Traitement des eaux souterraines contaminées par DDT et hydrocarbures chlorés

Installation de décontamination des eaux souterraines pour l'assainissement d'un site industriel pollué par du DDT et des hydrocarbures chlorés
- capacité d'épuration quotidienne : 9600 m³ -

Introduction / motivation

Une concentration de DDT de jusqu'à 3µg/l (ppb) avec des composés du fer de 2-10 mg/l (ppm) et des composés organiques du chlore de 4,2 mg/l (ppm) ont coulé durant une période prolongée d'un site de production du nord de l'Italie dans le lac majeur (Lago Maggiore). Les polluants, en particulier le DDT et ses dérivés, se sont concentrés dans la vase au fond du lac.
Les particules de plancton se dégageant de la vase ont transporté ces pesticides dans la chaîne alimentaire. Les poissons du lac absorbent le plancton et les polluants tels que le DDT, DDD et DDE se déposent essentiellement dans leurs tissus adipeux. Cet état de fait a été vérifié la première fois en 1996 par une analyse des poissons. La pêche commerciale sur le lac majeur a été interdite jusqu'à nouvel ordre afin d'éviter une concentration de DDT dans le corps humain.
Le danger du DDT réside dans son affinité avec les molécules héréditaires humaines, pouvant donc provoquer des défectuosités génétiques.

Objectifs

Un système de saisie des eaux souterraines, se composant de quatre puits, devrait pouvoir saisir les polluants à leur source. Le volume important des eaux dans la nappe phréatique ainsi que la perméabilité élevée de la couche du sous-sol permettent un débit total d'env. 400 m3/h.
Avant de s'écouler dans les cours d'eau récepteurs, les eaux souterraines devront être décontaminées par une installation de décontamination de nappes phréatiques de sorte que les concentrations initiales atteignent, après traitement, les valeurs extrêmement basses suivantes :

• DDT jusqu'à 0.05 µg/l (ppb), composés organiques du chlore jusqu'à 50 µg/l
(ppb) et
• les composés du fer jusqu'à 0.05 mg/l (ppm)

(Les valeurs obtenues en service sont nettement en dessous des limites prescrites. Pour certains polluants, même en dessous de la limite de décèlement.)

Les conditions marginales hydrauliques ont été fixées par les autorités de surveillance comme suit :

• Extraction totale 350 m3/h,
• Saisie sur 4 puits (100 : 100 : 100 : 50) m3/h,
• Déversement direct

Elimination du DDT à l'échelle industrielle

Dans le monde entier, il n'existe aucun projet d'assainissement comparable, donc aucune possibilité d'obtenir des données de processus de référence. Le développement de la configuration de l'installation réalisée débuta à l'échelle de laboratoire, en tenant compte des caractéristiques chimiques et physiques connues de la substance DDT.
Peu après, un essai pilote sur le terrain permit d'approcher un schéma d'installation convenant à une exploitation industrielle. Les résultats dynamiques obtenus avec un débit partiel de 5 m³/h d'eau souterraine dans une installation pilote ont été comparés avec ceux obtenus en laboratoire, en alternant la succession de processus plus ou moins efficaces, et nous ont permis de démontrer la qualification du processus prévu.
Un des travaux essentiels dans la phase de développement consistait à déterminer et à adapter les uns aux autres les temps de réponse des processus de chaque module. Des difficultés particulières ont été rencontrées par les variations du spectre des polluants dues aux chutes de pluie.
Au début du projet, il n'a pas été possible d'obtenir une concordance des analyses des différents laboratoires spéciaux travaillant parallèlement, bien que les prescriptions habituelles DIN aient été respectées. Dans la cadre d'un projet commun, il a été développé un processus sûr, permettant l'évaluation quantitative, dans des échantillons d'eau, des traces de DDT avec un niveau de sensibilité de 30 ng/l.

Principe de traitement

Le traitement des eaux souterraines se fait en 3 étapes, avec un taux d'élimination croissant des polluants relativement aux concentrations initiales. La conception de l'installation réunit 3 modules principaux de processus d'engineering chimique (floculation/précipitation), physique (Stripping) et physique-chimique (filtrage, catalyse par contact).

1a. Floculation / précipitation

Taux d'élimination du Fe : 90 %
Taux d'élimination du DDT : 90 %

• Module de déferrisation en phase aqueuse

1b. Filtration multicouche

Taux d'élimination du Fe : 99 %

• Déferrisation catalytique en filtres à solides

2. Désorption / adsorption

Taux d'élimination des hydrocarbures chlorés : 99 %

• Stripping eau-air et
• adsorption des effluents gazeux par filtre à charbon actif

3. Filtrage par charbon actif

Taux d'élimination du DDT : 99 %

• Adsorption par charbon actif

En vue des connaissances obtenues par les essais pilotes à 5 m3/h, il a été proposé de concevoir une installation à plusieurs lignes afin de pouvoir obtenir rapidement et sans risques, un modulage jusqu'à 3/h. L'installation à l'échelle industrielle a été réalisée en deux étapes :

• La première avec deux lignes parallèles à 100 m3/h chacune (ce qui
correspond à un facteur d'env. 20)
• La deuxième avec 3 lignes afin d'atteindre 400 m3/h

Après démarrage de l'installation, les valeurs de purification visées ont pu être obtenues immédiatement, même sans possibilité de collecte intermédiaire de l'eau traitée. Grâce à un management de projet efficace nous avons pu respecter les délais brefs imposés par le client. En plus du développement des processus, PRANTNER s'est chargé de l'ensemble de l'étude, de la fabrication ainsi que du montage et de la mise en service de l'installation. L'installation est entièrement automatique, elle est équipée d'un automate programmable et d'un dispositif de visualisation des processus. Tous les paramètres d'exploitation actuels sont disponibles à tout moment par télétransmission.

Auteurs :
Dr. Stefan Koppe, Jürgen Prantner, Prantner GmbH Verfahrenstechnik, Reutlingen

Publications dans :
TerraTech 6 Nov/Dez. 1998 (Vereinigte Fachverlage GmbH, Mainz)
CHEManager 1/99 (GIT Verlag, Darmstadt)
Chemie Technik, Nr. 7 1999 (Hüthig GmbH)
Environment et Technique (Avril 1999)

"En 2001, l'installation de traitement a été agrandie à une capacité de 850 m³/h par PRANTNER GmbH Verfahrenstechnik."