Bio-physico-chemical clogging of leachate drainage systems in municipal solid waste landfills: mechanisms and hydraulic consequences
Colmatage bio-physico-chimique des systèmes drainants de centres de stockage de déchets ménagers : approche des mécanismes et des conséquences hydrauliques
Résumé
Bio-physico-chemical clogging of leachate drainage systems in municipal solid waste landfills has been observed in many sites in Germany and in North America since the 80s, but has not yet been observed in French sites. It affects all the materials of the drainage system : the granular drainage layer, the drains and the filtration layer. From the descriptions found in the literature we have proposed a scheme for clogging formation in landfills based on three fundamental mechanisms : bacterial adhesion, chemical precipitation and particulate filtration-settlement. This work aimed at understanding the first two mechanisms and at characterising theoretical hydraulic consequences of clogging. Three main experiments have been used to reproduce clogging : a laboratory column filled with a coarse granular drainage layer above a composted municipal solid waste layer and fed with real leachates, static immersion tests of landfill materials (gravel, geotextile, geomembrane) in synthetic leachates and tests of gravel and geotextile under a real leachate flow. During these experiments, the landfill materials have been submitted to a microbiological and/or a chemical analysis. Geochemical simulations have been conducted from the results of these analyses and from literature data.
Le colmatage bio-physico-chimique des systèmes drainants de centres de stockage de déchets ménagers a affecté de nombreux sites en Allemagne et en Amérique du Nord depuis les années 80, mais n'a pas encore été observé sur des sites français. Il affecte tous les matériaux du système drainant : couche drainante granulaire, drains et couche filtrante. D'après les descriptions faites dans la littérature, nous avons proposé un schéma de formation du colmatage dans les CSD, mettant en action trois mécanismes fondamentaux : l'adhésion bactérienne, la formation de précipités et la filtration-sédimentation de particules. Ce travail s'est attaché à comprendre les deux premiers mécanismes et à caractériser les conséquences hydrauliques théoriques du colmatage. Trois expérimentations principales ont été mises en oeuvre pour reproduire le colmatage : un pilote de laboratoire, constitué d'une couche drainante granulaire grossière surmontée de déchets ménagers compostés et alimenté par des lixiviats réels, des essais d'immersion statique de matériaux de CSD (granulat, géotextile, géomembrane) dans des lixiviats synthétiques, et des essais de comportement de granulats et de géotextiles sous un flux de lixiviats réels. Au cours de ces expériences, les matériaux de CSD ont été soumis à une analyse microbiologique et/ou chimique. Des simulations géochimiques ont été menées à partir des résultats de ces analyses et à partir de données de littérature.