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Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
2 DESCRIPTION DE LA TECHNIQUE NSRCITY
TM
2.1 Principe
La technologie NSRCity
TM
développée par TPS Tech traite par
désorption thermique les zones saturée et non saturée du sol.
Elle consiste à chauffer le sol par conduction (utilisation
d’éléments chauffants ; figures 1 et 2). Les vapeurs produites
dans le sol sont extraites par aspiration. Une partie des vapeurs
est détruites in situ par plusieurs mécanismes (cf. §3.1). La
technologie s’applique à tout contaminant dont le point
d’ébullition à pression atmosphérique n’excède pas les 500°C.
Elle est très flexible et peut être mise en œuvre facilement in
situ (sans excavation de la terre polluée) ou sur site après
excavation par le placement d’un circuit de chauffage constitué
d’éléments chauffants. Chaque élément chauffant est constitué
de deux tubes concentriques et d’un brûleur à gaz (Figure 1).
Les gaz chauds (800°C) produits par le brûleur parcourent le
tube interne puis remontent le long du tube externe avant de
quitter le circuit. Les vapeurs de contaminant sont récupérées
par un tube perforé en acier. Ce tube est placé à côté de
l’élément chauffant.
Figure 1. Élément chauffant complet - NSRCity
TM.
L’installation comporte plusieurs éléments chauffants déposés
généralement en triangles isocèles (Figure 2).
Figure 2. Installation NSRCity
TM
: Traitement du sol et des eaux
souterraines polluées par des produits pétroliers (L-NAPL).
2.2 Evolution de la température du sol
Dans la zone non saturée, l’évolution de la température du sol
passe par trois phases (Figure 3).
- Chauffage jusqu’à 100°C (T°C d’ébullition de l’eau),
- Evacuation de l’humidité du sol à 100°C,
- Chauffage du sol jusqu’à la température finale de
traitement.
Figure 3. Evolution théorique de la température dans la zone du sol non
saturée (à droite) et zone saturée en eau (à gauche).
En présence d’une quantité importante d’eau (présence de la
nappe phréatique) et à cause de la vapeur d’eau, la température
du sol se stabilise à 100°C (cf. Figure 3).
3 LES MECANISMES DE TRAITEMENT
3.1 Les différents mécanismes
Quand le sol est chauffé, les contaminants organiques sont
évaporés ou détruits par plusieurs mécanismes qui sont fonction
de la température du sol. Ces mécanismes comprennent :
Pour T≤ 100°C
Evaporation
Traitement à la vapeur d’eau
Ebullition (pour certains contaminants avec T
éb
<100°C)
Pour T> 100°C
Ebullition
Pyrolyse
Hydrolyse
Oxydation
Pendant le traitement, le contaminant sous forme liquide se
vaporise par ébullition, par évaporation dans l'air, ou par
entraînement à la vapeur d’eau. Dans la zone à haute
température (près des tubes; épaisseur quelques cm), des
réactions
de
destruction
sont
mises
en
œuvre
(Hydrolyse/Pyrolyse/Oxydation). Le chauffage du sol conduit
aussi au rabattement de la nappe tout près des tubes (Figure 4),
favorisant ainsi l’acheminement de la couche flottante vers la
zone de destruction (Figure 4).
Figure 4. Régime stable de fonctionnement de la technique
NSRCity
TM
en présence d’une couche flottante.
A haute température (T>>100°C), la destruction du polluant se
fait par pyrolyse, hydrolyse et en présence d’oxygène. Les
réactions suivantes résument les processus de destruction :
Pyrolyse
C
x
H
y
xC
(s)
+ y/2H
2
(1)
Hydrolyse
C
x
H
y
+ 2xH
2
O
xCO
2
+ (2x+y/2)H
2
(2)
C
(s)
+ 2H
2
O
CO
2
+ 2H
2
(3)
Oxydation
C
x
H
y
+(x+y/4)O
2
xCO
2
+ y/2H
2
O
(4)
C
(s)
+ O
2
CO
2
(5)
H
2
+ 1/2O
2
H
2
O
(6)
En présence de la nappe et en dehors de la zone de haute
température (zone autour de l’élément chauffant), la
température du sol se stabilise à 100°C à cause de la présence
de la vapeur d’eau en permanence. Dans cette zone, le
mécanisme de dépollution est principalement l’évaporation
et/ou l’entraînement à la vapeur d’eau. Cette technique est
largement répandue dans les raffineries de pétrole et dans les
procédés
pétrochimiques, où elle est désignée
généralement
sous le nom de "Stripping vapour».
