Fiche descriptive : Système de récupération de liquide en phase non aqueuse par vide partiel

De : Services publics et Approvisionnement Canada

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Description

La technique consiste à appliquer un vide à l'intérieur du puits afin de créer une dépression et permettre le pompage simultané de la phase libre et de l'eau combiné à une extraction des vapeurs des contaminants. Les trois principales configurations utilisées sont : l'extraction sous vide avec un seul mode de pompage par puits (un tuyau de succion est généralement utilisé « drop-tube extraction system »), l'extraction sous vide à l’aide de deux systèmes de pompage (généralement une pompe et un tuyau de succion sont utilisés « dual-phase extraction ») et la bioaspiration ou extraction multi-phase (« bioslurping »).

La configuration en utilisant un mode de pompage consiste à installer un conduit (« drop-tube ») dans le puits pour récupérer les liquides et extraire l'air. L'extraction est effectuée à partir d'une pompe à pression négative située à la surface. Les liquides et les vapeurs sont récupérés simultanément et un séparateur air-liquide est requis. À cause de la nature du vide appliqué, la profondeur du liquide pompé est généralement limitée à environ 10 mètres (30 pieds), mais certaines applications sont possibles à plus grande profondeur.

Un système d'extraction avec deux systèmes de pompage consiste à installer une pompe dans le liquide (eau ou phase libre) et un tuyau de succion dans la zone vadose afin d'appliquer une pression négative à la tête de puits. Dans cette configuration, les liquides et les gaz sont extraits séparément.

La technique de bioaspiration utilise un seule mode de pompage par puits, mais le tuyau de récupération (drop-tube) est installé à l'interface liquide-air. Cette technique permet une aération forcée de la zone vadose (biodégradation aérobie) et minimise la récupération de l'eau souterraine, tout en maximisant la récupération de la phase libre.

Sources :

Analyses recommandées dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Analyses biologiques

  • Le dénombrement de la population bactérienne hétérotrophe totale et de la population bactérienne spécifique

Analyses chimiques

  • La concentration des contaminants incluent :
    • dans les phases adsorbée
    • dissoute
    • libre
  • Potentiel hydrogène (pH)
  • La teneur en matière organique
  • La concentration des nutriments incluent :
    • l'azote ammoniacal
    • l'azote total Kjeldahl
    • les nitrates
    • les nitrites

Analyses physiques

  • La concentration en méthane
  • L'analyse granulométrique
  • Les caractéristiques physiques du contaminant incluent :
    • la viscosité
    • la densité
    • la solubilité
    • la pression de vapeur
    • etc.
  • La tension superficielle eau/liquides immiscibles dans les conditions du site
  • La présence des liquides en phase non aqueuse (légers ou denses)

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 détermination des voies préférentielles de migration des contaminants
  • Une modélisation hydrogéologique

Essais recommandés dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Essais biologiques

  • Essai de minéralisation en microcosmes
  • Essai de respirométrie in situ
  • Essai de biodégradation en bac

Essais physiques

  • Essais de perméabilité à l’air
  • Relevé des vapeurs
  • Évaluation du rayon d’influence
  • Évaluation des conditions d’opération (pression/extraction)

Essais hydrogéologique

  • Essai pneumatique
  • Essai de perméabilité
  • Essai de pompage

Applications

  • Permet le traitement de la phase libre, de la contamination résiduelle et des vapeurs situées dans la zone vadose.
  • Le système d'extraction sous vide peut être utilisé pour des formations de perméabilité modérée à faible 10-5 à 10-3 cm/s
  • Peut être utilisé dans des formations plus perméables que 10-3 cm/s, mais exige dans ce cas que les puits d'extraction soient situés plus près les uns des autres et qu'il y ait présence d'un scellant en surface pour augmenter le rayon d'influence.
  • Permet la récupération de phase libre même à de faibles épaisseurs.
  • Le système d'extraction sous vide permet d'évaporer une partie de la contamination résiduelleet/ou de favoriser sa biodégradation.

Type de traitement

Type de traitementS’applique ou Ne s’applique pas
In situ
S’applique
Ex situ
Ne s’applique pas
Biologique
S’applique
Chimique
Ne s’applique pas
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
Ne s'applique pas
Chlorobenzène
Avec restrictions
Composés inorganiques non métalliques
Ne s'applique pas
Composés phénoliques
Avec restrictions
Explosifs
Ne s'applique pas
Hydrocarbures aliphatiques chlorés
S'applique
Hydrocarbures aromatiques monocycliques
S'applique
Hydrocarbures aromatiques polycycliques
Avec restrictions
Hydrocarbures pétroliers
Avec restrictions
Métaux
Ne s'applique pas
Pesticides
Ne s'applique pas

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

Le système de récupération de liquide par vide partiel peut stimuler la biodégradation des contaminants par l'apport d'oxygène. La biodégradation de certains hydrocarbures aliphatiques chlorés peut générer des métabolites (exemple, la transformation biologique du dichloroéthène forme du chlorure de vinyle).

Limitations de la technologie

  • Généralement moins efficace dans un milieu très ou peu perméable en fonction des objectifs visés
  • Le débit de pompage de liquides réduit lorsque le niveau de l’eau est profond (>10 mètres)
  • La température peut limiter les phénomènes de biodégradation et influencer la volatilisation des contaminants organiques
  • Un matériel hétérogène, la présence d'interlits imperméables et/ou de chemins préférentiels peuvent réduire l'efficacité de récupération des LPNA et de l'aération des sols
  • L'efficacité de la volatilisation peut être réduite en présence d'une haute teneur en matières organiques
  • Dans certains cas, la récupération de la phase libre génère un volume important d'eau à traiter
  • La séparation des phases (eau/produit/vapeur) et/ou le traitement des effluents peuvent être complexes selon la nature des contaminants
  • Des fluctuations importantes du niveau de la nappe peuvent rendre les ajustements plus complexes

Technologies complémentaires améliorant l’efficacité du traitement

  • Le chauffage des sols (électromagnétique, par résistance électrique, à l'air chaud ou à la vapeur) favorise la mobilité des LPNA et la volatilisation des composés un peu moins volatils tout en accélèrant les processus de biodégradation à condition que les chaleurs atteintes ne soient pas trop élevées
  • La fracturation mécanique ou pneumatique améliore la perméabilité des sols moins perméables
  • L'imperméabilisation de la surface du sol élargit la zone d’influence et réduit les risques de migration des vapeurs vers l'extérieur
  • L'abaissement du niveau piézométrique peut aider à traiter la frange capillaire. Cette approche n’est pas souhaitée s'il y a présence de LPNA

Traitements secondaires requis

  • Requiert un système de séparation et de traitement des phases liquides et gazeuses

Exemples d'application

Les sites suivants fournissent des exemples d'applications :

Performance

  • Le système de récupération de liquide en phase non aqueuse (LPNA) par vide partiel permet de traiter les composé organique volatils (COV) en phase libre, la contamination dissoute dans l’eau souterrain et résiduelle dans la zone vadose résiduelle et contaminants volatils), la phase libre et la contamination dissoute.
  • Permet de récupérer les LPNA en minimisant le pompage de l’eau souterraine
  • Peut être utilisé pour le rabattement de la nappe d’eau souterraine (sols à faible ou moyenne perméabilité) pour volatiliser ou biodégrader les composés organiques
  • L’opération du système peut être modifée pour privilégier de façon séquentielle le traitement voulu (exemple : récupération des LPNA suivi du rabattement de la nappe pour la bioventilation)
Le rapport suivant donne les coûts et la performance liés à l'utilisation d'un système de récupération biphase et d'un système d'extraction multiphase sur un site particulier :

Références

Auteur et mise à jour

Fiche rédigée par : Martin Désilets, B.Sc. Conseil national de recherches

Dernière mise à jour par : Jennifer Holdner, M.Sc. Travaux publics et Services gouvernementaux Canada

Date de mise à jour : 7 mars 2019

Version :
1.0