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Évaluation du potentiel de réduction des fluorures dans les effluents d'alumineries par bio-traitement

Dumont-Frenette Geneviève. (2009). Évaluation du potentiel de réduction des fluorures dans les effluents d'alumineries par bio-traitement. Mémoire de maîtrise, Université du Québec à Chicoutimi.

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Résumé

Les fluorures représentent une préoccupation majeure pour l'industrie de l'alumimum. Les pertes se font principalement sous forme de fluorures gazeux (HF) ou de fluorures particulaires générés par rintermédiaire des dépôts secs et du lessivage par la pluie des events de toiture. Bien que les concentrations dans l'eau rejetées par l'industrie de l'aluminium rencontrent les critères de qualité des effluents, il importe d'identifier et de mettre au point des alternatives de réduction des rejets en fluorures, comparativement aux méthodes traditionnelles, afin d'améliorer la performance de ses installations. À cet effet, le bio-traitement en utilisant divers sols et végétaux a été retenu. Cette étude s'attarde au niveau des fluorures gazeux puisqu'ils en découlent les fluorures dissous mais aussi, elle tient compte des fluorures provenant de l'eau de pluie et du bassin de rétention de l'usine. Les objectifs principaux de cette étude sont d'évaluer la capacité de prise en charge des fluorures dissous par certaines espèces de végétaux et de les séquestrer sous une forme nontoxique, de même que d'évaluer la capacité du sol à fixer irréversiblement les fluorures.

Des études préliminaires en trois phases permettent de sélectionner des plantes et un sol à la fois performants et optimaux dans la rétention des fluorures. La première phase consiste en un inventaire en milieu industriel (centre d'électrolyse désaffecté), afin de dégager des espèces végétales résistantes et accumulatrices des fluorures gazeux et dissous. La prêle ressort alors comme une espèce intéressante. La deuxième phase vise à évaluer la capacité d'accumulation des fluorures en serre pour sept espèces végétales sur une période de 53 jours. Toutes les espèces végétales ont à la fois toléré et accumulé les fluorures mais à différents niveaux. Ici, le pâturin Kentucky apparaît la meilleure des sept espèces. Enfin, la troisième phase se concentre sur les sols. L'évaluation de la capacité des sols à adsorber les fluorures est réalisée au moyen d'une simulation lente (232 jours) et d'une simulation rapide (39 jours). De plus, des courbes d'isothermes d'adsorption sont effectuées pour vérifier le comportement d'adsorption suivant les isothermes de Freundlich. Tous les résultats convergent dans le même sens, indiquant que le terreau à jardin est très efficace pour retenir les fluorures.

Dans l'intérêt de voir le comportement du sol et des végétaux en milieu industriel, et en vue d'une implantation à grande échelle, des parcelles expérimentales sont installées sur le site de l'usine Laterrière. Aussi, à partir des trois premières phases préliminaires, la prêle et le pâturin sont les deux espèces retenues pour la partie essai pilote en milieu industriel. De la même manière, la quatrième phase conduit à utiliser le terreau à jardin comme substrat. Quarante-deux parcelles de 1 m3 sont réparties en fonction de trois niveaux d'exposition. Des parcelles avec ou sans toit sont construites pour étudier l'impact des dépôts humides de fluorures. À l'intérieur de ces parcelles se retrouve aléatoirement mais de façon égale soit la prêle, soit le pâturin. Un échantillonnage du sol et de la végétation est réalisé aux automnes 2007 et 2008 au cours duquel sont analysés les fluorures et raluminium contenus dans la végétation et le sol. Aussi, des pluviomètres sont placés à chaque niveau d'exposition pour quantifier l'apport des fluorures dissous dans l'environnement. Les résultats montrent que l'accumulation des fluorures par la végétation est similaire entre les parcelles couvertes et non couvertes de même qu'entre les espèces végétales d'un même niveau d'exposition. L'accumulation des fluorures dans le sol et la végétation diminue avec la diminution de l'exposition aux fluorures. Chez les végétaux, la voie d'entrée première des fluorures demeure la partie aérienne (ratio supérieur à 8 en comparaison de l'accumulation par les racines). Quant au sol, le terreau à jardin retient fortement les fluorures, peu importe le niveau d'exposition (> 83 %). De ces résultats, il est suggéré que les plantes absorbent majoritairement les fluorures gazeux alors que le sol fixe les fluorures dissous et particulaires. Les objectifs de recherche sont atteints et ils permettent de valider l'efficacité de la prêle, du pâturin et du terreau à jardin à retenir les fluorures, tout en établissant un modèle théorique de l'enlèvement des fluorures.

Type de document:Thèse ou mémoire de l'UQAC (Mémoire de maîtrise)
Date:2009
Lieu de publication:Chicoutimi
Programme d'étude:Maîtrise en ressources renouvelables
Nombre de pages:104
ISBN:9781412316170
Identifiant unique:10.1522/030123697
Sujets:Sciences naturelles et génie > Sciences appliquées > Eau et environnement
Sciences naturelles et génie > Génie > Génie civil
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences fondamentales > Programmes d'études de cycles supérieurs en ressources renouvelables, environnement et biologie
Directeur(s), Co-directeur(s) et responsable(s):Lord, Daniel
Boullemant, Amiel
Mots-clés:Aluminium--Usines, Aluminum plants, Fluorures, Fluorides, Déchets industriels--Biodégradation, Factory and trade waste--Biodegradation, Eaux usées--Épuration--Traitement biologique, Sewage--Purification--Biological treatment
Déposé le:01 janv. 2009 12:34
Dernière modification:20 sept. 2011 15:33
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