Fiche descriptive : Brassage des sols – Processus chimique – in situ

De : Services publics et Approvisionnement Canada

Sur cette page

Description

Le brassage des sols est une technique de remédiation des sols in situ qui consiste à introduire un équipement de mélange muni de buses dans les sols contaminés pour le remanier et injecter une solution de traitement. La solution de traitement peut contenir une variété d’amendements, déterminés en fonction du type de contamination et des objectifs du traitement. Il peut s’agir de ciment Portland ou de pouzzolane, de liants organiques (bitume, polyéthylène, paraffine et autres polyoléfines), d’agents de traitement biologiques (composés à relâchement progressif d’oxygène, nutriments et microorganismes), d’oxydants chimiques ou de fer zérovalent. Ces amendements sont généralement injectés dans le sol sous forme de boue liquide, mais peuvent aussi être mélangés au sol sous forme solide à l’aide des tarières qui servent aussi à homogénéiser le mélange sol/amendements. De la vapeur peut aussi être injectée au moment du mélange.

Le brassage des sols avec processus chimique in situ est généralement combiné à d'autres techniques de traitement, comme l'extraction de vapeur avec injection d'air (ambiant ou chaud), la solidification et la stabilisation, la réduction chimique (fer zérovalent) et/ou l’oxydation chimique.

Liens Internet :

Mise en œuvre de la technologie

La mise en œuvre du brassage des sols implique les étapes suivantes :

  • La mobilisation et l’accès au site;
  • La mise en place des équipements de préparation des amendements;
  • La réalisation de trous ou de zones de mélange d’un diamètre pouvant varier de 0,9 à 10 m, permettant le brassage des sols jusqu’à des profondeurs de 18 m;
  • L’aménagement des installations nécessaires à la technique de traitement complémentaire;
  • La démobilisation du site à la fin des travaux.

Matériaux et entreposage

Le brassage des sols s’effectue à l’aide de machinerie spécialisée pouvant nécessiter des conditions d’installations particulières.

L’entreposage sur le site est généralement limité à des quantités de carburant et de lubrifiant ou à des fournitures de chantier, le temps des travaux de brassage des sols.

Des amendements, dont la nature dépend du contaminant à traiter peuvent aussi être entreposés sur le site.

Si une technologie complémentaire est utilisée, des matériaux et de l’entreposage en lien avec cette technologie peuvent être laissés sur le site.

Résidus et rejets

Le brassage des sols produit peu de résidus et aucun rejet. La technologie complémentaire sélectionnée peut en produire.

Analyses recommandées dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Analyses chimiques

  • pH
  • L'alcalinité
  • La teneur en matière organique
  • La concentration des contaminants présents dans les phases :
    • adsorbées
    • dissoutes
    • libres

Analyses physiques

  • La teneur en eau du sol
  • L'analyse granulométrique
  • La présence des liquides en phase non aqueuse (légers ou denses)

Essais recommandés dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Essais chimiques

  • Évaluation de la demande en oxydants chimiques

Remarque :

Un essai à petite échelle sur le terrain est requis afin de déterminer l'efficacité de la technologie ainsi que le design adapté aux conditions spécifiques du site contaminé (temps de résidence, débit de pompage, nécessité d'un prétraitement).

Essais physiques

  • Relevé des vapeurs
  • Évaluation de la fréquence optimale de brassage

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
    • le risque de migration hors site

Phase III

  • La stratigraphie du sol
  • La détermination des voies préférentielles de migration des contaminants
  • Le volume de sol à traiter
  • Une modélisation hydrogéologique
  • La connaissance détaillée de la géologie et de l'hydrogéologie incluant :
    • la direction d'écoulement des eaux souterraines
    • la conductivité hydraulique
    • les fluctuations saisonnières
    • le gradient hydraulique

Remarques :

Un essai de traitabilité est recommandé pour évaluer l’efficacité des amendements potentiels et déterminer le dosage optimum. De plus, il peut être nécessaire de valider la stabilité des produits pour plusieurs paramètres chimiques et physiques comme la conductivité hydraulique, le potentiel de lixiviation, la compression sans étreinte, etc.

Applications

  • Applicable pour tous les types de sols incluant les sols ayant une perméabilité ou une conductivité hydraulique faible, tels que les argiles et le silt et les sédiments marins ou lacustres;

Applications aux sites en milieu nordique

  • Les sites éloignés requièrent une mobilisation plus importante et entraînent des coûts de surveillance sur place plus élevés;
  • Le brassage uniforme des sols peut s’avérer difficile si le gel a pénétré en profondeur des sols à traiter;
  • Les conditions qui se trouvent en milieu nordique pourraient aussi limiter la mise en place des technologies complémentaires au brassage des sols.

Type de traitement

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
Ne s’applique pas
Contamination résiduelle
S’applique
Contrôle
S’applique
Phase libre
S’applique
Physique
S’applique
Résorption
S’applique
Thermique
S’applique

État de la technologie

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

Remarques :

La stabilisation/solidification peut être utilisée comme technologie complémentaire pour le traitement des biphényles polychlorés.

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

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

Selon le type de contamination, l’amendement et la technologie complémentaire sélectionnés, il se peut qu’un suivi ou un nouvel échantillonnage des sols soit requis afin d’évaluer l’efficacité du traitement et les besoins en ajout d’amendements ou en traitement complémentaire supplémentaire.

Produits secondaires ou métabolites

Le brassage des sols contaminés favorise la volatilisation des composés organiques volatils et semi-volatils. Selon la technologie complémentaire sélectionnée, des produits secondaires peuvent être générés (l'oxydation chimique peut générer des produits secondaires, selon l'agent oxydant choisi et les contaminants présents).

Limitations et effets indésirables de la technologie

  • L'accès à toute la surface du site à traiter est essentiel. La contamination des sols sous les bâtiments ou autre infrastructures ne peut être traitée par le brassage des sols in situ;
  • L'efficacité de la technologie est réduite lorsque la contamination est située dans des sols perméables localisés sous la nappe phréatique;
  • L'efficacité du brassage des sols est réduite avec l'augmentation de la profondeur de contamination;
  • Un sol dense ou la présence de blocs limite la capacité de mélange;
  • Les concentrations élevées de certains contaminants peuvent limiter le processus de fixation ou être toxiques pour les microorganismes.

Technologies complémentaires améliorant l’efficacité du traitement

La technique de brassage des sols peut être combinée avec différentes techniques de traitement des sols in situ selon les particularités du terrain et de la contamination. Les techniques les plus souvent appliquées simultanément avec le brassage des sols sont :

  • L'oxydation chimique in situ;
  • L'injection d'air ou d'air chaud avec un système d'extraction de vapeurs;
  • L'injection d'eau chaude ou de vapeurs avec un système d'extraction de vapeurs;
  • La solidification ou la stabilisation des sols.

Traitements secondaires requis

La production de produits secondaires, selon la technologie secondaire sélectionnée, peut nécessiter la mise en place d’une unité de traitement secondaire.

Exemples d'application

Les sites suivants fournissent des exemples d’applications :

Performance

La technique de brassage des sols, combinée à un traitement d’injection au persulfate de sodium catalysé par une base, a été utilisée sur des sols contaminés par du xylène et des pesticides sur un site de Robbinsville, New Jersey. Un total de 2?100 m3 de sols a été traité, à une profondeur de 4,6 m (Deep Foundations Institute, 2014).

Dans un autre projet à East Rutherford, New Jersey, le brassage des sols combiné à une oxydation au permanganate de potassium a été utilisé pour traiter 5?700 m3 de sols contaminés au TCE jusqu'à une profondeur de 5,8 m (Deep Foundations Institute, 2014).

Lors d'une démonstration de la technique de brassage des sols avec l'injection de peroxyde d'hydrogène au Gaseous Diffusion Plant de Portsmouth, situé aux États-Unis, 72 % des composés organiques volatils présents dans le sol ont été dégradés ou volatilisés, après 75 minutes de traitement. La profondeur de traitement a atteint un maximum de 5 m (U.S. Department of Energy, 1996).

Dans une étude de cas au Kansas City Plant situé aux États-Unis, le brassage des sols avec ajout de permanganate de potassium a été utilisé pour traiter des sols dans les zones saturée et non saturée. Des taux de dégradation du trichloréthylène de 69 % dans la zone saturée et de 83 % dans la zone non saturée ont été obtenus après deux périodes de deux jours de traitement (U.S EPA, 1998).

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

  • Utilisation de machinerie à haute efficacité énergétique;
  • Selon la technologie complémentaire sélectionnée, d’autres moyens peuvent s’appliquer;
  • Sélectionner des amendements produits localement.

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

Poussière

S’applique

Surveillance des émissions à la source (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 vapeurs – sources ponctuelles ou cheminées

Ne s’applique pas

S. O.

Émissions atmosphériques/de vapeurs – sources non ponctuelles

S’applique

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

Air/vapeur – sous-produits

S’applique

Surveillance des émissions à la source, examen des risques potentiels associés aux sous-produits, élaboration de plan d’intervention

Ruissellement

S’applique

Au moment d’amender, minimiser la production d’eau (choix des paramètres, des types d’échantillons et du type d’intervention [fonction de la source, du risque ou des exigences locales])

Eau souterraine – déplacement

Ne s’applique pas

S. O.

Eau souterraine – mobilisation chimique/géochimique

S’applique

L’ajout d’amendements peut affecter l’eau souterraine. Un suivi en aval du site peut être requis (choix des paramètres, des types d’échantillons et du type d’intervention [fonction de la source, du risque ou des exigences locales])

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 de brassage, élaboration de procédures 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

Ne s’applique pas

S. O.

Autre

Ne s’applique pas

S. O.

Références

Auteur et mise à jour

Fiche rédigée par : Josée Thibodeau, M.Sc, Conseil national de recherches

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

Date de mise à jour : 30 avril 2014

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 :
1.2.2