Assainissement in situ

2016 > L’environnement pratique > Sites contaminés

> Assainissement in situ Un module de l’aide à l’exécution «Assainissement de sites contaminés»

> L’environnement pratique > Sites contaminés

> Assainissement in situ Un module de l’aide à l’exécution «Assainissement de sites contaminés»

2e édition actualisée, décembre 2016; 1re édition 2008

Publié par l’Office fédéral de l’environnement OFEV Berne, 2016

Valeur juridique La présente publication est une aide à l’exécution élaborée par l’OFEV en tant qu’autorité de surveillance. Destinée en premier lieu aux autorités d’exécution, elle concrétise des notions juridiques indéterminées provenant de lois et d’ordonnances et favorise ainsi une application uniforme de la législation. Si les autorités d’exécution en tiennent compte, elles peuvent partir du principe que leurs décisions seront conformes au droit fédéral. D’autres solutions sont aussi licites dans la mesure où elles sont conformes au droit en vigueur. Les aides à l’exécution de l’OFEV (appelées jusqu’à présent aussi directives, instructions, recommandations, manuels, aides pratiques) paraissent dans la collection «L’environnement pratique».

Impressum

Éditeur Office fédéral de l’environnement (OFEV) L’OFEV est un office du Département fédéral de l’environnement, des transports, de l’énergie et de la communication (DETEC).

Auteurs Harald Burmeier, Prof. Burmeier Ingenieurgesellschaft mbH, D-Gehrden Christian Poggendorf, Prof. Burmeier Ingenieurgesellschaft mbH, D-Gehrden Eberhard Beitinger, D-Ladenburg

Accompagnement à l’OFEV Reto Tietz, division Sols et biotechnologie Sibylle Dillon, division Droit Christiane Wermeille, division Sols et biotechnologie

Référence bibliographique OFEV (ed.) 2016: Assainissement in situ. Un module de l’aide à l’exécution «Assainissement de sites contaminés». 2e édition actualisée, décembre 2016; 1re édition 2008, L’environnement pratique n° 0834. Office fédéral de l’environnement, Berne. L’environnement pratique n° 0834: 70 S.

Graphisme, mise en page Stefanie Studer, 5444 Künten

Photo de couverture Assainissement de la décharge du Pont Rouge, Cimo Compagnie industrielle de Monthey SA

Téléchargement au format PDF www.bafu.admin.ch/uv-0834-f Il n’est pas possible de commander une version imprimée.

Cette publication est également disponible en allemand et en italien.

© OFEV 2016

> Table des matières 3

> Table des matières Abstracts 5 4.4 Procédés de mobilisation 38 Avant-propos 7 4.4.1 Mobilisation physique 39

3 Généralités 13 4.8.3 Flux massiques et élimination des déchets

résultant du traitement de l’eau et de l’air

3.1 Caractéristiques des procédés d’assainissement

effluents 57 in situ 13

3.2 Mécanismes d’action de l’assainissement in situ 14

3.3 Sélection d’une technique d’assainissement

appropriée 15 5 Surveillance, contrôle de l’atteinte des objectifs,

3.4 Vue d’ensemble des procédés d’assainissement 17 surveillance et suivi 59

3.5 Changement de méthode d’assainissement 20 5.1 Surveillance durant l’assainissement 59

3.6 Durée de l’assainissement 21 5.2 Contrôle de l’atteinte des objectifs 59

3.7 Coûts 22 5.3 Suivi 60

3.7.1 Facteurs influençant les coûts 22 5.3.1 Généralités 60

3.7.2 Structure des coûts 22 5.3.2 Surveillance des voies de contamination 61

3.7.3 Réalisation des mesures in situ 23

Bibliographie 62

4 Description des techniques d’assainissement in situ24 Glossaire 64

4.1 Classification des méthodes 24 Répertoire 68

4.2 Procédés hydrauliques 25

4.2.1 Prélèvement de phases 26

4.2.2 Procédés hydrauliques 28 Annexe 70

4.2.3 Procédés passifs d’assainissement des eaux A1 Description des systèmes techniques in situ 70

souterraines 32 A2 Systèmes de traitement des effluents liquides et

4.3 Procédés pneumatiques 35 gazeux 70

4.3.1 Aspiration de l’air interstitiel 36

4.3.2 Slurping 37

4.3.3 Strippage in situ 37

> Abstracts 5

> Abstracts The Environmental Protection Act stipulates that contaminated sites should be remedi- Keywords: ated if they result in harmful or disagreeable consequences or if there is a real risk that In situ measures, such consequences could arise. When contaminated sites are remediated, there are Polluted sites, many decontamination and securing measures to choose from. Among them are a Evaluation of options number of in situ remedial procedures which allow pollutants to be removed or immobilised locally, without the need to excavate the whole of the affected subsoil. This enforcement aid assists in the evaluation of such in situ measures in the context of the options review.

Gemäss Umweltschutzgesetz müssen belastete Standorte saniert werden, wenn sie zu Stichwörter: schädlichen oder lästigen Einwirkungen führen oder die konkrete Gefahr besteht, dass In-situ-Sanierungen, solche Einwirkungen entstehen. Zur Sanierung der Altlasten stehen vielfältige Dekon- Altlasten, taminations- und Sicherungsmassnahmen zur Auswahl. Darunter befinden sich auch Evaluation von Varianten eine Vielzahl von In-situ-Sanierungsverfahren, welche es erlauben, gleich vor Ort die Schadstoffe zu entfernen oder zu immobilisieren, ohne dass der gesamte belastete Untergrund ausgehoben werden muss. Die vorliegende Vollzugshilfe stellt eine Hilfestellung dar, zur Evaluation von In-situ-Sanierungsmassnahmen im Rahmen der Variantenstudie.

Conformément à la loi sur la protection de l’environnement, les sites pollués doivent Mots-clés: être assainis s’ils engendrent des atteintes nuisibles ou incommodantes ou s’il existe un Assainissements in situ, danger concret que de telles atteintes apparaissent. Il existe de multiples mesures de Sites contaminés, décontamination et de confinement pour assainir les sites contaminés. Parmi celles-ci, Evaluation des variantes on compte de nombreux procédés d’assainissement in situ, qui permettent d’éliminer ou d’immobiliser les polluants sur place sans devoir excaver l’entier du sous-sol pollué. La présente aide à l’exécution facilite l’évaluation des mesures d’assainissement in situ dans le cadre de l’étude de variantes.

Secondo la legge sulla protezione dell’ambiente i siti inquinati devono essere risanati Parole chiave: se sono all’origine di effetti nocivi o molesti oppure se esiste il pericolo concreto che Risanamenti in situ, tali effetti si producano. Per risanare i siti contaminati esistono diverse misure di Siti contaminati, decontaminazione e di messa in sicurezza, fra le quali figura anche un certo numero di Valutazione delle varianti procedure di risanamento in situ che consentono di eliminare o immobilizzare in loco gli inquinanti, senza che sia necessario rimuovere il sottosuolo. Il presente testo costituisce un aiuto per valutare le misure di risanamento in situ nel quadro dello studio delle varianti.

> Avant-propos 7

> Avant-propos Depuis l’entrée en vigueur de l’ordonnance sur les sites contaminés en 1998, un millier d’entre eux ont été assainis en Suisse. Une évaluation des procédés utilisés, qui contredit les attentes de l’époque, montre que les sites contaminés ont été presque exclusivement assainis grâce à des mesures consistant à excaver et à éliminer le sous-sol pollué.

Cette pratique a pour conséquence qu’un million de tonnes environ de matériaux provenant de sites pollués et de sites contaminés sont éliminés chaque année en Suisse. Vu qu’ils sont d’origine minérale et que leur traitement ne permet généralement pas d’éliminer complètement la charge polluante, la plupart de ces matériaux doivent en fin de compte être mis en décharge. Les investissements nécessaires et les effets sur l’environnement sont importants. Se pose aussi inévitablement la question de savoir si le sous-sol pollué doit nécessairement être excavé.

Considérées globalement, les mesures de décontamination visant à excaver et à éliminer le sous-sol pollué ex situ, en dépit de certains avantages, ne constituent pas toujours la variante la plus avantageuse sur le plan économique et la plus respectueuse de l’environnement. Grâce à la présente aide à l’exécution, l’Office fédéral de l’environnement entend donc promouvoir les mesures in situ qui ont fait leurs preuves à l’étranger et qui devront à l’avenir, en particulier dans le cadre des assainissements cofinancés par la Confédération, être prises en compte systématiquement lors de l’évaluation des variantes d’assainissement.

Franziska Schwarz Sous-directrice Office fédéral de l’environnement (OFEV)

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 8

1 > Introduction ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Il existe un grand nombre de méthodes applicables pour assainir les sites qui le nécessitent (sites contaminés). Les techniques hors site, bien connues et fréquemment appliquées, y côtoient nombre de procédés dits «in situ», qui consistent à décontaminer le site ou à confiner les polluants directement dans le sous-sol.

L’expérience acquise lors d’assainissements in situ liés à des pollutions des eaux souterraines et du sous-sol nous enseigne que, si certains des procédés mis en œuvre sont bien conformes à l’état de la technique, ils se révèlent souvent inefficaces, faute de prise en compte suffisante de leurs contraintes et de leurs limites d’application.

Les mesures d’assainissement doivent respecter l’environnement, être économiques et tenir compte de l’évolution technologique, en particulier pour bénéficier de subventions fédérales (art. 32e, al. 4, LPE).

1.1 But du module d’aide à l’exécution

Le but du présent module d’aide à l’exécution est de fournir les bases qui faciliteront le choix de la ou des techniques appropriées pour l’évaluation des variantes d’assainissement dans le cadre de l’établissement d’un plan ou du projet d’assainissement.

À cette fin, il s’agit d’exposer l «état de la technique» ainsi que les limites et les possibilités des différentes techniques d’assainissement in situ. Il ne s’agit pas tant de présenter exhaustivement les détails techniques, mais plutôt d’expliciter ouvertement les critères régissant le choix des solutions et leur optimisation.

1.2 Public cible

Ce module d’aide à l’exécution s’adresse aux groupes suivants:

> ingénieurs et spécialistes des sites contaminés, qui doivent évaluer des variantes d’assainissement; > autorités d’exécution, qui doivent examiner si des systèmes techniques sont appropriés et susceptibles d’être approuvés pour procéder à un assainissement; > propriétaires de sites, auxquels incombent en fin de compte la planification et la réalisation des assainissements.

1 > Introduction 9

1.3 Structure du module d’aide à l’exécution

Ce module d’aide à l’exécution intitulé «Assainissement in situ» comprend les éléments suivants:

> Texte principal: cette partie montre comment concevoir des mesures d’assainissement in situ en fonction des propriétés des polluants concernés et, selon la forme sous laquelle ils se trouvent dans le sous-sol, expose les volets à mettre en œuvre lors de la décontamination. Elle vise essentiellement à guider le choix des procédés d’assainissement in situ selon des critères clairs. > Annexes A1 et A2: ces fiches d’information comprennent des descriptions détaillées et des données techniques sur les systèmes d’assainissement, ainsi que des indications et des retours d’expérience concernant l’application des techniques d’assainissement in situ proprement dites (annexe A-1) et des systèmes de traitement des effluents liquides et gazeux qui souvent parachèvent ces techniques (annexe A-2).

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 10

2 > Bases ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

En vertu de l’art. 32c, al. 1, de la loi fédérale sur la protection de l’environnement (LPE; RS 814.01), les sites pollués doivent être assainis lorsqu’ils engendrent des atteintes nuisibles ou incommodantes ou qu’il existe un danger concret que de telles atteintes apparaissent.

2.1 But et urgence de l’assainissement

Le but d’un assainissement est défini à l’art. 15 de l’ordonnance sur les sites contaminés (OSites, RS 814.680) dans les termes généraux suivants:

«L’assainissement a pour but d’éliminer les atteintes, ou les dangers concrets d’apparition de telles atteintes, qui ont été à l’origine des besoins d’assainissement.»

Cela signifie concrètement que les atteintes ou les dangers effectifs doivent être éliminés de manière durable. Il faut éviter par principe de reporter sur les générations suivantes la responsabilité du traitement des sites pollués. Cela implique qu’on puisse, en l’espace d’une ou deux générations, transmettre le site à la postérité sans qu’il soit nécessaire de prendre encore d’autres mesures.

En vertu de l’art. 15, al. 2 et 3, OSites, on s’écartera du but de l’assainissement si les conditions suivantes sont satisfaites:

> la pollution de l’environnement est globalement réduite; > des coûts disproportionnés sont évités; et > si l’utilisation des eaux souterraines situées dans le secteur Au de protection des eaux est garantie ou si les eaux de surface en liaison hydraulique avec les eaux souterraines situées hors du secteur Au de protection des eaux satisfont aux exigences relatives à la qualité des eaux formulées dans la législation sur la protection des eaux; > si les eaux de surface satisfont aux exigences relatives à la qualité des eaux formulées dans la législation sur la protection des eaux.

Les assainissements sont particulièrement urgents lorsqu’une utilisation existante est entravée ou directement menacée (art. 15, al. 4, OSites).

2 > Bases 11

2.2 Mesures d’assainissement

En vertu de l’art. 16 OSites, le but de l’assainissement doit être atteint:

> par décontamination: en éliminant les substances dangereuses pour l’environnement, ou > par confinement: en empêchant et en surveillant durablement la dissémination des substances dangereuses dans l’environnement.

2.3 Étude de variantes

Les sites contaminés sont très différents les uns des autres en raison des polluants qu’ils émettent, ainsi que des caractéristiques locales du sous-sol et du bien à protéger. C’est pourquoi, dans le cadre du projet d’assainissement visé à l’art. 17 OSites, une étude de variantes en vue de sélectionner les mesures appropriées est nécessaire.

Conformément à l’aide à l’exécution «Évaluation des variantes d’assainissement», il y a lieu de comparer et d’évaluer les différentes méthodes applicables pour assainir un site contaminé dans le cadre d’une étude de variantes. L’évaluation doit porter spécifiquement sur le site considéré, car à chaque situation correspond une variante d’assainissement optimale. Pour garantir que la méthode retenue soit autant que possible respectueuse de l’environnement, conforme à l’état de la technique et économique, l’étude des variantes doit considérer tous les procédés envisageables: procédés de décontamination (hors site, sur site et in situ), de confinement et d’atténuation naturelle contrôlée (Monitored Natural Attenuation, MNA).

Les procédés d’assainissement in situ, qui se sont bien établis au cours des dernières décennies, sont très pertinents en raison de leur caractère économique et respectueux de l’environnement. C’est pourquoi il faut toujours les prendre en considération lors de l’évaluation des variantes. Ils représentent parfois même la seule option possible, notamment lorsque le site est bâti ou que le foyer de pollution se situe à une grande profondeur. Le présent module d’aide à l’exécution expose l’application générale des divers procédés in situ ainsi que leurs avantages et leurs inconvénients.

Les assainissements in situ ont dans l’ensemble tendance à être plus écologiques que les assainissements par excavation de matériaux pollués, car ils permettent d’économiser du volume de décharge, consomment globalement moins d’énergie et émettent moins de polluants atmosphériques, de bruit, de poussières et d’odeurs. Cela d’autant plus que le critère d’évaluation «Respect de l’environnement et apport écologique» tient obligatoirement compte des émissions imputables non seulement à l’assainissement sur le site même, mais aussi au transport et à l’élimination des déchets excavés.

Les assainissements in situ peuvent durer des mois, voire des années, mais ils sont généralement moins onéreux que les assainissements par excavation. Pour estimer leur chance de réussite, leur durée et leur coût de manière plausible, il faut bien connaître

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 12

les conditions géologiques, hydrogéologiques et géochimiques du site et prévoir de manière fiable les processus qu’ils déclencheront dans le sous-sol.

Il est recommandé de faire appel à des spécialistes lorsque celui qui est tenu de procéder à un assainissement, le bureau chargé de traiter le site contaminé ou l’autorité compétente ne dispose pas des connaissances adéquates.

2.4 Détermination des mesures d’assainissement appropriées

Conformément à l’art. 18 OSites, l’autorité doit notamment examiner les points importants suivants lorsqu’elle fixe les mesures et les buts définitifs de l’assainissement:

> effets de la mesure sur l’environnement (art. 18, al. 1, let. a); > efficacité de la mesure en termes de réduction du danger pour l’environnement (art. 18, al. 1, let. c); > efficacité de la mesure à long terme (art. 18, al. 1, let. b); > possibilité de contrôler les effets de la mesure (art. 18, al. 1, let. d); > coûts de la mesure (art. 18, al. 1, let. e).

En conséquence, l’autorité doit avant tout évaluer l’efficacité de la mesure par rapport au besoin d’assainissement, à savoir comparer, d’une part, les avantages environnementaux et les coûts et, d’autre part, les avantages environnementaux et l’incidence de la mesure sur l’environnement (cf. figure 1).

Fig. 1 > Rapport entre l’utilité et la charge des mesures d’assainissement

Utilité Efficacité de la mesure

Comparaison Bilan coût-bénéfices environnemental

Coûts Incidence de la mesure sur l’environnement

Charges

Pour l’appréciation visée à l’art. 18, al. 1, let. a, OSites, il est recommandé de réaliser un bilan environnemental comparatif si l’étude des variantes inclut des procédés d’assainissement qui auront vraisemblablement d’importants effets sur l’environnement.

3 > Généralités 13

3 > Généralités ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3.1 Caractéristiques des procédés d’assainissement in situ

Le confinement est obtenu en fixant les polluants «in situ» (immobilisation). La décontamination peut être réalisée «in situ», «sur site» ou «hors site».

Pour les procédés de décontamination, on distingue généralement les deux cas de figure suivants:

> le sous-sol reste intact et les polluants sont éliminés sans déplacement de matériel (procédés «in situ»); ou > la pollution est retirée du sous-sol en excavant le terrain souillé et la décontamination est réalisée soit sur le site même (procédés «sur site»), soit à l’extérieur du site (procédés «hors site»).

Tandis que les techniques sur site et hors site consistent à excaver le sous-sol contaminé, c’est-à-dire à l’enlever, à le transporter et à le traiter ou à l’éliminer comme un déchet, les procédés in situ laissent le terrain en l’état et visent à éliminer, à détruire ou à immobiliser les polluants dans le sous-sol et dans les eaux souterraines.

Le choix du type de procédé pour opérer un assainissement in situ, sur site ou hors site, dépend non seulement de la nature des polluants, mais aussi et surtout de la structure du sous-sol et de l’emplacement de la contamination dans le terrain. Ce sont toutefois souvent les considérations économiques qui priment. Bien que chaque cas doive être apprécié individuellement, le choix de l’assainissement in situ, sur site ou hors site, dépendra des critères essentiels suivants:

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 14

Tab. 1 > Motifs de décision pour ou contre l’assainissement in situ

Facteurs plutôt en faveur d’un assainissement In situ Sur site ou hors site Structure du sous-sol Terrain non cohésif Terrain cohésif Position de la contamination En profondeur Proche de la surface Dans la zone saturée Dans la zone non saturée Nature de la contamination Polluants volatils, bien solubles dans l’eau, Polluants non volatils, peu solubles, facilement mobilisables, bien biodégra- difficilement mobilisables, peu ou pas dables, décomposables chimiquement biodégradables, persistants HCCV, BTEX, HCP, phénols, ammonium, HAP, cyanures, pesticides, PCB, métaux lourds solubles dans l’eau, PCDD/PCDF, métaux lourds cyanures Affectation actuelle Terrain exploité ou bâti Terrain inutilisé Horizon temporel Durée de l’assainissement non essentielle Assainissement rapide requis Affectation ultérieure Peu sensible Sensible

Remarque: chaque cas doit être apprécié individuellement. Le présent module d’aide à l’exécution ne traite que des techniques d’assainissement in situ.

3.2 Mécanismes d’action de l’assainissement in situ

Le but consiste à mettre en œuvre un procédé ou une technique permettant d’atteindre les polluants sous leur forme actuelle dans le terrain et à opérer la décontamination au moyen d’un mécanisme adapté sans déplacer le terrain lui-même.

L’assainissement in situ est tributaire

> des propriétés physiques, chimiques ou biologiques des polluants, et > de la forme d’occurrence des polluants dans le sous-sol (sous forme liquide, gazeux ou solide).

Les mécanismes utilisés par les procédés d’assainissement in situ font principalement appel aux propriétés suivantes (exceptions: voir «autres procédés» au chap. 4.8):

> la fluidité des phases mobiles (polluants organiques); > la solubilité dans l’eau et dans d’autres liquides; > la solubilité (volatilité) dans l’air; > le fait d’être mobilisable par voie chimique ou physique; > la biodégradabilité; > le fait d’être destructible par voie chimique.

La plupart des procédés d’assainissement in situ mis en œuvre dans la pratique, ainsi que l’épuration parfois nécessaire d’effluents liquides ou gazeux contaminés, se basent sur des transferts de substances entre différents milieux et tirent parti de la solubilité ou de la volatilité des polluants.

3 > Généralités 15

3.3 Sélection d’une technique d’assainissement appropriée

Les techniques suivantes se prêtent à l’assainissement in situ selon les propriétés des polluants:

Fig. 2 > Zuordnung der Sanierungsverfahren zu den wesentlichen Stoffeigenschaften

Techniques d'assainissement in situ

Extraction des polluants Destruction des polluants

Polluant Polluant en phase Polluant bien Polluant Polluant Polluant volatil chimiquement mobile soluble dans l'eau mobilisable biodégradable destructible

Procédés de mobilisation

Procédés Procédés Procédés Procédés Procédés hydrauliques combinés pneumatiques chimiques biologiques

De premières indications quant au choix d’une technique d’assainissement appropriée sont fournies ci-après. Le but consiste à présenter d’une manière compréhensible, sous la forme d’arbres décisionnels, les principaux critères applicables pour déterminer les variantes d’assainissement. Les choix opérés ici amènent toujours à des techniques d’assainissement in situ. Il existe bien sûr aussi des techniques impliquant une excavation du sous-sol.

Pour mettre en œuvre à bon escient des techniques d’assainissement in situ, il est essentiel de connaître:

> la nature des polluants; > la source de la contamination du sous-sol; > la forme actuelle d’occurrence des polluants dans le sous-sol; > les caractéristiques physico-chimiques des polluants.

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 16

Les considérations sur la pertinence des techniques d’assainissement doivent porter en premier lieu sur les propriétés physico-chimiques et sur la biodégradabilité des polluants dans le sous-sol telles qu’évoquées dans la description des techniques d’assainissement. Ces propriétés sont, notamment:

> la présence sous forme de phase mobile; > la solubilité dans l’eau; > la volatilité; > le fait d’être mobilisable par voie chimique ou physique; > la biodégradabilité; > le fait d’être destructible par voie chimique (transformation par réaction).

Le comportement des groupes de polluants fréquemment rencontrés lors de l’assainissement de sites contaminés peut être caractérisé comme suit:

Tab. 2 > Propriétés de substances typiquement contenues dans des sites contaminés

Comportement Présence en Solubilité dans Volatilité Mobilisation Biodégra- Destruction Polluants phase mobile l’eau dabilité chimique HCP – chaîne courte oui (LNAPL) bonne bonne bonne1, 2, 4 très bonne très bonne – chaîne longue oui5 (LNAPL) partielle à restreinte à partielle à partielle à partielle à mauvaise mauvaise mauvaise 1, 2, 4 mauvaise mauvaise BTEX oui (LNAPL) très bonne bonne bonne1, 4 très bonne très bonne HCHV oui (DNAPL) bonne bonne bonne1, 4 bonne très bonne -partielle HAP – 2–4 anneaux oui6 partielle7 faible bonne1, 2 restreinte très bonne – >4 anneaux oui6 mauvaise non partielle1, 2 non partielle Schwermetalle non limitée8 non bonne3 non9 non

1 Dans un solvant organique 6 Généralement en phase mixte avec des HCP («phase d’huiles de goudron»)

2 Dans un agent tensio-actif 7 Seulement la naphtaline

3 Dans un acide 8 Dépendante du pH

4 Par voie thermique 9 Mais bioaccumulation

5 Mobilité des molécules à longue chaîne limitée

D’autres éléments, comme les caractéristiques du site (notamment sa géologie et son hydrogéologie), le coût ou la durée de l’assainissement, jouent également un rôle dans le choix de la technique appropriée.

Un autre critère de sélection est l’horizon du sous-sol affecté par la pollution. Outre la zone saturée et la zone non saturée, celle du battement du niveau piézométrique et la frange capillaire jouent un rôle important dans de nombreux assainissements.

Le choix peut aussi dépendre de contaminations concomitantes, d’autres procédés d’assainissement mis en œuvre, du site même et de diverses conditions particulières.

3 > Généralités 17

Les arbres décisionnels exposés ne fournissent pas d’indications univoques sur le procédé d’assainissement pour lequel il faut opter lorsque

> les polluants affectant un site présentent plusieurs des propriétés mentionnées (les BTEX aromatiques, p. ex., sont tout à la fois volatils, solubles dans l’eau et biodégradables); > les substances ne remplissent que partiellement les conditions mentionnées (p. ex. seuls certains HAP sont bien solubles dans l’eau); ou > plusieurs polluants possédant des caractéristiques différentes sont présents sur le site.

Dans de tels cas, plusieurs options sont envisageables et il y a lieu d’appliquer d’autres critères pour sélectionner la plus pertinente.

3.4 Vue d’ensemble des procédés d’assainissement

En accord avec la classification du chapitre 3.3, les procédés décrits en détail dans ce module d’aide à l’exécution peuvent être hiérarchisés comme suit:

Fig. 3 > Vue d’ensemble des procédés d’assainissement in situ

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» Procédés d'assainissement in situ

Procédés Procédés Procédés hydrauliques Procédés de mobilisation Procédés biologiques Procédés chimiques pneumatiques d’immobilisation Chap. 4.2 Chap. 4.4 Chap. 4.5 Chap. 4.6 Chap. 4.3 Chap. 4.7

Prélèvement de Procédés Mobilisation Mobilisation Procédés par Procédés par Divers procédés Procédés passifs Oxydation in situ Réduction in situ phase hydrauliques physique chimique oxydation réduction biologiques Chap. 4.2.3 Chap. 4.6.1 Chap. 4.6.2 Chap. 4.2.1 Chap. 4.2.2 Chap. 4.4.1 Chap. 4.4.2 Chap. 4.5.2 Chap. 4.5.3

Pompage et Parois filtrantes Assainissement Infiltration verticale Réduction à l'aide Pompage sélectif de Aspiration de l'air Mobilisation à l'aide Atténuation naturelle Oxydation chimique Réduction chimique traitement traversées sur toute thermique du sol à avec ajout de de substances Immobilisation in phase (LNAPL) interstitiel de solvants dynamisée in situ (ISCO) Chap. in situ (Pump and treat) leur surface l’aide de vapeur substances nutritives organiques situ Chap. 4.7.1 Chap. 4.2.1.1 Chap. 4.3.1 Chap. 4.4.2.1 Chap. 4.5.4 4.6.1 Chap. 4.6.2.1 Chap. 4.2.2.1 Chap. 4.2.3.2 Chap. 4.4.1.2 Chap. 4.5.2.1 Chap. 4.5.3.1

Assainissement Parois filtrantes à Slurping Slurping thermique du sol à Mobilisation à l'aide Divers procédés Infiltration verticale écoulement Aérobisation Nanofer Vitrification in situ Chap. 4.2.1.2 Chap 4.3.2 l'aide de sources d'agents tensioactifs biologiques Chap. 4.2.2.2 souterrain dirigé Chap. 4.5.2.2 Chap. 4.6.2.2 Chap. 4.7.2 ( Chap. 4.3.2) (Chap. 4.2.1.2) thermiques solides Chap. 4.4.2.2 Chap. 4.5.5 Chap. 4.2.3.2 Chap. 4.4.1.3

Divers procédés Pompage sélectif de Infiltration dans la Bioventilation Bioscreen Strippage in situ physiques de phase (DNAPL) nappe (Bioventing) Chap. 4.2.3.3 Chap. 4.3.3 mobilisation Chap. Chap. 4.2.1.1 Chap. 4.2.2.3 Chap. 4.5.2.3 4.4.1.4 Procédés par Circulation d'eau oxydation dans les

OFEV 2016 souterraine eaux souterraines Chap. 4.2.2.4 Chap. 4.5.2.4 Biobarbotage (Biosparging) Chap. 4.5.2.5 Biostimulation au méthane Chap. 4.5.2.6

3 > Généralités 19

Le tableau synoptique suivant peut servir à une évaluation préliminaire de l’adéquation des procédés pour traiter divers polluants fréquemment présents dans les sites contaminés:

Tab. 3 > Adéquation des procédés d’assainissement in situ avec une sélection de polluants

Procédés Polluants HCP BTEX HCHV HAP Métaux lourds Chaîne Chaîne 2–4 anneaux >4 anneaux courte longue

+ Bien adapté, o Adapté avec des restrictions, – Inadapté

Prélèvement de Pompage sélectif + + + - + o - phase (LNAPL) Pompage sélectif - - - + + + - (DNAPL) Slurping + o + o o - - Procédés Pompage et traitement + o + + + o o hydrauliques (pump and treat) Infiltration verticale + o + + + o o Infiltration dans la + o + + + o o nappe Circulation d’eau + o + + + o o souterraine Procédés Barrières réactives + - + + + - o hydrauliques perméables passifs Procédés divers + o + o o - - (bioscreen) Procédés Aspiration de l’air + o + + + - - pneumatiques interstitiel Slurping + o + o o - - Strippage in situ + o + + + - - Procédés de Assainissement + + + + + + - mobilisation thermique du sous-sol au moyen de vapeur Assainissement + + + + + + - thermique du sous-sol au moyen de sources de chaleur solides Autres procédés + o + + + o - physiques de mobilisation Lessivage avec un + + + + + o + alcool Lessivage avec un + + + + + o - agent tensio-actif

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 20

Procédés Polluants HCP BTEX HCHV HAP Métaux lourds Chaîne Chaîne 2–4 anneaux >4 anneaux courte longue Procédés Infiltration verticale + o + + + o - biologiques avec ajout de substances nutritives Aérobisation + o + o o - - Bioventilation + o + o o - - (bioventing) Autres procédés - - - - - - o biologiques Procédés par oxydation + o + o o - - dans les eaux souterraines Biobarbotage + o + o o - - (biosparging) Biostimulation au + o + + + o - méthane Réduction au moyen de - - - + - - + substances organiques Atténuation naturelle + o + + + o - dynamisée (ENA) Procédés Oxydation chimique in + + + + + o - chimiques situ (ISCO) Réduction chimique in - - - + - - - situ (ISCR) Nanofer - - - + - - - Procédés Immobilisation in situ o o o o + + + d’immobilisation Vitrification in situ + + + + + + +

3.5 Changement de méthode d’assainissement

L’expérience tirée des assainissements in situ nous enseigne que les buts ne peuvent souvent pas être atteints en une seule étape, mettant en jeu un seul procédé. C’est surtout le cas lorsque l’assainissement vise à atteindre des teneurs en polluants très faibles, par exemple dans une nappe aquifère exploitée.

On doit donc parfois changer de procédé d’assainissement, en particulier lorsque la charge polluante libérée sur le site est élevée et que les valeurs de concentration visées sont basses. Dans la mesure du possible, il faudrait tenir compte de ces faits et de leurs conséquences sur la durée de l’assainissement, sur ses coûts et sur les chances de réussite déjà dans le cadre de l’étude de variantes. Ce changement ne doit être considéré ni comme le résultat d’une erreur dans le choix initial du procédé, ni comme un échec de celui-ci. Il s’agit plutôt d’une optimisation de la stratégie d’assainissement durant sa réalisation.

Il a fallu changer de procédé sur de nombreux sites parce que les polluants étaient présents sous différentes formes dans le sous-sol. Les solvants organiques peuvent par exemple être présents sous forme de phase (mobile ou résiduelle dans les pores), sous

3 > Généralités 21

forme dissoute (dans l’air interstitiel ou dans l’eau souterraine) ou sous forme adsorbée (sur les particules). Le changement de procédé au cours de l’assainissement permet de s’adapter aux variations de la part des polluants dans les différents milieux: au terme d’un prélèvement de phase dans l’air interstitiel, il restera par exemple des polluants sous forme dissoute ou adsorbée.

Il est souvent pertinent de concentrer la première étape de l’assainissement sur la diminution de la quantité de polluants. Des procédés simples et rapides comme le prélèvement de phase doivent donc être privilégiés. Les procédés d’assainissement classiques, comme le procédé de pompage et traitement ou l’assainissement de l’air interstitiel, sont aussi souvent efficaces. Ils sont financièrement très avantageux, notamment lorsqu’il s’agit de retirer d’importantes charges polluantes du sous-sol. Aussitôt que leur efficacité s’avère faible et qu’on constate que les buts de l’assainissement ne pourront pas être atteints, il faut envisager de changer de procédé.

3.6 Durée de l’assainissement

La durée d’un assainissement faisant appel à des mesures in situ ne peut souvent pas être déterminée exactement. Elle dépend du procédé mis en œuvre et surtout de contraintes physiques, chimiques ou biologiques.

Un des principaux facteurs déterminants est la quantité de polluants présents dans le sous-sol et leur degré de sensibilité au procédé retenu. Comme les procédés d’assainissement agissent généralement par transfert de substances d’un milieu (sous-sol, air interstitiel, eau souterraine) à l’autre, leur durée dépend de la quantité de polluants contenus dans le milieu initial et du taux de transfert.

Les taux de transfert diminuant avec la concentration, la durée de l’assainissement est aussi tributaire des valeurs d’assainissement visées. Plus elles sont basses, plus l’assainissement sera long.

Pour obtenir une estimation réaliste de la durée d’un assainissement, il faut bien connaître la quantité et la répartition des polluants, ce qui nécessite une connaissance détaillée du site à assainir. Il ne suffit pas d’établir la concentration totale des différents polluants dans les eaux souterraines et dans l’air interstitiel; il faut aussi en déterminer la quantité pour chacune des formes sous lesquelles ils apparaissent (adsorbés, à l’état de phase résiduelle ou sous phase continue). Par exemple, l’huile présente sous forme de phase continue peut s’écouler, ce qui n’est pas cas si elle forme des gouttes isolées (répartition résiduelle).

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 22

3.7 Coûts

3.7.1 Facteurs influençant les coûts

Les coûts des assainissements in situ sont influencés par divers facteurs, énumérés cidessous:

> le type de la contamination: des procédés d’assainissement différents doivent être appliqués selon les substances ou les mélanges de substances à éliminer; > la concentration des polluants: des concentrations élevées requièrent parfois des traitements en plusieurs étapes; > le flux volumique du bien à assainir: plus les quantités du bien à traiter (air, eau) sont importantes, plus les installations doivent être grandes; > la quantité de polluants à éliminer dans le sous-sol (taille du foyer de pollution): elle influence principalement la durée de l’assainissement; > le but de l’assainissement: la concentration des polluants diminue asymptotiquement lors de l’assainissement, si bien que la durée de celui-ci dépend étroitement des valeurs d’assainissement visées.

3.7.2 Structure des coûts

Il est difficile de donner des indications générales sur le coût des mesures d’assainissement in situ, car elles dépendent de nombreux facteurs.

On distingue généralement les coûts d’investissement et les frais d’exploitation. Les coûts d’investissement correspondent aux dépenses consenties pour:

> la préparation du terrain; > la construction de puits et de points de mesure; > la pose de conduites; > la construction des installations d’assainissement proprement dites.

Les frais d’exploitation correspondent aux dépenses consenties pour:

> le personnel d’exploitation des installations; > l’énergie consommée par les installations; > les substances auxiliaires consommées par les installations; > l’élimination des résidus; > l’entretien et la réparation des installations; > la location ou le leasing des installations; > la vérification par des experts de la conformité de l’exploitation aux prescriptions en vigueur.

3 > Généralités 23

3.7.3 Réalisation des mesures in situ

Il arrive fréquemment que ceux qui sont tenus de procéder à un assainissement n’achètent pas les installations nécessaires, mais les louent ou les acquièrent par leasing, ou alors sous-traitent l’ensemble de l’assainissement pour un montant forfaitaire.

La structure des coûts peut donc varier selon la variante choisie:

1. achat des installations et exploitation par le mandant: coûts d’investissement élevés, frais d’exploitation modestes; 2. location des installations et exploitation par le mandataire: coûts d’investissement faibles, frais de location et d’exploitation élevés; 3. prestation sous forme d’objectif d’assainissement à atteindre, avec facturation d’un montant fixe (sécurité de l’investissement élevée); 4. comme ci-dessus, mais décompte au prorata du volume de sous-sol assaini (sécurité de l’investissement faible).

Les modes typiques de financement ci-dessus ne représentent que des types de base et peuvent se décliner en de nombreuses variantes. La deuxième option est celle qui est la plus souvent choisie dans la pratique. La première s’applique aux très grands assainissements de longue durée. La troisième, qui transfère les risques inhérents aux imprécisions relatives à la description des contaminations sur le mandataire, devrait être appliquée uniquement aux petits assainissements dont les risques sont calculables.

Pour assurer le financement de la variante d’assainissement choisie, il faut comparer les coûts de différentes variantes en appliquant par exemple la méthode de la valeur actualisée nette. Au moyen d’un modèle actuariel, celle-ci convertit les coûts en valeurs actualisées nettes pour des horizons temporels similaires, ce qui permet une comparaison directe.

L’infrastructure nécessaire comprend notamment les investissements pour la mise en place et l’entretien de l’infrastructure d’assainissement, ainsi que pour les mesures de confinement et de protection du voisinage (clôture, éventuellement surveillance) etc.

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 24

4 > Description des techniques d’assainissement in situ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4.1 Classification des méthodes

Dans ce module d’aide à l’exécution, les procédés sont exposés en distinguant les techniques in situ proprement dites, qui déploient leurs effets à l’endroit où se trouvent les polluants et les traitements de l’eau et de l’air nécessaires le cas échéant pour les parachever. Les techniques d’assainissement in situ peuvent être classées en six groupes principaux en fonction de leur mode d’action.

Procédés hydrauliques (cf. 4.2) > exploitent la solubilité des polluants dans des milieux différents et leur fluidité.

Procédés pneumatiques (cf. 4.3) > exploitent la volatilité des polluants.

Procédés de mobilisation (cf. 4.4) > utilisent des substances chimiques ou des procédés physiques pour augmenter la solubilité des polluants.

Procédés biologiques (cf. 4.5) > exploitent la biodégradabilité des polluants.

Procédés chimiques (cf. 4.6) > détruisent les polluants par oxydation ou par réduction ou modifient leurs modes de liaison.

Procédés d’immobilisation (cf. 4.7) > fixent les polluants, par exemple par précipitation ou par vitrification.

On distingue en outre les méthodes actives et les méthodes passives, principalement pour les procédés hydrauliques:

Procédés d’assainissement actifs: la pollution est traitée par apport continu ou intermittent d’énergie (p. ex. en actionnant des pompes pour extraire de l’air interstitiel ou de l’eau souterraine).

Procédés d’assainissement passifs: le milieu à épurer (généralement les eaux souterraines) est traité en utilisant uniquement le système d’écoulement naturel, sans apport d’énergie externe.

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 25

De plus, les assainissements in situ doivent également tenir compte des éventuels procédés de traitement de l’eau et de l’air nécessaires.

Procédés de traitement (cf. 4.8)

4.2 Procédés hydrauliques

Les procédés hydrauliques exploitent les propriétés des phases fluides présentes ou introduites dans le sous-sol. Les différentes méthodes peuvent être classées comme suit, en fonction de ces propriétés:

Fig. 4 > Arbre décisionnel applicable aux procédés hydrauliques

Procédés hydrauliques

Polluant en non phase mobile?

oui Polluant non bien soluble dans l'eau?

Polluant non oui mobilisable

non Procédé passif oui Procédés hydrauliques approprié? ne sont pas appropriés

oui

Prélèvement de phase Procédés hydrauliques Assainissement passif Procédés de mobilisation Chap. 4.2.1 Chap. 4.2.2 des eaux souterraines Chap. 4.4 Chap. 4.2.3

Le but consiste à ôter les polluants du terrain en les entraînant dans un flux de liquide retiré du sous-sol, par exemple par pompage. La réussite de l’assainissement dépend des propriétés des polluants à éliminer (qui doivent être solubles, pompables et mobilisables) et de celles du sous-sol (qui doit être perméable aux liquides).

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 26

4.2.1 Prélèvement de phases

Les options suivantes sont envisageables lorsque les polluants sont présents sous forme de phase mobile:

Fig. 5 > Arbre décisionnel applicable aux procédés de prélèvement de phases

Prélèvement de phase

ja oui Phase à la Phase sur surface des eaux souter- le plancher raines (LNAPL)? imperméable nein non oui ja

Zone insaturée également contaminée? nein non ja oui

Polluant Zone biodégradable? saturée également contaminée? non nein non nein ja oui ja oui

Zone Slurping insaturée

Frange capil- Pompage sélectif de phase (LNAPL) laire/surface Chap. 4.2.1.2 Chap. 4.2.1.1 de la nappe

Pump and treat Pompage sélectif Zone de phase (DNAPL) saturée Chap. 4.2.2.1 Chap. 4.2.1.1

Pompage sélectif de phases: Procédé d’assainissement utilisé pour les phases moins denses (LNAPL = Light Non-Aqueous Phase Liquids) ou plus denses que l’eau (DNAPL = Dense Non-Aqueous Phase Liquids).

Slurping: Aspiration de phases peu denses, renforcée par une diminution de la pression.

Le prélèvement direct de phases polluantes sous la forme de fluides non aqueux, par exemple lors de sinistres impliquant des polluants organiques, est un procédé d’assai-

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 27

nissement extrêmement efficace, qui s’avère toujours plus économique que les autres méthodes hydrauliques, pneumatiques ou biologiques, car les polluants sont retirés du sous-sol sous une forme concentrée en peu de temps.

4.2.1.1 Pompage sélectif de phases (LNAPL et DNAPL)

Il y a lieu de distinguer les procédés d’assainissement appliqués aux phases de densité inférieure à celle de l’eau (LNAPL), comme les huiles minérales, et les procédés appliqués aux phases de densité supérieure à celle de l’eau (DNAPL), comme les HCCV.

L’extraction de phases légères ou peu denses (LNAPL) peut être réalisée au moyen de systèmes de pompes à même de réagir très précisément aux variations du niveau piézométrique ou de l’interface des phases (p. ex. système de prélèvement flottant), au moyen de filtres oléophiles, qui ne laissent pénétrer que la phase dans le système de pompage, ou au moyen d’écrémeurs. Ces dispositifs immergés dans la nappe et dans la phase flottant à sa surface entraînent l’huile par adhésion lorsqu’ils sont retirés. Un processus d’assainissement est initié au moyen de tuyaux, de bandes d’acier ou de cordons textiles circulant en continu, qui sont déshuilés sur le site.

Une variante peut consister à renforcer le prélèvement de phases en extrayant de l’eau souterraine au voisinage de la surface de la nappe et en aspirant simultanément les phases polluantes légères flottant à sa surface (LNAPL). Le pompage de l’eau contaminée (procédé dit de «pompage et traitement») et le prélèvement de phases sont réalisés en parallèle dans un puits.

Le prélèvement de phases lourdes ou denses (DNAPL) est réalisé au moyen de pompes immergées dans la phase, fonctionnant à un rythme lent, qui doivent être conçues pour résister aux composants souvent très agressifs de ces phases.

Le prélèvement de phases est en principe renforcé par un prélèvement simultané d’eau souterraine. Le changement de pression ainsi engendré augmente l’afflux de la phase vers le puits d’assainissement.

4.2.1.2 Slurping

L’aspiration de phases légères (LNAPL) peut être renforcée en diminuant la pression, comme c’est le cas dans le slurping.

Ce procédé combine aspiration de phases légères et bioventilation (cf. 4.5.2.3), lors de laquelle la zone non saturée du sous-sol est aérée en parallèle pour stimuler les processus de biodégradation. Le slurping peut être considéré comme un procédé d’extraction multiphase en raison du traitement simultané d’une phase légère et de l’air interstitiel.

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 28

4.2.2 Procédés hydrauliques

Ces procédés d’assainissement actifs des eaux souterraines recourent à l’eau comme vecteur de lessivage et de transport.

Les procédés d’assainissement actifs des eaux souterraines et les méthodes correspondantes qui recourent à l’eau comme vecteur de lessivage se différencient principalement par la position de l’horizon à assainir par rapport à la surface de la nappe. Les polluants se trouvant dans la frange capillaire doivent faire l’objet d’une attention particulière.

Fig. 6 > Arbre décisionnel applicable aux procédés d’assainissement hydraulique utilisant de l’eau

Procédés hydrauliques utilisant de l’eau

Polluants Polluants dans dans la zone la zone insaturée saturée Non Oui

Contamination également dans la frange capillaire Non Oui

Zone insaturée

Infiltration verticale Frange capillaire/surface des eaux souterraines Circulation d’eau Infiltration dans souterraine la nappe Pompage et Pompage et traitement Zone saturée traitement complémentaire

Pompage et traitement Procédé hydraulique le plus répandu. La nappe souterraine est assainie en pompant et en traitant l’eau contaminée.

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 29

Infiltration verticale Procédé qui consiste à injecter de l’eau dans la zone non saturée pour la lessiver, l’eau de percolation contaminée étant ensuite captée et épurée par pompage et traitement.

Infiltration dans la nappe Variante des procédés de pompage et traitement, techniquement similaire à l’infiltration dans la zone non saturée.

Circulation d’eau souterraine Procédé consistant à capter de l’eau souterraine et à la réinfiltrer dans le même puits.

4.2.2.1 Pompage et traitement

L’assainissement d’eau souterraine contaminée par pompage suivi d’un traitement, également désigné dans la pratique par l’expression anglaise «pump and treat», est le procédé hydraulique le plus répandu.

Cette technique, comme les méthodes pneumatiques, consiste à extraire la pollution en prélevant l’eau contaminée de l’aquifère, ce qui exige que les polluants soient solubles dans l’eau.

Fig. 7 > Principe de l’assainissement des eaux souterraines par pompage et traitement

Traitement

Eau de percolation

Eaux souterraines Panache de pollution

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 30

L’assainissement des eaux souterraines par pompage et traitement comprend aussi, comme son nom l’indique, une phase de traitement sur site de l’eau polluée pompée, correspondant à l’un des procédés décrits sous «Traitement de l’eau» (cf. 4.8.1).

Les techniques de pompage et traitement sont importantes pour deux raisons. D’une part, les investissements techniques nécessaires pour décontaminer la zone saturée restent généralement modestes et, d’autre part, il est souvent possible d’arriver à un taux d’épuration satisfaisant en tirant profit de la bonne perméabilité du sous-sol à l’eau. Il faut néanmoins formuler ici des réserves concernant principalement la frange capillaire. On doit fréquemment y appliquer un traitement de très longue durée pour diminuer la pollution de manière à atteindre les valeurs d’assainissement visées, si bien qu’il est souvent pertinent de changer de procédé in situ au cours des opérations.

4.2.2.2 Infiltration verticale

Ces procédés hydrauliques consistent à injecter de l’eau dans la zone non saturée pour la lessiver (au moyen de puits, de tranchées d’infiltration ou de dispositifs d’aspersion).

Dans cette technique les polluants se trouvant dans la zone non saturée sont dissous dans l’eau de percolation et transportés par celle-ci dans l’aquifère. Ils en sont ensuite retirés par un système complémentaire de pompage d’eau souterraine. L’eau polluée est ensuite traitée sur le site (cf. «Traitement de l’eau» au point 4.8.1). L’infiltration verticale agit aussi bien sur la zone non saturée que sur la frange capillaire.

L’infiltration verticale sert notamment aussi à assurer la présence de suffisamment d’humidité dans la zone non saturée, à y introduire des substances nutritives et à en influencer les conditions de manière à ce qu’une dégradation microbiologique in situ puisse avoir lieu (cf. 4.5.2.1).

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 31

Fig. 8 > Principe de l’infiltration verticale

Traitement

Eau de percolation

Eaux souterraines Panache de pollution

4.2.2.3 Infiltration dans la nappe

L’infiltration dans la nappe, technique similaire à l’infiltration dans la zone non saturée (cf. «Infiltration verticale», point 4.2.2.2.), représente une variante du procédé de pom-

Son intérêt particulier réside dans le fait qu’elle provoque une élévation du niveau piézométrique permettant à l’écoulement souterrain d’atteindre les contaminations situées à la surface de la nappe ou dans la frange capillaire (comme c’est souvent le cas des huiles minérales), ce qui rend l’assainissement possible.

4.2.2.4 Circulation d’eau souterraine

La circulation d’eau souterraine est un procédé consistant à capter de l’eau souterraine et à la réinfiltrer dans le même puits, dit de circulation.

Il en résulte un flux essentiellement vertical entre le point de prélèvement – généralement en position inférieure – et le lieu d’infiltration, qui génère un fort écoulement vertical concentrique autour du puits.

On peut appliquer des variantes de la circulation d’eau souterraine pour tirer parti des avantages spécifiques qu’offrent certains procédés sur un site donné, telle l’épuration de la frange capillaire par l’exhaussement de la nappe induit par l’infiltration. Un dispositif hydraulique peut aussi être couplé avec une injection d’air dans le puits, ce qui apporte l’énergie entretenant la circulation et permet simultanément de retirer les polluants volatils de l’eau souterraine (puits d’aspiration à basse pression). L’aspiration de l’air pollué et son traitement sur site relèvent également de ce procédé.

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 32

Ce procédé peut aussi être combiné avec la mise en œuvre de réacteurs bioactifs dans le puits et avec l’aspiration simultanée de l’air interstitiel au-dessus du puits.

Fig. 9 > Principe de la circulation d’eau souterraine

Air effluent Injection épuré d’eau

Traitement de l’eau effluente Eaux superficielles

Aspiration de l’eau polluée

Zone de strippage Zone dépuration

Eaux souterraines

Contamination

Eaux souterraines polluées

Une critique souvent formulée à l’encontre de cette méthode est la quasi-impossibilité de caractériser le flux résultant de l’écoulement naturel de la nappe et de l’écoulement vertical qui s’y superpose, ce qui complique le suivi de l’effet de la circulation d’eau souterraine. Il faut aussi tenir compte des modifications des conditions redox dans l’aquifère, susceptibles de provoquer la précipitation de certaines substances.

4.2.3 Procédés passifs d’assainissement des eaux souterraines

4.2.3.1 Critères d’application de procédés passifs

Lorsqu’on aborde l’applicabilité des procédés d’épuration des eaux souterraines, il y a lieu de faire une distinction entre les techniques actives et les techniques passives, telles les barrières réactives.

Contrairement aux procédés actifs, l’assainissement passif ne requiert aucun apport externe d’énergie. Les procédés passifs connus s’appliquent à la zone aquifère, dont ils exploitent l’écoulement naturel pour transférer des contaminants vers un réacteur aménagé artificiellement dans le sous-sol où seront amorcés des processus de dégradation et de rétention.

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 33

La question de l’adéquation ou non des procédés passifs est extrêmement complexe et requiert des compétences techniques approfondies, de même qu’une connaissance très précise du mode de propagation des polluants dans la zone saturée. Les critères indiqués ci-dessous permettent seulement de procéder à une première approximation.

Tab. 4 > Critères de détermination de l’adéquation et de l’applicabilité de procédés passifs d’assainissement des eaux souterraines

Facteur plutôt en faveur d’un assainissement passif des eaux d’autres techniques d’assainissement souterraines (notamment actives) Aquifère Aquifère homogène, à porosité interstitielle Aquifère hétérogène ou anisotrope Aquifère superficiel Aquifère profond Présence d’un plancher imperméable Absence d’un plancher imperméable homogène de surface étendue homogène de surface étendue Hydraulique des eaux Direction d’écoulement des eaux Direction d’écoulement des eaux souterraines souterraines souterraines constante variable Vitesses d’écoulement faibles Vitesses d’écoulement élevées Type de contamination Contamination monotype ou sensibilité de Contamination mixte complexe; requiert la toutes les contaminations à un même type mise en œuvre de différents matériaux réactifs de matériau réactif Source de la contamination Rejets de polluants faibles ou sur le point Rejets de polluants importants et persistants, de cesser, source assainie source non assainie Panache de contamination Bien défini, délimité hydrauliquement Large ou profond, non délimité Charge, concentration des Charge, concentration faible Charge, concentration élevée polluants Possibilité de traiter les Des expériences positives ont été faites Aucune expérience positive n’a été faite avec polluants avec des matériaux réactifs des matériaux réactifs Danger potentiel dû à des Le danger potentiel est inférieur à celui qui Le danger potentiel est supérieur ou égal à sous-produits et à des découle des substances initiales celui qui découle des substances initiales produits de dégradation Installations nécessaires La place disponible et l’accessibilité du Place restreinte, présence de constructions site sont suffisantes Horizon temporel Durée nécessaire acceptable Durée nécessaire inacceptable Coût Avantageux pour une exploitation de Désavantageux pour une exploitation de longue durée longue durée

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 34

4.2.3.2 Barrières réactives perméables

Les procédés d’assainissement passifs se sont fait connaître au travers des barrières réactives perméables. Cette technique consiste à introduire dans l’aquifère, en aval de la pollution, des matériaux réactifs sous forme de parois ou de réacteurs perméables, qui seront traversés par l’eau souterraine contaminée.

Les applications les plus connues sont celles des parois filtrantes traversées sur toute leur surface et des parois filtrantes à écoulement souterrain dirigé, à l’exemple des systèmes «funnel and gate».

Fig. 10 > Principe de la barrière réactive perméable

Barrière réactive perméable

Contamination

Eaux souterraines Panache de pollution

Plancher imperméable

4.2.3.3 Bioscreen

Parmi les variantes des procédés d’assainissement passifs, citons également la technique du bioscreen, qui consiste à introduire dans l’aquifère des substances stimulant la biodégradation, ce qui fait apparaître des zones biologiquement actives. Les techniques de bioscreen doivent aussi être classées parmi les procédés biologiques in situ applicables à la zone saturée.

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 35

4.3 Procédés pneumatiques

La volatilité des polluants, à savoir leur capacité d’évaporation, joue un rôle important dans de nombreux procédés.

Lorsque les polluants à éliminer possèdent cette propriété, les options d’assainissement suivantes sont envisageables:

Fig. 11 > Arbre décisionnel applicable à un assainissement en cas de polluants volatils

Procédés pneumatiques

Polluant Polluant dans dans la zone la zone saturée insaturée non oui

Polluant égalem. dans la frange capillaire oui non oui

Aspiration com- Zone Aspiration de plémentaire de insaturée l’air interstitiel l’air interstitiel

Slurping Frange capillaire / surface des eaux souterraines Circulation d’eau souterraine / puits Strippage in situ d’aspiration à basse pression Zone saturée

Les procédés d’assainissement pneumatiques se caractérisent par le fait qu’ils utilisent l’air comme vecteur de décontamination. Leur but consiste à retirer des polluants volatils du terrain et à les éliminer avec le flux d’air extrait du sous-sol, par exemple par aspiration. Pour que cette technique soit applicable, il faut que les polluants à éliminer soient volatils et que le terrain présente une bonne perméabilité à l’air. La durée d’assainissement souvent longue peut dans certains cas être fortement réduite par l’ajout de chaleur dans le sous-sol (cf. mobilisation physique, point 4.4.1).

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 36

4.3.1 Aspiration de l’air interstitiel

L’aspiration de l’air interstitiel peut être utilisée pour assainir la zone non saturée du sous-sol par voie pneumatique. Très répandu, ce procédé consiste à aspirer des polluants gazeux dans le terrain au moyen de machines appropriées et à les traiter sur le site.

Les composés organiques volatils présents dans le sous-sol, par exemple sous la forme de phases résiduelles adsorbées ou dissoutes dans l’eau interstitielle (HCCV, hydrocarbures pétroliers, BTEX, etc.), s’évaporent dans l’air présent dans le terrain (air interstitiel) jusqu’à ce qu’un état d’équilibre s’instaure. L’aspiration de cet air vers la surface, par exemple d’un puits ad hoc, génère un afflux d’air non contaminé dans la zone traitée. Cette modification de l’équilibre des concentrations entre la phase liquide ou solide et la phase gazeuse favorise le passage des polluants vers la phase gazeuse.

L’aspiration de l’air interstitiel comprend un traitement de l’air pollué extrait du soussol, selon l’un des procédés décrits sous «Traitement de l’air» (cf. 4.8.2):

Fig. 12 > Assainissement de la zone non saturée par aspiration de l’air interstitiel

Air effluent épuré Aspiration de l’air pollué Traitement Eaux superficielles d’air

Eaux souterraines

Cette méthode revêt une importance particulière, car elle permet souvent de réaliser des décontaminations sans consentir d’investissement technique trop important et d’obtenir un bon effet épurant lorsque le sous-sol présente une perméabilité suffisante à l’air. Cependant, des traitements de longue durée sont souvent nécessaires pour atteindre les seuils d’assainissement visés. Si l’efficacité de l’assainissement baisse après un certain temps, il peut s’avérer pertinent de changer de procédé in situ.

Lorsque l’assainissement s’inscrit dans le cadre d’un projet de construction, les installations nécessaires (piézomètres, conduites de raccordement, etc.) peuvent éventuelle-

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 37

ment être mises en place durant le chantier, puis utilisées sans problème pendant le temps nécessaire.

Signalons que l’air aspiré n’entraîne pas seulement les polluants, mais aussi l’eau présente dans les pores, si bien que le sous-sol se dessèche. Cet effet peut être atténué en dosant bien la quantité d’air aspiré.

4.3.2 Slurping

Le slurping est une variante de l’aspiration de l’air interstitiel, principalement applicable à l’horizon de transition vers la zone saturée. Il consiste à combiner un prélèvement de la phase flottant à la surface des eaux souterraines (p. ex. des huiles minérales) avec un assainissement de l’air interstitiel. Comme la sous-pression imputable à l’aspiration provoque un afflux d’oxygène dans le sous-sol, ce procédé peut être mis en œuvre dans un but d’assainissement biologique de la zone non saturée (bioslurping) et il s’approche alors de la bioventilation (cf. 4.5.2.3).

4.3.3 Strippage in situ

Des procédés pneumatiques peuvent aussi être mis en œuvre dans la zone saturée. Dans ce cas, de l’air injecté sous contrôle dans l’aquifère entre en contact actif avec l’eau souterraine contaminée et avec le sous-sol pollué.

La décontamination est réalisée en exploitant les équilibres de répartition des polluants entre l’eau souterraine et l’air et entre le sous-sol et l’air. Ce procédé est nommé strip-

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 38

Fig. 13 > Assainissement de la zone saturée du sous-sol par strippage in situ

Injection Air effluent d’air épuré Aspiration de l’air pollué Traitement Eaux de l’air superficielles

Eaux souterraines Contamination

Le strippage in situ doit être accompagné d’une aspiration de l’air interstitiel dans la zone non saturée et d’un traitement sur site de l’air extrait afin de prévenir toute émission incontrôlée de polluants dans l’environnement.

Le strippage in situ a pour effet bénéfique d’alimenter les eaux souterraines en oxygène, ce qui stimule les processus de dégradation microbiologique se déroulant sur place (cf. «Biobarbotage», point 4.5.2.5). Le strippage in situ peut être réalisé non seulement dans un aquifère, mais également dans un puits spécial (cf. «Circulation d’eau souterraine», point 4.2.2.4).

Le strippage in situ s’avère problématique si l’air contaminé ne peut pas être capté.

De plus, des hétérogénéités avec une faible perméabilité dans l’aquifère et dans la zone insaturée peuvent sensiblement réduire l’efficacité du strippage in situ.

4.4 Procédés de mobilisation

Il est possible de mettre en œuvre des procédés pour accroître la mobilité des polluants lorsque celle-ci est insuffisante pour qu’on puisse les extraire efficacement du sous-sol. La mobilité insuffisante des polluants peut s’expliquer par leurs propriétés intrinsèques (solubilité dans l’eau ou pression de vapeur faible, etc.) ou leur concentration (faible).

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 39

Un procédé de mobilisation doit toujours être complété par un procédé visant à capturer les polluants (assainissement hydraulique ou pneumatique) ou à les détruire (assainissement chimique ou biologique), car, sans ces mesures de sécurisation, le danger encouru par les eaux souterraines a localement et temporairement tendance à croître (concentrations et charges de polluants supérieures). La mobilisation accélère l’extraction de polluants, raccourcissant ainsi la durée de l’assainissement. Comme la concentration de polluants dans les eaux souterraines augmente, il est nécessaire de surveiller la répartition des polluants dans le sous-sol par un monitoring.

La mobilisation peut être obtenue soit par une action physique (augmentation de la température, fourniture d’énergie mécanique), soit par l’ajout d’une substance chimique. Ses possibilités de mise en œuvre sont exposées au tableau 5.

Tab. 5 > Possibilités de mise en œuvre de procédés de mobilisation

Procédés thermiques Procédés chimiques Vapeur / air chaud Sources de chaleur Lessivage Lessivage avec un solides avec un alcool agent tensio-actif Zone non saturée oui1 oui1 oui2 oui2 Frange capillaire / oui1 non oui2 oui2 surface des eaux souterraines Zone saturée oui1 non oui2 oui2

1 Mesure P+T ainsi qu’assainissement de l’air interstitiel requis en complément

2 Mesure P+T requise en complément

4.4.1 Mobilisation physique

Les procédés physiques de mobilisation des polluants consistent le plus souvent à injecter de la chaleur dans le sous-sol. Il en existe d’autres qui utilisent de l’énergie mécanique ou un champ électrique.

4.4.1.1 Généralités concernant la mobilisation de polluants sous l’effet de la chaleur

Les procédés qui consistent à injecter de la chaleur dans le sous-sol sont aussi nommés procédés «TISS» (Thermische In situ-Sanierung = assainissement thermique in situ). Les procédés TISS sont généralement mis en œuvre dans des foyers de contamination, et donc là où les concentrations sont élevées. Il est fréquent de les appliquer à proximité ou sous des bâtiments alors que ceux-ci sont totalement ou en partie utilisés. Avec ces différents procédés, la durée de l’assainissement est de quelques semaines ou mois.

Du fait de l’accroissement de la température:

> la concentration de saturation des substances dans l’eau ou dans l’air augmente souvent; > les substances (principalement organiques) s’évaporent et passent en phase gazeuse; ou > les substances se décomposent pour former d’autres composés (thermolyse).

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 40

Les procédés connus de mobilisation par voie thermique recourent principalement à l’évaporation des composés polluants. C’est alors souvent la pression de vapeur de la substance à éliminer qui détermine la température nécessaire et, par conséquent, le procédé à mettre en œuvre. Dans la pratique, il est important de faire passer en phase gazeuse non seulement le polluant, mais aussi l’eau présente dans le terrain (zone non saturée et zone saturée). Cela augmente la quantité d’énergie nécessaire pour appliquer le procédé et demande de traiter les condensats aqueux enrichis en polluants en plus de l’air interstitiel. La température d’ébullition de l’eau ne constitue pas une limite. Une fois le sous-sol desséché, il est possible d’atteindre des températures supérieures permettant d’éliminer aussi des polluants peu volatils, surtout dans la zone non saturée. L’effet de réduction thermolytique des polluants doit être évalué plus prudemment que l’effet de mobilisation, car il est difficile de prévoir et de déterminer les composés qui vont se former.

Fig. 14 > Domaines d’application des procédés «TISS» 1

10 °C 50 °C 100 °C 150 °C

Procédé microbiolo- Distillation de vapeur d’eau Autres processus gique renforcé (ébullition mixte) pour de chimiques de transforthermiquement nombreux LNAPL et DNAPL mation des polluants

Température Assainissement Dessication naturelle thermique in situ du sol du sous-sol (TISS)

Outre l’injection de chaleur au moyen d’air chaud, de vapeur ou de sources solides, il existe d’autres manières de mobiliser des polluants par voie physique, notamment l’utilisation d’ondes électromagnétiques (chauffage par énergie radiofréquentielle) ou de courant électrique (chauffage par résistance électrique) pour générer de la chaleur dans le sous-sol. L’injection d’air chaud ne doit techniquement et thermodynamiquement pas être confondue avec l’injection de vapeur. Par sa plus faible capacité thermique, l’air chaud injecté agit principalement sur la stimulation de processus microbiologique, mais n’a de loin pas la même capacité d’évaporation des polluants que l’injection de vapeur ou qu’une source de chaleur solide.

4.4.1.2 Mobilisation thermique au moyen d’air chaud ou de vapeur

Le procédé d’assainissement thermique du sous-sol au moyen d’air chaud ou de vapeur repose sur l’injection de gaz chaud. La propagation du gaz suit des chemins préférentiels selon la perméabilité. Les couches avec une plus faible perméabilité prendront plus de temps pour être réchauffées. Dans la zone non saturé et dans un sous-sol homogène, ce procédé provoque, en théorie, la formation d’un volume de vapeur qui se développe concentriquement autour des points d’injection. Dans la nappe, la flottabilité

1 Guide Thermische In-situ-Sanierungsverfahren (TISS) zur Entfernung von Schadensherden aus Boden und Grundwasser (TASK)

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 41

de la vapeur va de plus créer un courant vertical. D’un point de vue technique et thermodynamique, il ne faut pas confondre l’injection d’air chaud avec celle de vapeur. L’air chaud possède une faible capacité thermique (réchauffement du soussol <<50 °C), tandis que la vapeur possède une capacité thermique plus élevée et, partant, échauffe le sous-sol lorsqu’elle condense. L’injection d’air chaud doit donc plutôt être considérée comme une stimulation des processus naturels de dégradation microbiologique. Le terrain est échauffé jusqu’à la température requise pour atteindre la décontamination souhaitée. Les polluants désorbés et l’eau évaporée sont captés et épurés dans un dispositif complémentaire d’assainissement de l’air interstitiel. Si l’air chaud ou la vapeur est injecté dans la zone saturée, le gaz chargé de polluants se dissémine dans la zone non saturée comme dans le strippage in situ. Les polluants se mobilisant simultanément dans les eaux souterraines, il est possible de mettre en œuvre un système de pompage et traitement complémentaire afin de capter les eaux souterraines contaminées en aval (cf. figure 15).

Fig. 15 > Injection de vapeur et d’air dans la zone non saturée et dans la zone saturée du sous-sol

Confinement éventuel des ES Injection de Aspiration de l’air vapeur (ou d’air) interstitiel (AAI) Eaux superficielles

Sable à silt grossiers

Eaux souterraines

4.4.1.3 Mobilisation thermique au moyen de sources de chaleur solides

Le procédé d’assainissement thermique du sous-sol au moyen de sources de chaleur solides consiste à introduire dans le terrain des éléments électriques chauffants pouvant atteindre une température de 600 °C. Il requiert une énergie considérable pour évaporer l’eau, surtout dans la zone saturée. Tant que l’eau n’est pas entièrement évaporée, il n’est pas possible d’obtenir une température supérieure à son point d’ébullition. Ce procédé convient donc plutôt aux polluants peu volatils situés dans la zone non saturée, en particulier lorsqu’elle est peu perméable (formée de limon ou similaire). La dessic-

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 42

cation du sous-sol provoque la formation de fissures de retrait, qui facilitent l’extraction des polluants désorbés par une mesure complémentaire d’aspiration de l’air interstitiel. Il peut s’avérer nécessaire ici également de confiner hydrauliquement les eaux souterraines au moyen d’un système de pompage et traitement.

Fig. 16 > Mobilisation thermique dans la zone non saturée au moyen de sources de chaleur solides

Sources de Aspiration de l’air Confinement chaleur solides interstitiel (AAI) éventuel des ES

Eaux superficielles

p.ex. Argile Sable à silt grossiers

Eaux souterraines

4.4.1.4 Autres procédés physiques de mobilisation

Outre les procédés thermiques de mobilisation, d’autres procédés physiques, moins courants, peuvent être appliqués. Ils provoquent la mobilisation au moyen d’énergie mécanique ou d’un champ électrique, notamment par

> géochoc ou hydrochoc; > électro-osmose; ou > fracturation.

Dans les procédés par géochoc ou par hydrochoc, la mobilisation des polluants est provoquée par de l’énergie mécanique, qui agit sur les particules du sous-sol (géochoc) ou sur les eaux souterraines (hydrochoc).

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 43

Dans l’électro-osmose, des électrodes induisent un potentiel électrique dans le terrain contaminé. Sous l’effet de la tension continue, l’eau et les ions dissous migrent vers l’une ou l’autre électrode en fonction de leur charge.

Ce procédé a longtemps été utilisé pour assécher des sous-sols de granulométrie fine. Les polluants ne sont pas détruits, mais seulement déplacés. Ils sont ensuite retirés du sous-sol ou traités aux électrodes, en principe au moyen d’un des procédés usuels de décontamination in situ (p. ex. pompage et traitement; cf. 4.2.2.1).

L’électro-osmose convient surtout aux métaux lourds et aux composés polaires, comme le trichloréthylène ou les BTEX, contenus dans des niveaux fins et peu perméables de la zone saturée. Elle n’a pas eu d’application commerciale importante jusqu’ici, notamment à cause de la grande quantité d’énergie qu’elle requiert.

La fracturation désigne un procédé visant à agrandir le volume des pores ou la taille des fissures dans un sous-sol cohésif ou dans de la roche consolidée.

Le but est d’augmenter la perméabilité à l’air ou à l’eau des terrains peu perméables, ainsi que le transport des phases mobiles, améliorant ainsi le potentiel d’assainissement de ces terrains.

Les pores et les fissures sont généralement agrandis par injection rapide d’eau sous haute pression dans l’aquifère (fracturation hydraulique). En présence de roche consolidée, du sable est parfois ajouté à l’eau afin de conserver les fissures ouvertes après l’application du choc de pression. Une autre manière de procéder consiste à utiliser des ondes de choc (fracturation pneumatique). Il est enfin possible d’agrandir les fissures par minage.

4.4.2 Mobilisation chimique

La mobilité de polluants insolubles dans l’eau peut être accrue au moyen d’un solvant ou d’un agent tensio-actif.

Il s’agit au fond d’un procédé hydraulique consistant à injecter de l’eau à laquelle on a ajouté une substance afin d’améliorer l’extraction des polluants. L’adjuvant peut être un solvant ou un agent tensio-actif. Il serait aussi possible de recourir à un acide ou à une base pour faciliter l’extraction de métaux lourds (lessivage ou leaching). Outre l’ajout d’un solvant ou d’un agent de solubilisation, on peut appliquer l’une des techniques décrites sous «Procédés hydrauliques».

4.4.2.1 Mobilisation au moyen d’un solvant

L’injection d’un solvant, ou lessivage avec un co-solvant (cosolvent flushing), constitue l’une des variantes de mobilisation par voie chimique. Dans la pratique, on utilise le plus souvent un alcool. D’autres solvants seraient en principe envisageables, mais leur utilisation est la plupart du temps exclue en raison de leur toxicité élevée et de leur manque de biodégradabilité.

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 44

Les procédés de mobilisation de polluants au moyen d’un solvant se déclinent comme suit:

> infiltration verticale du solvant dans la zone non saturée (cf. «Infiltration verticale», point 4.2.2.2); > infiltration du solvant dans la zone saturée (cf. «Infiltration dans la nappe», point 4.2.2.3).

L’infiltration contrôlée du solvant permet de séparer les polluants de la matrice du sous-sol, de les pomper sous la forme de phase aqueuse et de les épurer dans une installation de traitement de l’eau implantée sur le site (cf. 4.8.1). Lorsqu’on applique ce procédé, il faut impérativement éviter toute contamination indésirable des eaux souterraines par le solvant utilisé ou par les polluants dissous. C’est pourquoi les mesures hydrauliques d’appoint sont soumises à des exigences élevées et l’approbation de ce type de procédé peut se heurter à certaines difficultés.

Fig. 17 > Arbre décisionnel applicable aux assainissements suscités par des polluants solubles dans un solvant

Mobilisation par des solvants

Polluants Polluants dans la dans la zone zone saturée insaturée Oui Oui

Zone insaturée

Lessivage avec un cosolvant Frange capillaire / surface des eaux souterraines

Zone saturée Pompage et traitement complémentaire Lessivage avec un cosolvant

4.4.2.2 Mobilisation au moyen d’un agent tensio-actif

La mobilisation au moyen d’un agent tensio-actif consiste à libérer des polluants non dissous en agissant sur la tension qui règne à l’interface entre les polluants et la matrice du sous-sol. Dans cette méthode, l’agent de solubilisation est injecté dans le terrain de la même manière que dans la mobilisation au moyen d’un solvant.

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 45

4.5 Procédés biologiques

4.5.1 Généralités et fonctionnement

Les procédés biologiques tirent parti de la biodégradabilité des polluants, principalement sous l’effet de microorganismes.

Le but des organismes consiste à transformer chimiquement des composés, généralement organiques, lors de leurs processus métaboliques afin d’en obtenir de l’énergie.

La biodégradabilité des polluants dépend de leurs caractéristiques propres ainsi que des conditions ambiantes qui influencent les processus métaboliques dans le sous-sol (approvisionnement en substances nutritives, conditions redox, effets toxiques). Les procédés mis en œuvre requièrent la présence de (micro-)organismes capables d’entretenir les processus métaboliques.

La méthode exploite des organismes connus pour être naturellement présents dans le sous-sol, qui doivent être adaptés à la dégradation des polluants présents. Seuls le transport, les substances nutritives et les conditions ambiantes sont généralement optimisés lors d’un assainissement biologique in situ. On admet généralement que les organismes qui métabolisent les polluants sont ubiquistes, donc en principe présents sur les sites considérés. Une alternative, qui n’est cependant pas souvent employée, consiste à inoculer dans le sous-sol des organismes qui ont été optimisés pour la dégradation des polluants et ne sont pas présents naturellement.

La dégradabilité des polluants et les conditions ambiantes requises font l’objet de recherches. Le tableau ci-dessous synthétise les connaissances actuelles en matière de mise en œuvre des procédés biologiques dans des cas concrets et de dégradabilité microbiologique des polluants habituellement présents dans les sites contaminés.

Tab. 6 > Évaluation de la dégradabilité des polluants les plus fréquents sur la base de tests en labo-ratoire et d’expériences pratiques

En principe bien En principe peu Détectés Détectés en dégradables dégradables sur le site laboratoire HC aliphatiques, HCP et dérivés + + + HC aromatiques monocycliques (p. ex. + + + BTEX) et polycycliques (p. ex. pyridine) HAP +1) +2) - +/- HCHV + +/-3) + PCB + - - PCDD/PCDF + +/- +/- Pesticides et dérivés + ? +/- Métaux lourds Nicht abbaubar - - 1) HAP jusqu’à 4 anneaux, 2) HAP à 5 et 6 anneaux, 3) Les conditions ambiantes doivent satisfaire à des exigences particulières.

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 46

On subdivise généralement les procédés biologiques en

> en procédés par oxydation (cf. 4.5.2), et > en procédés par réduction (cf. 4.5.3).

La phytoremédiation, qui ne se base pas sur la dégradation des polluants mais sur leur bioaccumulation, est une forme particulière de procédé biologique applicable aux métaux lourds (cf. 4.5.5). Les polluants accumulés dans les plantes sont incinérés avec elles ou éliminés d’une autre manière.

4.5.2 Procédés par oxydation

De nombreux polluants peuvent être éliminés à l’aide de processus de biodégradation au contact d’oxygène ou dans un milieu oxydant (aérobie). En particulier, des substances organiques telles que les hydrocarbures pétroliers, les hydrocarbures aromatiques, les phénols et les HCCV peu chlorés (p. ex. chlorure de vinyle) sont susceptibles d’être retirées du sous-sol ou des eaux souterraines par oxydation.

La figure 18 expose les procédés par oxydation qui peuvent être mis en œuvre en fonction du mode d’occurrence des polluants.

La biostimulation au méthane, qui active indirectement la dégradation aérobie des polluants métabolisés par les microorganismes impliqués, est une forme particulière de procédé biologique par oxydation.

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 47

Fig. 18 > Arbre décisionnel applicable aux assainissements recourant à un procédé biologique par oxydation

Procédés biologiques oxydatifs

Non Polluants Polluants dans dans la zone la zone saturée insaturée

Oui

Polluants Polluants également dans la Non égalem. dans la frange Non frange capillaire capillaire

Oui Oui Non Pompage et traitement aussi mis en oeuvre?

Oui Sites contaminés par Non des décharges

Oui

Aspiration Zone Aérobisation Bioventing complém. d’air insaturée Infiltration interstitiel verticale Slurping avec ajout de Frange capil- substances laire /surface nutritives des eaux souterraine Biosparging Pompage et Procédés Zone microtraitement saturée biologiques complément.

4.5.2.1 Infiltration verticale avec ajout de substances nutritives

Le procédé de l’infiltration verticale avec ajout de substances nutritives correspond sensiblement au procédé de l’infiltration verticale d’eau (cf. 4.2.2.2). Toutefois, il se fonde sur la biodégradation des polluants plutôt que sur leur mobilisation par l’eau infiltrée. L’infiltration verticale consiste à injecter des substances nutritives, éventuellement des réactifs régulateurs du milieu, dans la zone non saturée avec l’eau nécessaire à la dégradation de la pollution.

Cette mesure doit être complétée par une mesure hydraulique d’appoint (pompage et traitement), car l’eau infiltrée verticalement entraîne des substances qui peuvent avoir des effets négatifs sur les eaux souterraines dans certaines conditions (introduction de

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 48

substances nutritives, de substances modifiant le potentiel redox, augmentation de la solubilité, etc.).

4.5.2.2 Aérobisation

L’aérobisation de la zone non saturée du sous-sol joue un rôle particulier dans l’assainissement des sites contaminés par des décharges. L’injection d’oxygène dans la masse de déchets fait cesser leur dégradation anaérobie, éliminant ainsi le danger d’explosion encouru lors de travaux de construction et le dégagement de gaz très odorants.

Par ailleurs, la dégradation aérobie engagée accélère la minéralisation des déchets. Les différentes variantes de ce procédé se distinguent principalement par la méthode d’injection de l’oxygène. Outre l’aération sous pression ou par impulsion, qui recourt parfois à de l’oxygène technique, des procédés d’aspiration sont parfois aussi mis en œuvre.

4.5.2.3 Bioventilation

Lors de l’assainissement biologique in situ dans la zone non saturée, l’alimentation des micro-organismes en oxygène nécessaire à la dégradation aérobie des polluants joue un rôle primordial. La bioventilation (bioventing), par exemple, repose sur l’injection d’oxygène de l’air dans le sous-sol.

Ce procédé implique une installation d’aération (puits d’injection) et un dispositif technique d’assainissement de l’air retiré du sous-sol (niveau d’aspiration, traitement de l’air effluent). La différence essentielle avec l’assainissement de l’air interstitiel réside moins dans l’agencement technique que dans l’objectif de la mesure mise en œuvre.

Fig. 19 > Exemple d’application de la bioventilation

Injection Injection Air effluent d’air d’air épure

Traitement Eaux de l’air superficielles

Bio- Eaux dégradation souterraines

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 49

4.5.2.4 Procédés par oxydation dans les eaux souterraines

L’assainissement microbiologique in situ de la zone saturée par oxydation des polluants recourt principalement à l’introduction dans l’aquifère contaminé d’oxygène supplémentaire, de substances nutritives et de substances régulatrices du milieu sous forme dissoute.

Ce procédé utilise les installations de pompage et traitement des eaux souterraines ou d’infiltration dans la nappe. Le savoir-faire crucial réside dans la recherche d’adjuvants stimulant le métabolisme et la dégradation des polluants, le choix de substances nutritives appropriées et le mode d’application de ces substances dans l’aquifère.

L’enrichissement des eaux souterraines en oxygène a pour but d’accroître l’efficacité des processus de biodégradation aérobie dans la zone saturée. À la différence de l’oxydation chimique (cf. ISCO, point 4.6.1), seul l’oxygène nécessaire pour optimiser la dégradation par les bactéries est ajouté. L’enrichissement des eaux souterraines en oxygène est aussi fréquemment utilisé pour accroître la dégradation naturelle (cf. «Atténuation naturelle dynamisée» (ENA), point 4.5.4).

Les eaux souterraines peuvent être enrichies en oxygène des manières suivantes:

> injection d’air ou d’oxygène dans l’aquifère (comme dans le biobarbotage, cf. 4.5.2.5), non pas pour extraire les polluants par strippage, mais pour accroître la teneur du milieu en oxygène; > injection de liquide fortement enrichi en oxygène; ou > introduction dans l’aquifère de substances qui relâchent lentement mais constamment de l’oxygène dans l’eau souterraine (p. ex. Oxygen Releasing Compounds, ORC).

4.5.2.5 Biobarbotage

Dans le biobarbotage (biosparging), l’alimentation en oxygène nécessaire à la biodégradation dans l’eau souterraine est stimulée ou optimisée par injection contrôlée d’air dans l’aquifère.

Ce procédé est semblable au strippage in situ (cf. 4.3.3).

4.5.2.6 Biostimulation au méthane

Le procédé de la biostimulation au méthane est une forme particulière de la dégradation aérobie de polluants dans la zone saturée du sous-sol. Il consiste à injecter un mélange de méthane et d’air sous la contamination afin de stimuler le métabolisme d’une microflore particulière, composée d’organismes méthylotrophiques, qui catalyse l’oxydation et, par conséquent, la dégradation des polluants (p. ex. de HCCV).

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 50

4.5.3 Procédés par réduction

En règle générale, les processus métaboliques réducteurs offrent un éventail d’applications beaucoup moins large que les processus oxydants pour décontaminer le soussol. Seuls la déchloration réductrice par des substances organiques et le procédé HRC (voir ci-dessous) ont été mis en œuvre jusqu’ici.

4.5.3.1 Réduction au moyen de substances organiques

D La dégradation par les microorganismes présents dans les eaux souterraines est stimulée par l’ajout de composés aisément dégradables. Ce processus génère une diminution du potentiel redox et la formation d’hydrogène qui réduit les molécules de polluant. On connaît principalement la déchloration réductrice des HCCV, qui en retire parfois tous les atomes de chlore pour ne laisser plus que des hydrocarbures purs.

La déchloration réductrice est mise en œuvre, comme les procédés d’assainissement biologiques par oxydation, en introduisant un substrat dans le sous-sol (principalement de la mélasse, un acide organique ou un alcool).

Un procédé particulier consiste à introduire de l’hydrogène dans les eaux souterraines de manière contrôlée. On utilise à cette fin des composés qui relâchent de l’hydrogène (Hydrogen Releasing Compounds, HRC).

4.5.4 Atténuation naturelle dynamisée (ENA)

On entend par atténuation naturelle (Natural Attenuation, NA) tous les processus naturels se déroulant dans le terrain qui ont pour effet de diminuer la concentration de polluants dans le sol ou dans le sous-sol (réduction de la masse, de la concentration ou de la toxicité) ou de réduire le largage de polluants (réduction de la charge). Ces processus peuvent être les suivants:

> dégradation microbiologique; > transformation chimique; > sorption; > dispersion; > diffusion; > volatilisation des substances.

On entend par atténuation naturelle dynamisée (Enhanced Natural Attenuation, ENA) toutes les mesures susceptibles d’accroître l’efficacité de processus qui se déroulent déjà dans la nature. Elles consistent par exemple:

> à augmenter l’alimentation en substances nutritives, et > à influencer le potentiel redox.

Il n’est pas possible de placer une limite nette entre l’atténuation naturelle dynamisée et les procédés d’assainissement actifs in situ par voie biologique ou chimique. Tous exploitent les mêmes processus naturels et des installations techniques similaires. La

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 51

transition entre les procédés actifs et l’ENA est donc floue. L’ENA postule l’existence dans le sous-sol de processus naturels susceptibles de réduire la pollution et ne fait qu’en augmenter l’efficacité. C’est pourquoi son application exige de bien connaître les processus d’atténuation naturelle à l’œuvre en réalisant des investigations appropriées.

Outre l’ENA, on applique aussi fréquemment l’atténuation naturelle contrôlée (Monitored Natural Attenuation, MNA) lors de la décontamination d’un site. Il ne s’agit pas d’un procédé d’assainissement à proprement parler, car il ne comporte aucune intervention dans le terrain (sous-sol ou eau souterraine).

4.5.5 Divers procédés biologiques

La phytoremédiation est une forme particulière d’assainissement biologique in situ applicable à la zone non saturée du sous-sol. Elle n’exploite pas de réactions métaboliques, mais tire profit de la capacité de certaines plantes à solubiliser des polluants (en particulier des métaux lourds) dans la zone racinaire (sous l’effet de produits de métabolisme qu’elles excrètent), à les capter et à les accumuler. Une fois récoltées, les plantes enrichies en polluants doivent être éliminées.

En principe, il est aussi possible d’utiliser les produits de métabolisme dégagés dans la zone racinaire (exsudats) pour dégrader des polluants organiques. Cet effet a été exploité dans la pratique pour dégrader des HAP et d’autres composés aromatiques au moyen de champignons de pourriture blanche.

4.6 Procédés chimiques

Les procédés de traitement chimique in situ des pollutions consistent à modifier les molécules de polluants par des réactions chimiques de manière à ce qu’elles se retrouvent dans des composés moins dangereux ou plus mobiles ou, par exemple, qu’elles précipitent à partir d’une phase aqueuse et se fixent dans le sous-sol d’une manière si possible irréversible.

Ces réactions chimiques revêtent notamment les formes suivantes:

> oxydation de substances organiques avec destruction complète des molécules de polluants jusqu’au stade du dioxyde de carbone; > réduction de polluants organiques (p. ex. pour déchlorer des HCCV); > formation de composés chimiques complexes de métaux; ou > réduction de métaux lourds en vue de les immobiliser (p. ex. chromate).

Les substances réactives utilisées pour procéder à la décontamination doivent être injectées dans le sous-sol, par exemple à l’aide de lances, de manière à ce qu’elles soient bien réparties dans l’espace pour entrer en réaction stoéchiométrique complète avec les molécules des polluants. Les procédés d’assainissement chimiques in situ s’appliquent donc aux terrains perméables et aux aquifères homogènes.

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 52

Fig. 20 > Schéma de l’assainissement chimique in situ

Traitement Station de de l'eau dosage

ISCO/ISCR Eaux souterraines

On peut introduire les réactifs dans le sous-sol en les infiltrant simplement, en continu ou par à-coups, à partir de points de mesure placés dans l’aquifère. En aval, à savoir dans le sens d’écoulement des eaux souterraines, il faut toujours surveiller la présence éventuelle de polluants mobilisés et de réactifs inutilisés. La traversée voulue du foyer de pollution est fréquemment renforcée par une circulation d’eau enrichie en réactifs. On peut aussi modifier la direction d’application des réactifs (permutation des puits d’infiltration et de prélèvement).

Notons que les réactifs n’agissent pas seulement sur les polluants visés, mais aussi sur chaque composé présent dans le sous-sol qu’ils sont susceptibles d’influencer. Cela implique notamment que tous les composants organiques du sous-sol (humus, tourbe, etc.) doivent êtres oxydés en même temps, ce qui requiert d’utiliser davantage de produits chimiques.

4.6.1 Oxydation chimique in situ (ISCO)

L’oxydation chimique in situ (In Situ Chemical Oxidation, ISCO) recourt à de puissants oxydants tels que:

> peroxyde d’hydrogène; > permanganate de potassium ou de sodium; > persulfates; > réactif de Fenton (mélange de peroxyde d’hydrogène et de sel de fer bivalent), ou ozone.

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 53

Certains de ces oxydants sont délicats à utiliser en toute sécurité (p. ex. l’ozone), car ils peuvent fortement réagir également dans le périmètre du chantier d’assainissement (p. ex. dans les installations). Il faut en tenir compte dans la configuration des installations et dans la protection des personnes au travail. D’autres réactifs produisent des précipitations dans le sous-sol susceptibles de le colmater (p. ex. formation de pyrolusite).

4.6.2 Réduction in situ

La réduction chimique peut être utilisée pour procéder à une décontamination, mais son champ d’application est beaucoup plus restreint que celui de l’oxydation chimique. Les réactions exploitées ont pour but de réduire:

> des métaux lourds (surtout du chrome VI) afin de les faire précipiter; > des substances organiques afin de les déchlorer.

4.6.2.1 Réduction chimique in situ (ISCR)

La réduction chimique in situ (In Situ Chemical Reduction, ISCR) sert essentiellement à précipiter du chromate (chrome VI) présent dans les eaux souterraines. Elle recourt surtout à des sels de fer (p. ex. sulfate de fer bivalent) ou à d’autres sels (dithionite de sodium, sulfite de potassium, etc.).

La réduction chimique in situ peut aussi être utilisée exceptionnellement, en appliquant de faibles quantités de réactifs, pour renforcer des processus de biodégradation anaérobie.

4.6.2.2 Nanofer

L’introduction de particules de fer extrêmement fines (nanofer) dans l’espace poral de l’aquifère, par exemple pour déshalogéner des HCHV, est en cours de développement. Les particules de fer non dissoutes sont disséminées dans l’espace poral pour qu’elles réagissent efficacement avec les polluants grâce à leur très grande surface cumulée. Comme il n’est pas facile de disséminer le nanofer dans l’espace poral et que la constitution de vastes zones réactives coûte cher, le nanofer est principalement utilisé pour assainir des foyers de pollution.

4.7 Procédés d’immobilisation

Outre l’assainissement in situ, on peut aussi pratiquer le confinement in situ, qui vise à fixer les polluants. Les deux procédés suivants permettent d’immobiliser des polluants:

> L’immobilisation in situ consiste à transformer les polluants du sous-sol en une forme peu soluble par injection de réactif ou à colmater l’espace poral de manière à couper tout contact avec l’eau, empêchant ainsi la lixiviation des polluants;

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 54

> La vitrification in situ consiste à induire un courant électrique dans le sous-sol pour en faire augmenter la température jusqu’à ce que la roche fonde. Lors du refroidissement, des structures vitreuses se forment et enferment les polluants non volatils.

4.7.1 Immobilisation in situ

L’immobilisation in situ consiste à transformer les polluants du sous-sol en une forme peu soluble par injection de réactif ou à boucher l’espace poral de manière à couper tout contact avec l’eau, empêchant ainsi la lixiviation des polluants.

Des agents précipitants, des substances adsorbantes ou des échangeurs d’ions peuvent être appliqués comme réactifs. Il est parfois possible de fixer les polluants (p. ex. chromate) dans le sous-sol par réduction (cf. 4.6.2).

Le ciment, la bentonite et le verre soluble comptent parmi les matériaux qui immobilisent les polluants en les isolant des eaux souterraines.

En règle générale, ces procédés d’assainissement in situ doivent être évalués en fonction de la longévité de la fixation des polluants afin d’éviter que ceux-ci soient libérés ultérieurement. Il s’agit donc de procéder à des investigations préalables à cet effet. La qualité de l’immobilisation est généralement contrôlée par un monitoring des eaux souterraines, habituellement de longue durée.

4.7.2 Vitrification in situ

La vitrification in situ consiste à induire un courant électrique dans le sous-sol pour en faire augmenter la température jusqu’à ce que la roche fonde.

Lors du refroidissement, des structures vitreuses se forment et enferment les polluants non volatils tels que les métaux lourds si bien qu’ils ne peuvent plus être lixiviés. Les polluants organiques sont détruits à ces températures. Cependant, ce procédé in situ ne pouvant pas être contrôlé intégralement, il est impossible de prévoir et de surveiller les produits qu’il génère.

Ce procédé n’a pas encore connu d’application à grande échelle en Europe en raison de la très grande quantité d’énergie qu’il requiert.

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 55

4.8 Procédés de traitement de l’eau et de l’air

De nombreux procédés d’assainissement comprennent le pompage d’eau contaminée ou d’air pollué afin d’extraire les polluants du sous-sol, de l’air interstitiel ou de l’eau souterraine. Il faut alors traiter l’eau ou l’air contaminé.

Ce traitement est généralement réalisé au moyen d’un dispositif installé sur place. À titre d’exception, il est possible d’utiliser une installation communale d’épuration des eaux usées ou d’éliminer l’eau ou l’air contaminé à l’extérieur du site.

En principe, tous les procédés couramment utilisés pour l’épuration des eaux et des fumées industrielles et communales sont applicables, mais peu d’entre eux se sont révélés efficaces pour les polluants les plus fréquents dans les sites contaminés. Ces techniques se basent fréquemment sur des propriétés identiques ou analogues à celles qui sont exploitées dans les techniques d’assainissement in situ (solubilité, biodégradabilité, etc.) ou sur des affinités opposées (adsorption sur une matrice au lieu de destruction dans le sous-sol). En outre, ces procédés peuvent aussi détruire les polluants par voie chimique ou physique.

4.8.1 Traitement de l’eau

Six procédés sont en principe utilisables pour traiter l’eau. Ils sont présentés plus en détail ci-après:

Tab. 7 > Efficacité de techniques de traitement de l’eau polluée

Procédé Métaux Subst. HCP BTEX Phénols, HAP HCHV HCP inorg. aliphatiques crésols aromatiques Strippage (+) (+++) + ++ - - +++ (+++) Oxydation - (+++) ++ ++ ++ ++ ++ ++ Adsorption + - ++ +++ +++ +++ +++ +++ Précipitation/ +++ (+) +++ - - + - - floculation Épuration (+) (+++) ++ +++ +++ - (++) - biologique Osmose + (++) ++ - + - ++ ++ inverse D’après le Leistungsbuch Altlastensanierung und Flächenentwicklung; LUA Nordrhein-Westfalen +++ Procédé spécialement destiné à ce groupe de substances et techniquement éprouvé ++ Procédé spécialement destiné à ce groupe de substances + Procédé visant un autre but, qui a des effets secondaires sur ce groupe - Procédé inapproprié ( ) Effets seulement sur certaines substances de ce groupe

Le strippage est un traitement fréquemment appliqué aux polluants très volatils (HCCV, BTEX, etc.) contenus dans l’eau souterraine extraite. Il consiste à injecter un flux d’air dans l’eau afin d’en extraire les polluants par transfert (désorption). En règle générale, le flux d’air doit ensuite être épuré lors d’une étape de traitement ultérieure (cf. 4.8.2).

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 56

L’oxydation consiste à épurer l’eau en y ajoutant des produits chimiques ou en la soumettant à un rayonnement ultraviolet afin de détruire les polluants présents ou de les modifier de manière à ce qu’ils puissent être extraits.

L’adsorption est fréquemment appliquée aux polluants organiques et parfois aux polluants inorganiques. L’eau est épurée par transfert des polluants sur la surface d’un matériau adsorbant (généralement du charbon actif). Ensuite, celui-ci doit être éliminé en tant que matériau contaminé ou régénéré.

La précipitation consiste à ajouter des substances permettant de rendre insoluble tout ou partie des composés dissous dans l’eau. Les précipités obtenus sous la forme de cristaux, de flocons ou de gouttelettes peuvent être séparés par un procédé physique (sédimentation, filtration, floculation). La précipitation est une méthode couramment utilisée dans le domaine de l’épuration des eaux usées, par exemple pour diminuer la quantité de phosphates dissous dans l’eau (lutte contre l’eutrophisation).

La floculation consiste à faire sédimenter des substances en suspension dans un liquide, par exemple suite à une précipitation. On utilise fréquemment comme floculant des sels de fer ou d’aluminium ou des composés organiques à longue chaîne (polymères).

L’épuration biologique de l’eau effluente polluée est un procédé emprunté au traitement des eaux usées communales et industrielles. Elle est applicable aux polluants biodégradables (p. ex. HCP, BTEX) et comprend toute la palette des méthodes d’épuration des eaux usées (boues activées, lits bactériens, etc.).

L’osmose inverse est un procédé de traitement de l’eau récent, mais éprouvé. Elle est souvent utilisée pour extraire des sels de l’eau. La solution aqueuse à traiter est soumise à une pression élevée (supérieure à la pression osmotique), ce qui la force à traverser une membrane à perméabilité unidirectionnelle (semi-perméable), fonctionnant comme un filtre moléculaire. L’eau («perméat») qui traverse la membrane est ainsi épurée, car la plupart des bactéries, des sels et des autres substances (détergents, produits phytosanitaires) sont retenus dans le concentrat, qui doit ensuite être traité séparément ou éliminé hors du site.

4.8.2 Traitement de l’air

Quatre procédés sont en principe utilisés pour traiter l’air.

Tout comme elle est utilisée pour épurer l’eau, l’adsorption peut également être appliquée à l’air contaminé, principalement pour le débarrasser de polluants organiques (annexe A-2, point 2.1). Le rendement du charbon actif, par exemple, est même plus élevé en phase gazeuse qu’en phase liquide. Lorsque les polluants ont été adsorbés à la surface interne du matériau adsorbant, celui-ci doit être soit régénéré, soit éliminé hors du site.

L’épuration de l’air par absorption est appliquée pour éliminer les sulfates, l’azote, l’acide chlorhydrique ou l’acide fluorhydrique. Elle utilise un liquide de lessivage (eau

4 > Description des techniques d’assainissement in situ 57

et réactif) qui capte le polluant. C’est ainsi, par exemple, que des composés soufrés sont liés à de la chaux hydratée pour former du gypse et être éliminés sous cette forme.

Les polluants organiques contaminant l’air effluent sont souvent détruits efficacement par voie thermique. Le traitement thermique le plus utilisé est la combustion à haute température de l’air effluent. Il peut s’avérer nécessaire de brûler des combustibles fossiles complémentaires afin de maintenir la température requise, car les concentrations des contaminants dans le flux d’air sont souvent relativement faibles. Ce procédé convient également aux petites installations.

Le traitement de l’air par oxydation catalytique est une variante qui a déjà fait ses preuves sur les chantiers d’assainissement. Comme les installations de traitement par oxydation catalytique sont de petite taille et fonctionnent souvent en continu, sans apport d’énergie externe, elles peuvent être mises en œuvre «sans complications» pour un prix modeste. Les catalyseurs qui induisent la destruction des polluants ont atteint un niveau de qualité élevé et demandent peu d’entretien. En outre, ce type de procédé ne produit aucun résidu à éliminer.

Comme l’eau usée, l’air effluent contaminé peut aussi être épuré par un traitement biologique. Il s’agit généralement de réacteurs à lits fixes. Ce type de procédé convient bien aux substances organiques aisément biodégradables.

4.8.3 Flux massiques et élimination des déchets résultant du traitement de l’eau et de l’air

effluents

Tous les procédés de traitement produisent des résidus contaminés qui doivent être éliminés de manière respectueuse de l’environnement.

Certains procédés de traitement de l’eau et de l’air effluents décrits dans ce module d’aide à l’exécution ne sont pas efficaces à eux seuls, mais s’inscrivent dans une chaîne de procédés. Des étapes ultérieures peuvent s’avérer nécessaires, par exemple pour régénérer du matériel adsorbant ou pour traiter les polluants concentrés résultant des opérations. En fin de chaîne, les déchets résiduels doivent être éliminés conformément aux prescriptions en la matière. La figure ci-dessous synthétise les synergies entre les procédés de traitement décrits précédemment, illustre les éventuelles interdépendances et indique les principaux types de résidus produits.

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 58

Fig. 21 > Flux massiques et nécessité d’éliminer les déchets résultant du traitement de l’eau et de l’air effluents

Charbon actif Traitement Adsorption éventuel

Huile de lavage Traitement Absorption

Évt poussières Evacuation Traitement de l’air thermique épuré

Catalyseurs usagés Oxydation catalytique

Biofiltres usagés Traitement biologique

Air contaminé résultat d’un assainissement in situ

Élimination hors site

Eau contaminée résultant d’un assainissement in situ

Air effluent Strippage

Oxidation

Traitement Charbon actif Adsorption éventuel Evacuation de l’eau épurée Boues Précipitation floculation

Boue Épuration biologique

Concentrat Osmose inverse

5 > Surveillance, contrôle de l’atteinte des objectifs, surveillance et suivi 59

5 > Surveillance, contrôle de l’atteinte des objectifs, surveillance et suivi ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5.1 Surveillance durant l’assainissement

Lorsqu’un assainissement in situ doit durer longtemps, il faut l’assortir d’un suivi analytique.

Il s’agit, d’une part, de vérifier que les installations sont exploitées conformément aux prescriptions en vigueur (p. ex. respect des exigences applicables au déversement des eaux traitées au cours de l’assainissement, contrôle des émissions gazeuses des installations, etc.) et, d’autre part, de surveiller en continu les effets de l’assainissement.

La surveillance de l’avancement de l’assainissement sert à vérifier si le procédé mis en œuvre permet d’obtenir l’effet de décontamination attendu et d’atteindre les valeurs d’assainissement visées durant le laps de temps retenu. À cette fin, il est utile de définir des échéances intermédiaires afin de décider d’éventuelles adaptations du projet d’assainissement.

5.2 Contrôle de l’atteinte des objectifs

Le contrôle des résultats visé par l’OSites est réalisé à la fin de l’assainissement. Il sert à vérifier que les objectifs de l’assainissement ont été atteints et est utilisé par les autorités lors de la réception des travaux pour confirmer l’achèvement de l’assainissement.

Dans le cas d’un confinement, l’assainissement vise principalement à couper les voies d’émission. Le contrôle des résultats consiste alors essentiellement à vérifier si les ouvrages construits sont conformes aux dispositions du projet de construction et si les voies de contamination ont effectivement été interrompues.

Dans le cas d’une décontamination, le contrôle des résultats a pour but de fournir la preuve concrète que les valeurs visées par l’assainissement (teneurs en polluants résiduels tolérables) du milieu à épurer (sous-sol, eaux souterraines, air interstitiel) ont bien été atteintes de manière durable et stable.

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 60

Particularités des barrières réactives

Les barrières réactives représentent un cas particulier en ce qui concerne le contrôle des résultats, car ces ouvrages sont laissés dans le sous-sol.

Ainsi, comme pour les techniques de confinement, le contrôle des résultats doit être effectué dès la mise en place des barrières réactives afin de pouvoir prouver leur efficacité dès leur mise en service (p. ex. vérification du respect des valeurs cibles en aval d’une telle barrière).

Les tâches suivantes doivent être accomplies durant la phase de suivi:

> Exploitation des ouvrages à long terme: gestion de l’exploitation et entretien des installations (activités visant à maintenir les fonctions telles que l’inspection, la maintenance, le nettoyage et le remplacement des réactifs usagés); > Préservation des ouvrages à long terme: réparation ou rénovation partielle (toutes les mesures nécessaires pour rétablir les fonctions originelles en cas de dommage ou d’usure); > Contrôle du fonctionnement des ouvrages: vérification de l’efficacité des barrières réactives en fonction des buts de l’assainissement (p. ex. mesures du niveau de la nappe ainsi que des teneurs en polluants en amont et en aval des barrières réactives).

5.3 Suivi

5.3.1 Généralités

On entend par suivi la période de l’assainissement qui doit succéder au contrôle de l’atteinte des objectifs d’assainissement. Dans le cas d’une décontamination, il sert à prouver que le retrait des polluants a permis de réduire durablement le danger encouru par les biens à protéger. Il est nécessaire lorsqu’on ne peut pas exclure à l’avenir tout danger pour les biens à protéger.

Ceux qui sont tenus de procéder à un assainissement doivent établir un plan de contrôle des résultats et de suivi dans le cadre de l’élaboration du projet d’assainissement. Ce plan exposera notamment les mesures de contrôle qu’ils effectueront de manière autonome ainsi que les rapports et les justificatifs qu’ils s’engagent à fournir à l’autorité compétente.

Les tâches ci-après font partie intégrante du suivi:

> exploitation des ouvrages à long terme; > conservation des ouvrages à long terme; > contrôle du fonctionnement des ouvrages et des installations; > surveillance des voies de contamination.

5 > Surveillance, contrôle de l’atteinte des objectifs, surveillance et suivi 61

Pour la surveillance et le suivi de sites contaminés par des décharges ayant fait l’objet d’un confinement, on se référera à l’aide à l’exécution intitulée «Élaboration de projets d’assainissement de sites contaminés», en particulier à son chapitre 9, qui fournit des informations essentielles en la matière.

À l’issue d’une décontamination, le suivi se borne à surveiller les voies de contamination. Les autres volets concernent principalement les mesures de confinement.

5.3.2 Surveillance des voies de contamination

La surveillance des voies de contamination effectuée dans le cadre du suivi d’un assainissement in situ sert à vérifier à long terme les effets de la pollution résiduelle sur les biens à protéger.

Cette pollution résiduelle est le fait des polluants subsistant sur le site en concentrations inférieures aux cibles d’assainissement fixées et des contaminations qui n’ont pas été décelées lors des investigations du site, et qui n’ont dès lors pas été éliminées spécifiquement.

En sus des contrôles périodiques ou continus visant à s’assurer que les buts de l’assainissement sont respectés à le long terme, la surveillance peut ainsi consister:

> à déterminer l’évolution du potentiel de pollution subsistant sur le site au terme de la décontamination; > à décrire et évaluer l’évolution des émissions et à établir des prévisions sur leur évolution future et sur les menaces qu’elles font peser sur les biens à protéger; > à recenser et à examiner les paramètres du site tels que les caractéristiques hydrogéologiques, géochimiques ou hydrochimiques, le degré d’étanchéité, la configuration du terrain, la croissance de la végétation, les influences climatiques et les événements particuliers, et à étudier leurs impacts sur les voies de contamination potentielles; > à recenser et à contrôler les utilisations du site et des environs, à savoir les utilisations actuelles comme celles qui sont autorisées par la législation sur l’aménagement du territoire, pour vérifier s’il en résulte une modification des conditions d’exposition.

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 62

> Bibliographie TASK 2012: Thermische in situ-Sanierungsverfahren (TISS) zur Entfernung von Schadensherden aus Boden und Grundwasser. Terra-, Aqua- und Sanierungskompetenzzentrums – TASK, Leipzig.

Bibliographie auxiliaire Documents d’aide à l’exécution / guides / documents d’information Birke V., Rosenau D., Burmeier H.: Praxisrelevante Aspekte, Erfahrungen zur Leistungsfähigkeit sowie Trends bei ITVA Dezember 1994: Mikrobiologische Verfahren zur Bodendekonta- Reinigungswänden in Deutschland und Österreich an 13 Standorten mination. ITVA-Arbeitshilfe H1–3. Ingenieurtechnischer Verband nach 6 Jahren. Altlasten e.V. Hiester U., Müller, M.: Thermische in-situ-Sanierung (THERIS) unter ITVA 1997: Bodenluftsanierung. ITVA-Arbeitshilfe H1–7. Gebäuden und Effekte auf die CKW-Belastung im Grundwasser. Ingenieurtechnischer Verband Altlasten e.V. Altlastensymposium 2016 – GAB (Gesellschaft zur Altlastensanierung in Bayern mbH) und altlastenforum BW (Baden-Württemberg). Neu- ITVA 1998: Grundwasserreinigung. ITVA-Arbeitshilfe H1–9. Ulm / Ulm, 22.–23.06.2016, S.110–118 Ingenieurtechnischer Verband Altlasten e.V. Held T. 2014: «In-situ-Verfahren zur Boden- und Grundwasser- ITVA 1999: Hydraulische Massnahmen. ITVA-Arbeitshilfe H1–10. sanierung». Verfahren, Planung und Sanierungskontrolle. Wiley-VCH Ingenieurtechnischer Verband Altlasten e.V. Verlag, Weinheim.

ITVA 2004: Monitored Natural Attenuation. ITVA-Arbeitshilfe H1–12. Stupp H.D.: Vergleich von LCKW-Grundwassersanierungen durch Ingenieurtechnischer Verband Altlasten e.V. «Pump and Treat» und «Reaktive Systeme» – Verfahren und Kosten – Handbuch Altlastensanierung und Flächenmanagement. C.F. Müller ITVA 2010: Innovative In-situ-Sanierungsverfahren. ITVA Arbeitshilfe Verlag, Heidelberg. H1–13. Ingenieurtechnischer Verband für Altlastenmanagement und Flächenrecycling e.V. (ITVA), Berlin. Stupp H.D. 1998: Bodenluftsanierung – Theoretische Grundlagen und Praxiserfahrungen. Terra Tech 2/1998: S. 39–42. ITVA 2012: Grundwasseraufbereitung. ITVA Arbeitshilfe H1–14. Ingenieurtechnischer Verband für Altlastenmanagement und Schroers S., Odensass M. 2005: In-situ-Sanierungsverfahren für die Flächenrecycling e.V. (ITVA), Berlin. gesättigte Zone – Erste Erfahrungen und Hinweise aus nordrheinwestfälischen Einzelfällen. Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen. LfULG 2000: Materialien zur Altlastenbehandlung. Mikrobiologische AAv-Fachtagung am 9.11.2005, Hattingen. Sanierungsverfahren. Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Dresden. Nr. 1/2000. Schwerin 2008: Auswertung internationaler Fachliteratur zu in-situ Anwendungen in der gesättigten Zone bei der Altlastenbearbeitung. LfULG 2007: Materialien zur Altlastenbehandlung. In-situ-Sanierungs- Projekt im Rahmen des Länderfinanzierungsprogramms «Wasser, verfahren. Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie-Referat Boden und Abfall» 2007. Grundwasser und Altlasten, Dresden. Umweltbundesamt Österreich 2010: Technologiequickscan In-situ- OFEVP 2001: Elaboration de projets d’assainissement de sites Sanierungstechnologien. contaminés. L’environnement pratique Zittwitz M., Gerhardt M. 2006: Das Methan-Biostimulationsverfahren – OFEV 2007: Confinement d’anciennes décharges à assainir. État de la Vollständige Sanierung von LCKW-Schadensfällen durch biologische technique, possibilités et limites. L’environnement pratique In-situ-Massnahme. TerraTech 10/2006.

OFEV 2013: Gestion de projets d’assainissement complexes. Connaissance de l’environnement

OFEV 2014: Evaluation des variantes d’assainissement. Un module de l’aide à l’exécution «Assainissement des sites contaminés».

OFEV 2015: Surveillance des sites pollués. Une aide à l’exécution de l’OSites

> Bibliographie 63

Liens internet

Pages en langue allemande Ministerium für Umwelt und Verkehr Baden Württemberg/Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg: Altlasten – Fachinformationen im World-Wide Web. www.xfaweb.baden-wuerttemberg.de

www.itv-altlasten.de .

Pages anglophones GWRTAC Ground-Water Remediation Analyses Center: www.gwrtac.org («www.gwrtac.org/html/techs.html» für schnelle Einstieg in Sanierungstechniken verwenden)

US EPA Hazardous Waste Clean-up Information – Technology Focus: www.clu-in.org/techfocus

Federal Remediation Technologies Roundtable: www.frtr.gov («www.frtr.gov/matrix2/top_page.html» für schnelle Einstieg in Sanierungstechniken verwenden)

Center for Public Environmental Oversight: www.cpeo.org («http://cpeo.org/techtree/ttdescript/index.html» für schnelle Einstieg in Sanierungstechniken verwenden)

Naval Facilities Engineering Service Center Environmental Services: enviro.nfesc.navy.mil «http://enviro.nfesc.navy.mil/erb/restoration/technologies/remed/ main.htm» für schnelle Einstieg in Sanierungstechniken verwenden)

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 64

> Glossaire atténuation naturelle Procédé qui consiste à utiliser différents processus physiques, chimiques et biologiques qui agissent sans intervention humaine et qui génèrent, dans certaines conditions, une diminution de la masse, de la toxicité, de la mobilité, du volume ou de la concentration de Les termes techniques suivants sont utilisés dans la présente aide à polluants présents dans le sol et dans les eaux souterraines. l’exécution: atténuation naturelle contrôlée absorption (pour le traitement de l’air) Procédé qui consiste à surveiller des processus → d’atténuation Captage de gaz dans un agent solide ou liquide, le gaz se dissolvant naturelle en procédant à des investigations périodiques et en vérifiant dans cet agent. les prévisions.

adsorption atténuation naturelle dynamisée Phénomène de surface par lequel une substance à l’état gazeux ou Procédé qui consiste à stimuler ou à initier des processus naturels dissous dans l’eau (matière adsorbée) se fixe à la surface d’un corps (→ atténuation naturelle) en introduisant des substances dans le solide (matériau adsorbant) selon divers processus essentiellement sous-sol et en utilisant des volumes de réaction qui s’y trouvent. Ce physiques. Les matières adsorbées «adhèrent» à leur support sans se procédé in situ est appliqué pour renforcer des processus combiner avec lui d’une manière chimique (pas de nouveaux d’atténuation qui se déroulent naturellement dans le sous-sol. composants). La capacité d’adsorption des minéraux utilisés pour l’étanchement des décharges joue un grand rôle dans la rétention des biopuster© polluants. Procédé qui consiste à injecter l’oxygène de l’air dans le corps d’une décharge. On l’utilise en particulier pour éliminer le méthane contenu aérobie dans une décharge avant d’en déplacer le contenu ou pour accélérer Caractéristique d’un milieu oxygéné dans lequel des processus de la stabilisation d’une décharge. dégradation biologique nécessitant de l’oxygène peuvent avoir lieu. BTEX aire d’exploitation Famille de substances chimiques: désigne la somme des composés Site pollué par une installation ou une exploitation désaffectée ou monoaromatiques (benzène, toluène, éthylbenzène, xylène). encore en fonction dans lequel ont été utilisées des substances dangereuses pour l’environnement. capacité au champ Quantité maximale d’eau qu’un sol en place et non saturé peut anaérobie absorber et retenir contre la force de gravité (en % volumiques). Caractéristique d’un milieu non oxygéné dans lequel seuls des processus de dégradation biologique ne nécessitant pas d’oxygène CFC peuvent avoir lieu. Famille de substances chimiques: chlorofluorocarbures ou chlorofluorocarbones. angle de mouillage → tension interfaciale. charbon actif Charbon pur offrant, en raison de sa structure poreuse, une énorme aquiclude surface interne. Il est surtout utilisé dans le domaine technique pour Géologique qui ne contient pas d’eau mobilisable. Elle se compose de → l’adsorption de polluants organiques dans des processus de matériaux sédimentaires (argile) ou de roche consolidée (argilite, traitement de l’eau. granite, roche métamorphique). colmatage

aquifère Sédimentation de matériaux en suspension. Formation géologique qui contient de l’eau mobilisable. Elle se compose de matériaux sédimentaires (sables et graviers) ou de roche conditions redox consolidée (dolomie, calcaire, calcaire marneux). Conditions d’un milieu en fonction des réactions d’oxydation et de réduction qui s’y déroulent. aquitard Formation géologique qui contient de l’eau mobilisable en faible confinement quantité. Elle se compose de matériaux sédimentaires (limon, terre Ensemble de mesures permettant d’interrompre les flux de polluants glaise) ou de roche consolidée (quartzite, grès, siltite). entre une décharge et l’environnement (cessation des transmissions).

argile contaminant Fraction majeure des sols fins dont la granulométrie est inférieure à polluant 2 µm (0,002 mm)

> Glossaire 65

convection érosion Transport de substances dissoutes ou en suspension entraînées par Destruction du sol (p. ex. par ablation) due à l’action de l’eau, de la un courant d’eau. On admet généralement que l’écoulement est glace ou du vent. laminaire et que la loi de Darcy s’applique. Le facteur déterminant est la vitesse effective vn. évaporation Passage direct des eaux pluviales à l’état gazeux depuis le sol ou les danger parties aériennes des végétaux. Situation qui met en péril la sécurité des personnes ou des biens avec une probabilité significative et à plus ou moins long terme si aucune exutoire mesure préventive n’est prise. Cours d’eau récepteur.

déferrisation fer (fer de valence zéro, limaille de fer, éponge de fer) Procédé de traitement de l’eau consistant à éliminer le fer dissous. Fer élémentaire de valence zéro utilisé pour déshalogéner des composés organiques (soustraction de chlore, de fluor, etc.). Il est dégradation utilisé dans des barrières réactives de diverses sortes où il offre des Décomposition de composés chimiques, par exemple dans le cadre surfaces d’absorption particulièrement importantes (limaille de fer, d’un échange de substances (→ métabolisation). éponge de fer).

degré de saturation Sfluide fluide Proportion volumique de pores remplis par un fluide. La somme des liquide ou gaz degrés de saturation de tous les fluides contenus dans les pores est égale à 1. Ainsi, Sw = 1 et Sa = 0 pour un sol saturé en eau, Sa = 1 funnel and gate et Sw = 0 pour un sol saturé en air (donc sec). Forme particulière de barrière réactive perméable, composée de parois étanches placées verticalement pour former un entonnoir démanganisation («funnel») qui retient les eaux souterraines polluées et les dirige vers Procédé de traitement de l’eau consistant à éliminer le manganèse une sortie souterraine de filtration («gate»). Ce terme est protégé par dissous. un brevet.

déshalogénation glaise ou terre glaise Soustraction d’halogènes dans des composés organiques. Les halo- Mélange de particules minérales de trois classes granulométriques gènes sont généralement remplacés par de l’hydrogène ou par un différentes: sable (0,063–2 mm), limon (0,002–0,063 mm) et argile pont double. (<2 µm).

désorption gradient Phénomène de surface, inverse de → l’adsorption, par lequel une Différence de → niveau piézométrique relevée entre deux points de substance à l’état gazeux ou dissous dans l’eau (matière adsorbée) se mesure. détache de la surface d’un corps solide (matériau adsorbant). gradient hydraulique diffusion Différence de pression entre deux points d’une nappe phréatique Migration de molécules, due au mouvement brownien, qui engendre la induisant un écoulement d’eau souterraine. Cette différence est dissémination de substances selon un gradient de concentration. Se généralement due à une différence de hauteur (pente de la surface de produisant également dans un liquide immobile, elle revêt une grande la nappe). importance, en particulier, dans le transport par les argiles et dans la propagation de substances gazeuses. HAP Famille de substances chimiques: hydrocarbures aromatiques dispersion polycycliques (p. ex. naphtaline, benzo(a)pyrène, etc.). Processus de dissémination dû aux différences entre les vitesses de transport, les longueurs de cheminement et les directions HCC d’écoulement dans le milieu poreux. La dispersion provoque un Famille de substances chimiques: hydrocarbures chlorés (p. ex. tri- et élargissement et un allongement des panaches de pollution. perchloréthylène, di-, tri- et tétrachlorométhane, chlorure de vinyle, etc.). dissociation décomposition de molécules en composants plus simples (p. ex. ions). HCCV → HCC volatils écoulement polyphasique Écoulement d’une → phase dans le sous-sol en présence in situ d’écoulement d’autres phases. Mesure qui laisse le sol ou les déchets à leur emplacement naturel.

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 66

laminaire porosité matricielle Mode d’écoulement régulier. → porosité de la roche solide (matrice)

lieu d’accident précipitation Site pollué à la suite d’un événement extraordinaire, panne Procédé chimique permettant de rendre insolubles des particules d’exploitation comprise. dissoutes dans une solution aqueuse en y ajoutant une autre substance. Le produit résultant de la précipitation (ou précipité) peut limon être extrait du liquide par un procédé physique. On utilise la Fraction majeure des sols fins dont la granulométrie est comprise précipitation principalement pour extraire de l’eau des ions entre 0,002 et 0,063 mm. métalliques dissous.

métabolisation retardation Transformation de composés chimiques dans le cadre d’un échange Phénomène dû à la succession → d’adsorption et de → désorption. de substances. Sable niveau piézométrique Fraction majeure des sols fins dont la granulo-métrie est comprise altitude de la surface d’une nappe libre dans un puits (= piézomètre) entre 0,063 et 2 mm.

PCB site contaminé Famille de substances chimiques: biphényles polychlorés ou Site pollué qui nécessite un assainissement. polychlorobiphényles. site contaminé par une décharge pédogenèse → site de stockage définitif dont la pollution est telle qu’il nécessite Processus de formation et d’évolution des sols. un assainissement.

pédologie site de stockage définitif Science des sols. Décharge désaffectée ou encore exploitée et tout autre lieu de stockage définitif de déchets; sont exclus les sites dans lesquels sont persistance déposés exclusivement des matériaux d’excavation et des déblais non Maintien d’un état sur une longue période; ici: pérennité de pollués. composants chimiques. site nécessitant un assainissement pétrographie Site pollué devant être assaini parce qu’il engendre des atteintes Science traitant de la composition minéralogique et chimique des nuisibles ou incommodantes ou parce qu’il existe un danger concret roches, de leur texture, de leur nomenclature et de leur classification. que de telles atteintes apparaissent.

phase site pollué État d’un polluant dans le sous-sol. On distingue la phase (purement) Emplacement d’une étendue limitée pollué par des déchets. liquide (polluants non dissous tels que → DNAPL ou → LNAPL), la phase gazeuse ou vapeur, la phase dissoute (aqueuse) et la phase site nécessitant une surveillance solide. Site pollué qui ne répond plus à un certain nombre d’exigences sur la protection des eaux souterraines ou superficielles mais dont l’assaiphase polluante nissement n’est pas encore nécessaire. → phase sorption phase résiduelle → adsorption ou → Absorption → phase contenue dans le sol correspondant à un enrichissement de polluants fixés, non mobilisable (p. ex. sous la forme de gouttelettes tectonique dans les pores en ce qui concerne les HCCV). Science de la structure de la croûte terrestre et de ses mouvements.

porosité teneur en eau Roche: caractéristique d’une roche qui comprend des cavités. Sol: Masse d’eau rapportée à la masse (sèche) des solides contenus dans expression de la proportion de pores dans le sol, c’est-à-dire du un volume donné de ce sol (d’autres définitions sont aussi appliquées, volume non compris dans sa matrice. Ce volume est égal à la somme p. ex. la teneur en eau w rapportée à la masse humide du sol et la des pores remplis d’air na, d’eau nw et éventuellement d’autres teneur en eau volumétrique θ). fluides nfluide, comme l’huile.

> Glossaire 67

tension interfaciale Énergie libre de l’interface entre deux phases non miscibles i et j qui peuvent revêtir une forme solide, liquide ou gazeuse. Les propriétés de mouillage d’un corps solide sont exprimées par la tension interfaciale σij et par l’angle de mouillage α. L’angle de mouillage α est l’angle entre les tangentes à deux surfaces contiguës.

viscosité Résistance opposée par un liquide ou par un gaz.

xénobiotique Substance non naturelle.

zéolithe Silicate d’aluminium alcalins de diverses compositions. On le trouve à l’état naturel, mais il est aussi possible de le synthétiser. Sa principale caractéristique est de posséder un réseau moléculaire cristallin à trois dimensions qui offre un système de fins canaux (pores) de diamètre défini et répartis régulièrement. Les zéolithes sont utilisés comme échangeurs d’ions ou comme matériaux adsorbeurs (→ adsorption).

zone insaturée tranche du sous-sol non remplie d’eau souterraine

zone saturée tranche du sous-sol remplie d’eau souterraine

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 68

> Répertoire oxygène

OFEFP Office fédéral de l’environnement, des forêts et du paysage Abréviations (actuellement OFEV)

OFEV BAM Institut fédéral d’essai des matériaux (Allemagne) OSites BTEX ordonnance sur les sites contaminés voir chapitre 1 de la présente annexe PCB CFC biphényles polychlorés ou polychlorobiphényles (voir chapitre 1 de la chlorofluorocarbures ou chlorofluorocarbones (voir chapitre 1 de la présente annexe) présente annexe) Sfluide CH4 degré de saturation méthane SIA Société suisse des ingénieurs et des architectes dioxyde de carbone w DNAPL teneur en eau «dense non-aqueous phase liquid»; phase polluante liquide de densité supérieure à celle de l’eau (p. ex. phase de HCC) α angle de mouillage HAP hydrocarbures aromatiques polycycliques (voir chapitre 1 de la σij présente annexe) tension interfaciale HCC hydrocarbures chlorés (voir chapitre 1 de la présente annexe)

i gradient hydraulique

kf coefficient de perméabilité hydraulique (m/s)

LNAPL «light non-aqueous phase liquid»; phase polluante liquide de densité inférieure à celle de l’eau (p. ex. phase d’huiles minérales ou d’aromates)

LPE loi sur la protection de l’environnement

n porosité

N2 azote

Nm³ mètre cube normalisé (pour la mesure des gaz; se rapporte à des conditions standard de pression et de température)

> Répertoire 69

Figures Fig. 16 Mobilisation thermique dans la zone non saturée au moyen de sources de chaleur solides 42 Fig. 1 Rapport entre l’utilité et la charge des mesures d’assainissement 12 Fig. 17 Arbre décisionnel applicable aux assainissements suscités par Fig. 2 des polluants solubles dans un solvant 44 Zuordnung der Sanierungsverfahren zu den wesentlichen Fig. 18 Stoffeigenschaften 15 Arbre décisionnel applicable aux assainissements recourant à Fig. 3 un procédé biologique par oxydation 47 Vue d’ensemble des procédés d’assainissement in situ 18 Fig. 19 Fig. 4 Exemple d’application de la bioventilation 48 Arbre décisionnel applicable aux procédés hydrauliques 25 Fig. 20 Fig. 5 Schéma de l’assainissement chimique in situ 52 Arbre décisionnel applicable aux procédés de prélèvement de phases 26 Fig. 21 Flux massiques et nécessité d’éliminer les déchets résultant du traitement de l’eau et de l’air effluents 58 Fig. 6 Arbre décisionnel applicable aux procédés d’assainissement hydraulique utilisant de l’eau 28

Fig. 7 Tableaux Principe de l’assainissement des eaux souterraines par pompage et traitement 29 Tab. 1 Motifs de décision pour ou contre l’assainissement in situ 14 Fig. 8 Principe de l’infiltration verticale 31 Tab. 2 Propriétés de substances typiquement contenues dans des Fig. 9 sites contaminés 16 Principe de la circulation d’eau souterraine 32 Tab. 3 Fig. 10 Adéquation des procédés d’assainissement in situ avec une Principe de la barrière réactive perméable 34 sélection de polluants 19

Fig. 11 Tab. 4 Arbre décisionnel applicable à un assainissement en cas de Critères de détermination de l’adéquation et de l’applicabilité polluants volatils 35 de procédés passifs d’assainissement des eaux souterraines 33

Fig. 12 Tab. 5 Assainissement de la zone non saturée par aspiration de l’air Possibilités de mise en œuvre de procédés de mobilisation 39 interstitiel 36 Tab. 6 Fig. 13 Évaluation de la dégradabilité des polluants les plus fréquents Assainissement de la zone saturée du sous-sol par strippage sur la base de tests en labo-ratoire et d’expériences pratiques 45 in situ 38 Tab. 7 Fig. 14 Efficacité de techniques de traitement de l’eau polluée 55 Domaines d’application des procédés «TISS» 40

Fig. 15 Injection de vapeur et d’air dans la zone non saturée et dans la zone saturée du sous-sol 41

Assainissement in situ. Un module de l’aide à l‘exécution «Assainissement de sites contaminés» OFEV 2016 70

> Annexe A1 Description des systèmes techniques in situ

A2 Systèmes de traitement des effluents liquides et gazeux

Voir PDF séparé: www.bafu.admin.ch/uv-0834-f