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FR3149221A1 - Process for extracting dense liquids in non-aqueous phase - Google Patents

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Publication number
FR3149221A1
FR3149221A1 FR2305516A FR2305516A FR3149221A1 FR 3149221 A1 FR3149221 A1 FR 3149221A1 FR 2305516 A FR2305516 A FR 2305516A FR 2305516 A FR2305516 A FR 2305516A FR 3149221 A1 FR3149221 A1 FR 3149221A1
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FR
France
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aqueous phase
solution
dnapl
polymer
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2305516A
Other languages
French (fr)
Inventor
Azita AHMADI-SENICHAULT
Amir Hossein MOHAMMADI ALAMOOTI
Stefan COLOMBANO
Dorian DAVARZANI
Fabien LION
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
BRGM SA
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
BRGM SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM, Universite de Bordeaux, Institut Polytechnique de Bordeaux, BRGM SA filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR2305516A priority Critical patent/FR3149221A1/en
Publication of FR3149221A1 publication Critical patent/FR3149221A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
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    • B09C1/00Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08Reclamation of contaminated soil chemically
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    • B09C1/02Extraction using liquids, e.g. washing, leaching, flotation
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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Procédé pour extraire un DNAPL d’un sol, comprenant l’utilisation d’un puits d’injection (23) placé de manière adjacente à une zone (21) comprenant le DNAPL, et d’un puits de récupération (25) placé de telle sorte qu’une partie du DNAPL soit localisée entre le puits d’injection (23) et le puits de récupération (25). Le procédé comprend les étapes suivantes : - injection d’une solution aqueuse d’un polymère rhéofluidifiant dans le puits d’injection (23) de manière à libérer ladite solution dans la zone (21) comprenant le DNAPL pour entrer en contact avec le DNAPL dans la zone (21), et - extraction de ladite solution de polymère et du DNAPL du puits de récupération (25).La solution aqueuse de polymère comprend un agent densifiant de manière à présenter une densité sensiblement égale à la densité d’un liquide comprenant le DNAPL. L’agent densifiant est soluble dans la solution aqueuse à ladite densité. Figure pour l’abrégé : figure 7 A method for extracting DNAPL from soil, comprising providing an injection well (23) positioned adjacent to a zone (21) comprising the DNAPL, and a recovery well (25) positioned such that a portion of the DNAPL is located between the injection well (23) and the recovery well (25). The method comprises the steps of: - injecting an aqueous solution of a shear-thinning polymer into the injection well (23) so as to release said solution into the zone (21) comprising the DNAPL to contact the DNAPL in the zone (21), and - extracting said polymer solution and the DNAPL from the recovery well (25). The aqueous polymer solution comprises a densifying agent so as to have a density substantially equal to the density of a liquid comprising the DNAPL. The densifying agent is soluble in the aqueous solution at said density. Figure for abstract: Figure 7

Description

Procédé d’extraction de liquides denses en phase non aqueuseProcess for extracting dense liquids in non-aqueous phase

1 - Domaine technique de l’invention1 - Technical field of the invention

L’invention concerne le domaine de la dépollution des sols contaminés par des Liquides Denses en Phase Non Aqueuse (DNAPL), et en particulier des sols saturés en DNAPL. Elle concerne plus précisément un procédé pour extraire des DNAPL de sols en comprenant. Elle concerne également une solution aqueuse d’un polymère pour son utilisation dans un procédé pour extraire des DNAPL. Enfin, elle concerne une installation pour extraire des DNAPL. Les DNAPL sont des liquides non miscibles à l’eau et de densité supérieure à celle-ci. Il s’agit principalement de polluants organiques chlorés.The invention relates to the field of decontamination of soils contaminated by Dense Non-Aqueous Phase Liquids (DNAPL), and in particular soils saturated with DNAPL. It relates more specifically to a method for extracting DNAPL from soils comprising. It also relates to an aqueous solution of a polymer for use in a method for extracting DNAPL. Finally, it relates to an installation for extracting DNAPL. DNAPL are liquids that are immiscible with water and have a density greater than water. They are mainly chlorinated organic pollutants.

2 - Etat de l’art2 - State of the art

Les déversements de DNAPL ont provoqué de graves pollutions des sols et des eaux souterraines. Les DNAPL peuvent pénétrer à travers le sol et former des lentilles insolubles sous la nappe phréatique. En raison de leur grande densité et de leur tension interfaciale élevée, l'élimination de ces composés est difficile. Par conséquent, l'utilisation des technologies d'extraction conventionnelles telles que la méthode de pompage et de traitement n'est pas efficace. En effet, l’homogénéité du pompage n’est pas possible dans un milieu hétérogène : des digitations surviennent.DNAPL spills have caused serious pollution of soil and groundwater. DNAPL can penetrate through the soil and form insoluble lenses below the water table. Due to their high density and high interfacial tension, the removal of these compounds is difficult. Therefore, the use of conventional extraction technologies such as the pumping and treatment method is not effective. Indeed, pumping homogeneity is not possible in a heterogeneous medium: fingering occurs.

De nouvelles méthodes de dépollution plus avancées comprenant l'amélioration thermique et chimique in situ, la remédiation biologique et le lavage des sols ont été proposées. L'injection des agents chimiques envahissants (y compris les solutions de surfactant, de mousse et de polymère) pour déplacer les DNAPL peut entraîner un taux de récupération plus élevé. L’ajout de ces agents lors du pompage pour pousser les DNAPL permet d’éviter les digitations et permet d’augmenter les taux de dépollution.New and more advanced remediation methods including in situ thermal and chemical enhancement, biological remediation, and soil washing have been proposed. Injection of the invading chemical agents (including surfactant, foam, and polymer solutions) to displace DNAPL can result in higher recovery rates. Adding these agents during pumping to push DNAPL can prevent digitation and increase remediation rates.

Dans le cas de solution de polymères en tant que fluide non newtonien, elles peuvent déplacer le polluant des zones contaminées. En d'autres termes, les forces visqueuses fournies par la solution de polymère améliorent la récupération des contaminants des sols saturés en ces contaminants. Mais ces solutions ont une densité de l’ordre de 1, ce qui provoque un mouvement ascendant lors de leur injection. Dans le cas des DNAPL, comme ils sont plus denses que l'eau, les forces de gravité s'opposent activement à leur déplacement lors de l'injection des agents chimiques. Pour mobiliser les ganglions DNAPL piégés dans le sol, le fluide envahissant doit surmonter la gravité et les forces capillaires.In the case of polymer solutions as non-Newtonian fluids, they can displace the pollutant from contaminated areas. In other words, the viscous forces provided by the polymer solution enhance the recovery of contaminants from soils saturated with these contaminants. But these solutions have a density of the order of 1, which causes an upward movement when injected. In the case of DNAPLs, since they are denser than water, the forces of gravity actively oppose their movement when injecting the chemical agents. To mobilize the DNAPL ganglia trapped in the soil, the invading fluid must overcome gravity and capillary forces.

Du point de vue des forces de gravité, une approche de mobilisation axée sur la densité utilisant une solution d'iodure de sodium densifiée a été proposée pour déplacer les DNAPL de la zone contaminée.From the perspective of gravity forces, a density-driven mobilization approach using densified sodium iodide solution was proposed to displace DNAPLs from the contaminated area.

Bien que chacune des solutions proposées (solutions de polymère et solution de densité augmentée) puisse améliorer la récupération des DNAPL du sol dans un système fermé (comme les colonnes 1D), en cas de système ouvert où la limite supérieure entre la zone DNAPL et l'eau est ouverte, ils ne peuvent pas fournir un taux de récupération élevé.Although each of the proposed solutions (polymer solutions and increased density solution) can improve the recovery of DNAPL from soil in a closed system (like 1D columns), in case of an open system where the upper boundary between the DNAPL zone and water is open, they cannot provide high recovery rate.

Aussi, les inventeurs ont proposé une suspension de polymère densifiée par des particules de barite (sulfate de baryum) pour améliorer le déplacement des DNAPL (Alamooti et al., 2022). En effet, lorsque la solution de polymère est densifiée, le mouvement ascendant causé par la solution de polymère est limité et plus horizontal, ce qui augmente encore plus le rendement épuratoire. Il a été démontré qu'une suspension de polymère densifiée par les particules de barite peut augmenter le taux de récupération par rapport à une solution de polymère pur (non densifiée). Cependant, les particules de barite présentent l’inconvénient de se déposer dans le milieu poreux, entraînant de ce fait des problèmes de colmatage, c’est-à-dire que les pores sont obstrués.Also, the inventors proposed a polymer suspension densified by barite particles (barium sulfate) to improve the displacement of DNAPLs (Alamooti et al., 2022). Indeed, when the polymer solution is densified, the upward movement caused by the polymer solution is limited and more horizontal, which further increases the purification efficiency. It has been shown that a polymer suspension densified by barite particles can increase the recovery rate compared to a pure polymer solution (not densified). However, the barite particles have the disadvantage of depositing in the porous medium, thereby leading to clogging problems, i.e. the pores are blocked.

Description de l’inventionDescription of the invention

L'invention a notamment pour but de proposer un procédé pour extraire des DNAPL de sols grâce à une solution de polymère, permettant un déplacement amélioré, tout en ne présentant pas l’inconvénient ci-avant.The invention aims in particular to propose a method for extracting DNAPL from soils using a polymer solution, allowing improved movement, while not having the above drawback.

A cet effet l’invention a pour objet un procédé pour extraire un liquide dense en phase non aqueuse d’un sol qui comprend l’utilisation d’un puits d’injection placé de manière adjacente à une zone comprenant le liquide dense en phase non aqueuse, et d’un puits de récupération placé à une distance du puits d’injection, de telle sorte qu’au moins une partie du liquide dense en phase non aqueuse soit localisée entre le puits d’injection et le puits de récupération. Le procédé selon l’invention comprend les étapes suivantes :
- injection d’une solution aqueuse d’un polymère rhéofluidifiant dans le puits d’injection de manière à libérer ladite solution dans la zone comprenant le liquide dense en phase non aqueuse pour entrer en contact avec le liquide dense en phase non aqueuse dans ladite zone de manière à déplacer le liquide dense en phase non aqueuse vers le puits de récupération, et
- extraction de ladite solution de polymère et du liquide dense en phase non aqueuse du puits de récupération.
La solution aqueuse de polymère comprend un agent densifiant de manière à présenter une densité sensiblement égale à la densité d’un liquide comprenant le liquide dense en phase non aqueuse à extraire, et l’agent densifiant est soluble dans la solution aqueuse à ladite densité.
For this purpose, the invention relates to a method for extracting a dense liquid in a non-aqueous phase from a soil which comprises the use of an injection well placed adjacent to a zone comprising the dense liquid in the non-aqueous phase, and a recovery well placed at a distance from the injection well, such that at least a portion of the dense liquid in the non-aqueous phase is located between the injection well and the recovery well. The method according to the invention comprises the following steps:
- injecting an aqueous solution of a shear-thinning polymer into the injection well so as to release said solution into the zone comprising the dense liquid in non-aqueous phase to come into contact with the dense liquid in non-aqueous phase in said zone so as to displace the dense liquid in non-aqueous phase towards the recovery well, and
- extraction of said polymer solution and the dense liquid in non-aqueous phase from the recovery well.
The aqueous polymer solution comprises a densifying agent so as to have a density substantially equal to the density of a liquid comprising the dense liquid in a non-aqueous phase to be extracted, and the densifying agent is soluble in the aqueous solution at said density.

On améliore ainsi l’efficacité de récupération des DNAPL. En effet, la présence de polymère est associée à une augmentation de la viscosité et à une bonne propagation horizontale de la solution. Le polymère est rhéofluidifiant, c’est-à-dire que sa viscosité diminue lorsque la force qu’on lui applique augmente. Le comportement de fluidification par cisaillement d'un polymère fait référence à sa capacité à réduire sa viscosité lorsqu'il est soumis à une contrainte de cisaillement appliquée ou à un taux de déformation. Il existe différentes méthodes pour mesurer le comportement de fluidification par cisaillement d'un polymère, et la technique la plus courante consiste à effectuer une analyse rhéologique à l'aide d'un rhéomètre rotatif. Des exemples courants de polymères rhéofluidifiants sont : Polyéthylène oxide (PEO), Polyacrylamide (PAM), Polyvinyl alcohol (PVA), Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), gomme xanthane, Polyethylene glycol (PEG), Polyuréthane (PU), Polyéthylène téréphthalate (PET), Polyméthyle méthacrylate (PMMA). Le polymère rhéofluidifiant permet d’obtenir une solution rhéofluidifiante. Grâce à cette caractéristique, on s’affranchit de l’anisotropie spatiale du sol, qui s’oppose à la dépollution, du fait principalement de l’accumulation des contaminants dans des zones difficilement accessibles et de la circulation préférentielle des fluides de traitement dans les zones les plus perméable. Ainsi on adapte la viscosité de la solution à la viscosité du DNAPL.
De plus, comme la solution de polymère a une densité sensiblement égale à celle des DNAPL à extraire, elle sera plus efficace pour déplacer les DNAPL. Enfin, comme l’agent densifiant est soluble dans la solution aqueuse, on améliore le déplacement des DNAPL en limitant les problèmes de colmatage.
This improves the recovery efficiency of DNAPL. Indeed, the presence of polymer is associated with an increase in viscosity and good horizontal propagation of the solution. The polymer is shear-thinning, i.e. its viscosity decreases when the force applied to it increases. The shear-thinning behavior of a polymer refers to its ability to reduce its viscosity when subjected to an applied shear stress or strain rate. There are different methods for measuring the shear-thinning behavior of a polymer, and the most common technique is to perform a rheological analysis using a rotational rheometer. Common examples of shear-thinning polymers are: Polyethylene oxide (PEO), Polyacrylamide (PAM), Polyvinyl alcohol (PVA), Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), xanthan gum, Polyethylene glycol (PEG), Polyurethane (PU), Polyethylene terephthalate (PET), Polymethyl methacrylate (PMMA). The shear-thinning polymer makes it possible to obtain a shear-thinning solution. Thanks to this characteristic, we overcome the spatial anisotropy of the soil, which opposes decontamination, mainly due to the accumulation of contaminants in areas that are difficult to access and the preferential circulation of treatment fluids in the most permeable areas. This way, the viscosity of the solution is adapted to the viscosity of the DNAPL.
In addition, since the polymer solution has a density substantially equal to that of the DNAPLs to be extracted, it will be more effective in displacing the DNAPLs. Finally, since the densifying agent is soluble in the aqueous solution, the displacement of the DNAPLs is improved by limiting clogging problems.

Un liquide comprenant le DNAPL comprend au moins le DNAPL. Il peut être constitué uniquement de DNAPL lorsque le sol est saturé en DNAPL. Il peut comprendre un mélange de DNAPL avec un ou plusieurs liquides. La densité de la solution aqueuse de polymère est sensiblement égale à la densité d’un liquide comprenant le DNAPL, c’est-à-dire qu’il est accepté que la densité de la solution aqueuse présente au maximum une différence de 5 % avec la densité du liquide comprenant le DNAPL à extraire.A liquid comprising DNAPL comprises at least DNAPL. It may consist solely of DNAPL when the sol is saturated with DNAPL. It may comprise a mixture of DNAPL with one or more liquids. The density of the aqueous polymer solution is substantially equal to the density of a liquid comprising DNAPL, i.e. it is accepted that the density of the aqueous solution has a maximum difference of 5% with the density of the liquid comprising the DNAPL to be extracted.

Selon l’invention, un agent densifiant soluble dans la solution aqueuse est soluble dans l’eau déminéralisée à 25°C, à la concentration requise pour obtenir la densité recherchée de la solution aqueuse.According to the invention, a densifying agent soluble in the aqueous solution is soluble in demineralized water at 25°C, at the concentration required to obtain the desired density of the aqueous solution.

De préférence, plusieurs puits d’injection sont utilisés.Preferably, multiple injection wells are used.

Généralement, plusieurs puits de récupération sont nécessaires pour obtenir de meilleurs résultats.Typically, multiple recovery wells are required to achieve best results.

Avantageusement, l’agent densifiant est de l’iodure de sodium.Advantageously, the densifying agent is sodium iodide.

De façon avantageuse, le polymère est un biopolymère tel que le xanthane, la gomme de guar, de la carboxyméthyl-cellulose ou un mélange de ces composés. Ces polymères présentent un avantage environnemental du fait qu’ils sont issus de ressources renouvelables et sont potentiellement biodégradables.Advantageously, the polymer is a biopolymer such as xanthan, guar gum, carboxymethyl cellulose or a mixture of these compounds. These polymers have an environmental advantage because they are derived from renewable resources and are potentially biodegradable.

De façon encore plus avantageuse, le polymère est le xanthane.Even more advantageously, the polymer is xanthan.

De façon préférentielle, le xanthane est présent dans la solution a une concentration allant de 0,3 g/ml à 1,5 g/ml, préférentiellement de 0,4 à 1,2 g/ml, encore plus préférentiellement de 0,55 g/ml à 1 g/ml, et de façon préférée de 0,8 g/ml. Ainsi, la solution de polymère présente, en présence de l’agent densifiant, une viscosité permettant de déplacer un large spectre de DNAPL.Preferably, the xanthan is present in the solution at a concentration ranging from 0.3 g/ml to 1.5 g/ml, preferably from 0.4 to 1.2 g/ml, even more preferably from 0.55 g/ml to 1 g/ml, and more preferably from 0.8 g/ml. Thus, the polymer solution has, in the presence of the densifying agent, a viscosity allowing a broad spectrum of DNAPL to be displaced.

La densité de la solution aqueuse de polymère peut aller de 1,01 à 1,80 g/ml. De préférence elle est de 1,70 g/ml. Ces densités permettent de récupérer un large spectre de DNAPL.The density of the aqueous polymer solution can range from 1.01 to 1.80 g/ml. Preferably it is 1.70 g/ml. These densities allow the recovery of a broad spectrum of DNAPL.

De façon avantageuse, l’eau de la solution aqueuse est déminéralisée ; elle est avantageusement dégazée.Advantageously, the water in the aqueous solution is demineralized; it is advantageously degassed.

Le ou les DNAPL à extraire peuvent être mono-composants ou multi-composants. Ils peuvent être un polluant organique chloré tel que l’hexachlorobutadiène, l'hexachloroéthane, le pentachlorobenzène, le tétrachlorure de carbone, le perchloroéthylène ou le trichloroéthylène, tout autre DNAPL en phase pure (solvants chlorés ou Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques), ou un mélange d’au moins deux de ces polluants.The DNAPL(s) to be extracted may be single-component or multi-component. They may be a chlorinated organic pollutant such as hexachlorobutadiene, hexachloroethane, pentachlorobenzene, carbon tetrachloride, perchloroethylene or trichloroethylene, any other pure phase DNAPL (chlorinated solvents or Polycyclic Aromatic Hydrocarbons), or a mixture of at least two of these pollutants.

En option, le DNAPL a la composition suivante :
-de 55,1 à 60,9 % en masse d’hexachlorobutadiène, de préférence de 56,8 à 59,2 %, et préférentiellement 58 %,
- de 13,3 à 14,7 % en masse d'hexachloroéthane, de préférence de 13,7 à 14,3 %, et préférentiellement 14 %,
- de 3,3 à 3,7 % en masse de pentachlorobenzène, de préférence de 3,4 à 3,6 %, et préférentiellement 3,5%,
- de 3,8 à 4,2 % en masse de tétrachlorure de carbone, de préférence de 3,9 à 4,1 %, et préférentiellement 4%,
- de 7,6 à 8,4 % en masse de perchloroéthylène, de préférence de 7,8 à 8,2 %, et préférentiellement 8%, et
- de 1,8 à 2,2 % en masse de trichloroéthylène, de préférence de 1,9 à 2,1 %, et préférentiellement 2%.
Optionally, DNAPL has the following composition:
- from 55.1 to 60.9% by mass of hexachlorobutadiene, preferably from 56.8 to 59.2%, and preferentially 58%,
- from 13.3 to 14.7% by mass of hexachloroethane, preferably from 13.7 to 14.3%, and preferentially 14%,
- from 3.3 to 3.7% by mass of pentachlorobenzene, preferably from 3.4 to 3.6%, and preferentially 3.5%,
- from 3.8 to 4.2% by mass of carbon tetrachloride, preferably from 3.9 to 4.1%, and preferentially 4%,
- from 7.6 to 8.4% by mass of perchloroethylene, preferably from 7.8 to 8.2%, and preferentially 8%, and
- from 1.8 to 2.2% by mass of trichloroethylene, preferably from 1.9 to 2.1%, and preferentially 2%.

Les DNAPL à extraire peuvent avoir une viscosité allant de 0,1 à 10 mPa.s.The DNAPLs to be extracted can have a viscosity ranging from 0.1 to 10 mPa.s.

Le procédé peut être utilisé dans des sols présentant une perméabilité allant de 10 à 1000 Darcy, et une conductivité hydraulique allant de 5 x 10-2à 5 x 10-6m.s-1.The method can be used in soils with permeability ranging from 10 to 1000 Darcy, and hydraulic conductivity ranging from 5 x 10 -2 to 5 x 10 -6 ms -1 .

Le procédé peut être utilisé dans des sols présentant une porosité allant de 0,29 à 0,50. La porosité du sol est déterminée sur la base de la loi de Darcy.The method can be used in soils with porosity ranging from 0.29 to 0.50. Soil porosity is determined on the basis of Darcy's law.

Le débit d’injection peut être réglé entre 1ml/min et 3 ml/min pour se rapprocher de la vitesse de l'eau souterraine, en particulier 2 ml/min.The injection rate can be adjusted between 1ml/min and 3 ml/min to approximate the groundwater velocity, especially 2 ml/min.

La vitesse d’injection de la solution aqueuse de polymère peut aller de 0,5 à 3 m/j en fonction du contexte hydrogéologique.The injection rate of the aqueous polymer solution can range from 0.5 to 3 m/d depending on the hydrogeological context.

De façon avantageuse, le procédé est utilisé pour extraire des DNAPL de sols saturés en DNAPL. Cela signifie que les espaces vides à l'intérieur du sol, appelés espaces poreux, sont principalement occupés par le DNAPL. Dans un mode de réalisation alternatif, il peut être utilisé pour extraire des DNAPL de sols contaminés par les DNAPL en tant que phase dissoute dans l’eau. En effet, les DNAPL sont légèrement solubles dans l'eau, ce qui signifie qu'ils peuvent être dissous dans l'eau en petites quantités, ce qui est toujours nocif pour l'environnement. Par exemple, le trichloroéthylène est un DNAPL bien connu qui a une solubilité dans l'eau comprise entre 999 et 1 472 mg/l à 25 °C (moyenne de 1 118 mg/l).Advantageously, the method is used to extract DNAPL from DNAPL-saturated soils. This means that the empty spaces within the soil, called pore spaces, are mainly occupied by DNAPL. In an alternative embodiment, it can be used to extract DNAPL from DNAPL-contaminated soils as a dissolved phase in water. Indeed, DNAPLs are slightly soluble in water, meaning that they can be dissolved in water in small quantities, which is still harmful to the environment. For example, trichloroethylene is a well-known DNAPL that has a water solubility of between 999 and 1,472 mg/l at 25 °C (average 1,118 mg/l).

L’invention a également pour objet une solution aqueuse d’un polymère pour son utilisation dans un procédé d’extraction de DNAPL, en particulier un procédé tel que décrit ci-avant.The invention also relates to an aqueous solution of a polymer for use in a DNAPL extraction process, in particular a process as described above.

L’invention a aussi pour objet une installation pour extraire des DNAPL de sols en comprenant, et mettant en jeu la solution décrite ci-avant.The invention also relates to an installation for extracting DNAPL from soils comprising and using the solution described above.

Brève description des figuresBrief description of the figures

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood from reading the following description, given solely by way of example and with reference to the appended drawings in which:

montre l’évolution de la viscosité des solutions de polymère en fonction du taux de cisaillement, ainsi que le modèle de Carreau ajusté aux données expérimentales ; shows the evolution of the viscosity of polymer solutions as a function of the shear rate, as well as the Carreau model fitted to the experimental data;

montre l’évolution de l’efficacité de récupération de DNAPL en fonction de la volume des pores et de la solution injectée dans une colonne 1D ; shows the evolution of DNAPL recovery efficiency as a function of pore volume and solution injected into a 1D column;

est une vue schématique de face d’un bac 2D utilisé pour les essais bidimensionnels en laboratoire ; is a schematic front view of a 2D tank used for two-dimensional laboratory testing;

montre la propagation, en fin d’injection, de trois solutions testées (a), (b) et (c) dans le bac 2D à travers une zone contaminée par du DNAPL ; shows the propagation, at the end of injection, of three tested solutions (a), (b) and (c) in the 2D tank through a zone contaminated by DNAPL;

montre l’évolution de l’efficacité de récupération de DNAPL en fonction du temps et de la solution injectée dans un bac 2D ; shows the evolution of DNAPL recovery efficiency as a function of time and solution injected into a 2D tank;

montre la dynamique de déplacement de DNAPL par des solutions injectées dans le bac 2D à travers une zone contaminée par du DNAPL ; shows the dynamics of DNAPL displacement by solutions injected into the 2D tank through a DNAPL-contaminated area;

est une représentation schématique d’une installation sur le terrain pour la mise œuvre du procédé selon l’invention. is a schematic representation of a field installation for implementing the method according to the invention.

ExemplesExamples

Solutions testéesTested solutions

Trois solutions ont été testées dans des essais de démonstration à l’échelle du laboratoire. Ces solutions sont :
- une solution de saumure pure de NaI,
- une solution de xanthane pur, et
- une solution comprenant un mélange de NaI et de xanthane.
Dans ces solutions, le solvant est de l’eau déminéralisée et dégazée. La solution de saumure est composée d'iodure de sodium (NaI) d'une densité de 1,7 g/mL, la solution de xanthane pur comprend 0,8 g/mL de xanthane. Le mélange de xanthane et de NaI a une densité de 1,7 g/mL à concentration de xanthane de 0,8 g/mL.
Three solutions were tested in laboratory scale demonstration trials. These solutions are:
- a pure NaI brine solution,
- a solution of pure xanthan, and
- a solution comprising a mixture of NaI and xanthan.
In these solutions, the solvent is demineralized and degassed water. The brine solution is composed of sodium iodide (NaI) with a density of 1.7 g/mL, the pure xanthan solution comprises 0.8 g/mL of xanthan. The mixture of xanthan and NaI has a density of 1.7 g/mL at a xanthan concentration of 0.8 g/mL.

Le comportement rhéologique des solutions a été analysé dans la gamme de 0,1 à 100 1/s de taux de cisaillement à l'aide du rhéomètre Haake Mars 60.The rheological behavior of the solutions was analyzed in the range of 0.1 to 100 1/s shear rate using the Haake Mars 60 rheometer.

La viscosité de la solution de NaI se situe autour de 4,26 mPa.s.
La montre l’évolution de la viscosité (Pa.s) en fonction du cisaillement (1/s) de la solution de xanthane et du mélange de xanthane et de saumure NaI ainsi que le modèle de Carreau ajusté aux données expérimentales (Carreau, 1972).
The viscosity of NaI solution is around 4.26 mPa.s.
There shows the evolution of viscosity (Pa.s) as a function of shear (1/s) of the xanthan solution and of the mixture of xanthan and NaI brine as well as the Carreau model fitted to the experimental data (Carreau, 1972).

Les points carrés correspondent aux valeurs mesurées pour la solution de xanthane pur, et les points ronds correspondent aux valeurs mesurées pour le mélange de xanthane et de NaI. La courbe continue correspond au modèle de Carreau ajusté sur des données expérimentales pour la solution de xanthane pur. La courbe discontinue correspond au modèle de Carreau ajusté sur des données expérimentales pour le mélange de xanthane et de NaI.The square points correspond to the measured values for the pure xanthan solution, and the round points correspond to the measured values for the mixture of xanthan and NaI. The solid curve corresponds to the Carreau model fitted to experimental data for the pure xanthan solution. The dashed curve corresponds to the Carreau model fitted to experimental data for the mixture of xanthan and NaI.

Le modèle de Carreau peut être exprimé par :The Tile pattern can be expressed as:

où, μ0et μinfsont les viscosités (Pa.s) à taux de cisaillement nul et infini, χ est le temps de relaxation (s), et l est l'indice de puissance.where, μ 0 and μ inf are the viscosities (Pa.s) at zero and infinite shear rates, χ is the relaxation time (s), and l is the power index.

Les paramètres du modèle de Carreau et du R-carré sont donnés dans le tableau 1 pour le xanthane pur et le mélange de xanthane et de NaI.
The parameters of the Carreau model and R-squared are given in Table 1 for pure xanthan and the mixture of xanthan and NaI.

SolutionSolution μinf (Pa.s)μinf (Not) μ0 (Pa.s)μ0 (Not) Χ (s)Χ (s) lL R2 R 2 Solution de xanthaneXanthan solution 0,00870.0087 4,3104,310 36,75536,755 0,12370.1237 0,9880.988 Mélange de xanthane et NaIMixture of xanthan and NaI 0,00720.0072 3,2143,214 67,33067,330 0,05150.0515 0,9880.988

Bien qu'un comportement de fluidification par cisaillement similaire puisse être observé dans les deux solutions, la présence de NaI dans la solution de polymère a réduit la viscosité.Although similar shear thinning behavior could be observed in both solutions, the presence of NaI in the polymer solution reduced the viscosity.

Essais à l’échelle du laboratoireLaboratory scale testing

Les essais ont été réalisés dans un sol contenant du DNAPL extrait du site pollué de Tavaux (Alamooti et al. 2022). Ce DNAPL est composé de polluants organiques chlorés lourds (COC) tels que l'hexachlorobutadiène-HCBD (58%), l'hexachloroéthane-HCA (14%) et le pentachlorobenzène (3,5%), le tétrachlorure de carbone (4%), et des COC plus conventionnels comme le perchloroéthylène-PCE (8 %) et le trichloroéthylène-TCE (2 %). Les autres polluants composant ce DNAPL n’ont pas été identifiés. La densité de cette masse est de 1,66 g/mL et sa viscosité est de 4,47 mPa.s. Ainsi la saumure de NaI et le mélange de xanthane et de NaI présentent une densité sensiblement égale à celle du DNAPL utilisé dans les essais.The tests were carried out in soil containing DNAPL extracted from the polluted Tavaux site (Alamooti et al. 2022). This DNAPL is composed of heavy chlorinated organic pollutants (COCs) such as hexachlorobutadiene-HCBD (58%), hexachloroethane-HCA (14%) and pentachlorobenzene (3.5%), carbon tetrachloride (4%), and more conventional COCs such as perchloroethylene-PCE (8%) and trichloroethylene-TCE (2%). The other pollutants composing this DNAPL have not been identified. The density of this mass is 1.66 g/mL and its viscosity is 4.47 mPa.s. Thus, the NaI brine and the mixture of xanthan and NaI have a density approximately equal to that of the DNAPL used in the tests.

Des expériences unidimensionnelles (1D) ont été réalisées dans une colonne 1D avec un diamètre interne de 4 cm et une longueur de 30 cm. La colonne a été remplie avec du sable de granulométrie comprise entre 0,6 et 0,8 mm. Elle a d'abord été saturée en eau et la perméabilité et la porosité de sable ont été mesurées égales à 206 Darcy et 40,7% respectivement. Ces expériences donnent un aperçu du déplacement du front lors d'un écoulement biphasique de DNAPL-polymère/saumure dans un système fermé.One-dimensional (1D) experiments were performed in a 1D column with an internal diameter of 4 cm and a length of 30 cm. The column was packed with sand with particle sizes ranging from 0.6 to 0.8 mm. It was first saturated with water and the permeability and porosity of sand were measured to be 206 Darcy and 40.7%, respectively. These experiments provide insight into the front displacement during two-phase flow of DNAPL-polymer/brine in a closed system.

Les performances des trois solutions testées sur le déplacement de DNAPL dans le système 1D fermé, ont été évaluées à l’aide d’injection de chacune des solutions dans la colonne 1D à travers un sol saturé de DNAPL à saturation en eau irréductible.The performance of the three tested solutions on the displacement of DNAPL in the closed 1D system was evaluated by injecting each of the solutions into the 1D column through a DNAPL-saturated soil with irreducible water saturation.

L'efficacité de récupération des DNAPL lors de l'injection de ces fluides est illustrée en qui montre l’évolution de l’efficacité de récupération des DNAPL en fonction de la porosité et de la solution injectée dans une colonne 1D.The recovery efficiency of DNAPLs during injection of these fluids is illustrated in which shows the evolution of the recovery efficiency of DNAPLs as a function of the porosity and the solution injected into a 1D column.

Les points carrés correspondent à l’efficacité de récupération pour la solution de xanthane pur, les points ronds correspondent à l’efficacité de récupération pour le mélange de xanthane et de NaI, et les croix correspondent à l’efficacité de récupération pour la solution de NaI.The square dots correspond to the recovery efficiency for the pure xanthan solution, the round dots correspond to the recovery efficiency for the mixture of xanthan and NaI, and the crosses correspond to the recovery efficiency for the NaI solution.

Les efficacités de récupération pour les solutions de polymères avec et sans NaI sont presque les mêmes, alors qu'elles sont inférieures pour la solution de NaI. Cela peut être attribué à la viscosité plus élevée des solutions de polymères par rapport à la saumure pure NaI.The recovery efficiencies for polymer solutions with and without NaI are almost the same, while they are lower for the NaI solution. This can be attributed to the higher viscosity of polymer solutions compared to pure NaI brine.

Des expériences bidimensionnelles (2D) ont été réalisées dans un bac 2D, représenté sur la , auquel la référence numérique 1 a été attribuée. Ce bac 1 a une taille de 50 cm de longueur × 30 cm de hauteur × 2 cm de profondeur. Le bac 1 comprend un point d'injection 3 situé au bas, en position centrale du système 2D 1. Le point d’injection 3 présente un diamètre interne de 1,6 mm. Les solutions testées sont injectées à partir du point d'injection 3. Le bac 1 comprend également des cavités latérales 5 permettant aux fluides de s’écouler. Les cavités latérales 5 mesurent chacune 2 cm dans la direction longitudinale du bac 1. Le bac 2D ne comprend pas de couvercle. Il constitue donc un système ouvert qui permet de simuler les performances en site pollué réel. La propagation verticale et latérale du front de phase envahissante est suivie. Le bac 2D 1 comprend également une façade vitrée non référencée, permettant d'imager la dynamique de l'expérience. On obtient ainsi des images qui sont en particulier montrées sur la . Le bac 2D a été rempli sur toute sa hauteur de sable de granulométrie comprise entre 0,6 et 0,8 mm. Le sable était saturé en DNAPL sur une hauteur de 20 cm à saturation en eau irréductible. La zone contaminée 7 est représentée par un remplissage de points. Le reste du sable 9, représenté sans remplissage, est saturé en eau.Two-dimensional (2D) experiments were performed in a 2D tank, shown in , which has been assigned the reference number 1. This tank 1 has a size of 50 cm length × 30 cm height × 2 cm depth. Tank 1 includes an injection point 3 located at the bottom, in a central position of the 2D system 1. The injection point 3 has an internal diameter of 1.6 mm. The tested solutions are injected from the injection point 3. Tank 1 also includes lateral cavities 5 allowing the fluids to flow. The lateral cavities 5 each measure 2 cm in the longitudinal direction of tank 1. Tank 2D does not include a cover. It therefore constitutes an open system which makes it possible to simulate the performances in a real polluted site. The vertical and lateral propagation of the invasive phase front is monitored. Tank 2D 1 also includes an unreferenced glass facade, making it possible to image the dynamics of the experiment. This produces images which are shown in particular on the . The 2D tank was filled to its full height with sand with a grain size between 0.6 and 0.8 mm. The sand was saturated with DNAPL to a height of 20 cm with irreducible water saturation. The contaminated zone 7 is represented by a dot filling. The rest of the sand 9, shown without filling, is saturated with water.

Les trois solutions testées ont été injectées dans le bac 2D 1 pour estimer l'efficacité de l'utilisation d’une solution visqueuse (solution de xanthane pur), d’une solution densifiée (solution de NaI), et d’une solution visqueuse et densifiée (mélange de xanthane et NaI) sur le taux de récupération et le déplacement de DNAPL en condition réelles. Pour produire la même quantité de DNAPL récupérée du sol, le niveau de DNAPL dans les cavités latérales 5 a été contrôlé et fixé à une hauteur constante.The three tested solutions were injected into the 2D tank 1 to estimate the effectiveness of using a viscous solution (pure xanthan solution), a densified solution (NaI solution), and a viscous and densified solution (mixture of xanthan and NaI) on the recovery rate and displacement of DNAPL in real conditions. To produce the same amount of DNAPL recovered from the soil, the level of DNAPL in the side cavities 5 was controlled and fixed at a constant height.

La illustre la distribution des solutions testées (a), (b) et (c), appelées « phases envahissantes », et le DNAPL à la fin de l'expérience. L’expérience a été arrêtée en raison soit de l’atteinte des limites latérales du bac 2D par la phase envahissante, soit de la fin de la production de DNAPL.There illustrates the distribution of the tested solutions (a), (b) and (c), called “invading phases”, and the DNAPL at the end of the experiment. The experiment was stopped due to either the invading phase reaching the lateral limits of the 2D bin or the end of DNAPL production.

Pour le cas de la solution pure de xanthane (c), la phase envahissante 11 s'est principalement déplacée verticalement et la majeure partie des DNAPL est restée intacte à la fin de l'expérience.For the case of pure xanthan solution (c), the invading phase 11 moved mainly vertically and most of the DNAPL remained intact at the end of the experiment.

Pour les cas de la saumure pure NaI (b) ou du mélange de NaI et de xanthane (a), une plus grande zone de la zone DNAPL est touchée par la phase envahissante 11 ; cependant, la saturation résiduelle en DNAPL dans la zone déplacée pour le cas de la saumure pure (b) est inférieure au mélange de NaI et de xanthane (a).For the cases of pure NaI brine (b) or NaI-xanthan mixture (a), a larger area of the DNAPL zone is affected by the invading phase 11; however, the residual DNAPL saturation in the displaced zone for the case of pure brine (b) is lower than the NaI-xanthan mixture (a).

Ceci est en accord avec les courbes d'efficacité de récupération présentées sur la obtenues par le bilan de masse lors de l'injection de ces fluides. L’efficacité de récupération est représentée en fonction du temps exprimé en minutes. Ces résultats montrent que les efficacités de récupération en fin d'injection sont égales à 0,47, 0,24, 0,09 pour le mélange selon l’invention de NaI et xanthane (courbe (a)), la saumure de NaI (courbe (b)) et la solution de xanthane (courbe (c)) respectivement. Le procédé selon l’invention permet donc d’augmenter le taux de récupération de DNAPL à partir du sol contaminé.This is in agreement with the recovery efficiency curves presented on the obtained by mass balance during the injection of these fluids. The recovery efficiency is represented as a function of time expressed in minutes. These results show that the recovery efficiencies at the end of injection are equal to 0.47, 0.24, 0.09 for the mixture according to the invention of NaI and xanthan (curve (a)), the NaI brine (curve (b)) and the xanthan solution (curve (c)) respectively. The method according to the invention therefore makes it possible to increase the recovery rate of DNAPL from contaminated soil.

La montre la dynamique de déplacement de DNAPL par des solutions injectées dans le bac 2D à travers une zone contaminée par du DNAPL.
Le profil (a), pour l'injection d'un mélange selon l’invention de xanthane et de NaI, montre une zone complètement déplacée. Le profil (b) correspond également à l'injection d'un mélange selon l’invention de xanthane et de NaI ; il montre une zone complètement déplacée et de transition.
Le profil (c), pour l'injection d'une solution de saumure de NaI, montre une zone déplacée.
Le profil (d), pour injection de solution de xanthane, montre une zone déplacée.
En cas d'injection d'un mélange selon l’invention de xanthane et de Nal (profils (a) et (b)), deux zones comprenant des régions totalement déplacées et de transition sont considérées.
L’injection d'un mélange de xanthane et de NaI permet d’améliorer le rayon d'influence car il peut se propager plus horizontalement dans les milieux poreux.
There shows the dynamics of DNAPL displacement by solutions injected into the 2D tank through a DNAPL-contaminated area.
Profile (a), for the injection of a mixture according to the invention of xanthan and NaI, shows a completely displaced zone. Profile (b) also corresponds to the injection of a mixture according to the invention of xanthan and NaI; it shows a completely displaced and transition zone.
Profile (c), for injection of NaI brine solution, shows a displaced area.
Profile (d), for injection of xanthan solution, shows a displaced area.
In case of injection of a mixture according to the invention of xanthan and Nal (profiles (a) and (b)), two zones comprising totally displaced and transition regions are considered.
The injection of a mixture of xanthan and NaI allows to improve the radius of influence because it can propagate more horizontally in porous media.

La est une représentation schématique d’une installation sur le terrain pour la mise œuvre du procédé selon l’invention. L’installation 13 est mise en place dans un sol 15 comprenant une zone 17 saturée en eau et une zone 19 insaturée en eau. Dans ce sol, une zone contaminée 21 par des DNAPL est représentée. La flèche 22 montre la direction du flux d’eau souterraine.There is a schematic representation of a field installation for implementing the method according to the invention. The installation 13 is set up in a soil 15 comprising a water-saturated zone 17 and a water-unsaturated zone 19. In this soil, a zone 21 contaminated by DNAPL is shown. The arrow 22 shows the direction of the groundwater flow.

La mise en œuvre du procédé d’extraction nécessitera les installations suivantes :
- au moins un puits d’injection 23 du polymère densifié, de préférence plusieurs puits d’injection, placé de manière adjacente aux DNAPL 21,
The implementation of the extraction process will require the following facilities:
- at least one injection well 23 of the densified polymer, preferably several injection wells, placed adjacent to the DNAPL 21,

- au moins un puits de récupération 25 du polymère densifié équipé d’une pompe 27, généralement plusieurs puits de récupération, de préférence submersible, le puits de récupération 25 étant placé à une distance du puits d’injection 23 de telle sorte qu’au moins une partie des DNAPL se trouvent entre le puits d’injection 23 et le puits de récupération 25,
- une unité 29 de préparation et de mélange du polymère densifié,
- une pompe 31 d’injection du mélange de polymère densifié,
- des unités de stockage 33 du polymère densifié et des DNAPL extraits par le puits de récupération 25.
En général, la pompe d’injection 31 est équipée d’un régulateur de débit et de pression ; les débits et les pressions pourront être calculés sur la base d’expérimentations au laboratoire à partir d’échantillons du site ; si nécessaire des modélisations seront réalisées.
L’installation 13 inclut également de façon préférentielle des capteurs de pression et des débitmètres, non représentés.
- at least one recovery well 25 of the densified polymer equipped with a pump 27, generally several recovery wells, preferably submersible, the recovery well 25 being placed at a distance from the injection well 23 such that at least part of the DNAPL are located between the injection well 23 and the recovery well 25,
- a unit 29 for preparing and mixing the densified polymer,
- a pump 31 for injecting the densified polymer mixture,
- storage units 33 of the densified polymer and DNAPL extracted by the recovery well 25.
In general, the injection pump 31 is equipped with a flow and pressure regulator; the flow rates and pressures can be calculated on the basis of laboratory experiments using samples from the site; if necessary, modeling will be carried out.
The installation 13 also preferably includes pressure sensors and flow meters, not shown.

Pour la mise en œuvre du procédé d’extraction, la solution de polymère densifié est injectée dans le puits d’injection 23 de manière à libérer la solution de polymère densifié dans la zone contaminée 21 pour former une solution de polymère densifié comprenant des DNAPL. Les flèches 24 montrent le flux de polymère densifié provenant du puits d’injection 23. La solution de polymère densifié comprenant des DNAPL s’écoule ensuite vers le puits de récupération 25, ce qui est représenté par les flèches 26. Sous l’action de la pompe 27, la solution chargée de contaminants est envoyée vers la surface pour être stockée dans l’unité de stockage 33. La solution chargée en contaminants pourra ensuite être traitée pour une élimination des DNAPL, par exemple par incinération. La solution contaminée de l’unité de stockage 33 pourra faire l’objet d’un traitement pour séparer la solution de polymère densifié des DNAPL. Ainsi, la solution de polymère densifié débarrassée des DNAPL pourra être recyclée et envoyée vers l’unité 29 de préparation et de mélange du polymère densifié, ce qui est symbolisé par la flèche 34.For the implementation of the extraction method, the densified polymer solution is injected into the injection well 23 so as to release the densified polymer solution into the contaminated zone 21 to form a densified polymer solution comprising DNAPLs. The arrows 24 show the flow of densified polymer from the injection well 23. The densified polymer solution comprising DNAPLs then flows towards the recovery well 25, which is represented by the arrows 26. Under the action of the pump 27, the solution loaded with contaminants is sent to the surface to be stored in the storage unit 33. The solution loaded with contaminants may then be treated for removal of the DNAPLs, for example by incineration. The contaminated solution from the storage unit 33 may be subject to treatment to separate the densified polymer solution from the DNAPLs. Thus, the densified polymer solution freed from DNAPL can be recycled and sent to unit 29 for preparing and mixing the densified polymer, which is symbolized by arrow 34.

Le procédé selon l’invention permet d’augmenter le taux de récupération de DNAPL à partir du sol contaminé.
Il permet d’améliorer le rayon d'influence car il peut se propager plus horizontalement dans les milieux poreux.
Le procédé peut être appliqué en site pollué réel car ses performances ont été analysées en système ouvert (bac 2D sans couvercle).
Ce procédé permet de délivrer en fin de traitement des nanoparticules chimiques, en particulier des nanoparticules de fer, dans les zones résiduelles DNAPL à la fin du processus de déplacement. Ces nanoparticules réagissent avec le DNAPL résiduel. Ces nanoparticules, qui ne sont pas solubles dans l’eau, se déposent dans les milieux poreux. Le procédé selon l’invention, qui comprend un agent densifiant soluble dans la solution aqueuse, n’induit pas le colmatage des pores. Par conséquent le procédé selon l’invention permet d’injecter facilement ces nanoparticules de fin de traitement.
Le procédé peut être appliqué à une vaste gamme de perméabilité des sols car sa pression d'injection est beaucoup plus faible.
Dans le procédé selon l’invention, la solution de polymère densifié peut être mélangée avec un réducteur de tension superficielle comme un tensioactif, ce qui pourrait encore améliorer le taux de récupération de DNAPL.
La solution de xanthane et NaI ne provoque pas trop de pression d’injection ; elle peut donc être injectée à des débits différents. Dans ce procédé, la pression d’injection est faible car il n’y a pas de problème de colmatage des pores. L’injection peut donc être facilement pratiquée dans une couche peu perméable. Dans les exemples de réalisation, la pression d’injection maximale était inférieure à 3000 Pa pour un débit d’injection de 2 ml/min.
La solution de xanthane et NaI peut être injectée en pré-rinçage pour un traitement secondaire comme l'injection d'alcool. Elle peut être injectée en post-rinçage pour un traitement primaire comme l'injection de surfactant.
Le procédé selon l’invention peut être utilisé avec différents types de DNAPL, y compris mono-composants ou multi-composants et avec différentes densités, allant de 1,01 à 1,8 g/ml.
Comme la solution de xanthane et NaI présente un comportement non newtonien, le procédé selon l’invention peut être utilisé dans les systèmes multicouches.
The method according to the invention makes it possible to increase the recovery rate of DNAPL from contaminated soil.
It allows to improve the radius of influence because it can propagate more horizontally in porous media.
The process can be applied in a real polluted site because its performance has been analyzed in an open system (2D tank without cover).
This method makes it possible to deliver chemical nanoparticles, in particular iron nanoparticles, into the residual DNAPL zones at the end of the displacement process at the end of the treatment. These nanoparticles react with the residual DNAPL. These nanoparticles, which are not soluble in water, are deposited in the porous media. The method according to the invention, which comprises a densifying agent soluble in the aqueous solution, does not cause the pores to clog. Consequently, the method according to the invention makes it possible to easily inject these end-of-treatment nanoparticles.
The process can be applied to a wide range of soil permeability because its injection pressure is much lower.
In the method according to the invention, the densified polymer solution can be mixed with a surface tension reducer such as a surfactant, which could further improve the recovery rate of DNAPL.
The xanthan and NaI solution does not cause too much injection pressure; therefore, it can be injected at different flow rates. In this method, the injection pressure is low because there is no problem of pore clogging. Therefore, the injection can be easily carried out in a low-permeability layer. In the exemplary embodiments, the maximum injection pressure was less than 3000 Pa for an injection flow rate of 2 ml/min.
Xanthan and NaI solution can be injected as a pre-rinse for secondary treatment such as alcohol injection. It can be injected as a post-rinse for primary treatment such as surfactant injection.
The method according to the invention can be used with different types of DNAPL, including single-component or multi-component and with different densities, ranging from 1.01 to 1.8 g/ml.
Since the xanthan-NaI solution exhibits non-Newtonian behavior, the method according to the invention can be used in multilayer systems.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Notamment, l’eau de la solution aqueuse n’est pas nécessairement de l’eau déminéralisée et dégazée. Néanmoins lors des études, une eau déminéralisée a été utilisée pour éviter tout effet d’ions dissous dans l’eau, et de l’eau dégazée a été utilisée pour éviter un éventuel piégeage des bulles d’air dans les milieux poreux.The invention is not limited to the embodiments presented and other embodiments will be apparent to those skilled in the art. In particular, the water in the aqueous solution is not necessarily demineralized and degassed water. However, during the studies, demineralized water was used to avoid any effect of ions dissolved in the water, and degassed water was used to avoid possible trapping of air bubbles in the porous media.

Liste de référencesList of references

Alamooti et al., 2022 : A. Alamooti et al. Influence of the injection of densified polymer suspension on the efficiency of DNAPL displacement in contaminated saturated soils J. Hazardous Materials 440, 129702Alamooti et al., 2022: A. Alamooti et al. Influence of the injection of densified polymer suspension on the efficiency of DNAPL displacement in contaminated saturated soils J. Hazardous Materials 440, 129702

Carreau, 1972 Carreau, P.J., 1972. Rheological equations from molecular network theories. Transactions of the Society of Rheology 16, 99–127.
Carreau, 1972 Carreau, PJ, 1972. Rheological equations from molecular network theories. Transactions of the Society of Rheology 16, 99–127.

Claims (8)

Procédé pour extraire un liquide dense en phase non aqueuse d’un sol, qui comprend l’utilisation d’un puits d’injection (23) placé de manière adjacente à une zone (21) comprenant le liquide dense en phase non aqueuse, et d’un puits de récupération (25) placé à une distance du puits d’injection (23), de telle sorte qu’au moins une partie du liquide dense en phase non aqueuse soit localisée entre le puits d’injection (23) et le puits de récupération (25), le procédé comprenant les étapes suivantes :
- injection d’une solution aqueuse d’un polymère rhéofluidifiant dans le puits d’injection (23) de manière à libérer ladite solution dans la zone (21) comprenant le liquide dense en phase non aqueuse pour entrer en contact avec le liquide dense en phase non aqueuse dans la zone (21) de manière à déplacer le liquide dense en phase non aqueuse vers le puits de récupération (25), et
- extraction de ladite solution de polymère et du liquide dense en phase non aqueuse du puits de récupération (25),
la solution aqueuse de polymère comprenant un agent densifiant de manière à présenter une densité sensiblement égale à la densité d’un liquide comprenant le liquide dense en phase non aqueuse à extraire, l’agent densifiant étant soluble dans la solution aqueuse à ladite densité.
A method of extracting a dense non-aqueous phase liquid from a soil, which comprises providing an injection well (23) positioned adjacent to a zone (21) comprising the dense non-aqueous phase liquid, and a recovery well (25) positioned at a distance from the injection well (23), such that at least a portion of the dense non-aqueous phase liquid is located between the injection well (23) and the recovery well (25), the method comprising the steps of:
- injecting an aqueous solution of a shear-thinning polymer into the injection well (23) so as to release said solution into the zone (21) comprising the dense liquid in non-aqueous phase to come into contact with the dense liquid in non-aqueous phase in the zone (21) so as to move the dense liquid in non-aqueous phase towards the recovery well (25), and
- extraction of said polymer solution and the dense liquid in non-aqueous phase from the recovery well (25),
the aqueous polymer solution comprising a densifying agent so as to have a density substantially equal to the density of a liquid comprising the dense liquid in non-aqueous phase to be extracted, the densifying agent being soluble in the aqueous solution at said density.
Procédé pour extraire un liquide dense en phase non aqueuse selon la revendication précédente, dans lequel l’agent densifiant est de l’iodure de sodium.A method for extracting a dense liquid in a non-aqueous phase according to the preceding claim, in which the densifying agent is sodium iodide. Procédé pour extraire un liquide dense en phase non aqueuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le polymère est un biopolymère tel que le xanthane, la gomme de guar, de la carboxyméthyl-cellulose ou un mélange de ces composés.A method for extracting a dense liquid in a non-aqueous phase according to any one of the preceding claims, wherein the polymer is a biopolymer such as xanthan, guar gum, carboxymethyl cellulose or a mixture of these compounds. Procédé pour extraire un liquide dense en phase non aqueuse selon la revendication précédente, dans lequel le polymère est du xanthane, présent de préférence dans la solution a une concentration allant de 0,3 g/ml à 1,5 g/ml, préférentiellement de 0,4 à 1,2 g/ml, encore plus préférentiellement de 0,55 g/ml à 1 g/ml, et de façon préférée de 0,8 g/ml.Process for extracting a dense liquid in non-aqueous phase according to the preceding claim, in which the polymer is xanthan, preferably present in the solution at a concentration ranging from 0.3 g/ml to 1.5 g/ml, preferably from 0.4 to 1.2 g/ml, even more preferably from 0.55 g/ml to 1 g/ml, and more preferably from 0.8 g/ml. Procédé pour extraire un liquide dense en phase non aqueuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la densité de la solution aqueuse de polymère peut aller de 1,01 à 1,80 g/ml, et est de préférence de 1,70 g/ml.A method for extracting a dense liquid in a non-aqueous phase according to any one of the preceding claims, wherein the density of the aqueous polymer solution may range from 1.01 to 1.80 g/ml, and is preferably 1.70 g/ml. Procédé pour extraire un liquide dense en phase non aqueuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le liquide dense en phase non aqueuse à extraire est un polluant organique chloré tel que l’hexachlorobutadiène, l'hexachloroéthane, le pentachlorobenzène, le tétrachlorure de carbone, le perchloroéthylène ou le trichloroéthylène, tout autre liquide dense en phase non aqueuse en phase pure (solvants chlorés ou Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques), ou un mélange d’au moins deux de ces polluants.A method for extracting a dense liquid in a non-aqueous phase according to any one of the preceding claims, wherein the dense liquid in a non-aqueous phase to be extracted is a chlorinated organic pollutant such as hexachlorobutadiene, hexachloroethane, pentachlorobenzene, carbon tetrachloride, perchloroethylene or trichloroethylene, any other dense liquid in a non-aqueous phase in pure phase (chlorinated solvents or Polycyclic Aromatic Hydrocarbons), or a mixture of at least two of these pollutants. Procédé pour extraire un liquide dense en phase non aqueuse selon la revendication précédente, dans lequel le liquide dense en phase non aqueuse a la composition suivante :
-de 55,1 à 60,9 % en masse d’hexachlorobutadiène, de préférence de 56,8 à 59,2 %, et préférentiellement 58 %,
- de 13,3 à 14,7 % en masse d'hexachloroéthane, de préférence de 13,7 à 14,3 %, et préférentiellement 14 %,
- de 3,3 à 3,7 % en masse de pentachlorobenzène, de préférence de 3,4 à 3,6 %, et préférentiellement 3,5%,
- de 3,8 à 4,2 % en masse de tétrachlorure de carbone, de préférence de 3,9 à 4,1 %, et préférentiellement 4%,
- de 7,6 à 8,4 % en masse de perchloroéthylène, de préférence de 7,8 à 8,2 %, et préférentiellement 8%, et
- de 1,8 à 2,2 % en masse de trichloroéthylène, de préférence de 1,9 à 2,1 %, et préférentiellement 2%.
A method for extracting a dense liquid in a non-aqueous phase according to the preceding claim, wherein the dense liquid in a non-aqueous phase has the following composition:
- from 55.1 to 60.9% by mass of hexachlorobutadiene, preferably from 56.8 to 59.2%, and preferentially 58%,
- from 13.3 to 14.7% by mass of hexachloroethane, preferably from 13.7 to 14.3%, and preferentially 14%,
- from 3.3 to 3.7% by mass of pentachlorobenzene, preferably from 3.4 to 3.6%, and preferentially 3.5%,
- from 3.8 to 4.2% by mass of carbon tetrachloride, preferably from 3.9 to 4.1%, and preferentially 4%,
- from 7.6 to 8.4% by mass of perchloroethylene, preferably from 7.8 to 8.2%, and preferentially 8%, and
- from 1.8 to 2.2% by mass of trichloroethylene, preferably from 1.9 to 2.1%, and preferentially 2%.
Solution aqueuse d’un polymère rhéofluidifiant comprenant un agent densifiant, la solution présentant une densité allant de 1,01 à 1,80 g/ml, pour son utilisation dans un procédé d’extraction de liquide dense en phase non aqueuse, l'agent densifiant étant de l'iodure de sodium, et le polymère étant un biopolymère tel que le xanthane, la gomme de guar, de la carboxyméthyl-cellulose ou un mélange de ces composés.An aqueous solution of a shear-thinning polymer comprising a densifying agent, the solution having a density ranging from 1.01 to 1.80 g/ml, for use in a process for extracting dense liquid in a non-aqueous phase, the densifying agent being sodium iodide, and the polymer being a biopolymer such as xanthan, guar gum, carboxymethylcellulose or a mixture of these compounds.
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