Bio-lavage in-situ pour le traitement de m 3 de sol contaminé par des huiles entières et solubles

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1 Bio-lavage in-situ pour le traitement de m 3 de sol contaminé par des huiles entières et solubles Dimensionnement, mise en œuvre et retour d expérience 30/11/12

2 Présentation du site Industriel situé en Normandie Parc à copeaux de 7500m 2 : ancienne zone de stockage de résidus d usinage métalliques souillés par des huiles de coupe entières et solubles Pollution due à l infiltration des huiles dans le sol et la nappe (présence d hydrocarbures flottants) Parc à copeaux 7500m 2

3 Modélisation des transferts de polluants Le site possède ses propres puits de pompage d eau pour alimentation des tours de refroidissement etc.. Y a-t il un risque de transfert de contaminant issus du parc à copeaux dans le cas de baisse ou d arrêt du pompage au niveau du site? Résultats: Quel que soit le débit de pompage, le panache en provenance du parc continue de se diffuser et s étend dans le temps. Baisser les débits n empêche pas le transfert vers les puits en pompage, et un arrêt induit un écoulement vers le fleuve. Usine Le panache ne sort pas du site sauf du coté du parc à copeaux.

4 Nature et extension de la pollution Origine de la pollution : déversements d huiles. Polluants majoritaires : hydrocarbures aliphatiques (C21-C35). Quasi-totalité des sols impactés : moyenne mg/kg sur 10m ZNS. Géologie : - Sables grossiers +/- graveleux jusqu à 7/8m; - Craie altérée légèrement sableuse, puis craie franche en profondeur. Pollution du sol = source de contamination de la nappe : concentrations de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de mg/l en hydrocarbures dissous + phase libre sur certains ouvrages.

5 Objectifs, problématique et choix du traitement Les objectifs de réhabilitation 1. Assurer le confinement des eaux souterraines ; 2. Assurer à terme la non-remobilisation des polluants du sol vers les eaux. La problématique : 2 points bloquants 1. Traitement des eaux : compliqué et onéreux par techniques classiques (charbon) ; 2. Traitement du sol : techniquement et surtout financièrement envisageable que par une solution in-situ. La solution Choix d un traitement reposant sur des solutions biologiques : traitement biologique des eaux pompées, bio-lavage du sol, le tout sous confinement hydraulique.

6 Validation de l efficacité du bio-lavage de sol Démarche itérative : Echantillon de sol et nappe du site Tests en laboratoire Mars 09 Essai pilote terrain Juil 10 à Jan 11 Traitement global Dec 11 à Dec 16

7 Tests au laboratoire Colonne de sol Pompe de recirculation des eaux traitées Bioréacteur à bullage d air BUTS: Stimuler la biodégradation aérobie des eaux polluées Solubiliser les huiles solubles adsorbées dans le sol par le passage de l'eau de nappe aérée et chargée en microorganismes. ABATTEMENT en 15j: 6,7mg/l2,1mg/l : ~70% sur EAUX 9070mg/kg2110mg/kg : ~80% sur SOLS

8 Essai pilote terrain Zone pilote =700m 2-1 puits de pompage à 20m : Q pompage = 3,5m 3 /h - 12 aiguilles d injection à 2m maillage 8mx8m : Q injection = 250l/h/aiguille P1 Puits de pompage 3,5m 3 /h 250l/h/aiguille

9 Essai pilote terrain Zone pilote Unités de traitement d eau Bioréacteur Unité d injection

10 Résultats du pilote terrain - Nappe Traitement biologique des eaux pompées 99,86% d abattements en hydrocarbures ; Amélioration de la qualité des eaux : augmentation ORP + O2 dissous Confinement hydraulique Confinement efficace

11 La «transpiration» de la dalle Observation d une «transpiration» de la dalle pendant le pilote Essais de perméabilité : La perméabilité verticale du sol augmente avec la profondeur: 0-0,2m (sous la dalle): mesure impossible (phase résiduelle d huile) 10-5 m.s -1 entre 0,2 et 2m, 10-4 m.s -1 entre 2 et 3m, 10-3 m.s -1 à partir de 3m. Transpiration de la dalle normale, liée à : la superposition des écoulements horizontaux entre les aiguilles d injection, la faible perméabilité verticale du sol sous la dalle.

12 Résultats du pilote terrain - Sols Traitement des sols par biolavage Sondages (Etat initial / final) à 1m et à 3m de chaque aiguille, sur 5 profondeurs de sol (0-2m, 2-4m, 4-6m, 6-8m et 8-10m); Abattements moyens de 20 à 30% Soit la dégradation de 13t HCT en 6 seulement mois Influence directe des profondeurs 0-2m et 2-4m : traitement le plus efficace sur cette tranche Résultat peut être décomposé ainsi : Résultats du pilote satisfaisants vu : Hydrocarbures partiellement et complètement biodégradés + Hydrocarbures lixiviés - la courte durée : 6 mois VS 5 ans de traitement global ; - la quantité d O2 injectée < masse requise (20to de réactif).

13 Dimensionnement du traitement global Le pilote a permis de démontrer l efficacité du traitement, mais a également mis en évidence 2 points fondamentaux : nécessité d injecter à différents niveaux de sol pour optimiser la bio ; nécessité d injecter beaucoup plus de réactif qu initialement prévu. Ainsi, pour traiter tout le parc (7500m 2 ) de 0 à 10m, la quantité de réactif nécessaire est 500to et la durée de traitement est 5 ans. Il est donc prévu : 5 puits à 25m pompant à 10-15m3/h dont 10m3/h réinjectés; 2 niveaux d injection 0-2,5 m et 6-8m ; 75 aiguilles de surface 0-2,5m (maillage 10x10 m) - 60 à 130l/h; 40 aiguilles profondes 6-8 m (maillage 15x15 m) -140 à 250 l/h.

14 Modélisation des écoulements Confirmation et optimisation du dimensionnement de la solution globale =>Etude des lignes de courant partant des aiguilles d injection superficielles et profondes dans le cas d un pompage à 10m 3 /h sur les 5 puits dans 3 scénarii de réinjection à 100% du volume pompé 1. Réinjection simultanément sur toutes les aiguilles =>confinement hydraulique OK 2. Réinjection de l ensemble du débit uniquement sur les aiguilles superficielles (130 l/h) =>très bonne couverture 3. Réinjection de l ensemble du débit uniquement sur les aiguilles profondes (250 l/h)=> moins bonne couverture mais, du fait d une perméabilité plus élevée, transfert plus rapide vers les puits de pompage.

15 Principe du traitement Le principe du traitement global par bio-lavage est : Pomper l eau de nappe pour confiner hydrauliquement la zone Traiter l eau pompée sur un ensemble de bioréacteurs avant réinjection ou rejet : réinjection dans le sol des microorganismes indigènes spécifiques de la dégradation des HCT et économies par rapport au traitement sur CA Réinjecter 90% de l eau pompée enrichie en O 2 dissous pour créer dans le sol et les eaux souterraines des conditions favorables à la biodégradation aérobie des hydrocarbures Rejeter à l égout 10% de l eau pompée pour garantir le confinement hydraulique de la zone

16 Travaux d installation Nettoyage de la dalle béton et curage des caniveaux; Forage de 115 aiguilles d injection : 75 Ai 69/75mm à 2,5m crépinées à partir de 0,5m; 40 Ai 69/75mm à 8m crépinées à partir de 6m;

17 Travaux d installation Forage de 4 puits de pompage 285/315mm à 25m crépinés à partir de 6m (5 ème =puits du pilote);

18 Travaux d installation Pose en aérien de ~6km de réseau : 400ml de réseau de pompage en PVC pression 50mm; 5500ml de réseau d injection en PER 12mm;

19 Travaux d installation Pose en enterré des réseaux reliant 25 des aiguilles;

20 Travaux d installation Mise en place de 5 pompes de forage électriques en acier inox de 5 m 3 /h de débit nominal + pompes écrémeuses;

21 Travaux d installation Mise en place de 5 bioréacteurs + système d aération;

22 Travaux d installation Mise en place d une unité de biostimulation et d un stockage de réactif.

23 Synthèse des volumes pompés/injectés Pompage démarré en décembre 2011 Injections en février 2012 SYNTHESE DES VOLUMES TRAITES AU 20/09/12 POMPAGE 65020m 3 (moyenne 11m 3 /h) INJECTION 59827m 3 (moyenne 10m 3/ h) REJET 4331m 3 (moyenne 1m 3 /h) REACTIF (O2 dissous) 68m 3 (moyenne 14l/h / 20m 3 bimensuels) Le pompage et l injection sont efficaces et permettent le confinement hydraulique du site; Le volume de réactif injecté est conforme au volume optimal prévu pour le traitement.

24 Cartographie du confinement hydraulique Confinement hydraulique efficace

25 Suivi de l efficacité du bio-lavage A ce jour 12 mois de traitement achevés sur les 5 ans prévus: injection sur les aiguilles de surface pour saturer et traiter en 1 er la zone supérieure de l aquifère. Bons indicateurs d efficacité: Présence d eau dans la majorité des aiguilles de surface; Transpiration de la dalle à certains endroits; Début de saturation de la zone supérieure Ecrémage de produit pur en P2 (3500l au 20/09/12); Récupération de produit pur efficace Prochains carottages de sol mi-2013 : mesure de l abattement à 1,5ans de traitement.

26 Suivi analytique des eaux traitées En entrée et sortie de station : quelques pics de concentrations en HCT en entrée (13mg/l) et très bon abattement (>99,6%): Plus [HCT] entrée est élevé, plus l abattement est élevé Traitement biologique des eaux efficace: ensemble des paramètres en sortie de station conforme au seuil de rejet. Aération efficace et développement microbien satisfaisant.

27 Suivi analytique des ouvrages du site Flottant régulièrement retrouvé dans les ouvrages du parc (écrémage P2); Evolution des teneurs en HCT dans les ouvrages du parc (mg/l) P1 P2 P3 P4 P5 PzP1 PzP2 PzP3 PzH 08/12/2011 0,18 2,5 4,3 <0,05 <0,05 Flottant Flottant 0,61 Flottant 15/03/2012 <0, ,1 0,09 0,12 Flottant Flottant 1,3 Flottant 15/06/2012 <0,05 3,2 2,2 0,15 <0,05 Flottant Flottant 1,2 Flottant 17/09/2012 1, ,4 1,9 0,21 Flottant Flottant Flottant Flottant Concentrations dans les puits de pompage: très légère hausse (+/- stable); Produit pur dans les piézomètres de surveillance du parc; les injections en surface entraînent: La dégradation d une partie du produit ; La migration de l autre partie en profondeur (plus facilement récupérable); Expansion de la transpiration de la dalle (saturation de la zone supérieure).

28 Conclusions Le traitement mis en place fonctionne: Confinement hydraulique efficace; Injection des quantités optimales d oxygène dissous; Observation des 1ers signes de saturation de la zone supérieure du sol; Traitement d eau efficace.

29 Merci de votre attention! Agence Ile-de-France ZAC des Chevries- 11 rue des Chevries Aubergenville Tél : Fax : Agence Rhône-Alpes ZI du mariage - 1 rue des frères Lumière Pusignan Tél : Fax : Agence Normandie ZA route de Fécamp RD Goderville Tél : Fax : Agence PACA 645, rue Mayor De Montricher - Tech'Indus A3 - Pôle d'activités Aix en Provence Tél : Fax : Contact cmarcon@soleo-services.fr 19/12/