Fiche descriptive : Oxydation chimique – Traitement au peroxyde – in situ

De : Services publics et Approvisionnement Canada

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Description

L'oxydation chimique au peroxyde d'hydrogène consiste à injecter sous pression du peroxyde d'hydrogène liquide dans une matrice de sol contaminée.

La réaction d'oxydation par le peroxyde d'hydrogène n'est pas assez puissante pour dégrader complètement les contaminants organiques. Cependant, lorsque mélangé avec un catalyseur (fer ferreux (Fe2+)) pour former le réactif de Fenton, le potentiel d'oxydation du peroxyde d'hydrogène augmente. Les radicaux d'hydroxyle (OH•) produits lors de la décomposition du peroxyde d'hydrogène en présence de fer ferreux sont très réactifs et non spécifiques. Le catalyseur peut être fourni par la matrice du sol elle-même ou être ajouté sous forme de solution.

Le traitement au peroxyde d'hydrogène est efficace sur des composés qui ont un potentiel d'oxydation, tels que les métaux, la matière organique et les composés organiques. La réaction de Fenton dépend du potentiel hydrogène (pH) c'est-à-dire qu'elle est efficace à potentiel hydrogène (pH) acide, mais devient moins efficace en milieu alcalin. Cependant, le développement d'agents stabilisateurs contribuant à améliorer l'efficacité de cette réaction à des potentiel hydrogène (pH) plus élevés est en cours.

Source :

Analyses recommandées dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Analyses chimiques

  • La concentration des contaminants incluent :
    • dans les phases adsorbée
    • dissoute
    • libre
  • Potentiel hydrogène (pH)
  • La teneur en matière organique
  • La concentration des métaux
  • La concentration en composés ou matières réagissant avec l'oxydant incluent :
    • la matière organique naturelle
    • les métaux réduits
    • le carbonate
    • autres capteurs de radicaux libres
  • Les paramètres de la réaction incluent :
    • la cinétique
    • la stœchiométrie
    • la thermodynamique de la réaction

Analyses physiques

  • L'analyse granulométrique
  • La présence des liquides en phase non aqueuse (légers ou denses)
  • La capacité tampon du sol

Autre information recommandée pour une caractérisation détaillée

Phase II

  • La profondeur et l'étendue de la contamination
  • La présence de récepteurs :
    • la présence de récepteurs potentiels, la présence d'infrastructures de surface et souterraines et le risque de migration hors site

Phase III

  • La stratigraphie du sol
  • La connaissance détaillée de la géologie et de l'hydrogéologie incluent :
    • la direction d'écoulement des eaux souterraines
    • la conductivité hydraulique
    • les fluctuations saisonnières
    • le gradient hydraulique
  • La détermination des voies préférentielles de migration des contaminants
  • Le volume de sol à traiter
  • Une modélisation hydrogéologique

Essais recommandés dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Essais chimiques

  • Évaluation de la demande en oxydants chimiques

Essais physiques

  • Relevé des vapeurs
  • Évaluation du rayon d’influence
  • Évaluation des conditions d’opération (pression/extraction)

Essais hydrogéologique

  • Essais avec traceur

Remarques :

Dans un premier temps, des essais de laboratoire sont requis pour préciser les paramètres chimiques du traitement : quantités et concentrations d'oxydant, de catalyseur, d'acide ou d'agent de stabilisation, etc.

De plus, des essais in situ du traitement sont requis afin de déterminer le type de puits d'injection, le rayon d'influence des puits, l'espacement des puits d'injections ainsi que la concentration et les taux d'injection du peroxyde d'hydrogène qui permettent d'obtenir un taux maximum d'oxydation.

Applications

  • Permet de traiter la contamination située sous la nappe phréatique par injection sous pression de peroxyde d'hydrogène dans l'eau
  • Le traitement de la zone vadose est possible, mais plus complexe que celui de la zone saturée surtout si les sols sont très perméables, car il faut que le temps de contact entre l'oxydant et le contaminant soit assez important pour permettre l'oxydation de ce dernier
  • Performance maximale dans des environnements acides, avec un potentiel hydrogène (pH) variant de 2 à 4

Type de traitement

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

État de la technologie

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

Contaminants ciblés

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

Durée du traitement

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

Produits secondaires ou métabolites

L'oxygène produit à la suite de la décomposition du peroxyde va augmenter de façon importante la concentration d'oxygène dans la zone saturée et dans la zone vadose, ce qui peut favoriser la biorestauration aérobie. En présence d'oxydation partielle des contaminants, la production de composés secondaires toxiques est possible.

Limitations de la technologie

  • La perméabilité et l'hétérogénéité du sol influencent la migration de l'oxydant, et donc l'efficacité de la technique
  • Plus difficile en milieu alcalin
  • Le dégagement de chaleur lors de cette réaction d'oxydation exothermique peut favoriser la volatilisation et la désorption des contaminants
  • Il peut être nécessaire d'ajouter des agents chélateurs afin de maintenir ou d'augmenter la disponibilité du fer
  • Des hydrocarbures en phase libre présents sur le site devront être récupérés avant le traitement par oxydation chimique
  • Des niveaux de contamination élevés ou une demande bruit de fond élevée feront augmenter les coûts
  • Entreposage et manipulation de matières dangereuses

Technologies complémentaires améliorant l’efficacité du traitement

  • L'ajout d'agents stabilisateurs tels que des phosphates peut augmenter la stabilité et la distribution du peroxyde d'hydrogène, ce qui augmente le rayon d'influence de chacun des puits
  • L'oxydation au peroxyde d'hydrogène ou au réactif de Fenton peut aussi être couplée avec l'oxydation par ozone. Une combinaison d'agents d'oxydation réduit le temps de traitement et augmente le potentiel de dégradation complète des hydrocarbures pétroliers
  • L'oxydation chimique in situ peut également être couplée à un polissage biologique pour le traitement des concentrations résiduelles

Traitements secondaires requis

  • L'installation d'un système d'extraction des gaz peut être nécessaire

Exemples d'application

Les sites suivants donnent des exemples d'application :

Performance

  • L'oxydation chimique par injection de peroxyde d'hydrogène permet une restauration complète en un court laps de temps
  • La production de composés organiques volatils est faible
  • Il est possible d'utiliser un système d'injection de peroxyde d'hydrogène complètement automatisé

Références

Auteur et mise à jour

Fiche rédigée par : Serge Delisle, Eng. M.Sc. Conseil national de recherches

Dernière mise à jour par : Karine Drouin, M.Sc. Conseil national de recherches

Date de mise à jour : 7 mars 2019

Version :
1.0