, le pH et le pourcentage d'inoculum (r2 à 29, 46 et 70 heures de 0,94, 0,94 et 0,63 pour le POR et le pourcentage d'inoculum et de 0,80, 0,69 et 0,60 pour le pH et le pourcentage d'inoculum), a permis d'établir une corrélation entre le POR, le pH et la solubilisation du Cu. Les seuils trouvés permettant une solubilisation du Cu supérieure à 10 % sont un pH de 3,75 et un POR de 260 mV.L'augmentation des solides totaux (ST) semble limiter le développement des thiobacilles et diminue les rendements de solubilisation du Cd (à 21 heures) et du Zn (à 45 heures). Ainsi, pour le Cd, les pourcentages de solubilisation passent de 71 % à 24 % pour 3 et 15 % ST, alors que dans le cas du Zn, ils diminuent de 94 % à 81 % pour 3 et 15 % ST. La solubilisation du Mn serait, pour sa part, plutôt de type chimique.In the province of Québec, the St-Lawrence Seaway as well as the harbour areas undergo frequent dredging. Each year, more than 106 cubic metres of sediments must be dredged from the st-Lawrence river. The dredged sedirnents are generally dispersed in the water column. However, heavy metal contamination of these sediments may preclude open-water disposal and necessitate their confinement.The research work presented in this article applies to dredged sediments that are too contaminated for open-water disposal. In order to permit their safe disposal, it is necessary to have a method which effectively removes metals from these sediments. One of the effective methods of metal removal from contaminated sediments could be a microbial solubilization process, which was developed at INRS-Eau for sewage sludge decontamination and which has been tested on a pilot scale during the past year. In order to appty such a process to decontaminate sediments, it was nec...

Lithotrophic Bacterial Leaching of Heavy Metals from Sediments Dredged from the Deûle Canal, France

“…These phenomena could be explained by a possible inhibition of sediments bacteria by Fe 3+ [35] and/or by the inaccessibility of sulfur and metal sulfides to bacteria due the deposition of ferric sulfates on them [34,35]. In general, heavy metals solubilization yields are lower than those obtained by [14]. The difference is caused by the lack of the initial acidification of the sediments and probably by a different metal speciation of the heavy metals between the two studies.…”

“…Less work has however been done on more complex matrices like sediments. [14] tested Fe based submerged leaching and solubilized more than 60% Cu and Zn and Mn. [15] tested the effect of an additional substrate, sulfur, in large scale percolation leaching tests.…”

“…The study was limited by mass transfer and led, on average, to 62% of metal solubilization. As with the work of [14], the experiment required an initial acidification of the sediments. Apart from increasing treatment costs, pre-acidifying the sediments is an undesirable phenomenon because it results in excessive foaming and in the production of CO 2 and the toxic H 2 S gas upon the reaction of the added minreal acids with the carbonates and sulfides present in the sediments matrix.…”

État du développement technologique en matière d'enlèvement des métaux des effluents industriels

“…De même, la mise au point récente de nouveaux procédés de décontamina-tion des sols, des sédiments, des résidus miniers et des boues municipales et industrielles nécessite le développement de techniques efficaces et écono-miques permettant l'élimination ou le recyclage des métaux présents dans les lixiviats générés (COUILLARD et MERCIER, 1992 ;COUILLARD et al, 1994 ;BLAIS et SASSEVILLE, 1997 ;MERCIER et al, 1997 ;DUFRESNE, 1998).…”

Décontamination à l'échelle pilote de sédiments pollués en métaux toxiques par lixiviation chimique et biologique

“…Au cours des dernieres annees diverses techniques chimiques et biologiques ont ete testes a I'echelle laboratoire pour l a decontamination des sediments polluCs par les metaux toxiques (Chartier, 1992;Centre Saint-Laurent, 1993;Couillard et Chartier, 1993;Couillard et al, 1994). La presente etude, menee a I'echelle du pilote pre-industriel, visait a evaluer la performance technico-economique de divers procedes combinant les processus de lixiviation chirnique et biologique pour la decontamination de sediments provenant de la region de Montreal fortement contamines par plusieurs metaux toxiques.…”