Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ sposobu rozmieszczenia hydrożelu w substracie na zdolności retencyjne zielonych dachów

Deska I., Ociepa E., Mrowiec M., Cichecka E., Gmyrek K.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 1

139--147

PL

Na terenach zlewni zurbanizowanych, obok tradycyjnych systemów kanalizacyjnych, coraz częściej stosowane są zrównoważone systemy drenażu (ZSD, ang. SUDS - Sustainable Urban Drainage Systems), umożliwiające zagospodarowanie wód opadowych w miejscu wystąpienia opadu. Jednym z takich rozwiązań są zielone dachy. Artykuł prezentuje wstępne wyniki badań zdolności retencyjnych czterech modeli zielonych dachów. W przypadku modelu 1 zastosowano substrat dachowy ekstensywny bez domieszek. Modele 2 i 3 zawierały substrat ekstensywny z domieszką hydrożelu potasowego (usieciowanego poliakrylanu potasu). W przypadku modelu 2 dodatkowo zastosowano warstwę roślinności (rozchodnik ostry Sedum Acre). W modelu 4 zastosowano substrat ekstensywny z wkładkami z agrowłókniny wypełnionymi hydrożelem potasowym. Modele dachów 2, 3 i 4 zawierały taką samą dawkę hydrożelu (30 g). Badania były prowadzone w warunkach terenowych, w dwóch etapach. Wstępny etap obejmował pierwsze nasączenie modeli (wszystkie elementy w stanie powietrzno suchym) przy zastosowaniu opadu symulowanego. Drugi etap obejmował dalsze badania zdolności retencyjnych modeli, głównie z wykorzystaniem opadów naturalnych. Otrzymane wyniki wskazują, że podczas pierwszego, symulowanego opadu najlepsze zdolności retencyjne wykazywały modele 2 i 3 (z domieszką hydrożelu w stanie luźnym), natomiast najmniejsza objętość wody została zretencjonowana przez modele 1 (bez domieszki hydrożelu) i 4 (z wkładkami zawierającymi hydrożel). Wyniki drugiego etapu eksperymentu są zróżnicowane. W przypadku trzech analizowanych opadów naturalnych najlepsze zdolności retencyjne wykazywał model 2 z substratem zawierającym domieszkę hydrożelu, obsadzony roślinnością, ale w przypadku dwóch opadów większa objętość wody została zretencjonowana w warstwach modelu 4 z wkładkami z hydrożelu. Najsłabsze zdolności retencyjne, spośród modeli zawierających hydrożel w składzie substratu, wykazywał model 3 z hydrożelem w stanie luźnym, nieobsadzony roślinnością. Uzyskane wyniki wskazują na odmienne zachowanie się dodatku hydrożelu i inny przebieg cyklu pochłaniania i oddawania wody w zależności od tego, czy superabsorbent jest zastosowany w formie luźnej domieszki czy umieszczony we wkładkach. W celu dokładniejszego zbadania zachowania hydrożelu w substracie konieczne jest kontynuowanie badań, mających na celu określenie wpływu temperatury i wilgotności powietrza oraz warstwy roślinności na zachowanie dodatku hydrożelu.

EN

In urbanized areas, in addition to the traditional sewer systems, increasingly are used the sustainable urban drainage systems (SUDS), inter alia, the green roofs. The article presents the results of research of retention capacities of 4 green roof models. In these models were used: in model 1 - the typical extensive substrate, in models 2 and 3 - the above-mentioned extensive substrate with addition of hydrogel (cross-linked polyacrylate potassium), in model 4 - agrotextile inserts with hydrogel. Model 2 additionally contained the plants (Goldmoss Stonecrop Sedum Acre). Models 2, 3 and 4 contained the same portion of hydrogel (30 g). The field experiments were conducted in two stages under natural atmospheric conditions. The initial stage included the first simulated precipitation (all layers of green roof models were air-dry during these experiments). The second stage included the further investigations of the retention capacities of green roof models, predominantly with use of natural precipitations. The obtained results of initial stage of experiments show that during the first simulated precipitation the best retention capacities had models 2 and 3 (with hydrogel admixtures). The least amount of water was absorbed in model 1 (without hydrogel additive) and model 4 (containing agrotextile inserts with hydrogel). The results of the second stage of the experiment are equivocal. In the case of three natural precipitations, the best retention capacity was demonstrated by model 2, with the substrate containing hydrogel admixture planted with vegetation, but in the case of two rainfalls more water was stored in model 4, with hydrogel inserts. The least amount of water was absorbed in model 3, with hydrogel admixture, not planted with vegetation. The results show the different behavior of hydrogel and the differences in wetting-drying cycle, depending on whether the superabsorbent is used in the form of a loose admixture or placed in the inserts. Further research is needed to evaluate of influence of temperature and humidity and the presence of vegetation on behavior of hydrogel additive in the green roof substrate.

2

Wpływ domieszek substancji sorbujących wodę na zdolności retencyjne zielonych dachów

Deska I., Cichecka E., Gmyrek K.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

465--472

PL

Ciągle postępujące uszczelnianie powierzchni terenu zlewni zurbanizowanych przyczynia się do zwiększania natężenia spływu powierzchniowego podczas intensywnych opadów, co prowadzi do wzrostu zagrożenia powodziowego. W związku z tym na terenach silnie zurbanizowanych, obok tradycyjnych systemów kanalizacyjnych, powinny być stosowane zrównoważone systemy drenażu (SUDS - Sustainable Urban Drainage Systems). O ile to możliwe, należy dążyć do zagospodarowania wody opadowej bezpośrednio w miejscu wystąpienia opadu, co może być umożliwione między innymi przez zastosowanie zielonych dachów. Artykuł przedstawia wyniki badań zdolności retencyjnych czterech modeli zielonych dachów. W Modelu 1 zastosowano substrat intensywny „Ogród dachowy” bez domieszek. W przypadku modeli 2 i 3 na etapie konstruowania stanowiska zastosowano ww. substrat z domieszkami hydrożelu potasowego (usieciowanego poliakrylanu potasu), odpowiednio wynoszącymi około 1 i 0,25 % wagowych. W przypadku modelu 4 zastosowano ww. substrat, do którego dodano domieszki keramzytu i perlitu ogrodniczego. W modelach nie zastosowano roślinności, aby badaniu poddać wyłącznie zastosowane substraty. Symulacje opadów prowadzono po zróżnicowanych okresach bezopadowych wynoszących odpowiednio: 3, 4, 5, 7, 11 i 16 dni. Uzyskane wyniki wskazują, że po krótszych okresach bezopadowych (wynoszących od 3 do 7 dni) najlepsze zdolności retencyjne wykazywał model dachu 2 z substratem zawierającym dodatek ok. 1 % wag. hydrożelu. Z kolei w przypadku dłuższych okresów bezopadowych model 2 nie wykazywał już tak dobrych zdolności retencyjnych. W trakcie opadów symulowanych po 11 i 16 dniach bezopadowych najlepsze zdolności retencyjne wykazywały modele 1 i 3 (odpowiednio z substratem bez żadnych dodatków i z dodatkiem ok. 0,25 % wag. hydrożelu). Najsłabsze zdolności retencyjne wykazywał model 4 - z substratem zawierającym domieszki keramzytu i perlitu ogrodniczego.

EN

Persistent sealing of drainage basin surface in urbanized areas prompts the rise of runoff intensity during heavy rains. This leads to an increase of threat of flood. In this regard, in addition to the traditional sewer systems should be used the Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS). SUDS comprise, inter alia, managing the rain close to where it falls. The examples of SUDS can be green roofs. The article presents the results of research of retention capacities of 4 green roof models. As the growing media in the green roof models were used following substrates: in model 1 - the typical intensive substrate (“Roof Garden”), in model 2 - the same substrate with admixture of about 1 % by weight of hydrogel (cross-linked potassium polyacrylate), in model 3 - the same substrate with admixture of 0.25 % by weight of hydrogel, and in model 4 - the a.m. substrate with admixture of expanded clay and perlite. There are not the vegetation layers on the models because the focus of the experiments was to investigate of the retention capacities solely of the substrates. The artificial precipitations were simulated after: 3, 4, 5, 7, 11, and 16 antecedent dry days. The results indicate that during the precipitations that occurred after shorter antecedent dry periods (from 3 to 7 days) the best retention capacities had model 2 containing the substrate with admixture of about 1 % by weight of hydrogel. By contrast, during the precipitations that occurred after longer antecedent dry periods (11 or 16 days) the best retention capacities had models 1 and 3 (with substrate without any admixtures and with substrate containing about 0.25 % by weight of hydrogel). Results show that the weakest retention capacity had model 4 - with substrate containing admixtures of expanded clay and perlite. It should be pointed out that the effectiveness of hydrogel decreased compared to results obtained during the earlier studies.

3

Investigation of the influence of hydrogel amendment on the retention capacities of green roofs

Deska I., Mrowiec M., Ociepa E., Łacisz K.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2018

|

Vol. 25, nr 3

373--382

EN

Progressive economic development as well as urbanisation influence the characteristics of the stormwater runoff. Progressive sealing of drainage basin surface prompts the decrease of rainwater infiltration, thus increasing the runoff intensity. This results in an increase of flood risk. Thus, in urban areas the sustainable urban drainage systems (SUDS) are used in addition to the traditional sewer systems. The examples of SUDS strategy are, inter alia, the roofs covered with vegetation (the green roofs). The paper presents the results of research of retention capacities of 4 diverse green roof models with following growing media: (1) the typical green roof substrate without any additions, (2) the substrate with addition of about 1 % by weight of hydrogel (the cross-linked potassium polyacrylate), (3) the substrate with addition of about 0.25 % by weight of hydrogel, (4) the substrate with addition of expanded clay and perlite. The models did not have the vegetation layers in order to explore only the retention capacities of drainage layers and substrates. The aim of the first part of research was to investigate the retention capacities of green roof models after 1, 2, 6, 8 and 10 antecedent dry days. In the case of 1 and 2 antecedent dry days the best medium retention capacity had green roof model 2 (with substrate with addition of 1 % by weight of hydrogel), and the weakest medium retention capacity had green roof model 1 (without any additions). In the cases of precipitations which occurred after 6 as well as 8 and 10 antecedent dry days the best retention capacity had green roof model 3 (with addition of about 0.25 % by weight of hydrogel). The weakest retention capacity had in these cases green roof model 4 (with addition of expanded clay and perlite). The aim of the second part of research described in the paper was to investigate the retention capacities of green roof models during precipitations that occurred after long antecedent dry periods of time (34, 59 and 106 antecedent dry days). The substrates and drainage layers were air-dry directly before precipitations. The best retention capacity had in this case green roof model 3 (with the substrate with addition of about 0.25 % by weight of hydrogel). The second largest retention capacity had model 2 (with the substrate with addition of about 1 % by weight of hydrogel). The definitely weakest retention capacity had model 4 containing the substrate with addition of expanded clay and perlite. The results may indicate that the efficacy of hydrogel decreased over time probably due to its decay under the influence of solar radiation.

4

Straty wody w systemach dystrybucji - przyczyny, określanie, działania na rzecz ograniczania

Ociepa E., Mrowiec M., Deska I.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 1

247--255

PL

W artykule, na podstawie analizy badań krajowych i zagranicznych, przedstawiono różne sposoby określania strat wody. Przeanalizowano i wskazano możliwości ich stosowania. Obecnie zaleca się, aby stosowanie klasycznej metody obliczania wskaźnika procentowego strat uzupełniać o ujednoliconą metodykę proponowaną przez International Water Association (IWA). Podkreślono, że poważnym utrudnieniem w ocenie strat wody jest często ograniczona i niepewna ilość danych, którą dysponują zakłady, a są one niezbędne do obliczenia zalecanych wskaźników wskazujących na stan eksploatowanego systemu dystrybucji. Zaliczyć do nich należy częsty brak pomiarów ilości wody zużywanej na potrzeby własne wodociągu, trudności w szacowaniu nieuniknionych strat rzeczywistych oraz strat pozornych czy braki lub niedokładności inwentaryzacyjne sieci. Wskazano wielokierunkowe działania zakładów doprowadzające do ograniczenia strat. Podstawą działań jest przede wszystkim wdrożenie monitoringu przepływów i ciśnień w sieciach wodociągowych.

EN

In the article, on the base of national and international surveys analysis, various methods for water loss determination are described. Methods of their application were analyzed. Current, supplementation of the classical method of the loss percentage calculation with a standardized methodology, proposed by the International Water Association (IWA), is recommended. It was emphasized that a major difficulty in the water loss assessment is often limited and uncertain amount of data required to calculate the recommended rates of loss indicating the status of the distribution system operated. These include the frequent absence of water quantity consumed for own water supply, the difficulty in estimating the inevitable loss of real and apparent losses or deficiencies or inaccuracies in network inventory. Various activities leading to limit losses were indicated. The basis for actions is mainly the implementation of flows and pressures monitoring in water supply networks.

5

Badanie wpływu hydrożelu na zdolności retencyjne zielonych dachów

Deska I., Ociepa E., Mrowiec M., Łacisz K.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

625--632

PL

Postępujący rozwój i urbanizacja wpływają na kształtowanie odpływu wód opadowych ze zlewni. Wzrost stopnia uszczelnienia powierzchni powoduje zwiększanie natężenia spływu powierzchniowego, co często przyczynia się do podwyższenia zagrożenia powodziowego. W związku z tym na terenach silnie zurbanizowanych, obok tradycyjnych systemów kanalizacji deszczowej, coraz częściej stosuje się rozwiązania mające na celu zagospodarowanie wód deszczowych w miejscu wystąpienia opadu. Rozwiązania te noszą nazwę zrównoważonych systemów drenażu. Jednym z takich rozwiązań są zielone dachy. W artykule przedstawiono wyniki badań zdolności retencyjnych czterech modeli zielonych dachów, na których zastosowano zróżnicowane substraty dachowe. Jedno podłoże glebowe stanowił tradycyjny substrat dachowy bez domieszek, dwa podłoża stanowiły substraty z domieszkami hydrożelu, odpowiednio wynoszącymi około 1 i 0,25% wagowych. Jako czwarte podłoże zastosowano substrat dachowy z domieszką keramzytu i perlitu ogrodniczego. Na modelach zielonych dachów nie zastosowano roślinności, aby badania dotyczyły wyłącznie zdolności retencyjnych zastosowanych substratów. Pierwsza część eksperymentu opisanego w artykule polegała na badaniu zdolności retencyjnych substratów dachowych podczas pierwszego symulowanego opadu oraz opadu występującego po długim okresie bezdeszczowym (substrat i inne elementy modelu zielonego dachu w stanie powietrzno suchym). W tym przypadku najlepsze zdolności retencyjne wykazał substrat z zawartością ok. 1% hydrożelu. Drugą co do wartości pojemnością retencyjną odznaczał się substrat zawierający ok. 0,25% wag. hydrożelu. Z kolei najsłabsze zdolności retencyjne posiadał substrat z dodatkiem materiałów silnie porowatych (keramzytu i perlitu ogrodniczego). Druga część eksperymentu polegała na badaniu zdolności retencyjnych substratów podczas opadu, jaki wystąpił po okresie bezdeszczowym, wynoszącym 4 doby. Otrzymane wyniki wskazują, że w tym przypadku najlepsze zdolności retencyjne wykazał substrat zawierający ok. 0,25% hydrożelu, drugą co do wartości chłonność posiadał substrat z dodatkiem i keramzytu, i perlitu ogrodniczego, trzecią co do wartości chłonność wykazywał substrat bez żadnych dodatków. Najsłabszą chłonność w tym przypadku posiadał substrat z dodatkiem około 1% hydrożelu.

EN

Progressive economic development and urbanisation influence the characteristics of the stormwater runoff. Persistent sealing of drainage basin surface prompts the rise of runoff intensity. This results in a rise of threat of flood. Therefore, in urbanized areas in addition to the traditional sewer systems are used the ecological sustainable urban drainage systems (SUDS). One of these solutions are the green roofs. The paper presents the results of investigation of retention capacities of 4 green roof models with following substrates: the typical green roof substrate, the substrate with addition of about 1% of hydrogel, the substrate with addition of about 0.25% of hydrogel, the substrate with addition of expanded clay and perlite. In the models weren’t applied the vegetation layers in order to explore only the retention capacities of substrates and drainage layers. The objective of the first part of experiment described in the paper was to investigate the retention capacities of roof substrates during the first rain and the rain that occurred after long antecedent dry period of time (the substrates and drainage layers Badanie wpływu hydrożelu na zdolności retencyjne zielonych dachów 633 were air-dry). The best retention capacity had in this case the substrate with addition of about 1% of hydrogel. The second largest retention capacity had the substrate with addition of about 0.25% of hydrogel. The weakest retention capacity had the substrate with addition of expanded clay and perlite. The objective of second part of experiment was to investigate the retention capacities of green roof substrates after 4 antecedent dry days. In this case the best retention capacity had the substrate with addition of about 0.25% of hydrogel. The second largest retention capacity had the substrate with addition of expanded clay and perlite. The weakest retention capacity had the substrate with addition of about 1% of hydrogel.

6

The possibility of the light non-aqueous phase liquids migration in the layered porous medium

Deska I., Łacisz K.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2016

|

Vol. 23, nr 3

287--297

EN

The light non-aqueous phase liquids (LNAPLs) percolating into the soil and groundwater present a threat to the subsurface environment. When LNAPL is present on the groundwater table the initial step of remediation should be its recovery. Proper design and monitoring of LNAPL recovery require an estimation of the actual LNAPL thickness or LNAPL specific volume. These parameters are mostly calculated on the base of the apparent LNAPL thickness (LNAPL thickness measured in the monitoring well). This apparent thickness can be even several times greater than the actual LNAPL thickness in the porous medium surrounding monitoring well. This difference depends on the properties of soil and the properties and amount of LNAPL on the water table. The major aim of this study was to investigate if LNAPL present in the observation well can contaminate the high permeable soil lenses lying below the LNAPL layer on the groundwater table. Results show that the considerable amount of LNAPL penetrated the high permeable soil lens that was hydraulically connected to the well. Additionally, the free product percolation into the high permeable soil lens has influenced the value of apparent LNAPL thickness. Such a situation can complicate the estimation of the actual thickness or specific volume of LNAPL on the groundwater table.

PL

Lekkie ciecze organiczne niemieszające się z wodą (LNAPL), które infiltrują do środowiska wodno-gruntowego, stanowią dla niego bardzo poważne zagrożenie. Gdy na zwierciadle wody podziemnej jest obecna warstwa LNAPL (tzw. wolny produkt), wstępny etap remediacji powinien obejmować jej sczerpanie. Prawidłowe zaprojektowanie, a także monitorowanie operacji sczerpywania wolnego produktu wymaga znajomości rzeczywistej miąższości lub jednostkowej objętości LNAPL, które ustala się na podstawie miąższości LNAPL zmierzonej w studni obserwacyjnej (tzw. miąższości pozornej). Miąższość pozorna różni się od rzeczywistej i może być od niej nawet kilka razy większa. Różnica między wskazanymi miąższościami zależy m.in. od właściwości gruntu, a także od właściwości i ilości LNAPL na zwierciadle wody podziemnej. Celem badań opisanych w artykule było ustalenie, czy wskutek obecności LNAPL w studni obserwacyjnej, zlokalizowanej w ośrodku porowatym o budowie warstwowej, może dojść do wtórnego zanieczyszczenia warstw dobrze przepuszczalnych, znajdujących się poniżej plamy LNAPL na zwierciadle wody. Otrzymane wyniki wskazują, że część LNAPL może infiltrować ze studni obserwacyjnej do strefy ośrodka porowatego o wysokiej przepuszczalności, jeżeli pozostają one w hydraulicznym kontakcie. W takiej sytuacji może dojść do uformowania się tzw. napiętej soczewki LNAPL, która może występować zarówno w warstwie wodonośnej o zwierciadle napiętym, jak i w warstwie wodonośnej o zwierciadle swobodnym. Poza tym infiltracja LNAPL do warstwy dobrze przepuszczalnej może znacząco wpływać na zmniejszenie się miąższości pozornej, co może w dużym stopniu skomplikować prawidłowe ustalanie miąższości rzeczywistej i jednostkowej objętości LNAPL na zwierciadle wody podziemnej.

7

Pokrywa śnieżna jako ośrodek depozycji zanieczyszczeń

Ociepa E., Mrowiec M., Deska I., Okoniewska E.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2015

|

Tom 17, cz. 1

560--575

EN

The paper presents the results of snow contamination collected from roadsides and parks of Czestochowa in these areas which are out of the impact of a transport. The study was conducted within 2009–2011, in which 120 samples were tested in general. In snowmelt and rain waters that are brought to the sewer or land there are the following pollutants such as: suspended solids, hydrocarbons, heavy metals, biogenic compounds, and even bacteriological contamination. The scope of the research included: pH, total suspended solids, COD and heavy metals in waste water coming into the sewer. On the basis of the survey and analysis of the literature data it is possible to admit the high variation in pollutant concentrations in snow cover, mainly related to the place of sampling. It should also be noted that the other factors, such as: the length of snow cover, the outside temperature, the duration of test runs, the direction of the winds, in the case of the particular type of a substance thawing roads, have affected the results of measurements substantially as evidenced by their differentiation to the point for further measurements. The samples of snow from the sides of roads and parking areas have been characterized by a high content of suspended solids falling within the broad range from 165 to 1325 mg/dm3, COD values ranged from 89.0 to 825.0 mg O2/dm3. The pH of the snow stood at the level of 4.75–6.50. The analysis of the results has shown that the vast majority of the samples has been characterized by a natural or light acidity. The pH value was associated with a place and time of sampling. Most of the snow samples, collected from roadsides with heavy traffic and parking spaces, pointed to their acidic or slightly acidic character. The average content of heavy metals: Cd, Pb, Zn, Cu and Ni within the snow was generally low, which could be due to the fact that the tests were performed within metals concentration in water after the filtration of a suspension. It should be pointed out, however, that the snow from these areas that are exposed to the direct impact of transport, contained more metals for several times, compared with the periphery of busy roads or parking lots. On this basis it can be concluded that the main source of pollution of snow cover was, as analyzed, the catchment traffic, much less air pollution from the other sources. Therefore, the concentration of pollutants in snow cover areas directly adjacent to roads and parking spaces, due to the high concentration of pollutions, ought to be monitored. It should be paid attention to the need to standardize the procedures within sampling the snow.

8

Możliwości rozprzestrzeniania się lekkich cieczy organicznych w ośrodku porowatym o budowie warstwowej

Deska I., Łacisz K.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

Vol. 9, No. 1

185--192

PL

Lekkie ciecze organiczne niemieszające się z wodą (LNAPL), dostające się do środowiska wodno-gruntowego, stanowią dla niego bardzo poważne zagrożenie. W przypadku występowania warstwy LNAPL na zwierciadle wody podziemnej pierwszy etap remediacji powinno stanowić jej sczerpanie. W celu prawidłowego zaprojektowania i monitorowania operacji sczerpywania niezbędna jest znajomość rzeczywistej miąższości LNAPL lub jednostkowej objętości LNAPL, które ustala się na podstawie miąższości zmierzonej w studni obserwacyjnej (tzw. miąższości pozornej). Miąższość pozorna może być nawet kilka razy wyższa od miąższości rzeczywistej, a różnica między nimi zależy od właściwości gruntu oraz właściwości i ilości LNAPL na zwierciadle wody podziemnej. Celem badań prowadzonych w ramach niniejszej pracy było ustalenie, czy na skutek obecności LNAPL w otworze obserwacyjnym może dojść do wtórnego zanieczyszczenia warstw dobrze przepuszczalnych położonych poniżej plamy LNAPL na zwierciadle wody w ośrodku porowatym o budowie warstwowej. Otrzymane wyniki wskazują, że znaczna część LNAPL może przedostawać się ze studni do warstwy o wysokiej przepuszczalności, jeżeli znajdują się one w hydraulicznym kontakcie. Dodatkowo, infiltracja LNAPL do warstwy dobrze przepuszczalnej wpływa na zmianę wartości miąższości pozornej, co może komplikować prawidłowe ustalanie miąższości rzeczywistej lub jednostkowej objętości LNAPL na zwierciadle wody podziemnej.

EN

The light non-aqueous phase liquids (LNAPLs) percolating into the subsurface environment present a threat to soil and groundwater. When the LNAPL plume floats on the groundwater table the initial remediation step should be its recovery. In order to a proper design and monitoring of LNAPL recovery an estimation of the actual LNAPL thickness or specific LNAPL volume is required. These parameters are always computed on the base of the LNAPL thickness measured in the monitoring well (the apparent thickness). The apparent LNAPL thickness can by even several times greater than the actual thickness. The difference between these thicknesses depends on the properties of soil and the properties and amount of LNAPL on the groundwater table. The major objectives of this study became to investigate if LNAPL present in the monitoring well can contaminate the high permeable soil layers lying below the LNAPL body. Obtained results show that the considerable part of LNAPL penetrated the high permeable soil layer hydraulically connected to the soil boring. Additionally, the existence of the high permeable layer has influenced the value of apparent thicknesses. It can complicate the estimation of the actual thickness or specific volume of LNAPL on the groundwater table.

9

Wpływ wahań zwierciadła wody na nasycenie ośrodka porowatego lekkimi cieczami organicznym

Deska I., Mrowiec M.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 2

489--495

PL

Celem badań prowadzonych w ramach niniejszej pracy było ustalenie, jak zachowuje się warstwa LNAPL (lekkiej cieczy organicznej niemieszającej się z wodą) na zwierciadle wody podziemnej w ośrodku porowatym, w którym wcześniej doszło do zmian wysokości hydraulicznej (obniżenia, a następnie wzniosu zwierciadła wody). Otrzymane wyniki porównano z wynikami uzyskanymi w przypadku ośrodka porowatego, w którym nie nastąpiły wahania poziomu zwierciadła wody podziemnej. Wyniki wskazują, że zmiany wysokości hydraulicznej w znacznym stopniu wpływają na stopień nasycenia górnej części strefy saturacji płynami zwilżającymi i niezwilżającymi (wodą i powietrzem). Obniżenie, a następnie wznios poziomu zwierciadła wody podziemnej, poprzedzające wyciek LNAPL, wpływają na zwiększenie zawartości powietrza w porach gruntu, co utrudnia infiltrację LNAPL i przyczynia się do zmniejszenia stopnia nasycenia górnej części strefy saturacji lekką cieczą organiczną. Zmiany wysokości hydraulicznej mające miejsce jeszcze przed wystąpieniem wycieku lekkiej cieczy organicznej mogą komplikować prawidłowe oszacowanie miąższości warstwy LNAPL oraz objętości lekkiej cieczy organicznej w ośrodku wodno-gruntowym.

EN

The major objectives of this study became to investigate the behavior of LNAPL (light non-aqueous phase liquid) on the groundwater table in the porous medium, in that, before LNAPL infiltration, the hydraulic head fluctuations have occurred (the fall and the subsequent rise of the hydraulic head). These results were compared with results obtained for porous medium without the groundwater table fluctuations. The results show that the hydraulic head changes (the fall, and subsequently rise) influence the water and air saturations in the upper part of the phreatic zone. They have an impact on an increase of the air content in the soil pores, what inhibits the LNAPL infiltration and causes the decrease of LNAPL saturation in the upper part of the phreatic zone. The water table fluctuations occurring before the spill and infiltration of LNAPL may complicate the proper estimation of the thickness and volume of LNAPL layer.

10

Wpływ mieszanek nawozowych na zawartość metali ciężkich w glebie i biomasie ślazowca pensylwańskiego

Ociepa E., Deska I., Mrowiec M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2014

|

T. 17, nr 4

647--660

PL

W pracy testowano mieszankę nawozową składającą się z osadów ściekowych, węgla brunatnego i popiołów z węgla brunatnego, wzbogaconą o mineralny nawóz potasowy, pod kątem jej wpływu na właściwości gleby, a szczególnie na mobilność metali ciężkich. Preparat nawozowy oraz wskazana jego dawka jest opracowaniem własnym autorów pracy. Skład i dawka nawozu zostały dostosowane do wymagań uprawianej rośliny (ślazowca pensylwańskiego), jakości nawożonej gleby i obowiązujących przepisów. Efekty nawożenia powyższą mieszaniną substratów porównano z nawożeniem samymi osadami, z mieszaniną osadów i nawozów mineralnych, z mieszaniną węgla brunatnego i nawozów mineralnych oraz z działaniem samych nawozów mineralnych. Pod uprawę roślin przeznaczono glebę ze strefy oddziaływania Huty Częstochowa, słabo zanieczyszczoną cynkiem i kadmem (skala IUNG IIo) oraz o podwyższonej zawartości ołowiu (skala IUNG Io). Określono wpływ nawożenia na pH gleby, właściwości sorpcyjne, zawartość metali ciężkich w glebie i roślinach. Zastosowane rodzaje nawożenia nieznacznie wpłynęły na zmianę pH gleby, ale należy podkreślić, że po ustaleniu równowagi geochemicznej gleby nawożone O+W+P, O i O+NPK uzyskały wartość pH ok. 6,0, którą uważa się za wystarczającą dla gleb lekkich. Nawożenie gleby osadami ściekowymi, węglem brunatnym i mieszaniną osadów z węglem brunatnym spowodowało poprawę właściwości sorpcyjnych gleby. Gleba nienawożona charakteryzowała się pojemnością sorpcyjną ok. 5,8 cmol(+)/kg, a po zastosowaniu nawożenia O+W+P uzyskała pojemność ok. 8,0 cmol(+)/kg, co kwalifikuje ją do dobrych pod względem zdolności do magazynowania składników pokarmowych. Zastosowane substancje nawozowe w niewielkim stopniu zmieniły zawartość całkowitą Zn, Cd i Pb w glebie, co nie zmieniło klasy zanieczyszczenia gleby tymi metalami. Stwierdzono wysokie różnice pomiędzy całkowitą zawartością cynku, kadmu i ołowiu a ich formami oznaczonymi w 1 M HCl i 0,01 M CaCl2. Preparat nawozowy (O+W+P) wpłynął najkorzystniej spośród zastosowanych rodzajów nawożenia na unieruchomienie Zn, Cd i Pb w glebie, o czym świadczy zmniejszenie rozpuszczalności tych metali w 0,01 M CaCl2 i 1 M HCl. Wyniki badań nie wskazują na zależność między całkowitą zawartością Zn i Pb w glebie a ich biodostępnością. Pobieranie metali ciężkich przez ślazowca było zależne przede wszystkim od stężenia form biodostępnych metali. Nawożenie osadami, mimo że spowodowało najwyższe stężenie metali ciężkich w glebie, na ogół nie wywoływało najwyższego pobierania tych pierwiastków przez rośliny. Najwięcej metali stwierdzano w roślinach uprawianych na obiektach kontrolnych i nawożonych NPK, co nie miało związku z najwyższą zawartością metali w glebie przy tych rodzajach nawożenia.

EN

The work aimed to evaluate the effects of a fertilizing mixture of sewage sludge, brown coal and brown coal ash (S+BC+BCA) enriched with potassium mineral fertilizer on soil properties with special focus on mobility of heavy metals. The formula of the investigated fertilizing mixture and its dosage was developed and tested by the authors. The composition and the dose of this mixture were adjusted to the requirements of the selected plant (i.e. Virginia Mallow), the quality of the soil and legal requirements. The effects of fertilization with this mixture were compared with (1) sewage sludge (S), (2) mixture of sewage sludge and mineral fertilizers (S+NPK), (3) mixture of brown coal and mineral fertilizers (BC+NPK), and (4) mineral fertilizers (NPK). The soil used in the experiments was sampled from the area in close vicinity to Huta Częstochowa steel works. The sampled soil showed low contamination with zinc and cadmium (IIo) and elevated concentration of lead (Io). The effects of fertilization on soil pH and sorption properties, concentration of heavy metals in soil and plants were determined. The investigated types of fertilization had insignificant influence on soil pH but after reaching the geochemical equilibrium the soils fertilized with S+BC+BCA, S and S+NPK showed pH of 6,0 - which is sufficient for light soils. Fertilization of soil with sewage sludge, brown coal and mixture of sewage sludge and brown coal resulted in the increase in sorption properties of the soil. The sorption capacity of the soil without any fertilization was about 5.8 cmol(+)/kg, and after the treatment with S+BC+BCA is was about 8.0 cmol(+)/kg. This means that such soil shows good properties for storage of nutrients. The applied fertilizers did not significantly change the total concentration of Zn, Cd and Pb in soil, and thus the classification of soil did not change in terms of contamination with these metals. Significant differences in the total concentration of zinc, cadmium and lead and their forms determined in 1 M HCl and 0.01 M CaCl2 were observed. The investigated fertilizing mixture (S+BC+BCA) showed the most beneficial properties for mobilization of Zn, Cd and Pb in soil which was indicated by the decrease in solubility of these metals in 0.01 M CaCl2 and 1M HCl. The obtained results do not indicate that there is a relationship between the total concentration of Zn and Pb in soil and their bioavailability. Only in case of Cd there was a positive correlation between the total concentration of this metal in soil and in plants. Heavy metals uptake by Virginia Mallow depended mostly on the concentration of bioavailable forms of these metals. Fertilization with sewage sludge - despite the fact that resulted in the highest concentration of heavy metals in soil - generally did not lead to higher uptake of these elements by plants. The highest concentration of heavy metals was observed in plants grown on the control soil and the soil fertilized with NPK, and this was not related to the highest concentration of metals in soils for these types of fertilization.

11

Wpływ wahań poziomu zwierciadła wody podziemnej na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL

Deska I., Ociepa E.

Proceedings of ECOpole

|

2013

|

Vol. 7, No. 1

303--309

PL

Miąższość pozorna lekkiej cieczy organicznej (LNAPL) na zwierciadle wody podziemnej zawsze różni się od miąższości rzeczywistej, a różnica między nimi zależy od właściwości gruntu oraz właściwości i ilości LNAPL. Dodatkowym czynnikiem komplikującym ustalanie miąższości rzeczywistej są zmiany wysokości hydraulicznej. W przypadku obniżania się wysokości hydraulicznej miąższość pozorna wzrasta. Z kolei w przypadku ponownego podwyższania poziomu zwierciadła wody podziemnej miąższość pozorna maleje, podczas gdy miąższość rzeczywista się zwiększa. Uzyskane wyniki potwierdzają, że wahania poziomu zwierciadła wody podziemnej w znacznym stopniu komplikują ustalanie objętości mobilnej LNAPL w ośrodku porowatym na podstawie miąższości pozornej.

EN

The actual LNAPL thickness on the groundwater table is always different from the apparent LNAPL thickness. This difference depends on the properties of soil and the amount and properties of LNAPL. Additional factors influencing the difference between apparent and actual thicknesses are the hydraulic head fluctuations. The major objectives of this study became to investigate the impact of hydraulic head fluctuations on the measured apparent and actual LNAPL thicknesses. Obtained results show that when the hydraulic head decreases, the apparent LNAPL thickness increases. Instead, when the hydraulic head rises, the apparent LNAPL thickness decreases, and the actual thickness increases. The results affirm that hydraulic head fluctuations complicate considerably the estimation of the mobile LNAPL volume on the base of the apparent LNAPL thickness.

12

Influence of the Inhomogeneous Soils . Properties on the Difference between Apparent and Actual Thickness of LNAPL

Deska I., Tkaczyńska A.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 1

63--69

EN

The paper presents the results of laboratory experiments conducted with use of the inhomogeneous soils. The focus of these experiments was to investigate if the hydraulic conductivity plays an important role in the case of such soils. Another aim of the research was to investigate the influence of the coefficient of graining non-uniformity and the effective grain size on the difference between apparent and actual thicknesses. The obtained results indicate that the hydraulic conductivity influences the difference between apparent and actual thickness of LNAPL in the case of inhomogeneous soils. The results confirmed that the product of the hydraulic conductivity of soil and the coefficient of graining non-uniformity can play an important role in the model describing the relationship between apparent and actual thickness of LNAPL on the groundwater table.

PL

W niniejszym artykule zaprezentowano wyniki badań prowadzonych z zastosowaniem gruntów niehomogennych. Badania miały na celu sprawdzenie, czy w przypadku tego typu gruntów wartość współczynnika filtracji ma wpływ na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL. Przeanalizowano także znaczenie innych parametrów, takich jak średnica miarodajna i współczynnik nierównomierności uziarnienia. Na podstawie wyników badań laboratoryjnych ustalono, że współczynnik filtracji gruntu może mieć wpływ na obserwowaną różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL w przypadku gruntów niehomogennych, zbliżonych do rzeczywistych. Zauważono również, że iloczyn współczynnika filtracji gruntu i współczynnika nierównomierności uziarnienia może odgrywać znaczącą rolę w modelu zależności między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL na zwierciadle wody podziemnej.

13

Impact of the water table fluctuations on the apparent thickness of light non-aqueous phase liquids

Deska I., Ociepa E.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 7-8

771--778

EN

The light non-aqueous phase liquids (LNAPLs) percolating into the subsurface from damaged underground storage tanks, pipelines cisterns and from the unsealed landfills present a threat to soil and groundwater. If a layer of LNAPL floats on the groundwater table the initial step of remediation should be its recovery. In order to a proper design of LNAPL recovery an assessment of the mobile LNAPL volume is required. This volume can be determined on the base of a thickness of LNAPL layer in the porous medium (the actual thickness) or on the base of LNAPL specific volume. Then the LNAPL actual thickness and specific volume are estimated on the base of the LNAPL thickness measured in the monitoring well (the apparent thickness). Unfortunately, the actual LNAPL thickness is always different from the apparent LNAPL thickness. This difference depends on the properties of soil and the amount and properties of LNAPL. Additional factors influencing significantly the difference between apparent and actual thicknesses are the fluctuations of the water table level (the hydraulic head fluctuations). The major objectives of this study became to investigate the impact of hydraulic head fluctuations on the measured apparent and actual LNAPL thicknesses. Obtained results show that when the hydraulic head diminishes, the apparent thickness of LNAPL increases and the actual thickness decreases. Instead, when the hydraulic head again rises, the apparent thickness decreases, and the actual thickness increases. When the hydraulic head rises considerably it can take place that the free product don’t be present in the observation well. The results affirm that hydraulic head fluctuations complicate considerably the estimation of the actual thickness and the mobile volume of LNAPL on the base of the apparent LNAPL thickness measured in the observation well.

PL

Lekkie ciecze organiczne (LNAPL) infiltrujące do środowiska gruntowo-wodnego z uszkodzonych zbiorników magazynujących paliwa, rurociągów, cystern itp., a także z nieuszczelnionych składowisk odpadów komunalnych stanowią bardzo poważne zagrożenie dla środowiska wodno-gruntowego. W przypadku pojawienia się LNAPL na zwierciadle wody podziemnej pierwszy etap remediacji powinno stanowić jej sczerpanie. W celu odpowiedniego zaprojektowania operacji sczerpywania niezbędna jest znajomość objętości mobilnej LNAPL, którą ustala się na podstawie miąższości zanieczyszczonej strefy gruntu (miąższości rzeczywistej) lub na podstawie tzw. objętości jednostkowej LNAPL w ośrodku porowatym. Miąższość rzeczywistą i objętość jednostkową wolnego produktu oblicza się na podstawie miąższości LNAPL zmierzonej w studni obserwacyjnej (tzw. miąższości pozornej). Jednak miąższość pozorna zawsze różni się od miąższości rzeczywistej, a różnica między nimi zależy od właściwości gruntu, jak również od właściwości i ilości LNAPL. Dodatkowym czynnikiem, który wpływa na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą, są wahania poziomu zwierciadła wody podziemnej (zmiany wysokości hydraulicznej). Celem badań prowadzonych w ramach niniejszej pracy jest ustalenie wpływu zmian wysokości hydraulicznej na zmierzone wartości miąższości pozornej i rzeczywistej LNAPL na zwierciadle wody podziemnej. Otrzymane wyniki wskazują, że w przypadku obniżania się wysokości hydraulicznej miąższość pozorna wzrasta, natomiast miąższość rzeczywista maleje. Z kolei, w przypadku ponownego podwyższania poziomu zwierciadła wody podziemnej miąższość pozorna maleje, podczas gdy miąższość rzeczywista wzrasta. Przy znacznym podwyższeniu poziomu zwierciadła wody podziemnej może dojść do sytuacji, w której następuje całkowity zanik warstwy LNAPL w studni obserwacyjnej, mimo obecności wolnego produktu w ośrodku wodno-gruntowym. Uzyskane wyniki potwierdzają, że wahania wysokości hydraulicznej w znacznym stopniu komplikują ustalanie rzeczywistej miąższości oraz objętości mobilnej LNAPL w ośrodku porowatym na podstawie miąższości pozornej zmierzonej w studni obserwacyjnej.

14

Wpływ parametrów gruntów na zależność między miąższością rzeczywistą i pozorną LNAPL na zwierciadle wody podziemnej

Deska I., Ociepa E.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2012

|

T. 15, nr 2

191-202

PL

W celu prawidłowego zaprojektowania sczerpywania lekkich cieczy organicznych (LNAPL) z powierzchni zwierciadła wody podziemnej niezbędne jest ustalenie miąższości LNAPL. Niestety, miąższość mierzona w studni obserwacyjnej (tzw. miąższość pozorna) zawsze różni się od rzeczywistej miąższości na zwierciadle wody podziemnej. Różnica między nimi zależy od właściwości gruntu oraz właściwości i ilości LNAPL. Istnieje wiele metod ustalania rzeczywistej miąższości LNAPL na podstawie zmierzonej miąższości pozornej, ale wyniki uzyskiwane przy ich zastosowaniu są często rozbieżne i nieprecyzyjne. W artykule przedstawiono wyniki eksperymentów, których celem było zbadanie wpływu wybranych właściwości gruntów niespoistych (współczynnika filtracji, średnicy miarodajnej d10 oraz współczynnika nierównomierności uziarnienia wg Hazena) na zależność między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL na zwierciadle wody podziemnej. Otrzymane wyniki wskazują, że wraz ze wzrostem współczynnika filtracji, jak również średnicy miarodajnej d10 wzrasta wartość ilorazu miąższości rzeczywistej do pozornej. Wyniki potwierdzają, że w zakresie analizowanych wartości obydwa te parametry w znaczącym stopniu wpływają na zależność między miąższościami. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że w przypadku badanych gruntów, w zakresie analizowanych wartości, współczynnik nierównomierności uziarnienia nie wykazuje istotnego wpływu na zależność między miąższością rzeczywistą i pozorną.

EN

In order to produce a proper design of the recovery of light non-aqueous phase liquid (LNAPL) from the groundwater table, the data on actual LNAPL thickness should be provided. Unfortunately, the LNAPL thickness measured in the observation well (the apparent thickness) is always different from the actual thickness on the groundwater table. The difference between apparent and actual thicknesses depends on the properties of soil and the amount and properties of LNAPL. There are several models for calculating the actual LNAPL thickness, but the results obtained with use of different methods are inconsistent and in a lot of cases imprecise. The aim of experiments described in the current paper was to investigate the influence of the selected cohesionless soil parameters (hydraulic conductivity, effective grain size d10 and Hazen's uniformity coefficient) on the relationship between actual and apparent LNAPL thicknesses on the groundwater table. The obtained results show that when both the hydraulic conductivity and the effective grain size d10 increase, the ratio of the actual thickness to the apparent thickness increases too. Both the hydraulic conductivity and the effective grain size d10 influence quite highly the relationship between the apparent and actual thicknesses within the scope of analysed values. The results confirmed that the above parameters can play an important role in the model of relationship between apparent and actual thicknesses. The results indicate that the Hazen's uniformity coefficient barely influences the relationship between actual and apparent LNAPL thicknesses within the scope of analysed values.

15

Wpływ właściwości gruntów niehomogenicznych na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL na zwierciadle wody podziemnej

Deska I., Szewczyk A.

Proceedings of ECOpole

|

2011

|

Vol. 5, No. 1

203--208

PL

W niniejszym artykule zaprezentowano wyniki badań prowadzonych z zastosowaniem gruntów niehomogennych. Badania miały na celu sprawdzenie, czy w przypadku tego typu gruntów wartość współczynnika filtracji ma wpływ na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL. Przeanalizowano także znaczenie innych parametrów, takich jak średnica miarodajna i współczynnik nierównomierności uziarnienia. Na podstawie wyników badań laboratoryjnych ustalono, że współczynnik filtracji gruntu może mieć wpływ na obserwowaną różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL w przypadku gruntów niehomogennych, zbliżonych do rzeczywistych. Zauważono również, że iloczyn współczynnika filtracji gruntu i współczynnika nierównomierności uziarnienia może odgrywać znaczącą rolę w modelu zależności między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL na zwierciadle wody podziemnej.

EN

The paper presents the results of laboratory experiments conducted with use of the inhomogeneous soils. The focus of these experiments was to investigate if the hydraulic conductivity plays an important role in the case of such soils. Another aim of the research was to investigate the influence of the coefficient of graining nonuniformity and the effective grain size on the difference between apparent and actual thicknesses. The obtained results indicate that the hydraulic conductivity influences the difference between apparent and actual thickness of LNAPL in the case of inhomogeneous soils. The results confirmed that the product of the hydraulic conductivity of soil and the coefficient of graining non-uniformity can play an important role in the model describing the relationship between apparent and actual thickness of LNAPL on the groundwater table.

16

Influence of the hydraulic conductivity of soil on the difference between apparent and actual thickness of LNAPL on the groundwater table

Deska I., Szewczyk A.

Proceedings of ECOpole

|

2009

|

Vol. 3, No. 2

289--294

EN

The actual thickness of lighter-than-water non-aqueous phase liquid (LNAPL) on the groundwater table is always different from the apparent thickness (measured in the monitoring well). There are several methods developed for estimating the actual LNAPL thickness on the base of the apparent thickness, but the results obtained with different formulas are inconsistent and (in many cases) very imprecise. The obtained results of laboratory investigations indicate that the appropriate model for estimating the actual thickness of light non-aqueous phase liquid should include the properties of soil and LNAPL. The investigations confirmed that the hydraulic conductivity is very important parameter in the case of homogeneous soils. On the base of the results the empirical model was developed. This model includes the hydraulic conductivity of soil and the density and dynamical viscosity of LNAPL. The results of the verification of developed model indicate that the calculated values corresponded in many cases with the values obtained during laboratory investigations.

PL

Rzeczywista miąższość lekkiej cieczy organicznej (LNAPL) na zwierciadle wody podziemnej zawsze różni się od miąższości zmierzonej w studni (tzw. miąższości pozornej), a różnica między nimi jest zależna od właściwości gruntu i LNAPL oraz od ilości cieczy organicznej na zwierciadle wody. Metody stosowane obecnie do ustalania rzeczywistej miąższości LNAPL na podstawie zmierzonej miąższości pozornej pozwalają na uzyskiwanie wyników bardzo rozbieżnych i w większości przypadków nieprecyzyjnych. Metody te są bardzo uproszczone, uwzględniają zbyt małą liczbę parametrów (jedynie właściwości gruntów lub jedynie właściwości LNAPL). Poza tym poprawne ustalenie wartości niektórych parametrów uwzględnionych w metodach jest bardzo trudne zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i terenowych. Na podstawie uzyskanych wyników badań laboratoryjnych ustalono, że poprawnie opracowany model obliczania rzeczywistej miąższości LNAPL powinien uwzględniać zarówno właściwości gruntu, jak i LNAPL. Ustalono, że w przypadku gruntów jednorodnych bardzo równomiernie uziarnionych jednym z ważniejszych parametrów jest współczynnik filtracji. Na podstawie analizy kluczowych parametrów wpływających na zależność między miąższością pozorną i rzeczywistą opracowano model empiryczny uwzględniający współczynnik filtracji gruntu oraz współczynnik lepkości dynamicznej LNAPL. Weryfikacja modelu potwierdziła, że w większości przypadków jego zastosowanie pozwoliło na uzyskanie wyników zbliżonych do ustalonych w warunkach laboratoryjnych.

17

Influence the ground permeability of LNAPL on the difference between apparent and actual free product thickness at the groundwater table

Deska I., Malina G.

Proceedings of ECOpole

|

2008

|

Vol. 2, No. 1

19--24

EN

In order to design the efficient recovery of lighter-than-water non-aqueous phase liquid (LNAPL) frorn the groundwater table, the data on real free product thickness should be provided. An appropnate model for estimating the free-product thickness was shown to include both: soil and LNAPL properties. The LNAPL ground permeability is an important parameter, which influences on the difference between apparent and actual thickness. This pararaeter depends on soil and LNAPL properties. The paper presents the developed empirical model for estimation of actual free product thickness that is based on the ground permeability and viscosity of LNAPL. The values calculated with use of proposed model fitted in many cases well the values obtained during laboratory irwestigations.

PL

W celu prawidłowego zaprojektowania operacji sczerpywania lekkich cieczy organicznych niemieszających się z wodą (LNAPL) ze zwierciadła wody podziemnej niezbędna jest znajomość ich rzeczywistej miąższości. Ustalono, że poprawny model pozwalający na wyznaczenie miąższości rzeczywistej na podstawie miąższości pozornej (zmierzonej w studni obserwacyjnej) powinien uwzględniać zarówno cechy gruntu, jak i parametry LNAPL. Bardzo ważnym parametrem wpływającym na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą, który łączy w sobie te dwa elementy, jest przepuszczalność gruntu względem LNAPL.

18

Estimation of actual free product thickness on the groundwater table based on soil and LNAPL properties

Deska I., Malina G.

Proceedings of ECOpole

|

2008

|

Vol. 2, No. 2

303--308

EN

In order to design the efficient recovery of lighter-than-water non-aqueous phase liquid (LNAPL) from the groundwater table, the data on actual LNAPL thickness should be provided. Unfortunately, the actual thickness of LNAPL (in the porous medium) is always different from the apparent thickness (measured in the monitoring well). This difference depends on parameters of soil and LNAPL. There are several methods developed for estimating the actual LNAPL thickness on the base of the apparent thickness, but the results obtained with different formulas are inconsistent and imprecise. The main limitation of the existing methods is a disregard of many important parameters. Additionally, values of some parameters in these models are difficult to estimate both: in laboratory and field. The results of our study indicate that the appropriate model for estimating the actual thickness should include the properties of soil and LNAPL. Two empirical models developed by us and presented here include key parameters of soils (hydraulic conductivity) and LNAPLs (density and dynamical viscosity), and additionally soil permeability for LNAPL. The values calculated from the developed models corresponded well in many cases with the values obtained during laboratory experiments.

PL

W celu odpowiedniego zaprojektowania operacji sczerpywania lekkiej cieczy organicznej (LNAPL) ze zwierciadła wody podziemnej niezbędna jest znajomość jej objętości. Objętość tę można określić na podstawie pomiarów miąższości warstwy LNAPL w studniach obserwacyjnych. Jednak rzeczywista miąższość LNAPL (na zwierciadle wody podziemnej) zawsze różni się od tzw. miąższości pozornej (w studni), a różnica między nimi zależy od parametrów gruntu oraz właściwości i ilości LNAPL. Istnieje kilka metod ustalania rzeczywistej miąższości LNAPL na podstawie miąŻszości pozornej, ale wyniki uzyskiwane przy ich zastosowaniu są bardzo rozbieżne. Przeprowadzone badania potwierdziły, że wartości miąższości rzeczywistych ustalone na podstawie tych metod mogą być nieprecyzyjne. Podstawową wadą ww. metod jest to, Że w kaŻdej z nich pominięto bardzo ważne parametry. Na podstawie uzyskanych wyników badań, korzystając z analizy kluczowych parametrów wpływających na zależność między miąższością pozorną i rzeczywistą, opracowano modele empiryczne, będące alternatywą dla obecnie stosowanych metod. Uwzględniają one zarówno parametry gruntu (np. współczynnik filtracji), jak i właściwości LNAPL (gęstość, współczynnik lepkości dynamicznej). Weryfikacja opracowanych modeli potwierdziła, że w przeważającej większości przypadków ich zastosowanie pozwoliło na uzyskanie wyników zbliżonych do ustalonych w warunkach laboratoryjnych.

19

Innovative methods of free-product (LNAPL) recovery from groundwater table

Deska I., Malina G.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2006

|

Vol. 13, nr 10

1065-1071

EN

If LNAPL (light non-aqueous phase liquid) occurs at the groundwater table, an initial stage of remediation should include a free product recovery. The paper presents an overview of the most innovative approaches to the free product recovery. In recent years the remedial methods that combine both free product and residual phase recovery became popular. Such a method is bioslurping that combines vacuum enhanced LNAPL recovery, vapour extraction and bioventing of the vadose zone. The application of a pre-pump separation prevents the formation of emulsions and floating solids, thus increasing the efficiency of bioslurping. Thermal enhancement of free product recovery (ie hot air or steam injection, electrical resistance heating or radio frequency heating) may additionally result in an increase of the removal rate by ie factor of 5. Another technique, by which the removal rate may by increased by a factor of 7.5, is the pressure pulse technology (PPT). It applies high-amplitude pulses of pressure to porous media, inducing the media, opening pores, increasing the fluid flow, and thus increasing the rate of free product recovery.

PL

Wycieki powierzchniowe oraz przeciekanie podziemnych zbiorników magazynujących stanowią główne źródła zanieczyszczenia gruntów i wód podziemnych substancjami ropopochodnymi. Jeżeli na zwierciadle wody podziemnej występuje LNAPL (lekka ciecz organiczna jako odrębna faza), wstępny etap remediacji gruntu powinno stanowić sczerpanie wolnego produktu. W ostatnich latach coraz większą popularnością cieszą się metody, które łączą zarówno sczerpanie wolnego produktu, jak i usuwanie fazy rezydualnej, jak np. ekstrakcja wielofazowa (bioslurping) będąca połączeniem szczerpywania wspomaganego podciśnieniowo, ekstrakcji par węglowodorów i biowentylacji gruntu. Dodatkowe zwiększenie efektywności sczerpywania można osiągnąć przez zastosowanie separacji przed pompowaniem, która zapobiega tworzeniu się emulsji i zawiesin w wodzie. Na zwiększenie wydajności sczerpywania LNAPL (nawet 5-krotne) w znacznym stopniu wpływa zastosowanie wspomagania termicznego, polegającego m.in. na: wtłaczaniu do gruntu gorącego powietrza lub pary wodnej, elektrycznego ogrzewania oporowego lub ogrzewania za pomocą mikrofal. Inną techniką, pozwalającą na zwiększenie wydajności sczerpywania (nawet do 7,5 razy) jest tzw. technologia pulsacji ciśnienia (PPT). Polega ona na stosowaniu ciśnienia pulsacyjnego o dużej amplitudzie do ośrodka porowego, które powoduje wzbudzenie ośrodka, otwieranie porów, zwiększenie wydatku przepływu i w konsekwencji wpływa na zwiększenie ilości sczerpanego produktu.

20

Wpływ uziarnienia gruntu oraz cech paliwa na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL na zwierciadle wody podziemnej

Deska I., Malina G., Radło A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2003

|

T. 6, nr 2

203-220

PL

Wycieki powierzchniowe oraz przeciekanie podziemnych zbiorników magazynujących stanowią główne źródła zanieczyszczenia gruntów i wód podziemnych substancjami ropopochodnymi. W celu oszacowania objętości wycieku oraz zaprojektowania operacji sczerpywania w określonych punktach zanieczyszczonego obszaru instalowane są studnie obserwacyjne, w których mierzona jest miąższość LNAPL (lekkiej cieczy organicznej jako odrębnej fazy). Oszacowanie rzeczywistej miąższości LNAPL (miąższości produktu na zwierciadle wody podziemnej) na podstawie miąższości pozornej (miąższości produktu w studni) napotyka na wiele trudności. Rzeczywista miąższość LNAPL jest zwykle mniejsza niż miąższość pozorna. Istnieje wiele metod wyznaczania miąższości LNAPL, ale rezultaty otrzymywane za pomocą różnych równań są rozbieżne. Niektóre z tych metod zostały opisane w niniejszym artykule. W artykule zamieszczono wyniki badań mających na celu ustalenie wpływu cech gruntu oraz właściwości i ilości LNAPL na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą. Przeprowadzono trzy rodzaje eksperymentów na różnych stanowiskach badawczych. Eksperyment I przeprowadzono w kolumnach. Jego celem było porównanie różnic między miąższością pozorną i rzeczywistą dla różnych gruntów i LNAPL. Uzyskane wyniki dowodzą, że ze wzrostem rozmiarów uziarnienia gruntu maleje różnica między miąższością pozorną i rzeczywistą. Z kolei, ze wzrostem gęstości i lepkości LNAPL różnica między miąższościami wzrasta. Eksperyment II przeprowadzono w zbiorniku. Wyniki badań wskazują, że oprócz właściwości gruntu i LNAPL także ilość paliwa ma wpływ na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą. Eksperyment III został przeprowadzony w celu ustalenia wpływu wahań zwierciadła wody podziemnej na wartość miąższości pozornej. Stwierdzono, że podczas wzniosu zwierciadła wody miąższość pozorna maleje. Podczas opadania zwierciadła wody poprzedzonego wzniosem miąższość pozorna wzrasta, gdyż zostają uwalniane krople LNAPL złapane uprzednio pod zwierciadłem wody.

EN

Surface spills and leakages from underground storage tanks are main sources of soil and groundwater contamination with oil hydrocarbons. To assess a volume of the spill and to design recovery operations, observation wells are installed in specified points of the contaminated area to measure the LNAPL (light non-aqueous phase liquid) thickness. Estimation of the actual LNAPL thickness (product thickness on the groundwater table) from the apparent thickness (product thickness in a well) presents a number of difficulties. The actual LNAPL thickness is usually lower than the apparent LNAPL thickness. There are methods developed for estimating of actual LNAPL thickness, but the results obtained with different formulas are inconsistent. Some of these methods are described in this paper. This paper presents results of laboratory investigations aimed to find out an influence of soil and fuel properties and quantities on a difference between apparent and actual LNAPL thickness. Experiment I was conducted in columns. A goal was to compare the apparent and actual thickness for various soils and LNAPLs. Results indicate that when the grain size diameters and the pore sizes decrease, the difference between apparent and actual LNAPL thickness increases. Moreover, if the density and viscosity of LNAPL increase, the difference between apparent and actual thickness increases, too. Experiment II was conducted in a tank. Results show that the amounts of LNAPL present in soil (besides fuel and soil properties), influence the difference between apparent and actual thickness. The goal of the experiment III was to find out the influence of a fluctuating water table on the apparent LNAPL thickness. During increase of the water table level the apparent LNAPL thickness decreases and during a fall of the water table the thickness increases. This is because LNAPL which was previously trapped below the water table was released.