El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (USACE), Distrito de Omaha, en nombre de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF), seleccionó a HydroGeoLogic Inc. (HGL) y TRS Group, Inc. (TRS) para realizar el remedio final del agua subterránea en el Sitio Superfund Brandywine (Sitio) ubicado en la propiedad fuera del sitio de la Base Conjunta Andrews de la USAF en Brandywine, Maryland. El remedio se completó en virtud de un contrato basado en el rendimiento y consistió en la remediación de la fuente de la pluma de agua subterránea mediante calefacción por resistencia eléctrica (ERH, por sus siglas en inglés).
Inicialmente, el sitio fue utilizado por la Marina de los Estados Unidos como área de almacenamiento desde 1943 hasta 1961 (URS, 2006). De 1961 a 1987, el sitio fue operado por la USAF como un área de almacenamiento de desechos y exceso de material gubernamental (IT Corporation, 1999) generado por las operaciones del Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD) en varias instalaciones, incluida la Base de la Fuerza Aérea Andrews ( AFB), Bolling AFB, Washington Navy Yard, Naval Artance Station-Indian Head y White Oak Laboratory (Dames & Moore, 1992). Según los registros de la USAF, los materiales y desechos peligrosos, incluidos los solventes usados, se almacenaron en el sitio dentro de tambores y varios contenedores de concreto (Dames y Moore, 1991). No se dispone de información detallada sobre dónde se almacenaron los tambores de solvente y cómo se manejaron los desechos en el sitio.
Los contaminantes de preocupación son los compuestos orgánicos volátiles clorados (CVOC), principalmente tricloroetileno (TCE) y 1,4-diclorobenceno (DCB). Después de 4 años y medio de bombeo y tratamiento de agua subterránea y tres rondas de inyección de sustratos para una decloración reductora mejorada (ERD), la pluma de agua subterránea se redujo de 20 a 1.5 acres, lo que representa una reducción de área de más del 90%. La caracterización del sitio de alta resolución (HRSC) utilizando una sonda de interfaz de membrana y medidores de flujo pasivo identificó una unidad de arcilla de baja permeabilidad que estaba a unos 30 pies por debajo de la superficie del suelo (pies bgs) como la fuente continua de contaminación y rebote. Los resultados del HRSC indicaron una masa de fuente residual limitada estimada en 300 libras. El objetivo de remediación de ERH era reducir las concentraciones de agua subterránea de TCE y DCB a un máximo de 5 microgramos por litro (µg / l) y 75 µg / l, respectivamente.
Durante la ERH, se pasa una corriente eléctrica a través del suelo y el agua subterránea, lo que resulta en la eliminación de TCE y DCB. A medida que se aplica energía eléctrica al volumen de tratamiento, la resistencia natural del suelo al flujo de corriente eléctrica crea calor, que convierte los CVOC de fase líquida y sorbida en fase de vapor. Además, la temperatura del suelo y el agua subterránea finalmente alcanza el punto de ebullición del agua, que convierte el agua subterránea y la humedad del suelo en vapor, que actúa como gas portador de los contaminantes volatilizados. El sistema de recuperación de vapor (VR) recolecta el vapor y los contaminantes objetivo en la zona vadosa para su posterior tratamiento mediante el equipo de tratamiento de vapor por encima del nivel del suelo.
El volumen de tratamiento ERH de 49,000 yardas cúbicas estaba debajo y dividido por una vía pública, una tubería principal de agua y alcantarillado, terrenos privados y gubernamentales y dos vías de ferrocarril activas de CSX Transportation, Inc. (CSX). Estas características del sitio agregaron una complejidad significativa al diseño y construcción del sistema ERH. En consecuencia, la implementación del remedio incluyó la coordinación con muchas partes interesadas, incluidas las siguientes:
- USAF
- CSX
- Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, Región 3
- Departamento de Medio Ambiente de Maryland
- Departamento de Salud del Condado de Prince George
- Departamento de Permisos, Inspecciones y Cumplimiento del Condado de Prince George
- Comisión de Alcantarillado Sanitario de Washington
- Propietarios privados
Para aplicar ERH a todo el volumen de tratamiento, la instalación de electrodos ERH entre dos vías de ferrocarril CSX activas y dentro del derecho de paso de CSX fue esencial. Durante la instalación del sistema, la supervisión de CSX en el sitio y la vigilancia ferroviaria eran obligatorias para evitar la interrupción del servicio ferroviario y para mantener la seguridad de los trabajadores del sitio. Dado que las vías del tren están activas, la colocación de cables eléctricos de electrodos ERH y tuberías de transporte VR en las vías o cerca de ellas no era una opción. Por lo tanto, se colocaron cables y tuberías de transporte debajo de las vías del tren, utilizando conductos de perforación, para no interrumpir el servicio ferroviario o la integridad de las vías. Se instalaron cuatro tubos de acero de 6 pulgadas debajo de las vías del ferrocarril CSX y se utilizaron como conductos, haciendo las conexiones necesarias entre el servicio de energía eléctrica principal y los compuestos del equipo ERH y partes del área de tratamiento ERH entre las vías.
Debido a la ubicación de las vías del ferrocarril CSX, TRS diseñó dos compuestos de equipos ERH con dos áreas de tratamiento distintas al este y al oeste de las vías.
Además, TRS incorporó monitoreo de elevación en tiempo real de las dos vías ferroviarias activas durante la construcción y operación del sistema ERH. TRS usó un sistema de estación total motorizada automatizada (AMTS), que usó un láser para medir el movimiento de más de cien prismas de espejos montados en el riel de acero de las vías. Antes de las operaciones, TRS y HGL colaboraron con las partes interesadas clave, CSX, e identificaron varios niveles de respuesta a la deformación de la vía y la acción asociada. Se requirió la primera acción, notificación e inspección después de alcanzar un cambio de 0.75 pulgadas en la elevación de la vía. La última y más extrema acción potencial incluyó apagar el sistema ERH si se detectaba un cambio de elevación de 1.5 pulgadas. Este nivel de respuesta contenía un factor de seguridad de 0.5 pulgadas según los Estándares Federales de Seguridad en Vías, 49 CFR Parte 213.
La construcción del subsuelo del sistema ERH comenzó en julio de 2018. El sistema ERH incorporó 43 pares de electrodos ERH perforados verticales y 58 electrodos de tablestacas en el área de tratamiento. Se utilizaron electrodos perforados verticalmente en áreas donde el espacio libre de las partes interesadas o de los servicios públicos no permitía la instalación de tablestacas. En estas áreas, un par de electrodos perforados verticales se sustituyó por un electrodo de tablestacas. Además, se instaló una cámara de recuperación de vapor (VR) sobre el área de tratamiento de ERH. Se instalaron diecisiete (17) puntos de monitoreo de temperatura (TMP) y ocho pozos de monitoreo de agua subterránea de cumplimiento para monitorear el desempeño de ERH.
Las operaciones del sistema ERH comenzaron el 9 de abril de 2019. El sistema operó durante 214 días y aplicó 7,435,773 kilovatios hora (kWh) de energía al volumen de tratamiento. La RV y el sistema de tratamiento estuvieron operativos durante 214 días y eliminaron aproximadamente 1,716 libras de compuestos orgánicos volátiles (COV). En promedio, las temperaturas del subsuelo dentro del volumen de tratamiento aumentaron a una tasa de aproximadamente 1.4 grados Celsius (° C) por día, a medida que la temperatura aumentaba desde la temperatura ambiente hasta la temperatura de ebullición.
Durante las operaciones, TRS proporcionó actualizaciones de monitoreo semanales a CSX. Los cambios de elevación de la pista, registrados continuamente por el sistema AMTS, estaban por debajo de los límites de respuesta más bajos aprobados por CSX.
Durante la operación del sistema ERH, HGL recolectó muestras de agua subterránea de nueve ubicaciones de pozos de monitoreo de agua subterránea dentro del área de tratamiento ERH. La primera ronda de muestras de agua subterránea de confirmación se recolectó el 4 de junio de 2019. La última ronda se llevó a cabo el 5 de noviembre de 2019. Debido a las formaciones de arcilla compactas dentro del volumen de tratamiento de ERH, la recarga de agua subterránea a varios de los pozos de monitoreo de agua subterránea fue lento a casi inexistente durante la aplicación de energía eléctrica. Durante los 214 días de funcionamiento del sistema ERH, la aplicación de energía se interrumpió por un total de 31 días para permitir la recarga de agua subterránea en el volumen de tratamiento ERH.
Para acomodar la recarga de agua subterránea, la aplicación de energía al volumen de tratamiento cesó el 31 de octubre de 2019. Los resultados del evento de muestreo de agua subterránea de confirmación del 5 de noviembre de 2020 concluyeron que las muestras de agua subterránea recolectadas de todos los pozos de monitoreo de agua subterránea cumplieron con las metas de tratamiento de 5 µg / l de TCE y 75 µg / l de DCB, con la excepción del pozo de monitoreo de aguas subterráneas DP61 a 5.68 µg / l de TCE. Las actividades de desmovilización del sistema ERH comenzaron poco después y concluyeron el 31 de diciembre de 2019. El 31 de diciembre de 2019, la USAF y el propietario privado revisaron las condiciones del sitio y acordaron que TRS y HGL habían completado satisfactoriamente las actividades de restauración. Además, TRS se reunió con CSX el 6 de enero de 2020 para una inspección final.
