ES2213230T3 - Procedimiento de descontaminacion en medio poroso mediante la minimizacion del efecto de flotabilidad. - Google Patents
Procedimiento de descontaminacion en medio poroso mediante la minimizacion del efecto de flotabilidad.Info
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Abstract
UN PROCEDIMIENTO PARA CONTROLAR LA MIGRACION VERTICAL DE LOS CONTAMINANTES DE ACUIFEROS QUE CONSISTE EN INTRODUCIR UNA SOLUCION DE SOLUBILIZACION QUE CONTENGA UN TENSIOACTIVO Y UN ALCOHOL U OTRO COSOLVENTE LIGERO. EL TENSIOACTIVO SE SELECCIONA DE MODO QUE SOLUBILICE EL CONTAMINANTE. EL ALCOHOL U OTRO SOLVENTE SE SELECCIONAN DE MODO QUE FORMEN UNA MICROEMULSION CON UNA FLOTABILIDAD SUSTANCIALMENTE NEUTRA RESPECTO AL AGUA SUBTERRANEA. LA FLOTABILIDAD NEUTRA DE LA MICROEMULSION IMPIDE EL MOVIMIENTO DESCENDENTE NORMAL TIPICO DEL LIQUIDO DE FASE ACUOSA DENSO SOLUBILIZADO AL DESCONTAMINAR UN ACUIFERO ENRIQUECIENDOLO CON TENSIOACTIVOS. DE ESTE MODO SE PUEDE CONTROLAR EL RIESGO DE QUE CUALQUIER CANTIDAD SIGNIFICATIVA DE CONTAMINANTES NO ACUOSOS, DENSOS, SOLUBILIZADOS MIGRE VERTICALMENTE. LA TENDENCIA RELATIVA A UNA MIGRACION VERTICAL SE PUEDE REDUCIR TAMBIEN AUMENTANDO LA VELOCIDAD DE INYECCION O LA VISCOSIDAD DEL FLUIDO INYECTADO SI SE AÑADE UN POLIMERO O SE REDUCE EL INTERVALO ENTRE POZOS (120, 130).
Description
Procedimiento de descontaminación en medio poroso
mediante la minimización del efecto de flotabilidad.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para retirar líquidos en fase no acuosa densos en un
medio poroso mediante el uso de una descontaminación del acuífero
estimulada mediante tensioactivos. Más particularmente, la presente
invención implica el uso de soluciones que producen generalmente una
capacidad de flotación neutra durante la limpieza de los líquidos en
fase no acuosa densos para el control vertical de la migración y así
permitir la recuperación del acuífero estimulada mediante
tensioactivos en acuíferos careciendo de una capa inferior de
arcilla u otra forma de acuicludo para evitar la migración vertical
hacia debajo de los líquidos en fase no acuosa densos solubilizadas.
De manera adicional, tal procedimiento de recuperación del acuífero
puede también usarse en acuíferos teniendo un acuicludo.
Durante muchos años se tuvo escaso cuidado en la
manipulación de solventes orgánicos y otros materiales que se usaban
en la industria y en instalaciones gubernamentales, tales como bases
militares. Debido a las malas técnicas de manipulación y a vertidos
ocasionales intencionados, muchos emplazamientos industriales y
bases militares tienen actualmente áreas contaminadas conteniendo
concentraciones de contaminantes relativamente altas.
Los solventes clorados tales como tricloroetileno
y percloroetileno y otros tipos de líquidos orgánicos son comunes en
tales emplazamientos, y si no se eliminan, pueden filtrarse hacia
los suministros de aguas subterráneas, volviendo el agua no apta
para el consumo u otros usos.
Se han usado una variedad de técnicas para
conseguir la eliminación de tales contaminantes químicos tanto en el
suelo como en el agua subterránea. El procedimiento principal de
recuperación del agua subterránea usado actualmente cuando están
implicados líquidos en fase no acuosa densos utiliza lo que
usualmente se conoce como ("Pump and treat") bombeo y
tratamiento. En tal procedimiento se perforan pozos en el área
contaminada y el agua subterránea contaminada se bombea hacia la
superficie donde se trata para retirar los contaminantes.
Se han documentado las limitaciones del
procedimiento de bombeo y tratamiento en artículos tales como el de
Mackay, D.M. y J.A. Cherry, Groundwater Contamination: Pump and
Treat Remediation, 23(6) ENVIRON. SCI. TECHNOL.
630-36, 1989. El artículo concluye que la
recuperación por bombeo y tratamiento puede solamente ser fiable si
se realiza la contención de la contaminación del agua subterránea a
través de la manipulación de los gradientes hidráulicos dentro de un
acuífero. Las razones para el fracaso del bombeo y tratamiento para
descontaminar acuíferos se basan en la solubilidad de muchos
líquidos no acuosos densos en el agua subterránea y en otros
procesos implicando desorción y difusión del contaminante. Debido a
la baja solubilidad de la mayoría de líquidos no acuosos densos, su
eliminación mediante extracción del agua subterránea requiere
períodos excepcionalmente largos de tiempo.
Debido a la impracticabilidad general del
procedimiento de bombeo y tratamiento, se ha prestado recientemente
considerable atención a los procedimientos que utilizan un proceso
conocido usualmente como solubilización mejorada. Tal procedimiento
usa soluciones micelares de tensioactivo para aumentar la
solubilidad efectiva de los contaminantes no acuosos densos para
acelerar la velocidad de eliminación. El mecanismo para la
solubilización de los tensioactivos presentados procede de la
formación de microemulsiones por los tensioactivos, agua y las
moléculas de líquidos no acuosos densos solubilizadas. Por ejemplo,
la Tabla A siguiente muestra la solubilización del percloroetileno
(PCE) mediante diversas soluciones de tensioactivos no iónicos y
aniónicos. Los resultados indicaron que incluso las soluciones
diluidas de tensioactivos pueden aumentar significativamente la
solubilidad del percloroetileno en agua.
Se estudió la eficacia de recuperación del
acuífero mejorada con tensioactivos, o procedimiento de
solubilización, en un ensayo de campo a gran escala sobre
solubilización in situ por el profesor J.C. Fountain de la
State University of New York en Buffalo. Fountain J.C. y col., A
Controlled Test of Surfactant-Enhanced Aquifer
Remediation, 34(5) GROUNDWATER 910-916
(1996). El ensayo consistió en la liberación controlada de 231
litros de percloroetileno en un acuífero arenoso somero teniendo
formado en la parte inferior un acuicludo de arcilla.
Antes de realizar el ensayo, se retiraron
aproximadamente 70 litros de PCE procedente del lecho de ensayo. El
bombeo en fase libre y el lavado con agua retiraron otros 49 litros
de contaminante. Se inyectó una mezcla al 2 por ciento de etoxilato
de nonilfenol y del éster fosfato de un etoxilato de alquilfenol en
el interior del acuífero a través de 5 pozos sobre un lado del
vertido, y se eliminó mediante 5 pozos sobre el lado opuesto de
éste. El lavado con tensioactivo dio como resultado la extracción de
otros 67 litros de PCE. La extracción se debió principalmente a la
solubilización del contaminante, si bien se produjo también cierta
movilización del PCE.
La excavación del sitio sugirió que no se
retiraron alrededor de 16 litros de percloroetileno mediante el
lavado con tensioactivo. Se encontró este volumen estancado encima
del acuicludo de arcilla en el fondo del acuífero.
Otros han ensayado tensioactivos que producirían
una tensión interfacial suficientemente baja para retirar
sustancialmente todo el contaminante en líquido en fase no acuosa
densa. Los ensayos utilizando una microemulsión con una tensión
interfacial (IFT) de menos de 0,01 dinas/cm han eliminado todos los
líquidos mensurables en fase densa no acuosa (DNAPL) en la sección
de ensayo. La reducción de IFT entre los DNAPL y la microemulsión da
como resultado una combinación de movilización y solubilización de
los contaminantes. Esta aplicación de recuperación de acuífero
mejorada por tensioactivos es muy efectiva, pero en ningún caso
trata el problema de la migración vertical no controlada de los
DNAPL en fase libre (durante la movilización) o de una microemulsión
conteniendo los compuestos de DNAPL (durante la solubilización) en
acuíferos no cerrados en su parte inferior por un acuicludo. La
tecnología descrita en esta invención se diseña para tratar tales
problemas acerca de la migración vertical. A la luz de esto, por lo
tanto, la aplicación de la recuperación de acuíferos mejorada por
tensioactivos descrita aquí es una técnica en la que sólo se produce
la solubilización de los compuestos de DNAPL. Esto es, esta
tecnología está específicamente diseñada para asegurar que no se
produce la movilización de los DNAPL.
Refiriéndose ahora a la Fig 1, ésta muestra un
corte de la aplicación del sistema de recuperación del acuífero
mejorada por tensioactivos. Se perfora un pozo 10 sobre un lado del
área de vertido 20 y se configura para el lavado del área de vertido
con un tensioactivo, tal como uno de los descritos anteriormente. A
medida que la líquido en fase no acuosa se solubiliza, se desplaza
hasta un pozo de extracción 30 dispuesto en el lado opuesto del área
de vertido 20. Aunque la líquido en fase no acuosa densa
solubilizada se mueve a través del acuífero, puede continuar
migrando verticalmente debido a la densidad relativa de la
microemulsión respecto del agua subterránea circundante.
Generalmente un acuicludo 40 de espesor suficiente tal como una capa
de arcilla o pizarra puede imposibilitar su migración continuada. De
esta manera, a pesar de tal migración vertical de los contaminantes
líquidos no acuosos densos, el área total de vertido se limpia
sustancialmente del contaminante con el tiempo si todos los pozos se
protegen en el camino del acuicludo.
Un inconveniente serio de la recuperación del
acuífero mejorada con tensioactivos es que la movilidad vertical del
líquido en fase no acuosa densa solubilizada requiere
sustancialmente que esté presente un acuicludo para detener
cualquier contaminante solubilizado que migre suficientemente
verticalmente.
Muchos acuíferos, sin embargo, carecen de tal
acuicludo. Si el procedimiento tradicional de recuperación del
acuífero mejorada con tensioactivos se usa con un acuífero
careciendo de un acuicludo, existe un peligro significativo de que
el líquido no acuoso denso solubilizado pueda exparcirse
verticalmente y contaminar un volumen cada vez más grande.
De esta manera, existe una necesidad de un
procedimiento mejorado de extracción de líquidos en fase no acuosa
densos de acuíferos, Tal procedimiento debe minimizar la movilidad
vertical del material solubilizado, aunque proporcionando una
limpieza relativamente rápida de los contaminantes.
De esta manera, es un objetivo de la presente
invención proporcionar un procedimiento mejorado para la
recuperación de los líquidos en fase no acuosa mediante
solubilización de los contaminantes en una microemulsión.
Es otro objetivo de la presente invención
proporcionar tal procedimiento que pueda usarse en acuíferos que no
tengan un acuicludo debajo sin que el esparcimiento del contaminante
sea un peligro.
Es todavía otro objetivo de la presente invención
proporcionar tal procedimiento para la recuperación del contaminante
que minimice la movilidad vertical del contaminante de manera que se
evite la contaminación por esparcimiento.
Es todavía otro objetivo de la presente invención
proporcionar un procedimiento para la recuperación de acuíferos
contaminados con líquidos en fase no acuosa densos en el que el
procedimiento lave el área contaminada con una solución que produzca
que los contaminantes tengan una capacidad de flotación neutra con
respecto al agua subterránea para de ese modo facilitar la
eliminación de los contaminantes del acuífero con una dispersión
vertical mínima del contaminante.
Es todavía otro objetivo de la presente invención
proporcionar un procedimiento para la recuperación de un acuífero
que elimine rápidamente los líquidos en fase no acuosa densos a
partir de acuíferos contaminados y similares.
Es todavía otro objetivo de la presente invención
permitir la predicción de la migración vertical de los compuestos no
acuosos densos solubilizados y permitir la manipulación de la
migración vertical controlando los parámetros de diseño del
procedimiento de recuperación para permitir la extracción de los
contaminantes mediante un pozo de extracción. A través de tal
predicción y manipulación de la migración vertical, los líquidos en
fase no acuosa densos pueden retirarse con seguridad sin peligro de
contaminación del suelo y fuentes de agua por debajo del
emplazamiento contaminado.
De acuerdo a esta invención, se proporciona un
procedimiento para la eliminación de los líquidos en fase no acuosa
en acuíferos contaminados como se reivindica en la reivindicación
1.
En una forma de realización preferida se
selecciona el tensioactivo para solubilizar la fase líquida densa no
acuosa. Se seleccionan el alcohol u otros cosolventes ligeros, y se
inyectan en una cantidad suficiente para proporcionar una densidad
reducida a la microemulsión con el objetivo de conseguir una
capacidad de flotación sustancialmente neutra con respecto al agua
subterránea. Añadir los cosolventes al tensioactivo inyectado
proporciona también otros beneficios, incluyendo la mejora del
comportamiento de la fase resultante de la microemulsión. La
capacidad de flotación neutra de la microemulsión evita el
movimiento descendente que es típico de los contaminantes líquidos
no acuosos densos solubilizados en la recuperación del acuífero
mejorada con tensioactivos. De esta manera, puede controlarse el
peligro de que cierta cantidad significativa de líquido en fase no
acuosa densa solubilizada pueda migrar verticalmente.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, se ha encontrado que la migración vertical de una fase
más densa, en este caso una microemulsión conteniendo una cantidad
significativa del líquido denso no acuoso, se describe por sólo tres
grupos adimensionales, un número de gravedad, una relación de
movilidad y una relación efectiva de aspecto. Utilizando estos
grupos, pueden manipularse variables tales como la velocidad de
inyección, la viscosidad del fluido inyectado, la densidad de la
fase de la microemulsión y el espaciamiento entre pozos, y puede
calcularse la cantidad de movilidad vertical. Esto permite que los
pozos se protejan lo suficientemente en profundidad para retirar
toda la microemulsión y prevenir la migración vertical por debajo
del área tratada. De manera adicional, controlando la velocidad de
inyección, puede controlarse la viscosidad del fluido inyectado, la
densidad de la fase de la microemulsión y el espaciamiento entre
pozos, la capacidad de flotación, y, de esta manera, la movilidad
vertical para proporcionar la extracción deseada de los
constituyentes del líquido en fase no acuosa denso en forma de
microemulsión aunque minimizando al mismo tiempo los gastos y la
duración del tratamiento.
El anterior y otros objetivos, características y
ventajas de la invención pueden hacerse evidentes a partir de una
consideración de la siguiente descripción detallada presentada junto
con los dibujos acompañantes en los que
La Fig. 1 muestra una representación esquemática
de la recuperación del acuífero mejorada por
tensioactivos/solu-
bilización de acuerdo con las enseñanzas de la técnica anterior;
bilización de acuerdo con las enseñanzas de la técnica anterior;
la Fig. 2 es una representación esquemática de un
procedimiento de recuperación de los líquidos en fase no acuosa
densos en un medio poroso mediante la minimización de los efectos de
la capacidad de flotación de acuerdo con la presente invención.
la Fig. 3A es un gráfico demostrando la migración
vertical como una función de los grupos de escalado N_{g} y
R_{L} cuando la relación de movilidad es 0,5; y
la Fig. 3B es un gráfico demostrando la migración
vertical como una función de los grupos de escalado N_{g} y
R_{L} cuando la relación de movilidad es 1;
la Fig. 3C es un gráfico demostrando la migración
vertical como una función de los grupos de escalado N_{g} y
R_{L} cuando la relación de movilidad es 2.
Se puede hacer ahora la referencia a los dibujos
en los que se ha otorgado un número a los diversos elementos de la
presente invención y en los que se discutirá la invención para
permitir que alguien experto en la técnica elabore y use la
invención. Deberá entenderse que la siguiente descripción es sólo un
ejemplo de los principios de la presente invención y no debe verse
como una constricción de las reivindicaciones anexas.
Refiriéndose a la Fig. 2 ésta muestra una
representación esquemática de un procedimiento de recuperación de
los líquidos en fase no acuosa densos en un medio poroso mediante
minimización de los efectos de la capacidad de flotación de acuerdo
con la presente invención. Inicialmente se presenta un emplazamiento
contaminado 110 conteniendo líquidos en fase no acuosa densos,
tales como percloroetileno o tricloroetileno, que han pasado a
través de la zona vadosa 114 y por debajo del nivel piezométrico
118. A medida que los contaminantes se mueven a través del medio
poroso, una parte de estos queda atrapada en forma de saturación
residual 119. Se excava un primer pozo 120 en el suelo adyacente al
emplazamiento contaminado 110. Se configura el primer pozo 120 para
la introducción en el suministro de agua subterránea de una solución
conteniendo un tensioactivo y un cosolvente ligero (típicamente un
alcohol). Como se describirá a continuación, la solución también
podrá contener a menudo un polímero para alterar la viscosidad de la
solución.
Se perfora un segundo pozo 130 en el lado opuesto
del emplazamiento contaminado 110. Se configura el segundo pozo 130
para extraer el agua subterránea contaminada y la microemulsión que
se forma in situ cuando el tensioactivo y el cosolvente
ligero solubilizan los constituyentes del líquido en fase no acuosa
densa. Se trata a continuación el agua subterránea contaminada
mediante arrastre por aire o algún otro sistema de tratamiento 140
para limpiar el agua.
Los expertos en la técnica apreciarán que el
primer y segundo pozos, 120 y 130 son convencionales y usados
habitualmente en la eliminación de la contaminación. Los expertos en
la técnica podrán también apreciar que aunque se describan en la
presente invención como dos pozos, el número de pozos depende del
tamaño del vertido y no es extraño tener perforados múltiples pozos
en lados opuestos del área contaminada 110.
Aunque se perforan pozos convencionales para
llevar a cabo la presente invención, el procedimiento de utilizar
los pozos para mejorar significativamente la capacidad de limpiar
los líquidos en fase no acuosa densos en acuíferos careciendo de
acuicludo es único. Específicamente, la presente invención permite
al usuario controlar un conjunto de variables para limpiar efectiva
y eficientemente los líquidos en fase no acuosa densos sin riesgo de
migración vertical que ha evitado hasta la fecha el uso de la
recuperación del acuífero mejorada por tensioactivos en los
acuíferos careciendo de acuicludo.
El intervalo de protección de cada pozo y la
distancia entre los pozos depende tanto de las características
específicas del acuífero como de la localización y el volumen del
líquido en fase no acuosa. Esta información inicial puede, por
ejemplo, obtenerse mediante ensayos con trazadores conservativos
para determinar el reparto y conservación entre pozos, que son bien
conocidos en la técnica. Estos ensayos pueden medir el volumen y
distribuciones del líquido en fase no acuosa densa en la zona entre
pozos (es decir, el área entre pozos opuestos).
De manera adicional a los ensayos conservativos y
de reparto mediante trazadores entre pozos, pueden realizarse
también ensayos de campo o laboratorio previos a la aplicación del
tensioactivo, etc., de acuerdo con la presente invención para
asegurar que la combinación tensioactivo/cosolvente ligero
(típicamente alcohol) proporciona una capacidad de flotación
generalmente neutra cuando se combina con el contaminante concreto a
retirar y con el objetivo de asegurar la solubilización de una
cantidad significativa de los contaminantes no acuosos densos en una
microemulsión. Una microemulsión, tal y como se usa en la presente
invención, es cualquier mezcla estable de tensioactivo, cosolvente,
líquidos en fase no acuosa, y agua. Con el objetivo de desarrollar
una capacidad de flotación neutra, se añade a los compuestos
químicos inyectados un cosolvente que es significativamente más
ligero que el contaminante a solubilizar. Debido a que la densidad
de los contaminantes y de los cosolventes se compensan entre sí, la
microemulsión tiene sustancialmente la misma capacidad de flotación
del agua subterránea, lo que reduce o elimina su tendencia a migrar
verticalmente. En otras palabras, cantidades suficientes del
cosolvente más ligero contrarrestan el peso más pesado de
contaminantes para ayudar a la microemulsión a permanecer
sustancialmente en la misma posición vertical.
Aunque el objetivo inicial de los experimentos
que llevaron a la presente invención era simplemente reducir la
densidad de la microemulsión resultante, se ha encontrado que la
migración vertical de una microemulsión conteniendo los compuestos
no acuosos densos se describe por grupos adimensionales de escalado:
un "número de gravedad", una "relación de movilidad" y una
"relación efectiva de aspecto". Las simulaciones numéricas
muestran que puede predecirse la extensión de la migración vertical
sobre la base de estos grupos de escalado. Existen cinco parámetros
de diseño insertados en estos grupos de escalado que, si se
manipulan apropiadamente, permiten la extracción del contaminante
sin causar una contaminación más profunda del acuífero. Estos
parámetros de diseño son la velocidad de inyección, densidad de la
fase de la microemulsión, viscosidad de la microemulsión,
espaciamiento del pozo, y posición de la protección del pozo. A
través de la manipulación de estos parámetros de diseño, se puede
diseñar una limpieza en la que se controle la migración
vertical.
Si se desea, puede llevarse a cabo un ensayo de
laboratorio para asegurar que la movilidad vertical proyectada de la
emulsión es correcta, asegurando de ese modo que el/los pozo/s de
extracción están suficientemente profundos y protegida
apropiadamente para retirar apropiadamente aquella parte de la
microemulsión que demuestre alguna movilidad vertical. Sin embargo,
se ha obtenido una excelente concordancia entre la migración
predicha y la observada en los experimentos ya realizados. Esto
demuestra que puede mantenerse el control hidráulico sobre el
contaminante, y que puede dirigirse la recuperación del líquido en
fase no acuosa en aquellos acuíferos careciendo de un acuicludo de
arcilla o esquisto con un riesgo pequeño de migración hacia abajo de
los contaminantes.
Mediante el uso del análisis "de escalado"
(por ej., examen o análisis dimensional), se han analizado las
ecuaciones en derivadas parciales describiendo el caudal en un
acuífero en términos adimensionales. Estas ecuaciones se dirigen
explícitamente a la inmovilización de la fase no acuosa densa; los
contaminantes se transportan únicamente en la fase de microemulsión.
La ventaja de usar ecuaciones adimensionales es que las soluciones
se aplican a todos los problemas que sean geométricamente similares;
las soluciones son aplicables a escala laboratorio y de campo,
asegurando de esta manera que los resultados de laboratorio serán
consistentes con los resultados conseguidos realmente por la
recuperación del emplazamiento contaminado. Haciendo esto, se ha
demostrado que la migración vertical de una fase más densa (es
decir, una microemulsión que contiene los contaminantes no acuosos
densos solubilizados) es una función de sólo tres grupos
adimensionales: un número de gravedad, N_{g}, la relación de
movilidad, M, y una relación efectiva de aspecto, R_{L}, Estos se
definen como sigue (el índice "me" se refiere a la fase de la
microemulsión).
En las que k es permeabilidad (h = horizontal, v
- vertical), H (Fig. 2) es el espesor del acuífero, y k_{rme} es
la permeabilidad relativa de la fase de la microemulsión y k_{rw}
es la permeabilidad relativa de la fase de agua en el interior del
acuífero. También dentro de esos grupos adimensionales se encuentran
cuatro parámetros de diseño:
1) densidad de la fase de la microemulsión,
\rho_{me}
2) viscosidad de la microemulsión,
\mu_{me}
3) velocidad de inyección, que afecta
directamente a la velocidad de Darcy (U_{r});
4) espaciamiento del pozo, L
Controlando el valor de estos parámetros de
diseño, somos capaces de controlar el valor de los grupos de
escalado. Es importante darse cuenta de que el valor específico de
cualquier parámetro dado dentro del grupo de escalado no es
importante; es el valor del grupo el que describe la migración
vertical. Debería señalarse además que la forma exacta de los grupos
a escalas no es importante. El procedimiento demuestra cómo los
parámetros de diseño afectan la migración vertical. Por lo tanto,
puede manipularse la cantidad de migración del contaminante. La
manipulación de la cantidad de migración del contaminante se puede
llevar a cabo mediante el posicionamiento de los pozos y la
profundidad de la protección, el control de las velocidades de
inyección y extracción de los pozos y la densidad y viscosidad de la
microemulsión.
No dimensionalizando las ecuaciones de gobierno
se demuestra que la migración vertical de la microemulsión es sólo
una función de estos tres grupos de escalado. Sin embargo esto no
indica cuál es la relación específica. Por lo tanto, se han
realizado las simulaciones numéricas de la migración vertical como
una función de estos grupos de escalado. Los resultados se muestran
en las Figuras de la 3A a la 3C.Estas figuras muestran que es
predecible la migración vertical del contaminante y que es una
función de los grupos de escalado, cuando en este ejemplo la
relación de movilidad es 0,5, 1 y 2, respectivamente. Los
experimentos que se han realizado validan la teoría. La migración
que predicen los experimentos está comprendida dentro del 5% de la
migración observada en el experimento. Por lo tanto, a la luz de la
presente invención, la migración de los contaminantes solubilizados
en una microemulsión en la subsuperficie, es una cantidad
predecible, y puede diseñarse una estrategia de recuperación que
capture la pluma completa sin necesidad de un acuicludo.
Una vez se han realizado los ensayos prretirares
(que pueden incluir típicamente la simulación numérica para diseñar
las operaciones de limpieza), se perforan los pozos de manera
adyacente al emplazamiento 110 de la contaminación (Fig 2) como se
señaló anteriormente. El tensioactivo se combina entonces con los
cosolventes ligeros y el polímero. El tensioactivo puede ser alguno
usado típicamente en la recuperación del acuífero mejorada con
tensioactivos, tal como los indicados en la Tabla A, situada a
continuación: El cosolvente ligero será preferiblemente un alcohol,
tal como etanol o isopropanol, y se usará en cantidad suficiente
para disminuir la densidad de la microemulsión a algún valor
predeterminado de forma que el riesgo de migración vertical
descendente por debajo del área del acuífero que está siendo tratado
quede sustancialmente reducido. Añadiendo un polímero soluble en
agua a la solución inyectada se aumenta su viscosidad y la
viscosidad de la microemulsión que se forma
in situ. El tipo de polímero preferido es un
biopolímero soluble en agua que sea altamente biodegradable tal como
la goma Xantana. Existen otros muchos polímeros adecuados que pueden
usarse también con este objetivo.
Una vez ha/n circulado la/s solución/es
conteniendo el tensioactivo, alcohol y polímero a través del
emplazamiento contaminado 110 durante una cantidad suficiente de
tiempo, pueden realizarse ensayos adicionales de trazadores de
reparto entre los pozos en el área contaminada mediante trazadores
para demostrar que se han eliminado los contaminantes.
Basándose en la serie de ensayos realizados hasta
la fecha, se demuestra que la presente Invención no sólo permite la
determinación relativamente correcta de la movilidad vertical de la
microemulsión, también permite aquellas que están operando los pozos
manipular la capacidad de flotación de los contaminantes líquidos no
acuosos densos mediante el uso del alcohol para obtener una
capacidad de flotación sustancialmente neutra. Esto, a su vez,
permite la recuperación de acuíferos careciendo de un acuicludo con
tensioactivos sin el riesgo de dispersión de los contaminantes.
Debería señalarse que puede conseguirse la
capacidad de flotación sustancialmente neutra por diversos caminos.
El más sencillo de ver es reduciendo la densidad de la microemulsión
hasta la del agua subterránea. En este caso, la microemulsión tiene
una tendencia exactamente igual a cero de sufrir una migración
vertical adicional. Una alternativa es reducir la densidad de la
microemulsión hasta algún valor especificado de diseño (mayor que el
del agua subterránea), y posteriormente aumentar la magnitud
relativa de la fuerza impulsora horizontal. Cualquiera de estas
opciones da como resultado una disminución de la importancia
relativa de la capacidad de flotación. Se manipulan las fuerzas
horizontales aumentando la velocidad de inyección, aumentando la
viscosidad del fluido inyectado (añadiendo polímero), o disminuyendo
el espaciamiento del pozo.
En el uso, se pueden programar normalmente en un
ordenador las ecuaciones usadas para determinar el número de
gravedad, la relación de movilidad y la relación efectiva de
aspecto. Se tomarán muestras para determinar la permeabilidad del
acuífero y otra variables dependientes del emplazamiento. De esta
forma, aquellos que lleven a cabo la limpieza del emplazamiento
pueden ajustar los parámetros de localización del pozo, velocidad de
inyección, etc., y determinar los diseños de ingeniería más
efectivos para la limpieza del emplazamiento contaminado. Si se
desea se proporcionarían sensores o ensayos periódicos de forma que
un ordenador controle de forma continua tales factores como la
velocidad de inyección, la viscosidad de la solución inyectada,
etc.
De esta manera se ha descrito un procedimiento
mejorado para la recuperación de los líquidos en fase no acuosa
densos en acuíferos mediante la minimización de los efectos de la
capacidad de flotación. Los expertos en la técnica apreciarán
numerosas modificaciones que se puede hacer sin apartarse del
alcance de la presente invención. Se pretende que las
reivindicaciones adjuntas cubran las mencionadas modificaciones.
Claims (9)
1. Un procedimiento para la retirada de los
líquidos en fase no acuosa densos de un acuífero contaminado usando
un primer pozo dispuesto de manera adyacente a los líquidos en fase
no acuosa densos contaminan el acuífero y un segundo pozo separado
del primer pozo de forma tal que al menos parte de los líquidos en
fase no acuosa densos estén entre el primer pozo y el segundo pozo;
el procedimiento caracterizado por:
la inyección de una solución conteniendo al menos
un tensioactivo y un alcohol cosolvente ligero en el interior del
primer pozo, de manera que libere dicha solución en el interior del
acuífero contaminado para formar una microemulsión del tensioactivo,
los contaminantes del líquido en fase no acuosa densa y el alcohol
cosolvente ligero en el interior del acuífero y se minimice la
movilidad vertical de la microemulsión; y
la extracción de la microemulsión conteniendo los
contaminantes del líquido en fase no acuosa densa del segundo
pozo.
2. El procedimiento para la retirada de los
líquidos en fase no acuosa densos de un acuífero contaminado de la
reivindicación 1, en el que la inyección de una solución conteniendo
al menos un tensioactivo y un alcohol cosolvente ligero en el
interior del primer pozo comprende la utilización de suficiente
alcohol cosolvente ligero de forma que la microemulsión resultante
tenga una densidad menor que un valor predeterminado.
3. El procedimiento para la retirada de los
líquidos en fase no acuosa densos de un acuífero de la
reivindicación 1, en el que la inyección de una solución
comprendiendo al menos un tensioactivo y un alcohol cosolvente
ligero comprende la inyección de un alcohol teniendo una densidad
menor que el agua.
4. El procedimiento para la retirada de los
líquidos en fase no acuosa densos de un acuífero contaminado de la
reivindicación 1, en el que la inyección de una solución conteniendo
al menos un tensioactivo y un alcohol cosolvente ligero en el
interior del primer pozo comprende la inyección de una solución que
incluye un polímero.
5. El procedimiento para la retirada de los
líquidos en fase no acuosa densos de un acuífero contaminado de la
reivindicación 4, en el que la inyección de una solución que incluye
un polímero comprende la inyección de una solución incluyendo un
biopolímero soluble en agua.
6. El procedimiento para la retirada de los
líquidos en fase no acuosa densos de un acuífero contaminado de la
reivindicación 4, en el que la inyección de una solución que incluye
un polímero comprende la inyección de una solución incluyendo un
polímero sintético soluble en agua.
7. El procedimiento para la retirada de los
líquidos en fase no acuosa de un acuífero contaminado de la
reivindicación 1, en el que el procedimiento comprende además la
determinación de una pluralidad de factores que afectan a la
capacidad de flotación de la microemulsión, siendo los factores
seleccionados entre el grupo constituido por viscosidad y densidad
de los contaminantes y de la solución, permeabilidad, velocidad de
inyección y espesor del acuífero, y optimizando las distancias entre
pozos como respuesta a dichos factores.
8. El procedimiento para la retirada de los
líquidos en fase no acuosa densos de un acuífero contaminado de la
reivindicación 7, en el que el procedimiento comprende además la
selección de la profundidad de la rejilla-filtro de
los pozos basada en los factores determinados que afectan la
capacidad de flotación y la cantidad predicha de migración
vertical.
9. El procedimiento para la retirada de los
líquidos en fase no acuosa densos de un acuífero contaminado de la
reivindicación 1, en el que el procedimiento comprende además la
predicción de la migración vertical del contaminante solubilizado a
la luz de un número de gravedad calculado, una relación de movilidad
calculada y una relación de aspecto efectiva calculada.
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