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La route de Saint Laurent-Apatou en Guyane. Le patchwork d’altération dans les gradins de latérite (Guyane, 2007). © BRGM - Hervé Théveniaut

Clarification par coagulation des eaux de traitement de l’industrie extractive de Guyane

13.11.2018
L’Industrie extractive (mine ou carrière) est une activité majeure de la Guyane. Elle sera amenée à se développer encore au cours des prochaines années, voire au cours des prochaines décennies. Cette industrie a un fort potentiel de consommation d’eau en raison des besoins de lavage des matériaux et, selon la nature des matériaux exploités, des problèmes de décantation peuvent survenir.

Dans ce contexte, les objectifs des travaux confiés au BRGM étaient d’une part, de proposer un protocole de traitement de ces eaux fortement turbides à base de coagulant (FL4540) et de concevoir un système d’injection qui puisse permettre une décantation accélérée des eaux de lavage, en particulier lorsqu‘un rejet dans le milieu naturel est opéré, et d’autre part, de démontrer sa compatibilité opérationnelle avec les contraintes de la production industrielle.

Le projet a finalement permis de montrer qu’il est nécessaire de mettre en oeuvre deux étapes distincites: un premier traitement de l’eau de lavage en parallèle de la journée de production, puis la clarification au cours de la nuit.

Étapes préconisées de clarification des eaux de traitement de l’industrie extractive de Guyane. © BRGM

Étapes préconisées de clarification des eaux de traitement de l’industrie extractive de Guyane. © BRGM

Contexte

L’exploitation extractive des ressources minérales est une activité majeure pour le développement économique de la région Guyane. Dans ce contexte, l’eau, au cœur des processus de valorisation, est utilisée pour déliter les particules agglomérant les minerais ou pour laver les matériaux exploités. Les particules les plus fines sont alors libérées sous forme de matière en suspension (MES) qui provoque l’augmentation de la turbidité dans les eaux d’exploitation. Sans mesure de précautions adaptées, ces eaux turbides peuvent poser de graves problèmes environnementaux et notamment la dégradation des milieux aquatiques ou la pollution des eaux.

Afin de limiter ces impacts, la réglementation impose une norme sur les rejets d’eau dans l’environnement pour lesquels le seuil de 35 mg/L de MES ne doit pas être dépassé. Toutefois, dans certains cas, les vitesses de décantation des MES sont très faibles, ce qui induit, pour les exploitants, des difficultés à se conformer à cette exigence. Pour tenter de remédier à ce problème, les exploitants mettent en place des mesures afin de minimiser la turbidité par abattement naturel des MES, comme par exemple des bassins de décantation (communément appelées barranques).

Objectif

L’objectif principal de ce projet est de développer un protocole et une méthode efficace d’injection d’un polymère de type coagulant dans le procédé de clarification des eaux afin de mettre à disposition un outil opérationnel aux opérateurs de l’industrie extractive. La finalité de ce type d’outil est d’améliorer les rendements de décantation afin d’atteindre plus rapidement, au droit des bassins de décantation, la valeur seuil de MES autorisée dans les eaux de rejet en milieu naturel.

Programme des travaux

Une première étude, achevée en 2017, a permis de développer et de tester, à l’échelle d’une journée d’exploitation, un protocole de traitement en continu de l’eau de lavage d’une carrière.

Dans un premier temps, des essais de coagulation en laboratoire ont été réalisés. Ces essais ont permis de déterminer la quantité nécessaire de produit devant être injecté en fonction du volume d’eau à traiter et du débit. Dans un second temps, un système simple d’injection, constitué d’une cuve de 1 000 L, a été déployé à la sortie du dernier bassin de décantation d’une carrière. Le traitement de l’eau a été réalisé sur une journée.

À l’issue des résultats de cette première phase, une seconde étude a été mise en œuvre dans le but de tester et valider le système de coagulation sur une échelle de temps supérieure.

Résultats obtenus

La première étude a permis de montrer que le système est efficace à condition d’être en présence d’un régime turbulent suivi d’un régime laminaire. En effet, un abattement de près de 97% a été constaté à l’issue des premières 24 heures de traitement, sur les premiers décimètres de la lame d’eau.

Concernant la seconde étude, elle a permis de tester l’opérationnalité du système sur deux semaines d’exploitation consécutives. Plus précisément, les résultats montrent un abattement de plus de 80 % dans les premiers jours de traitement (134 à 13 mg/L). La concentration des MES du bassin devient ensuite cyclique. Elle augmente au cours de la journée, suite à l’apport des eaux brutes, pour atteindre une valeur moyenne de 30 mg/L. Après une quinzaine d’heures de décantation (la nuit), une concentration résiduelle de l’ordre de 10 mg/L de MES est mesurée, soit près de 70 % d’abattement.

 en amont (CLA009-A) et en aval (CLA010-A) d’une zone laminaire. © BRGM

Suivi de la turbidité résiduelle pour deux échantillons caractéristiques de la phase de traitement, en fonction du temps : en amont (CLA009-A) et en aval (CLA010-A) d’une zone laminaire. © BRGM

Evolution moyenne de la concentration des MES du bassin de décantation traité et des eaux de ruissellement au cours des deux semaines de traitement.  © BRGM

Evolution moyenne de la concentration des MES du bassin de décantation traité et des eaux de ruissellement au cours des deux semaines de traitement.  © BRGM

Partenaire

DEAL de Guyane

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34