Combinaison de l électrocinétique et de la bioremédiation pour le traitement d un sol peu perméable

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Viviane St-Hilaire
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1 Combinaison de l électrocinétique et de la bioremédiation pour le traitement d un sol peu perméable Auteures principales: Marianne Brien1, Karine Drouin2 Co-Auteurs: Sylvain Hains1,Tim Robertson1, Serge Delisle2, Danielle Beaumier2, David Juck2, Charles Greer2, Andrew Tam3, Don Kovanen3, Drew Craig3 1. Golder Associés Ltée 2. Conseil national de recherche Canada 3. Ministère de la Défense nationale

2 Plan de la présentation Contexte Étude de cas Principes d électrocinétique Objectifs du projet Modèle conceptuel du site Conception Aménagement du site Programme de suivi Travaux futurs

3 Contexte Sol peu perméable technologies conventionnelles de réhabilitation in situ nonapplicables Empêche ou diminue la circulation de liquide et d air Les performances d injection/pompage sont fortement réduites et il est difficile d acheminer le traitement à la zone contaminée

4 Étude de cas Contamination du sol située dans une matrice de silt: chlorobenzène (CB), dichlorobenzène (DCB) et hydrocarbures pétroliers CB jusqu à 370 mg/kg 1,2-DCB jusqu à 42 mg/kg 1,4-DCB jusqu à 120 mg/kg F1 jusqu à mg/kg F2 jusqu à mg/kg F3 jusqu à mg/kg

5 Étude de cas Morts terrains 0,5 m de remblai (granulaire à silt sableux) 1,7 m de silt argileux 3,5 m de silt sableux (till glaciaire) TILL GLACIAIRE Roc SILT ARGILEUX Calcaire altéré à très altéré à environ 5m Calcaire non altéré à 7 m Hydrogéologie Conductivité hydraulique Nappe située dans l unité de silt argileux entre 0,9 and 1,5 m ROC ALTÉRÉ ROC SAIN

6 Étude de cas Essais de laboratoire: Dénombrement bactérien par MPN (nombre le plus probable) Essais de minéralisation (microcosmes avec substrat radioactif) Essais de dégradations (microcosmes) 2-3 ans d expériences de laboratoire en électrocinétique (ISCO)

7 Étude de cas Résultats des essais de minéralisation Limitation en oxygène et azote

8 Étude de cas Résultats des essais de dégradation Dégradation du 1,2-dichlorobenzène et du 1,4dichlorobenzène sous conditions aérobies Carence en azote dans certains échantillons

9 Étude de cas Biodégradation = technologie potentielle pour la réhabilitation de la contamination située dans l unité de silt Sol peu perméable = difficile d injecter de l azote et de l oxygène dans la zone contaminée pour améliorer la biodégradation Nécessité de développer une technologie pour les matrices de sols peu perméables Qu en est-il de l électrocinétique pour améliorer la migration des amendements dans les sols de faible perméabilité?

10 L électrocinétique? L électrocinétique (EK) est le terme général utilisé pour décrire l'utilisation d'un champ électrique (ou l'application d'un courant électrique) afin de déplacer, migrer, gérer, manipuler, ou modifier des substances, particules ou contaminants dans les sols

11 ph Processed media Principes EK Demi-réaction à l anode: 2H2O O2 + 4H+ + 4epH Demi-réaction à la cathode: 2H2O + 2e- H2 + 2OH

12 EK Principaux processus Électro-osmose : Déplacement de l eau de l anode vers la cathode Électromigration : Déplacement des ions vers l électrode de charge opposée Electrophorèse : Migration de colloïdes (ou particles) chargés vers l électrode de charge opposée Anode Cathode O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O Électro-osmose Bactérie, Organiques Électromigration NO3 - NH Électrophorèse Colloïdes, bactérie - O2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2

13 Combiner EK-Bio L électromigration peut-elle être utilisée pour entraîner un agent oxydant ou réducteur dans un milieu de faible conductivité hydraulique? L électromigration est indépendante de la conductivité hydraulique

14 Objectifs du projet L'objectif principal est la recherche et le développement. Plus précisément pour: Évaluer le potentiel de l électrocinétique combinée à la bioremédiation. Évaluer l impact de l application d un courant électrique sur la population microbienne. Acquérir des connaissances sur l implantation sur site. Identifier les paramètres de conception et les données de site nécessaires pour appuyer la mise en œuvre à pleine échelle. Évaluer les concentrations résiduelles suite à l essai pilote. Évaluer le potentiel de commercialisation future.

15 Modèle conceptuel de site Contaminants entre la surface et environ 2,4 m de profondeur (CB, DCB et F1 à F3 HP)

16 Bases de conception Anode (+) Courant con6nu Nitrate d ammonium (NH4NO3) Oxygène (O2) Flux électroosmo6que Cathode ( )

17 Configuration de l essai pilote Eaux à faible ph générées à l anode Pas de création de monticule d eau centralisé Le potentiel de déposition de métaux / 4 puits ( charge/puits et besoins en maintenance) Un seul système d injection d amendement Migration des électrons vers le puits central

18 Électrodes Électrode (à base de titane) Manchon en céramique poreuse Raccords en cpvc Tubes en PFA (ajustement du ph) Membrane d échange anionique Tubes en PFA (injection d amendements, extraction d eau excédentaire et échantillonnage)

19 Aménagement du site Autres composantes de l essai pilote: Système d injection d amendement (nutriments et oxygène) Système d ajustement du niveau de l eau Système d ajustement du ph

20 Aménagement du site

21 Échéancier des travaux

Programme de suivi Répartition du Voltage Température (thermocouple type T) ph Oxygène dissous Concentrations en azote (NH4+, NO3-, azote Kjeldahl) Paramètre géochimiques (ORP, conductivité

22 Programme de suivi Répartition du Voltage Température (thermocouple type T) ph Oxygène dissous Concentrations en azote (NH4+, NO3-, azote Kjeldahl) Paramètre géochimiques (ORP, conductivité électrique, ) Concentrations en COV Niveau de l eau Caractérisation de la population microbienne Décompte bactériologique Essai de minéralisation Essai de dégradation Séquençage métagénomique

23 Résultats Résultats - EK Gradients de voltage appliqués (0.65 à 0.83 V/cm) Gradients de voltage mesurés (0.04 à 0.60 V/cm) Courant appliqué (0,4 à 9,8 A) ph à l anode ~ 2 ph aux cathodes ~ 12 ph zone de traitement (6 à 9)

Travaux futurs Résultats de l essai pilote Identification et résolution de problèmes Santé & Sécurité Acquérir des connaissances liées à l implantation sur le terrain Évaluer les impacts de l

24 Travaux futurs Résultats de l essai pilote Identification et résolution de problèmes Santé & Sécurité Acquérir des connaissances liées à l implantation sur le terrain Évaluer les impacts de l application d un courant électrique sur les populations microbiennes Poursuite de l essai pilote Modifications au système, si requis Évaluation de l efficacité de la technologie (EK-Bio) Évaluer le potentiel de commercialisation future

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