From: Public Services and Procurement 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.
A multi-phase extraction system involves the use of wells, trenches, permeable drains or other structures to extract:
Extracted phases are separated for subsequent treatment or disposal. Phase separators include “knockout drums” (air/water separators) and oil-water separators. Vapour treatment systems commonly use combustion processes, such as thermal oxidation or catalytic oxidation, or filtration/sorption processes, such as activated carbon filtration or biofiltration.
Multi-phase extraction system projects may include:
Systems are frequently test-implemented on a “pilot” scale.
Intensive multi-phase extraction may not be appropriate for remote northern sites without access to utilities or local operations and maintenance labour. Possible alternatives include source area excavation, passive skimming, passive reactive barriers, and bioventing as alternatives. Northern systems require climate-appropriate design, including consideration of deep frost, permafrost, seasonal changes in ground conditions and long periods without operator intervention, fuel supply or collected product removal.
In cold climates, freeze-thaw cycles can cause the remobilization of residual NAPL. As wet soil freezes, its volume increases because ice has a larger volume than liquid water. The increased volume results in material transport through frost heave and related phenomena.
Notes:
Free product recovery rates typically decline quickly, in a matter of weeks to months. When further free product recovery becomes uneconomic, the system is often replaced with an alternative residual impact management strategy, such as monitored natural attenuation or groundwater pump and treat.
As discussed above, multi-phase extraction systems are commonly taken off-line and replaced once recoverable free product has been exhausted. At the time of replacement, environmental clean-up criteria typically have not been met. Rebound of LNAPL can occur some time after system shutdown. Monitoring of LNAPL over a few weeks to months depending on the type of soils is recommended.
Multi-phase extraction systems can stimulate contaminant biodegradation because of increased air circulation and oxygen concentration within the vadose zone. Biodegradation of certain chlorinated aliphatic hydrocarbons may produce toxic metabolites (e.g. biological transformation of dichloroethene forms vinyl chloride). By-products and metabolites produced in the substrate will typically be captured by the extraction well system and can thus be removed by the treatment unit. In general, the potential for by-product production in situ is very limited.
MPE systems include treatment systems for the extracted vapour and liquid (NAPL or mixed NAPL and groundwater). Incomplete reaction within a given treatment system may result in hazardous degradation products. Management of treatment system by-products is a part of normal treatment system operation.
The following sites provide sample applications:
Multiphase Extraction (Bioslurping) of JP-4 Impacted Soil and Groundwater, Yokota, Japan—Shih & Griffin 1996—Carbtrol pdf
Multi-Phase Extraction and Dual-Pump Recovery of LNAPL at the BP Former Amoco Refinery, Sugar Creek, MO March 2005—CluIn—US EPA pdf
Risk Reduction using Innovative Vacuum-enhanced Plume Controls—Solc & Botnen 2009—US Dept. of Energy
Multi-phase extraction is a proven technology used, for over 20 years, to recover LNAPL when LNAPL is above residual range. In general, multi-phase extraction technologies are more cost-effective than other active LNAPL technologies (ITRC, 2009).
A report published by the U.S. EPA (2005) includes a comprehensive discussion of the performance and costs of multi-phase extraction systems:
Unavailable for this factsheet
Composed by : Martin Désilets, B.Sc., National Research Council
Updated by : Jennifer Holdner, M.Sc., Public Works Government Services Canada
Updated Date : April 29, 2014
Latest update provided by : Marianne Brien, P.Eng., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng., Golder Associés Ltée
Updated Date : March 31, 2018