Il Corpo degli Ingegneri dell'Esercito degli Stati Uniti (USACE), Distretto di Omaha, per conto dell'Aeronautica degli Stati Uniti (USAF), ha selezionato HydroGeoLogic Inc. (HGL) e TRS Group, Inc. (TRS) per eseguire il rimedio finale delle acque sotterranee presso il Brandywine Superfund Site (Sito) situato nella proprietà offsite della base comune Andrews dell'USAF a Brandywine, Maryland. Il rimedio è stato completato nell'ambito di un contratto basato sulle prestazioni e consisteva nella bonifica del riscaldamento a resistenza elettrica (ERH) della fonte del pennacchio delle acque sotterranee.
Inizialmente, il sito è stato utilizzato dalla Marina degli Stati Uniti come area di stoccaggio dal 1943 al 1961 (URS, 2006). Dal 1961 al 1987, il sito è stato gestito dall'USAF come area di stoccaggio per rifiuti e materiale governativo in eccesso (IT Corporation, 1999) generato dalle operazioni del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti (DoD) in varie strutture, tra cui la base aeronautica di Andrews ( AFB), Bolling AFB, Washington Navy Yard, Naval Ordnance Station-Indian Head e White Oak Laboratory (Dames & Moore, 1992). Secondo i registri dell'USAF, i materiali e i rifiuti pericolosi, inclusi i solventi esauriti, erano immagazzinati nel sito all'interno di fusti e diversi bidoni di cemento (Dames & Moore, 1991). Non sono disponibili informazioni dettagliate su dove sono stati immagazzinati i fusti di solvente e su come i rifiuti sono stati gestiti nel sito.
I contaminanti preoccupanti sono composti organici volatili clorurati (CVOC), principalmente tricloroetilene (TCE) e 1,4-diclorobenzene (DCB). Dopo 4 anni e mezzo di pompaggio e trattamento delle acque sotterranee e tre cicli di iniezione di substrati per la declorazione riduttiva avanzata (ERD), il pennacchio delle acque sotterranee è stato ridotto da 20 a 1.5 acri, rappresentando una riduzione dell'area di oltre il 90%. La caratterizzazione del sito ad alta risoluzione (HRSC) mediante sonda di interfaccia a membrana e flussimetri passivi ha identificato un'unità di argilla a bassa permeabilità che si trovava a circa 30 piedi sotto la superficie del suolo (ft bgs) come fonte continua di contaminazione e rimbalzo. I risultati dell'HRSC hanno indicato una massa residua limitata della sorgente stimata a 300 libbre. L'obiettivo correttivo dell'ERH era ridurre le concentrazioni di TCE e DCB nelle acque sotterranee fino a un massimo di 5 microgrammi per litro (µg/l) e 75 µg/l, rispettivamente.
Durante l'ERH, una corrente elettrica viene fatta passare attraverso il suolo e le acque sotterranee con conseguente rimozione di TCE e DCB. Quando l'energia elettrica viene applicata al volume di trattamento, la resistenza naturale del terreno al flusso di corrente elettrica crea calore, che converte i CVOC della fase liquida e assorbita in fase vapore. Inoltre, la temperatura del suolo e delle acque sotterranee raggiunge infine il punto di ebollizione dell'acqua, che converte le acque sotterranee e l'umidità del suolo in vapore, che funge da gas di trasporto per i contaminanti volatilizzati. Il sistema di recupero del vapore (VR) raccoglie il vapore e i contaminanti target nella zona vadosa per il successivo trattamento da parte dell'apparecchiatura di trattamento del vapore di qualità superiore.
Il volume di trattamento ERH di 49,000 metri cubi era al di sotto e diviso da una carreggiata pubblica, una rete idrica e fognaria, un terreno privato e governativo e due binari ferroviari attivi CSX Transportation, Inc. (CSX). Queste caratteristiche del sito hanno aggiunto una complessità significativa alla progettazione e costruzione del sistema ERH. Di conseguenza, l'attuazione del rimedio ha incluso il coordinamento con molte parti interessate, tra cui le seguenti:
- USAF
- CSX
- Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti, regione 3
- Dipartimento dell'Ambiente del Maryland
- Dipartimento della Sanità della contea di Prince George
- Dipartimento per le autorizzazioni, le ispezioni e l'applicazione della contea di Prince George
- Commissione fognaria sanitaria di Washington
- Proprietari terrieri privati
Per applicare l'ERH all'intero volume di trattamento, era essenziale l'installazione di elettrodi ERH tra due binari ferroviari CSX attivi e all'interno del diritto di precedenza CSX. Durante l'installazione del sistema, la supervisione del CSX in loco e il controllo ferroviario erano obbligatori per evitare l'interruzione del servizio ferroviario e per mantenere la sicurezza dei lavoratori del sito. Poiché i binari ferroviari sono attivi, il posizionamento dei cavi di alimentazione degli elettrodi ERH e delle tubazioni di trasporto VR sopra o vicino ai binari non era un'opzione. Pertanto, cavi e tubazioni di trasporto sono stati collocati sotto i binari ferroviari, utilizzando condotti jack-and-bore, per non interrompere il servizio ferroviario o l'integrità dei binari. Quattro tubi in acciaio da 6 pollici sono stati installati sotto i binari ferroviari CSX e utilizzati come condutture, rendendo necessari i collegamenti tra il servizio di alimentazione principale e i composti dell'attrezzatura ERH e porzioni dell'area di trattamento ERH tra i binari.
A causa della posizione dei binari ferroviari CSX, TRS ha progettato due composti per apparecchiature ERH con due distinte aree di trattamento a est ea ovest dei binari.
Inoltre, TRS ha incorporato il monitoraggio dell'elevazione in tempo reale dei due binari ferroviari attivi durante la costruzione e le operazioni del sistema ERH. TRS ha utilizzato un sistema di stazione totale automatizzata motorizzata (AMTS), che utilizzava un laser per misurare il movimento di oltre un centinaio di prismi di rilevamento a specchio montati sulla rotaia in acciaio dei binari. Prima delle operazioni, TRS e HGL hanno collaborato con le parti interessate chiave, CSX, e hanno identificato vari livelli di risposta alla deformazione del binario e le azioni associate. La prima azione, notifica e ispezione è stata richiesta dopo aver raggiunto una variazione di 0.75 pollici nell'elevazione del binario. L'ultima e più estrema azione potenziale includeva l'arresto del sistema ERH se veniva rilevato un cambiamento di elevazione di 1.5 pollici. Questo livello di risposta conteneva un fattore di sicurezza di 0.5 pollici secondo i Federal Track Safety Standards, 49 CFR Part 213.
La costruzione del sottosuolo del sistema ERH è iniziata nel luglio 2018. Il sistema ERH incorporava 43 coppie di elettrodi ERH forati verticali e 58 elettrodi palancole in tutta l'area di trattamento. Gli elettrodi perforati verticalmente sono stati utilizzati nelle aree in cui l'autorizzazione delle parti interessate o dei servizi pubblici non consentiva l'installazione di palancole. In queste aree, una coppia di elettrodi perforati verticali è stata sostituita da un elettrodo a palancole. Inoltre, è stato installato un plenum per il recupero dei vapori (VR) sull'area di trattamento dell'ERH. Per monitorare le prestazioni dell'ERH sono stati installati diciassette (17) punti di monitoraggio della temperatura (TMP) e otto pozzi di monitoraggio della conformità delle acque sotterranee.
Le operazioni del sistema ERH sono iniziate il 9 aprile 2019. Il sistema ha funzionato per 214 giorni e ha applicato 7,435,773 kilowattora (kWh) di energia al volume di trattamento. La realtà virtuale e il sistema di trattamento sono stati operativi per 214 giorni e hanno rimosso circa 1,716 libbre di composti organici volatili (VOC). In media, le temperature del sottosuolo all'interno del volume di trattamento sono aumentate a una velocità di circa 1.4 gradi Celsius (°C) al giorno, poiché la temperatura è aumentata dalla temperatura ambiente a quella di ebollizione.
Durante le operazioni, TRS ha fornito a CSX aggiornamenti di monitoraggio settimanali. Le variazioni di quota del tracciato, registrate continuamente dal sistema AMTS, erano inferiori ai limiti di risposta più bassi approvati da CSX.
Durante il funzionamento del sistema ERH, HGL ha raccolto campioni di acque sotterranee da nove posizioni dei pozzi di monitoraggio delle acque sotterranee all'interno dell'area di trattamento dell'ERH. Il primo round di conferma dei campioni di acque sotterranee è stato raccolto il 4 giugno 2019. L'ultimo round si è svolto il 5 novembre 2019. A causa delle formazioni argillose strette all'interno del volume di trattamento ERH, la ricarica delle acque sotterranee a molti dei pozzi di monitoraggio delle acque sotterranee è stata lento o quasi inesistente durante l'applicazione di energia elettrica. Durante i 214 giorni di funzionamento del sistema ERH, l'applicazione di energia è stata interrotta per un totale di 31 giorni per consentire il ricaricamento delle acque sotterranee nel volume di trattamento dell'ERH.
Per consentire la ricarica delle acque sotterranee, l'applicazione di energia al volume di trattamento è cessata il 31 ottobre 2019. I risultati dell'evento di campionamento delle acque sotterranee di conferma del 5 novembre 2020 hanno concluso che i campioni di acque sotterranee raccolti da tutti i pozzi di monitoraggio delle acque sotterranee hanno soddisfatto gli obiettivi di trattamento di 5 µg/l TCE e 75 µg/l DCB, ad eccezione del pozzo di monitoraggio delle acque sotterranee DP61 a 5.68 µg/l di TCE. Le attività di smobilitazione del sistema ERH sono iniziate poco dopo e si sono concluse il 31 dicembre 2019. Il 31 dicembre 2019, l'USAF e il proprietario della proprietà privata hanno esaminato le condizioni del sito e hanno concordato che TRS e HGL avevano completato in modo soddisfacente le attività di ripristino. Inoltre, TRS ha incontrato CSX il 6 gennaio 2020 per un'ispezione finale.
