ISCO In Situ Chemical Oxidation

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Emilia Blasi
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1 ISCO In Situ Chemical Oxidation Ing. Alberto Piepoli

2 CHE COSA SIGNIFICA ISCO? E una tecnica per iniettare nel sottosuolo un ossidante per trattare chimicamente composti organici inquinanti e trasformarli in sostanze innocue Tecnologia innovativa Velocità di trattamento Cantieri temporanei di limitate dimensioni Riduzione della contaminazione sino a bassi livelli Efficace con composti recalcitranti È NECESSARIA UNA BUONA CONOSCENZA DEGLI INQUINANTI E DELLE CARATTERISTICHE DEL SITO PER GARANTIRE IL RISULTATO FINALE

3 QUALI LE ASPETTATIVE ISCO riduce la massa contaminante per mezzo di un processo di ossidazione Riduzione della massa = riduzione del rischio Rapida riduzione delle concentrazioni nella sorgente a livelli accettabili per attivare l azione biologia naturale e controllare il plumen

4 QUALI SONO LE INFORMAZIONI NECESSARE Il successo della tecnologia ISCO si basa su tre fattori di pari importanza: la chimica il sito le modalità esecutive

5 IL COMPORTAMENTO DEGLI INQUINAMENTI Come si ripartisce l inquinante nel terreno L inquinante è presente in quattro fasi nell area contaminata La maggior parte (normalmente >80%) è adsorbita o in fase liquida non acquosa NAPL Soil gas Massa adsorbita Massa disciolta Fase liquida non acquosa (NAPL) o desorbita Suthersan, 1996

6 OSSIDANTI IMPIEGATI La tecnologia dell ossidazione chimica si basa sulla capacità ossidante di specifici composti Permanganato: Permanganato di potassio (KMnO4) Solido cristallino Permanganato di sodio (NaMnO4) Liquido concentrato Ozono: O3 (gas) Perossido (Reagente di Fenton) H2O2 e Fe2+ reagiscono per produrre radicali

7 OSSIDANTI IMPIEGATI Persolfato: Persolfato di sodio è il più usato Persolfato di potassio a bassa solubilità Produce radicali per innalzamento della temperatura o per la presenza di ferro Altri ossidanti: Ossido di Magnesio (MgO2) Calcium peroxide (CaO2) Sodium percarbonate (Na2CO3 3H2O2)

8 COME VALUTARE GLI OSSIDANTI Chemical species Standard oxidation Relative strength Potential (chlorine=1) (volts) Hydroxyl radical (OH- )* 2,8 2,0 Sulfate radical (SO4- ) Ozone Sodium persulfate Hydrogen peroxide Permanganate (Na/K) Chlorine Oxygen Superoxide ion (O- )* 2,5 2,1 2,0 1,8 1,7 1,4 1,2-2,4 1,8 1,5 1,5 1,3 1,2 1,0 0,9-1,8 *These radicals can be formed when ozone and H2O2 decompose. Fonte: Siegrist et al. 2001

9 QUALI INQUINANTI POSSONO ESSERE TRATTATI OssidantI H2O2 / Fe O3 O3 / H2O2 NaMnO4 KMnO4 Na2S2O8 Composti trattabili TCA, PCE, TCE, DCE, VC, BTEX, CB, fenoli, 1,4 diossano, MTBE, TBA, esplosivi PCE, TCE, DCE, VC, BTEX, CB, fenoli, MTBE, TBA, esplosivi TCA, PCE, TCE, DCE, VC, BTEX, CB, fenoli, 1,4 diossano, MTBE, TBA, esplosivi TCA, PCE, TCE, DCE, VC, BTEX, PAHs, fenoli, esplosivi TCA, PCE, TCE, DCE, VC, BTEX, CB, fenoli, TBA

10 CONOSCENZA DEL SITO Geologia, topografia dell area, caratteristiche geochimiche dell aquifero Direzione / gradiente / velocità del flusso idrico sotterraneo Uso delle acque superficiali e potenziali recettori nell area Individuazione delle principali vie di migrazione dei conteminanti Strutture presenti nell area in superficie e nel sottosuolo Servizi interrati

11 CONOSCENZA DEL SITO Definire il modello concettuale del terreno e di distribuzione della contaminazione Indagini e campionamenti stratigrafici di dettaglio

12 CONOSCENZA DEL SITO Distribuzione degli inquinanti

13 MODELLO CONCETTUALE Intervallo fissato Distribuzione della contaminazione Conducibilità

14 MODELLO TRIDIMENSIONALE

15 Nuove tecnologie d indagine LIF Laser Induced Fluorecence Laser eccita i composti con 2 o 3 anelli aromatici Limiti di rilevabilità da 50 mg/kg in relazione ai composti Potenzialità sino a fori al giorno

16 FASI DEL TRATTAMENTO Selezione/individuazione tecnologie applicabili Valutazione dei reagenti da utilizzare Test di laboratorio Campo prove Applicazione a larga scala

17 TEST DI TRATTABILITA IN LABORATORIO Metodi per valutare la domanda di ossigeno (DO) I dati stechiometrici determinano solo una frazione del DO necessario per ISCO Test di trattabilità condotti con diverse formulazioni per individuare efficiente curva DO Gli obiettivi del test di trattabilità includono: 1. individuare la reattività media del sito 2. scegliere la formulazione di reagenti ottimale 3. eventuali reazioni indesiderate

18 SICUREZZA H&S Tutti gli ossidanti sono: Pericolosi per inalazione e contatto cutaneo, in particolare per gli occhi Devono essere indossati indumenti protettivi in materiali sintetici Devono essere previste docce e lavaocchi Lo stoccaggio dei chemicals deve essere fatto in condizioni di sicurezza

19 CONDIZIONI OPERATIVE ISCO è attuabile in qualunque situazione Sottoservizi e vegetazione

20 Traffico

21 Condizioni meteorologiche

22 ISCO ALCUNE REALIZZAZIONI

23 BASE MILITARE IN VIRGINIA

24 SITO IN GEORGIA

25 INTERVENTO IMPIANTO STOCCAGGIO COMBUSTIBILI Obiettivi: Non interrompere l attività di stoccaggio e distribuzione Incrementare il desorbimento di NAPL per mezzo di forti ossidanti e persistenti per ridurre la massa inquinante

26 Planimetria del sito

27 Esecuzione

28 Area trattamento

29 Risultati

30 Perdita da oleodotto Luisiana

31 Il cantiere

32 NAPL riduzione - Luisiana

33 Applicazione a Trento Contaminazione da IPA DNAPL a 14 m dal p.c. Livello freatimetrico 2 m dal p.c. Concentrazioni >8500 mg/kg di cui 1640 mg/kg Σ IPA D.Lgs. 152/2006

34 Prove in campo Campo prove Acqua di falda Terreno a -14 m

35 Prove in campo

36 Acenaftene mg/kg SS Acenaftilene mg/kg SS Antracene mg/kg SS Benzo(a)antracene mg/kg SS Benzo(a)pirene mg/kg SS Benzo(b)fluorantene mg/kg SS Benzo(g,h,i)perilene mg/kg SS Benzo(k)fluorantene mg/kg SS Carbonio Organico % C su SS Crisene mg/kg SS Dibenzo(a)pirene mg/kg SS Dibenzo(a,h)antracene mg/kg SS Fenantrene mg/kg SS Fluorantene mg/kg SS Fluorene mg/kg SS Indeno(1,2,3cd)pyrene mg/kg SS Naftalene mg/kg SS Pirene mg/kg SS Sommatoria IPA (DM 471/99) mg/kg SS Umidità % % TOC Riduzione % "DESCRIZIONECAMPIONE" 14/10/2006 S3 Carbo dopo trattamento 19/09/2006 S3 Carbo pre trattamento "DATACAMPIONAMENTO" 877,92 11,48 153,74 106,8 100,4 142,1 37,4 59,3 4,02 278,4 0 8,3 2222, ,83 665, , ,9 19,9 127,55 2,1 57,67 27,7 16,1 22,3 6 9,4 0,55 40,6 0 1,3 402,37 187,35 121,12 8,5 84,81 144,9 1260,32 20, ,0210 0, D.Lgs 152/2006 Tab 1/b Risultati dopo 24 gg

37 Raffronto campioni

Prove in campo ph Oxygen 8 60 7 50 milligrammi/litro 6 ph 5 4 3 2 40 30 20 10 1 0 12/9 0 12/9 14/9 16/9 18/9 20/9 22/9 24/9 26/9 28/9 30/9

38 Prove in campo ph Oxygen milligrammi/litro 6 ph /9 0 12/9 14/9 16/9 18/9 20/9 22/9 24/9 26/9 28/9 30/9 2/10 4/10 6/10 14/9 16/9 18/9 20/9 22/9 24/9 26/9 28/9 date date Parametri monitorati in campo: ph Ossigeno disciolto Redox 30/9 2/10 4/10 6/10

39 Trattamenti terreni insaturi Per l insaturo è stato sviluppato un processo analogo Si opera con ossidanti in polvere miscelati al terreno scavato e posto in bacini impermeabilizzati Massimizzare il desorbimento - Ossidanti persistenti - Massima produzione di radicali - Riduzione della massa inquinante totale Gli ossidanti individuati sono il persolfato di sodio ed il percarbonato attivati

40 Test di trattabilità Dopo Trattamento Test ID Ossidante PAH iniziali mg/kg C1 nessuno 1280 R1 persolfato % R2 percarbonato % R3 pers.+perc % terreno acqua Massa totale residua %

41 Test su terreni insaturi Terreni inquinati con C>12 : - iniziale - finale 1977 mg/kg 790 mg/kg Terreni inquinati con IPA : - iniziale - finale mg/kg mg/kg

42 Interventi full scale Modalità di miscelazione Modalità di idratazione

43 Valutazioni e Costi di trattamento - Il metodo utilizzato ha dimostrato di raggiungere una efficienza elevata, - Può essere utilizzato per terreni insaturi non causa la mobilizzazione dei metalli, - I costi negli U.S.A. sono dell ordine dei 98 $/cy circa 75 $/t - I costi di smaltimento in discarica $/m3

44 Contatti Doug D. Carvel, P.E. President (281) (713) office Alberto Piepoli, Ing. ASTC sas tel fax

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