PROCEDE DE DEPOLLUTION D'UNE NAPPE PHREATIQUE ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN œUVRE

DOMAINE DE L ' INVENTION

La présente invention concerne un procédé de dépollution d'une zone saturée ou d'une nappe phréatique présentant un écoulement ainsi qu'un dispositif pour la mise en œuvre de celui-ci, visant en particulier à dégrader les hydrocarbures dissous.

ARRIERE-PLAN TECHNIQUE

La dépollution ou décontamination des nappes phréatiques peut s'effectuer par la mise en œuvre de techniques très diverses, généralement complexes. La plupart de ces techniques supposent d'extraire l'eau souterraine, de la traiter en surface et de la réinjecter dans le sol. D'autres techniques proposent un traitement des polluants in situ. Dans tous les cas, le traitement peut être de nature physico-chimique ou biologique (biodégradation) .

Par exemple, le document US 5037240 décrit un traitement in situ basé sur l'injection dans le sol de réactifs chimiques ou de bactéries, nutriments et air à travers des éléments tubulaires, en vue de permettre la dégradation locale de contaminants variés .

Le document US 5221159 décrit une combinaison de plusieurs méthodes de dépollution, à savoir l'induction d'une circulation d'air dans le sol par injection / extraction afin d'entraîner des contaminants volatils ; le traitement de ceux-ci en surface par des microorganismes en culture ; le prélèvement de microorganismes du sol suivi de leur culture et de leur réinjection dans le sol à des fins de biodégradation ; l'extraction directe de contaminants.

Le document EP 0502460 décrit un procédé de traitement des eaux souterraines in situ, comprenant la mise en place d'un réceptacle de matériau actif dans le

sol, destiné à traiter des contaminants tels que l'oxyde de chrome, l'oxyde d'uranium ou le sulfate ferreux. Le procédé se déroule plus particulièrement en conditions anaérobies .

Le document US 5362400 décrit un autre procédé de traitement in situ, dans lequel une circulation d'eau est artificiellement créée dans la nappe par pompage et dans lequel on apporte de l'oxygène au milieu afin de créer une zone d'oxydation / précipitation ou de réduction. Le document concerne plus particulièrement le traitement du fer, du manganèse, de l'aluminium, du fluor.

Le document US 5525008 décrit un procédé de dépollution des hydrocarbures, dans lequel une solution réactive oxydante est injectée dans le sol. Cette solution réactive peut être en particulier à base de peroxyde d'hydrogène.

Le document US 5605634 décrit un système permettant la diffusion dans le sol de substances de traitement circulant dans des tubes enterrés. Par exemple, ^" il est prévu d'injecter du toluène en tant que nutriment destiné à des bactéries afin de promouvoir la dégradation de trichloro-éthylêne par celles-ci.

Le document US 5623992 décrit un procédé de biodégradation du pétrole par des microorganismes dans le sol. La biodégradation est stimulée par l'injection d'azote soluble et de gaz contenant du dioxygène dans des colonnes d'aération.

Le document US 6102621 décrit un procédé de dégradation et d'immobilisation de contaminants dans le sol et les nappes phréatiques, fondé sur l'injection dans le sol d'un mélange comprenant un produit chimique oxydant de type KMnO ₄ , un fluide de transport et un matériau hydrophile de type ciment ou argile, afin de promouvoir une réaction chimique oxydative in situ.

Dans le document US 6268205 est proposée l'injection dans le sol de matériaux assurant une libération contrôlée de peroxyde d'hydrogène (qui

assure l'oxydation de contaminants organiques) ainsi qu'une libération contrôlée d'oxygène, à plus long terme (qui stimule les phénomènes de biodégradation) .

Dans le document US 6274048 est décrit le traitement de contaminants denses de type trichloroéthylène par l'injection dans un aquifère d'une solution de permanganate de potassium.

Le document US 2003/0207440 décrit un système de dêcontamination de nappe phréatique dans lequel on injecte dans le sol .un gaz contenant de l'O ₂ . Ce gaz promeut la formation de produits contaminants volatils qui sont récupérés via un puits d'extraction, et traités par des installations de surface.

Le document US 2005/0077242 décrit l'utilisation d'un agent d'oxydation enrobé à libération contrôlée, in situ ou ex situ.

Par ailleurs la société Solinst commercialise un système d'injection de diverses substances dans le sol par diffusion, appelé Waterloo Emitter™. Ainsi, il est possible d'injecter de l'oxygène directement dans une nappe phréatique afin d'y promouvoir les phénomènes de biodégradation. De même la technologie iSOC™, développée par inVentures Technologies Incorporated, fournit des fibres creuses microporeuses hydrophobes permettant d'infuser une nappe phréatique avec un gaz.

Les diverses techniques connues évoquées ci-dessus présentent un certain nombre d'inconvénients. Dans de nombreux cas, ces techniques impliquent l'injection dans le sol de substances chimiques ou de microorganismes qui peuvent présenter un certain risque environnemental. Par ailleurs, celles des techniques précédentes qui consistent à stimuler des microorganismes déjà présents dans le sol peuvent donner des résultats parfois imprévisibles ou aléatoires, dans la mesure où il est difficile de contrôler la croissance des populations de microorganismes. En particulier, il peut être nécessaire de stimuler ces populations sur une vaste

zone géographique afin d'obtenir un rendement de dépollution satisfaisant. Plus généralement, il existe un réel besoin de concevoir un nouveau procédé de dépollution de nappes phréatiques efficace et simple, en particulier dans le contexte de la décontamination des hydrocarbures dissous .

RESUME DE L'INVENTION

L'invention concerne en premier lieu un procédé de dépollution d'une nappe phréatique présentant un écoulement et contenant des contaminants, ledit procédé comprenant l'injection d'oxygène dans un massif filtrant souterrain perméable placé dans ladite nappe pour dégrader les contaminants au sein du massif filtrant.

Avantageusement, les contaminants s'écoulent sous la forme d'un panache et le massif filtrant est placé de sorte à intercepter le panache, substantiellement transversalement à la direction de l'écoulement.

De préférence, le massif filtrant comporte au moins une partie réactive et, éventuellement, une partie protectrice en amont de la partie réactive par rapport à la direction de l'écoulement, l'injection d'oxygène s' effectuant au moins partiellement dans la partie réactive.

De préférence, l'injection d'oxygène est de type purement diffusif.

De préférence, l'injection d'oxygène s'effectue au travers d'une membrane polymérique microporeuse.

De préférence, la quantité d'oxygène injectée dans le massif filtrant par unité de temps est adaptée pour que la partie réactive soit en conditions aérobies.

De manière avantageuse, les contaminants comprennent des hydrocarbures dissous, en particulier du benzène et / ou de l ' éthylbenzène et / ou du toluène et / ou du xylène.

L'invention a également pour objet un procédé de dépollution d'une nappe phréatique présentant un

écoulement et contenant des contaminants composés d'hydrocarbures dissous s 'écoulant sous la forme d'un panache, ledit procédé comprenant le passage du panache de contaminants au travers d'un massif filtrant souterrain perméable placé dans la nappe, ledit massif filtrant comprenant au moins une partie réactive et une partie protectrice et ledit procédé comprenant la dégradation des contaminants dans la partie réactive du massif filtrant.

De préférence, lesdits hydrocarbures dissous comprennent du benzène et / ou de l ' éthylbenzène et / ou du toluène et / ou du xylène.

Selon un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, la partie réactive du massif filtrant présente une porosité totale au moins égale à 50% se décomposant en une porosité à l'air représentant de 70 à 90% de la porosité totale et une porosité à l'eau représentant de 10 à 30% de la porosité totale.

De manière avantageuse, la partie réactive du massif filtrant sert de support au développement de bactéries autochtones, lesdites bactéries autochtones assurant la dégradation des contaminants.

De manière avantageuse, la partie réactive du massif filtrant comprend un ou plusieurs matériaux choisis parmi la tourbe, les pouzzolanes, les rafles de maïs, les écorces d'arbre.

De manière avantageuse, la partie protectrice du massif filtrant comprend un ou plusieurs matériaux choisis parmi le gravier, les gravillons et tous matériaux constitués de quartz ou de silice dont la taille est comprise entre 20 et 40 millimètres.

L'invention a par ailleurs pour objet un dispositif de dépollution d'une nappe phréatique présentant un écoulement et contenant des contaminants, ledit dispositif comprenant : un massif filtrant souterrain perméable ; un système d'injection d'oxygène 5 dans le massif filtrant .

Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif selon l'invention, le massif filtrant comporte au moins une partie réactive 1 et optionnellement une partie protectrice 2 et dans lequel le système d'injection d'oxygène alimente au moins partiellement la partie réactive 1 en oxygène.

Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif selon l'invention, le système d'injection d'oxygène 5 comprend une source d'alimentation en oxygène sous pression ainsi que des moyens d'injection de l'oxygène par diffusion, disposés dans le massif filtrant .

Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif selon l'invention, les moyens d'injection de l'oxygène par diffusion comprennent un ou plusieurs tuyaux contenant de l'oxygène sous pression et dont la paroi est une membrane polymérique microporeuse.

Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif selon l'invention, les tuyaux sont reliés en parallèle à la source d'alimentation en oxygène sous pression .

L'invention concerne par ailleurs un dispositif de dépollution d'une nappe phréatique présentant un écoulement et contenant des contaminants, ledit dispositif comprenant un massif filtrant souterrain perméable, ledit massif filtrant comportant au moins une partie réactive 1 et une partie protectrice 2.

Selon un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, la partie réactive 1 du massif filtrant présente une porosité totale au moins égale à 50% se décomposant en une porosité à l'air représentant de 70 à 90% de la porosité totale et une porosité à l'eau représentant de 10 à 30% de la porosité totale.

Avantageusement, la partie réactive 1 du massif filtrant sert de support au développement de bactéries autochtones .

Avantageusement, la partie réactive 1 du massif filtrant comprend un ou plusieurs matériaux choisis

parmi la tourbe, les pouzzolanes, les rafles de maïs, les écorces d'arbre.

Avantageusement, la partie protectrice 2 du massif filtrant comprend un ou plusieurs matériaux choisis parmi le gravier, les gravillons et tous matériaux constitués de quartz ou de silice dont la taille est comprise entre 20 et 40 millimètres.

Avantageusement, le massif filtrant est recouvert d'une couche de protection 10 telle qu'un géotextile.

L'invention a par ailleurs pour objet un procédé d'installation d'un massif filtrant souterrain perméable dans une nappe phréatique présentant un écoulement et contenant des contaminants s 'écoulant sous la forme d'un panache, en vue de dépolluer la nappe, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : détermination des paramètres d' étendue et de vélocité du panache ainsi que de concentration en contaminants, par mesure et / ou modélisation ; choix d'un niveau seuil de concentration en contaminants ; détermination de l'emplacement, de l'orientation et des dimensions du massif filtrant ainsi que d'une quantité d'oxygène à injecter par unité de temps dans le massif filtrant, en fonction desdits paramètres déterminés et en fonction dudit niveau seuil choisi, afin que la concentration en contaminants en aval du massif filtrant soit inférieure au niveau seuil choisi ; mise en place dans la nappe du massif filtrant dont l'emplacement, l'orientation et les dimensions ont été déterminées à l'étape précédente.

Selon un mode de réalisation préféré dudit procédé, les contaminants comprennent des hydrocarbures dissous, en particulier du benzène et / ou de l' éthylbenzène et / ou du toluène et / ou du xylène.

Selon un mode de réalisation préféré dudit procédé, le massif filtrant est tel que défini ci- dessus .

La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Elle fournit plus particulièrement un procédé simple et efficace de décontamination des hydrocarbures dissous qui, bien qu'il soit mis en œuvre in situ, ne nécessite pas nécessairement de traiter activement une vaste zone géographique .

L' invention résout notamment le problème de la dépollution d'une nappe phréatique présentant un écoulement et contaminée par une source de pollution (la dilution des éléments contaminants dans la nappe créant un panache de contamination dans le sens de l'écoulement) .

Le problème est résolu grâce à la mise au point d'un massif filtrant souterrain perméable, destiné à intercepter et à traiter de manière locale et active le panache polluant.

Selon certains modes de réalisation particuliers, l'invention présente également les caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessous : la décontamination est accomplie par biodégradation in situ en utilisant exclusivement des bactéries autochtones (naturellement présentes dans le terrain traité) , sans devoir introduire des microorganismes supplémentaires dans la zone saturée ; le massif filtrant, grâce à un choix judicieux de matériau, sert de support de croissance aux populations de bactéries autochtones, qui se développent de manière bien plus efficace qu'en dehors du massif filtrant ; la stimulation de la croissance bactérienne, réalisée de préférence par distribution d'oxygène dans la zone saturée, est

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avantageusement limitée à la zone du massif filtrant, ce qui permet d'utiliser un dispositif de distribution de taille limitée ; la distribution d'oxygène en question est avantageusement effectuée par diffusion, ce qui permet d'une part d'éviter les problèmes liés à la formation de bulles de gaz dans la nappe d'eau, c'est-à-dire un effet de « venting », et d'autre part de minimiser voire d'éviter le colmatage du massif filtrant ; les différents paramètres de l'invention sont adaptés au cas par cas selon le type de sol, le type de nappe à traiter et le type de pollution, et ce afin de réduire la concentration en contaminants à un niveau souhaité, aussi faible soit-il ; de manière avantageuse, l'invention peut être mise en œuvre de façon « écologique », en utilisant des matériaux entièrement naturels et locaux, choisis selon le type de région où l'invention est mise en œuvre ; l'invention peut être mise en œuvre avec très peu de matériel en surface, ce qui peut être avantageux notamment en environnement hostile ; en outre l'entretien est simple et peu coûteux.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

La figure la et la figure Ib sont des représentations schématiques d'un massif filtrant selon l'invention, respectivement en vue de dessus et en coupe latérale.

La figure 2 est une représentation schématique d'un élément de distribution d'oxygène utilisé dans le cadre de l'invention.

La figure 3 est une représentation schématique d'un pilote de traitement de nappe phréatique selon l'invention (voir exemple) .

DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION

L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit .

Massif filtrant

En faisant référence aux figures la et Ib ₇ on décrit ici un massif filtrant selon l'invention mis en place dans une zone saturée comprenant une nappe phréatique. Le massif filtrant comprend une partie réactive 1 et, optionnellement , une partie protectrice 2. Lorsqu'elle est présente, la partie protectrice 2 est située en amont de la partie réactive 1, le terme amont faisant référence à l'écoulement de la nappe phréatique, dont la direction et le sens sont indiqués par la flèche grise sur les figures.

La partie réactive 1 est constituée d'un ou plusieurs matériaux principalement destinés à servir de support au développement de microorganismes autochtones. Ces matériaux peuvent être choisis en fonction des critères qui suivent.

La perméabilité des matériaux est de préférence voisine de celle de la zone saturée environnante, afin de ne pas perturber de manière importante l'écoulement de la nappe phréatique ; de préférence le coefficient de perméabilité des matériaux est compris entre ICT ⁴ et 10 ^"1 m/s.

Les matériaux présentent une surface d' échange importante, généralement sous forme de porosité, afin de fournir un support efficace au développement bactérien. La porosité totale (0tot) du matériau est de préférence au minimum de 50%. La porosité totale du matériau (0tot) se décompose de préférence en une porosité à l'air (0air) représentant de 70 à 90% de 0tot et une porosité à l'eau (0eau) représentant de 10 à 30% de 0tot .

Les matériaux doivent présenter une résistance satisfaisante à l'écoulement ou au lessivage.

Des exemples de matériaux adaptés comprennent la tourbe, les pouzzolanes, les rafles de maïs, les écorces d'arbre et notamment de pin. Plus précisément, le matériau doit posséder une biodégradabilité limitée dont la cinétique de biodégradation est très inférieure à celle des hydrocarbures dissous.

Eventuellement le massif filtrant peut comporter deux ou plusieurs parties réactives se succédant dans la direction de l'écoulement ou transversalement à la direction de l'écoulement.

Lorsqu'elle est présente, la partie protectrice 2 peut comporter un ou plusieurs matériaux qui sont choisis afin de remplir les fonctions suivantes :

- précipiter et fixer des ions (fer...) ;

- filtrer des particules fines entraînées dans l ' écoulement ;

- éviter une variation de vitesse d'écoulement de l'eau de la nappe trop important lorsque celle- ci traverse le massif filtrant, due à un trop fort différentiel de perméabilité entre les matériaux de la partie réactive 1 et la zone environnante ;

- plus généralement éviter le lessivage de la partie réactive 1 et éviter son colmatage.

Des exemples de matériaux adaptés comprennent le gravier, les gravillons et tous matériaux constitués de quartz ou de silice dont la taille est comprise entre 20 et 40 millimètres. Par taille on entend la dimension moyenne (ou le d ₅₀ ) des grains ou particules de matériaux, telle que déterminée par exemple par tamisage .

Il peut être utile de maintenir le massif filtrant par un ensemble de maintien en matériau neutre entourant la partie réactive 1 du massif. Cet ensemble de maintien (constitué dans l'exemple de la figure par une grille 4 et des tubes 3) permet de stabiliser le

massif par rapport au terrain sans perturber l'écoulement de la nappe. On entend par matériau neutre tout matériau inerte ne présentant aucune influence sur 1 ' environnement .

Un système d'injection (ou de distribution) d'oxygène 5 est prévu pour fournir de l'oxygène au milieu, particulièrement au niveau du massif filtrant. De préférence le système d'injection d'oxygène 5 assure une injection d'oxygène in situ par diffusion (selon la loi de Fick) . Ce système peut être constitué d' éléments essentiellement verticaux qui assurent l'alimentation en oxygène du milieu. Ces éléments peuvent être régulièrement espacés, alignés et répartis en une ou plusieurs rangées successives. Chaque rangée est par exemple essentiellement perpendiculaire à la direction d'écoulement de la nappe et intercepte toujours le panache polluant.

Selon un mode de réalisation préféré, et en faisant référence à la figure 2, chaque élément comprend un cylindre creux de protection comprenant une partie pleine 11 et une partie percée d'orifices 12, qui contient un tuyau d'injection d'oxygène sous pression. La partie percée d'orifices 12 est immergée dans la nappe. L'eau de la nappe peut donc librement pénétrer dans cette partie du cylindre creux et venir au contact du tuyau d'injection d'oxygène.

La portion de tuyau 13 qui n'est pas immergée dans la nappe phréatique peut être conçue en n'importe quel matériau imperméable à l'oxygène, par exemple en polyéthylène . En revanche, la portion de tuyau 14 située dans la zone de contact avec la nappe phréatique peut être formée d'une membrane polymérique microporeuse, en silicone par exemple. Cette membrane doit présenter une perméabilité à l'oxygène. Dans le cas du silicone par exemple, la membrane est perméable à l'oxygène à une pression inférieure à environ 2,5 bars. Le tuyau d'injection d'oxygène sous pression peut être enroulé sur un support 15 qui peut être simplement

un cylindre à section circulaire, par exemple en polyéthylène haute densité, ou encore un cylindre à section en croix (ou d'une autre forme équivalente), afin de maximiser la surface du tuyau d'injection en contact avec l ' environnement .

Il est possible de prévoir que les tuyaux d'injection appartenant à différents éléments forment un même circuit d'alimentation en oxygène (en série) ou il est possible de prévoir qu'une seule conduite d'amenée d'oxygène alimente en parallèle les tuyaux d'injection des différents éléments, qui sont alors de préférence sous une forme non débouchante. Cette configuration en parallèle est avantageuse du point de vue de la perte de charge. Des moyens d'alimentation en oxygène sous pression sont prévus en surface. Ils alimentent les tuyaux susmentionnés en oxygène à une pression supérieure à 1 bar et inférieure à 2,5 bars. L'injection d'oxygène dissous par diffusion permet d'éviter les phénomènes de bullage et de coalescence.

On peut également prévoir dans le massif filtrant des organes de contrôle 6 destinés à mesurer un ou plusieurs paramètres physico-chimiques (hauteur d'eau, caractéristiques de l'écoulement, concentration en contaminants...) . Ces organes de contrôle 6 peuvent être intégrés à des piézomètres par exemple.

Un ou plusieurs regards 7 peuvent permettre d'effectuer des prélèvements si nécessaire.

Le massif filtrant est disposé sur un socle de terrain appelé substratum 8 et est avantageusement séparé des terres de surface 9 qui le recouvrent au moyen d'un géotextile 10, lequel évite la pénétration des terres de surface dans le massif filtrant .

Procédé de décontamination d'une nappe phréatique

On considère ici un site comprenant une nappe phréatique présentant un écoulement et une contamination par des hydrocarbures dissous. Les hydrocarbures dissous sont principalement le benzène,

le toluène, l' éthylbenzène et le xylène (notés BTEX). Lorsque la contamination provient d'une source continue (relativement ponctuelle ou étendue), l'entraînement des contaminants par le flux de la nappe phréatique crée un panache de pollution.

Une première phase du procédé de décontamination consiste à procéder à un examen précis du terrain pour modéliser le panache de pollution. Cette modélisation aboutit à une cartographie en trois dimensions de la concentration en BTEX et fournit la vitesse d'écoulement de la nappe. Le modèle est considéré comme représentatif lorsque les grandeurs calculées sont sensiblement égales aux valeurs mesurées sur site à l'intérieur des piêzomètres.

Une deuxième phase consiste à choisir les caractéristiques du massif filtrant à mettre en place : emplacement, orientation, dimensions, type de matériau (x) (en particulier pour la partie réactive du massif) . Ce choix s'effectue en fonction de l'ampleur de la dépollution qui est souhaitée. Typiquement, on choisit de disposer le massif filtrant de sorte qu'il soit essentiellement perpendiculaire à la direction d'écoulement du panache et de sorte qu'il intercepte essentiellement l'ensemble du panache. Le choix des matériaux et le choix de la dimension de la partie réactive du massif dans la direction de l'écoulement (épaisseur de la partie réactive du massif) conditionnent le taux de décontamination, c'est-à-dire le facteur de réduction de la concentration en BTEX à la traversée du massif filtrant.

Ce taux de décontamination peut être prédit à l'aide d'expériences préalables en laboratoire, où l'on peut comparer à une échelle réduite l'efficacité de différents supports à promouvoir la croissance bactérienne et la dépollution des BTEX (le niveau de contamination et la vélocité de l'eau étant choisis identiques par rapport au site) . Il est particulièrement intéressant de tester en tant que

supports des matériaux naturellement présents à proximité du site à dépolluer.

Il est alors possible de choisir le type de support et l'épaisseur de massif filtrant (c'est-à-dire indirectement le temps de séjour des contaminants dans le massif) en fonction du niveau résiduel final de contaminants jugé acceptable pour le site à dépolluer.

La mise en place proprement dite du massif filtrant s'effectue en creusant une cavité dans le sol de dimensions appropriées, en plaçant éventuellement un dispositif de maintien, en remplissant la cavité avec un ou deux compartiments (amont et aval) de matériaux choisis, et en recouvrant le massif d'un géotextile puis de terre de surface. Le système d'injection d'oxygène est ensuite mis en place à son tour. La densité des éléments d'injection d'oxygène doit être suffisante pour obtenir une concentration d'oxygène dissous convenable au sein du massif filtrant et par là même le développement des populations de bactéries aérobies autochtones nécessaire au niveau de décontamination souhaité.

Par exemple l'invention peut permettre de passer d'une population naturelle de bactéries de 10 ³ -10 ⁴ UFC (Unité Formant Colonie) à une population de 10 ⁷ -10 ⁹ UFC dans la partie réactive du massif filtrant.

Il est utile d'effectuer différentes mesures en amont du massif filtrant, en aval de celui-ci et à l'intérieur de celui-ci, afin de déterminer non seulement le taux réel de décontamination des BTEX lors du passage du panache à travers le massif, mais également afin de contrôler l'évolution des différents paramètres hydrodynamiques et physicochimiques du site.

Par exemple, de préférence, la quantité d'oxygène à distribuer doit être telle «que le milieu soit en aérobie .

EXEMPLE

L'exemple suivant illustre l'invention sans la limiter.

Site à dépolluer

Le site à dépolluer se situe dans un bassin sédimentaire . Les alluvions, très perméables, sont composés de gros galets et cailloutis à matrice sableuse et représentent une épaisseur de 4 à 5 m. Ils reposent sur une couche marneuse (appelée substratum ci-dessus) essentiellement imperméable sur laquelle s'écoule la nappe phréatique. La nappe libre se situe entre 1,5 et 2,5 m de profondeur. Le profil hydrodynamique général de la nappe phréatique est déterminé à l'aide de mesures via. une soixantaine de piezomètres implantés sur le site et à proximité et complété par des simulations sous Visual Modflow. En particulier : la vitesse d'écoulement de la nappe est de 1 m/jour en moyenne ; la densité moyenne de l'aquifère est de l'ordre de 1700 kg/m ³ ; la recharge en eau est de l'ordre de 400 mm/an ; la dispersivité longitudinale est de

2,3 m (les dispersivités transversale et verticale étant respectivement 10 et 100 fois moindres) ; le pH de la zone d'étude est de 6,5. La zone d'étude est contaminée par une source ponctuelle d'hydrocarbures aromatiques volatils. Dans ce qui suit, la concentration en BTEX est mesurée selon la norme NF-ISO 11423-1 en différents points du site. On mesure également l'indice des hydrocarbures totaux selon la norme NF 9377-2.

Mise en place d'un pilote

Le choix des matériaux à utiliser dans le massif filtrant a été effectué en fonction des résultats d' essais de biodégradation (minéralisation)

d'hexadécane et de benzène menés en laboratoires sur trois types de tourbe, sur des rafles de maïs, sur des pouzzolanes et sur des écorces de pin. Les écorces de pin ont été choisies comme matériau actif car elles montrent le meilleur indice de biodégradation.

Le positionnement du pilote est soumis aux contraintes de terrain. Il est déterminé en fonction des résultats de la modélisation sous Visual Modflow afin de garantir l'interception du panache de BTEX, perpendiculairement au sens d'écoulement de la nappe. Les dimensions du pilote sont : 8 m de long (transversalement à l'écoulement), 3 m de haut (dans les alluvions depuis les marnes) , 3 m de large parallèlement à l'écoulement dont 2 m pour la partie réactive en aval et 1 m pour la partie protectrice en amont . La zone à excaver est soumise à un pompage continu à 70 m ³ /h afin de la mettre à sec pendant la durée des travaux.

Des tubages sont disposés en périphérie du pilote pour assurer le maintien du terrain naturel sans perturber le régime hydrodynamique de la nappe, avec un espacement régulier de 1 m entre les tubages. La partie amont du pilote est remplie de graviers alluvionnaires 20/40 roulés. Les écorces de pin sont disposées dans la partie aval .

Etant donné que la concentration naturelle en oxygène dissous dans la nappe est quasi-nulle, un système d'injection d'oxygène est mis en place : trois rangées de tubages crépines en polyéthylène haute densité sont disposées en amont des graviers, en aval des graviers, et au centre de la partie réactive du massif filtrant (voir figure la) . Des diffuseurs d'oxygène formés de tubes de silicone microporeux sont disposés en parallèle dans les tubages crépines. L'alimentation des diffuseurs d'oxygène est réalisée en surface par une bouteille d'O ₂ sous pression. Entre la bouteille et les diffuseurs est disposée une chambre de pression formée d'un tube inox de diamètre supérieur à

celui des tubes en silicone. On minimise ainsi les pertes de charge. Dans chaque tubage crépine, un support spirale est prévu pour maintenir les tubes en silicone et augmenter la surface d'échange tube / nappe. A titre d'exemple, le débit d'oxygène est compris entre 0,2xl0 ^"3 L. s ^"1 et 0 ₇ 4xl0 ^"3 L. s ^'1 sous une pression de 2 bars relatifs.

Résultats

La figure 3 fournit une représentation du site. La flèche donne le sens d'écoulement de la nappe ; le rectangle en pointillés correspond à l'emplacement du massif filtrant. Les repères (PZl, PZlW...) correspondent à des piezomètres utilisés notamment pour mesurer la concentration en polluants dans la nappe.

La comparaison entre la mesure en PZl et la mesure en PZ4 permet d'estimer le taux de décontamination à la traversée du massif filtrant. La comparaison entre la mesure en PZlW et la mesure en PZ6 sert de témoin, car ces piezomètres sont situés latéralement à l'écart du massif filtrant.

Le tableau 1 ci-dessous fournit les résultats des mesures de contamination quelques mois après la mise en place du massif filtrant, c'est-à-dire après avoir attendu le temps nécessaire pour recouvrer un régime hydrodynamique normal, mais avant d'avoir commencé le processus de distribution d'oxygène stimulant la biodégradation. Les résultats en question (qui diffèrent peu de résultats de mesures effectuées sur le terrain vierge avant la mise en place du massif filtrant) servent donc de référence par rapport à un massif filtrant actif.

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Tableau Mesures de contamination avant l'alimentation en oxygène

Le tableau 2 ci-dessous fournit les résultats des mesures de contamination après l'injection d'oxygène dans le massif filtrant, c'est-à-dire après avoir activé la biodégradation qui transforme le massif filtrant en un massif filtrant actif.

L'abattement des BTEX dans le massif filtrant est de l'ordre de 1000 μg/L en tenant compte des fluctuations de la source de contamination. Dans le cas présent, pour obtenir une dépollution complète, toutes choses étant égales par ailleurs, il aurait été nécessaire de doubler la largeur du massif filtrant.

Tableau Mesures de contamination après l'alimentation en oxygène