Bonifica dei Siti Contaminati a.a. 2014-2015 Ossidazione chimica in-situ In-Situ Chemical Oxidation ISCO Renato Baciocchi Università di Roma “Tor Vergata”

Sommario Introduzione Processi Avanzati di Ossidazione (AOPs): Trattamenti con H2O2 (Fenton) Trattamenti con KMnO4 Trattamenti con Na2S2O8 Casi studio e criteri di progettazione: Bonifica di un sito contaminato da MtBE Bonifica di un sito contaminato da 1,2-DCA Intervento pilota ISCO per la bonifica di un sito contaminato da HC Conclusioni

Contaminazione da composti organici Dispersione degli Inquinanti Contaminazione da TCE - HC Formazione di NAPL (Dense / Light) Solubilizzazione dei contaminanti Formazione del Plume

Contaminazione da composti organici Effetti di eterogeneità del mezzo su piccola scala Presenza di zone con flusso stagnante Zone non raggiunte dal flusso di acqua Possibili zone non raggiunte da processi pump-and-treat.

Contaminazione da composti organici Variazione della concentrazione nel tempo: 1. Concentrazione costante: percolato 2. Concentrazione crescente: flusso verso un pozzo di prelievo 3. Concentrazione decrescente: pump-and-treat 1. 3. 2.

Contaminazione da composti organici Limiti del pump-and-treat: 1. Ripartizione: solo la frazione disciolta viene pompata e questa dipende dal fattore di ripartizione suolo/acqua del contaminante 2. Permeabilità del suolo: difficoltà dell’acqua a penetrare in frazioni di suolo a bassa permeabilità 3. Eterogeneità del suolo: Contaminazione maggiore negli strati argillosi, ma flusso preferenziale in quelli sabbiosi 4. Limitazioni diffusive: controllano il trasporto del contaminante dal suolo verso la fase acquosa; importanti nella fase finale del trattamento. SOLUZIONE: Spostare la zona di reazione all’interno del suolo/falda da trattare utilizzando: Trattamenti Chimici in situ

Advanced Oxidation Processes (AOPs) Introduzione Considerati i limiti operativi dei processi tradizionali emerge con forza la necessità di sviluppare processi alternativi Advanced Oxidation Processes (AOPs)

AOPs Basati sull’idea di generare un pool di specie ossidanti: si differenziano solo nel modo in cui tale pool viene generato. Principali tecnologie: Perossido di idrogeno (Reattivo di Fenton); Permanganato di potassio; Persolfato di sodio attivato.

Fasi di progettazione Studio di fattibilità in scala di laboratorio - selezione del sistema ossidante più efficace - tempo di vita dell’ossidante / cinetica di decomposizione - ottimizzazione del dosaggio di ossidante Test in campo - stima indiretta delle proprietà geologiche - test di pompaggio (eventualmente slug test): idrogeologia - test con traccianti: trasmissività dell’acquifero Modellazione e progettazione dell’intervento pilota Esecuzione dell’intervento pilota Progettazione dell’intervento in piena scala

ISCO – Selezione dell’ossidante Principali sistemi ossidanti Perossido di idrogeno (Reattivo di Fenton) Permanganato di potassio Persolfato di sodio (attivato) Ozono

Caratteristiche delle diverse specie ossidanti da: EPA/600/R-06/072 August, 2006

Potenziale di ossidazione (Eo) (V) Caratteristiche delle diverse specie ossidanti Ossidante Potenziale di ossidazione (Eo) (V) Radicale Ossidrile 2.8 Radicale Solfato 2.6 Ozono 2.07 Ione Persolfato 2.01 Perossido di Idrogeno 1.70 Ione Permanganato 1.68

Perossido di idrogeno H2O2 + Fe2+  Fe3+ + OH- + OH• Ciclo Redox Fe3+ + H2O2  Fe2+ + HO2 + H+ HO2 + Fe3+  O2 + H+ + Fe2+ HO2  O2-• + H+ Radicale Idroperossido O2- + Fe3+  Fe2+ + O2 O2- + Fe2+ + 2H+  Fe3+ + H2O2 O2- + HO2 + 2H+  HO2- + O2 Radicale Superossido OH + Fe2+  Fe3+ + OH- OH + H2O2  HO2 + H2O H2O2  H2O + ½ O2 Consumo Improduttivo

Perossido di idrogeno Processo Fenton: Reazione in fase acquosa [H2O2] bassa (< 10-2M) pH acido (2 – 3) Catalizzatore (Fe2+,Fe 3+) Processi Fenton Modificati: Suolo + acqua; [H2O2] elevata (> 10-2 M); pH “naturale” (6 – 8); Catalizzatore (Fe2+, Fe3+); Agenti chelanti (per il Fe) o stabilizzanti del H2O2 Processo Fenton-like: Suolo + acqua; [H2O2] elevata (> 10-2 M); pH “naturale” (6 – 8); Utilizza Fe presente nel suolo; Agenti chelanti (per il Fe) o stabilizzanti del H2O2

Perossido di idrogeno da: EPA/600/R-06/072 August, 2006

Processi di ossidazione con H2O2 Processi disponibili già testati sul campo: Processo GEOCLEANS, basato sull'impiego di acqua ossigenata mescolata con solfato ferroso ed un acido per modificare il pH (processo Fenton); Processo ISOTEC, basato sull'impiego di acqua ossigenata mescolata con ferro (sale ferrico) e agenti chelanti; Processo CLEANOX, basato sull'impiego di acqua ossigenata mescolata con un catalizzatore di ferro (non specificato) ed un acido, per modificare il pH.  

Permanganato di potassio MnO4- + 8H+ + 5e-  Mn2+ +4H2O (pH < 3.5) I cationi Mn2+ possono essere ossidati in eccesso di MnO4: 3Mn2+ + 2MnO4 + 2H2O  5MnO2(s) +4H+ MnO4- + 2H2O + 3e-  MnO2(s) +4H+ (3.5 < pH < 12) Formazione di ossidi di manganese in forma solida MnO4- + e-  MnO42- (pH > 12) Possono inoltre avvenire reazioni di decomposizione e di disproporzione (pH elevati) e la riduzione del Mn4+ negli ossidi a Mn2+ (pH bassi).

R + (Mn7+O4)-  Mn4+O2 + ROX (CO2) Permanganato di potassio Si basano sulla seguente reazione Redox, nella quale il Mn si riduce ed il composto organico R si ossida: Mn e MnO2 sono già presenti nei suoli e non rappresentano una preoccupazione ambientale se non come possibile causa di riduzione della permeabilità del suolo (MnO2). Si tratta di un ossidante estremamente stabile, con elevati tempi di permanenza nel sottosuolo; La cinetica di ossidazione è lenta, facilmente monitorabile attraverso la colorazione assunta dell’acqua; Spesso sono richieste iniezioni multiple, con tempi di trattamento dell’ordine di mesi R + (Mn7+O4)-  Mn4+O2 + ROX (CO2)

Permanganato di potassio da: EPA/600/R-06/072 August, 2006

Trattamenti con persolfato di sodio attivato Presenza di un attivante per promuovere la reazione di decomposizione del persolfato in soluzione acquosa generando specie dalle spiccate proprietà ossidanti (SO4-, OH). S2O82- (E°=2.01 V) SO4- (E°=2.6 V) Persolfato può essere attivato in diversi modi: Attivazione termica (T = 70-100 °C); Raggi UV; Attivazione mediante ioni metallici (Ag+, Cu+, Fe2+).

Trattamenti con persolfato di sodio attivato Alla temperatura di 15°C l’anione persolfato (S2O82-) è un forte agente ossidante La riduzione dell’anione persolfato (S2O82-) ha come risultato la produzione di anioni solfato: S2O82- + 2e-  2 SO42- E° = 2.01 V L’ossidazione mediante persolfato può avvenire in presenza di: Agente attivante metallico: S2O82- + Men+  SO4-• + Me(n+1)+ + SO42- (Me=metallo attivatore) S2O82- + Fe2+  SO4-• + Fe3+ + SO42- Attivazione termica (40-99°C) con produzione di radicali altamente reattivi (SO4-•) In entrambi i casi si genera il radicale solfato, altamente ossidante: SO4-• + e-  SO42- E° = 2.6 V

Trattamenti con persolfato di sodio da: EPA/600/R-06/072 August, 2006

Trattamenti con persolfato di sodio attivato da: EPA/600/R-06/072 August, 2006

Processi di ossidazione con ozono L’ozono è un forte ossidante dei composti organici con cui viene a contatto. Vantaggi: Potere ossidante maggiore rispetto a H2O2 e KMnO4 Facile somministrazione rispetto ad ossidanti liquidi Processo simile al soil venting, ma molto più veloce Elevata stabilità durante l’iniezione

Processi di ossidazione con ozono – C-SPARGE™ Combinazione di un trattamento in situ di stripping con aria e impiego di ozono per ossidare i contaminanti; Ciascun pozzo installato nel sottosuolo contaminato, viene alimentato con una corrente di aria e ozono, finemente dispersa sotto forma di microbollicine nell’acqua che viene alimentata in pressione al pozzo stesso; Il contaminante subisce quindi un’azione di stripping da parte delle bolle che risalgono la colonna di suolo contaminato e reagiscono immediatamente con l'ozono.

Processi di ossidazione con ozono

Processi di ossidazione con ozono da: EPA/600/R-06/072 August, 2006

Specie reattive e potenziali Redox

Condizioni di applicabilità: localizzazione Suolo saturo numerose applicazione di Permanganato, Fenton, Persolfato tipiche condizioni di applicazione: - sorgente di contaminazione (generalmente non il plume) - mezzo poroso non consolidato - elevato grado di contaminazione mezzi fratturati - favoriti ossidanti ad elevata persistenza (permanganato) - Fenton poco indicata (non riesce a diffondere nei pori del suolo) - non sono riportati casi di applicazione di ozono o persolfato

Condizioni di applicabilità: localizzazione Suolo insaturo applicazioni meno frequenti rispetto al suolo insaturo Permanganato - molte applicazioni - applicazione superficiale, con trincee, deep soil mixing - applicazione con iniezione (pozzi fenestrati / direct push) Fenton - velocità di decomposizione elevata - permeabilità verticale bassa (bassa velocità di trasmissione) - basso raggio verticale di influenza (poco applicabile) Ozono - concentrazioni in fase gas maggiori che in fase liquida - più stabile in fase gas che in fase liquida - diffusione in fase gas più efficace che in fase liquida

Condizioni di applicabilità: idrogeologia Applicazione ottimale della ISCO in siti con geologia omogenea; Condizioni di eterogeneità geologica del sito, pur non costituendo un impedimento all’implementazione della ISCO, ne rendono necessaria una accurata valutazione sito-specifica, possibilmente supportata da adeguata modellazione numerica, che tenga in considerazione tale eterogeneità.

Condizioni di applicabilità: idrogeologia Matrice La maggior parte degli interventi ISCO viene effettuata per il trattamento di contaminanti presenti nell’acquifero; Meno diffuse sono le applicazioni della ISCO al trattamento della zona vadosa prevalentemente in ragione della difficoltà di garantire una adeguata propagazione dell’ossidante, anche in considerazione della elevata reattività degli ossidanti a contatto con il suolo.

Condizioni di applicabilità: idrogeologia Tessitura e permeabilità della matrice Le migliori condizioni di applicazione sono pertanto caratterizzate da conducibilità idraulica medio-alta (tessitura medio sabbiosa) L’applicazione della ISCO a siti caratterizzati da bassa conducibilità idraulica non va esclusa a priori, ma andrebbe valutata al fine di definire la sostenibilità tecnico-economica dell’intervento.

Condizioni di applicabilità: idrogeologia il raggio di influenza (ROI) è legato a: - stabilità dell’ossidante - velocità della falda (permeabilità, gradiente idraulico) da: EPA/600/R-06/072 August, 2006

Condizioni di applicabilità: idrogeologia Soggiacenza della falda Tipicamente la ISCO viene applicata in siti con acquiferi situati a una profondità variabile tra i 3m e i 15m da pc. Nel caso di falda con soggiacienza minore di 3m dal p.c. sono da valutare possibili fenomeni di affioramento della falda Al contrario, laddove la falda sia ubicata a una profondità maggiore di 15-20m dal p.c., andrebbe valutata la sostenibilità tecnico-economica dell’intervento.

Condizioni di applicabilità: idrogeologia Spessore dell’acquifero Nella maggior parte dei casi la ISCO viene applicata ad acquiferi con spessori di circa 10-15m. P Per interventi su acquiferi di spessore maggiore, andrebbe valutata la sostenibilità tecnico-economica dell’intervento, tenendo conto della necessità di garantire una appropriata distribuzione dell’ossidante su tutto lo spessore di falda contaminata.

Condizioni di applicabilità: idrogeologia Velocità della falda Comunemente la diffusione della soluzione ossidante all’interno dell’acquifero è favorita, oltre che dalla permeabilità, anche dal movimento/velocità della falda. Se la velocità però dovesse risultare troppo elevata si dovrà valutare se il tempo di contatto tra ossidante e inquinante sia sufficiente a far avvenire le reazioni di ossidazione necessarie ad effettuare il trattamento.

Condizioni di applicabilità: chimica della matrice Salinità, Cloruri e Alcalinità Generalmente sono da valutare i siti adiacenti al mare o in cui siano presenti cunei salini, con elevate concentrazioni di cloruri ed elevata alcalinità; Gli ioni disciolti in soluzione possono infatti reagire con i radicali prodotti dal sistema ossidante utilizzato, determinando una potenziale diminuzione della sua efficacia nei confronti dei contaminanti presenti

Condizioni di applicabilità: chimica della matrice SOD/TOD e foc. Nel caso di test condotto utilizzando KMnO4 come ossidante, si ritiene che la ISCO possa trovare condizioni ideali di applicazione per valori di SOD/TOD inferiori a 30 g/kg di terreno secco. In assenza di dati di TOD/SOD, è possibile utilizzare come indicazione della applicabilità della ISCO il dato del carbonio organico (foc), naturalmente presente nel suolo non contaminato, che potrebbe potenzialmente reagire con l’ossidante.

Condizioni di applicabilità: caratteristiche inquinante

Condizioni di applicabilità: natura del contaminante Concentrazione la velocità di degradazione aumenta con la concentrazione da: EPA/600/R-06/072 August, 2006

Costi degli ossidanti da: http://www.clu-in.org/download/techfocus/chemox/4_brown.pdf

Costi degli ossidanti da: http://www.clu-in.org/download/techfocus/chemox/4_brown.pdf

Costi del trattamento Step 1: Test di fattibilità in scala di laboratorio: 15 kEuro Step 2: Test in scala pilota: 5-10% del costo previsto per piena scala Step 3: Applicazione in piena scala: 90-200 Euro/m3 (50-120 Euro/ton) da: http://www.xdd-llc.com/images/Monterey2008_ISCO_DecisionTree.pdf

Costi del trattamento da: http://www.xdd-llc.com/images/Monterey2008_ISCO_DecisionTree.pdf

Criteri progettuali dosaggio: occorre tenere conto del consumo di ossidante da parte del suolo (Soil Oxygen Demand = SOD) modalità di iniezione: Lance a iniezione (H202 o KMnO4) Fratture del suolo riempite con KMnO4 solido Soil Mixing (H202 o KMnO4) Pozzi orizzontali Pozzi verticali Trincee di trattamento

Semplice iniezione

Iniezione con ricircolazione

Iniezione direct push

Brevetti ISCO

Brevetti ISCO Il primo brevetto ISCO risale a circa 25 anni fa: US Patent 4591443 di Brown and Norris (1986) FMC Corp. Metodo per decontaminare una formazione sotterranea Basato su ossidazione con H2O2 usando un catalizzatore solido metallico e uno stabilizzante; Metodi per migliorare la distribuzione dell’ossidante: - agente per controllo mobilità (aumenta la viscosità della soluzione) - modificatore interfaccia(tensioattivo, aumenta la wetting capacity) - addensante (un sale, aumenta la profondità del trattamento) Pochi dettagli su tecniche di iniezione in-situ

Brevetti ISCO Gli aspetti legati all’iniezione sono trattati nell’US Patent 4286141 (Vigneri, 1994) : Metodo per bonificare un corpo idrico sotterraneo Pluralità di pozzi per l’iniezione dell’ossidante Basata sull’utilizzo di H2O2 Condizioni operative suggerite: - Portata di iniezione: 4 - 24 l/min/pozzo - Pressione di iniezione: 0.5-3 bar Pochi dettagli sulla formulazione dell’ossidante (catalizzatore, stabilizzante, ecc.)

Brevetti ISCO US Patent 4286141 (Vigneri, 1994)

Brevetti ISCO La formulazione dell’ossidante è trattata da molti brevetti: US Patent 5520483 di Vigneri (1996) - medesimo layout di iniezione di Vigneri (1994) - addizione sequenziale di acido acetico(pH 3/4), ferro(II), H2O2 US Patent 5741427 di Watts et al. (1998) - H2O2 - attivazione con un catalizzatore (sale di Fe/Cu o ossidrossido) - aggiunta di chelante (acido fosforico o sale di fosforo) US Patent 6843618 di Lundy et al. (2005) - Miscela di H2O2 e agente chelante (EDTA, DTPA, EDDHA) - Nessun catalizzatore aggiunta ( Fe estratto dal suolo)

Brevetti ISCO I brevetti discussi finora si basano sulla oxidant delivery basata based sulle caratteristiche diffusive dell’acquifero. US Patent 5525008 di Wilson (1996) - sistema di iniezione pressurizzata - si da peso alla fase di caratterizzazione (idrogeologia) - applicazione a uno schema Fenton classico US Patent 5967320 di Cooper et al. (1999) - iniezione sequenziale di Fe(II) e H2O2 dopo 24 h - iniezione di gas per migliorare mix di ossidante e GW - gestione vapori risolta accoppiando ISCO e SVE US Patent 5615974 di Land (1997) - H2O2 usata per convertire pesanti in leggeri - Leggeri mobilizzati ed estratti mediante SVE

Brevetti ISCO I brevetti discussi finora basati su iniezione di H2O2 . L’uso di permanganato è considerato in questi brevetti. US Patent 6102621 di Siegrist e Murdoch (2000) - iniezione di Oxidative Particle Mixture (OPM) - OPM è KMnO4 granulare in uno slurry argilla/cemento US Patent 6019548 di Hoag et al. (1999) - ossidazione di VOCs con KMnO4 or NaMnO4 - KMnO4 iniettato dopo Na2S2O8 per ridurre il SOD - Eventuale attivazione Na2S2O8 con un metallo L’uso di persolfato da solo, appena citato nell’ultimo brevetto, è considerato in maggior dettaglio nei successivi.

Brevetti ISCO Patent WO2004/002923 di Block et al. (2004) - Na2S2O8 iniettato con Na2CO3 per ottenere alti pH - attivazione con ferro del suolo o sorgente esterna di ferro Patent WO2005/012181 di Block et al (2005) - Na2S2O + H2O2 combinati o iniettati in sequenza Application 20080272063 di Boulos (2008) - Na2S2O8 attivati con percarbonato (rapporto molare 0.1- 10) - considerate anche altre vie di attivazione (termica, metallica) Più recentemente, considerata attivazione con ZVI in: - US Patent 7785038 (Block et al., 2010) - US Patent 7976241 (Hoag et al., 2011)

Brevetti ISCO Combinazione di ossidanti. US Patent 7157770 di Whismann III (2007) - Iniezione di ossidanti (i.e. H2O2 + O3) - attivazione con ferro del suolo o sorgente esterna di ferro Combinazione ISCO/Bio US Patent 6746180 di Kukor et al (2004) US Patent 6923596 di Lessard (2005) - iniezione a step e graduale di H2O2 - obiettivo: aumento del numero di microorganismi - eventuale aggiunta di ammendanti/batteri

Brevetti ISCO Combinazione di bonifica aumentata dal tensioattivo e ISCO. US Patent 7364386 di Shiau (2010) - flushing con tensioattivo e recupero di prodotto al pozzo - step di completamento con ISCO (H2O2 o permanganato) US Patent 7963720 di Hoag et al. (2011) - primo esempio di surfactant enhanced ISCO (S-ISCO)- include un precedente brevetto 2007 - iniezione di un opportuno tensioattivo-cosolvente - sistema preferito: persolfato attivato+ terpene come cosolvente e tensioattivo nonionico US Patent App 2010/0003082 di Dugan et al. (2010) - approccio simile, adatto per DNAPLs - permanganato con tensioattivo anionico o solfonato

Criteri di progettazione Caso Studio ISCO

Outline Discussione dei vincoli regolatori italiani Discussione dei vincoli tecnici Il ruolo dello studio di fattibilità attraverso un caso studio Modellazione sperimentale test batch: selezione dell’ossidante ed ottimizzazione test in colonna : valutazione dell’efficienza del processo e della produzione di gas Modellazione numerica layout del test pilota Modellazione del test pilota ISCO

Vincoli “regolatori” - Protocollo APAT sulla ISCO Protocollo APAT-ISS-ARPAV 20 Luglio 2005 Riferimento normativo: Direttiva 2000/60/CE L’iniezione di reagenti chimici in un acquifero è consentita se: Lo scopo dell’intervento è il risanamento dell’acquifero Il quantitativo da iniettare è strettamente quello necessario L’immissione non compromette il conseguimento degli obiettivi ambientali L’iniezione avviene in condizioni controllate (per evitare migrazione)

Vincoli “regolatori” - Protocollo APAT sulla ISCO L’esecuzione della ISCO presuppone l’esecuzione di test di fattibilità che consentano di: Simulare accuratamente le condizioni di campo Testare un numero elevato di condizioni operative Valutare il minimo quantitativo di reagenti per gli obiettivi di bonifica; Selezionare i sottoprodotti, da includere nel piano di monitoraggio; Valutare gli eventuali effetti secondari. Tali obiettivi vanno raggiunti mediante prove di fattibilità a scala di laboratorio (batch / colonna). Mancano indicazioni su test pilota in campo

Vincoli tecnici stabilità dell’ossidante nel sottosuolo I vincoli tecnici dipendono dalle condizioni sito-specifiche In questa sede, si discute l’influenza dei seguenti vincoli nel caso studio specifico analizzato: stabilità dell’ossidante nel sottosuolo permeabilità della formazione geologica profondità della tavola d’acqua Efficienza/ Delivery Si è adottata una strategia di progettazione basata sull’accoppiamento della modellazione sperimentale e numerica, tenendo conto dei vincoli regolatori e tecnici.

Criteri di progettazione Studio di fattibilità in scala di laboratorio - selezione dell’ossidante più efficace - tempo di vita dell’ossidante/ cinetiche di decomposizione - ottimizzazione del dosaggio di ossidante Test pilota in campo - stima indiretta delle caratteristiche idrogeologiche - test di pompaggio(eventualmente slug tests): idrogeologia - test con traccianti: trasmissività dell’acquifero. Modellazione e progettazione del test pilota Conduzione del test pilota ISCO Progettazione dell’intervento ISCO in piena scala

Caratterizzazione del sito ISCO PLANT Il sito di test è localizzato all’interno di una ex-raffineria localizzata nel nord Italia.

Idrogeologia del sito 0.5m 0.5m 4 - 5m 30 m 1 - 2 m Falda Sabbia fine– Ghiaia Suolo contaminato: 2000-3000 mg/kg TPH 4 - 5m Profondità Falda Suolo sabbioso– Componente argillosa/limosa in aumento con la profondità 30 m 1 - 2 m Argilla

Proprietà del suolo Tessitura del suolo: sabbiosa Il sito è in prossimità di un canale collegato al mare: ciò spiega l’elevata concentrazione di elettroliti. L’elevata concentrazione di ferro può aiutare l’attivazione del processo Fenton-like. process Entrambe le domande di ossidante del suolo (SOD) e totale (TOD) rientrano nel range adatto per l’applicazione della ISCO.

Vincoli regolatori e tecnici Il test di fattibilità è stato condotto mediante l’accoppiamento della modellazione sperimentale e numericale, allo scopo di rispettare i seguenti vincoli: Regolatori Scelta progettuale Strumento prog.le Minimo ossidante sistema più efficace esperimenti batch Confinamento sito ricircolazione ossidante modellazione numerica Effetti secondari sistema SVE esperimenti in colonna modellazione numerica Tecnici Scelta progettuale Strumento prog.le Acquifero superficiale ridotta portata iniezi. modellazione numerica Longevità ossidante uso stabilizzante esperimenti batch

Test batch– Screening degli ossidanti [H2O2]= 10% ; [EDTA]=1mmol/kg soil ; [H2O2]:[KH2PO4]=40:1 [Na2S2O8]= 10 g/kg soil

Test batch– Screening degli ossidanti k(H2O2)= 1.62 10-5 s-1 first-order kinetics

Principio del test pilota(ricircolazione) H2O2 + ammendanti Q in Q out

Layout dell’impianto pilota

Modellazione Condizioni delle simulazioni Feflow

Modellazione del test pilota Curve iso-velocità Curve iso concentrazione [H2O2] (27h)

Modellazione del test pilota Concentrazione di [H2O2] durante una iniezione di 27 h misurata a 2 m a valle dei pozzi di iniezione

Modellazione del test pilota Portata stechiometrica di O2 prodotta dalla decomposizione di H2O2 Max gas flow rate = 35 m3/h Quanto gas è effettivamente prodotto?

Test in colonna (layout) Progettazione degli esperimenti Obiettivi: Stima della effettiva produzione di gas per disproporzione di H2O2 Stima della rimozione degli HC

La frazione di perossido di idrogeno decomposta a gas è il 60%% Test in colonna (layout) Data di portata di gas on-line Dati off-line[H2O2] 0.214 mmoli/min 0.3614 mmoli/min La frazione di perossido di idrogeno decomposta a gas è il 60%% Portata massima di gas= 35 x 0.6 = 21 m3/h

Test in colonna(ris) Efficienza di rimozione TPH Singola iniezione 27 h Doppia iniezione 27 h

Risultati del test pilota ISCO Sezione di iniezione Qinj= 5 ÷10 m3/d per inj well Sezione di pompaggio Qext 20 m3/d per ext well

Sezione di raccolta e trattamento off-gas Risultati del test pilota ISCO Sezione di raccolta e trattamento off-gas Q off-gas = 20 m3/h 3-D view

Risultati del test pilota ISCO Prima della ISCO Dopo la ISCO

Risultati del test pilota ISCO

Conclusioni I vincoli tecnici e regolatori influenzano il design della ISCO La conduzione di un test di fattibilità basato sull’accoppiamento di modellazione numerica e sperimentale può aiutare nella progettazione appropriata del trattamento ISCO, tenendo conto dei suddetti vincoli. La procedura di progettazione può rappresentare un riferimento per un protocollo di applicazione della ISCO, attualmente in preparazione da parte di eni e ISPRA. The proposed design procedure may become a framework for a detailed protocol on ISCO application in Italy, currently under development by ISPRA and Eni.