GEOCHEMICKÁ REAKTIVNÍ BARIÉRA PERSPEKTIVNÍ PRVEK IN - SITU SANAČNÍCH TECHNOLOGIÍ

Transkript

1 GEOCHEMICKÁ REAKTIVNÍ BARIÉRA PERSPEKTIVNÍ PRVEK IN - SITU SANAČNÍCH TECHNOLOGIÍ RNDr. Jaroslav HRABAL MEGA a.s. monitorovací vrt injektážní vrt Ing. Dagmar Bartošová Vodní zdroje Ekomonitor spol. s r.o. reakční zóna

2 Geochemická bariera zóna s odlišnými fyzikálně-chemickými podmínkami - (ph, redox-potenciál, sorpční kapacita, biogenní pochody) Vyskytuje se relativně běžně v přírodě - faciální změny sedimentace - vertikální zonalita Možno generovat uměle - uměle vytvořená linie v horninovém prostředí, kde řízeně probíhají geochemické reakce mezi horninovým prostředím, podzemní vodou a dodávanými reagenty - neklade hydraulický odpor podzemí vodě

3 Kopali jsme kontaminaci a vykopali geochemickou barieru

4

5 Možnosti použití geochemické bariery Modelové kontaminované území bez sanačních opatření výrobní hala zdroj kontaminace kontaminační mrak proudění nepropustné podloží

6 Sanace metodou sanačního čerpání Klasické metody sanace hydraulická bariera výrobní hala zásah na ohnisku klasické technologie kontaminační mrak proudění nepropustné podloží Sanace metodou enkapsulace podzemní těsnící stěna výrobní hala podzemní těsnící stěna kontaminační mrak nepropustné podloží

7 Inovativní metody sanace Sanace kombinací in-situ metod a sanačního čerpání hydraulická bariera výrobní hala zásah na ohnisku inovativní technologie kontaminační mrak nepropustné podloží proudění Sanace za využití geochemické reaktivní bariery geochemická bariera výrobní hala zásah na ohnisku inovativní technologie kontaminační mrak nepropustné podloží proudění

8 Praktické využití geochemické bariery

9 Zásadní krok - podrobné vyhodnocení geologických a hydrogeologických dat Předvarterní relief terénu ohniska kontaminace SEVER 634,6 63,6 2, 628,6 633,7 633,1 634,8 635,6 633, ,5 svahový přítok 63,5 626,5 626,2 2, 4,5 3, 63,3 632,7 625,2 629,3 626,1 63,3,7 631,7 628,9 625,5 1, 626,3 1, 1, 619,8 626,3 7,5 623,6 626,9 624,9 626,4 625,5 623, 2,5 621,2 4,5 623,3 622,6 5,5 staré koryto 1, 631,8 2, ,5 625 paleokoryto Svratky 5, 622,5 622,4 > , Svratka Měřítko m 5 m 1 m

10 Metoda in situ reduktivní dechlorace ClE v difúzních barierách Základní požadavky 1. Udržení reagentu v definovaném prostoru 2. Zajištění vhodných podmínek pro průběh dechlorace ClE po dostatečně dlouhou dobu 3. Modifikace systému pro každou konkrétní lokalitu Řešení ověřené na lokalitě Využití kombinovaného působení železných částic a stejnosměrného proudu (patentově chráněná metoda) - lepší distribuce částic železa v horninovém prostředí - výrazné prodloužení reakční doby v barieře - mnohem efektivnější průběh reduktivní dechlorace ClE - prostorová stabilizace reagentu v elektrickém poli Použití nových materiálů - částice NZVI chráněné oxidickou slupkou - kompozitní materiály na bázi nanočástic Fe valenčně vázaných na mikročásticích Fe (patentově chráněno) Ve vývoji sofwarový nástroj pro dimenzování bariery

11 Dimenzování difúzní bariery Základní parametry pro výpočet Rychlost proudění podzemní vody Minimální doba zdržení pro průběh dechlorace Koncentrace oxidovaných látek v podzemní vodě (sírany, dusičnany) Mezivýpočty Rychlost obměny pórového objemu v barieře Rychlost pasivace reakční náplně Výstupy Optimální vzdálenosti injektážních vrtů Dávkování reakční náplně Doba životnosti bariery

12 Kompozitní materiál

13 Koncentrace (µg/l) Aktivace Fe stejnosměrným proudem Srovnání - suma ClE, voda z vrtu IS-1 nanoželezo + proud nanoželezo kontrola Čas (dny)

14 ORP (V) Geochemická podstata procesu 1 Fe 3+ Fe(OH) 2+ původní hodnoty Fe(OH) 2 +,5 Fe(OH) 3 Fe 2+ Fe(OH) 4 - -,5 ustálený stav po aplikaci NZVI aplikace NZVI Fe(HCO3) + hodnoty po zapojení elektrického pole Fe(CO3) Fe(OH) + Fe(OH) ph Elektrochemická redukce probíhá nejen na katodě, ale i v části elektrického pole - E - proces dodání elektronu - přímý transfer z katody - nepřímý transfer z elektroreduktivně aktivovaných materiálů - C - proces - chemické reakce aktivované látky (hydrogenace ClE)

15 Mossbauerova spektra materiálu z vrtů DBC1 (3A) a DBC4 (4A) 3A DOUBLET (1),79. % Fe(III) AMPLITUDE, , ISOMER SHIFT,.3438 Q. SPLITTING,.7627, LINE WIDTH,.5321 DOUBLET (2),5. % Fe(II) AMPLITUDE,778.17, ISOMER SHIFT, Q. SPLITTING,2.362, LINE WIDTH,.3325 MAGNETIC (1),12.5 % Fe 2,x Magnetite AMPLITUDE, , ISOMER SHIFT,.672 MAGN. FIELD [T],45.927, LINE WIDTH, A DOUBLET (1),68.1 % Fe(III) AMPLITUDE, , ISOMER SHIFT,.344 Q. SPLITTING,.7413, LINE WIDTH,.4991 DOUBLET (2),3.9 % Fe(II) AMPLITUDE, (.2), ISOMER SHIFT, Q. SPLITTING,2.3191, LINE WIDTH,.253 MAGNETIC (1),28.1 % α-fe AMPLITUDE, , ISOMER SHIFT,.9 MAGN. FIELD [T],33.113, LINE WIDTH,.2881 (.1)

16 Konkrétní design difuzní bariery DBC-12 DBC-13 DBC-1 DBC-11 DBC-9 DBC-14 DBC-7 DBC-6 DBC-5 DBC-4 DBC-3 DBC-8 DBC-2 DBC-1 anody katody DfB-4 monitorovací vrty HV12 A-4 2 m

17 Aplikace reagentu, listopad 212 Celkem použito 54 kg NZVI Produkt NANOFERSTAR s oxidickou ochrannou slupkou Koncentrace 2g/l až 27 g/l Tlaková aplikace Bariera A DBA1 - DBA9 9 m3 suspenze, 18 kg NZVI Bariera B DBB1 - DBB7 7 m3 suspenze, 14 kg NZVI Bariera C DBC1 DBC1 8 m3 suspenze, 22 kg NZVI

18 Kontaminace podzemní vody na lokalitě k Kontaminace sumy ClE před aplikací činidel Legenda stávající hg. objekty stávající ventingové vrty injektážní vrty svislé injektážní vrty šikmé vrty difuzní bariery nové monitorovací vrty izolinie koncentrace sumy CLE 1-2 mg/l 2-4 mg/l 4-1 mg/l 1-4 mg/l nad 4 mg/l

19 Kontaminace podzemní vody na lokalitě 8 měsíců po aplikaci laktátu a provozu barier Koncentrace sumy ClE po aplikaci činidel - červenec 213 Legenda stávající hg. objekty stávající ventingové vrty injektážní vrty svislé injektážní vrty šikmé vrty difuzní bariery nové monitorovací vrty izolinie koncentrace sumy CLE 1-2 mg/l 2-4 mg/l 4-1 mg/l 1-4 mg/l nad 4 mg/l

20 ug/l ug/l Vývoj kontaminace podzemní vody po aplikaci laktátu (žlutá šipka) Monitoring kontaminačního mraku - objekt B-4 PCE TCE DCE Monitoring kontaminačního mraku - objekt B-6 PCE TCE DCE

21 mv mv Vývoj průměrného ORP (AgCl elektroda) a vodivosti na barierách Bariera B - průměrné hodnoty ORP 1 VODIVOST Bariera C - průměrné hodnoty ORP VODIVOST

22 Vývoj průměrných hodnot ph na barierách Bariera B - průměrné hodnoty ph Bariera C - průměrné hodnoty ph

23 ug/l ug/l Bariera B - průměrný obsah ClE PCE TCE DCE 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2,, Bariera C - průměrný obsah ClE PCE TCE DCE 12, 1, 8, 6, 4, 2,,

24 ug/l ug/l 35 3 Monitoring difuzní bariery C - objekt A-4 PCE TCE DCE Monitoring difuzní bariery B - objekt DfB-4 PCE TCE DCE

25 Vývoj kontaminace podzemní vody po aplikaci geochemické bariery Obsah ClE bariera C - listopad 212 Obsah ClE bariera C leden 213 DBC DfB DBC DBC DBC DBC DBC DBC DBC DBC-2 DBC DBC-1 13 DfB DBC DBC-7 25 DBC DBC DBC DBC DBC DBC-2 DBC m A HV m Vysvětlivky: monitorovací vrty vrty difúzní bariery vrty s anodou izolinie ClE (ug/l) A-4 32 HV Obsah ClE bariera C duben 213 Obsah ClE bariera C srpen 213 DBC-1 54,6 DBC-9 31 DBC DBC DBC DBC-4 53 DBC DBC DBC DBC DBC DBC-6 DBC DBC DBC DBC DfB DBC DBC DfB-4 94 DBC-2 DBC m Vysvětlivky: monitorovací vrty vrty difúzní bariery vrty s anodou izolinie ClE (ug/l) A HV m Vysvětlivky: monitorovací vrty vrty difúzní bariery vrty s anodou izolinie ClE (ug/l) A HV

26 Pár slov na závěr Sanace in situ chemickými technologiemi jsou plnohodnotnou alternativou dosud používaných in-situ extrakčních sanačních metod. Koexistence klasických metod a chemicky podporovaných technologií je obvykle neslučitelná. Geochemická bariera může nahradit funkci hydraulické ochrany lokality. Projektování a řízení sanace je náročnější na množství a kvalitu informací o dané lokalitě. Zásadní je podrobný geologický a hydrogeologický rozbor, na jehož základě je nutno postavit strategii sanace. Z hlediska funkčnosti a bezpečnosti provozu je možno konstatovat vyšší spolehlivost, jelikož bariera není citlivá k provozním vlivům. Vývoj novým typů reakčních náplní na bázi kombinace různě velkých částic nulmocného železa nastavených přímo na konkrétní podmínky jednotlivých lokalit může přinést další zefektivnění technologie geochemických barier, zvlášť při jejich aktivaci a stabilizaci stejnosměrným proudem.