3067
Technical Committee 215 /
Comité technique 215
3.2 Traitement à la vapeur d’eau
La présence d’eau en abondance permet le traitement par
entrainement à la vapeur d’eau. Le mécanisme fonctionne de la
façon suivante : Lorsqu’un mélange de deux liquides
pratiquement non miscibles est chauffé tout en étant agité pour
exposer les surfaces des deux liquides à la phase vapeur, chaque
constituant exerce indépendamment ses propres pressions de
vapeur en fonction de la température, comme si l'autre
constituant n'était pas présent. En conséquence, la pression de
vapeur du système entier augmente. L'ébullition commence
quand la somme des pressions partielles des deux liquides non
miscibles
excède
la
pression
atmosphérique
(approximativement 101,3 kPa au niveau de la mer). De cette
façon, beaucoup de composés organiques insolubles dans l'eau
peuvent être bien épurés à une température au-dessous du point
auquel la décomposition se produit.
La quantité du contaminant présente dans la vapeur d’eau peut
être évaluée de la manière suivante. Pour les liquides non
miscibles, la fraction molaire d’un composant en phase gazeuse
est donnée par la loi de Dalton :
(7)
d’où, pour un mélange gazeux de N composants, on a :
(8)
La pression partielle (ou de saturation), , d’un composant peut
être obtenue à partir de la loi de Clapeyron :
(9)
avec A, B et C : des constantes propres à chaque composant.
Pour un mélange binaire (par exemple C
x
H
y
/Eau), on a:
(10)
Le Tableau 1 donne les fractions massiques d’un mélange
eau/composé organique à 100°C et à pression atmosphérique.
Tableau 1. Fractions massiques en phase vapeur à 100°C d’un mélange
au/Benzo-cyclopentane et Eau/N-Hexadécane.
E
Composé
T
éb
(°C)
à 1 atm
M
CxHy
(g/mole)
T (°C)
y
CxHy
(%)
Benzo-
cyclopentane
(C
9
H
10
)
177
118
100
40,60
n-Hexadecane
(C
16
H
34
)
287
226
100
1,10
Dans le cas des liquides miscibles, les mêmes équations seront
utilisées en rajoutant la loi de Raoult qui corrige la pression
partielle d’un composant par sa fraction molaire en phase
liquide :
(11)
4 CAS D’ÉTUDE SUR UN SITE BRUXELLOIS
4.1 Présentation du site et du pilote
Le site se localise sur le terrain d’une entreprise belge qui a des
activités de distribution de voiture en Belgique et dans le
monde. Suite à des activités de l’entreprise (nettoyage de
voitures, traitement de carrosseries, etc.) et à l’utilisation de
produits chimiques, des quantités importantes d’hydrocarbures
ont étés versées sur le sol. Après des années d’exploitation, une
couche flottante s’est formée à la surface de la nappe phréatique
présente à 3 m de profondeur. Cette couche flottante, de hauteur
variable selon l’endroit (0,20 à 0,80 m), s’étend sur une
superficie de 2000 m
2
. En plus de la couche flottante, les
analyses effectuées sur des échantillons du sol et des eaux
souterraines ont révélé la présence d’huiles minérales, des
BTEX et des HAP (Tableau 2).
Un test pilote par désorption thermique in situ est réalisé sur
site courant de l’année 2010. L’objectif principal de ce test était
de vérifier l’efficacité de la technologie pour ce type de
pollution, d’évaluer la consommation énergétique et le temps de
traitement.
0
0
0
0
1
i
i
i
i
i
i
t
t
i
i
n P P
Y
avec
Y et P P
n P P
t
i
i
4.2 Les polluants du site
Comme mentionné ci-dessus, le polluant est composé d’un
mélange d’huiles minérales, des BTEX et des HAP. Le Tableau
2 regroupe les résultats d’analyses effectuées sur des
échantillons du sol et des eaux souterraines, prélevés avant
traitement.
,
0
0
0
1 1
1 1
1 1
0
0
0
1
1
...
...
i m
i
i
i
i
N N
i i
i i
i i
i i
y
0
0
M P M P
M P
M P
M P
M P M P
M P
Tableau 2. Analyse des polluants présents sur le site (sol + eau).
Echan.
BTEXS
(mg/kg-ms)
C10-C40
(mg/kg-ms)
HAP (16)
(mg/kg-ms)
Sol (1m)
< 0,25
997,40
0,06<x<0,81
Sol (2m)
< 0,25
-
<0,80
Sol (4m)
< 0,25
848
1,46<x<1,91
Echan.
BTEXS
(µg/L)
C10-C40
(g/L)
HAP (16)
(µg/L)
Liq. (eau)
414
1,3
740
0
ln
i
B
P A
C T
,
0
0
1
1
x y
x y
x y
C H m
eau eau
C H C H
y
M P
M P
4.3 Installation du pilote
L’installation pilote, utilisée pour ce test, comporte 3 tubes de
chauffages verticaux (4 m de long chacun). Ces tubes sont
placés en triangle équilatéral à 1,5 m de distance. La surface
totale de la zone traitée est de 5,3 m
2
. Les tubes externes sont
placés à 4 m de profondeur (niveau du sol). Les tubes internes
sont placés à 3 ,5 m de profondeur (niveau du sol). L’ensemble
est connecté à un réseau de tubes horizontaux (pour la
circulation des gaz), et au ventilateur de circulation (Figure 5).
Figure 5. Installation du pilote test sur le site (Bruxelles / Belgique).
0
t
i
i
i
i i
P P x
P
Pour réduire les pertes thermiques, l’ensemble de l’installation-
sol a été isolé. Une couche de 0,15 m de béton a été mise en
place
sur le sol en surface, afin d’empêcher des fuites de gaz
vers l’extérieur.
