AJUSTES DISEÑO ENSAYO PILOTO ISCO.
PROYECTO DISCOVERED LIFE
Febrero 2016
Proyecto nº: 60480879
Preparado para: SARGA
ELABORADO POR:
N/Ref.: 5114033-13
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Título del Informe: AJUSTES DISEÑO ENSAYO PILOTO ISCO. PROYECTO
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Proyecto nº: 60480879
Status: Final
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Juan José Mestre
Cliente: SARGA
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Edición nº: 1 Nombre Firma Fecha Cargo
Preparado por
Tatiana Alonso Febrero
2016 Técnico de Campo
Comprobado por
David Alcalde Febrero
2016 Jefe de Proyecto
Aprobado por
Regina Rodríguez
Isabel Coleto
Febrero 2016
Directora de Proyecto
Jefa Departamento
Revisiones del Documento
Edición nº Fecha Detalle de las Revisiones
1 Febrero 2016 Edición original
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Estos servicios se han llevado a cabo con la diligencia debida y ninguna otra garantía, expresa o
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de AECOM URS. A menos que se especifique de otra forma en el presente informe, las
valoraciones y juicios expresados asumen que el emplazamiento e instalaciones continuarán
siendo utilizados para su propósito actual sin cambios significativos.
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ÍNDICE
Sección Página nº
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1
2. OBJETIVOS ..................................................................................................................... 2
3. PRINCIPALES CONSIDERACIONES DE LA OXIDACIÓN QUÍMICA .......................... 2
4. ZONA DE ENSAYO ......................................................................................................... 3
5. EQUIPOS NECESARIOS ................................................................................................ 4
6. AJUSTE PARAMETROS HIDRÁULICOS Y QUÍMICOS................................................ 6
6.1. Volúmenes y caudales de inyección ................................................................................ 6 6.2. Demanda de oxidante en el acuífero ............................................................................... 6 6.3. Demanda de activador en el acuífero .............................................................................. 7 6.4. Resumen .......................................................................................................................... 7
7. PLANIFICACIÓN ENSAYO ............................................................................................. 8
8. SEGURIDAD Y SALUD ................................................................................................. 17
9. EVALUACIÓN DE RESULTADOS................................................................................ 18
ANEXO A: FIGURAS
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Sondeos control hidráulico y monitorización ensayo piloto ............................................ 3 Tabla 2. Equipos necesarios para la implantación del ensayo ..................................................... 4 Tabla 3. Resumen de reactivos .................................................................................................... 7 Tabla 4. Parámetros de monitorización ...................................................................................... 13 Tabla 5. Programa de monitorización del proceso durante el ensayo ....................................... 15 Tabla 6. Programa de monitorización del rendimiento durante el ensayo ................................. 16
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Programa de actuaciones ensayo piloto ISCO ............................................................. 1 Figura 2. Ajuste diseño zona actuación y control piezométrico ................................................... 3 Figura 3. Sondeos implicados en las distintas fases de actuación ............................................. 8 Figura 4. Esquema inyección para frente alcalino ....................................................................... 9 Figura 5. Esquema para los eventos inyección mezcla oxidante............................................... 10 Figura 6. Estimación duración evento inyección ........................................................................ 11 Figura 7. Cronograma fases ensayo piloto. ................................................................................ 12
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1. INTRODUCCIÓN
El presente documento tiene como objetivo actualizar los parámetros de ejecución del ensayo piloto
de Oxidación Química In Situ (ISCO) con persulfato como tecnología de tratamiento para el impacto
de contaminantes disueltos presentes en el acuífero de Bailín.
Los resultados obtenidos en los ensayos de bombeo e inyección en la fase de actuación previa, han
permitido reevaluar el planteamiento inicial del ensayo y ajustar los parámetros de diseño
presentados en el informe DISCOVERED LIFE “Diseño ensayo piloto ISCO. Bailín (Sabiñánigo,
Huesca), marzo 2015.
La Figura 1 muestra el programa de actuaciones del ensayo piloto ISCO. En verde se presentan los
trabajos ya realizados y en morado los que todavía quedan pendientes y que se prevé ejecutar en
verano de 2016.
Figura 1. Programa de actuaciones ensayo piloto ISCO
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2. OBJETIVOS
Una vez comprobada en el laboratorio la capacidad del persulfato para el espectro de contaminantes
en Bailín (validación química), el ensayo piloto en campo pretende evaluar su aplicabilidad para el
caso concreto del acuífero fracturado de Bailín (validación hidrogeológica). Es decir, el objetivo del
ensayo es saber si la técnica de tratamiento es compatible con las características y condicionantes
específicos del acuífero de Bailín: medio fracturado, matriz rocosa, elevada heterogeneidad química y
litológica, etc.
El objetivo del actual informe es exponer la actualización de los aspectos técnicos, logísticos y
operacionales para la implantación y desarrollo del ensayo piloto en campo, a raíz de los ensayos
previos realizados durante noviembre de 2015.
3. PRINCIPALES CONSIDERACIONES DE LA OXIDACIÓN
QUÍMICA
El éxito de un tratamiento por oxidación química pasa por que se produzca contacto en el subsuelo
entre la masa contaminante y una cantidad suficiente de oxidante que esté adecuadamente
activado. Estas premisas han de ser tenidas en cuenta de cara a que el tratamiento del acuífero de
Bailín a escala global se realice con éxito.
La cantidad de oxidante necesaria y el método de activación más adecuado para Bailín, se
determinaron durante el ensayo piloto en laboratorio.
Por su parte el contacto entre el oxidante y la masa contaminante depende fundamentalmente de las
características hidrogeológicas del acuífero de Bailín. Este aspecto se evaluará en el ensayo piloto en
campo, para cuyo diseño se han tenido en cuenta los siguientes aspectos:
La utilización de un oxidante de elevada persistencia en el medio, ya cuanto más tiempo
esté el oxidante disponible mayor será la posibilidad de contacto.
Distribución en toda la zona de tratamiento, es decir realizar la inyección de tal forma que
se distribuya de la forma más homogénea posible a lo largo de toda la zona de ensayo,
Distribución en el acuífero: de acuerdo con la bibliografía disponible y la experiencia en
otros ensayos de oxidación, para mejorar el contacto hay que tratar de inyectar el mayor
volumen posible de oxidante, en el menor tiempo posible. De esta forma se sobresaturan las
vías preferenciales de flujo permitiendo que la corriente oxidante tienda a distribuirse también
por zonas inicialmente menos accesibles.
Para conseguir que el persulfato se distribuya lo mejor posible y conseguir que el oxidante no sólo
circule por la fracturas más transmisivas y mejor conectadas, sino que en la medida de los posible
también se distribuya por fracturas más pequeñas y aisladas se ha optado por un esquema de
inyección simultánea en 4 sub-celdas repartidas por la zona de tratamiento. La división en subzonas
de recirculación es una de las prácticas más habituales dado que reduce las incertidumbres
asociadas a la distribución del oxidante al incrementar el volumen de oxidante que se introduce en el
agua subterránea de una sola vez, reduciendo el tiempo que dura la inyección y facilitando que el
persulfato se distribuya homogéneamente y reaccione de forma más eficiente.
Otro de los factores fundamentales para aumentar el éxito de un ensayo de oxidación realizar como
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mínimo entre 2 y 3 eventos de inyección; además, dadas las características hidrogeológicas de Bailín,
para poder dosificar toda la masa oxidante sería necesario llevar a cabo varios eventos de inyección.
La realización de las pruebas previas de bombeo e inyección ha permitido ajustar el diseño del
ensayo a las necesidades reales de la red de fracturación del acuífero, así como redimensionar la
zona de actuación y tratamiento y los sondeos implicados en el ensayo. En los siguientes apartados
se exponen los ajustes propuestos.
4. ZONA DE ENSAYO
La nueva zona de tratamiento o actuación que resulta de los ensayos realizados, se ha ampliado
desde el sondeo I-1 hasta el sondeo P146 con una longitud de total de 200 m. Las cotas de
circulación preferente se han acotado entre los ≈ 760 – 740 m en los primeros 120 del perfil (entre los
sondeos en la I-1 y P143) y entre los sondeos P143 y P146, distantes 80 m, a las cotas ≈ 755 – 735
m.
Figura 2. Ajuste diseño zona actuación y control piezométrico
De acuerdo a la nueva configuración, los sondeos que se utilizaran en la realización del ensayo piloto
son los que se presentan en la Tabla 1. .
Tabla 1. Sondeos control hidráulico y monitorización ensayo piloto
Sondeo Capa Litología Función
I-1 M Arenisca Inyección
I-2 M Arenisca Inyección
P79 M Arenisca Monitorización
P129 M Arenisca Monitorización
P131 O Arenisca Monitorización
O-1 M Arenisca Monitorización
O-2 M Arenisca Monitorización
O-3 base ~ M Limolita Monitorización
O-4 Base ~ M Limolita Monitorización
B-1 Transición Transición Monitorización
P143 M Arenisca Monitorización
P98 M Arenisca Bombeo
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Sondeo Capa Litología Función
P99 M Arenisca Monitorización
P146 M Arenisca Monitorización
5. EQUIPOS NECESARIOS
La infraestructura necesaria para llevar a cabo el ensayo piloto incluye básicamente aquella para
disponer de agua en la zona de tratamiento, los equipos para la preparación de reactivos, inyección,
bombeo y control del proceso, y una fuente de electricidad para mantener el sistema de recirculación
operativo.
Además, se deben instalar medidas de contingencia en caso de fugas u otros riesgos potenciales,
que en gran parte requieren la participación de medios e instalaciones presentes en el
emplazamiento.
A continuación, en la Tabla 2 se presenta un inventario tipo de los equipos básicos necesarios según
su función dentro del sistema de tratamiento:
Tabla 2. Equipos necesarios para la implantación del ensayo
Equipo Cantidad Características Función
Depósito con agua 1 ud. Volumen 12 m3 Suministro de agua para la inyección
Depósito de agua
tratada/contaminada 1 ud. Volumen 12 m
3 Almacenamiento del agua bombeada
Depósito mezcla 1 uds. Capacidad 12 m3 Mezcla de reactivos
Bomba de impulsión 1 ud.
Traspaso de agua del tanque de
almacenamiento bombeo a las balsas
depuradora
Agitador 1 uds. Eléctrico Mezcla de los reactivos en el tanque
Sondas de pH y Tª 2 uds. Resistentes a la
corrosión
Monitorización del pH y la Tª de la
mezcla en los tanque de mezcla y en
los sondeos de inyección y bombeo
Bombas neumáticas
inyección 4 uds.
Similares a las utilizadas
en el proyecto control y
seguimiento, con
temporizador
porgramable
Sistema de inyección a cada pozo de
inyección, y una adicional como
dispositivo de contingencia
Caudalímetros 5 uds. Medición de los caudales de inyección
y extracción
Obturadores 2 uds. Bombona de nitrógeno Delimitar la inyección y acotar la zona
de tratamiento (para sondeos de 3”)
Bomba neumática 2 ud. Sistema de extracción
Compresor con cuadro
eléctrico 1 ud.
Suministro de energía al sistema de
extracción
Generador 1 ud. Suministro de energía a los equipos
Depósito de gasoil 1 uds. Suministro de energía al compresor y
generador
Red de circulación A estimar Tuberías de polietileno
resistentes a la corrosión
Conexión de las líneas de circulación
entre los diferentes tanques según su
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Equipo Cantidad Características Función
función en el sistema
Red de conexión eléctrica A estimar Cableado Conexión de los equipos a los sistemas
de suministro de energía
Cubetos de contención 1uds. Material resistente a la
corrosión
Se construyó para los ensayos previo
un cubeto de hormigón donde colocar
los depósitos de mezcal y
almacenamiento de agua del bombeo
Red de circulación del
sistema de contingencia A estimar
Tuberías de polietileno
resistentes a la corrosión
Conexión de las líneas de circulación
entre los diferentes tanques según su
función en el sistema de contingencia
Equipos de medición
manuales 1 ud. cada
Sonda hidronivel, sondas
conductividad, Tª,
oxígeno disuelto,
potencial redox y pH
Monitorización de niveles y parámetros
físico-químicos durante el ensayo
Equipos de medición
automáticos (opcional) 14 uds.
Transductores de presión
resistentes a la corrosión
con software
Monitorización automática de la
evolución del nivel freático.
Equipos de muestreo 1 ud. Tomamuestras, botes,
material de muestreo Toma de muestras
Equipos de medición de
parámetros in situ 1 ud
Kit sulfato, persulfato,
cloro Control del rendimiento ensayo
EPIs
A determinar
en el plan de
seguridad
Guantes de nitrilo,
guantes resistentes al
corte, gafas de
protección, máscara,
tyveks...
Equipos de protección individual a los
riesgos específicos
5.1. Medidas de seguridad
El persulfato sódico es un producto muy corrosivo que puede afectar al estado y funcionamiento de
los elementos del sistema, y la reacción con los distintos compuestos puede hacer elevar la
temperatura del agua a 25º C. Además, se requiere inducir un medio básico en el medio, alcanzando
niveles de pH de 12. Por todo ello, es imprescindible que todos los equipos sean resistentes y
adecuados a los compuestos y condiciones requeridas para el ensayo.
Los sistemas de contingencia propuestos intentan evitar riesgos para la salud humana y el medio
ambiente. Estos sistemas incluyen equipos de protección individual y cubetos de contención
instalados bajo los diferentes depósitos utilizados en el ensayo, además de los procedimientos
operativos necesarios.
Se deberá garantizar una correcta coordinación de actividades empresariales entre los trabajos
desarrollados por la depuradora, seguimiento de Bailín y DISCOVERED LIFE, además de la
preparación de planes específicos de seguridad y salud y de respuesta a contingencias.
Los cubetos de retención deberán tener una capacidad igual o superior a los depósitos que
alberguen, si bien podrá ser inferior (para los depósitos de agua) siempre y cuando estén dotados de
una vía de escape que permita dirigir el agua sobrante a las arquetas del Barranco 3 o directamente a
las balsas de tratamiento de la depuradora, tras tratamiento previo si fuera necesario.
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6. AJUSTE PARAMETROS HIDRÁULICOS Y QUÍMICOS
La información recogida en este apartado está estimada a partir de la información obtenida como
resultados de los ensayos previos realizados en noviembre de 2015.
6.1. Volúmenes y caudales de inyección
De cara a favorecer un adecuado reparto de la mezcla oxidante por la red de fracturas de la zona de
ensayo, se consideran los siguientes volúmenes y caudales de inyección:
Se realizará 1 evento de inyección de NaOH para alcalinizar el medio previo a los eventos de
inyección de la mezcla de oxidante. El volumen requerido es de 4,8 m3
a distribuir en 4
sondeos.
En cada uno de los eventos de inyección de oxidante se introducirán aproximadamente 14 m3
de mezcla.
En total se realizarán 3 eventos de inyección.
El volumen total de agua necesaria a lo largo del ensayo será de alrededor de 48 m3.
6.2. Demanda de oxidante en el acuífero
Uno de los resultados más significativos que se obtuvo tras los ensayos de laboratorio, fue que la
Demanda de Oxidante estaba condicionada en más de un 80 % por los compuestos matriz del agua
subterránea (alcoholes, ácidos grasos, etc) y no solo por los compuestos orgánicos de interés que
representaban el 20% restante.
El agua utilizada en el ensayo de laboratorio fue tomada del foco situado en la zona cero y tenía un
contenido muy alto de contaminantes y compuestos matriz; sin embargo en la zona de actuación del
ensayo piloto los resultados obtenidos del muestreo realizado en noviembre muestran valores muy
inferiores (un orden de magnitud menos) a los de la zona de foco, lo que repercute directamente en
una menor demanda de oxidante a cubrir en el ensayo piloto.
Para la estimación de la dosificación en este nuevo escenario de menor demanda, se han utilizado
las concentraciones de las muestras obtenidas en la zona de actuación y como resultado de esta
nueva valoración, la concentración en la corriente de inyección deberá ser de aproximadamente 25 g/l
de persulfato.
Suponiendo un volumen total por evento de inyección de 14 m3, la cantidad de persulfato a inyectar
en cada evento serán unos 358 kg de persulfato; puesto que se estima realizar tres eventos de
inyección la masa total de persulfato necesaria para la realización del ensayo será de 1.074 Kg
Dada la importancia de las concentraciones de los compuestos matriz en el agua subterránea a tratar,
es imprescindible analizar estos compuestos antes de la realización del ensayo piloto y actualizar las
concentraciones y la masa si se observaran variaciones significativas respecto a los resultados
obtenidos en estos ensayos previos.
Por esta razón se propone realizar mensualmente un muestreo de alcoholes y ácidos en sondeos de
la zona de tratamiento y del foco antes del ensayo piloto programado para el verano de 2016. De este
modo se podrá concretar la necesidad de realizar nuevos ajustes en la dosificación propuesta, de
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acuerdo a los datos que se vayan obteniendo.
6.3. Demanda de activador en el acuífero
Para que la activación de persulfato por vía alcalina sea efectiva es necesario que el pH se mantenga
por encima de 10 unidades, lo cual se consigue con una dosificación de sosa de aproximadamente 11
g/l. De acuerdo con esto, la masa total de sosa se ha estimado en unos 55 Kg
Es necesario tener en cuenta que la solubilización del hidróxido sódico es un proceso fuertemente
exotérmico. Los cálculos teóricos indican que durante la solubilización de la sosa se producirá un
incremento de unos 22 ºC en los tanques de mezcla, por lo que será necesario llevar un control
detallado de la temperatura.
6.4. Resumen
La siguiente Tabla 3 resume las cantidades y concentraciones de reactivos previstos para el ensayo:
Tabla 3. Resumen de reactivos
Ensayo piloto completo
Volumen total de agua en el acuífero en la zona de ensayo 48 m3
Volumen total de agua a inyectar a lo largo de todo el ensayo 42 m3
Cantidad total de persulfato sódico (oxidante) 1.100 Kg
Cantidad total de hidróxido sódico (activador) (frente alcalino previo+3 eventos)
415 Kg
Cantidades y concentración por evento de inyección
Fase 1. Frente alcalino
Volumen de agua inyectada para crear las condiciones alcalinas ~ 4 m3
Concentración de NaOH en el agua inyectada para crear las condiciones alcalinas de reacción
11 g/L
Masa de NaOH a añadir para crear las condiciones alcalinas de reacción 53 kg
Duración de la inyección de sosa para alcanzar condiciones alcalinas ~ 3 horas
Caudal Infiltración sondeo I-1 6 l/min
Caudal Infiltración sondeo I-2 6 l/min
Caudal Infiltración sondeo P129 6 l/min
Caudal Infiltración sondeo P-143 6 l/min
Fase 2. Datos aplicables a cada evento de inyección
Volumen de agua con NaOH y persulfato, para oxidación 14 m3
Concentración de NaOH en corriente de oxidación 8,4 g/L
Masa OH por evento de inyección 120 kg
Concentración de persulfato en corriente de oxidación 25 g/L
Masa persulfato por evento de inyección 358 kg
Caudal Infiltración sondeo I-1 17,6 l/min
Caudal Infiltración sondeo I-2 9,6 l/min
Caudal bombeo P98 6,4 l/min
Duración total evento de la inyección de la mezcla oxidante ~ 36 horas
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7. PLANIFICACIÓN ENSAYO
Las tareas necesarias para la realización del ensayo piloto se pueden dividir en dos fases principales.
Una primera fase de inyección alcalina cuyo objetivo es crear las condiciones necesarias para la
activación posterior del oxidante, y una segunda fase correspondiente a los distintos eventos de
inyección del oxidante. La Figura 3 ilustra los sondeos que se utilizaran como control hidráulico de
las actuaciones.
Figura 3. Sondeos implicados en las distintas fases de actuación
En la Tabla 3, se incluyen los sondeos de inyección y bombeo que se utilizaran para el desarrollo de
las dos fases del ensayo piloto.
Tabla 3. Sondeos de inyección y bombeo para las dos fases del ensayo
Sondeo Primera Fase inyección NaOH
I-1 Inyección en zona de tratamiento
I-2 Inyección en zona de tratamiento
P129 Inyección aguas arriba zona de tratamiento
P143 Inyección zona media de tratamiento
Sondeo Segunda Fase inyección Oxidante + NaOH
I-1 Inyección en zona de tratamiento
I-2 Inyección en zona de tratamiento
P98 Bombeo en zona tratamiento
7.1. Pruebas iniciales
Antes de realizar la inyección de la mezcla oxidante, se llenará el tanque pulmón con agua limpia y se
realizará una prueba de todos los equipos y tuberías del sistema para comprobar que funcionan
adecuadamente y que no existen fugas. Las condiciones de presión y caudal se ajustaran según los
resultados obtenidos en el ensayo de bombeo ya realizado desde P98 e inyección en I-1 e I-2. La
presión de la línea de bombeo será de 6,5 bar y de 2,5 bar las líneas de inyección. Una vez
comprobado que no existen fugas y que los equipos y dispositivos funcionan correctamente se podrá
proceder con las siguientes fases del ensayo.
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7.2. Primera Fase. Inyección frente alcalino
La primera fase consistirá en crear en el acuífero condiciones alcalinas compatibles con la activación
del persulfato. Este evento se realiza previo a la inyección del oxidante para minimizar el efecto de las
diferentes tasas de reacción y asegurar la correcta activación del oxidante. Una inyección secuencial
minimiza la incertidumbre de cara a la activación posterior del oxidante. Para ello, se inyectará una
mezcla de 53 kg de sosa con 4000 l de agua.
Para facilitar la solubilización de la sosa, el tanque de mezcla en el que se prepara la disolución
deberá ir equipado con un sistema de agitación apropiado. No será necesario repetir esta operación
de alcalinización previa en el resto de eventos de inyección ya que en la solución estará el oxidante y
la sosa. Como ya se ha comentado, el proceso de solubilización de la sosa es fuertemente
exotérmico, lo que deberá tenerse en cuenta a la hora del control de los equipos.
Los puntos seleccionados para la inyección de la sosa son los sondeos I-1, I-2, el P129 situado aguas
arriba de la zona de tratamiento y que mitigara el efecto del agua que entre de fuera de la celda de
actuación y por último el P143 para distribuir la sosa desde la mitad de la zona de actuación.
La inyección se realizara con una presión de impulsión de 2,5 bar y se inyectarán 1 m³ por cada
sondeo. La Figura 4 muestra la ubicación de los sondeos implicados en cada una de las dos fases de
desarrollo del ensayo piloto.
Figura 4. Esquema inyección para frente alcalino
7.3. Segunda fase: Inyecciones mezcla oxidante
La inyección de la mezcla de oxidante se realizara mediante tres eventos de inyección. En cada
evento se utilizará una masa de 358 kg de persulfato y 120 kg de NaOH para inyectar un volumen
total se solución de 14 m³ con concentraciones de 25 g/l para el persulfato y 8,4 g/l de NaOH.
La Figura 5 muestra los sondeos que se utilizarán en los distintos eventos de inyección de la mezcla
de oxidante y sosa.
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Figura 5. Esquema para los eventos inyección mezcla oxidante
El tanque de mezcla en el que se prepara la disolución deberá ir equipado con un sistema de
agitación apropiado. Una vez alcanzadas las concentraciones apropiadas de persulfato y NaOH, se
impulsara con una presión de 2,5 bar la corriente de oxidación a los sondeos de I-1, I-2. El caudal
correspondiente de inyección será de 17,6 l/min en I-1 y 9,6 l/min desde I-2 hasta que se observe un
ascenso de 5 m en los niveles de los sondeos de observación O-1 y O-2. El volumen inyectado en
esta secuencia se ha evaluado en 3,5 m³. Posteriormente será necesario esperar a que desciendan
los niveles antes de volver a inyectar de nuevo. Este proceso se repetirá en tres veces más para
lograr inyectar los 14 m³ necesarios por evento de inyección.
Durante todo el evento de inyección se bombeará de forma continua desde el sondeo P98 con un
caudal de 6,4 l/min hasta que se finalice la inyección de los 14 m³ de la mezcla de oxidante. El caudal
extraído durante en ese periodo será almacenado en el tanque de agua contaminada. Una vez
finalizado el evento de inyección se vaciará el tanque y se enviará las balsas de la depuradora. Como
es posible que todavía quede persulfato sin consumir se tendrá que valorar junto a la depuradora cual
es la mejor opción para tratar estas aguas. A priori, se propone como opciones posibles habilitar una
balsa durante los ensayos para enviar toda el agua bombeada, se estiman unos 48 m³, y esperar a
que se consuma el persulfato antes de pasarlo por las instalaciones; o bien valorar algún proceso
para tratar el persulfato y la sosa antes de depurar. En principio parece más apropiada la primera
opción ya que permitiría incluso recibir el agua afectada de los bombeos de seguimiento para
consumir el persulfato remanente.
En la Figura 6 se muestra la estimación de la duración de cada evento de inyección basada en los
resultados del ensayo previo bombeo en P98 e inyección en I-1 e I-2 que ha sido seleccionado como
patrón para realizar el ensayo piloto.
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Figura 6. Estimación duración evento inyección
Tal como se ha descrito en el apartado de ajustes del parámetro de diseño, se ha estimado
necesario realizar un total de tres eventos de inyección, a razón de 14 m³ por evento. Cada evento se
prevé de una duración de 34 horas, pudiéndose alargar hasta 48 horas en función de potenciales
variaciones en los regímenes de inyección. El tiempo entre eventos de inyección será función de la
evolución de las concentraciones de los contaminantes de interés y del persulfato en los sondeos de
control, teniendo en cuenta los siguientes criterios:
Que se observen concentraciones elevadas de persulfato en la zona de actuación, es decir
que todavía quede persulfato por reaccionar.
Que se asegure que ha pasado totalmente el frente de inyección en la zona de actuación
para que pueda volver a inyectarse de nuevo otros 14 m³ oxidante.
Según el tiempo que se tarde en alcanzar alguno de estos dos criterios y en función de las
observaciones del seguimiento, se planificarán los eventos segundo y tercero de la inyección de la
mezcla oxidante.
En la Figura 7 se muestra el cronograma de las fases del ensayo piloto, con la duración estimada de
cada fase:
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Figura 7. Cronograma fases ensayo piloto.
7.4. Monitorización del ensayo
La monitorización durante el ensayo se propone en dos categorías, dependiendo del tipo de
parámetro de control:
Monitorización del proceso: se controlan los parámetros que proveen información acerca
del estado del ensayo durante su desarrollo, y permite confirmar el correcto funcionamiento
del sistema. En esta monitorización, se miden los cambios en los parámetros físicos, tales
como presión, temperatura, caudales, niveles de agua... y las variaciones en las condiciones
químicas, a partir de la medición del oxígeno disuelto, potencial redox, pH y conductividad,
que permiten evaluar el funcionamiento hidráulico de los sistemas y del acuífero, la
distribución de la dosis de reactivos y la necesidad de realizar inyecciones adicionales.
Monitorización del rendimiento: esta monitorización se basa en el muestreo y análisis del
agua subterránea, para estimar la eficiencia de la actuación del persulfato tanto en la zona de
ensayo como aguas abajo. Este tipo de control permitirá evaluar si se requiere realizar
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inyecciones adicionales y en qué momento. Además, ayudará a optimizar la dosificación de
los reactivos y la duración entre los eventos de inyección.
La monitorización del rendimiento de la actuación será clave para determinar la persistencia y
distribución del persulfato, la degradación de los contaminantes de interés, el potencial de disolución
de los contaminantes, la generación de subproductos intermedios de la reacción, y evaluar el impacto
químico del medio tratado.
La monitorización se realizará en todos los sondeos de la red de tratamiento, diferenciando los
siguientes tipos de puntos de control:
Sondeos de actuación: incluyen los sondeos de inyección y bombeo I-1, I-2 y P98.
Sondeos de control primario: son los sondeos de observación localizados dentro del área
de tratamiento, e incluyen los puntos P127, O-1, O-2, B-1, y P143. P99, P146, P98
Sondeos de control secundario: son el resto de puntos de control, situados aguas arriba y
abajo de la zona de tratamiento P79, P102 y los sondeos situados fuera de capa P131, O3 y
O-4. Los parámetros a monitorizar durante el ensayo se resumen en la Tabla 4.
Tabla 4. Parámetros de monitorización
Tipo de
monitorización Parámetro de control Equipo
Proceso
Niveles piezométricos Sonda hidronivel y/o divers
Conductividad, pH, oxígeno
disuelto, Tª y potencial redox
Sondas con electrodo de
medición de la conductividad,
pH, oxígeno disuelto y potencial
redox
Caudales, presión (inyección,
bombeo) Caudalímetros, manómetros
Rendimiento
Concentración de COCs, sulfato,
persulfato, compuestos de matriz,
cloro, metales
Material de muestreo
(tomamuestras, botes, etc.), kit
de determinación de sulfato,
persulfato y cloro
7.4.1. Monitorización del proceso
7.4.1.1. Niveles piezométricos
Los niveles se pueden registrar de forma automática mediante el uso en continuo de dispositivos tipo
diver, o de forma manual mediante sonda hidronivel.
En los sondeos de control primarios, para mantener el régimen de inyección y bombeo, los niveles no
deberán superar los 5 m por encima del nivel freático estable, y deberán medirse de forma continua
durante la inyección. Después de la inyección, se medirán manualmente hasta recuperación de
nvieles. Además, se deberá controlar el nivel freático en el sondeo de bombeo.
En los sondeos de control secundarios, los niveles se medirán, como mínimo, una vez al día de forma
manual y con divers en continuo.
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7.4.1.2. Parámetros físico-químicos
Todos los parámetros se medirán cada 4 horas en los sondeos de control primarios y una vez al día
en los secundarios. Además, en los cubetos de mezcla y en los sondeos de actuación, la temperatura
y el pH se medirán durante las operaciones de mezcla e inyección respectivamente.
La temperatura es un parámetro particularmente importante de controlar al aplicar los
reactivos debido al potencial calentamiento del acuífero como consecuencia de las
reacciones exotérmicas. Es necesario que se mantenga en los niveles adecuados (entre 13 y
22 ºC), de lo contrario la inyección se debe detener hasta que se estabilice.
El pH debe mantenerse en torno a 10-12 en la zona de tratamiento para garantizar la
activación del persulfato. Su variación implicará la necesidad de añadir más o menos agente
activador al persulfato.
El potencial de óxido/reducción (redox) es un indicador directo de la distribución del
oxidante en el medio, ya que muestra la capacidad oxidante inducida en el medio como
consecuencia de la inyección de la mezcla.
El oxígeno disuelto también puede incrementarse con la inyección de la mezcla oxidante,
aunque no es un indicador directo de su distribución.
La conductividad puede incrementarse debido a la presencia del persulfato, aunque debido
a la alta conductividad de fondo que existe en el agua subterránea del emplazamiento, su
variación no podrá ser tomada como un indicador directo, sino en su variación relativa
respecto a su evolución habitual.
7.4.1.3. Régimen de inyección y bombeo
Tanto las presiones como los caudales de inyección y bombeo se regularán de forma continua para
verificar:
Que la presión sea estable y dentro de los rangos de funcionamiento de los equipos. Una
sobrepresión puede indicar una obstrucción en un sondeo o en el medio (pérdida de
permeabilidad en las fracturas); una pérdida de presión combinada con un incremento en el
caudal podría indicar una fracturación inducida.
El mantenimiento de caudales y volúmenes de inyección y bombeo óptimos.
La planificación de los eventos de monitorización del proceso se expone en la siguiente Tabla 5.
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Tabla 5. Programa de monitorización del proceso durante el ensayo
Tipo de
monitorización Parámetro de control Sondeos Frecuencia
Proceso
Niveles piezométricos
Primarios Continuamente durante la
inyección y cada 15 min
Bombeo Continuamente durante el bombeo
Secundarios 1 vez al día
pH y Tª
Tanques de
mezcla Continuamente durante la mezcla
Actuación Continuamente durante la
inyección
Primarios Cada 4 h
Secundarios 1 vez al día
Conductividad, oxígeno
disuelto y potencial redox
Primarios Cada 4 h
Secundarios 1 vez al día
Caudal, presión Actuación Continua durante las operaciones
de inyección y bombeo
7.4.2. Monitorización del rendimiento
La evolución de la concentración de los contaminantes de interés en el agua subterránea determinará
la eficiencia del persulfato y la eficacia del ensayo. Además, se deberá mantener un especial control
en la concentración de sulfato y persulfato con objeto de evaluar los requerimientos del ensayo, lo
que determinará la duración de cada evento de inyección; así como de los subproductos de reacción
y otros compuestos que pueden suponer un riesgo ambiental o para la salud.
Para llevar a cabo esta monitorización se muestrearán todos los sondeos involucrados en el ensayo,
además de P140, situado en la Zona de Descarga, aguas abajo del área de ensayo, con el fin de
monitorizar una potencial pérdida de persulfato en dirección al río Gállego.
Las muestras que se envíen al laboratorio se tomarán en cada sondeo a la profundidad objetivo
(entre las cotas 755 y 745 m). Por otra parte, se recomienda el uso de un kit de determinación de
sulfato y persulfato y un kit de determinación de cloro, que permiten el análisis de estos compuestos
in situ.
Para el control del ensayo, la analítica propuesta es:
Contaminantes de interés: benceno, clorobenceno y HCH total.
Persulfato: se evaluará la cantidad de oxidante reaccionado y la que queda por reaccionar, lo
que determinará la duración de cada ciclo de inyección.
Sulfato: debido a la oxidación del persulfato puede haber presencia de altas concentraciones
de sulfato en el acuífero que bajo condiciones reductoras puede pasar a sulfuro.
Compuestos de matriz consumidores de oxidante: como mínimo, metanol, etanol,
isopropanol, ácido acético, ácido n-butírico, ácido propiónico, acetona, formol.
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Cloro libre: se forma como subproducto de reacciones secundarias, y su presencia en
elevadas concentraciones podría suponer un riesgo ambiental y de seguridad.
Metales: la inyección de la mezcla oxidante puede producir la movilización de metales en el
medio. Se recomienda analizar un paquete básico de metales (As, Sb, Cd, Cr, Ni, Hg...).
La monitorización del rendimiento se realizará en diferentes fases:
Muestreo inicial: muestreo de las condiciones iniciales antes de cada evento de inyección.
Muestreos de control: varios eventos de muestreo entre las inyecciones. Cada compuesto
se determinará con diferente frecuencia según el tipo de punto de control.
Muestreo final: una vez finalizado el ensayo piloto.
Muestreos de seguimiento: se realizarán al menos dos campañas durante los siguientes 3
meses desde el fin del ensayo.
Las campañas de muestreo se desarrollarán según el programa que se presenta en la Tabla 6.
Tabla 6. Programa de monitorización del rendimiento durante el ensayo
Compuestos
a analizar
Frecuencia de
muestreo
Número de
eventos de
muestreo
Método Sondeos
Número de
muestras por
evento
Todos Al inicio del ensayo 1 Laboratorio Todos + P140 16
Todos Al final del ensayo 1 Laboratorio Todos 15
Todos Al mes del fin del
ensayo 1 Laboratorio Todos + P140 16
Todos A los 3 meses del fin
del ensayo 1 Laboratorio Todos + P140 16
Persulfato,
sulfato
3 veces al día
Dependerá de
la duración del
ensayo
In situ Primarios 9
1 vez al día (variable
en función de la
evolución de la
concentración)
Dependerá de
la duración del
ensayo
In situ Secundarios 3
COCs,
compuestos
de matriz,
cloro
1 vez al día
Dependerá de
la duración del
ensayo
Laboratorio / in
situ Primarios 9
1 vez al final de cada
ciclo de inyección
Dependerá de
la duración del
ensayo
Laboratorio / in
situ Secundarios 3
Metales
1 vez al inicio de
cada ciclo de
inyección
3 (variable) Laboratorio Primarios 9
1 vez al final de cada
ciclo de inyección 3 (variable) Laboratorio
Primarios y
secundarios 12
Este programa se podrá ir adaptando a los resultados que se vayan obteniendo durante el desarrollo
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del ensayo piloto.
7.5. Otras actuaciones
Durante el ensayo, con objeto de limitar la carga contaminante procedente aguas arriba de la zona de
tratamiento que puede dificultar la interpretación de los resultados del ensayo, se recomienda realizar
un bombeo de contención en el sondeo P79. Este bombeo debe estar operativo siempre durante todo
el desarrollo del ensayo piloto, controlando los caudales de extracción y la evolución de los niveles.
El sondeo P79 se encuentra conectado a la red de extracción del emplazamiento, por lo que el agua
extraída se enviará al decantador, y de allí a las balsas de la depuradora. Con el fin de verificar que
con este bombeo no se están atrayendo aguas de la inyección, se ha incluido este punto en la
monitorización del rendimiento, y se deberá analizar la concentración de persulfato en el agua
extraída antes de su envío a balsas.
8. SEGURIDAD Y SALUD
En el informe previo “Características de la celda de recirculación” se expusieron los principales
riesgos asociados y derivados del uso de las distintas sustancias químicas necesarias o que puedan
generarse durante el ensayo piloto, como persulfato, hidróxido sódico y cloro.
La gestión de los riesgos potenciales debe estar recogida en un Plan de Seguridad antes del inicio de
los trabajos, incluyendo una evaluación completa de todos los riesgos relacionados con cada una de
las tareas involucradas, tanto en los ensayos previos como en el ensayo piloto.
Dentro del Plan de Seguridad se debe indicar el uso obligatorio de Elementos de Protección Individual
(EPIs), adecuados para los trabajos y los compuestos químicos presentes, las medidas de contención
propuestas, y otros aspectos de seguridad y salud para el correcto desarrollo de todas las
actuaciones.
A grandes rasgos, algunos de los elementos más importantes en materia de seguridad a tener en
cuenta durante el ensayo, y que se han ido citando a lo largo de este informe, se recogen a
continuación:
Descripción de los riesgos potenciales; en función del tipo de tarea (químico, eléctrico,
caídas, cortes, etc.).
Delimitación de la zona de actuación; mediante el uso de barreras (vallas, etc.), y
prohibición de paso a personal ajeno a los trabajos.
Obligación de uso de EPIs adecuados; como máscaras de protección con filtro, monos de
trabajo resistentes (tipo Tyvek), guantes de nitrilo, gafas antisalpicaduras, etc.
Uso de materiales y equipos adecuados y resistentes a la corrosión; y al medio básico.
Además, los cubetos donde se hagan las mezclas deben estar abiertos en la parte superior.
Instalación de medidas de contención; como el uso de cubetos de contención para evitar
fugas en el sistema.
Coordinación con las empresas concurrentes; manteniendo un contacto continuo.
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Otros aspectos; teléfonos de contacto, ruta al hospital, fichas químicas, etc.
9. EVALUACIÓN DE RESULTADOS
Aunque los criterios de decisión operacionales más importantes se han expuesto en los apartados de
descripción de cada fase del ensayo, a medida que avance el ensayo piloto es probable que tengan
que ajustar algunos como los caudales de los bombeos o las inyecciones, las dosis de reactivos y/o
la duración de cada proceso, así como responder a imprevistos que puedan surgir durante el
desarrollo del ensayo, como variaciones en las condiciones de implantación del ensayo o problemas
técnicos.
En este aspecto, el plan de diseño debe ser considerado como un elemento flexible y abierto a los
ajustes y modificaciones recurrentes durante la fase de ejecución, sin que implique una necesidad de
aumentar los costes de implantación.
Por ello, el ensayo deberá desarrollarse en todas sus fases bajo la dirección de una asistencia técnica
experta que tenga en cuenta todas las variables y condicionantes y sea capaz de tomar las
decisiones necesarias para conseguir los objetivos finales del ensayo:
Determinar el tiempo de persistencia del oxidante en el agua subterránea.
Evaluar la recuperación de la carga contaminante.
Evaluar los cambios en la composición química del acuífero.
Cuantificar la destrucción de la carga contaminante.
Determinar la dosis de oxidante necesaria para una implantación a gran escala.
Por otro lado, los datos de campo y toda la información que se vaya generando deberá recogerse y
gestionarse consecuentemente a fin de tenerse en cuenta en la valoración de resultados, que deberá
plasmarse en un informe final detallado, que incluya los boletines analíticos y un reportaje fotográfico.