evaluation a differentes echelles de la performance de systemes de traitement passif pour des effluents fortement contamines par le drainage minier acide

Cette recherche vise a etudier comment les traitements passifs pourraient etre integres a la restauration des sites abandonnes en les combinant a des methodes de controle du DMA telles les couvertures avec effets de barriere capillaire. L'objectif ultime du projet est donc de developper une approche qui permettra aux personnes responsables de projets de traitement de DMA fortement contamines de faire un design approprie d'un systeme de traitement passif et d'integrer celui-ci a la restauration globale du site. Pour atteindre cet objectif, les objectifs specifiques suivants ont ete retenus dans le cadre de cette these: 1) mieux comprendre les phenomenes geochirniques fondamentaux qui se produisent dans les systemes de traitement passif de type drain calcaire ou biofiltre passif sulfatoreducteur (BPSR); 2) developper un modele a l'echelle intermediaire au laboratoire pour se rapprocher davantage des conditions de terrain (par rapport aux essais en batch et en colonne); 3) comparer les echelles de traitement du laboratoire: de l'essai en batch a l'echelle intermediaire (environ 2 000 1); 4) faire les liens entre les observations de laboratoire et celles effectuees sur le terrain pour un cas de traitement passif a l'aide de drains calcaires et 5) proposer une methodologie de design des systemes de traitement passif pour le cas particulier du traitement de DMA fortement contamine. Afin de repondre a l'objectif principal et aux objectifs specifiques, differents travaux de terrain et de laboratoire ont ete effectues.;L'interpretation des resultats du suivi geochirnique des trois drains dolomitiques du site Lorraine (Chapitre 4) a permis de quantifier l'efficacite des systemes de traitement et de mieux comprendre les processus geochirniques impliques dans le traitement du DMA. Afin de comparer les effluents au DMA initial, l'eau provenant d'un puits d'observation situe en amont des drains. Les donnees de 2004 de ce puits montrent que le DMA est caracterise par un pH faible de 3,57, une acidite forte (9 502 mg/l) et un Eh eleve ( 474 mV). Les concentrations en Fe total (6 904 mg/l) et en S total ( 4 254 mg/l) de ce DMA sont tres elevees. Pour la periode s'etendant de 1999 a 2004, le pH moyen a la sortie du Dol-1, le drain le plus efficace, se situe entre 6 et 6,5, alors que l'acidite est nulle. En 2004, 89% du Fe total et 77% du S total etaient retenus. De plus, pour la meme annee, les pourcentages de retention de 100 % Al, 89% Cd, 59% Co, 91 % Cr, 96 % Ni, 95 % Pb et 85 % Zn ont ete observes. L'ensemble de ces observations demontre que le Dol-1 du site Lorraine est relativement efficace dans le traitement du DMA fortement contamine, meme s'il ne permet pas d'atteindre les criteres de la Directive 019. Les performances du Dol-2 sont quant a elles plus faibles. Ce drain montre une moins grande capacite de traitement de l'acidite et des metaux que le Dol-1. Les tres faibles debits mesures a la sortie du Dol-3 depuis 2002 ainsi que la presence d'une mare de DMA a son sommet suggerent que ce drain est bouche. La caracterisation mineralogique et chimique des echantillons preleves lors de travaux d'excavation et d'echantillonnage a demontre que le precipite rougeâtre qui recouvre la pierre dolomitique est compose en grande partie de gypse, de lepidocrocite et de goethite. La presence de ces trois mineraux indique que les principaux processus responsables de l'attenuation des concentrations en S et en Fe sont la precipitation, a l'interieur du drain, de ces mineraux. L'ensemble des donnees des trois drains dolomitiques du site Lorraine demontrent que ce type de systeme de traitement peut generer assez d'alcalinite pour neutraliser la forte acidite d'un DMA typique des mines de metaux communs et que la precipitation de certains mineraux a l'interieur des drains permet l'attenuation des concentrations en sulfates et en metaux. Cependant, meme si les drains sont constitues du meme materiau et qu'ils ont ete construits en meme temps, leur difference au niveau geometrique entraine des performances de traitement differentes. (Abstract shortened by UMI.).