Nonequilibrium transport and sorption of organic chemicals during aquifer remediation

Abstract

Aquifer remediation operations are often behind schedule. Usually, a rather sharp concentration decrease shortly after the start of an operation is followed by a situation in which hardly any concentration decrease is observed. Furthermore, the concentration increases after stopping the groundwater recovery. These phenomena are caused by so-called tailing. An important cause of tailing is the phenomenon that equilibrium is not reached for some of the transport and sorption processes involved. To predict these effects of tailing, IWACO has developed a program SORWACO, which describes the behaviour of solutes along a path line. Processes for which equilibrium is reached quickly as well as processes for which equilibrium is reached only slowly are taken into account. The program has been verified against break-through curves observed in column experiments reported in the literature. The program parameters were calibrated using the data of several experiments. The resulting set of parameter values accurately described the transport for different flow velocities. The fact that quite good results can be obtained without a lot of data from a specific site makes the program a valuable tool for the design of remediation operations. The program is especially useful when extensive input data are not available so that detailed three-dimensional or stochastic models cannot be applied. The use of the program is illustrated by means of a case study. The progress was monitored and the data show good correspondence with the predictions of the program.

Résumé

Les opérations de restauration d'aquifères interviennent souvent tardivement. En général, la concentration élevée en éléments chimiques indésirables décroît rapidement dès le début de l'opération, puis intervient une période pendant laquelle la diminution de concentration est à peine observable. Parfois même, la concentration augmente à nouveau après l'arrêt du traitement des eaux souterraines. Ce phénomène est causé par un transport et une désorption retardés (tailing). Ce retard est lié au fait que l'arrêt de l'opération ne signifie pas que l'équilibre est atteint pour le transport et la désorption des éléments. Afin de prédire les effets de ce retard, IWACO a développé le programme informatique de modélisation, SORWACO, qui décrit le comportement des substances en solution le long d'un filet d'écoulement. Aussi bien les processus pour lesquels l'équilibre est atteint rapidement que ceux pour lesquels il est atteint lentement ont été pris en compte. Le programme a été vérifié par rapport aux courbes de dégradation observées sur colonnes expérimentales et décrites dans la littérature. Les paramètres du programme ont été calés en utilisant les données de plusieurs expérimentations. Les valeurs des paramètres obtenues décrivent précisément le transport pour différentes vitesses d'écoulement. Le fait que de bons résultats puissent être obtenus sur un site spécifique même en l'absence d'un grand nombre de données le concernant, fait que le programme est un outil fiable pour la conception des opérations de restauration. Le programme est en particulier utile lorsque des modèles tridimensionnels ou stochastiques détaillés ne peuvent être utilisés par manque de données de base en quantité suffisante. Dans cet article, l'utilisation du programme est illustrée par une étude de cas. L'avancement de l'opération a fait l'objet d'un suivi et les résultats des mesures présentent une bonne correspondance avec les prédictions faites initialement avec le programme.