Description des techniques d’injection et de chauffage des parcelles lysimétriques

3.4.1. Injection des oxydants

3.4.1.1. Premier système : réseau de drains d’injection en surface et à mi-hauteur

Figure 53 : Réseau de drains d’injection des oxydants en surface (en haut à gauche) et à mi-hauteur (en haut à droite) et parcelle lysimétrique prête à être traitée (en bas)

La première solution mise en œuvre pour diffuser l’oxydant au sein des parcelles lysimétriques est le réseau de drains d’injection. Le rayon d’action d’un liquide en milieu non saturé étant d’une trentaine de centimètres, deux niveaux d’injection ont été installés : juste en dessous de la surface et à mi-hauteur de terre (20 cm de profondeur). En surface, un drain agricole en PVC perforé d’une

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quinzaine de mètres a été disposé en spirale, alors qu’à mi-hauteur quatre drains en PVC perforé de 3 m ont été disposés horizontalement et espacés entre eux de 50 cm (Figure 53). Deux thermocouples Lascar Electronics de type K ou T ont également été placés à 15 et 35 cm de profondeur afin de suivre l’évolution de la température dans les parcelles lysimétriques. Lorsqu’un soutien thermique a été apporté, les drains à mi-hauteur sont en inox perforé et quatre thermocouples – 2 à 15 cm et 2 à 35 cm de profondeur – ont été placés.

L’injection du permanganate a été effectuée à l’aide d’une pompe centrifuge à entraînement magnétique Iwaki MX403. Un système de recirculation de l’oxydant dans la cuve couplé à la présence de vannes à divers endroits du réseau a permis de réduire et contrôler le débit d’injection, ce dernier étant voulu entre 0,2 et 0,7 m3 h-1. Ce système n’a pas pu être mis en place avec le persulfate. En effet, le point de fonctionnement élevé de la pompe (pression de 2 bar et débit minimal de 1,2 m3 h -1) a provoqué le bullage de la solution concentrée de persulfate et donc l’apparition du phénomène de cavitation dans le corps de pompe, empêchant le bon fonctionnement de cette dernière. D’autres techniques d’injection du persulfate ont été testées. L’injection gravitaire a notamment été essayée car elle a l’avantage de ne nécessiter aucune pompe. Cependant, la pression exercée par la solution oxydante dans les cuves, d’une contenance de 1 m3, devenait insuffisante à mi-hauteur de cuve. Une pompe doseuse Milton Roy MAXROY® a finalement été préférée étant donné que les débits d’injection fixés étaient assez faibles pour permettre son utilisation (débit de fonctionnement entre 0,055 et 0,550 m3 h-1).

Figure 54 : Répartition homogène de l’oxydant à mi-hauteur (en haut) mais hétérogène en surface (en bas)

Le premier mètre cube de solution oxydante a été injecté de cette manière, hormis pour les parcelles lysimétriques SC. Elle a ensuite été modifiée pour deux raisons principales :

- une mauvaise répartition de l’oxydant en surface. En effet, quel que soit le débit imposé l’oxydant s’accumulait dans les premiers mètres de drain, finissant même parfois par déborder de la parcelle lysimétrique sans atteindre le reste de la terre (Figure 54) ;

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- la présence de chemins préférentiels, qui menait à une évacuation rapide et importante de l’oxydant en sortie de parcelle. Le temps de contact entre l’oxydant et la terre était donc faible voire nul en certains endroits.

3.4.1.2. Deuxième système : noyage partiel des parcelles lysimétriques

Le système précédent a été modifié afin d’augmenter à la fois l’homogénéité de la répartition de l’oxydant et le temps de contact entre l’oxydant et la terre.

Les drains en spirale ont été retirés et des berges de terre ont été formées afin d’éviter le débordement de l’oxydant hors des parcelles (Figure 55). Un bouchon a également été placé en sortie de parcelle avant chaque injection afin de contenir l’oxydant plus longtemps dans la parcelle. Il est retiré 24 h plus tard afin d’obtenir un temps de contact représentatif des conditions insaturées. Les injections se sont déroulées en alternant l’arrosage en surface et l’injection dans les quatre drains situés à mi-hauteur. Les parcelles sont ainsi noyées à la fois par le haut et par le bas, ce qui assure une répartition homogène de l’oxydant au sein de l’ensemble de la terre. De plus, le volume d’oxydant injecté (0,5 m3) est inférieur au volume poreux de la terre et du massif drainant (environ 1,5 m3). Le noyage n’est donc que partiel pour rester le plus proche possible des conditions insaturées : l’oxydant s’accumule et sature le massif drainant, et non la terre.

Figure 55 : Mise en place de berges de terre (à gauche) pour contenir l’oxydant lors du noyage partiel des parcelles lysimétriques (à droite)

3.4.2. Chauffage des parcelles lysimétriques

Les parcelles ont été chauffées par circulation d’air chaud. Deux modes de transfert thermique ont été comparés : la conduction et la convection.

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3.4.2.1. Chauffage conductif des parcelles lysimétriques oxydées au persulfate (SC)

Le chauffage conductif a été assuré par l’installation à mi-hauteur de terre (20 cm de profondeur) de trois tubes inox espacés entre eux de 66 cm (Figure 56). Des vannes positionnées en entrée et sortie de tube permettent de réguler le débit d’air chaud. Ce dernier est produit à l’aide d’un chauffe-air Leister LHS 61S SYSTEM situé en entrée de parcelle, qui chauffe l’air atmosphérique apporté par une souffleuse. La température de l’air chaud est ajustée grâce à un thermostat situé sur le chauffe-air. Les quatre thermocouples placés au sein de la terre permettent de suivre la montée en température des parcelles lysimétriques. Enfin, de la laine de verre Ursa Home 40 RP de 200 mm d’épaisseur est posée en surface afin de limiter les déperditions thermiques. Elle est retirée avant chaque injection et remise en place entre chaque injection.

Figure 56 : Chauffage conductif par injection d’air chaud dans trois tubes inox placés à mi-hauteur de terre (en haut) et isolation thermique par pose de laine de verre en surface des parcelles lysimétriques

(en bas)

3.4.2.2. Préchauffage convectif des parcelles lysimétriques oxydées au permanganate Le système de chauffage convectif est différent du système de chauffage conductif en trois points :

- les tubes inox sont perforés afin de permettre la circulation de l’air chaud dans la terre, - les tubes sont placés au fond de la terre (40 cm de profondeur) car l’air chaud remonte vers

la surface,

- seuls deux tubes espacés entre eux de 1 m ont été installés, le transfert de chaleur par convection étant plus hétérogène (chemins préférentiels) mais également plus important que le transfert de chaleur par conduction (Figure 57).

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La laine de verre posée en surface des parcelles lysimétriques est maintenue en place pendant toute la durée du préchauffage puis est retirée avant le début des injections.

Figure 57 : Chauffage convectif des parcelles lysimétriques par injection d’air chaud dans deux tubes inox perforés placés au fond de la terre