CA2227479A1 - Equipement de decontamination des sols par lessivage - Google Patents

Abstract

A cause des lois et des réglementations très sévères, en ce qui concerne l'utilisation de terrain contenant des sols contaminés aux hydrocarbures, le recours à des méthodes et des équipements de décontamination de ces sols devient de plus en plus nécessaire. Dans la présente invention, nous avons mis au point un équipement de lessivage des sols contaminés aux hydrocarbures qui permet de séparer les hydrocarbures des particules de sols tout en permettant de récupérer lesdits hydrocarbures. Cet équipement permet de décontaminer les sols directement sur les sites contaminés, ce qui se traduit par une économie substantielle au niveau des opérations et diminue également les impacts et les risques environnementaux.

Description

Nom de l'invention : ÉQUIPEMENT DE DÉCONTAMINATION DES SOLS PAR
LESSIVAGE
Précis Ä cause des loi, et des réglementations très sévères, en ce qui concerne l'utilisation de terrain contenant des sols contaminés aux hydrocarbures, le recours à des méthodes et des équipements de décontamination de ces sols devient de plus en plus nécessaire.
Dans la présents invention, nous avons mis au point un équipement de lessivage des sols contaminés aux hydrocarbures qui permet de séparer les hydrocarbures des particules de sols tout en permettant de récupérer lesdits hydrocarbures. Cet équipement permet de décontaminer les sols directement sur les sites contaminés, ce qui se traduit par une économie substantielle au niveau des opérations et diminue également les impacts et les risques environnementaux.
Mémoire descriptif La présente invention se rapporte à un équipement de décontamination, par lessivage, des sols contaminé: aux hydrocarbures.
II est d'usage courant d'utiliser cinq types de procédés, comportant des équipements spécifiques, pour séparer les hydrocarbures des particules de sols contaminés A - Traitement in situ hydrodynamique.
Ce procédé consiste à lessiver les sols contaminés, par injection de solutions de traitement. Ces solutions sont ensuite récupérées par aspiration et traitées.
Ce procédé comporte les désavantages suivants ~ nécessite une conductivité hydraulique élevée ;
~ la concentration de contaminant doit être faible ;
~ la profondeur du site à décontaminer ne doit pas excéder 10 m ;

~ mise en place d'infrastructures complexes et coûteuses ;
~ nE~cessite de la main-d'oeuvre très spécialisée et une supervision intense ;
~ utilisation de produits chimiques à risque ;
~ nÉ~cessite des études de sols très élaborés ;
~ coût de revient élevé, en moyenne 175$Im3 (dollars/mètre cube).
B - Traitement "Pyrolyse"
II s'agit d'un réacteur (four rotatif horizontal) muni de compartiments individualisés, à l'intérieur desquels s'effectuent les étapes successives de la conversion thermochimique du matériel d'alimentation. Après leur homogénéisation, les sols contaminés sont introduits dans la zone de préchauffage du réacteur où l'eau est évaporéE~ et la matière solide chauffée par échange avec les solides inerties oxydés provenant de la zone de combustion. La matière solide préchauffée passe alors dans la zone de réaction (pyrolyse) où la température atteint 550°C.
Ensuite, différent: procédés sont utilisés pour récupérer la chaleur et les gaz.
Ce procÉ:dé comporte les désavantages suivants ~ le;~ sols doivent être transportés du site contaminé jusqu'au site de "Pyrolyse"
et après le traitement, retournés au site initial ou vers un autre site d'utilisation ;
~ necessite beaucoup d'énergie pour son opération ;
~ nécessite des infrastructures très complexes et très coûteuses ;
~ nÉ~cessite de la main-d'oeuvre très spécialisée et une supervision intense ;
~ faible capacité de production ;
~ le:~ sols doivent subir un pré-traitement (homogénéisation et dÉaagglomération) avant d'entrer dans le réacteur ;
~ la taille maximum des particules pouvant être traitées est de 70 mm ;
~ nÉ~cessite une quantité importante de sable propre pour les opérations ;
~ coût de revient très élevé, 100$/T (dollarslTonne) plus le transport.

2 C - Biodégradation en pile (avec des bactéries inoculées ou non) Les sols sont excavés et transportés sur une plate-forme imperméable munie d'infrastructures pour l'aération forcée du sol, le captage et le traitement des eaux de lixiviavrion, ainsi que pour la filtration de l'air vicié. Des membranes recouvrent le sol, l'isolant des précipitations et minimisant la propagation des composés organiques volatils ainsi que les pertes de chaleur.
Ce procÉ~dé comporte les désavantages suivants ~ e:~t applicable seulement sur des sols très perméables ;
~ e:~t applicable seulement avec des hydrocarbures légers ;
~ mise en place d'infrastructures coûteuses ;
~ nÉ~cessite de la main-d'oeuvre spécialisée et un suivi intense ;
~ le;~ sols doivent étre transportés du site contaminé jusqu'à la plate-forme de traitement et évacués vers un autre site de disposition après le traitement ;
~ le:~ sols doivent demeurer de 3 mois à 18 mois sur la plate-forme ;
~ coût de revient élevé, en moyenne 80$IT (dollarslTonne) plus le transport.
D - Enfouissement Ce procédé consiste simplement à excaver les sols contaminés et à les transporter dans un site d'enfouissement prévu à cette fin.
Ce procÉ~dé comporte des désavantages suivants ~ le transport des sols (souvent sur de grandes distances) ;
~ la construction de sites d'enfouissement coûteux ;
~ le risque de contamination aux abords du site d'enfouissement ;
~ il ne règle pas le problème de contamination, il ne fait que le déplacer ;
~ coût de revient élevé, en moyenne 50$IT (dollars/Tonne) plus le transport.

3 E - Bioventilation in situ Le procédé de traitement de sols par bioventilation consiste à injecter de l'air sous la nappes dans l'enclave contaminée, de façon à favoriser la biodégradation des contaminants organiques et à les entrainer dans l'effluent gazeux. La technologie repose sur un réseau d'injection d'air, un réseau de pompage à vide et une unité
de biofiltration de l'air vicié.
Ce procé dé comporte les désavantages suivants ~ néce:;site une conductivité hydraulique élevée ;
~ est limité aux hydrocarbures très volatiles ;
~ ne peut être appliqué sur des surfaces inférieures à 20 m2 ;
~ le temps requis pour la décontamination est très long, entre 4 et 24 mois.
Nous avons découvert que les désavantages mentionnés peuvent étre éliminés en utilisant la présente invention.
En utilisant l'invention pour décontaminer les sols contaminés aux hydrocarbures, les désavantages rnentionnés sont éliminés et, en plus, le coût de revient est inférieur aux procédés existants.
En utilisant l'invention pour décontaminer les sols les coûts d~. transport hors site ainsi que les sites d'enfouissement sont éliminés puisque les sols sont traités directement sur le site contaminé et réutilisé
comme remblai au même endroit ;
la conductivité hydraulique, étude de sol et la profondeur de contamination ainsi que le pré-traitement ne sont pas des facteurs d'empêchement, puisque les sols sont excavés, déposés dans le tambour de lavage qui, par son action rotative et de lavage

4 sous pression, désagglomère les particules afin de les nettoyer individuellement.
les taux de contamination peuvent être faibles ou très élevés, il suffit de varier l'angle d'inclinaison en fonction de la quantité et du type d'hydrocarbure à déloger.
Par exemple, pour un sol contaminé légèrement avec de l'essence ordinaire (qui ne nécessite pas un lavage intense afin de rencontrer les normes environnementales), on augmente l'angle d'inclinaison du tambour de lavage. De cette façon, le sol est exposé
à moins de cycles de lavage. Par contre, pour un sol contaminé au mazout, il faut diminuer l'inclinaison du tambour de lavage, ce qui a pour effet d'exposer le sol à
plusieurs cycles de lavage afin d'extraire une quantité suffisante d'hydrocarbure, de manière à c~~ que le sol traité rencontre les exigences des normes.
On évite des in;>tallations coûteuses et complexes, ce qui contribue à
diminuer les coûts unitaires. Par sa simplicité de construction et de fonctionnement, l'invention permet d'être utilisée avec deus équipements périphériques existants et d'utilisation connue, tels que équipement d'e:~ccavation standard, séparateur d'huile, pompe à eau, génératrice, chauffe-eau, régulateur de débit pour adjuvant, convoyeurs, moteur électrique ou à
combustion, etc.
II n'est pas né~~essaire d'utiliser de la main-d'oeuvre très spécialisée, à
cause de la simplicité d'opération.
La consommation énergétique est limitée puisque l'eau de lavage circule en circuit fermé.
Une petite quantité d'eau doit être ajoutée afin de compenser pour la perte d'eau retenue dans les particules de sol. Ceci évite de préchauffer continuellement de l'eau pour le lavage.
Le temps requis pour le traitement est très court puisque le procédé
fonctionne en continue et permet de disposer des sols nettoyés, immédiatement à la sortie du tambour de lavage.
Le volume de sol traité dépend du niveau de difficulté à enlever l'enduit d'hydrocarbure sur les particules (type d'hydrocarbure). Pour augmenter le débit de sol traité, il est possible : de fabriquer un équipement (invention) de plus grandes dimensions, d'augmenter le débit d'eau de lavage, d'augmenter le nombre de tuyaux de lavage, de varier ou d'augmenter les adjuvants à l'eau de lavage.
Divers types d'adjuvants de dissolution des hydrocarbures peuvent être ajoutés à l'eau de lavage pour o~~timiser les opérations. Évidemment, des produits biodégradables sont privilégiés dans le but d'éviter à avoir à décontaminer l'eau de lavage après la décontamination d'un site.
Pour toutes ces raisons, le coût de revient pour la décontamination de sol est inférieur aux procédés exist~ints et se situe entre 15$/T et 35$IT (dollarslTonne) «Relativement aux dessins qui illustrent la réalisation de l'invention, la figure 1 re~arésente un schéma type du procédé dans lequel la réalisation est généralement intégrée, la figure 2 repr~~sente une vue en élévation de la réalisation, la figure 3 repn~sente l'enveloppe extérieure de la réalisation, soit le détail du No.94 de la figure 2, la figure 4 représente le tambour de lavage de la réalisation, soit le détail du No.15 de la figure 2, la figure 5 représente le tuyau de lavage du tambour, soit le détail du No.l6 de la figure 2, la figure 6 repr~~sente le tuyau de lavage du sol contaminé, soit le détail du No.l7 de la figure 2, la figure 7 repr~~sente une coupe sur la ligne A-A de la figure 2, la figure 8 repr~~sente un agrandissement d'une partie de la figure 7.

Pour permettre au lecteur d'avoir une bonne compréhension du fonctionnement de l'invention, il esi: essentiel de d'abord expliquer le schéma Type de procédé
de la fig.1 et des équipements périphériques 7, 9, 11, 13. L'invention 3 est alimenté en sol contaminé
1 et en eau df~ lavage avec ou sans adjuvant 2. Le sol contaminé passe à
travers l'invention où il subit plusieurs cycles de lavage à pression d'eau. Le sol décontaminé sort de l'invention 4 et est généralement utilisé immédiatement pour remblayer l'excavation faite pour sortir le sol contaminé. L'eau de lavage et les hydrocarbures enlevés sont acheminés par un conduit 5 jusqu'à un séparateur d'huile 7. Dans le séparateur d'huile, les hydrocarbures, plus légers que l'eau, flottent à la surface et sont évacués par le haut 6 et acheminés vers un récipient prévu à cet effet. L'eau de lavage débarrassée des hydrocarbures, est acheminée par un conduit 8 à un équipement d'injection d'adjuvants et d'eau de remplacement 9. L'eau conditionnée est acheminée par un conduit 10 à un système de réchauffement 11. L'eau chauffée et conditionnée passe par le conduit 12 et est préssuriséE~ par un système de pompage 13. L'eau préssurisée, chauffée et conditionnée retourne à l'invention 3 par le conduit 2.
Dans l'équipement de décontamination des sols contaminés aux hydrocarbures illustré, le sol contaminÉ~ 23 est introduit 1 à l'intérieur du tambour de lavage rotatif 15. Les façons utilisées pour introduire 1 le sol 23 sont multiples, par exemple : convoyeur, benne de rétention, chute manuellement à la pelle ou autre. Le tambour de lavage 15 est, dans ce cas, cylindrique mais pourrait étre de toute autre forme géométrique. II 15 est perforé 22, de façon à laisser l'eau de lavage 24 s'écouler à travers. II 15 peut être fabriqué de différent type dE~ matériaux. Le tambour 15 tourne sur son axe central 25, à
une vitesse déterminée, de 'façon à ce que le sol 23 chute un peu avant d'arriver au sommet. Dans sa chute, le sol 23 passe devant des jets d'eau de lavage 24. Ce passage devant le jet d'eau 24 se fait un nombre déterminé de fois, en fonction du type de sol et du type de contamination. On varie le nombre de passage du sol 23 devant les jets d'eau 24 en variant l'angle d'inclinaison de l'équipement ~. Plus l'angle d'inclinaison de l'équipement ~~ est petit, plus le nombre de passage du sol 23 devant les jets d'eau 24 sera grand et vice versa. Un filtre 27 peut être utilisé dans le but de retenir les particules fines de sol 23, ce filtre 27 peut être de plusieurs natures ou matériaux, qui ont comme caractéristique de laisser passer l'eau de lavage 24. Le sol 23 chemine à travers tout le tambour de lavage 15 et est évacué 4 à l'extrémité basse du tambour 15. Le sol 23 évacué 4 est disposé
généralement comme remblai.
Le système d'entraînement 19 qui fait tourner le tambour 15 est mu par un moteur 18 électrique ou à combustion ou toute autre source de pouvoir. Le système d'entraînement 19 illustré est constitué d'un réducteur de vitesse et d'une courroie. Par contre, n'importe quel autre syst~~me d'entraînement 19 pourrait être utilisé. Le tambour 15 repose sur un système de roulement 26 pouvant être des roues ou tout autre système de roulement incluant même un roulement mécanique prenant appui sur le périmètre extérieur du tambour 15.
L'eau de lavage 24 est acheminée aux tuyaux de lavage du sol 17 et de lavage du tambour 16 par le conduit 2. II est à noter que l'eau de lavage 24 passe dans les tuyaux 16, 17 et en ressort par une série de petits trous pratiqués sur les parois des tuyaux 16, 17. Dans la présente réalisation, les tuyaux 16, 17 sont de forme cylindrique mais pourraient être de n'importe quelle forme. Ils 16, 17 peuvent aussi être fabriqués de différents matériaux. Les trous des tuyaux 16) 17 peuvent être ronds ou de toute autre forme, ils peuvent aussi être munis de différents types de jets préfabriqués.
L'enveloppe ext~~rieure 14 a pour principale fonction de retenir l'eau de lavage 24 afin de la 24 canaliser vers le conduit) qui à son tour l'24 achemine vers le séparateur d'huile 7.
Dans la présenta réalisation, l'enveloppe extérieure 14 est de forme cylindrique mais elle 14 pourrait être de n'importe quelle forme et fabriquée de différents types de matériaux.
L'enveloppe extérieure 14 peut servir de pièce structurale.»
s

Claims (7)

1- Un équipement de décontamination des sols contaminés aux hydrocarbures, où
le sol contaminé passe à travers un tambour rotatif perforé à angle ou non.

2- Un équipement, tel que défini dans la revendication 1, dont le tambour rotatif perforé
à vitesse variable fait avancer le sol et le fait tomber à un angle propice à
ce qu'il puisse être frappé par un jet d'eau ou autre solution.

3- Un équipement, tel que défini dans les revendications 1 et 2, dont des jets d'eau ou autre solution frappe le sol pour enlever les hydrocarbures qui sont adhérés à
la surface des particules de sol.

4- Un équipement, tel que défini dans les revendications 1, 2 et 3, dont une enveloppe extérieure, fixe ou mobile, est utilisée pour contenir et canaliser les eaux ou autre solution de lavage.

5- Un équipement, tel que défini dans la revendication 1, dont l'intérieur du tambour rotatif perforé est recouvert d'une membrane ayant pour objectif de retenir les particules de sol et de laisser passer l'eau ou autre solution de nettoyage.

6- Un équipement, tel que défini dans la revendication 1, ayant des dimensions différentes ou des capacités de traiter des volumes différents.

7- Un équipement, tel que défini dans les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, et qui servirait à d'autres applications qu'à la décontamination des sols contaminés aux hydrocarbures.