Traitement du DMA vs DMN

Comme mentionné précédemment, les deux qualités du DM simulent celles qui seront à traiter par la mine Raglan. Pour assurer un bon traitement, il a été indispensable de sélectionner la composition du mélange réactif le plus performant pour chaque qualité du DM (DMA et DMN). Pour ce faire 20 réacteurs de 2L ont été mis en place en mode batch, contenant différentes proportions des matériaux précédemment discutés. La durée de traitement a été de 54 jours. Les détails sur le mode opératoire déployé lors de ces essais ont été fournis dans le chapitre 3, ainsi que l’annexe E. En se basant sur la capacité de chaque réacteur à neutraliser l’acidité générée et/ou présente et l’enlèvement des métaux et des sulfates, un mélange réactif pour chaque qualité du DM a été sélectionné.

La caractérisation de ces matériaux a montré leurs faibles concentrations initiales en éléments métalliques, entrainant ainsi un faible relargage des métaux dans l’eau. Les résultats du dénombrement des bactéries ont montré que la boue est considérée comme la source principale des BSR (2-30.105 cellules/100 mL). Par contre, des teneurs importantes en bactéries ferri- réductrices (BFR) ont également été notées (9-16 x106 cellules/100 mL). Cela peut engendrer une consommation plus importante de la matière organique.

Pour le DMN, les résultats ont montré qu’une composition de 30% de copeaux/sciure de bois (en proportion 80%/20%), 2% cendres, 2% boue et 66% de sable a permis d’assurer le meilleur traitement durant la totalité des essais batch. Après avoir sélectionné le mélange réactif le plus efficace, une analyse minéralogique a été réalisée afin de mieux comprendre les mécanismes d’enlèvement lors du traitement du DMN. Ces mécanismes se basent essentiellement sur la sorption, la précipitation et la co-précipitation.

Par la suite, des essais en continu ont eu lieu pendant 8 mois. Les détails sur le mode opératoire déployé lors de ces essais ont été fournis dans le chapitre 4, ainsi que l’annexe F.

Étant donné les résultats précédents (essais en batch), une modification de la composition du mélange réactif à utiliser dans les essais en colonnes (essais avec écoulement) a été effectuée. En effet, le mélange de copeaux-sciures de bois a été remplacé par de la tourbe et du compost, des matériaux caractérisés par leurs fortes capacités de sorption (Genty et al., 2012a,b; Karathanasis et al., 1993; Song et al., 2012; Vijayaraghavan et al., 2016; Yim et al., 2014), en plus d’être disponibles à proximité du site du partenaire industriel. Ces matériaux ont été choisis suite à une visite de la mine Raglan. Néanmoins la boue, utilisée comme inoculum bactérien, a été exclue de la composition du mélange étant donné que les TRH adaptés pour ces essais (0,5 et 1 jour) sont courts et ne permettent pas d’assurer une activité bactérienne capable de réduire les sulfates en sulfures. La composition du mélange est devenue alors constituée de 50% de tourbe, 20% de compost, 20% de cendres et 10% de sable.

Quant au DMA, la composition du mélange réactif ayant la meilleure performance du traitement lors des essais en batch était, 30% de copeaux/sciure de bois (80%/20%), 10% cendres, 2% boue et 58% de sable. Des tests ont été aussi effectués pour évaluer l’incorporation du FZV dans les RPB qui peut améliorer l’enlèvement des métaux grâce à ses propriétés réductrices et ses capacités de sorption. Les résultats ont montré que, contrairement aux réacteurs traitant le DMN, aucun relargage de Fe n’a été observé pour les réacteurs traitant le DMA. Cela est dû probablement à l’utilisation des cendres qui assurent une certaine sorption des métaux (Chirenje et al., 2006; Genty et al., 2012a) et encore aux conditions favorables de (pH-Eh) pour la précipitation du Fe à des concentrations supérieures à 400 mg/L (Pourbaix, 1974). Néanmoins, son utilisation devrait être mieux évaluée.

Contrairement aux essais en colonnes pour le traitement du DMN, les mêmes matériaux testés lors des essais en batch, mais avec différentes proportions ont été utilisés pour le traitement du DMA. Le mélange copeaux/sciures de bois n’a pas été remplacé par la tourbe. En effet ce mélange représente une source de carbone organique nécessaire pour les micro-organismes et est caractérisé par une décomposition lente permettant ainsi d’assurer la longévité du système du traitement (Logan et al., 2005; Moodley et al., 2018). La boue est également utilisée, car les TRH imposés pour le traitement du DMA sont suffisamment lents pour permettre d’assurer une activité biologique et réduire ainsi les sulfates en sulfures (Sato et al., 2017; Vasquez et al., 2018). Le mélange réactif sélectionné pour le traitement du DMA en colonnes a été légèrement modifié par rapport à celui utilisé lors des essais en batch, en ajoutant du compost au mélange. Ce matériau représente une source d’azote pour les bactéries. La composition est devenue alors constituée de 48% de copeaux/sciures de bois (80%/20%), 10% de compost, 30% de cendres, 2% de boue et 10% de sable. Cette composition permet d’assurer les mécanismes d’enlèvement des métaux et des sulfates adéquats pour le traitement du DMA, à savoir, la réduction biologique, la précipitation et la co-précipitation. La sorption est également présente, mais n’est pas considérée comme un mécanisme principal comme dans le cas du traitement du DMN. Il est à noter que la composition des mélanges réactifs utilisés dans les essais en colonne pour le traitement du DMN et du DMA dépend de la qualité des effluents utilisés lors de ces essais. En effet, contrairement aux essais en batch utilisés avec les effluents les plus chargés en contaminants, les qualités du DMN et du DMA traitées en mode continu sont des qualités réelles obtenues lors de l’échantillonnage dans deux endroits potentiels pour l’installation des RPB sur le terrain (Figure 6.1)

Dans la suite de cette discussion, on s’intéresse seulement aux essais en colonne, qui permettent de se rapprocher le mieux de la réalité du traitement et fournir plus d’informations nécessaires pour le montage des unités pilotes de traitement sur le site du partenaire industriel. Le premier paramètre qui pourra être discuté dans ce cas est alors le TRH. Il a été mentionné que les essais en colonnes ont testé deux TRH pour chaque type du DM (0,5 et 1 jour pour le DMN et 2,5 et 5 jours pour le DMA). Le choix des TRH a été basé sur des données de la littérature pour chaque type d’effluent (Aoyagi et al., 2017; Biermann et al., 2014; Gandy et al., 2016; Genty et al., 2018; Kuyucak et al., 2006; Sato et al., 2017; Vasquez et al., 2018). Il est à noter que les TRH choisis pour le traitement du DMN sont 5 fois plus courts que ceux pour le traitement du DMA, en raison

de la différence de contamination. En effet, le DMA est caractérisé en plus de son pH faible, par des concentrations plus élevées en métaux et sulfates par rapport au DMN (Statham et al., 2015). De plus, afin d’assurer la réduction des sulfates en sulfures, le traitement du DMA exige un temps de résidence plus important, qui est nécessaire pour la décomposition de la matière organique et l’activité biologique des BSR (Sato et al., 2017; Vasquez et al., 2018). Par contre, pour le traitement du DMN, qui est basé essentiellement sur la sorption, un TRH court peut suffire, vu qu’il s’agit d’un mécanisme rapide qui se déroule lors de la mise en contact de l’effluent avec le matériau sorbant (Aoyagi et al., 2017; Gandy et al., 2016).

Après avoir identifié la gamme des TRH pour chaque type du DM, une évaluation de l’effet de ce paramètre sur l’efficacité du système de traitement a été effectuée. Les résultats ont montré que plus le TRH augmente plus l’enlèvement des métaux et/ou sulfate est meilleur (chapitre 4). Néanmoins, il faut noter que cette augmentation n’est pas seulement accompagnée par une amélioration de l’efficacité du système, mais également par une dissolution plus importante du carbone organique. Ceci a pour effet l’épuisement rapide de la matière organique et par conséquent il affecte la longévité du système de traitement. Un autre paramètre qui pourra être affecté selon le choix du TRH est la conductivité hydraulique (Ksat). En effet, pour le traitement

du DMA, plus le TRH est important plus la Ksat diminue. Ceci peut être expliqué par l’importante

formation des précipités métalliques, essentiellement sous forme d’oxy-hydroxydes lors de l’augmentation du TRH engendrant le colmatage du système de traitement et par conséquent la diminution de l’écoulement ainsi que l’efficacité du système. Il est donc recommandé de réaliser un prétraitement du Fer même s’il ne s’agit pas de très fortes concentrations, comme dans le cas du DMA ferrifère, afin de préserver la longévité du RPB. Quant au DMN, vu que le TRH est court, le débit d’écoulement de l’effluent à travers la colonne est élevé. Ceci engendre l’entrainement des particules fines vers le haut de la colonne et cause ainsi le colmatage de l’unité de traitement (diminution de Ksat et par conséquent un faible écoulement). Afin de remédier à

cette problématique, il est judicieux d’utiliser des mélanges réactifs plus perméables.