Fiche descriptive : Système de rabattement par pompage des liquides en phase non aqueuse (LPNA)

De : Services publics et Approvisionnement Canada

Sur cette page

Description

Le système de pompage par rabattement est une technique de récupération de la contamination liquide en phase non aqueuse (LPNA). Cette technique consiste à créer un cône de rabattement autour du/des points d’extraction à l’aide d’un système de pompage. Le rabattement accélère le mouvement des contaminants en direction du puits/de la tranchée de pompage et permet d’atténuer l’effet des fluctuations du niveau piézométrique causées par les recharges et décharges. Cette technique est principalement utilisée pour les liquides légers en phase non aqueuse (LLPNA) tels que les hydrocarbures pétroliers, incluant l’essence, le diesel et le mazout.

Cette technique peut requérir l’usage d’une ou de deux pompes. Le système utilisant une seule pompe mélange la phase libre et les eaux souterraines durant le pompage, ce qui requière une unité de séparation pour récupérer la phase libre. Le système utilisant deux pompes permet le pompage de l’eau et de la phase libre séparément. La première pompe est située dans l’eau souterraine pour créer le cône de rabattement. Il est à noter que le traitement des eaux souterraines récupérées par la première pompe peut être requis si elles ne répondent pas aux critères de rejet applicables au site. La deuxième pompe est située dans la phase libre et elle récupère presque exclusivement la phase libre. L’utilisation de deux pompes est favorisée dans la plupart des sites, car elle réduit considérablement le volume d’eau à traiter et les coûts associés.

Des systèmes de rabattement par pompage sont souvent installés sur des sites ayant des LPNA récupérables puisque ceci permet de récupérer simultanément les LPNA, de contrôler la pollution des eaux souterraines et/ou de réhabiliter les sols au-dessus de la nappe phréatique. Le rabattement de l’eau souterraine (par pompage) dans le puits d’extraction peut augmenter la vitesse à laquelle le produit en phase libre peut être recueilli.

La technique de rabattement par pompage est une technologie énergivore et coûteuse qui est souvent abandonnée au profit d’autres mesures lorsque le produit en phase libre a été récupéré.

Liens internet :

Mise en œuvre de la technologie

Les systèmes peuvent inclure :

  • La mobilisation, l’accès au site et la mise en place d’installations temporaires
  • L’installation de puits d’extraction par forage ou de tranchées de collecte
  • L’installation des pompes et des conduites d’adduction (souvent en tranchées souterraines et conçues pour être protégées du gel et de la circulation)
  • L’installation de l’unité de pompage (dans un conteneur ou un petit bâtiment). Cela comprend les réservoirs de rétention, la ou les pompe(s), l’équipement de séparation de phases (eau et LPNA), les équipements de pompage et traitement de l’eau et de contrôle
  • Réservoirs d’accumulation pour les phases non aqueuses (produit libre, combustible récupéré, solvant récupéré) pour la destruction ou l’élimination hors site.
  • Le traitement des eaux souterraines est présenté dans la fiche technique «?pompage et traitement?»
  • L’évacuation de l’eau traitée (par exemple, à la terre, dans des puits d’injection, par infiltration ou dans des champs de lixiviation, dans un système d’eaux de ruissellement local, dans des égouts sanitaires locaux ou dans les eaux de surface)
  • Le démantèlement des puits d’extraction et de l’unité de traitement

Matériau et entreposage

  • Cette technologie est mise en place au moyen de méthodes traditionnelles pour des travaux d’installation de puits d’eau, de systèmes de drainage, d’aqueduc ou de services publics et requiert des équipements généralement disponibles. À l’exception des sites où de vastes réseaux de tranchées sont nécessaires, les travaux de construction ont généralement peu d’impacts avec peu d’entreposage sur le site.
  • Des unités de traitement peuvent être construites sur place. Des unités préassemblées acheminées dans des conteneurs d’expédition, sur des remorques ou sur des palettes sont couramment disponibles.
  • L’extraction et l’adduction nécessitent de l’énergie et des produits chimiques d’entretien. Par exemple, des produits chimiques sont nécessaires pour nettoyer périodiquement l’entartrage ou l’encrassement.
  • Les systèmes de traitement ont des intrants très particuliers, et peuvent nécessiter une gamme d’oxydants (comme du peroxyde d’hydrogène), de substrats biologiques, d’absorbants, d’agents anti-antisalissures ou de composés pour prévenir l’entartrage, de briseurs d’émulsion, de carburants d’appoint, etc.
  • Les systèmes de traitement conservent généralement sur place des réactifs et d’autres produits chimiques industriels requis pour leur opération, ainsi que les résidus tels que les produits en phase libre récupérés et les produits de sorption souillés.

Résidus et rejets

L’installation du système nécessite généralement des activités de forage ou d’excavation dans les zones contaminées, entraînant la manipulation et l’élimination de sols contaminés. Les sols contaminés sont généralement placés dans des conteneurs en vue d’être éliminés hors du site. Les déblais de forage et les équipements de forage peuvent être fortement contaminés.

Les systèmes de traitement peuvent générer de grandes quantités de déchets solides et liquides. L’entreposage, la gestion, le traitement et l’élimination des déchets font partie du fonctionnement approprié du système de traitement. Les sorbants usés (comme le charbon activé) et les solides collectés (boues) doivent être collectés et transportés hors du site, généralement en lot. La nature des processus de traitement entraîne fréquemment une haute concentration de contaminants dans ces résidus solides. Dans certains cas, les résidus solides peuvent être inflammables, corrosifs, et/ou susceptibles d’engendrer des lixiviats toxiques.

Idéalement, l’eau souterraine traitée répond à tous les critères applicables au moment de son évacuation, et ne présente pas de risque élevé. Cependant, les rejets d’eau insuffisamment traités, les rejets d’eau contenant des sous-produits et les rejets d’eau contenant des excédents de réactifs ou atteignant des niveaux inacceptables de pH peuvent constituer un danger pour les récepteurs en aval.

Le produit en phase libre (LPNA) est généralement conservé en lots de barils ou dans des réservoirs pour une expédition éventuelle hors site. Dans certains cas, le produit est utilisé ou détruit sur le site (généralement par incinération ou co-incinération avec d’autres combustibles). Veuillez noter que l’utilisation de combustible résiduaire, de carburant sale ou la combustion d’huiles usées dans des équipements non spécialisés peuvent provoquer des émissions atmosphériques nocives.

Analyses recommandées dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Analyses chimiques

  • pH
  • La conductivité
  • La concentration des contaminants présents dans les phases :
    • adsorbées
    • dissoutes
    • libres

Analyses physiques

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

Essais recommandés dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Essais physiques

  • Évaluation du rayon d’influence

Essais hydrogéologiques

  • Essai de perméabilité
  • Essai de pompage
  • Essai de récupération des LPNA

Autre information recommandée pour une caractérisation détaillée

Phase II

  • La profondeur et l'étendue de la contamination

Phase III

  • La stratigraphie du sol
  • La détermination des voies préférentielles de migration des contaminants
  • 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

Applications

  • Permet la récupération de LLPNA dans les aquifères à perméabilité moyenne à élevée.
  • Nécessite l’installation de puits de pompage de plus grand diamètre, soit d’au moins 15 cm de diamètre
  • Les sols doivent être suffisamment perméables pour permettre le mouvement du contaminant vers les puits de pompage. En principe, les sols ayant une perméabilité supérieure à 10-4 cm/s permettent une circulation suffisante.

Applications aux sites en milieu nordique

Les systèmes de rabattement par pompage ne sont pas toujours appropriés 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. Il faudrait plutôt envisager l’utilisation de technologies d’excavation à la source, d’écrémage passif, de barrières réactives passives ou de bioventilation. Les systèmes nordiques ont généralement besoin d’une conception adaptée au climat tenant compte notamment du gel profond du sol, du pergélisol, des changements saisonniers des conditions du sol et de longues périodes sans intervention de l’exploitant du système, sans ravitaillement en carburant et sans enlèvement des produits recueillis.

Dans les climats froids, les cycles de congélation-décongélation peuvent entraîner la remobilisation de LPNA résiduel. Lorsque le sol humide gèle, son volume augmente parce que la glace a un volume plus important que l’eau liquide. L’augmentation du volume entraîne le transport de la matière par le soulèvement dû au gel et les phénomènes connexes.

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
Ne s’applique pas
Contamination dissoute
Ne s’applique pas
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 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
Ne s'applique pas
Chlorobenzène
Ne s'applique pas
Composés inorganiques non métalliques
Ne s'applique pas
Composés phénoliques
Ne s'applique pas
Explosifs
Ne s'applique pas
Hydrocarbures aliphatiques chlorés
Avec restrictions
Hydrocarbures aromatiques monocycliques
Avec restrictions
Hydrocarbures aromatiques polycycliques
Avec restrictions
Hydrocarbures pétroliers
S'applique
Métaux
Ne s'applique pas
Pesticides
Ne s'applique pas

Remarques:

This technology applies to NAPL  which include several compounds and may belong to different categories of contaminants.   

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
Ne s’applique pas

Remarques :

Les taux de récupération de liquides LPNA tendent à diminuer rapidement, soit de quelques semaines à quelques mois. Lorsque la récupération de liquides non aqueux en phase libre n’est plus rentable, le système est souvent remplacé par une autre technologie (comme l’atténuation naturelle contrôlée ou le pompage et le traitement des eaux souterraines) pour gérer les impacts résiduels.

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

Comme indiqué plus haut, le système peut être déconnecté et remplacé lorsque les liquides non aqueux en phase libre auront été récupérés, et ce même avant que les critères de décontamination aient été atteints.

Produits secondaires ou métabolites

Le système de rabattement par pompage ne produit pas des produits secondaires.

Limitations et effets indésirables de la technologie

  • La perméabilité du sol doit être supérieure à 10-4 cm/s
  • Cette technologie nécessite un séparateur de phase
  • La présence d’interlits imperméables ou de chemins préférentiels réduit la performance et rend difficile la récupération des LPNA
  • Le rabattement excessif de la nappe peut entraîner la migration et la contamination de la zone saturée, car un produit en phase libre peut être piégé dans la matrice de la zone saturée.
  • La recharge de la nappe doit être suffisante pour stabiliser le rabattement
  • Technologie énergivore et coûteuse qui est souvent abandonnée au profit d’autres mesures lorsque le produit en phase libre a été récupéré.
  • Des changements significatifs induits par le pompage dans le gradient hydraulique peuvent altérer substantiellement la zone saturée de tension au-dessus de la nappe phréatique [frange capillaire] et peuvent également «?étaler?» le produit en phase libre dans la zone vadose.
  • Des changements majeurs dans l’écoulement des eaux souterraines du sol peuvent modifier les voies d’infiltration, de transport ou de rejet qui à leur tour peuvent causer des changements de pH ou de potentiel d’oxydoréduction.
  • Une grande quantité d’eau doit être gérée lors de l’utilisation d’une seule pompe
  • Un traitement inadéquat ou inapproprié peut exposer les récepteurs en aval du point de rejet du système à des contaminants ou des sous-produits.
  • Les produits en phase libre et ses vapeurs peuvent comporter des risques graves d’incendie ou d’explosion.
  • Les liquides non aqueux en phase libre contiennent généralement des concentrations relativement élevées de contaminants. En raison de leur inflammabilité ou de leur toxicité, ils sont habituellement manipulés, entreposés, transportés, étiquetés, recyclés, traités ou détruits comme des matières dangereuses, des déchets dangereux, des déchets spéciaux ou des marchandises dangereuses.

Technologies complémentaires améliorant l’efficacité du traitement

  • Le système de rabattement par pompage peut également être utilisé avec un système d’extraction des vapeurs du sol [EVS]. La diminution du niveau d’eau souterraine assèche les sols de telle sorte que le système EVS devient efficace pour le traitement de la contamination résiduelle située dans la zone de marnage [zone de fluctuation saisonnière de la nappe phréatique].
  • Le chauffage des sols peut diminuer la viscosité et augmenter la migration de la contamination résiduelle dans la zone vadose vers les puits de pompage
  • L’utilisation de solutions de lavage peut favoriser la récupération des LPNA adsorbés sur les particules de sol
  • La fracturation du sol peut augmenter le rendement en créant de nouvelles voies de transport.

Traitements secondaires requis

  • Un système de séparation des LPNA récupérés et des eaux pompées est requis.
  • Un système de traitement d’eau peut être requis
  • Les LPNA récupérés doivent être traités ou éliminés hors site.

Exemples d'application

Les sites suivants fournissent des exemples d’applications :

Performance

  • Permet de récupérer la phase libre
  • Permet dans certains cas de récupérer la contamination résiduelle de la zone non saturée
  • Technologie éprouvée et bien établie

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

  • Pump type and size optimization
  • Choix du type de pompe et optimisation de la taille de la pompe
  • Optimisation du calendrier 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 [comme l’énergie géothermique ou solaire pour l’extraction].
  • Optimisation des procédés de traitement des eaux usées pour réduire les déchets et la consommation d’intrants tel que le charbon activé
  • Recyclage des liquides non aqueux en phase libre récupérés comme combustibles
  • Optimisation des débits d’eau pour réduire la taille des équipements et la consommation d’énergie
  • Utilisation de biofiltres pour le traitement de l’eau
  • Fonctionnement cyclique plutôt que continu pour améliorer la récupération
  • Limite du nombre de visites sur le terrain en utilisant la télémétrie pour la surveillance à distance des conditions du site

Références

Auteur et mise à jour

Fiche rédigée par : Martin Désilets, B.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 : Marianne Brien, P.Eng., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng., Golder Associés Ltée

Date de mise à jour : 31 mars 2018

Version :
1.2.5