Traitement d'une nappe d'eau souterraine contaminée par des hydrocarbures

Abstract

Dans le cadre de ce travail, les principes théoriques et les aspects techniques entourant le traitement d'une nappe d'eau souterraine, contaminée par des hydrocarbures, sont élaborés. Puis, l'efficacité du traitement par tours d'épuration est prouvée, en calculant le taux d'enlèvement ou de rendement des tours, ainsi que pour l'unité de charbon activé, complétant le traitement. Le site étudié est situé géographiquement dans la partie ouest de la zone des Appalaches, Comté de Brôme-Missisquoi, dans la vallée de la rivière Yamaska. Le site et le nom de l'industrie sont gardés confidentiels suite à la demande spécifique de celle-ci. La région est recouverte d'une mince couche de matériaux laissés par le passage des glaciers et l'usine est située de 100 à 120 m au-dessus du niveau de la mer. La roche mère est constituée de plusieurs variantes de sédiments marins et métamorphosés, reposant sur une base de grès. Cependant, la roche prédominante est un shale/slate calcaire de moyennement à très fracturé. Les matériaux meubles recouvrant la roche mère sont composés de terre végétale, d'un till d'ablation brun et d'un till de base gris. Le site comprend plusieurs puits d'observation. Des essais de pompage ont été effectués sur tous les piézomètres; l'eau a été échantillonnée, analysée et le niveau piézométrique relevé. De façon générale, la direction du courant est du nord au sud, vers la rivière Yamaska. Le till et le shale calcaire constituent deux aquifères distincts, hydrodynamiquement reliés. Les directions de l'écoulement de l'eau dans le till sont influencées par le réseau de drainage de surface (tranchées et fossés) sur le site de l'usine. Ce réseau est le point de décharge de l'eau contenue dans le till. La contamination de l'eau souterraine est due à la fuite de solvants organiques chlorés de réservoirs souterrains. Tant que le point de décharge de l'eau souterraine présente sous le site est le réseau de drainage de surface, la zone contaminée est confinée et ne peut migrer hors du site. L'environnement aux alentours du site n'est donc pas menacé. La méthode de traitement adoptée est communément appelée ""Pump and Treat"". Il s'agit de choisir un ou plusieurs puits d'où l'eau sera pompée, pour être traitée à l'aide de tours d'épuration et ensuite être rejetée à l'effluent ou réinjectée dans la nappe. Le pompage du puits et le traitement sont effectués en continu, à un débit de 0,6 L/s. L'effluent gazeux (saturé en vapeurs organiques) relâché des tours est à son tour traité dans une unité de charbon activé. Le traitement par tours d'épuration s'est avéré efficace dans l'élimination des solvants organiques volatils présents dans l'eau souterraine, avec un rendement de 99,82%. Ce procédé est basé sur la théorie du transfert de masse. Un contact intime entre l'eau alimentée au sommet de la tour et l'air insufflé au bas de la tour est créé, transférant ainsi les contaminants de la phase liquide à la phase gazeuse. L'unité de charbon activé a permis d'éliminer le tétrachloroéthylène présent dans l'effluent gazeux de la tour à 99,99%. Le trichloroéthylène et le 1,1,1-trichloroéthane, eux, ont dû se déposer au niveau de la garniture de la tour, car ils n'ont pas été détectés à l'entrée de l'unité de charbon activé. Le principe de fonctionnement de l'unité de charbon activé est l'adsorption. Le charbon activé, en raison de sa surface non­ polaire, attire préférentiellement d'autres composés non­ polaires tels que les solvants organiques. Il possède une grande surface de contact, ce qui lui permet d'adsorber de 5 à 30% de son poids en solvants organiques.