Bombeamento e Tratamento
- Pump and treat -
Para começar:

Quando bombear e tratar é uma adequada abordagem de
remediação?

O que está envolvido na aplicação "inteligente" do pump-and-treat ?

Quais são os rejeitos e como a recuperação pode ser antecipada?



Quais são os métodos recomendados para enfrentar os desafios da
contenção hidráulica eficaz ?
Como o projeto e operação de uma bomba e tratamento do sistema
pode ser otimizado e os seus desempenhos medidos?
Quando variações e alternativas para métodos convencionais pumpand-treat devem ser usados?
Remediações in situ







-Sistema de bombeamento (pump and treat);
-Sistema de Air Sparging;
-Sistema de Extração de vapores (soil vapor
extraction);
-Sistema de Extração Multifásica (MPE);
-Processos Oxidativos Avançados (POA);
-Barreiras Reativas, Barreiras Hidráulicas, Funnel
Gate, etc.
-Biorremediação
Introdução

Retirada da água do solo  bombeamento
Posterior tratamento
Reinjeção no local ou uso
Método ativo

Não recupera a água a padrões para consumo

Sistemas de tratamento:




Carvão ativado



Filtros de contato
Air stripping
Biológico

Lodo ativado
Princípios
• remover elevados volumes de contaminação
• impedir o avanço  barreira hidrogeológica.
• rebaixamento do lençol freático da área afetada.
• sistema de tratamento:
•
•
•
•
caixa separadora de água e óleo,
air stripping,
tratamento físico químico e
filtros em carvão ativado.
Princípios (cont).
• sistema de tratamento:
• Adição de nutrientes no efluente tratado
• re-injeção no solo e
• auxílio nos processos de biodegradação.
Uso apropriado da técnica


Contenção hidraúlica
Tratamento
Exemplos de contenção hidráulica
- planta e seção vertical -
(a) Poço de bombeamento, (after Cohen et al., 1994)
Exemplos de contenção hidráulica
- planta e seção vertical
(b) Drenagem
(cont)
-
Exemplos de contenção hidráulica
- planta e seção vertical
(c) Poço dentro de um sistema de barreiras
(cont)
-
Plumas de contaminantes:
função da densidade e miscibilidade com águas subterrâneas
(A) líquidos leves (gasolina e metanol) tendem a fluir para
as porções superiores do aqüífero
(b) líquidos densos (percloro-etileno [PCE] e
etileno glicol) criam uma pluma que contamina toda a
espessura do aqüífero (adaptado de Gorelick et al., 1993).
Diagrama conceitual de DNAPL (TCE) com base
em amostragem de solo e água subterrânea em
um aqüífero heterogêneo de areia e cascalho.
A extrema dificuldade
na limpeza deste site,
que inclui cinco
formas distintas
do TCE (vapores e
produto residual na
zona vadosa;
agrupados, residual, e
o produto dissolvido
na águas
subterrâneas), levou à
modificação do
sistema de
bombeamento e
tratamento para
contenção hidráulica e
não restauração
(adaptado de Clausen
e Solomon, 1994).
Principais tipos de ambiência
hidrogeológicas



Aquíferos homogêneos
Aquíferos heterogêneos
Aquíferos fraturados
Computação Gráfica como ferramenta para caracterização do sítio
Software SITE3D EPA,
ajuda a visualizar em três
dimensões uma pluma de
contaminantes TCE em
um sítio profundo.
Amarelos e vermelhos
indicam zona com
concentrações mais
alta de TCE na água
subterrânea.
O Efeito das Fases NAPL na
contaminação da água
subterrânea
NAPL Escuro (Soltrol) e água em um micromodelo homogêneo após (a)
o deslocamento de água por NAPL e então (b) o deslocamento de
NAPL por água, com NAPL na saturação residual
(Wilson et al., 1990).
Fotomicrografias de
(a) uma bolha única
ocupando um corpo
dos poros, e (b)
uma bolha dupla
ocupando
dois
corpos porosos e
uma garganta de
poros. (Wilson et al., 1990).
Antecipando problemas com
resíduos e ricochetes (rebound)
Concentração versus tempo de bombeamento ou o volume
mostrando rejeitos e efeitos de ricochete = rebound (Cohen et
al., 1994).
Contaminantes
são
mobilizados quando a
água do solo que é
supersaturado com um
contaminante vem em
contato com um NAPL
(a).
Ou
o
contaminante
adsorvido
em
um
carbono orgânico ou na
superfície do mineral
(b).
Alta velocidade de água subterrânea e curto tempo de contato
resultará em contaminante a baixas concentrações, e baixas
velocidades
e
contato
prolongado
resulta
em
alta
concentrações de contaminantes (c). (adaptado de Gorelick et
al., 1993).
Concentração de contaminantes dissolvidos na água subterrânea
bombeada a partir de uma fonte recuperada em função do tempo de
formação de um precipitado que contém contaminantes de fase sólida
(Palmer e Pesca, 1992).
Mudanças nas concentrações médias de tricloroetileno
(TCE) em lentes de argila de espessura variável
como uma função do tempo (NRC, 1994).
Rejeitos resultantes das variações de velocidade da água
subterrânea: (a) variações horizontais na velocidade de
movimento da água subterrânea em direção a um poço de
bombeamento (Keely, 1989).
(b) maiores concentrações de rejeitos quando os caminhos
são mais lento mistura com concentrações menores por
caminhos mais rápidos (Palmer e Fish, 1992)
(c) em um aqüífero estratificado (areia e cascalho),
rejeitos ocorre em t1 quando água limpa do estrato
superior de cascalho ainda se mistura com água
subterrânea contaminada nas camadas inferiores de areia
(Cohen et al., 1994).
Aquífero estratificado areia-cascalho
Zona de resíduos criada em cone de
depressão após a cessação do sistema
de recuperação de LNAPL (Gorelick et al., 1993).
Contenção hidráulica efetiva
Plano de estratégia de contenção de restauração mista:
• sistema de bomba e tratamento
• com barreira de muros para conter a água subterrânea
fonte de contaminação
(p.ex.: NAPL ou
resíduos presentes) e,
em seguida, recolher e
tratar a pluma do
contaminante
dissolvido
(Cohen et al., 1994).
Taxa de bombeamento

Função:




condutividade hidráulica do aquífero
tamanho da zona de contaminação
tempo de degradação
coeficiente de distribuição do contaminante
Variações e Alternativas aos Métodos
Convencionais de bombeamento e tratamento
- Pump-and-Treat -





Usando trincheiras ou em combinação com drenos ou para substituir
os poços verticais de bombeamento
Utilizando poços horizontais ou trincheiras para substituir ou
complementar poços verticais
Induzir fraturas no subsolo para melhorar o rendimento dos poços
Implementação de controle de origem zona vadosa e
remediação, muitas vezes como um complemento
necessário para a limpeza de água subterrânea
Fazendo melhorias químicas, que podem ter o potencial
de acelerar a remediação do aqüífero
Abordagem usando trincheiras ou poços
horizontais
para
interceptar
plumas
contaminantes (USEPA, 1994).
Abordagem usando trincheiras ou poços
horizontais
para
interceptar
plumas
contaminantes (USEPA, 1994) - cont.
Algumas aplicações de poços
horizontais:
(a) interseção com camadas
planas - deitada
(b) intercepção de pluma
alongada pelo gradiente
regional,
(c) interceptando fraturas
verticais, e
(d) acesso sob estruturas
(USEPA, 1994).
Diagrama do processo
para pulverização aérea (air sparging) com
(a) poços verticais
(b) poços horizontais
(depois NRC, 1994).
Esquema de
incremento químico
do sistema pump-andtreat. As principais
áreas de
destaque são
mostradas em caixas.
Em alguns casos, o
agente reativo
vai ser recuperado e
reutilizado.
(Palmer e Fish, 1992).
Sistema de biorremediação aeróbica in situ:
(a) poço de injeção com aspersor
(Sims et al.1992, depois Thomas e Ward, 1989).
(b) galeria de infiltração
Opções de gestão alternativa de pluma em águas subterrâneas:
(a) sistema de bomba e tratamento,
(b) biorremediação intrínseca,
(c) na cortina de reação in situ,
(d) sistema de funil e porta.
(adaptado de Starr e Cherry, 1994).
Configurações de Funil e Porta
(Starr e Cherry, 1994).
Bombeamento, tratamento e
reinjeção

Vantagens
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
custo relativamente baixo
controle de contaminantes no local
transtornos mínimos no local
não há interrupção das operações comerciais e
industriais
Desvantagens
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


possibilidade de espalhamento do contaminante
dificuldade no processo de reinjeção
dificuldade no controle de fluxo devido a não
homogeneidade
longo tempo de tratamento
Considerações Finais

Contenção hidráulica convencional (pump-and-treat )




maioria dos sítios contaminados.
controlar a migração da pluma para regiões mais afastadas  remoção
de fontes secundárias da contaminação
remoção de grandes volumes de água do subsolo
medida eficiente de remediação, em certas condições:

lentas taxas de desorção e dissolução dos compostos.
Referências bibliográficas
Bartow, G. and C. Davenport. 1995. Pump-and-Treat Accomplishments: A Review of the
Effectiveness of Ground Water Remediation in Santa Clara Valley, California. Ground
Water Monitoring and Remediation 15(2):140-146.
Berglund, S. and V. Cvetkovic. 1995. Pump-and-Treat Remediation of Heterogeneous
Aquifers: Effects of Rate-Limited Mass Transfer. Ground Water 33(4):675-685.
Blandford, T.N. and P.S. Huyakorn. 1991. WHPA: Modular Semi-Analytical Model for the
Delineation of Wellhead Protection Areas, Version 2.0. Office of Ground Water
Protection; Available from EPA Center for Subsurface Modeling Support, Ada, OK.
Version 1.0 was released in 1990 [Four modules: MWCAP, RESSQC, GPTRAC,
MONTEC; most current disk version is 2.1]
Bradbury, K.R., M.A. Muldoon, A. Zaporozec, and J. Levy. 1991. Delineation of Wellhead
Protection Areas in Fractured Rocks. EPA/570/9-91-009. Office of Water, Washington,
DC. 144 pp.
Cohen, R.M. and J.W. Mercer. 1993. DNAPL Site Evaluation. EPA/600/R-93/002 (NTIS
PB93-150217). R.S. Kerr Environmental Research Laboratory, Ada, OK. [Also
published by Lewis Publishers as C.K. Smoley edition, Boca Raton, FL. 384 pp.]
Referências bibliográficas (cont.)
Marquis, Jr., S. 1995. Don’t Give Up on Pump and Treat: Enhance It with Bioremediation.
Soils & Groundwater Cleanup, August- September, pp. 46-50.
McMurty, D.C., and R.O. Elton. 1985. New Approach to In-Situ Treatment of
Contaminated Groundwaters. Environ. Progress 4(3):168-170.
National Research Council (NRC). 1994. Alternatives for Ground Water Cleanup. National
Academy Press. 336 pp.
Norris, R.D. et al. 1993. In-Situ Bioremediation of Ground Water and Geological Material:
A Review of Technologies. EPA/600/R-93/124 (NTIS PB93-215564). R.S. Kerr
Environmental Research Laboratory, Ada, OK. [13 authors; see also Norris et al.,
1994]
Palmer, C.D. and W. Fish. 1992. Chemical Enhancements to Pump-and-Treat Remediation.
Ground Water Issue Paper. EPA/540/S- 92/001. R.S. Kerr Environmental Research
Laboratory, Ada, OK. 20 pp.
Piwoni, M.D. and J.W. Keeley. 1990. Basic Concepts of Contaminant Sorption at
Hazardous Waste Sites. Ground Water Issue. EPA/ 540/4-90/053. R.S. Kerr
Environmental Research Laboratory, Ada, OK. 7 pp.
Rogers, L.L., R.U. Dowla, and V.M. Johnson. 1995. Optimal Field-Scale Groundwater
Remediation Using Neural Networks and Genetic Algorithm. Environ. Sci. Technol.
29(5):1145-1155.
Para saber mais:


http://www.clean.com.br/artigos/remediation/Introduction%20to%2
0Pump%20%26%20Treat%20Remediation.pdf
http://www.clean.com.br/artigos/remediation/EPA%20542-R-02009%20Elements%20of%20Effective%20Management%20of%20O
perating%20Pump%20and%20Treat%20Systems.pdf