De : Services publics et Approvisionnement Canada
La séparation ex situ a pour but de réduire les volumes de matières contaminées à traiter en concentrant les contaminants à l’intérieur de volumes plus petits. Les volumes concentrés doivent ensuite être traités ou éliminés. Les techniques de séparation peuvent être physiques ou chimiques, cependant, seules celles de séparation physique seront élaborées ci-dessous.
Il existe plusieurs procédés de séparation physique ex situ. Les séparations physiques par gravité, par tamisage, par membrane et par magnétisme sont quelques exemples de technologies souvent employées. Dans tous les cas, la matière contaminée est excavée ou pompée, et la séparation et le traitement sont réalisés sur le site ou hors site par la suite. La séparation par gravité et la séparation par tamisage sont deux processus bien développés pour traiter les eaux usées municipales. La séparation magnétique, de son côté, est un processus de séparation beaucoup plus récent.
Séparation par gravité
La séparation par gravité s’applique aux solutions aqueuses et exploite la différence de densité entre les matrices présentes (eau, produit en phase libre et sol). Cette technique est souvent utilisée pour séparer d'une solution aqueuse les produits pétroliers raffinés, tels que l'huile et l'essence présentes en phase libre et les particules fines du sol. Un traitement spécifique est ensuite mis en place pour chacune des matrices selon leur niveau de contamination.
Séparation par tamisage
La séparation par tamisage divise les matières solides selon leur granulométrie, à l’intérieur d’une série de tamis allant du plus grossier au plus fin. Considérant que les contaminants organiques et inorganiques ont tendance à se lier chimiquement ou physiquement à la fraction fine d’un sol, ce procédé aide à isoler les fractions fines, considérées comme étant les plus contaminées, et réduire les volumes de sols qui seront traités ou éliminés.
Séparation par magnétisme
La séparation par magnétisme extrait les contaminants ayant un potentiel magnétique, ainsi que les contaminants adsorbés à des particules ayant un potentiel magnétique. Les contaminants radioactifs, tels que les composés d'uranium et de plutonium, sont des exemples de contaminants qui peuvent être séparés d'une matrice (sol, eau ou air) non magnétique par cette technique. Lors du processus de séparation, la matrice contaminée est passée au travers d'un matériel magnétique, tel que la laine d'acier, qui extrait les particules de contaminants de la matrice.
Séparation par membrane
Les procédés de séparation par membrane permettent de retenir les contaminants dissous organiques et inorganiques présents en solution dans l’eau en les faisant traverser une membrane sous pression. L'osmose inverse et l'ultrafiltration sont deux exemples de techniques de séparation par membrane. Pour obtenir une bonne efficacité, plusieurs membranes en série peuvent être utilisées. Les membranes sont souvent faites de polymères et d'acétate de cellulose, et ont la forme de tubes, de fibres creuses ou de spirales.
Liens Internet :
La mise en œuvre de la technologie dépend de la technique de séparation physique employée ainsi que de la matrice et des contaminants à séparer. Des exemples d’équipements utiles aux différentes techniques de séparation sont décrits ci-dessous.
Dans tous les cas de séparation physique, les sols et/ou solutions aqueuses à séparer doivent d’abord être excavés ou pompés. Ainsi, la mise en œuvre de cette technologie requiert d’abord les différentes étapes associées à ces travaux. Le pompage des solutions aqueuses peut être effectué à l’aide de puits, de tranchées ou de drains.
Séparation par gravité :
Les systèmes de séparation par gravité peuvent avoir plusieurs formes, soit horizontales rectangulaires à plusieurs compartiments, horizontales cylindriques ou verticales cylindriques.
Des systèmes permettant de traiter ou d’éliminer l’eau, le produit en phase libre et/ou les sols séparés doivent ensuite être mis en place.
Séparation par tamisage :
Les fractions non contaminées peuvent être rejetées ou éliminées hors site tandis que les fractions contaminées doivent être traitées sur le site ou hors site, à l’aide d’un système de traitement adéquat ou éliminées hors site.
Séparation par magnétisme :
L’eau résultant du processus de séparation pourrait devoir être traitée sur le site avant d’être rejetée ou éliminée hors site. Les fractions séparées résultant du processus peuvent être traitées sur le site ou disposées hors site en fonction des contaminants qui s’y trouvent.
Séparation par membrane :
L’eau résultant du processus de séparation pourrait devoir être traitée sur le site avant son rejet ou éliminée hors site.
Le risque de résidus sur le site est limité. Les systèmes de séparation produisent des rejets solides ou liquides ou semi-solides (boues). Ces derniers peuvent être entreposés sur le site, traités sur le site ou hors site, éliminés hors site ou rejetés selon le niveau de contamination qu’ils présentent.
La mise en place des systèmes permettant de pomper l’eau ou l’excavation des sols contaminés à traiter peut entraîner la manipulation de sols contaminés qu’il faudra potentiellement disposer hors site.
Remarques :
Des essais de laboratoire et pilotes peuvent être requis afin de vérifier l'efficacité d'un procédé de séparation.
La technologie de séparation ex situ s'applique aux composés organiques volatils ou semi-volatils, aux hydrocarbures, aux composés inorganiques tels que les métaux lourds et les radicaux libres ainsi qu’aux pesticides. La séparation magnétique est spécifiquement utilisée sur les métaux lourds, les radionucléides et les particules radioactives magnétiques, telles que les composés d’uranium et de plutonium. La séparation ex situ est adaptée au traitement des sols, des sédiments, des boues, et des eaux contaminées.
La séparation ex situ est possible en milieu nordique. Étant donné la durée nécessaire pour procéder à la séparation qui peut être relativement courte, cette technologie pourrait être envisagée, pourvu qu’elle soit adaptée au climat. Cette technologie requiert toutefois une grande quantité d’équipements, de même que l’excavation de sols ou le pompage de l’eau, ce qui pourrait représenter des coûts élevés en raison de la mobilisation plus importante. De même, l’éloignement du site entraîne des coûts de surveillance sur place plus élevés. La disponibilité des équipements est limitée et les fenêtres de travail sont relativement courtes.
De plus, les services publics ou la main-d’œuvre locale pour assurer le fonctionnement et l’entretien du système ne sont pas toujours accessibles en région nordique.
Aucune
Les procédés de séparation ne sont pas destructifs et ne produisent pas de produits secondaires ou de métabolites, cependant, ils produisent un important volume de rejets concentrés qui doivent être traités et/ou disposés sur le site ou hors site.
La séparation ex situ n’est pas une technologie qui permet de détruire les contaminants, mais elle permet de les concentrer ou les isoler afin de réduire les volumes de matières à traiter. Conséquemment, les matières enrichies en contaminants doivent être traitées à l’aide d’une technologie ex situ appropriée avant d’être rejetées ou éliminées.
Les sites suivants fournissent des exemples d'application :
La séparation par gravité et la séparation par tamisage sont des techniques bien connues, applicables à grande échelle, et utilisées dans plusieurs projets de restauration des sols, des sédiments et des boues. La technologie de séparation par magnétisme est plus récente et très prometteuse dans les cas de contamination aux radicaux libres. Cette technique a été testée à grande échelle par le U.S. EPA. Finalement, lors d'essais pilotes, les techniques de séparation par membranes ont capté de 50 à 90 % des composés organiques dissous.
Poussière
S’applique
Surveillance des conditions favorables à la dispersion lors de l’excavation des sols à traiter et de la séparation par tamisage, si applicable
Émissions atmosphériques/de vapeur – sources ponctuelles ou cheminées
Surveillance des émissions (choix des paramètres, des types d’échantillons et du type d’intervention [fonction de la source, du risque ou des exigences locales])
Émissions atmosphériques/de vapeur – sources non ponctuelles
Ne s’applique pas
S. O.
Air/vapeur – sous-produits
Ruissellement
Contrôle à la décharge ou au périmètre
Eau souterraine – déplacement
S’applique (dans le cas de procédés de séparation physique pour les eaux pompées)
Modélisation des effets du pompage requis et surveillance à l’aide de capteurs de pression
Eau souterraine – mobilisation chimique/géochimique
S’applique (dans le cas où de la phase libre est pompée)
Suivi en aval du site peut être requis, choix des paramètres, des types d’échantillons et du type d’intervention (fonction de la source, du risque ou des exigences locales)
Eau souterraine – sous-produit
Accident/défaillance – dommages aux services publics
Vérification des dossiers et obtention des permis préalables aux travaux d’excavation ou de forage, élaboration de procédures d’excavation et d’intervention d’urgence
Accident/défaillance – fuite ou déversement
Examen des risques, élaboration de plans d’intervention en cas d’accident et d’urgence, surveillance et inspection des conditions dangereuses
Accident/défaillance – incendie/explosion
Autre – manipulation des sols contaminés
Fiche rédigée par : Josée Thibodeau, M.Sc, Conseil national de recherches
Dernière mise à jour par : Nathalie Arel, P.Eng., M.Sc., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng. and Sylvain Hains, P.Eng., M.Sc., Golder Associés Ltée
Date de mise à jour : 22 mars 2019
