Assainissement de l’environnement

Les technologies d’assainissement sont nombreuses et variées, mais peuvent généralement être classées en méthodes ex situ et in situ. Les méthodes ex situ impliquent l’excavation des sols affectés et le traitement ultérieur en surface ainsi que l’extraction des eaux souterraines contaminées et le traitement en surface. Les méthodes in situ cherchent à traiter la contamination sans enlever les sols ou les eaux souterraines. Diverses technologies ont été mises au point pour l’assainissement des sols/sédiments contaminés par des hydrocarbures.

Les méthodes traditionnelles d’assainissement consistent en l’excavation du sol et son élimination vers les sites d’enfouissement et les eaux souterraines  » pompées et traitées « . Les technologies in situ comprennent, sans s’y limiter, la solidification et la stabilisation, l’extraction à la vapeur du sol, les barrières réactives perméables, l’atténuation naturelle surveillée, la biorestauration-phytorestauration, l’oxydation chimique, l’extraction à la vapeur et la désorption thermique in situ et ont été largement utilisées aux États-Unis.

Désorption thermiquemodifier

La désorption thermique est une technologie d’assainissement des sols. Au cours du processus, un désorbeur volatilise les contaminants (par exemple le pétrole, le mercure ou les hydrocarbures) pour les séparer du sol ou des boues en particulier. Après cela, les contaminants peuvent être collectés ou détruits dans un système de traitement des gaz résiduaires.

Excavation ou dragagedit

Les processus d’excavation peuvent être aussi simples que le transport du sol contaminé vers une décharge réglementée, mais peuvent également impliquer l’aération des matériaux excavés dans le cas de composés organiques volatils (COV). Les progrès récents en matière de bioaugmentation et de biostimulation des matériaux excavés se sont également avérés capables de remédier aux composés organiques semi-volatils (COV) sur place. Si la contamination affecte le fond d’une rivière ou d’une baie, il est possible de draguer la boue de la baie ou d’autres argiles limoneuses contenant des contaminants (y compris des boues d’épuration contenant des microorganismes nocifs).Récemment, l’oxydation chimique ExSitu a également été utilisée dans l’assainissement des sols contaminés. Ce processus implique l’excavation de la zone contaminée dans de grandes zones bermées où elles sont traitées à l’aide de méthodes d’oxydation chimique.

Procédé d’assainissement amélioré des aquifères par tensioactifs (SEAR)Edit

Également appelé solubilisation et récupération, le processus d’assainissement amélioré des aquifères par tensioactifs implique l’injection d’agents d’atténuation des hydrocarbures ou de tensioactifs spéciaux dans le sous-sol pour améliorer la désorption et la récupération du liquide en phase non aqueuse lié autrement récalcitrant (NAPL).

Dans les formations géologiques qui permettent la livraison d’agents d’atténuation des hydrocarbures ou de tensioactifs spécialisés, cette approche fournit une solution rentable et permanente aux sites qui ont échoué auparavant en utilisant d’autres approches correctives. Cette technologie est également couronnée de succès lorsqu’elle est utilisée comme étape initiale d’une approche corrective à multiples facettes utilisant la SAISIE puis l’oxydation in situ, l’amélioration de la biorestauration ou l’extraction de vapeur de sol (SVE).

Pomper et traiter

Pomper et traiter les eaux souterraines contaminées consiste à pomper les eaux souterraines contaminées à l’aide d’une pompe submersible ou à vide et à permettre à l’eau souterraine extraite d’être purifiée en procédant lentement à travers une série de récipients contenant des matériaux conçus pour adsorber les contaminants des eaux souterraines. Pour les sites contaminés par le pétrole, ce matériau est généralement du charbon actif sous forme granulaire. Des réactifs chimiques tels que des floculants suivis de filtres à sable peuvent également être utilisés pour diminuer la contamination des eaux souterraines. Le décapage à l’air est une méthode qui peut être efficace pour les polluants volatils tels que les composés BTEX présents dans l’essence.

Pour la plupart des matériaux biodégradables comme le BTEX, le MTBE et la plupart des hydrocarbures, des bioréacteurs peuvent être utilisés pour nettoyer l’eau contaminée à des niveaux non détectables. Avec les bioréacteurs à lit fluidisé, il est possible d’atteindre de très faibles concentrations de rejet qui satisferont ou dépasseront les exigences de rejet pour la plupart des polluants.

Selon la géologie et le type de sol, la pompe et le traitement peuvent être une bonne méthode pour réduire rapidement les concentrations élevées de polluants. Il est plus difficile d’atteindre des concentrations suffisamment faibles pour satisfaire aux normes d’assainissement, en raison de l’équilibre des processus d’absorption / désorption dans le sol. Cependant, la pompe et le traitement ne sont généralement pas la meilleure forme d’assainissement. Il est coûteux de traiter les eaux souterraines et le processus de nettoyage d’un rejet est généralement très lent à l’aide d’une pompe et d’un traitement. Il est le mieux adapté pour contrôler le gradient hydraulique et empêcher un dégagement de s’étendre davantage. Les meilleures options de traitement in situ incluent souvent l’extraction de sparge d’air / vapeur de sol (AS / SVE) ou l’extraction biphasique / extraction multiphasique (DPE / MPE). D’autres méthodes consistent à essayer d’augmenter la teneur en oxygène dissous des eaux souterraines pour favoriser la dégradation microbienne du composé (en particulier du pétrole) par injection directe d’oxygène dans le sous-sol, ou par injection directe d’une suspension qui libère lentement de l’oxygène au fil du temps (généralement du peroxyde de magnésium ou de l’oxyhydroxyde de calcium).

Solidification et stabilisationmodifier

Les travaux de solidification et de stabilisation ont un bilan relativement satisfaisant, mais comportent également un ensemble de graves lacunes liées à la durabilité des solutions et aux effets potentiels à long terme. En outre, les émissions de CO2 dues à l’utilisation du ciment deviennent également un obstacle majeur à son utilisation généralisée dans les projets de solidification / stabilisation.

La stabilisation/solidification (S/ S) est une technologie d’assainissement et de traitement qui repose sur la réaction entre un liant et le sol pour arrêter / prévenir ou réduire la mobilité des contaminants.

• La stabilisation implique l’ajout de réactifs à un matériau contaminé (par exemple, du sol ou des boues) pour produire des constituants plus stables chimiquement; et
• La solidification implique l’ajout de réactifs à un matériau contaminé pour conférer une stabilité physique / dimensionnelle pour contenir les contaminants dans un produit solide et réduire l’accès par des agents externes (par exemple, l’air, les précipitations).

La S/S conventionnelle est une technologie établie d’assainissement des sols contaminés et de traitement des déchets dangereux dans de nombreux pays du monde. Cependant, l’adoption des technologies S / S a été relativement modeste et un certain nombre d’obstacles ont été identifiés, notamment:

• le coût relativement faible et l’utilisation généralisée de l’élimination en décharge;
• l’absence de directives techniques faisant autorité sur les S / S;
• incertitude quant à la durabilité et au taux de rejet de contaminants par les matériaux traités par S / S;
• expériences de mauvaises pratiques passées dans l’application des procédés de stabilisation du ciment utilisés dans l’élimination des déchets dans les années 1980 et 1990 (FIN, 1992); et
• responsabilité résiduelle associée aux contaminants immobilisés restant sur place, plutôt qu’à leur élimination ou destruction.

Oxydation in situ

Les nouvelles technologies d’oxydation in situ sont devenues populaires pour l’assainissement d’un large éventail de contaminants du sol et des eaux souterraines. La remédiation par oxydation chimique implique l’injection d’oxydants forts tels que le peroxyde d’hydrogène, le gaz d’ozone, le permanganate de potassium ou les persulfates.

De l’oxygène gazeux ou de l’air ambiant peut également être injecté pour favoriser la croissance des bactéries aérobies qui accélèrent l’atténuation naturelle des contaminants organiques. Un inconvénient de cette approche est la possibilité de diminuer l’atténuation naturelle de la destruction des contaminants anaérobies lorsque les conditions existantes améliorent les bactéries anaérobies qui vivent normalement dans le sol préfèrent un environnement réducteur. En général cependant, l’activité aérobie est beaucoup plus rapide que l’activité anaérobie et les taux de destruction globaux sont généralement plus élevés lorsque l’activité aérobie peut être promue avec succès.

L’injection de gaz dans les eaux souterraines peut également provoquer une propagation de la contamination plus rapide que la normale selon l’hydrogéologie du site. Dans ces cas, les injections de déclassement de l’écoulement des eaux souterraines peuvent entraîner une destruction microbienne adéquate des contaminants avant l’exposition aux eaux de surface ou aux puits d’approvisionnement en eau potable.

La migration des contaminants métalliques doit également être envisagée chaque fois que l’on modifie le potentiel d’oxydoréduction souterraine. Certains métaux sont plus solubles dans les environnements oxydants tandis que d’autres sont plus mobiles dans les environnements réducteurs.

Extraction à la vapeur du solmodifier

L’extraction à la vapeur du sol (SVE) est une technologie d’assainissement efficace du sol. L' »extraction multiphasique » (MPE) est également une technologie d’assainissement efficace lorsque le sol et les eaux souterraines doivent être assainis par coïncidence. Le SVE et le MPE utilisent différentes technologies pour traiter les composés organiques volatils (COV) des rejets gazeux générés après l’élimination sous vide de l’air et des vapeurs (et des COV) du sous-sol et comprennent le charbon actif granulaire (le plus couramment utilisé historiquement), l’oxydation thermique et / ou catalytique et la condensation de la vapeur. Généralement, le carbone est utilisé pour les flux de vapeur à faible concentration de COV (inférieure à 500 ppmV), l’oxydation est utilisée pour les flux de concentration de COV modérés (jusqu’à 4 000 ppmV) et la condensation de vapeur est utilisée pour les flux de vapeur à forte concentration de COV (plus de 4 000 ppmV). Vous trouverez ci-dessous un bref résumé de chaque technologie.

1. Le charbon actif granulaire (GAC) est utilisé comme filtre pour l’air ou l’eau. Couramment utilisé pour filtrer l’eau du robinet dans les éviers ménagers. Le GAC est un matériau adsorbant hautement poreux, produit en chauffant de la matière organique, telle que le charbon, le bois et la coquille de noix de coco, en l’absence d’air, qui est ensuite broyée en granulés. Le charbon actif est chargé positivement et peut donc éliminer les ions négatifs de l’eau tels que les ions organiques, l’ozone, le chlore, les fluorures et les solutés organiques dissous par adsorption sur le charbon actif. Le charbon actif doit être remplacé périodiquement car il peut devenir saturé et incapable de s’adsorber (c’est-à-dire une efficacité d’absorption réduite avec la charge). Le charbon actif n’est pas efficace pour éliminer les métaux lourds.
2. L’oxydation thermique (ou l’incinération) peut également être une technologie d’assainissement efficace. Cette approche est quelque peu controversée en raison des risques de rejets de dioxines dans l’atmosphère par les gaz d’échappement ou les effluents gazeux. L’incinération contrôlée à haute température avec filtration des gaz d’échappement ne devrait toutefois présenter aucun risque. Deux technologies différentes peuvent être utilisées pour oxyder les contaminants d’un flux de vapeur extrait. La sélection thermique ou catalytique dépend du type et de la concentration en parties par million en volume de constituant dans le flux de vapeur. L’oxydation thermique est plus utile pour les flux de vapeur influents à concentration plus élevée (~ 4 000 ppmV) (qui nécessitent moins d’utilisation de gaz naturel) que l’oxydation catalytique à ~ 2 000 ppmV.

• Oxydation thermique qui utilise un système qui agit comme un four et maintient des températures allant de 730 à 820 ° C (1 350 à 1 500 ° F).
• Oxydation catalytique qui utilise un catalyseur sur un support pour faciliter une oxydation à basse température. Ce système maintient généralement des températures allant de 316 à 427 ° C (600 à 800 ° F).

1. La condensation de vapeur est la technologie de traitement des gaz résiduaires la plus efficace pour les flux de vapeur à forte concentration de COV (plus de 4 000 ppmV). Le procédé consiste à refroidir cryogéniquement le flux de vapeur à moins de 40 degrés C, de sorte que les COV se condensent hors du flux de vapeur et se retrouvent sous forme liquide où ils sont collectés dans des récipients en acier. La forme liquide des COV est appelée liquides denses en phase non aqueuse (DNAPL) lorsque la source du liquide est principalement constituée de solvants ou de liquides légers en phase non aqueuse (LNAPL) lorsque la source du liquide est principalement constituée de produits pétroliers ou combustibles. Ce produit chimique récupéré peut ensuite être réutilisé ou recyclé de manière plus écologique ou écologique que les alternatives décrites ci-dessus. Cette technologie est également connue sous le nom de refroidissement et de compression cryogéniques (technologie C3).

Nanoremédiationmodifier

L’utilisation d’agents réactifs de taille nanométrique pour dégrader ou immobiliser les contaminants est appelée nanoremédiation. Dans la nanoremédiation du sol ou des eaux souterraines, les nanoparticules sont mises en contact avec le contaminant par injection in situ ou par un procédé de pompage et de traitement. Les nanomatériaux dégradent ensuite les contaminants organiques par des réactions redox ou s’adsorbent et immobilisent des métaux tels que le plomb ou l’arsenic. Dans les milieux commerciaux, cette technologie a été principalement appliquée à l’assainissement des eaux souterraines, avec des recherches sur le traitement des eaux usées. La recherche étudie également comment les nanoparticules peuvent être appliquées au nettoyage du sol et des gaz.

Les nanomatériaux sont très réactifs en raison de leur grande surface par unité de masse, et en raison de cette réactivité, les nanomatériaux peuvent réagir avec les contaminants cibles à un rythme plus rapide que les particules plus grosses. La plupart des applications sur le terrain de la nanoremédiation ont utilisé du fer nano zéro-valent (nZVI), qui peut être émulsionné ou mélangé à un autre métal pour améliorer la dispersion.

Le fait que les nanoparticules soient très réactives peut signifier qu’elles s’agglomèrent rapidement ou réagissent avec des particules de sol ou d’autres matériaux dans l’environnement, limitant leur dispersion aux contaminants cibles. Parmi les défis importants qui limitent actuellement les technologies de nanorestauration, mentionnons l’identification de revêtements ou d’autres formulations qui augmentent la dispersion des agents nanoparticulaires afin de mieux atteindre les contaminants cibles tout en limitant toute toxicité potentielle pour les agents de biorestauration, la faune ou les personnes.

Bioremédiationmodifier

La bioremédiation est un processus qui traite une zone polluée soit en modifiant les conditions environnementales pour stimuler la croissance des micro-organismes, soit par l’activité naturelle des micro-organismes, entraînant la dégradation des polluants cibles. Les grandes catégories de biorestauration comprennent la biostimulation, la bioaugmentation et la récupération naturelle (atténuation naturelle). La biorestauration se fait soit sur le site contaminé (in situ), soit après l’enlèvement des sols contaminés sur un autre site plus contrôlé (ex situ).

Dans le passé, il a été difficile de se tourner vers la biorestauration comme solution politique mise en œuvre, car le manque de production adéquate de microbes correcteurs a conduit à peu d’options pour la mise en œuvre. Ceux qui fabriquent des microbes pour la biorestauration doivent être approuvés par l’EPA; cependant, l’EPA a toujours été plus prudente quant aux externalités négatives pouvant découler ou non de l’introduction de ces espèces. L’une de leurs préoccupations est que les produits chimiques toxiques entraîneraient la dégradation des gènes du microbe, qui serait ensuite transmise à d’autres bactéries nocives, créant plus de problèmes, si les agents pathogènes développaient la capacité de se nourrir de polluants.

Microbulles d’air s’effondrant

Le nettoyage des sédiments contaminés par l’huile avec des microbulles d’air auto-s’effondrant a récemment été exploré comme une technologie sans produits chimiques. Des microbulles d’air générées dans l’eau sans ajout de tensioactif pourraient être utilisées pour nettoyer les sédiments contaminés par l’huile. Cette technologie est prometteuse par rapport à l’utilisation de produits chimiques (principalement des tensioactifs) pour le lavage traditionnel des sédiments contaminés par l’huile.