Traitement passif multi-étape de drainages miniers : études de cas Multi-step passive treatment of mine drainages: case studies Thomas Genty, Jasmina Lahlah, Karine Dufresne, André Gélinas, Stagiaires du CTRI CLRA 16-17 septembre 2014

Plan Contexte minier Approche passive du traitement des effluents miniers Objectifs du projet Partenaires Méthodologie Résultats Conclusions et perspectives

Le contexte environnemental minier Minerai enrichi Rejet solide Traitement du minerai Rejet sulfuré Eau Oxygène H20 O2 Mine Drainage minier acide Drainage neutre contaminé Non respect des normes Environnementales Restauration des sites : des sols et de l’eau le cas échéant Sources internet

Le traitement du drainage minier Les traitements actifs : Chers, entretien, problème des boues, gros débit à traiter…  Non applicables aux sites abandonnés Les traitements passifs : Drain anoxique calcaire Bassin de décantation & marais aérobies drain oxique calcaire / chenaux calcaires Adsorption sur de la tourbe BPSR : Biofiltre passif sulfato-réducteur Marais  peu chers, peu de maintenance, efficacité comparable, aspect esthétique satisfaisant… Aubertin, Bernier, Bussiere, 2002 Genty, 2009

Objectifs du projet et partenaires Support pour le design de systèmes passifs pour traiter le drainage minier (DMA et DNC) Essais sur des drainage miniers typiques de la région Matériaux utilisés locaux

Méthodologie Inventaire des matériaux locaux et des drainages miniers Inventaire marais naturels affectés par du drainage minier Caractérisation des matériaux Tests batch de neutralisation et de sulfato-réduction Tests batch rétention des métaux par les quenouilles Caractérisation de végétaux pris sur le terrain Tests en colonne pour le DMA et le DNC Tests marais en laboratoire : évaluation des performances Tests en colonne en série et application à un DMA et un DNC Ajout de marais dans les colonnes en série Construction sur le terrain de filières de traitement pour deux sites : DMA et DNC Synthèse des données, création d’un guide de construction pour nos partenaires

Cas #1 Traitement d’un drainage minier acide (DMA) fortement chargé en fer  Vérifier qu’un système passif ou une filière pourrait traiter un DMA avec de fortes concentrations notamment en Fer (500 mg/L environs) Concentrations en métaux du DMA (mg/l) pH Al Co Cu Fe Mn Ni Pb Stot Zn Cr 3 1700 0,7 3,5 500 13 0,6 0,4 1200 2,2 0,1

Essais en laboratoire Concept de traitement : Biofiltre sulfato-réducteur (TRH 5 j) Marais aérobie (écoulement surfacique) / polissage Lit filtrant pour la rétention du Mn (calcaire)

Résultats de traitement pH de sortie de 7 environs

Résultats de traitement

Résultats de traitement

Conclusion du cas #1 La filière de traitement pour traiter un DMA fortement chargé en fer avec deux biolfiltres, un marais épurateurs et un lit filtrant le Mn est efficace Marais : Bon potentiel pour le polissage du fer et du Zn / Taux de traitement du fer : 322-367 mg/m2/j Mise à l’échelle terrain en cours pour valider le concept % Fe Mn Ni Zn Marais verticaux 98,6 75,5 88,5 96,7 Marais verticaux témoin non planté 92,7 23,1 46,4 95,7 Marais horizontaux 89,8 -20,3 58,1 96,3 Marais horizontaux témoin non planté 86,9 -35,2 -6,0 91,2

Cas #2 Traitement d’un drainage neutre contaminé (DNC) chargé en As et métalloides  Vérifier qu’un système passif ou une filière pourrait traiter un DNC avec des concentrations d’As de l’ordre de 0,5 à 5 mg/l Concentrations en métaux du DNC (mg/l) pH As Se Cu Sb Mo Zn 7 0,5 - 5 0 - 0,2 2,5 0 – 0,1 1

Essais en laboratoire 3 types de Biofiltre sulfato-réducteur TRH 3 j Biofiltres sulfato-réducteurs # fumier, copeaux, cendre 1 fumier, copeaux, cendre + fer 2 fumier, copeaux, cendre + boue de chaulage 3A / 3B Marais à écoulement surfacique : sable, fumier, tourbe, dolomite marais

Résultats du marais Non efficace pour abattre les concentration en As

Résultats des biofiltres DNC Éfficace pour abattre les concentration en As Mais relargage temporaire de fer concentration Cu Zn S % efficacité BPSR1 100 87 20 % efficacité BPSR2 95 10 % efficacité BPSR3 98 48

Conclusion du cas #2 Les biofiltres sulfato-réducteurs sont efficaces pour retirer As surtout lorsqu’une source de fer est ajoutée Mise à l’échelle terrain en cours pour valider le concept

Cas #2 / Terrain Traitement d’un drainage neutre contaminé (DNC) faiblement chargé en As  Mettre en place sur le terrain un système complet pour le traitement d’un DNC / 30-40 l/min

Cas #2 / Terrain marais Biofiltre DNC

Cas #2 / Terrain Résultats du traitement : Une couleur noire et une odeur de H2S à la sortie du biofiltre : signe de sulfato-réduction Présence d’oiseaux dans le marais pH DNC : 7 / sortie marais : 7 Première analyse 2 semaines après la construction As DNC : 0,6 mg/L As sortie marais : 0,3 mg/L

Conclusions et perspectives de recherches Systèmes performants pour traiter une large gamme de polluants à faibles coûts Utilisation de résidus et sous-produits Essais sur le terrain pour valider les essais en laboratoire (DNC fait en été 2014, DMA septembre 2014 ?) Vitrines technologiques pour nos partenaires

Merci pour votre attention et bonne conférence Et tous les collaborateurs de ces études…