Ensuring permeable reactive barrier efficacy and longevity

• Autorzy: Suponik T.

Warianty tytułu

PL

Zapewnienie skuteczności i długotrwałości działania technologii PRB

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

PRB technology is a technique of groundwater remediation where contaminants are removed from an aquifer by the flow through a permeable reactive barrier (PRB) filled with a special material called a "reactive material". In this paper problems connected with precipitate formation in zero-valent iron Fe0 used as a reactive material were described – the precipitate may finally reduce the reactivity of this material and its hydraulic conductivity. Then, on the basis of the laboratory test changes of pH, oxidation-reduction potential (ORP), and dissolved oxygen (DO) concentration which accompany precipitate formation were demonstrated. Moreover, on the basis of hydrologic modeling the following rule was presented and proved: in order to increase PRB efficacy (in Funnel-and-Gate System) by increasing the hydraulic capture zone width, the ratio of the gate hydraulic conductivity ("gate" includes the reactive material in Funnel-and-Gate System of PRB Technology) to the aquifer hydraulic conductivity (k_gate/k_aq) should take the value of six. The precipitate formatted in zero-valent iron may reduce the hydraulic conductivity of the reactive gate. Therefore, it was assumed that the ratio of kgate/kaq should amount to 10. This value gives certainty that reduction in gate hydraulic conductivity due to precipitate formation will not impact the hydraulic capture zone width. The above mentioned solution can ensure effective and long-lasting treatment process in reactive barrier.

PL

Technologia przepuszczalnych reaktywnych barier (PRB) należy do metod remediacji wód gruntowych. W technologii tej zanieczyszczenia usuwane są bezpośrednio w warstwie wodonośnej poprzez przepływ skażonego strumienia wód gruntowych przez wypełnioną odpowiednim materiałem (aktywnym) barierę aktywną. W artykule przedstawiono problemy związane z tworzeniem się osadów w żelazie metalicznym stosowanym jako materiał aktywny technologii PRB. Osady te mogą zmniejszać aktywność materiału i jego zdolność filtracyjną. Tworzeniu się osadów mogą towarzyszyć zmiany pH, potencjału redox oraz stężenia tlenu. Zmiany te były obserwowane w badaniach laboratoryjnych przedstawionych w artykule. Ponadto w artykule przedstawiono i udowodniono następującą zasadę: aby zwiększyć skuteczność działania typu Funnel-and-Gate technologii PRB przez zwiększenie szerokości strefy oczyszczania, stosunek współczynnika filtracji materiału aktywnego do współczynnika filtracji warstwy wodonośnej (k_gate/k_aq) powinien przyjąć wartość 6. Ze względu na tworzenie się osadów w żelazie metalicznym, które mogą zmniejszyć jego zdolność filtracyjną, założono jednak, iż stosunek ten powinien wynosić 10. Wartość ta daje pewność, że zmniejszenie się wartości współczynnika filtracji materiału aktywnego na skutek tworzenia się osadów, nie wpłynie w znaczący sposób na szerokość strefy oczy-szczania. Przedstawione rozwiązanie może zapewnić skuteczne i długotrwałe oczyszczanie wód gruntowych w typie Funnel-and-Gate technologii PRB.

Słowa kluczowe

EN

remediation; precipitate formation in zero-valent iron; safety factor in PRB Technology

PL

remediacja wód gruntowych; tworzenie się osadów; technologia PRB

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 36, no. 3
• Strony: 59--73
• Opis fizyczny: bibliogr. 15 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Suponik T.

• Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii Akademicka str. 2, 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] Beitinger E., F. Tarnowski, M. Gehrke, H. Burneier: Permeable treatment walls for in-situ groundwater remediation - how to avoid precipitation and bio-clogging, Contaminated Soil '98, vol. 1, Edinburgh 1998.
• [2] Gavaskar A., N. Gupta, B. Sass, R. Janosy, J. Hicks: Design guidance for application of permeable reactive barriers for groundwater remediation, Battelle Columbus Operations Ohio, 2000.
• [3] Gavaskar A., B. Sass, N. Gupta, E. Drescher, W.S. Yoon, J. Sminchak , J. Hicks, and W. Condit: Evaluating the longevity and hydraulic performance of Permeable Reactive Barriers at Department of Defense Sites, Battelle Columbus Operations Ohio, 2003.
• [4] Hem J.D.: Stability field diagrams as aids in iron chemistry studies, JAWWA, 2, 211 (1961).
• [5] Interstate Technology & Regulatory Council: Permeable Reactive Barriers: Lessons learned/new directions, Washington, http://www.itrcweb.org, 2005.
• [6] Lutyński A., T. Suponik: Zastosowanie barier z węgla aktywnego do ochrony wód podziemnych przed odciekami ze składowisk odpadów przemysłowych, Ochrona Środowiska, 4, 37-40 (2004).
• [7] Lutyński A., T. Suponik: Procedura projektowania bariery remediacyjnej, Ekotechnika, 1, 14-18 (2006).
• [8] Meggyes T., F.G. Simon, E. Debreczeni: New developments in reactive barrier technology, The exploitation of natural resources and the consequences, [in:] Green 3, International Symposium on Geotechnics Related to the European Environment, Berlin 2000.
• [9] Puls R.W., M.R. Powell, D.W. Blowes, R.W. Gillham, D. Schultz, T. Sivavec, J.L. Vogan, P.D. Powell: Permeable reactive barrier technologies for contaminant remediation, US EPA, RTDF, Washington 1998.
• [10] Suponik T.: Komputerowe projektowanie remediacji wód podziemnych, [in:] Komputerowe projektowanie inżynierskie w zastosowaniach górniczych, S. Kowalik (ed.), Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2008, pp. 82-98.
• [11] Suponik T.: Wykorzystanie odpadów z obróbki powierzchni żelaza w oczyszczaniu wód gruntowych, Górnictwo i Geologia, vol. 3, z. 3, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2008, pp. 61-70.
• [12] Suponik T., M. Lutyński: Possibility of Using Permeable Reactive Barrier in Two Selected Dumping Sites, Archives of Environmental Protection, 35, 3, 109-122 (2009).
• [13] Suponik T.: Problems connected with the use of iron metal in reactive barrier, (submitted to Geotechnique).
• [14] Wilkin R.T., R.W. Puls: Capstone report on the application, monitoring, and perofmance of permeable reactive barriers for ground-water remediation, vol. 1, Office of Research and Development, US EPA, Cincinnati 2003.
• [15] www.hoffland.net/src/tks/3.xml.