Desenvolvimento de Modelo Conceitual de Site (CSM) para Caracterização de Sites e Projetos de Remediação. Gary Wealthall

Transcrição

1 Desenvolvimento de Modelo Conceitual de Site (CSM) para Caracterização de Sites e Projetos de Remediação Gary Wealthall

2 Dr. Gary Wealthall Associate Gary has more than 25 years experience investigating contaminated sites world-wide, and has lead advanced training courses in Europe, the Middle East, and North America. He holds advanced degrees in hydrogeology (M.Sc) and Environmental Engineering (Ph.D). Gary has coauthored guidance on investigation and conceptual site model development for DNAPLs and LNAPLs, and is an expert in fractured rock hydrogeology. Dr. Gary Wealthall

3 Agenda da apresentação 1. Introdução 2. Ferramentas de CSM 3. CSMs para Escolha de Remediação 4. Estudo de caso 5. Discussão

4 Introdução

5 National Environment Protection (Assessment of Site Contamination) Amendment Measure 2013 (No. 1) The sub-optimal performance of many remediation systems can be traced back to the failure to undertake adequate site characterisation and to fully integrate the information gained into the CSM

6 Definições de Modelos Modelo A simplificação da realidade para auxiliar o entendimento e/ou prever os resultados do sistema real Modelo Conceitual do Site Uma representação simplifcada de como acredita-se que o sistema real se comporta baseando-se em uma análise qualitativa de dados de campo Modelo Analítico Soluções matemáticas exatas do fluxo e/ou equações de transporte para todos os pontos em tempo e espaço Modelo Numeral Solução do fluxo e/ou equação de transporte usando aproximações numéricas

7 O que é um CSM? (US EPA Brownfields Road Map) 1. Veículo inicial para organizar e comunicar o que se sabe e o que não se sabe sobre um site 2. O nível de detalhes deve estar de acordo com a complexibilidade do site e dados disponíveis 3. Um modelo conceitual de site é uma foto em três dimensões das condições do site 4. É baseado em informação disponível no momento e pode-se adicionar informações ao longo do processo conforme elas aparecem

8 Exemplo de componentes de um CSM Fonte de dados O que sabemos (processo) O que não sabemos Verificador da qualidade dos dados usados

9 Ferramentas de CSM

10 Aspectos do Desenvolvimento de CSM Desenvolver um CSM envolve um processo de três etapas Gerenciamento de dados Visualização de dados Interpretação de dados

11 Storyboard / Animação deslizando através de espaços muito pequenos para medir pode começar como um brilho oleoso, mas a sujeira e pedras ajudam a me manter limpo

12 Processo de CSM

13 Visualização de dados 2-D

14 Visualização de dados 3-D

15 Realidade aumentada

16 CSMs para Escolha de Remediação

17 Um guia para selecionar a Remediação para despejos de Solventes Clorados em subsuperfícies (Guia de Decisão) por Sale e Newell (2011)

18 Entendendo a dinâmica da distribuição de massa Fonte Pluma Baixa permeabilidade Transmissivo Baixa permeabilidade Transmissivo Vapor DNAPL Aquoso Adsorvido

19 O Modelo dos 14 Compartimentos (uma perspectiva holística) Phase/Zone Vapor Source Zone Low Permeability Transmissive Transmissive Plume Low Permeability DNAPL NA NA Aqueous Sorbed

20 Com interdependências (Opção 1) Phase/Zone Source Zone 5 Low Permeability Transmissive Transmissive 6 Plume 7 Low Permeability Vapor DNAPL NA NA Aqueous Sorbed 4

21 Com interdependências (Opção 2) Entrelaçamento de 17 possíveis fluxos Phase/Zone Vapor Source Zone Low Permeability Transmissive Transmissive Plume Low Permeability DNAPL NA NA Aqueous Sorbed Fase de Transferência Irreversível Fase de Transferência Reversível

22 O conceito da ordem de magnitude (OmM) OoM Não impactada 1s mg/l na água 10s mg/l na água 100s mg/l na água >1000s mg/l na água

23 Estágio inicial >1,000s 100s 10s 1s Phase/Zone Source Zone Low Permeability Transmissive Transmissive Plume Low Permeability Vapor DNAPL NA NA Aqueous Sorbed

24 Estágio Inicial com fluxos >1,000s 100s 10s 1s Phase/Zone Source Zone Low Permeability Transmissive Transmissive Plume Low Permeability Vapor DNAPL NA NA Aqueous Sorbed

25 Estágio intermediário Phase/Zone Source Zone >1,000s 100s 10s Low Permeability Transmissive Transmissive 1s Plume Low Permeability Vapor DNAPL NA NA Aqueous Sorbed

26 Estágio avançado >1,000s 100s 10s 1s Phase/Zone Source Zone Low Permeability Transmissive Transmissive Plume Low Permeability Vapor DNAPL NA NA Aqueous Sorbed

27 Representação do Modelo dos 14 Compartimentos na Evolução de uma Zona Fonte de DNAPL Zona Fonte Zona da Pluma Baixa Permeabilidiade Transmissivo Baixa Permeabilidiade Transmissivo Vapor DNAPL 0 4 NA NA Água subterrânea Sorvida Estágio inicial Maior parte DNAPL Formação da pluma na água subterrânea Pouco impacto na zona de baixa permeabilidade EARLY STAGE Baixa Permeabilidiade Zona Fonte Transmissivo Baixa Permeabilidiade Zona da Pluma Transmissivo Vapor DNAPL 2 3 NA NA Água subterrânea Sorvida Estágio Intermediário (Maduro) Significativa transferência de fase do DNALP Plumas no vapor e água subterrânea formadas Impacto na zona de baixa permeabilidade MIDDLE STAGE Baixa Permeabilidiade Zona Fonte Transmissivo Baixa Permeabilidiade Zona da Pluma Transmissivo Vapor DNAPL 1 1 NA NA Água subterrânea Sorvida Estágio tardio (antigo, tratado) DNAPL ausente Plumas sustentadas por dessorção / difusão reversa Baixa permeabilidade do résíduo LATE STAGE

28 Estudo de caso

29 Estudo de Caso Abordagem técnica Condições básicas de CSM Modelo dos 14 Compartimentos Avaliação dos critérios Remediações conceituais Análise efetiva da OOM Tabela de Ranking Remediação Selecionada CSM modelo conceitual de site OOM ordem de magnitude

30 Exemplo Modelo Conceitual de Site Divisor de Água Subterrânea no local do bombeamento (aproximadamente) Limite da propriedade & Linha do estado Aquífero transmissivo entre camadas confinadas Fonte (DNAPL residual) localizada a oeste da divisão de água subterrânea

31 Exemplo Modelo Conceitual de Site Equivalente a 1,000s mg/l VOCs na água ou maior Equivalente a 100s mg/l VOCs na água ou maior Equivalente a 10s mg/l VOCs na água ou maior Equivalente a 1s mg/l VOCs na água ou maior Não impactado

32 Exemplo Modelo Conceitual de Site On Property 1 Off Property 2 Source Zone Plume Zone Plume Zone Phase/Zone Low Permeability Transmissive Low Permeability Transmissive Low Permeability Transmissive Sediments Vapor #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A DNAPL 4 4 #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A Groundwater Sorbed River Water #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A 1

33 Exemplo Remediações consideradas Remediações dentro do site Remediações fora do site Alternativa Descrição 0 Sem ação alternativa 1 2a 2b 3 4 5a 5b Paredes de pilhas de folha sem extração de águas subterrâneas suplementar Paredes de pilhas de folha com extração de águas subterrâneas adicional (poços verticais) Paredes de pilhas de folha com extração de águas subterrâneas adicional (poços horizontais) Paredes de pilhas de folha com recarga do aquífero durante o ciclo de maré alta Barreira de ferro zero valente barreira reativa permeável Funil e parede de barreira Ferro zero valente Funil e parede de barreira Bioremediação Alternativa 0 Sem ação alternativa A B C D E F G Estabilização Dragagem Descrição Injeção de ferro zero valente Encapsulamento de área aterrada Injeção de oxidação química in situ (ISCO) Bioremediação in situ Contenção hidráulica apenas via bombeamento 6 Injeção de oxidação química in situ (ISCO) 7 Bioremediação in situ 8 Contenção hidráulica apenas via bombeamento

34 Exemplo Eficiência da Tecnologia Alternativa 3: Parede de Pilhas de folha com recarga de aquífero

35 Como converter a redução da ordem de magnitude (OoM) Calcular a porcentagem da redução causada pela ação de remediação com a quantidade inicial (A) e o ponto final (B) onde: Redução % = A B 0 OoM 9% ou menor redução da concentração, massa ou descarga de massa 1 OoM 90% redução da concentração 2 OoM 99% redução da concentração 3 OoM 99.9% redução da concentração A 100 Redução de OoM C [mg/l] Redução [%] Método OoM Antes da remediação 99 0 Depois da remediação (99-9.9)/99*100 1 Depois da remediação ( )/99*100 2 Introduction Best Practice CSM Tools Case Studies The Future

36 Como converter a redução da ordem de magnitude (OoM) Alternativa 3: Parede de Pilhas de folha com recarga de aquífero On Property Off Property Source Zone Plume Zone Plume Zone Phase/Zone Low Permeability Transmissive Low Permeability Transmissive Low Permeability Transmissive Sediments Vapor DNAPL Groundwater Sorbed River Water a 2a 3a 4a 1b 2b 3b 1c 1c 2c 2c 1c 1c 2c 2d

37 Case Example Technology Scoring Alternativa 3: Parede de Pilhas de folha com recarga de aquífero On Property Off Property Source Zone Plume Zone Plume Zone Phase/Zone Low Permeability Transmissive Low Permeability Transmissive Low Permeability Transmissive Sediments Before Tech After Before Tech After Before Tech After Before Tech After Before Tech After Before Tech After Before Tech After Vapor #N/A 0 #N/A #N/A 0 #N/A #N/A 0 #N/A #N/A 0 #N/A #N/A #N/A #### #### #### #### DNAPL #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #### #### #### #### Groundwater Sorbed River Water #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #### #### 1 2 0

38 Outros critérios do site Valores subjetivos RAOs (Eficiência) Valores calculados 38 Examplo Avaliação de critérios Critérios Avaliados Habilidade para minimizar exposição de receptores ecológicos no rio Controlar descarga no rio Remediar / conter DNAPL Proteção para saúde pública Redução da toxicidade, mobilidade ou volume de resíduo Implementabilidade Consistência com leis Federais, Estaduais e Locais aplicáveis Impacto para a comunidade local Potencial para prejudicar fontes naturais Sustentabilidade Custo

39 Exemplo Tabela Ranking

40 Resumo do Estudo de Caso Modelo dos 14 Compartimentos Comparação objetiva entre remediações com tecnologias combinadas Identifica importante falta de dados Modelo visual em forma de planilha para avaliação e seleção de remediação Explica explicitamente a transferência de massa no espaço e no tempo Simplifica a caracterização de sites complexos, ainda necessitando de entendimento detalhado das condições do site Combina NAPL, fases dissolvida, adsorvida e vapor em um modelo conceitual

41 Mais informações: