Fiche descriptive : Lavage, lessivage ou extraction chimique des sols – in situ

De : Services publics et Approvisionnement Canada

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Description

Les techniques de lavage des sols in situ, aussi appelées techniques de lessivage des sols ou extraction chimique, regroupent les techniques in situ de restauration des sols qui utilisent une solution de lavage (exemple : solvants, acides, agents chélateurs) afin de mobiliser les contaminants organiques ou inorganiques vers un système de récupération des eaux souterraines. Cette technologie implique l'injection en amont et le pompage en aval de la solution de lavage afin de favoriser la migration de la solution de lavage à travers la zone contaminée et de permettre la récupération des contaminants ainsi que de la solution de lavage. L'injection de la solution de lavage peut s'effectuer à partir de drains, de tranchées ou de puits d'injection. Dans le cas où la contamination est localisée dans la zone vadose, la solution de lavage peut être injectée directement à partir de la surface au-dessus du secteur contaminé. Les techniques de lavage des sols in situ sont généralement implantées afin de compléter le traitement ou d'améliorer la performance de techniques conventionnelles de pompage et traitement de l'eau souterraine.

Les solutions généralement utilisées pour augmenter la mobilité des contaminants lors du lavage des sols in situ peuvent être de l'eau, des surfactants, des cosolvants, des acides, des bases, des oxydants chimiques, des agents chélateurs ou des solvants organiques. La sélection de la solution de lavage et son efficacité sont principalement fonction des propriétés physiques des contaminants présents et de la nature des sols en place.

Sources :

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)
  • Le contenu en carbone organique
  • La teneur en matière organique
  • La capacité d'échange cationique (CEC)
  • L'extraction séquentielle de Tessier pour les métaux

Analyses physiques

  • Le coefficient de distribution (Kd) du contaminant
  • L'analyse granulométrique
  • Les caractéristiques physiques du contaminant incluent :
    • la viscosité
    • la densité
    • la solubilité
    • la pression de vapeur
    • etc.
  • La présence des liquides en phase non aqueuse (légers ou denses)
  • Spéciation minéralogique (au moyen des rayons X, ou de la microscopie électronique (MEB))

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

  • Étude de traitabilité en laboratoire – Adsorption
  • Étude de traitabilité – Lavage des sols

Essais physiques

  • Évaluation des conditions d’opération (pression/extraction)

Essais hydrogéologique

  • Essai de perméabilité
  • Essai de pompage
  • Essais avec traceur

Remarques :

Des essais en laboratoire et des essais pilotes sont nécessaires afin de déterminer les paramètres qui influencent les réactions d’extraction (concentration et composition de la solution de lavage), le temps de traitement et le coût du traitement.

Hydraulic studies are also necessary to obtain a reliable recovery system to ensure that all of the injected wash solution and contaminants are recovered.

Applications

  • Les techniques de lavage in situ des sols s'appliquent au traitement de la contamination dissoute et résiduelle ainsi qu'aux liquides en phase non aqueuse (légers et denses)
  • Permet le traitement de la contamination résiduelle présente dans les zones vadose et saturée
  • Procédé efficace pour une grande variété de contaminants organiques et inorganiques tels que les composés organiques volatils et semi-volatils (exemple : HAP), les BPC, les pesticides et les métaux lourds
  • Permet de traiter les composés organiques et inorganiques simultanément
  • Les solutions de lavage qui restent dans les sols à la suite du traitement peuvent favoriser la solubilité et la biodisponibilité des contaminants pour une éventuelle biorestauration
  • Efficacité maximale quand le sol est constitué de 50 à 70 % de sable

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
S’applique
Physique
S’applique
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
S'applique
Chlorobenzène
S'applique
Composés inorganiques non métalliques
S'applique
Composés phénoliques
S'applique
Explosifs
S'applique
Hydrocarbures aliphatiques chlorés
S'applique
Hydrocarbures aromatiques monocycliques
S'applique
Hydrocarbures aromatiques polycycliques
S'applique
Hydrocarbures pétroliers
S'applique
Métaux
S'applique
Pesticides
S'applique


Remarques:

Cette technologie s'applique aussi aux contaminants radioactifs ainsi qu'aux liquides légers et denses en phase non aqueuse.

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
Ne s’applique pas
Plus de 5 ans
Ne s’applique pas

Produits secondaires ou métabolites

Généralement, les techniques de lavage des sols ne génèrent pas de produits secondaires toxiques. Cependant, le lavage des sols peut induire des conditions anaérobies dans les sols. Dans ces conditions, certains composés sont transformés en substances toxiques. Par exemple, en milieu acide et anaérobie, l'arsenic peut former un gaz très toxique, l'arsine.

Limitations de la technologie

  • Le contenu du sol en particules fines telles les argiles ou les limons ne doit pas dépasser 20 % de la masse totale du sol
  • Une forte teneur en matière organique dans le sol diminue l'efficacité du traitement
  • La profondeur de la contamination peut augmenter considérablement les coûts reliés à l'utilisation de cette technologie
  • La conductivité hydraulique devrait idéalement être supérieure à 10-3 cm/s. Dans certain cas, cette technologie peut être envisageable pour une conductivité hydraulique se situant entre 10-3 et 10-5 cm/s
  • L'hétérogénéité de la formation et la présence d'infrastructures souterraines peuvent favoriser l'écoulement de la solution de lessivage par des chemins préférentiels
  • Difficile de traiter toute la zone contaminée lorsque la contamination est localisée dans un remblai hétérogène
  • Possibilité de générer des volumes importants d'effluents contaminés
  • Une mauvaise connaissance de l'hydrogéologie peut engendrer une migration de la contamination pendant et à la suite du traitement de lavage
  • La présence de composés résiduels de la solution de lavage à la fin du traitement peut rendre inacceptable cette technologie, selon la réglementation en vigueur
  • Les sols contaminés situés dans la zone vadose peuvent être difficiles, voire même impossibles à traiter

Technologies complémentaires améliorant l’efficacité du traitement

  • Les eaux de lavage doivent être traitées en surface pour en retirer les contaminants dissous ou en émulsion;
  • Lorsque c'est possible, les composés actifs de la solution de lavage pourront être recyclés (exemple : surfactant, alcool). Dans d'autres cas, ils devront être neutralisés ou séparés avant le rejet des eaux

Traitements secondaires requis

  • Le lessivage des sols peut être utilisé conjointement avec plusieurs autres techniques de restauration in situ des sols, comme la biostimulation par exemple

Exemples d'application

On peut trouver des exemples d'application aux adresses suivantes :

Performance

Les techniques de lavage des sols in situ sont efficaces pour le traitement d'une grande quantité de contaminants. Plusieurs compagnies privées offrent leur propre procédé de lavage des sols avec leur propre mélange de solvants en solution. Certaines de ces compagnies offrent une décontamination complète sur une courte période de temps et leur système peut être complètement automatisé.

Références

Auteur et mise à jour

Fiche rédigée par : Josée Thibodeau, 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