Fiche descriptive : Épandage contrôlé (landfarming)

De : Services publics et Approvisionnement Canada

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Description

L’épandage contrôlé est une technologie d’assainissement ex situ permettant le traitement biologique par biodégradation aérobie des contaminants organiques présents dans les sols et/ou sédiments. Cette technologie consiste à excaver puis épandre les sols contaminés sur de grandes surfaces imperméables et de petites épaisseurs afin de stimuler les réactions de biodégradation des contaminants non volatils.

Un brassage périodique des sols est ensuite effectué à l’aide d’équipements agricoles, afin de les conserver en condition aérobie (présence d’oxygène) et préserver leur niveau d’humidité pour l’ajout des substances nutritives et des amendements, et pour rendre les contaminants biodisponibles. Lors du brassage, des amendements comme des engrais peuvent être ajoutés afin de stimuler la croissance et l’activité des microorganismes. Il est aussi possible d’ajouter des agents structurants afin d’améliorer et de mieux contrôler leur aération et leur teneur en eau. Dans plusieurs cas, des systèmes d’irrigation sont aussi nécessaires pour assurer une humidité suffisante.

Liens Internet :

Mise en œuvre de la technologie

La technologie d’épandage contrôlé peut inclure :

  • la mobilisation, l’accès au site et la mise en place d’installations temporaires;
  • la préparation de la zone de traitement (imperméabilisation, système de gestion et de traitement des eaux et du lixiviat, si applicable, système de gestion et de traitement des effluents gazeux, si applicable);
  • l’excavation des sols contaminés, incluant le décapage de terre végétale et sa mise en dépôt temporaire, le contrôle de la stabilité des pentes, l’assèchement des excavations, la protection des structures à sauvegarder, etc.;
  • le chargement et le transport des sols vers la zone de traitement;
  • le brassage des sols à l’aide d’équipements spécialisés;
  • l’ajout d’engrais et/ou d’additifs;
  • le remblayage et la restauration de la surface (nivellement, pavage, ensemencement hydraulique ou plantation).

Matériaux et entreposage

L’entreposage sur le site peut inclure des amendements, des géomembranes, des tuyaux de drainage, des carburants, des lubrifiants et autres matériaux de chantier requis pour l’opération de la machinerie ou de l’équipement pour la mise en œuvre du procédé. Des piles de sols traités pourraient aussi être entreposées temporairement sur le site, en attente d’être replacées dans les excavations.

L’entreposage sur le site est généralement limité à de petites quantités de carburant et de lubrifiants (le ravitaillement quotidien se fait souvent à partir d’un réservoir mobile) et de petites quantités de diverses fournitures de chantier requises pendant la construction de l’aire d’épandage contrôlé.

Habituellement, une quantité de départ d’engrais et/ou d’agent de gonflement est labourée, mélangée ou tamisée dans les sols. Des quantités assez modestes d’engrais peuvent être conservées sur le site pour être ajoutées, par exemple, à l’eau d’irrigation au fil du temps.

La technique est exécutée au moyen de méthodes et d’équipements traditionnels facilement disponibles pour des travaux de génie civil (notamment des pelles excavatrices, des grilles à barreaux, des tamiseurs rotatifs), au moyen d’équipements spécialisés et/ou d’équipements agricoles.

Les cellules de traitement peuvent utiliser des agrégats importés, des géomembranes de recouvrement, des géomembranes de protection, des tuyaux de drainage perforés, etc.

Les sols peuvent être amendés avec des agents de texture ou de gonflement (tels la luzerne, les copeaux de bois, le carton déchiqueté ou les écorces de riz) et/ou par le contrôle du pH (généralement à l’aide de chaux).

Résidus et rejets

Les sols traités peuvent, s’ils respectent les conditions du site, être réutilisés comme matériau de remblai et ne sont pas considérés comme des résidus. Les matériaux comme les géomembranes et autres, ayant servi pour l’aménagement de la zone de traitement, devront être gérés à la fin du traitement.

Des effluents gazeux, du lixiviat et des eaux de ruissellement peuvent être produits pendant le traitement. Ces rejets sont habituellement captés par des systèmes de gestion et de traitement appropriés.

La poussière aérotransportée, provenant notamment des excavations, des aires de traitement de sols ou des sols répandus au sol par les roues ou chenilles des équipements, peut également se déposer sur des surfaces situées dans la direction du vent.

Analyses recommandées dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Analyses biologiques

  • Dénombrement de la population bactérienne hétérotrophe totale et de la population bactérienne spécifique.

Analyses chimiques

  • pH
  • La teneur en matière organique
  • La concentration des contaminants présents dans les phases :
    • adsorbées
  • La concentration des nutriments incluant :
    • les nitrates
    • les nitrites
    • le phosphore total
    • l'azote organique
    • le potassium
    • les sulfates
    • les carbonates
    • le manganèse
    • le fer ferreux et ferrique

Analyses physiques

  • La teneur en eau du sol
  • L'analyse granulométrique
  • Évaluation des conditions biologiques et des facteurs écologiques comme la végétation, la présence d’eau et la diversité biologique

Essais recommandés dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Essais biologiques

  • La réalisation d’essais en laboratoire pour vérifier l’efficacité de la biodégradation
  • Essais d’ajout de nutriments et/ou d’amendements à petite échelle (sur site ou hors site) pour déterminer les dosages optimaux

Essais physiques

  • Essais de brassage des sols (sur site ou hors site) pour déterminer la récurrence, l’équipement et les paramètres optimaux pour un traitement aérobie optimal.
  • Si des agents structurants doivent être utilisés, des essais en laboratoire pour établir le bon ratio pourraient être nécessaires

Autre information recommandée pour une caractérisation détaillée

Phase II

  • Une topographie détaillée
  • Les conditions climatiques régionales (précipitations, température, etc.)
  • La présence de récepteurs potentiels
  • La présence d’infrastructures de surface et souterraines 

Phase III

  • Le volume de sol à traiter
  • La connaissance détaillée de la géologie et de l'hydrogéologie incluant :
    • la direction d'écoulement des eaux souterraines
    • la conductivité hydraulique
    • les fluctuations saisonnières
    • le gradient hydraulique
  • Des essais hydrauliques pour évaluation des débits d’exhaure, si nécessaire
  • L’évaluation de la qualité de l’eau de rejet (si pompage nécessaire)

Remarques :

Il peut être nécessaire de valider la stabilité des différents produits chimiques et physiques qui pourraient être utilisés.

Applications

Convient généralement aux sols granulaires; les sols très cohésifs nécessitent l’utilisation d’agents structurants. Convient au traitement des sols qui présentent des conditions propices à la biodégradation : la température des sols doit être généralement entre 10 °C et 45 °C, le pH, entre 5 et 9, et l’humidité, entre 40 % et 80 %.   

Applications aux sites en milieu nordique

  • La technologie est possible en milieu nordique, cependant, les sites éloignés nécessitent une mobilisation plus importante, ce qui entraîne des coûts de surveillance sur place plus élevés. De plus, la disponibilité des équipements est limitée et les fenêtres de travail sont relativement courtes.
  • Le climat froid aura un impact sur les processus de biodégradation des contaminants. Le temps de traitement sera plus long comparativement à celui dans un climat tempéré.
  • Le brassage uniforme des sols peut s’avérer difficile si le gel a pénétré en profondeur des sols à traiter.
  • Les conditions qui se trouvent en milieu nordique pourraient aussi limiter la mise en place des technologies complémentaires au brassage des sols.

Type de traitement

Type de traitement
Type de traitementS’applique ou Ne s’applique pas
In situ
Ne s’applique pas
Ex situ
S’applique
Biologique
S’applique
Chimique
Ne s’applique pas
Contamination dissoute
Ne s’applique pas
Contamination résiduelle
S’applique
Contrôle
Ne s’applique pas
Phase libre
Ne s’applique pas
Physique
S’applique
Résorption
S’applique
Thermique
Ne s’applique pas

État de la technologie

État de la technologie
État de la technologieExiste ou N'existe pas
Démonstration
N'existe pas
Commercialisation
Existe

Contaminants ciblés

Contaminants ciblés
Contaminants ciblésS'applique, Ne s'applique pas ou Avec restrictions
Biphényles polychlorés
Ne s'applique pas
Chlorobenzène
Avec restrictions
Composés inorganiques non métalliques
Ne s'applique pas
Composés phénoliques
Avec restrictions
Explosifs
Ne s'applique pas
Hydrocarbures aliphatiques chlorés
Ne s'applique pas
Hydrocarbures aromatiques monocycliques
Avec restrictions
Hydrocarbures aromatiques polycycliques
Avec restrictions
Hydrocarbures pétroliers
Avec restrictions
Métaux
Ne s'applique pas
Pesticides
Avec restrictions

Remarques:

Ne convient pas aux hydrocarbures pétroliers légers et aux composés organiques volatils, car ils sont plus sujets à la volatilisation qu’à la biodégradation.

Durée du traitement

Durée du traitement
Durée du traitementS’applique ou Ne s’applique pas
Moins de 1 an
S’applique
1 à 3 ans
S’applique
3 à 5 ans
S’applique
Plus de 5 ans
Ne s’applique pas

Remarques :

Les composés moins volatils et plus récalcitrants peuvent requérir plusieurs années de traitement. Les composés facilement dégradables peuvent être dégradés en quelques semaines ou mois.

Considérations à long terme (à la suite des travaux d'assainissement)

Cette technologie représente peu de considération à long terme, à partir du moment où les équipements et les installations sont démantelés et que les sols sont considérés comme ayant été traités.

Produits secondaires ou métabolites

Cette technologie est principalement utilisée pour traiter des composés organiques qui ne génèrent généralement pas de produits secondaires toxiques à la suite de leur dégradation. 

Limitations et effets indésirables de la technologie

  • Les sols contaminés par des composés organiques volatils doivent subir un prétraitement afin de minimiser la volatilisation de ces composés lors de la mise en place et l’opération de la technologie.
  • La poussière libérée lors du brassage des sols peut être problématique.
  • Lorsqu’il y a ajout d’engrais et/ou d’agents structurants, le volume de sols à traiter peut être augmenté de façon parfois considérable.
  • Les coûts de manipulation des sols peuvent être élevés.
  • Le tamisage des sols à traiter peut-être nécessaire.
  • Les conditions de traitement dépendent énormément des variations des conditions climatiques.
  • La profondeur de traitement est limitée à l’épaisseur labourée (approximativement 30 cm à 45 cm).
  • Les concentrations élevées de certains contaminants peuvent limiter l’efficacité de la technologie.
  • La technologie peut générer du lixiviat qui pourrait s’infiltrer et contaminer l’eau souterraine s’il n’y a pas de mesure de contrôle. Le lixiviat généré peut également ruisseler vers un cours d’eau de surface s’il n’est pas contrôlé.
  • La présence de machinerie lourde, utilisée pour les travaux, peut engendrer des nuisances temporaires pour la population. Les préoccupations des voisins et des intervenants sont souvent liées à la poussière, au bruit, aux odeurs, à la lumière (la nuit) et aux problèmes de circulation.

Technologies complémentaires améliorant l’efficacité du traitement

  • Un système d’injection d’air pour stimuler davantage la biodégradation des microorganismes aérobie.
  • Un système d’irrigation pour maintenir l’humidité des sols.
  • Une opération physique comme le tamisage pour diminuer les agrégats avant le traitement.
  • La bioaugmentation peut être utilisée pour augmenter les performances et l’efficacité des processus de biodégradation.

Traitements secondaires requis

Aucun traitement secondaire requis.

Exemples d'application

Les liens suivants fournissent un exemple d’application :

Performance

Sous des conditions optimales d’épandage contrôlé et des conditions du milieu, une efficacité de traitement de plus de 90 % est possible. Un niveau élevé de traitement, soit une réduction de 99 % ou plus du niveau de contaminants, a déjà été obtenu.

Mesures pour améliorer la durabilité de la technologie et/ou favoriser l’assainissement écologique

  • Utilisation d’énergie renouvelable et d’équipement à faible consommation d’énergie pour l’implantation de la technologie.
  • Optimisation du calendrier afin de favoriser le partage des ressources et réduire le nombre de jours de mobilisation.
  • Utilisation prioritaire de matériaux réactifs recyclables.
  • Utilisation de méthodes non intrusives pour la caractérisation du site (géoradar pour les unités stratigraphiques).
  • Recyclage du lixiviat et/ou des eaux de ruissellement à l’intérieur du procédé de traitement des sols.
  • L’utilisation de l’approche TRIAD pour la planification et l’exécution des étapes de caractérisation du site pour optimiser les efforts en caractérisation et réduire l’empreinte écologique de ces travaux.
  • Implantation de la technologie et remise en état du site qui optimisent la protection des habitats écologiques et/ou améliorent la qualité de ces habitats.
  • Revalorisation des sols traités.
  • Utilisation d’engrais ou d’amendements produits localement.

Impacts potentiels de l'application de la technologie sur la santé humaine

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Références

Auteur et mise à jour

Fiche rédigée par : Magalie Turgeon, Conseil national de recherches

Mise à jour par : Jennifer Holdner, M.Sc., Travaux publics et Services gouvernementaux Canada

Date de mise à jour : 1 mars 2015

Dernière mise à jour par : Nathalie Arel ing., M.Sc., Frédéric Gagnon CPI., Sylvain Hains ing., M.Sc., Golder Associés Ltée

Date de mise à jour : 24 mars 2022

Version :
1.2.4