Bombeamento e Tratamento - Pump and treat -

Para começar: Quando bombear e tratar é uma adequada abordagem de remediação? O que está envolvido na aplicação "inteligente" do pump-and-treat ? Quais são os rejeitos e como a recuperação pode ser antecipada? Quais são os métodos recomendados para enfrentar os desafios da contenção hidráulica eficaz ? Como o projeto e operação de uma bomba e tratamento do sistema pode ser otimizado e os seus desempenhos medidos? Quando variações e alternativas para métodos convencionais pump-and-treat devem ser usados?

Remediações in situ -Sistema de bombeamento (pump and treat); -Sistema de Air Sparging; -Sistema de Extração de vapores (soil vapor extraction); -Sistema de Extração Multifásica (MPE); -Processos Oxidativos Avançados (POA); -Barreiras Reativas, Barreiras Hidráulicas, Funnel Gate, etc. -Biorremediação

Introdução Retirada da água do solo  bombeamento Posterior tratamento Reinjeção no local ou uso Método ativo Não recupera a água a padrões para consumo Sistemas de tratamento: Carvão ativado Filtros de contato Air stripping Biológico Lodo ativado

Princípios remover elevados volumes de contaminação impedir o avanço  barreira hidrogeológica. rebaixamento do lençol freático da área afetada. sistema de tratamento: caixa separadora de água e óleo, air stripping, tratamento físico químico e filtros em carvão ativado.

Princípios (cont). sistema de tratamento: Adição de nutrientes no efluente tratado re-injeção no solo e auxílio nos processos de biodegradação.

Uso apropriado da técnica Contenção hidraúlica Tratamento

Exemplos de contenção hidráulica - planta e seção vertical - (a) Poço de bombeamento, (after Cohen et al., 1994)

Exemplos de contenção hidráulica - planta e seção vertical (cont) - (b) Drenagem

Exemplos de contenção hidráulica - planta e seção vertical (cont) - (c) Poço dentro de um sistema de barreiras

Plumas de contaminantes: função da densidade e miscibilidade com águas subterrâneas (A) líquidos leves (gasolina e metanol) tendem a fluir para as porções superiores do aqüífero

(b) líquidos densos (percloro-etileno [PCE] e etileno glicol) criam uma pluma que contamina toda a espessura do aqüífero (adaptado de Gorelick et al., 1993).

Diagrama conceitual de DNAPL (TCE) com base em amostragem de solo e água subterrânea em um aqüífero heterogêneo de areia e cascalho. A extrema dificuldade na limpeza deste site, que inclui cinco formas distintas do TCE (vapores e produto residual na zona vadosa; agrupados, residual, e o produto dissolvido na águas subterrâneas), levou à modificação do sistema de bombeamento e tratamento para contenção hidráulica e não restauração (adaptado de Clausen e Solomon, 1994).

Principais tipos de ambiência hidrogeológicas Aquíferos homogêneos Aquíferos heterogêneos Aquíferos fraturados

Computação Gráfica como ferramenta para caracterização do sítio Software SITE3D EPA, ajuda a visualizar em três dimensões uma pluma de contaminantes TCE em um sítio profundo. Amarelos e vermelhos indicam zona com concentrações mais alta de TCE na água subterrânea.

O Efeito das Fases NAPL na contaminação da água subterrânea

NAPL Escuro (Soltrol) e água em um micromodelo homogêneo após (a) o deslocamento de água por NAPL e então (b) o deslocamento de NAPL por água, com NAPL na saturação residual (Wilson et al., 1990).

Fotomicrografias de (a) uma bolha única ocupando um corpo dos poros, e (b) uma bolha dupla ocupando dois corpos porosos e uma garganta de poros. (Wilson et al., 1990).

Antecipando problemas com resíduos e ricochetes (rebound)

Concentração versus tempo de bombeamento ou o volume mostrando rejeitos e efeitos de ricochete = rebound (Cohen et al., 1994).

Contaminantes são mobilizados quando a água do solo que é supersaturado com um contaminante vem em contato com um NAPL (a). Ou o contaminante adsorvido em um carbono orgânico ou na superfície do mineral (b).

Alta velocidade de água subterrânea e curto tempo de contato resultará em contaminante a baixas concentrações, e baixas velocidades e contato prolongado resulta em alta concentrações de contaminantes (c). (adaptado de Gorelick et al., 1993).

Concentração de contaminantes dissolvidos na água subterrânea bombeada a partir de uma fonte recuperada em função do tempo de formação de um precipitado que contém contaminantes de fase sólida (Palmer e Pesca, 1992).

Mudanças nas concentrações médias de tricloroetileno (TCE) em lentes de argila de espessura variável como uma função do tempo (NRC, 1994).

Rejeitos resultantes das variações de velocidade da água subterrânea: (a) variações horizontais na velocidade de movimento da água subterrânea em direção a um poço de bombeamento (Keely, 1989).

(b) maiores concentrações de rejeitos quando os caminhos são mais lento mistura com concentrações menores por caminhos mais rápidos (Palmer e Fish, 1992)

(c) em um aqüífero estratificado (areia e cascalho), rejeitos ocorre em t1 quando água limpa do estrato superior de cascalho ainda se mistura com água subterrânea contaminada nas camadas inferiores de areia (Cohen et al., 1994). Aquífero estratificado areia-cascalho

Zona de resíduos criada em cone de depressão após a cessação do sistema de recuperação de LNAPL (Gorelick et al., 1993).

Contenção hidráulica efetiva Plano de estratégia de contenção de restauração mista: sistema de bomba e tratamento com barreira de muros para conter a água subterrânea fonte de contaminação (p.ex.: NAPL ou resíduos presentes) e, em seguida, recolher e tratar a pluma do contaminante dissolvido (Cohen et al., 1994).

Taxa de bombeamento Função: condutividade hidráulica do aquífero tamanho da zona de contaminação tempo de degradação coeficiente de distribuição do contaminante

Variações e Alternativas aos Métodos Convencionais de bombeamento e tratamento - Pump-and-Treat - Usando trincheiras ou em combinação com drenos ou para substituir os poços verticais de bombeamento Utilizando poços horizontais ou trincheiras para substituir ou complementar poços verticais Induzir fraturas no subsolo para melhorar o rendimento dos poços Implementação de controle de origem zona vadosa e remediação, muitas vezes como um complemento necessário para a limpeza de água subterrânea Fazendo melhorias químicas, que podem ter o potencial de acelerar a remediação do aqüífero

Abordagem usando trincheiras ou poços horizontais para interceptar plumas contaminantes (USEPA, 1994).

Abordagem usando trincheiras ou poços horizontais para interceptar plumas contaminantes (USEPA, 1994) - cont.

Algumas aplicações de poços horizontais: (a) interseção com camadas planas - deitada (b) intercepção de pluma alongada pelo gradiente regional, (c) interceptando fraturas verticais, e (d) acesso sob estruturas (USEPA, 1994).

Diagrama do processo para pulverização aérea (air sparging) com (a) poços verticais

(b) poços horizontais (depois NRC, 1994).

Esquema de incremento químico do sistema pump-and- treat Esquema de incremento químico do sistema pump-and- treat. As principais áreas de destaque são mostradas em caixas. Em alguns casos, o agente reativo vai ser recuperado e reutilizado. (Palmer e Fish, 1992).

Sistema de biorremediação aeróbica in situ: (a) poço de injeção com aspersor (Sims et al.1992, depois Thomas e Ward, 1989).

(b) galeria de infiltração

Opções de gestão alternativa de pluma em águas subterrâneas: (a) sistema de bomba e tratamento, (b) biorremediação intrínseca, (c) na cortina de reação in situ, (d) sistema de funil e porta. (adaptado de Starr e Cherry, 1994).

Configurações de Funil e Porta (Starr e Cherry, 1994).

Bombeamento, tratamento e reinjeção Vantagens custo relativamente baixo controle de contaminantes no local transtornos mínimos no local não há interrupção das operações comerciais e industriais Desvantagens possibilidade de espalhamento do contaminante dificuldade no processo de reinjeção dificuldade no controle de fluxo devido a não homogeneidade longo tempo de tratamento

Considerações Finais Contenção hidráulica convencional (pump-and-treat ) maioria dos sítios contaminados. controlar a migração da pluma para regiões mais afastadas  remoção de fontes secundárias da contaminação remoção de grandes volumes de água do subsolo medida eficiente de remediação, em certas condições: lentas taxas de desorção e dissolução dos compostos.

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Referências bibliográficas (cont.) Marquis, Jr., S. 1995. Don’t Give Up on Pump and Treat: Enhance It with Bioremediation. Soils & Groundwater Cleanup, August- September, pp. 46-50. McMurty, D.C., and R.O. Elton. 1985. New Approach to In-Situ Treatment of Contaminated Groundwaters. Environ. Progress 4(3):168-170. National Research Council (NRC). 1994. Alternatives for Ground Water Cleanup. National Academy Press. 336 pp. Norris, R.D. et al. 1993. In-Situ Bioremediation of Ground Water and Geological Material: A Review of Technologies. EPA/600/R-93/124 (NTIS PB93-215564). R.S. Kerr Environmental Research Laboratory, Ada, OK. [13 authors; see also Norris et al., 1994] Palmer, C.D. and W. Fish. 1992. Chemical Enhancements to Pump-and-Treat Remediation. Ground Water Issue Paper. EPA/540/S- 92/001. R.S. Kerr Environmental Research Laboratory, Ada, OK. 20 pp. Piwoni, M.D. and J.W. Keeley. 1990. Basic Concepts of Contaminant Sorption at Hazardous Waste Sites. Ground Water Issue. EPA/ 540/4-90/053. R.S. Kerr Environmental Research Laboratory, Ada, OK. 7 pp. Rogers, L.L., R.U. Dowla, and V.M. Johnson. 1995. Optimal Field-Scale Groundwater Remediation Using Neural Networks and Genetic Algorithm. Environ. Sci. Technol. 29(5):1145-1155.

Para saber mais: http://www.clean.com.br/artigos/remediation/Introduction%20to%20Pump%20%26%20Treat%20Remediation.pdf http://www.clean.com.br/artigos/remediation/EPA%20542-R-02-009%20Elements%20of%20Effective%20Management%20of%20Operating%20Pump%20and%20Treat%20Systems.pdf