BE1029046A1

BE1029046A1 - Système d'échantillonnage à chaud

Info

Publication number: BE1029046A1
Application number: BE20210009A
Authority: BE
Inventors: Jan Haemers
Original assignee: Haemers Tech Societe Anonyme
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2022-08-19
Also published as: BE1029046B1; WO2022162011A1

Abstract

La présente invention porte sur un système de prélèvement de sol à chaud permettant d'extraire à différentes profondeurs des échantillons représentatifs de l'état du sous-sol. Il permet d'extraire des sols chauds ayant perdus leur cohésion en raison de leur chauffage. Ainsi, lors de dépollutions thermiques, consistant à chauffer le sol, souvent au-delà de 100°C, des échantillons de contrôle peuvent être réalisés au fur et à mesure de l'avancement de la dépollution, afin de donner une vue représentative de l'état réel de la dépollution. Il est constitué de deux cylindres coaxiaux coulissant l'un dans l'autre et permettant d'ouvrir et de fermer une fenêtre de prélèvement à la profondeur définie et ainsi assurer un échantillon représentatif dans un sol chaud.

Description

Système d’échantillonnage à chaud BE2021/0009

DESCRIPTION ‚ DOMAINE DE L'INVENTION { La présente invention concerne un système d’échantillonnage et de contrôle lors d’un procédé | de dépollution thermique de sols contaminés. En particulier, l'invention concerne un procédé et des dispositifs permettant d’extraire un échantillon de sol chaud en cours ou en fin de traitement afin d'analyser ultérieurement la composition chimique de cet échantillon.

CONTEXTE DE L'INVENTION La contamination des sois est devenue un sujet de grande préoccupation à de nombreux endroits. Le sol peut devenir contaminé par des contaminants chimiques, biologiques et/ou radioactifs. Les déversements de matériaux, des réservoirs de stockage qui fuient et les infiltrations dans les décharges de matériaux ne sont que quelques exemples des nombreuses façons dont le sol peut être contaminé. S'ils sont laissés en place, bon nombre de ces contaminants se retrouveront dans les aquifères, l'air ou dans l'approvisionnement alimentaire et pourraient présenter des risques pour la santé publique.

ll existe de nombreuses méthodes proposées pour éliminer les contaminants de surface, telles que l'excavation suivie de l'incinération, la vitrification in situ, le traitement biologique, les additifs chimiques pour la désactivation, le chauffage par radiofréquence, etc. Bien que fonctionnant dans certaines applications, ces méthodes peuvent être très coûteuses et ne sont pas pratiques si de nombreuses tonnes de terre doivent être traitées.

25 .

Un processus fréquemment utilisé pour éliminer les contaminants du sol souterrain est la désorption thermique in situ, utilisée pour augmenter l'efficacité d'un processus d'extraction de vapeur de sol. La désorption thermique in situ implique un chauffage du sol sans excavation pour élever la température de celui-ci tout en évacuant simultanément les effluents gazeux du sol. La — chaleur ajoutée au sol contaminé peut élever la température du sol au-dessus des températures de vaporisation des contaminants dans le sol et provoquer la vaporisation des contaminants. Un vide appliqué au sol permet d'extraire le contaminant vaporisé du sol.

Un autre procédé de chauffage d'un sol contenant des contaminants comprend l'injection d'un fluide chauffé dans le sol. Un tel procédé est par exemple décrit dans le brevet US N ° 6 000 882. Le procédé décrit ici consiste à introduire un système de tuyaux perforés dans le sol. Un flux d'air chaud est envoyé à travers les tuyaux. L'air chaud est injecté dans le sol par des perforations | dans les tuyaux au niveau des perforations des tuyaux. Une vapeur de contaminants se forme dans le sol, qui peut être éliminée du sol par les perforations des tuyaux et évacuée vers une 40 unité de traitement des effluents gazeux.

Une autre façon de chauffer un sol consiste à chauffer un sol par conduction thermique au moyen de résistances électriques ou à chauffer celui-ci pour injection de courant électrique dans le sol et dissipation de celui-ci par effet Joule. Le chauffage par conduction thermique d'un sol contaminé en combinaison avec l'élimination des gaz contaminants du sol à l'aide d'un système d'extraction de vapeur est ancien dans l'art.

Lors de la désorption thermique in situ, toutes les surfaces en contact avec l'atmosphère sont généralement recouvertes de béton et d’une couche d'isolation après ia couche de béton.

Il existe donc de nombreux système de traitement de sols qui consistent, d’une manière ou d’une autre à chauffer celui-ci pour mobiliser les contaminants et les extraire ensuite.

Tous ces systèmes font face à une difficulté commune liée à la mesure de l'avancement de la | dépollution d’une part et à la vérification que celle-ci soit complète d'autre part. En effet, les techniques conventionnelles de prélèvement (échantillonnages) ne sont pas conçues pour prélever des sols chauds, en particulier des sols dont la température est supérieure à 100°C. Les difficultés principales liées aux prélèvements d’échantillonnage à chaud sont liés à la texture et structure du sol, qui perd sa cohésion en raison de l’assèchement, et d'autre part à s'assurer que les changements de conditions physiques et chimiques n’influencent pas la qualité de l'échantillon récupéré, en particulier en raison de la volatilisation des éléments les plus volatils au cours de l’échantillonnage.

Or, la connaissance de la composition de la terre en traitement est un atout qui permettra d’evaluer la performance du procédé, d'améliorer son fonctionnement. Les techniques d’échantillonnage conventionnelles (vis sans fin, gouges, revêtement, etc.) sont inefficaces dans { un tel procédé car le matériau traité « coule » littéralement en leur sein. De plus, la température élevée (>>120°C) empêche l'utilisation de plastiques formés tels que les clapets anti-retour, l'avancement des pièces de carters, etc.

La présente invention vise donc à fournir une solution à mettre en œuvre pour extraire plusieurs échantillons de ce volume en traitement dans le but de pouvoir connaître la composition de la terre après un certain temps de traitement et de cette manière définir la progression du traitement. Elle permet aussi de prélever un échantillon à chaud de qualité équivalente à un échantillon à froid, permettant de valider l’obtention des objectifs d’une dépollution thermique.

DESCRIPTION BRÈVE DES DESSINS Les dessins annexés illustrent l'invention : Figure 1 : Echantillonneur à chaud — éclaté interne et externe Figure 2 : Echantillonneur — aspect extérieur 40 Figure 3 : Détail de l’échantillonneur interne et externe Figure 4 : Séquence d'échantillonnage avec pointe perdue

Figure 5 : Eclaté échantillonneur externe et interne Figure 6 : Vue perspective échantillonnage pointe perdue La légende des figures est la suivante :

1. Echantillonneur à chaud : tube externe

2. Cylindre coaxial interne

3. Manivelle

4. Pointe conique (perdue ou non)

5. Fenêtre d'ouverture externe

6. Racloir

7. Bouchon de l’échantillonneur interne

8. Fenêtre d’ouverture interne

9. Echantillonneur interne

10. Tige de l’échantillonneur interne DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le système d’échantillonnage à chaud est un système permettant l’extraction d’un échantillon représentatif de terre chaud en cours ou après traitement thermique.

Le système est constitué d’un échantilonneur à chaud (1), d’une tarière ou d’un système équivalent destiné à réaliser un forage jusqu’à la profondeur requise pour le prélèvement et d’un jeu de tiges permettant d'étendre le forage à la profondeur souhaitée et de manipuler l’échantillonneur à chaud.

L’échantillonneur à chaud (1) consiste en deux cylindres coaxiaux (1 et 2), chacun d’entre eux disposant d’une fenêtre d'ouverture (5 et 8) de taille comparable, posée en haut du cylindre, et de hauteur correspondant à la fenêtre requise de profondeur pour l’échantillonnage ; Le cylindre interne (2) est relié à l'opérateur au travers de la tige (10) qui permet à ce dernier de tourner le cylindre intérieur lorsque celui-ci est positionné à la bonne profondeur. La tige permet également d'établir la bonne profondeur d’échantillonnage.

Le système consiste à insérer dans le sol un échantillonneur à chaud (1) à la profondeur choisie pour le prélèvement représentatif. Lorsque l’échantillonneur à chaud (1) est mis en place à la bonne profondeur, la tige (10) est tournée jusqu’à ce que les fenêtre interne (8) et externe (5) soient l’une en face de l’autre.

40 — L'élément de prélèvement inséré à la profondeur déterminée est constitué des deux éléments “ cylindriques coulissants l’un dans l’autre autour d’un axe radial. Dans un mode de réalisation préféré, la dite technique d’échantillonnage est rendue possible suite à la mise en place de tubes de réservation (TR) de diamètre entre 30 et 70mm, de préférence entre 40 et 60mm au même moment que le placement des éléments chauffants du traitement par désorption thermique in situ, dans la zone de traitement. La position et la longueur de ces tubes dépendent de la localisation des points équidistants des éléments chauffants. Dans un mode de réalisation préféré, la dite technique d’échantillonnage comporte les étapes suivantes:

1. Les deux tubes (1)(2) sont poussés ensemble dans le sol ou le matériau à échantillonner à travers les tubes de réservation (TR) à la force des bras ou à l’aide d’une masse. Ils sont - expansibles en vissant une longueur de 0,7 à 2m, préférentiellement de 0,9 à 1,2m sur l'autre pour obtenir la profondeur désirée. En fonction du type de sol, l'introduction de ce dispositif dans le sol peut être compliquée, il faut préalablement introduire un tube comportant un pas de vis dans le sol ou le matériaux à échantillonner.

2. Une fois la profondeur d'échantillonnage atteinte, il faut tourner la manivelle (3) d'un demi-tour pour ouvrir la fenêtre (8) et échantillonner le sol dans la fenêtre du tube interne (5 et 8).

3. Pour achever le remplissage de la fenêtre, les deux tubes sont tournés d'environ 5 tours. . 4. Une fois remplie, la fenêtre doit être fermée en tournant le tube intérieur d'un demi-tour (8).

5. Le tube intérieur (2) est extrait à l'aide d'une pelleteuse ou d'un dispositif de traction ou à la force des bras. Les longueurs de 1 m sont dévissées progressivement une à une pour obtenir l'échantillon de sol. Le sol est immédiatement recueilli dans un récipient adapté. Dans un autre mode de réalisation préféré, la fenêtre externe (5) est munie d’un racloir (6) permettant de forcer le sol à échantillonner à entrer dans l’échantillonneur (1) lorsque celui-ci a subi un chauffage important et est devenu trop dur pour couler naturellement vers l'échantillonneur. L'échantillon de sol récolté est ensuite envoyé à un laboratoire accrédité pour analyser les polluants ciblés. Dans un autre mode de réalisation préféré, la dite technique d'échantillonnage consiste à introduire le tube (1) dans le sol à travers les tubes TR à l’aide d’un marteau. À nouveau, dans certains cas l’utilisation d’un tube comportant un pas de vis est nécessaire avant l'introduction du 40 tube d’échantillonnage (1 et 9).

_ BE2021/0009 5 Dans un Mode de réalisation préféré, la tige reliée à l’échantillonneur (10) est munie d'indications de profondeur correspondant à la profondeur exacte de la prise de l'échantillon. | Dans un mode de réalisation préféré, la tige est constituée de 2 tiges coaxiales. L’externe liée au préleveur (1) et l’interne à l’élément coulissant interne (9).

Dans un mode de réalisation préféré, l’échantillonneur à chaud est placé sur une pointe conique (4), attachée ou non audit échantillonneur ; Dans un mode de réalisation préféré, une ou plusieurs fenêtres de tailles différentes en fonction du type de matériau à prélever (fenêtre intérieure variable — extérieure grande et fixe)

Claims

REVENDICATIONS

1. Système de prélèvement de sol permettant l’extraction d’un échantillon de sol chaud, comprenant au moins un élément cylindrique inséré dans un autre élément cylindrique de diamètre supérieur permettant une rotation de l’élément interne dans l’élément externe, et dans lequel l'élément interne comprend au moins une ouverture permettant l’entrée du solide à prélever lorsque celle-ci est mise en position telle que les ouvertures dans le cylindre interne et externe sont alignées et permettent au solide à prélever de s’écouler dans le cylindre interne et tels que le cylindre externe est muni d’un racloir permettant de forcer l'entrée de sols dans l’échantillonneur lors de la rotation de celui-ci.

2. Système comme dans la revendication 1 où les cylindres internes et externes sont en métal résistant à la chaleur

3. Système comme aux revendications 1 à 2 où le cylindre externe est muni d'ailettes en forme de spirale ou de fraction de spiral afin d'améliorer Vintroduction de outil dans le sol

4. Système comme aux revendications 1 à 3 où la tige externe est munie d'indication métriques afin de déterminer l’emplacement exact du prélèvement

5. Système comme aux revendications 1 à 4 où les cylindres internes et externe sont filetés |

6. Système comme aux revendications 1 à 5 où le cylindre externe est. muni d'ailettes sous forme de spirale entière ou partielle et permettant une meilleure pénétration dans le sol ;