Zonas Reactivas Anaeróbicas. Remediación in situ de agua subterránea contaminada con Cr VI. Aplicación en México

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Josefa Salazar Castellanos
hace 6 años
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1 Zonas Reactivas Anaeróbicas Remediación in situ de agua subterránea contaminada con Cr VI Aplicación en México Curso Soluciones a la Contaminación de Suelos y Acuíferos Ponente: Jerjes Pantoja Irys Fecha: 13 de marzo de

implementadas directamente en el suelo y subsuelo Reactivos

2 Tecnologías de Remediación In-Situ : La aplicación de tecnologías tradicionales de tratamiento de agua, pero implementadas directamente en el suelo y subsuelo Reactivos PROCESOS FÍSICOS PROCESOS QUÍMICOS ZONA REACTIVA PROCESOS BIOLÓGICOS 2

3 In Situ vs Tradicional Concent tración Degradación Intrínseca Extracción y Tratamiento Umbral o Criterio Toxicológico Más de 20 años Remediación In-Situ Menos de 5 años Tiempo 3

4 Aspectos Económicos Inversión de Capital Inversión de Capital Extracción y Tratamiento $ Operación y Mantenimiento (O&M) Zonas Reactivas In-Situ O&M Tiempo 4

5 Principios de la Tecnología Las Zonas Reactivas Anaeróbicas (ZRA) in situ son un proceso microbiológico en el cual un sustrato de carbono y otros donadores de electrones (Fe III ) son aplicados en la zona saturada del suelo. Se busca generar un potencial óxido-reductor (ORP) entre -250 y -350 milivolts en el agua subterránea. El ph debe mantenerse entre 5 y 10. Concentraciones de carbón orgánico total (COT) del orden de 100 mg/l en el agua subterránea se deberán mantener hasta alcanzar los límites de remediación. Nota importante: Esta tecnología de remediación no es aplicable en cuerpos de agua con conductividades hidráulicas menores a 10-5 cm/sec, con flujos turbulentos o ambientes muy oxidantes. 5

6 Manipulación de Estados de Oxidación del Cromo por Procesos Microbiológicos Forma Oxidante: Cr(VI) Forma Reducida: Cr(III) Cr 2 O 7 2- CrO Ión de Dicromato - Ión de Cromato Cr(OH) 3 Sólido Precipitación ph Tóxico y Soluble Menos Tóxico e Insoluble 6

7 Comportamiento Biogeoquímico Fuente Várias especie de bacterias Metanogénico SO Fe /Mn NO Reducción 3 Zona Reducción Reducción Aeróbica O 2 Flujo de Agua Subterránea Límite de Condiciones Aeróbicas 1 2 Y 3 4 Y 5 - Zona Aeróbica - Zonas Anaeróbicas en Cambio - Zonas Anaeróbicas 7

8 Información Necesaria para la Implementación de las ZRA Descripción detallada de la estratigrafía del sitio. Delimitación espacial de los contaminates en el suelo. Delimitación espacial de la pluma contamimante en el agua subterránea. Características fisico químicas del(os) cuerpo(s) de agua subterránea. Identificación específica de las características geohidrológicas i de los estratos t subyacentes en el área contaminada. opermeabilidad de los estratos oconductividad Hidráulica y velocidad en los cuerpos de agua subterránea obase Hidrodinámica oespesorp el cuerpo deagua subterránea impactada 8

9 Implementación de una Prueba Piloto. VIDEO DEMOSTRATIVO 9

10 Implementación de la Tecnología en un Sitio Contaminado en México Contaminante en agua: Cromo Hexavalente (hasta 280 mg/l promedio ). Extensión horizontal mayor de 5,000 m 2. Toxicidad: Alta (carcinogénico y mutagénico). Nivel de limpieza para el sitio: 0.11 mg/l Cuerpo de agua somero, estratos de arcilla, limo y arena interdigitizados. Paleoambiente lacustre (ligeramente (g reductor). El espesor del cuerpo de agua tiene 7 metros en promedio; lo subyacen arcillas y limos no saturados. Segundo cuerpo subterráneo no conectado a los 17 metros de profundidad. NO IMPACTADO. 10

11 Presentación de Caso Práctico Y Video de desmantelamiento Id. del Pozo K en m/s SA x 10-4 SA x 10-4 SA x 10-4 SA x 10-4 SA x 10-4 Prueba de bombeo Valores numéricos y (PB1, SA-2) unidades Transmisividad 2.97 x 10-5 m 2 /s Coeficiente i de x almacenamiento Conductividad hidráulica 5.15 x 10-6 m/s 11

12 Presentación de Caso Práctico Y Video de desmantelamiento Figura de Concentración del Agua Subterránea 12

13 Aspecto del Contaminante en Campo 13

14 Figura de Pozos de Inyección de Prueba Piloto Red de Monitoreo y Pozos de Inyección para la Prueba Piloto 14

Selección de la Solución a Inyectar MELAZA Barata Materia Orgánica-66% Alta solubilidad Tipos de Azucar Sucarosa-40% Alimento para un rango Fructosa-6% de microorganismos i

15 Selección de la Solución a Inyectar MELAZA Barata Materia Orgánica-66% Alta solubilidad Tipos de Azucar Sucarosa-40% Alimento para un rango Fructosa-6% de microorganismos i Glucosa-3% Sulfato -2% a 4% Receptor de electrón Alta concentraciones de Vitamina B (respiración) SULFATO FERROSO HEPTAHIDRADATO EN POLVO Fácil manejo Muy soluble Receptor de electrón 15

16 Interpretación de la Información Generada COT Radio de Influencia Organ nic Carbon mg/l Injection Well 5 Meters 15 Meters Días Hierro Radio de Influencia Iron mg/l 10 1 Injection Well 5 Meters 15 Meters Dias 16

17 Resultados de la Prueba Piloto A) Se observaron radios de influencia de los pozos de inyección de hasta 20 metros (exitoso). B) El consumo del sustrato de carbono progresa hasta en 120 días. C) El ORP se mantiene entre -250 y -400 milivolts hasta por 120 días. D) La anisotropía observada es mínima; aunque se presenta una disminución del radio de influencia en la porción suroccidental de la pluma. Menor interconexión de los estratos arenosos saturados. E) La máxima presión de inyección en los pozos es de 0.5 kg/cm 2. 17

18 Implementación del Sistema de Remediación Total Se utilizarían 6 pozos adicionales para inyectar las soluciones en toda el área contaminada. Los pozos tendrán un intervalo ranurado desde la base no saturada, hasta 1 m con respecto a la superficie. Las trincheras excavadas en el suelo (pruebas de tratamiento del suelo) se utilizarían como galerías de infiltración de la solución. Se anticipó la necesidad de llevar a cabo 3 eventos de inyección con un intervalo de tiempo entre cada evento de al menos 4 meses (25% del espacio poroso saturado en un radio de 20 m) La concentración de melaza en la solución variaría entre 2.5 y 7.5 % de acuerdo al área de inyección. El sulfato ferroso heptahidratado se adicionaría en un porcentaje de0.1%; solamenteenalgunos de los pozos. 18

19 Parámetros de Monitoreo del Sistema Integral de Remediación En Campo: Oxígeno Disuelto, Potencial de Oxidación y Reducción, ph, Conductividad, Temperatura, Sulfuro, Salinidad, Niveles Piezométricos. Laboratorio: Cr VI, Cr III, CrT Receptores de Electrones: Hierro, Manganeso, Dióxido de Carbono, Sulfato, Nitrato Consecuencia de Reducción: Hierro y Manganeso Disuelto; nitrito, metano, nitrógeno y amoniáco Otros: Cloruro, Sodio, Sólidos Disueltos, Alcalinidad, li id d COT. 19

20 Secuencia de Inyección Pre Determinada Figura de Configuración del Sistema I.D A B PI-2 PI-4 PI-5 PI-3 C PI-8 D E PI-6 PI-7 PI-9 Tipo Trinchera Trinchera Pozo Pozo Pozo Pozo Trinchera Pozo Trinchera Trinchera Pozo Pozo Pozo 20

21 21

22 Evento 1 Marzo 2009 Fosa Melaza (l) () Sulfato de Fe (kg) Agua () (l) Litros de Mezcla A B C D E Total Evento Evento 1 Marzo 2009 Pozo Melaza (l) Sulfato de Fe (kg) Agua (l) Litros de Mezcla PI PI PI PI PI PI PI PI Total Evento 1 800,

23 Evento 2 Septiembre 2009 Fosa Melaza (l) Sulfato de Fe (kg) Agua (l) Litros de Mezcla A B C D E Evento 2 Septiembre 2009 Total Evento Pozo Melaza (l) Sulfato de Fe (kg) Agua (l) Litros de Mezcla PI PI PI PI PI PI PI PI Total Evento 2 800,

24 Fosa Evento 3 Marzo Abril 2010 Melaza (l) Sulfato de Fe (kg) Agua (l) Litros de Mezcla A B C D E Total Evento 3 442, Evento 3 Marzo-Abril 2010 Pozo Melaza (l) Sulfato de Fe (kg) Agua (l) Litros de Mezcla PI PI PI PI PI PI PI PI PI Total Evento 3 928, Total de los 3 Eventos litros 24

25 Comportamiento Biogeoquímico del Agua Subterránea Durante la Inyección 400 REDOX SA-1 SA-3 SA-4 Mv SA-5 SA-12 SA-15 SA-16 SA-17 PB-2 SAE

26 300 Concentraciones de CrVI en el Agua Subterránea Cromo (VI) 100 miligramos por litro 50 0 Mar 09 Abr 09 May 09 Jun 09 Jul 09 Ago 09 Sep 09 Oct 09 Nov 09 Dic 09 Ene 10 Feb 10 Mar 10 Abr 10 May 10 Jun 10 Jul 10 Ago 10 Sep 10 Oct 10 La Restauración del Agua Subterránea, Suelo y Estructuras Constructivas Culminó en Enero del

27 Gracias por su atención 27

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