O Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos (USACE), distrito de Omaha, em nome da Força Aérea dos Estados Unidos (USAF), selecionou HydroGeoLogic Inc. (HGL) e TRS Group, Inc. (TRS) para executar o remédio final para águas subterrâneas no Site do Brandywine Superfund (local) localizado na propriedade externa da Base Conjunta Andrews da USAF em Brandywine, Maryland. A solução foi concluída sob um contrato baseado em desempenho e consistiu na remediação do aquecimento por resistência elétrica (ERH) da fonte da pluma de água subterrânea.
Inicialmente, o local foi usado pela Marinha dos Estados Unidos como área de armazenamento de 1943 a 1961 (URS, 2006). De 1961 a 1987, o Site foi operado pela USAF como uma área de armazenamento de resíduos e excesso de material governamental (IT Corporation, 1999) gerado pelas operações do Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD) em várias instalações, incluindo a Base Aérea de Andrews ( AFB), Bolling AFB, o Washington Navy Yard, a Naval Ordnance Station-Indian Head e o White Oak Laboratory (Dames & Moore, 1992). De acordo com os registros da USAF, materiais perigosos e resíduos, incluindo solventes usados, eram armazenados no Local dentro de tambores e várias caixas de concreto (Dames & Moore, 1991). Não estão disponíveis informações detalhadas sobre onde os tambores de solvente foram armazenados e como os resíduos foram tratados no Local.
Os contaminantes preocupantes são compostos orgânicos voláteis clorados (CVOCs), principalmente tricloroetileno (TCE) e 1,4-diclorobenzeno (DCB). Após 4 anos e meio de bombeamento e tratamento de água subterrânea e três rodadas de injeção de substratos para decloração redutiva aprimorada (ERD), a pluma de água subterrânea foi reduzida de 20 para 1.5 acres, representando uma redução de área de mais de 90%. A caracterização do local de alta resolução (HRSC) usando a sonda de interface de membrana e medidores de fluxo passivos identificou uma unidade de argila de baixa permeabilidade que estava cerca de 30 pés abaixo da superfície do solo (ft bgs) como a fonte contínua de contaminação e rebote. Os resultados do HRSC indicaram uma massa residual da fonte limitada estimada em 300 libras. O objetivo corretivo do ERH era reduzir as concentrações de TCE e DCB nas águas subterrâneas a um máximo de 5 microgramas por litro (µg / l) e 75 µg / l, respectivamente.
Durante o ERH, uma corrente elétrica é passada pelo solo e pelas águas subterrâneas, resultando na remoção do TCE e do DCB. Conforme a energia elétrica é aplicada ao volume de tratamento, a resistência natural do solo ao fluxo da corrente elétrica cria calor, que converte os CVOCs da fase líquida e absorvida em fase de vapor. Além disso, a temperatura do solo e da água subterrânea eventualmente atinge o ponto de ebulição da água, que converte a água subterrânea e a umidade do solo em vapor, que atua como um gás transportador para os contaminantes volatilizados. O sistema de recuperação de vapor (VR) coleta o vapor e os contaminantes alvo na zona vadosa para tratamento subsequente pelo equipamento de tratamento de vapor acima do nível.
O volume de tratamento de ERH de 49,000 jardas cúbicas estava abaixo e dividido por uma rodovia pública, uma rede de água e esgoto, terras privadas e do governo e dois trilhos de ferrovia CSX Transportation, Inc. (CSX) ativos. Esses recursos do local adicionaram complexidade significativa ao projeto e construção do sistema ERH. Consequentemente, a implementação do remédio incluiu coordenação com muitas partes interessadas, incluindo o seguinte:
- USAF
- CSX
- Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, Região 3
- Departamento de Meio Ambiente de Maryland
- Departamento de Saúde do Condado de Prince George
- Departamento de Autorização, Inspeções e Execução do Condado de Prince George
- Comissão de Esgoto Sanitário de Washington
- Proprietários de terras privadas
Para aplicar o ERH em todo o volume de tratamento, a instalação de eletrodos ERH entre dois trilhos da ferrovia CSX ativos e dentro da faixa de servidão do CSX foi essencial. Durante a instalação do sistema, a supervisão do CSX no local e a vigilância ferroviária foram obrigatórias para evitar a interrupção do serviço ferroviário e para manter a segurança do trabalhador local. Como os trilhos estão ativos, a colocação de cabos de força do eletrodo ERH e tubulação de transporte VR nos trilhos ou perto deles não era uma opção. Portanto, cabos e tubulações de transporte foram colocados sob os trilhos da ferrovia, usando conduítes jack-and-bore, para não interromper o serviço ferroviário ou a integridade dos trilhos. Quatro tubos de aço de 6 polegadas foram instalados sob os trilhos da ferrovia CSX e usados como conduítes, fazendo as conexões necessárias entre o serviço de energia da concessionária primária e os compostos de equipamentos ERH e porções da área de tratamento ERH entre os trilhos.
Devido à localização dos trilhos da ferrovia CSX, a TRS projetou dois conjuntos de equipamentos ERH com duas áreas de tratamento distintas a leste e oeste dos trilhos.
Além disso, o TRS incorporou o monitoramento da elevação em tempo real dos dois trilhos ativos da ferrovia durante a construção e as operações do sistema ERH. O TRS usava um sistema de Estação Total Motorizada Automatizada (AMTS), que usava um laser para medir o movimento de mais de uma centena de prismas espelhados montados no trilho de aço dos trilhos. Antes das operações, TRS e HGL colaboraram com as principais partes interessadas, CSX, e identificaram vários níveis de resposta de deformação de pista e ação associada. A primeira ação, notificação e inspeção foram necessárias após atingir uma mudança de 0.75 polegada na elevação da pista. A última e mais extrema ação potencial incluía desligar o sistema ERH se uma mudança de elevação de 1.5 polegadas fosse detectada. Este nível de resposta continha um fator de segurança de 0.5 polegada para os Padrões de Segurança de Trilhos Federais, 49 CFR Parte 213.
A construção subterrânea do sistema ERH começou em julho de 2018. O sistema ERH incorporou 43 pares de eletrodos ERH com furos verticais e 58 eletrodos de estaca-prancha em toda a área de tratamento. Eletrodos perfurados verticalmente foram usados em áreas onde a liberação das partes interessadas ou da concessionária não permitia a instalação de estacas-pranchas. Nessas áreas, um par de eletrodos perfurados verticais foi substituído por um eletrodo de estaca-prancha. Além disso, um plenum de recuperação de vapor (VR) foi instalado sobre a área de tratamento ERH. Dezessete (17) pontos de monitoramento de temperatura (TMPs) e oito poços de monitoramento de água subterrânea de conformidade foram instalados para monitorar o desempenho do ERH.
As operações do sistema ERH começaram em 9 de abril de 2019. O sistema operou por 214 dias e aplicou 7,435,773 quilowatts-hora (kWh) de energia no volume de tratamento. O VR e o sistema de tratamento estiveram operacionais por 214 dias e removeram aproximadamente 1,716 libras de compostos orgânicos voláteis (VOCs). Em média, as temperaturas subterrâneas dentro do volume de tratamento aumentaram a uma taxa de aproximadamente 1.4 graus Celsius (° C) por dia, conforme a temperatura aumentou da temperatura ambiente para a temperatura de ebulição.
Durante as operações, o TRS forneceu atualizações semanais de monitoramento ao CSX. As mudanças de elevação da pista, continuamente registradas pelo sistema AMTS, estavam abaixo dos limites de resposta mais baixos aprovados pela CSX.
Durante a operação do sistema ERH, a HGL coletou amostras de água subterrânea de nove locais de monitoramento de água subterrânea dentro da área de tratamento ERH. A primeira rodada de amostras de água subterrânea de confirmação foi coletada em 4 de junho de 2019. A última rodada ocorreu em 5 de novembro de 2019. Devido às formações de argila compactas dentro do volume de tratamento ERH, a recarga de água subterrânea para vários dos poços de monitoramento de água subterrânea foi lento a quase inexistente durante a aplicação de energia elétrica. Durante os 214 dias de operação do sistema ERH, a aplicação de energia foi interrompida por um total de 31 dias para permitir a recarga das águas subterrâneas no volume de tratamento ERH.
Para acomodar a recarga de água subterrânea, a aplicação de energia ao volume de tratamento cessou em 31 de outubro de 2019. Os resultados do evento de amostragem de água subterrânea de confirmação de 5 de novembro de 2020 concluiu que as amostras de água subterrânea coletadas de todos os poços de monitoramento de água subterrânea atenderam às metas de tratamento de 5 µg / l TCE e 75 µg / l DCB, com exceção do poço de monitoramento de águas subterrâneas DP61 a 5.68 µg / l de TCE. As atividades de desmobilização do sistema ERH começaram logo em seguida e foram concluídas em 31 de dezembro de 2019. Em 31 de dezembro de 2019, a USAF e o proprietário privado revisaram as condições do local e concordaram que TRS e HGL haviam concluído satisfatoriamente as atividades de restauração. Além disso, o TRS se reuniu com a CSX em 6 de janeiro de 2020 para uma inspeção final.
