Trattamento da cromoe esavalente in falda mediante MRC e 3DMe

Metals Treatment
Enhanced Anaerobic Biodegradation
Sito Industriale in attività, Nord Italia
Trattamento da cromo esavalente in falda mediante MRC e 3DMe®
in collaborazione con Progetti Servizi Verona srl
Geologia
Ghiaie limose con lenti di argilla
Contaminazione obiettivo
Cromo Esavalente
Concentrazioni
Cr(VI) mediamente intorno a 100.000 μg/L
Obiettivo di trattamento
Riduzione delle concentrazioni
di CrVI in falda fino al di sotto dei valori in ingresso
al sito (CA. 100 μg/L)
Area di trattamento e
spessore
Uso attuale del sito
Ca 1000 m2 e 10 m di acquifero trattato
Cromatura industriale
Motivo dell’intervento
Superamento dei limiti previsti
Caratteristiche d’intervento
Barriera di pozzi iniettivi a monte delle due aree
sorgenti (fase 1 di un dimensionamento full-scale)
Sommario
L’acquifero superficiale sottostante l’area industriale è divenuto contaminato
a partire dagli anni ‘50, causa gli sversamenti provocati durante le attività
di cromatura. A partire dal 2008, i monitoraggi delle acque di falda misero
in evidenza la presenza di un esteso pennacchio di contaminazione a valle
delle zone sorgenti, mentre, nel 2011, il sistema di P&T presente in sito
mostrava un andamento asintotico dei valori di concentrazione di cromo
esavalente in falda, ben al di sopra dei limiti di legge. Inoltre il monitoraggio
delle concentrazioni di cromo esavalente e dei parametri geochimici di
campo dimostrarono come non fosse in atto un’attenuazione naturale della
contaminazione. All’inizio del 2012, si è, quindi, proceduto ad applicare a
monte delle principali zone contaminate una miscela di prodotti MRC e 3-D
Microemulsion attraverso 10 pozzi fissi per iniezione (fase 1) con lo scopo di
valutare l’efficacia di trattamento dei reagenti nonostante la presenza di un
acquifero fortemente aerobico.
Di seguito si procede, quindi, a presentare la tecnologia di trattamento
utilizzata, nonché i risultati ottenuti nel corso dei monitoraggi ed attraverso
gli studi condotti. In particolare, le misure delle concentrazioni di Cr(III)
nei campioni di acqua di falda, unitamente ai parametri di campo, hanno
evidenziato l’instaurarsi di ottime condizioni geochimiche riducenti
nell’acquifero.
Figura 1: Campione di acqua di falda prima
del trattamento (2011)
Storia del sito
Collocato al centro di una vasta zona industriale del nord Italia, il sito
consiste in un impianto di cromatura industriale in attività sin dagli anni ’50.
L’acquifero freatico sottostante l’area industriale ha subìto le conseguenze
degli sversamenti di miscele cromiche avvenuti nel corso degli oltre 50 anni
di attività di cromatura. A partire dal 2008, alcuni monitoraggi delle acque
di falda misero in evidenza la presenza di contaminazione da Cr(VI) a valle
delle aree sorgenti. Pertanto, in base a tali risultati, fu imposta l’installazione
ed attivazione di un sistema di barrieramento idraulico d’emergenza (P&T).
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Figura 2: Mappa del sito e barriere iniettive (Fase 1)
Figura 3: Pozzo multilivello
Nel 2011, il sistema di P&T mostrava un andamento asintotico dei valori
di concentrazione di cromo esavalente in falda, ben al di sopra dei limiti di
legge. Inoltre il monitoraggio delle concentrazioni di cromo esavalente e
dei parametri geochimici di campo evidenziavano come non fosse in atto
alcuna attenuazione naturale della contaminazione, a causa delle condizioni
fortemente aerobiche dell’acquifero contaminato.
Le analisi sui campioni di terreno prelevati a circa 20 m dal piano campagna,
nella zona sorgente satura, mostrarono valori superiori a 500 mg/kg di Cr(VI)
e 700 mg/kg di Crtot, mentre i campioni prelevati a 11 m dal piano campagna,
nella zona di frangia capillare, concentrazioni superiori a 700 mg/kg di Cr(VI) e
770 mg/kg di Crtot. Campioni di acqua di falda prelevati in sito presentavano,
invece, concentrazioni superiori a 100,000 µg/L (Fig.1); pertanto, al fine di
trattare la contaminazione presente in falda e nel sottosuolo in un modo
efficiente ed economicamente più sostenibile rispetto al mantenimento
del sistema P&T, nel 2011 si procedette a selezionare le tecnologie MRCTM
e 3-D Microemulsion®, grazie alla loro comprovata capacità di ridurre ed
immobilizzare il Cr(VI) direttamente in-situ. Pertanto, all’inizio del 2012, si è
proceduto ad eseguire la prima fase di intervento applicando i prodotti MRCTM
e 3-D Microemulsion® (3DMe) attraverso 10 pozzi fissi per iniezione collocati a
monte idrogeologico delle due aree sorgenti.
Figura 4: Pozzo multilivello installato
Applicazione in campo di MRC e 3-D Microemulsion® (Fase 1)
Alla fine del 2011, è stata avviata la prima fase dell’intervento di trattamento
del sito attraverso l’installazione di due barriere di pozzi verticali per iniezione,
a monte delle due principali aree sorgenti di Cr(VI) (Capannone A e Capannone
B) (Fig.2). Ogni barriera è costituita da 5 pozzi fissi multilivello, per un totale di
10 pozzi.
I pozzi sono stati installati con un’interdistanza lineare di circa 3 m ed ogni
pozzo è costituito da 3 tubazioni, la prima con fenestratura esclusivamente fra
8 e 13 m dal pc, la seconda fra 14 e 19 m dal pc e la terza fra 20 e 25 m dal pc
(Fig. 3-4). Questa soluzione ha consentito una buona distribuzione dei prodotti
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lungo l’intero spessore verticale di acquifero interessato dal
trattamento. Inoltre, l’intercapedine di ogni pozzo è stata
cementata nei 4 metri superficiali, al fine di contrastare
le sovrapressioni generate in fase iniettiva. Terminata
l’installazione e prima di procedere alla fase iniettiva, si è
proceduto a spurgare accuratamente i pozzi.
Prima di procedere all’iniezione dei prodotti, è stata eseguita
una campagna di monitoraggio delle acque (Crtot, Cr(VI),
Cr(III), Ossigeno Disciolto, Potenziale Red-Ox, pH, nitrati,
solfati, Fe, Mn e TOC) al fine di determinare le condizioni geochimiche dell’acquifero pre-trattamento, confermando la sua
forte aerobicità. All’inizio del 2012, i prodotti MRCTM e 3DMe®
sono stati quindi iniettati in pressione nei 10 pozzi multilivello
utilizzando esclusivamente le due tubazioni fenestrate più
profonde (14-19 m e 20-25 m dal pc) dal momento che la
falda si attestava in quel periodo a circa 15 m dal pc.
Risultati ed approfondimenti
Dopo circa 60 giorni dall’intervento iniettivo, nel pozzo di
monitoraggio Pz4, collocato pochi metri a valle idrogeologica
della barriera iniettiva, è stato osservato un decremento
delle concentrazioni di Cr(VI) fino al di sotto del limite di
rilevabilità (<5 µg/L) ed un incremento di quelle di Cr(III),
evidenziando chiaramente come fosse in atto il processo
riduttivo nell’acquifero. Prima del trattamento, in Pz4 erano
state rilevate concentrazioni superiori a 10,000 µg/L di Cr(VI) e
di circa 300 µg/L di Cr(III). Il Cr(III) risulta stabile ed insolubile
nelle condizioni naturali dell’acquifero ed il suo processo di
precipitazione risulta direttamente proporzionale al carico
contaminante iniziale. Lo stesso andamento di abbattimento
del Cr(VI) è stato osservato in Pz6, pozzo di monitoraggio
collocato circa 10 m a valle idrogeologica dalla barriera
iniettiva, ma con un ritardo temporale di circa 4 mesi rispetto
all’andamento in Pz4 (fig.5).
Dopo circa 12 mesi dall’iniezione, in tutti i pozzi di
monitoraggio a valle delle barriere iniettive, raggiunti dalle
condizioni riducenti indotte dai prodotti iniettati, sono state
osservate percentuali di abbattimento delle concentrazioni
di Cr(VI) in falda comprese fra il 59% ed il 99%, mentre per
quelle di Cr(III) è stato notato un generale iniziale aumento,
seguito poi da un rapido abbattimento dovuto al processo
di precipitazione della cromite. Il differente andamento fra
i diversi pozzi di monitoraggio è correlato con la posizione
rispetto alle barriere iniettive, con le oscillazioni stagionali
dell’acquifero, con la differente distribuzione dei reagenti nel
sottosuolo e/o con la presenza di quantitativi significativi di
Cr(VI) adsorbiti alla matrice solida del terreno in specifiche
zone dell’acquifero. A conferma dei risultati di abbattimento
sopracitati, si è proceduto anche a monitorare il Potenziale di
Ossidoriduzione (ORP) dell’acquifero e il Carbonio Organico
Totale (TOC; somma dell’acido lattico, acido piruvico, acido
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Figura 5: Concentrazione di CrVI e Crtot dopo il
trattamento con MRC
e 3DMe
Fig.5: Post-‐MRC treatment concentration trends 3 of 4
Figura 6. Andamenti ORP e TOC post-MRC in alcuni
pozzi di monitoraggio
acetico, acido butirrico e acidi propionici) in tutti i pozzi di monitoraggio
presenti al fine di valutare la reale distribuzione sotterranea dei reagenti,
quindi l’instaurazione delle condizioni anaerobico-riducenti indotte. In
particolare, in tutti i pozzi, è stato osservato un rapido decremento nei valori
di ORP fino a valori compresi fra circa -50 mV e -200 mV ed un rispettivo
rapido aumento in quelli di TOC, evidenziando un’ottima distribuzione dei
prodotti iniettati (figura 6).
Inoltre, in tutti i pozzi di monitoraggio presenti in sito, sono state rilevate
basse concentrazioni di OD (< 2 mg/L), di nitrati (< 0.5 mg/L) ed alte
concentrazioni di ferro disciolto Fe(II). Pertanto, gli obiettivi della prima fase
di trattamento sono stati pienamente raggiunti, dal momento che è stato
osservato un abbattimento significativo delle concentrazioni del Cr(VI) in
tutti i pozzi di monitoraggio e l’instaurazione di buone condizioni riducenti
nell’acquifero sottostante entrambe le aree sorgenti.
Conclusioni
La tecnologia di trattamento in-situ mediante l’applicazione in falda di MRC
e 3DMe rappresenta una valida e vantaggiosa alternativa alle tecnologie
tradizionali di bonifica di falde e terreni contaminati da Cr(VI). Infatti,
durante la prima fase di trattamento nel sito industriale del nord Italia,
in tutti i pozzi di monitoraggio a valle delle barriere iniettive, dopo circa
12 mesi dall’iniezione in falda di MRC e 3DMe, raggiunti dalle condizioni
riducenti indotte dai prodotti iniettati, sono state osservate percentuali di
abbattimento delle concentrazioni di Cr(VI) in falda comprese fra il 59%
ed il 99%, mentre per quelle di Cr(III) è stato notato un generale aumento
iniziale, seguito poi da un rapido abbattimento dovuto al processo di
precipitazione della cromite. In particolare, in tutti i pozzi, sono stati
osservati un decremento nei valori di ORP fino a valori compresi fra circa -50
mV e -200 mV ed un rispettivo rapido aumento in quelli di TOC, evidenziando
una buona distribuzione e un perfetto rendimento da parte dei prodotti
iniettati. Inoltre, in tutti i pozzi di monitoraggio presenti in sito sono state
rilevate basse concentrazioni di OD (< 2 mg/L), di nitrati (< 0.5 mg/L) ed alte
concentrazioni di ferro disciolto Fe(II).
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Per ulteriori informazioni si prega di
contattare:
Ph.D Alberto Leombruni
Regenesis
Engineering Scientist
[email protected]
Referenze PSV srl:
geol. Claudio Leoncini
Progetti Servizi Verona s.r.l.
[email protected]
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