Brevet FR2867465A1 — publié le 20050916

Dispositif et procédé de dépollution in situ de nappes souterraines La présente invention se rapporte au domaine technique général des dispositifs et procédés de dépollution en particulier de sols et d'eaux de drainage issues du sol, et pollués notamment par des hydrocarbures. D'autres types de pollutions peuvent avantageusement être traitées selon l'invention, par exemple des liquides drainant des métaux lourds.. Le dispositif et le procédé conforme à l'invention s'applique particulièrement mais non exclusivement à des nappes phréatiques, nappes souterraines, poches d'eau, nappes résiduelles ou nappes créées par injection. Il est souvent nécessaire de procéder à une dépollution d'eaux souterraines localisées en dessous ou au voisinage de terrains pollués notamment par des hydrocarbures. On peut citer à titre d'exemple diverses industries et raffineries ou des stations services. La dépollution d'eaux souterraines peut s'avérer relativement complexe et coûteuse à réaliser techniquement avec les procédés existant à ce jour. D'une façon générale, les procédés de drainage utilisés consistent à pomper l'eau, dans des forages aménagés dans la nappe, puis de collecter cette eau drainée chargée d'hydrocarbures ou autres pollutions vers une station fixe de traitement. Ces procédés nécessitent des installations de surface lourdes comportant un dispositif de collecte des eaux, via, par exemple, des canalisations en caniveau, sur des distances souvent importantes, puis une centrale fixe de traitement. Celle-ci nécessite la construction d'un local contenant l'installation technique de traitement. Le but de la présente invention vise à dépolluer de façon innovante "in situ" des eaux souterraines en extrayant de celles-ci des hydrocarbures qui y sont apportés par drainage à travers le sol. L'objet de la présente invention concerne donc un tel procédé et un dispositif susceptible de mettre en oeuvre ledit procédé de façon extrêmement simple, fiable et peu coûteuse. Les buts assignés à la présente invention sont atteints à l'aide d'un procédé de dépollution des eaux souterraines contenant des hydrocarbures ou autres pollutions, consistant à : - utiliser une colonne de drainage s'étendant au moins de la surface jusqu'à un niveau immergé des eaux souterraines, - faire passer les eaux dans un système de filtration inséré dans la colonne de drainage, - établir une circulation en circuit fermé des eaux souterraines allant sensiblement de la surface vers le niveau immergé dans la colonne de drainage et du niveau immergé vers la surface à l'extérieur de ladite colonne en drainant les produits polluants, puis de nouveau vers la colonne de drainage. Le procédé conforme à l'invention présente l'énorme avantage d'être mis en oeuvre localement directement sur le site pollué. Les eaux polluées sont en outre dépolluées progressivement sur le site. Les eaux souterraines remontent ainsi à l'extérieur de la colonne de drainage à travers les sols vers la surface. Les sols peuvent être composés de différentes couches, de sédimentation, solide ou semi-solide, incorporant le cas échéant des nappes ou poches d'eau. Le procédé de dépollution conforme à l'invention permet ainsi de réaliser un lessivage progressif des couches de sols ou de terrains. L'eau épurée se diffuse ainsi dans le sol. Un autre avantage du procédé conforme à l'invention réside dans la possibilité d'effectuer plusieurs forages similaires sur un même site, augmentant ainsi l'efficacité du procédé de dépollution. Selon un exemple de mise en oeuvre, le procédé consiste à provoquer un mouvement de circulation forcée auto-alimentée, se créant avec la mise en place de la colonne de drainage. La mise en oeuvre du procédé ne nécessite pas des moyens ou installations techniques importants. Selon un autre exemple de mise en oeuvre, le procédé consiste à utiliser une pompe immergée favorisant la circulation des eaux souterraines, intégrée notamment dans la partie inférieure du système de filtration. La pompe favorise ainsi le drainage des pollutions vers le système de filtration. Selon un autre exemple encore de mise en oeuvre, le procédé consiste à utiliser l'énergie solaire pour alimenter électriquement la pompe. Le procédé peut alors être mis en oeuvre de façon autonome en cas d'éloignement d'une alimentation électrique traditionnelle. Les buts assignés à la présente invention sont également atteints à l'aide d'un dispositif de dépollution comportant: - un tube de forage s'étendant de la surface du sol jusqu'à un niveau immergé dans les eaux souterraines, - des orifices d'admission ménagés dans le tube de forage sensiblement autour de la surface des eaux souterraines, - des orifices d'expulsion ménagés en partie basse immergée du tube de forage, - un système de filtration inséré dans le tube de forage et à travers lequel circulent les eaux souterraines à dépolluer, et - une pompe de circulation provoquant le mouvement de circulation forcée des eaux souterraines. Un avantage du dispositif conforme à l'invention réside dans l'élimination de toute infrastructure de surface, de type station d'épuration. Les coûts en sont donc favorablement affectés. Selon un exemple de réalisation, le dispositif comporte une trappe d'accès au tube de forage au niveau de la surface du sol. Les éléments insérés dans le tube de forage sont donc facilement accessibles. Selon un autre exemple de réalisation, le système de filtration présente une ouverture d'entrée, collectant les eaux pénétrant dans le tube de forage, et une ouverture de sortie débouchant sur un tube de refoulement dont le diamètre est inférieur au diamètre du tube de forage et s'étendant jusqu'en partie basse du tube de forage. On peut alors utiliser un diamètre donné correspondant à un débit de 20 pompage souhaité. Selon un autre exemple de réalisation, le diamètre de l'ouverture d'entrée est supérieur au diamètre de l'ouverture de sortie. Selon un autre exemple de réalisation, le dispositif de dépollution comporte un organe anti-retour positionné au voisinage de l'extrémité basse du tube de refoulement, au-dessus des orifices d'expulsion, obturant l'espace annulaire délimité entre le tube de refoulement et le tube de forage, empêchant des remontées d'eaux dans le tube de forage. Selon un autre exemple de réalisation, le dispositif de dépollution comporte un moyen de levage raccordé au système de filtration et susceptible de modifier le positionnement du sous-ensemble comprenant le système de filtration et le tube de refoulement. On obtient ainsi un dispositif de dépollution dont le système de filtration et le tube de refoulement sont mobiles dans le tube de forage. Selon un autre exemple de réalisation, le dispositif de dépollution comporte au moins un organe de guidage solidaire du tube de refoulement et s'appuyant sur la paroi interne du tube de forage. Selon un autre exemple de réalisation, le tube de refoulement est constitué d'un assemblage de tubes modulaires. Le tube de forage peut alors ainsi s'adapter à diverses profondeurs, dépendant de l'épaisseur et/ou de la localisation de la ou des couches à dépolluer. Selon un autre exemple de réalisation, l'organe de levage est raccordé au système de filtration avec un câble traversant la trappe d'accès. Selon un autre exemple de réalisation, la pompe de circulation immergée est positionnée dans le système de filtration au voisinage de l'ouverture de sortie ou en aval du système de filtration, refoulant les eaux filtrées et dépolluées dans le tube de refoulement. Selon un autre exemple encore de réalisation, la pompe de circulation est reliée à une alimentation électrique via un câble électrique traversant le système de filtration. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront également de la description détaillée figurant ci-après en référence aux dessins annexés, à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels: - la figure 1 schématise le fonctionnement d'un exemple de réalisation du dispositif de dépollution conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue détaillée du dispositif de dépollution de la figure 1. Le dispositif de dépollution conforme à l'invention comporte un tube de forage (1) s'étendant de la surface (2) du sol (3) jusqu'à un niveau immergé dans une couche souterraine (4). Le forage est ainsi effectué dans le sol (3) de manière à déboucher par exemple dans une nappe phréatique ou une poche d'eau ou des couches de sédimentation souterraines. Le tube de forage (1) est par exemple un tube en PVC connu en tant que tel. L'extrémité supérieure affleurant avec la surface du sol est ouverte. Des orifices d'admission (5) sont ménagés dans le tube de forage (1) sensiblement autour de la surface des eaux souterraines (4). La surface (6) est en général recouverte d'une couche d'hydrocarbures (7). Cette couche d'hydrocarbures (7) peut donc aisément être admise dans le tube de forage (1) via les orifices d'admission (5). Des orifices d'expulsion (8) sont également ménagés en partie basse (9) du tube de forage (1) de manière à permettre une circulation des eaux souterraines par gravité entre les orifices d'admission (5) et les orifices d'expulsion (8). Les eaux souterraines sont alors expulsées par les orifices d'expulsion (8) pour réaliser un circuit fermé de circulation remontant à l'extérieur du tube de forage (1) vers la surface (6). En remontant, par diffusion, à l'extérieur du tube de forage (1) vers la surface (6), les eaux souterraines se 2867465 5 chargent progressivement de polluants du type hydrocarbures et les ramènent ainsi à la surface. Elles favorisent ainsi leur remontée à la surface. Le dispositif de dépollution conforme à l'invention comporte également un système de filtration (10) inséré dans le tube de forage (1) et à travers lequel circulent les eaux souterraines. La circulation des eaux souterraines à l'intérieur et à l'extérieur du tube de forage (1) est matérialisée par les flèches sur les figures 1 et 2. Le tube de forage (1) comporte par exemple une trappe d'accès (11) au 1 0 niveau de la surface (2) du sol (3). Cette trappe d'accès (11) permet à tout moment d'accéder à l'intérieur du tube de forage et d'intervenir par exemple sur le système de filtration (10). La trappe d'accès (11) peut comporter une cartouche de filtration des odeurs et gaz. Le système de filtration (10) présente par exemple une ouverture d'entrée (12) collectant les eaux pénétrant par les orifices d'accès (5) dans le tube de forage (1) et une ouverture de sortie (13) débouchant sur un tube de refoulement (14) dont le diamètre est inférieur au diamètre du tube de forage (1). Le système de filtration (10) comporte par exemple une cartouche filtrante amovible contenant un produit d'adsorption. La cartouche est remplacée selon une périodicité définie en fonction du degré de pollution. Le tube de refoulement (14) s'étend jusqu'en partie basse (9) du tube de forage et refoule les eaux souterraines filtrées directement au voisinage des orifices d'expulsion (8). Le système de filtration (10) présente ainsi avantageusement un diamètre de l'ouverture d'entrée (12) supérieur au diamètre de l'ouverture de sortie (13). Le dispositif de dépollution conforme à l'invention comporte également un organe anti-retour (15) positionné au voisinage de l'extrémité basse (9), les tubes de refoulement (14) obturant ainsi l'espace annulaire délimité entre le tube de refoulement (14) et le tube de forage. L'organe anti-retour (15) se situe donc au-dessus des orifices d'expulsion (8). L'organe anti-retour (15) empêche ainsi des remontées d'eaux filtrées et épurées dans le tube de forage (1), et favorise leur diffusion dans le sol. 3 5 Le dispositif de dépollution conforme à l'invention comporte également un moyen de levage (16) raccordé au système de filtration (10) et susceptible de modifier le positionnement du sous-ensemble comprenant le système de filtration (10) et le tube de refoulement (14). Le système de filtration (10) peut ainsi adapter sa position au niveau des eaux 2867465 6 souterraines. Le moyen de levage (16) permet également à des fins d'entretien d'intervenir sur le système de filtration en le retirant du tube de forage (1). Avantageusement, le dispositif de dépollution comporte au moins un organe de guidage (17) solidaire du tube de refoulement (14) s'appuyant sur une paroi interne (la) du tube de forage (1). L'organe de guidage comporte par exemple des patins de guidage montés sur des raccords (18) et glissant sur la paroi interne (1 a). Un déplacement en hauteur du système de filtration associé au tube de refoulement (14) est ainsi facilité, notamment en cas de grande profondeur. A titre d'exemple, le tube de refoulement (14) peut être constitué d'un assemblage de tubes modulaires. Les assemblages sont effectués par l'intermédiaire d'un raccord (18) connu en tant que tel. Un tel raccord (18) est également prévu entre le tube de refoulement (14) et le système de filtration (10). Avantageusement, l'organe de levage (16) est raccordé au système de filtration (10) avec un câble traversant une ouverture (11a) ménagée dans la trappe d'accès (11). Le dispositif de dépollution comporte également une pompe de circulation (19) immergée, positionnée en aval du système de filtration (10) ou de préférence dans le système de filtration (10) au voisinage de l'ouverture de sortie (13) refoulant ainsi les eaux filtrées dans le tube de refoulement (14). Cette pompe de circulation (19) intégrée au dispositif favorise la circulation des eaux. La pompe de circulation (19) est par exemple reliée à une alimentation électrique via un câble électrique (20) traversant le système de filtration (10). Ce dernier est avantageusement pourvu d'un passage traversant (21). La pompe de circulation (19) est par exemple alimentée en courant via un générateur fonctionnant à l'énergie solaire ou par une alimentation de 12 V ou 220 V. Selon un exemple de réalisation conforme à l'invention, le système de filtration (10) comporte un compartiment (22) situé sous les moyens de filtration et dans lequel est agencée la pompe de circulation (19). Des ouvertures correspondantes (13a) sont prévues en aval des moyens de filtration de manière à permettre d'alimenter en eau filtrée la pompe de circulation (19). Selon un exemple de filtration conforme à l'invention et représenté aux figures, le dispositif comporte un système d'aspiration avec flotteur (22) . Le système d'aspiration de type écrémage avec flotteur (22), par exemple en matériau alvéolaire, permet de suivre les variations du niveau de surface des eaux et d'optimiser la collecte des hydrocarbures d'une couche superficielle (7) desdites eaux souterraines. Le procédé conforme à l'invention est donc basé sur un pompage de l'eau en surface et sur son remplacement simultané, créant ainsi un 5 mouvement de drainage à travers les couches du sol. 8 REVENDICATIONS 1. Procédé de dépollution d'eaux souterraines contenant des hydrocarbures ou autres pollutions, consistant à : - utiliser une colonne de drainage s'étendant au moins de la surface jusqu'à un niveau immergé des eaux souterraines, - faire passer les eaux dans un système de filtration inséré dans la colonne de drainage, - établir une circulation en circuit fermé des eaux souterraines allant sensiblement de la surface vers le niveau immergé dans la colonne de drainage et du niveau immergé vers la surface à l'extérieur de ladite colonne en drainant les produits polluants, puis de nouveau vers la colonne de drainage. 2. Procédé de dépollution selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à provoquer un mouvement de circulation auto-alimentée, se créant avec la mise en place de la colonne de drainage. 3. Procédé de dépollution selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une pompe immergée favorisant la circulation des eaux souterraines, et notamment en aval du système de filtration. 4. Procédé de dépollution selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser l'énergie solaire pour alimenter électriquement la pompe. 5. Dispositif de dépollution pour mettre en oeuvre le procédé de dépollution conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant: - un tube de forage s'étendant de la surface du sol jusqu'à un niveau immergé dans les eaux souterraines, - des orifices d'admission ménagés dans le tube de forage sensiblement autour de la surface des eaux souterraines, - des orifices d'expulsion ménagés en partie basse immergée du tube de forage, - un système de filtration et de dépollution inséré dans le tube de forage et à travers lequel circulent les eaux souterraines à dépolluer, et - une pompe de circulation provoquant le mouvement de circulation en circuit forcée des eaux souterraines. 6. Dispositif de dépollution selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une trappe d'accès au tube de forage au niveau de la surface du sol. 7. Dispositif de dépollution selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le système de filtration présente une ouverture d'entrée, collectant les eaux pénétrant dans le tube de forage par les orifices d'admission, et une ouverture de sortie débouchant sur un tube de refoulement dont le diamètre est inférieur au diamètre du tube de forage et s'étendant jusqu'en partie basse du tube de forage. 8. Dispositif de dépollution selon la revendication 7, caractérisé en ce que le diamètre de l'ouverture d'entrée est supérieur au diamètre de l'ouverture de sortie. 9. Dispositif de dépollution selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte un organe anti-retour positionné au voisinage de l'extrémité basse du tube de refoulement, obturant l'espace annulaire délimité entre le tube de refoulement et le tube de forage, empêchant des remontées d'eaux dans le tube de forage. 10. Dispositif de dépollution selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de levage raccordé au système de filtration et susceptible de modifier le positionnement du sous-ensemble comprenant le système de filtration et le tube de refoulement. 11. Dispositif de dépollution selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe de guidage solidaire du tube de refoulement et s'appuyant sur la paroi interne du tube de forage. 12. Dispositif de dépollution selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le tube de refoulement est constitué d'un assemblage de tubes modulaires. 13. Dispositif de dépollution selon la revendication 10 et la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe de levage est raccordé au système de filtration avec un câble traversant la trappe d'accès. 14. Dispositif de dépollution selon l'une quelconque des revendications 5 à 13, caractérisé en ce que la pompe de circulation immergée est positionnée dans le système de filtration au voisinage de l'ouverture de sortie ou en aval du système de filtration, refoulant les eaux filtrées et dépolluées dans le tube de refoulement. 15. Dispositif de dépollution selon la revendication 14, caractérisé en ce que la pompe de circulation est reliée à une alimentation électrique via un câble électrique traversant le système de filtration.