De : Services publics et Approvisionnement Canada
Le système d’extraction des vapeurs permet de retirer des contaminants en phase résiduelle ou libre de la zone vadose. Plus précisément, le système EVS s’applique aux contaminants volatils et semi-volatils ainsi qu’aux hydrocarbures pétroliers légers comme ceux que l’on retrouve dans l’essence, le diesel, le mazout et le kérosène.
Le principe du traitement est simplement d’appliquer un vacuum dans la zone vadose afin de créer un mouvement d’air dans les pores du sol et ainsi entraîner un transfert, par advection et diffusion, de la contamination vers le flux d’air. Les vapeurs chargées en contaminants sont aspirées par les puits d’extraction horizontaux ou verticaux, puis sont traitées avant d’être relâchées dans l’atmosphère. Il est possible d’imperméabiliser la surface du sol à l’aide de géomembranes, d’asphalte ou de bentonite afin d’augmenter le rayon d’influence des puits d’extraction et d’éviter des fuites de gaz ou des entrées d’air qui pourraient court-circuiter le système.
Le système d’extraction de vapeurs est souvent combiné avec d’autres techniques de restauration in situ qui s’appliquent aux contaminants volatils et semi-volatils comme le barbotage, le traitement thermique ou l’oxydation chimique. De plus, l’apport d’air provoqué par l’utilisation de cette technologie peut stimuler les phénomènes de biodégradation, c’est pourquoi elle est souvent utilisée en combinaison avec des technologies de traitements biologiques.
4.8 Soil Vapor Extraction—FRTR Remediation Technologies Screening Matrix and Reference Guide, Version 4.0
Les systèmes d’EVS ont besoin de quantités relativement importantes d’énergie pour induire une pression négative sous la surface du sol et des mouvements d’air suffisamment élevés pour extraire les contaminants volatils du sol. Des puits, des tranchées, des drains perméables ou d’autres structures sont utilisés pour extraire l’air. L’air extrait est traité avant d’être rejeté dans l’atmosphère.
Des essais pilotes sur le site sont nécessaires afin de déterminer le type de puits, le rayon d’influence et l’espacement des puits d’extraction, ainsi que les paramètres d’opérations du système (débit, pression, cycles d’extraction intermittents, etc.).
Les systèmes EVS peuvent inclure :
•la mobilisation, l’accès au site et la mise en place d’installations temporaires;
•l’installation de puits d’extraction d’air;
•l’installation d’un système d’extraction composé d’un réseau de conduites et d’une unité d’extraction et de traitement des vapeurs. L’unité inclue normalement une pompe vacuum (ou soufflante), un séparateur air-eau et un système de traitement de l’air, tel que la filtration sur charbon activé, la biofiltration ou l’oxydation catalytique;
•le suivi des émissions d’air à l’atmosphère;
•le démantèlement du système et des puits d’extraction doit également être prévu.
Les techniques d’EVS requièrent généralement peu de matériel sur le site. Du carburant d’appoint et des matériaux adsorbant neufs ou contaminés pourraient nécessiter un entreposage temporaire sur le site.
Les unités d’extraction et de traitement de l’air doivent être entreposées sur le site. Par contre, aucun ou peu de déchets sont générés par cette technologie et dépendent surtout des types de contrôles des émissions atmosphériques utilisés.
Les médias adsorbants utilisés pour le traitement de l’air (par exemple, le charbon activé granulaire) peuvent être transportés, régénérés ou éliminés hors site de manière périodique.
L’EVS produit très peu de rejets liquides. Les systèmes d’extraction peuvent requérir de manière périodique le drainage et l’élimination hors site des eaux contaminées extraites au moyen de séparateurs air/eau.
L’oxydation catalytique de composés organiques chlorés produit des gaz acides. Ceux-ci sont généralement gérés à l’aide d’un épurateur caustique. Dans un tel cas, l’eau de lavage devra être neutralisée et éliminée de manière périodique.
Les contaminants ciblés par les systèmes EVS sont principalement les composés volatils, et parfois les semi-volatils et certains hydrocarbures en phase résiduelle ou libre dans la zone vadose.
S’applique généralement aux contaminants ayant une pression de vapeur supérieure à 0,5 mm Hg.
Certaines technologies complémentaires améliorent l’efficacité d’enlèvement des contaminants.
L’extraction de vapeurs des sols permet le contrôle de la migration des vapeurs vers les infrastructures et bâtiments et donc réduit les risques d’explosion et d’inhalation.
Le coût des installations est faible.
Cette technologie bénéficie d’un fort degré d’acceptation par les législateurs et par le public lorsque les effluents gazeux sont traités.
L’extraction intensive des vapeurs du sol peut ne pas convenir dans les régions éloignées qui n’ont pas facilement accès aux services publics ou à de la main-d’œuvre locale pouvant assurer le fonctionnement et l’entretien du système. Le froid nuit à la volatilisation dans les sols à faible profondeur, mais la température des sols plus profonds est relativement constante tout au long de l’année. Les systèmes nordiques ont généralement besoin de techniques adaptées au climat tenant compte notamment du gel profond du sol, des changements saisonniers de conditions du sol et des longues périodes sans intervention de l’exploitant du système, sans alimentation électrique ou ravitaillement en carburant et sans enlèvement des adsorbants.
Remarques :
Quelques mois à quelques années. L’EVS est susceptible de laisser des résidus (c’est-à-dire que les concentrations de vapeur diminuent avec le temps tout en demeurant au-dessus des niveaux souhaités), un comportement très similaire à celui observé avec les systèmes de pompage et de traitement des eaux souterraines
Aucune. L’EVS n’affecte pas la structure du sol ou ses propriétés au sens large.
L’application d’un système d’extraction de vapeur comme tel ne produit pas de sous-produits de dégradation puisqu’elle permet principalement un changement de phase des contaminants qui passent à l’état gazeux. Les contaminants qui sont extraits devront être traités en utilisant une technologie ex situ. La gestion des sous-produits de réaction fait partie du fonctionnement normal du système de traitement.
Le système EVS permet de stimuler la biodégradation de certains contaminants dans la zone vadose en augmentant l’aération. La biodégradation d’hydrocarbures aromatiques monocycliques et polycycliques ne produit pas de sous-produits toxiques. Toutefois la biodégradation de certains hydrocarbures aliphatiques chlorés peut générer des métabolites plus toxiques que leurs prédécesseurs (par exemple, la biodégradation du dichloroethène produit du chlorure de vinyle).
Les technologies de bioremédiation aérobie in situ, telles que la bioventilation et le biobarbottage.
Les traitements thermiques tels que l’injection d’air chaud ou de vapeurs et le chauffage par électromagnétisme ou résistance électrique augmentent les taux de volatilisation lorsque la température est maintenue sous les 40 °C. Cela permet à certains composés organiques moins volatils d’être vaporisés.
Rabattre la nappe phréatique par pompage permet d’augmenter la profondeur de la zone vadose pour effectuer le traitement sur un plus grand volume de sols. Toutefois, ceci n’est pas recommandé en présence de liquides légers en phase non aqueuse.
Imperméabiliser la surface du sol avec une géomembrane ou de la bentonite permet d’éviter l’extraction de l’air en surface (court-circuit) et d’augmenter le rayon d’influence.
L’injection d’air en combinaison avec l’EVS peut être intéressante pour la contamination située en profondeur, dans la zone saturée ou lorsque la perméabilité des sols est faible.
La fracturation mécanique ou pneumatique améliore la perméabilité du sol.
Les systèmes d’extraction nécessitent généralement le traitement des vapeurs extraites avant leur rejet dans l’atmosphère.
La vapeur extraite est souvent dirigée vers des séparateurs air/eau avant traitement par un système de contrôle des émissions atmosphériques utilisant soit l’adsorption (charbon actif granulaire), la biofiltration ou l’oxydation chimique (avec ou sans catalyseur). Des systèmes d’oxydation mal configurés peuvent générer des produits à combustion incomplète.
La description de plusieurs essais pilotes et des exemples d’applications sont disponibles sur le site de l’U.S. EPA. De plus, la technologie d’EVS est offerte par différentes compagnies privées comme technique permanente de restauration des sols.
On peut trouver quelques exemples d’applications aux adresses suivantes :
Soil Vapor Extraction and In Situ Chemical Oxidation at Swift Cleaners, Jacksonville, Florida (case 404)—Costperformance.org—FRTR
Air Sparging and Soil Vapor Extraction at Landfill 4, Fort Lewis, Washington (case 84)—Costperformance.org—FRTR
Abstracts of Remediation Case Studies Volume 4—FRTR—US EPA pdf
In Situ Bioremediation and Soil Vapor Extraction at the Former Beaches Laundry & Cleaners—FRTR
L’EVS est une technologie éprouvée et peu coûteuse.
La technique d’EVS est efficace uniquement lorsqu’il est possible d’assurer l’écoulement du gaz dans le sol. Afin d’étendre leur efficacité en dessous de la nappe phréatique, il est possible de renforcer ces techniques au moyen de méthodes d’assèchement ou de barbotage (injection d’air sous la nappe phréatique pour oxygéner les eaux souterraines ou extraire les contaminants de la zone saturée afin de les transporter vers la zone non saturée dans un courant de bulles).
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Fiche rédigée par : Josée Thibodeau, M.Sc, Conseil national de recherches
Mise à jour par : Karine Drouin, M.Sc., Conseil national de recherches
Date de mise à jour : 1 mars 2008
Dernière mise à jour par : Marianne Brien, P.Eng., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng., Golder Associés Ltée
Date de mise à jour : 22 mars 2019
