De : Services publics et Approvisionnement Canada
Les systèmes d'extraction multiphase (EMP), aussi appelés systèmes d'extraction sous vide ou système de récupération de produit en phase libre sous vide, comprennent toutes les technologies qui appliquent un vide à l'intérieur d'un puits avec une pression négative afin de pomper le liquide en phase non aqueuse ( LPNA) et/ou des eaux souterraines contaminées combinées à l'extraction des vapeurs. Des systèmes d’EMP sont souvent installés sur des sites où il est possible de simultanément récupérer les LPNA, contrôler la pollution des eaux souterraines ou assainir les sols au-dessus de la nappe phréatique (la zone « vadose »). L’EMP est une technologie énergivore et coûteuse qui est souvent abandonnée au profit d'autres mesures lorsque le produit en phase libre a été récupéré et traité.
Cette technique possède une terminologie très variée; cependant, les deux principales configurations utilisées sont : 1) l'extraction sous vide avec un seul tuyau d’aspiration aussi appelé bioaspiration (« bioslurping »), extraction des deux phases (« Dual-phase extraction ») ou récupération de l’ensemble des fluides (« Total Fluids Recovery »), et 2) l'extraction sous vide à l’aide de deux pompes (généralement une pompe submersible et une pompe à vide), également appelée extraction double phase.
La configuration en utilisant un seul mode de pompage consiste à installer un tuyau d’aspiration dans le puits, au niveau de l’interface air-liquide, pour récupérer les liquides contaminés et extraire les vapeurs. L'extraction est effectuée à partir d'une pompe à pression négative (à vide) située à la surface. Les liquides et les vapeurs contaminées sont récupérés simultanément et un séparateur air-liquide est requis. En raison de la nature du vide appliqué, la profondeur du liquide pompé est généralement limitée à environ 10 m (30 pieds), mais certaines applications sont possibles à plus grande profondeur. Parce que cette technique permet une aération forcée de la zone vadose et améliore ainsi la biodégradation aérobie, elle est également connue sous le nom de bioaspiration.
Un système d'extraction à double phase consiste à installer des conduits séparés pour le liquide et le gaz, une pompe submersible dans le liquide contaminé (LPNA et eau souterraine) et une seconde pompe dans la zone vadose pour extraire l'air uniquement. Une pression négative est créée dans le puits et le liquide et les vapeurs contaminés sont pompés séparément.
Les techniques d’EMP comprennent l’utilisation de puits, tranchées, drains perméables ou d'autres infrastructures pour extraire :
Les phases sont séparées puis traitées ou éliminées. Les séparateurs de phases comprennent des séparateurs air-eau et des séparateurs huile-eau. Les systèmes de traitement de vapeur sont couramment composés d’unités de combustion, tels que l’oxydation thermique ou l’oxydation catalytique, ou de système de filtration/adsorption (charbon activé ou biofiltration).
La mise en œuvre d’un système EMP peut inclure :
Les systèmes sont souvent testés à l’échelle pilote avant l’implantation à pleine échelle.
L’extraction multiphase intensive n’est pas toujours appropriée 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. Il faudrait plutôt envisager l’utilisation de technologies d’excavation à la source, d’écrémage passif, de barrières réactives passives ou de bioventilation comme alternatives. Les systèmes nordiques ont généralement besoin d’une conception adaptée au climat tenant compte notamment du gel profond du sol, du pergélisol, des changements saisonniers de conditions du sol et de longues périodes sans intervention de l’exploitant du système, sans ravitaillement en carburant et sans enlèvement des produits recueillis.
Dans les climats froids, les cycles de congélation-décongélation peuvent entraîner la remobilisation de la LPNA résiduelle. Lorsque le sol humide gèle, son volume augmente parce qu'il a un volume plus important que l'eau liquide. L'augmentation du volume entraîne le transport de la matière par soulèvement résultant du gel et des phénomènes connexes.
Remarques :
Les taux de récupération de liquides non aqueux en phase libre tendent à diminuer rapidement, soit d’une durée de quelques semaines à quelques mois. Lorsque la récupération de liquides non aqueux en phase libre n’est plus rentable, le système d’EMP est souvent remplacé par une autre technologie, tel que l'atténuation naturelle contrôlée ou le pompage et traitement des eaux souterraines, pour gérer les impacts résiduels.
Comme discuté ci-dessus, les systèmes d'extraction multiphase sont généralement retirés et remplacés une fois que le produit libre récupérable a été épuisé. Au moment du remplacement, les critères de réhabilitation de l'environnement n'ont généralement pas été respectés. Le retour de LLPNA dans les puits peut se produire quelque temps après l'arrêt du système. Il est recommandé de surveiller les niveaux de LLPNA de quelques semaines à quelques mois selon le type de sol.
Le système d’extraction multiphase peut stimuler la biodégradation des contaminants par l'augmentation de l’air circulé et de la concentration en oxygène. La biodégradation de certains hydrocarbures aliphatiques chlorés peut générer des métabolites toxiques (par exemple, la transformation biologique du dichloroéthène forme du chlorure de vinyle). Les produits secondaires ou métabolites qui se produisent dans le sous-sol sont typiquement récupérés par le puits d’extraction et peuvent ainsi être éliminés par le système de traitement. En général, le potentiel de production de sous-produits in situ est très limité.
Les systèmes EMP comprennent des systèmes de traitement pour la vapeur et le liquide extraits (LPNA ou un mélange de LPNA et d'eau souterraine). Une réaction incomplète dans un système de traitement donné peut entraîner des produits de dégradation dangereux. La gestion du système de traitement des sous-produits fait partie du fonctionnement normal du système de traitement.
Les sites suivants fournissent des exemples d'application:
L'extraction multiphase est une technologie éprouvée utilisée depuis plus de 20 ans pour récupérer les LLPNA lorsque le niveau de LLPNA dépasse la plage résiduelle. En général, les technologies d'extraction multiphases sont plus rentables que les autres technologies actives pour les LLPNA (ITRC, 2009).
Le rapport suivant donne les coûts et la performance liés à l'utilisation d'un système de récupération à double phase et d'un système d'extraction multiphase sur un site particulier :
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Fiche rédigée par : Martin Désilets, B.Sc., Conseil national de recherches
Mise à jour par : Jennifer Holdner, M.Sc., Travaux publics et Services gouvernementaux Canada
Date de mise à jour : 29 avril 2014
Dernière mise à jour par : Marianne Brien, P.Eng., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng., Golder Associés Ltée
Date de mise à jour : 31 mars 2018
