Fiche descriptive : Volatilisation

De : Services publics et Approvisionnement Canada

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Description

La volatilisation ex situ consiste à extraire les composés volatils et semi-volatils qui sont facilement volatilisables contenus dans l'eau souterraine par un procédé d'injection d'air. L'eau souterraine est d'abord pompée dans un dispositif favorisant l'aération. L'exposition de l'eau à l'air favorise la volatilisation des composés organiques dissous. La volatilisation représente souvent l’une des phases de la méthode de pompage et traitement de l’eau souterraine.

Les contaminants ne sont pas éliminés par cette technologie, mais ils sont séparés de la phase aqueuse. Les émissions gazeuses doivent ensuite être traitées avec des techniques comme la filtration sur charbon activé. Après le traitement, l'eau traitée peut être réinjectée dans la nappe, évacuée vers un réseau de drainage ou rejetée dans un plan d’eau de surface.

Liens Internet :

Mise en œuvre de la technologie

Des puits, des tranchées de collecte, des drains perméables ou d’autres structures sont utilisés pour extraire l’eau souterraine. L’eau contaminée est ensuite envoyée, soit vers un réservoir d’aération où elle sera aérée par insufflation d'air, soit vers des systèmes d’aération (tour de garnissage ou bassin à plateaux) où elle sera dispersée sur des pièces de plastique, d’acier ou de céramique à l’aide de buses pendant qu’au même moment, de l’air est injecté à contre-courant afin d’augmenter son exposition et favoriser la volatilisation des contaminants.

Les vapeurs sont ensuite traitées par combustion (oxydation thermique, oxydation catalytique) ou par filtration/adsorption (charbon actif, biofiltration). L’eau traitée est ensuite réinjectée dans la nappe, dirigée vers un réseau d’égout ou rejetée dans un plan d’eau de surface.

La mise en œuvre d’un système de volatilisation peut inclure :

  • La mobilisation, l’accès au site et la mise en place d’installations temporaires;
  • L’installation de puits, de tranchées de collecte et/ou de drains perméables;
  • La mise en place et le raccordement des équipements de pompage;
  • La mise en place et le raccordement des équipements d’aération et de traitement de l’air et des systèmes de contrôle (pouvant nécessiter la construction d’un bâtiment ou l’aménagement d’un conteneur);
  • L’évacuation de l’eau traitée (puits d’injection, champ d’infiltration, système d’égout pluvial ou sanitaire, eau de surface, etc.);
  • Le démantèlement des puits et des équipements de traitement.

Matériaux et entreposage

  • Cette technologie est mise en place au moyen de méthodes et d’équipements traditionnels et couramment disponibles pour des travaux d’aménagement et d’installation de puits, de système de traitement d’eau, d’aqueduc ou de services publics;
  • Les unités de traitement peuvent être construites sur place ou préalablement assemblées et acheminées dans des conteneurs d’expédition, des remorques ou des palettes;
  • Les équipements de traitement nécessitent la mise en place d’une source d’énergie et peuvent nécessiter l’utilisation de produits d’entretien;
  • Les systèmes de traitement varient et peuvent inclure l’utilisation d’oxydants, de substrats biologiques, de matériaux adsorbants et/ou de différents agents;
  • La construction et l’aménagement ont généralement peu d’impact et nécessitent peu d’entreposage sur le site.

Résidus et rejets

La mise en place du système pourrait mener à la gestion de sols contaminés résultant des activités de forage ou d’excavation. Dans ce cas, ces sols doivent être éliminés hors site.

Les matériaux adsorbants usés (charbon activé) ou autres produits utilisés dans le traitement doivent être récupérés et disposés hors site, dans un centre autorisé. Ces résidus peuvent présenter des caractéristiques associées aux matières dangereuses, inflammables, corrosives ou être toxiques.

L’eau souterraine traitée doit respecter tous les critères applicables avant son rejet. Si elle n’est pas suffisamment traitée, elle peut représenter un danger pour les milieux récepteurs (eau contenant des sous-produits ou un pH non acceptable, par exemple).

Analyses recommandées dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Analyses chimiques

  • L'alcalinité
  • La concentration des contaminants présents dans les phases :
    • dissoutes
  • Les matières en suspension
  • Le fer
  • Le manganèse

Analyses physiques

  • L'analyse granulométrique
  • Les caractéristiques physiques du contaminant incluent :
    • la viscosité
    • la densité
    • la solibilité
    • la pression de la vapeur
    • etc.
  • La présence des liquides en phase non aqueuse (légers ou denses)

Essais recommandés dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Essais physiques

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

Essais hydrogéologiques

  • Essai de pompage
  • Essais avec traceur

Remarque : Des essais sur le terrain pour mesurer la conductivité hydraulique au niveau de la barrière gelée ainsi que le rayon d'influence des tubes frigorifiques sont nécessaires avant de procéder à l'installation d'une barrière gelée.

  • Essai de réinjection sous nappe (si l’eau est réinjectée en nappe)
  • Autre information recommandée pour une caractérisation détaillée

    Sans objet.

    Applications

    • Traitement de la contamination dissoute seulement;
    • Traitement ex situ, mais l'installation du système peut se faire sur le site contaminé;
    • Technique efficace pour le traitement des contaminants organiques volatils et des contaminants organiques semi-volatils, halogénés ou non halogénés, comme le trichloréthylène ou le benzène, le toluène, l’éthylbenzène et les xylènes.

    Applications aux sites en milieu nordique

    La volatilisation ex situ 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. De plus, le froid extrême peut nuire à la volatilisation. Les systèmes nordiques ont généralement besoin de techniques adaptées au climat tenant compte, notamment, du gel profond du sol, des changements saisonniers des conditions du sol et des longues périodes sans intervention de l’exploitant du système, sans ravitaillement en carburant et sans enlèvement des sorbants.

    Type de traitement

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

    État de la technologie

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

    Contaminants ciblés

    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
    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
    Avec restrictions

    Durée du traitement

    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
    S’applique
    Plus de 5 ans
    S’applique

    Considérations à long terme (à la suite des travaux d'assainissement)

    Aucune

    Produits secondaires ou métabolites

    La volatilisation ex situ ne produit aucun produit secondaire, car les contaminants sont transférés de la phase aqueuse à la phase gazeuse. Les émissions provenant du système de volatilisation doivent être captées et traitées.

    Limitations et effets indésirables de la technologie

    • La volatilisation ex situ est moins efficace pour les contaminants semi-volatils;
    • Cette technologie s'applique uniquement à la contamination dissoute;
    • Le débit d'air, le débit d'eau et la température de l'eau sont des facteurs qui peuvent affecter négativement l'efficacité du système;
    • Si l'eau est très chargée en matières en suspension, il est préférable de prétraiter l'eau afin de prévenir l'engorgement du système;
    • L'élimination du fer par oxydation en amont de l'unité de volatilisation est recommandée afin de prévenir ou de limiter l'encrassement;
    • L'alcalinité ou l'acidité du milieu peut causer de la corrosion. Pour éviter cela, la solution doit être neutralisée avant son introduction dans le système;
    • L’efficacité du système peut être limitée en raison du colmatage causé par l’oxydation des minéraux (fer et manganèse) présents dans l’eau, par la précipitation du calcium ou par la croissance de bactéries dans l’aérateur.

    Technologies complémentaires améliorant l’efficacité du traitement

    • Un traitement à la chaleur augmente l'efficacité de la volatilisation ex situ et permet le traitement des composés organiques moins volatils comme les cétones;
    • L'eau traitée par le système de volatilisation peut nécessiter d'autres traitements afin de correspondre aux critères de décontamination ou de rejet du site;
    • Un traitement d'élimination des matières en suspension, du fer ferreux et du manganèse dissous, ainsi que l’ajustement de l’alcalinité ou du pH, peut être requis afin de réduire les besoins en maintenance et pour prolonger le temps entre chacun des entretiens du système.

    Traitements secondaires requis

    Traitement des émissions gazeuses

    Exemples d'application

    Les sites suivants fournissent des exemples d'applications :

    Performance

    La volatilisation ex situ est efficace pour l'élimination des composés solubles volatils comme les BTEX et peut réduire de fortes concentrations telles que 10?000 mg/l. Le traitement de volatilisation ex situ enlève en moyenne 90 % des contaminants visés (CSMWG, 2003).

    Mesures pour améliorer la durabilité de la technologie et/ou favoriser l’assainissement écologique

    • Optimisation de la taille des équipements de pompage et/ou réinjection;
    • Optimisation du calendrier des travaux afin de favoriser le partage des ressources et réduire le nombre de jours de mobilisation;
    • Utilisation d’énergie renouvelable et d’équipement à faible consommation d’énergie (géothermique, solaire, etc.);
    • Ventilation passive ou pulsée;
    • Utilisation de biofiltres pour le traitement de l’air permet de réduire la demande; énergétique et la génération de déchets;
    • Prévoir un temps de traitement plus long pour éviter le fonctionnement en conditions hivernales, éliminant ainsi le besoin que le système soit préparé pour l'hiver tout en diminuant les quantités d’énergie requises;
    • Limite du nombre de visites sur le terrain en utilisant la télémétrie pour la surveillance à distance des conditions du site.

    Impacts potentiels de l'application de la technologie sur la santé humaine

    Poussière

    Ne s’applique pas

    S. O.

    Émissions atmosphériques/de vapeur – sources ponctuelles ou cheminées

    S’applique

    Surveillance des émissions (choix des paramètres, des types d’échantillons et du type d’intervention [fonction de la source, du risque ou des exigences locales])

    Émissions atmosphériques/de vapeur – sources non ponctuelles

    Ne s’applique pas

    S. O.

    Air/vapeur – sous-produits

    S’applique

    La volatilisation provenant de l’eau souterraine fortement contaminée peut créer des zones de concentration élevées de vapeurs dans l’enceinte du système de traitement. Un suivi des vapeurs est requis.

    Ruissellement

    Ne s’applique pas

    S. O.

    Eau souterraine – déplacement

    S’applique

    Modélisation des effets du pompage requis et surveillance à l’aide de capteurs de pression

    Eau souterraine – mobilisation chimique/géochimique

    Ne s’applique pas

    S. O.

    Eau souterraine – sous-produit

    Ne s’applique pas

    S. O.

    Accident/défaillance – dommage aux services publics

    S’applique

    Vérification des dossiers et obtention des permis préalables aux travaux d’excavation, élaboration de procédures d’excavation ou de forage et d’intervention d’urgence

    Accident/défaillance – fuite ou déversement

    S’applique

    Examen des risques, élaboration de plans d’intervention en cas d’accident et d’urgence, surveillance et inspection des conditions dangereuses

    Accident/défaillance – incendie/explosion

    S’applique

    Examen des risques, élaboration de plans d’intervention en cas d’accident et d’urgence, surveillance et inspection des conditions dangereuses

    Autre – manipulation des sols contaminés ou autres matériaux résultant du traitement

    S’applique

    Examen des risques, élaboration de plans d’intervention en cas d’accident et d’urgence, surveillance et inspection des conditions dangereuses

    Références

    Auteur et mise à jour

    Fiche rédigée par : Mahaut Ricciardi-Rigault, M.Sc., MCEBR

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

    Date de mise à jour : 26 novembre 2013

    Dernière mise à jour par : Nathalie Arel, P.Eng., M.Sc., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng. and Sylvain Hains, P.Eng., M.Sc., Golder Associés Ltée

    Date de mise à jour : 22 mars 2019

    Version :
    1.2.4