atelier 2 : traitement in situ l’eau
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Atelier 2 : traitement in situ des sols et de l’eau
• Mot de bienvenue
• Présentation sommaire de l’étude de cas (15 min)
• Définition et développement du modèle conceptuel (45 min)
• Premier exercice
• Sélection des technologies (30 min)
• Présentation des options
• Pause (15 min)
• Deuxième exercice (60 min)
• Conclusion et mot de la fin
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Étude de cas
• Usine de fabrication de produits chimiques et textile
• Fermeture en 2015 après 70 ans d’opération
• Zonage mixte (résidentiel, commercial, agricole)
• ≈ 50 bâtiments
• Superficie du terrain ≈ 1,5 km2
• 30% boisé
• Ancien dépotoir (50 000 m3)
• Cours d’eau ceinture le dépotoir
• Lagune de traitement des eaux usées
• Eau souterraine utilisée comme source d’eau potable
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Résumé des études environnementales
• Phases I, II et III
• Produits utilisés: PCE, TCE, BTEX, acétone …
• Réservoirs (≈20): 4500 – 500 000 l
• Déversement de diésel : 20 000 l (bâtiment 8)
• Fuite de benzène (bâtiment 15)
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Sable et gravier MR
Sable fin à moyen
Till
Roc çalcaire et dolimitique
Écoulement NW-SE (ruisseau/maisons/agricole)
3,5 m
5 m
Vues en coupes
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Bâtiment 8
• Panache de phase flottante (diésel) :
• 2 500 m2
• 1-40 cm
• 30 000 – 45 000 litres
• 12% sous le bâtiment
• 7 000 m3 de sols contaminés (annexe >II du RPRT)
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Bâtiment 15
• Sols et eaux contaminés en benzène
• Sols >critères (zone non saturée ou vadose)
• Moyenne : 300 mg/kg (max : 2000 mg/kg)
• Horizon contaminé : 0-3 m sous dalle du plancher
• Superficie : 1 200 m2
• Volume : 2 500 m3
• Concentration de benzène au-dessus de GW2 (intrusion de vapeur)
• Eaux affectées : 500 m2
• Eau du roc non contaminée (till)
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Ancien dépotoir• ≈ 10 réservoirs enfouis
• Enclave (200 x 500 m) de TCE, DCE, CV dans le roc
• Absence de till sous le dépotoir (migration verticale)
• 3 puits d’eau potable du roc affectés (producteurs maraichers)
• Concentrations : 100 – 2000 ug/l
• Source du TCE inconnue
• Présence de CrVI dans l’aquifère de sable
• Le panache atteint le cours d’eau : au-delà des critères
• Concentrations : 50 – 400 ug/l
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Exemple de modèle conceptuel
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Définition d’un modèle conceptuel
• Une représentation des caractéristiques d’un système physique
• S’oriente en fonction de l’objectif souhaité :
• Mesurer l’effet d’un pompage (AEP/industriel) sur le milieu
• Prédire la migration d’un contaminant (zone source → récepteurs)
• Mesure l’efficacité d’un système de traitement in situ
• Évaluer des critères de concentration en un point (analyse de risque)
• Complexité adaptée – bien représenter les phénomènes pertinents
• Développement du modèle ↔ processus itératif
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Norme ASTM
• Identifier les contaminants confirmés/potentiels vs historique du site
• Identifier et caractériser les zones sources des contaminants
• Caractériser le milieu (d’écoulement)
• Délimiter les voies de migration (confirmées/potentielles) dans
l’environnement
• Identifier et caractériser les récepteurs potentiels (humain, écologique, etc.)
• Fixer les limites du site d’étude ou les frontières du système
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Premier exercice (40 min)
• Lire la documentation disponible sur votre table
• Élaborer un modèle conceptuel selon le cas
• Utiliser les outils disponibles pour dessiner/écrire
• Les membres du comité seront disponibles pour répondre à vos questions
• Présenter votre modèle à la fin de l’exercice
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Technologies traitement in situ des sols et de l’eau
souterraine
• Récupération des hydrocarbures en phase libre
• Pompage et traitement
• Oxydation chimique et réduction chimique
• Biorémédiation
• Chauffage des sols
• Barbotage / Biobarbotage / Bioventilation
• Extraction de vapeur / Bioventilation
• Lavage des sols
• Stabilisation
• Vitrification
• Électrocinétique
• Barrière réactive
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Techniques de mobilisation et récupération de
phases immiscibles
• Passive (écrémage)
• Active conventionnelle
• Active non conventionnelle
• Rehaussée sous vacuum
• Solutions tensio-actives
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Techniques passives (écrémage)
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Rehaussée sous vacuum (bioslurping)
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Séparateur
eau-huile
Séparateur
air-liquide
Exemples de bioslurping
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Pompage et traitement : composantes et schéma
d’écoulement
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Séparateur
eau-huile
Stratégies de pompage et de traitement
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Séparateur
eau-huile
Écoulement de
l’eau souterraine
Puits
d’injection
Source de
contamination
Puits de
pompage
Exemples de pompage et traitement
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21
Oxydation chimique (ISCO)
Puits d’injection Puits de suivi
Oxydants
Crépine
Sols/eaux
contaminés
Surface/nappe
Direction de l’écoulement de l’eau souterraine
Zone Vadose
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Oxydation chimique (ISCO)
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Réduction chimique
Fe2+
RCl + H+
RH + Cl-
Fe3+ RCl + H+
RH + Cl-
RCl
RH + Cl- + H+
Fe2+
2H2O
2OH- + H2
Réaction de surface - corrosion – formation d’oxydes de fer
Réduction des COV chlorés par réaction de contact
Réduction des COV par réactions intermédiaires
Stimule la production d’hydrogène
Ajout d’un agent stabilisant : limite les
processus d’agglomération
Ajout d’un catalyseur : augmente les vitesses
de réaction.
Fe0
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24
Réduction chimique
β-élimination
Éthane
H H
H
H
C CH H
H H
H
H
C CH H
H H
H
H
C C
H H
H
H
C C
C CH HC CH HC CH ClC CH Cl
Cl Cl
H
Cl
C C
Cl Cl
H
Cl
C C
TCE Éthène
Chloroacétylène Acétylène
Voie favorisée
Roberts, A. L., et. al, 1996 Reductive
Elimination of Chlorinated Ethylene by
ZV Metals. En. Science and Tech.
H Cl
H
H
C C
H Cl
H
H
C C
Cl Cl
H
H
C C
Cl Cl
H
H
C C
cis-1,2-DCE CV
Réduction chimique (hydrogenolysis) et/ou
Réduction biologique (reductive dechlorination)
Réactions impliquées dans la réduction du TCE
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Diffuseurs passifs :
Waterloo™ emitters
In situ Submerged Oxygen Curtain (ISOC)
Peroxydes :
ORCTM de REGENESIS (MgO2)
PermeOxTM (CaO2)
Biobarbotage:
Bioremédiation aérobique des hydrocarbures
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Co-métabolisme des contaminants récalcitrants
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Basse température (25-30 ºC) biodégradation
Moyenne température (60-100 ºC) diminution viscosité pompage
Haute température (100-400 ºC) volatilisation, steam stripping
Chauffage des sols
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Chauffage des sols
Résistif Conductif Gaz/vapeur
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Exemple de chauffage conductif
![Page 30: Atelier 2 : traitement in situ l’eau](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012517/619172c4707649428a5eda8f/html5/thumbnails/30.jpg)
Exemple de chauffage
![Page 31: Atelier 2 : traitement in situ l’eau](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012517/619172c4707649428a5eda8f/html5/thumbnails/31.jpg)
Ventilation/bioventilation vs barbotage/biobarbotage
Séparateur
eau-huile
Processus
physiques:
Désorption
Volatilisation
Processus
biologique:
Biodégradation
Ventilation
(récupération
des vapeurs)
Traitement par
Injection/
extraction
d’air
BioventilationZone vadose
Zone saturéeBarbotage
(récupération
des vapeurs)
Biobarbotage
![Page 32: Atelier 2 : traitement in situ l’eau](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012517/619172c4707649428a5eda8f/html5/thumbnails/32.jpg)
2018-04-27
Barbotage / Biobarbotage
COV : BTEX, TCE,…
Formation perméable
AS: 3-10 scfm par puits
BS: 1 scfm par puits
![Page 33: Atelier 2 : traitement in situ l’eau](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012517/619172c4707649428a5eda8f/html5/thumbnails/33.jpg)
Bioventilation
![Page 34: Atelier 2 : traitement in situ l’eau](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012517/619172c4707649428a5eda8f/html5/thumbnails/34.jpg)
Lavage des solsEx situ
• Séparation des particules fines
• Extraction des métaux
• acide
• chélateur
• flottation
• coagulant
• surfactant
• Disposition/traitement
Source : Environmental BioTechnologies, Inc.
http://www.schauenburg-mab.com
Défis:
• Traitement de l’eau
• Récupération des solvants
• Gestion des fines
• Nombre capillaire
In situ (flusihing)
• Injection
• Récupération
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Stabilisation
Ajout de réactifs chimiques dans le but de transformer les métaux
sous une forme moins soluble, mobile ou toxique.
Essais de traitabilité en laboratoire
• Choix des réactifs
• Échantillonnage de sols représentatifs
• Mélange sols-réactifs
• Tests le lixiviation (TCLP et/ou SPLP)
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Vitrification
Transformation des sols en une matrice vitreuse non-lixiviable
EPA, 2007 Europlasma
![Page 37: Atelier 2 : traitement in situ l’eau](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012517/619172c4707649428a5eda8f/html5/thumbnails/37.jpg)
Électrocinétique• Migration des contaminants dans un milieu poreux sous un gradient
électrique
• Consommation énergétique 500 kWh/m3
• Espacement des électrodes 1-3 m
• Gradient électrique 1-5 V/cm
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Électro-oxydation
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Barrière réactive
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Intrusion de vapeur
L’intrusion de vapeur est le phénomène par lequel les COV migrent des sols et/ou des eaux souterraines contaminés vers un bâtiment, y pénètrent et se mélangent à l’air intérieur.
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Mitigation des vapeurs
![Page 42: Atelier 2 : traitement in situ l’eau](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012517/619172c4707649428a5eda8f/html5/thumbnails/42.jpg)
De retour dans 15 minutes pour le 2e exercice !
![Page 43: Atelier 2 : traitement in situ l’eau](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012517/619172c4707649428a5eda8f/html5/thumbnails/43.jpg)
Deuxième exercice (60 min)
• À partir du modèle conceptuel, vous sélectionnez la(les) technologie(es)
• Utiliser les outils disponibles pour dessiner/écrire
• Les membres du comité seront disponibles pour répondre à vos questions
• Présenter votre sélection à la fin de l’exercice
![Page 44: Atelier 2 : traitement in situ l’eau](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012517/619172c4707649428a5eda8f/html5/thumbnails/44.jpg)
Bravo ! Bonne fin de journée ! Bons projets !
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![Page 46: Atelier 2 : traitement in situ l’eau](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012517/619172c4707649428a5eda8f/html5/thumbnails/46.jpg)
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