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Bonifica di un sito industriale inquinato da solventi

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Biodegradazione Anaerobica Potenziata
Bonifica di un sito industriale inquinato da solventi clorurati mediante
l’uso di 3-D Microemulsion (3D-Me®) per consentire la successiva
riedificazione dell’area ad uso residenziale, Halmstad, Svezia
in collaborazione con WSP Environmental, Svezia
Geologia
Matrice eterogenea - Ghiaie limose con
lenti di sabbia limosa
Contaminazione obiettivo
Solventi Clorurati
Concentrazioni
DCE 19.000 µg/L, VC 12.000 µg/L
Profondià contaminazione
Ca da 3 a 6 m da p.c.
Area di trattamento
Ca. 1000 m2
Uso attuale del sito
Destinazione ad uso residenziale
Motivo dell’intervento
Superamento dei limiti previsti
Prodotto utilizzato
3-D Microemulsion©
Introduzione
La bonifica dell’area dell’ex-sito industriale, lungo le rive del fiume Nissan
(Halmstad, Svezia - Figura 1), è stata eseguita con lo scopo di consentire la
realizzazione di un piano di sviluppo residenziale di 330 appartamenti. Nel
corso dei decenni, l’area industriale è stata sede di stabilimenti galvanici, per
l’industria marittima, per la lavorazione del pesce e di lavanderia industriale
a secco. Tali attività hanno comportato un inquinamento diffuso dell’acquifero sottostante da solventi clorurati e dei terreni superficiali da IPA e metalli
pesanti. Da un punto di vista idrogeologico, l’area presentava forti oscillazioni
stagionali dell’acquifero, direttamente legate all’andamento delle precipitazioni e del livello del mare. Monitoraggi in campo e test d’infiltrazione mostrano, inoltre, come i livelli di falda oscillassero approssimativamente fra 1-2 m
al di sotto del pc e il profilo stratigrafico fosse fortemente variabile fino ad
una profondità di circa 7-9 m al di sotto del pc.
Da un punto di vista puramente tecnico, si procedette innanzitutto all’asportazione dei suoli più superficiali contaminati da IPA e metalli pesanti. Venne
poi eseguita un’indagine ambientale volta alla determinazione della reale
distribuzione orizzontale e verticale della massa contaminante attraverso
l’utilizzo della metodologia M.I.P (Membrane Interface Probe). In tale modo
venne osservato come il reale spessore di acquifero contaminato fosse di
circa 3 metri, collocato fra -3 m e -6 m dal piano di campagna.
Figura 1 - Visione panoramica del sito
Piano Di Risanamento Dell’Acquifero
Il prodotto 3-D Microemulsion (3D-Me), fornito dalla società Regenesis Ltd.,
è composto di acido lattico libero, acido lattico a rilascio controllato (polilattato) e acidi grassi esterificati su una catena molecolare carboniosa della
glicerina. 3D-Me rilascia, quindi, sequenzialmente i suoi componenti elettro-donatori, rendendo immediatamente disponibile, dopo l’iniezione nel
sottosuolo, l’acido lattico libero, mentre quello a rilascio controllato viene
metabolizzato a una velocità più lenta. Gli acidi grassi, invece, sono convertiti
in idrogeno in tempi medio-lunghi, permettendo così al prodotto 3D-Me di
avere un profilo di sequenzialità dei rilasci di elettro-donatori eccezionalmente esteso, fino a 3-4 anni. Questa fermentazione del prodotto, suddivisa
© 2014 Regenesis | www.regenesis.co.uk
Figura 2 - Aree oggetto di trattamento con 3D-Me
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Tabella 1. Sintesi del trattamento con 3Dme per l’area dell’ex-sito industriale
Caratteristiche
Trattamento # 1
Trattamento # 2
progettuali
Area 1
Area 2
Area 3
Caratteristiche
Caratteristiche
Caratteristiche
Spessore acquifero
3m
3.5m
3.5m
2m
da trattare
Superficie areale da
380m2
300m2
60m2
196m2
trattare
# Numero dei punti
32 punti
23 punti
6 punti
14 punti
d’iniezione
Griglia d’iniezione
4m x 4m
Quantità di 3D-Me in 100L di 3D-Me mi- 108L di 3D-Me micro- 85L di 3D-Me micro112L di 3D-Me microkg/m
croemulsione/m
emulsione/m
emulsione/m
emulsione/m
Costo del prodotto
< €20,000
3D-Me
in diverse fasi temporali, consente, quindi, di favorire i processi riduttivi e di
declorazione riduttiva per lunghi periodi di tempo. Il prodotto viene miscelato con acqua prima di essere iniettato (figura 3). I dettagli dell’iniezione
eseguita sono forniti nella seguente tabella 1.
Il principale obiettivo di bonifica era quello di ridurre le concentrazioni di DCE
e VC in falda al di sotto dei valori di 100μg/L, dal momento che non erano
stato rilevate concentrazioni elevate di PCE e TCE. Le massime concentrazioni
rilevate in sito prima del trattamento, infatti, risultavano essere:
• Concentrazione DCE – 19.000µg/L in MIP8 (Pre-trattamento)
• Concentrazione VC – 12.000µg/L in GV208 (Pre-trattamento)
Figura 3 - Microemulsione del prodotto 3D-Me
In particolare, l’applicazione del prodotto 3DMe venne eseguita in due
differenti fasi iniettive al fine di consentire l’esecuzione di alcuni lavori di
demolizioni all’interno del sito. Durante la prima fase, il prodotto 3D-Me
venne iniettato nella parte orientale ed occidentale del baffo inquinante,
mentre nella seconda fase, eseguita dopo circa un anno dalla prima, in quelle
centrali. L’utilizzo di elevati quantitativi di prodotto e le proprietà di autodiffusione del medesimo hanno consentito di ridurre al minimo i punti
d’iniezione e, quindi, ridurre i costi d’applicazione.
Risultati
Il trattamento con 3D-me, operato da Regenesis Ltd sulla falda in questione
contaminata da solventi clorurati, ha consentito di raggiungere una riduzione
delle concentrazioni inquinanti di circa il 98 – 99% rispetto ai valori iniziali
approssimativamente in 18 mesi (Figura 4). E’ da sottolineare come la buona
riuscita del progetto di bonifica è stata ottenuta anche mediante l’utilizzo del
sistema M.I.P, che ha consentito di determinare la reale distribuzione della
massa contaminante nel sottosuolo e, quindi, ha permesso un’applicazione
mirata del prodotto.
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Numerosi parametri sono stati utilizzati per verificare il rendimento dei processi di trattamento.
Figura 4 - Evoluzione delle concentrazioni contaminanti dal pre-trattamento (Bilaga 10:1) fino a
due anni successivi post-trattamento (Bilaga10:6)
Il grado di declorurazione è stato calcolato con lo scopo di quantificare il reale progresso del processo di declorurazione in atto nel sito. Durante il corso
delle operazioni di trattamento, infatti, la declorurazione riduttiva è risultata
completa in corrispondenza della trasformazione dei composti DCE e VC in
etene.
Immediatamente dopo l’applicazione del prodotto, inoltre, specifici indicatori geochimici mostrarono come le condizioni ottimali per la declorurazione
riduttiva si fossero stabilite rapidamente nell’acquifero. Si osservò, infatti,
una rapida diminuzione degli elettro-accettori di competizione (es. Ossigeno,
nitrati, solfati etc.), già presenti nell’area prima dell’esecuzione delle iniezioni
di 3D-me, e un rapido incremento dei composti organici totali (TOC).
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La quantificazione delle popolazioni
batteriche, effettuata prima e dopo
le operazioni d’iniezione, ha rivelato, inoltre, come la microfauna del
sottosuolo ha subito un notevole
incremento demografico (Figura 9) in
seguito al trattamento con 3D-me. A
questo è corrisposto un ovvio incremento della velocità di degradazione
dei composti clorurati.
Come ultimo parametro utilizzato
per testare il completamento dei
processi di trattamento, è stata eseguita un’analisi su specifici composti
isotopi (Compound Specific Isotope
Analysis-CSIA).
Infatti, durante i processi biologici, la trasformazione della sostanza organica
può generare sostanziali e significanti cambiamenti nel rapporto esistente
fra gli isotopi 13C e 12C (δ13C), sia nei reagenti che nei prodotti di reazione.
Questo è dovuto alla formazione di legami molecolari più forti da parte degli
isotopi più pesanti 13C rispetto a quelli del 12C. In pratica, quelle molecole,
che presentano isotopi più leggeri, tendono ad essere trasformate più rapidamente, frazionandosi in 13C nei reagenti residuali e in 12C nei prodotti
iniziali. Per esempio, è stato calcolato il frazionamento isotopico ottenuto nel
pozzo GV208, prima e dopo il trattamento, sia per il DCE (-9.1 to +5.2‰) che
per il VC (-22.0 to +27‰ ). Questi dati mostrano chiaramente come l’avvenuto processo di riduzione delle concentrazioni dei composti clorati non è stato
il risultato di un semplice processo abiotico di diluizione e/o dispersione, dal
momento che il frazionamento isotopico avviene solo in concomitanza di
processi di degradazione biologica dei solventi clorati.
Conclusioni
Il prodotto 3DMe è stato applicato in falda con lo scopo di accelerare e potenziare i processi in-situ di biodegradazione dei solventi clorurati, permettendo così la riqualificazione dell’area dell’ex-sito industriale e, quindi, la sua
successiva riedificazione. Dopo circa due mesi dall’iniezione del prodotto, il
potenziamento dei processi di declorurazione riduttiva in atto nel sito sono
stati osservati attraverso:
• La produzione sequenziale e successiva degradazione di tutti i prodotti
del processo di declorurazione riduttiva
• La geochimica dell’acquifero, che mostrava condizioni ideali all’instaurazione di processi di dealogenazione riduttiva
• L’incremento della biomassa anaerobico-ridttiva
• Il frazionamento isotopico nei vari prodotti e sottoprodotti di reazione di
degradazione
• La riduzione delle concentrazioni dei composti clorurati in falda
In tal modo, in circa 18 mesi i livelli di contaminazione del baffo inquinante
vennero portati al di sotto dei valori stabiliti come obiettivi di bonifica, consentendo in tal modo alle autorità competenti di rilasciare i permessi necessari alla riedificazione dell’area.
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Figura 5 - Massa batterica prima e
dopo il trattamento con 3Dme
Per ulteriori informazioni sul presente
intervento, si prega di contattare:
Alberto Leombruni
Regenesis
Ph.D Engineering Scientist
[email protected]
+39 331 8566790
Riferimenti personali:
Lars Davidsson
Principal Consultant
[email protected]
+46 (0)35 18 11 00
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