Descontaminación por extracción de vapores a vacío de diferentes tipos de suelos afectados por hidrocarburos

Resumen

INTRODUCCIÓN En esta investigación se pretende determinar la relación existente entre los datos obtenidos en ensayos de laboratorio y de campo mediante la aplicación de la técnica de extracción de vapores a vacío en suelos de diferente naturaleza. Para ello, a escala de laboratorio, se ha intentado reproducir las condiciones iniciales observadas en los emplazamientos reales descontaminados “in situ”. Este trabajo intenta, asimismo, establecer modelos de comportamiento en la eliminación de compuestos orgánicos volátiles (COVs) en función del tipo de suelo y para un mismo contaminante, de tal forma que se optimice el sistema de descontaminación a utilizar. DESARROLLO EXPERIMENTAL Los experimentos de laboratorio se realizan inyectando, a través del septum, un volumen de gasolina de 98 octanos, idéntico en todos los casos. A continuación se fuerza la circulación a través del sistema del aire, con caudales previamente seleccionados, en función de la permeabilidad del lecho y de las condiciones de equilibrio. En campo se ha realizado un estudio sobre cuatro emplazamientos de estaciones de servicio con litología del subsuelo diferente en cada caso. En todos ellos se han determinado una serie de características que permitieron definir las condiciones previas y posteriores a la aplicación del sistema de descontaminación mediante la técnica de extracción de vapores a vacío (SVE). Los resultados experimentales procedentes de los ensayos de campo y laboratorio permiten obtener una de curva de evolución de la limpieza del suelo, en la que se representa la concentración de vapor de gasolina (HTP) en la corriente de aire que abandona el suelo frente al volumen de aire circulado expresado como NVP de suelo. Aplicando las ecuaciones de transporte del contaminante adimensionalizadas del modelo bizonal se han ajustado los resultados experimentales obtenidos. En general, el modelo representa satisfactoriamente los resultados experimentales, aunque en el emplazamiento de Valencia se aprecia que algunos puntos experimentales se alejan del ajuste entre 159 y 177 VP, debido a que se produjo una parada temporal en el sistema. CONCLUSIONES 1) En los ensayos de vacío en campo, los tiempos de respuesta obtenidos en los pozos son directamente proporcionales a la distancia existente entre el pozo de control y el de vacío. Además el vacío observado disminuye cuando dicha distancia aumenta. Por otra parte, el radio de influencia de la extracción de vapores disminuye cuando lo hace la permeabilidad. 2) La concentración de vapor de gasolina en el aire extraído de los pozos disminuye en todos los emplazamientos a medida que transcurre la limpieza hasta alcanzar un valor asintótico. 3) Los resultados obtenidos en laboratorio respecto a la retención (R), se comportan en sentido opuesto a lo que se esperaba, presentando valores más elevados para el suelo arenoso de Mallorca. 4) Llos ensayos a escala de laboratorio pueden permitir obtener valores de retención (R) útiles para la predicción del comportamiento a escala de campo, pero debe extremarse el cuidado a la hora de conseguir un empaquetamiento adecuado del suelo. 5) Todos los suelos tienen un comportamiento bastante parecido del parámetro β cuyo valor crece notablemente en campo respecto al valor obtenido en laboratorio. Dicho parámetro, que refleja la proximidad del sistema al equilibrio, crece a escala de campo debido a que el caudal de aire circulante (0,10 a 0,53 NVP/h) es notablemente inferior al empleado en el laboratorio (60 a 1194 NVP/h). 6) El caudal de extracción de aire se muestra como una variable determinante en el sistema de extracción de vapores a vacío. RESUMEN BIBLIOGRÁFICO CAMERON, D. R. & KLUTE, A. (1977). “Convective- dispersive solute transport with a combined equilibrium and kinetic adsorption model”. Water Resources Research, 13 (1), pp. 183-188. COAST, K. H. & SMITH. B. D. (1964). “Dead-end pore volume and dispersion in porous media”. Society of Petroleum Engineers Journal, 4, pp. 73-84. DEANS, H. H. (1963). “A mathematical model for dispersion in the direction of flow in porous media”. Society of Petroleum Engineers Journal, 3, pp. 49-52. DORRONSORO FERNÁNDEZ, C., 2009. Master En Ingeniería Del Medio Ambiente. Módulo Suelos. Dpto Edafología y Química Agrícola Facultad De Ciencias. Universidad De Granada. GÓMEZ LAHOZ, C., RODRÍGUEZ MAROTO, J.M. and WILSON, D.J., 1991. Soil Clean Up by in Si/u Aeration. VI. Effects of Variable Permeabilities. Sci. & TechnoL, 26. HATZIKIOSEYIAN, A.; TSEZOS, M. & MAVITUNA, F. (2001). “Application of simplified rapid breakthrough curves from fixed bed biosorption reactors”. Hydrometallurgy, 59, pp. 395- 406. MAROTO ARROYO, E., 2003. Procesos De Evolución De La Descontaminación "in Situ" De Suelos Afectados Por Hidrocarburos. Departamento Del Ordenación Del Territorio, Urbanismo y Medio Ambiente. Escuela Técnica Superior De Ingenieros De Caminos, Canales y Puertos. Universidad Politécnica De Madrid. NKEDI-KIZZA, P.; BIGGARr, J. W.; SELIM, H. M.; VAN GENUCHTEN, M. Th.; WIERENGA, P. J.; DAVIDSON, J. M. & NIELSEN, D. R. (1984). “On the equivalence of two conceptual models for describing ion exchange during transport through an aggregated Oxisol”. Water Resources Research, 20, pp. 1123-1130. RODRÍGUEZ MAROTO, J.M. and GÓMEZ LAHOZ, C., 1995a. Modeling of in Situ Techniques for Treatment of Contaminated Soils; Soil Vapor Extraction, Sparging and Bioventing. Wilson, D. J., Technomic Pub., Lancaster PA, EE.UU. RODRÍGUEZ MAROTO, J.M., et al, 1995b. Limpieza De Suelos Contaminados Mediante Aireación in Situ. (IV) Condiciones De Diseño. Revista Ingeniería Química. RODRÍGUEZ MAROTO, J.M. and GARCÍA HERRUZO, F., 1998. Limpieza De Suelos Contamiandos Mediante Aireación in Situ. (V) Sistemas De Bombeo, Control y Tratamiento De La Fase Vapor. Revista Ingeniería Química. U.S. Enviromental Protection Agency, 1997. Analysis of Selected Enhancements for Soil Vapor Extraction. EPA/542/R-97/007, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, D.C. U.S. Enviromental Protection Agency, 1990. Subsurface Contamination Reference Guide. Office of Emergency and Remedial Response. EPA 540/2-90/011. Washington D.C. U.S. Enviromental Protection Agency, 1986. Control Technologies for Hazardous Air Pollulants. EPA/625/6-86/014. VALOCHI, A. J. (1985). “Validity of the local equilibrium assumption for modeling sorbing solute transport through homogeneous soils”. Water Resources. Research, 21, pp. 808-820. VAN GENUCHTEN, M. Th. & WAGENET, R. J. (1989). “Two site/Two Region models for pesticide transport and degradation: theoretical development and analytical solutions”. Soil Science Society of America Journal, 53 (5), pp. 1303-1310. VAN GENUCHTEN, M. Th. & WIERENGA, P. J. (1976). “Mass transfer studies in porous media: I. Analytical solutions”. Soil Science Society of America Proceedings, 40, pp. 473- 480.