Low-Cost Permeable Reactive Barrier (PRB) System to Treat the Organic Compounds and Nutrients in the Groundwater Contaminated by the Landfill-Leachate

Abstract

When already limited safe groundwater is rapidly contaminated with landfillleachate, it is a timely need to investigate feasible remediation techniques. In this scenario, Permeable Reactive Barrier (PRB) is a potential groundwater treatment method. If waste materials can be effectively applied as PRB reactive media, the system can be made more economical. This study was focused on a treatment system with two mixed-media PRB models (PRB 1 and PRB 2) connected in series, in which dewatered alum sludge (DAS), washed quarry dust (WQD), washed sea sand (WSS), red soil (RS), bio char (BC) and saw dust (SD) were emplaced in reactive beds, to treat organic compounds and nutrients of leachate-contaminated groundwater. Wastewater parameters were measured in terms of BOD5, COD, NO-3-N , NH3-N , TN, PO 3-4-P and TP. Mean removal efficiencies of BOD5 (88.2+5.7%), COD (84.2+9.6%) and NH3-N (95.6+4.2%) were phenomenal with 13.1 days of pore volume hydraulic retention time (HRT) during an experimental period of 140 days. Reactive material properties were not much affected by the interaction with landfill-leachate, thus no considerable change in the removal efficiencies occurred within 140 days. The treatment efficiency of the present system with two reactors connected in series is greater than that of a single PRB reactor filled with the same reactive materials in the same packing configuration.

Pilot-Scale Low-Cost Mixed-Media Permeable Reactive Barrier (PRB) System to Treat Heavy Metals in Groundwater Contaminated by Landfill-Leachate

“…The removal efficiencies of heavy metals were investigated in terms of Fe, Cd, Cu, Mn, and Pb. Kankanige et al (2019) [16] discussed the results of the organic material removal efficiencies by the same experimental set-up and the changes of physical and mechanical properties of its reactive media before and after the experimental run.…”

“…In each PRB model, two chambers of 0.25 m length facilitated to collect influent and effluent. Kankanige et al (2019) explained the reactive material preparation and loading procedure into the PRB models.…”

Remoción de metales pesados (Cr+6, Ni, Zn) de lixiviados del Relleno Sanitario de la ciudad de Veracruz, México con barreras reactivas permeables de arena sílica

“…Los Residuos Sólidos Urbanos (RSU) conocidos como basura o desechos se generan en los hogares como resultado de las actividades domésticas, comerciales y de servicios públicos y están compuestos por productos de consumo, así como sus envases, empaques o embalajes entre los que se encuentran componentes orgánicos como el papel, el cartón, la madera, restos alimenticios e inorgánicos como el vidrio, el plástico y los metales (SEMARNAT, 2017). Cuando los R.S.U son dispuestos de manera inadecuada contaminan el aire, el agua y el suelo, ya que debido a que su descomposición se generan gases como el dióxido y el monóxido de carbono, el metano y el ácido sulfhídrico que en conjunto son denominados biogases; compuestos orgánicos volátiles como hidrocarburos aromáticos policíclicos, dioxinas, furanos y un líquido altamente tóxico denominado lixiviado (Kaza et al, 2018;Vian Perez et al, 2019), estos componentes impactan a la salud humana y representan un problema ambiental a nivel mundial (Iqbal et al, 2020), Los lixiviados de los sitios de disposición final de los R.S.U se generan como consecuencia de la percolación del agua de lluvia a través de los residuos (Kankanige et al, 2019) y consisten en una serie de contaminantes cuya composición varía mucho dependiendo de las características específicas del lugar, de la etapa de degradación, la variación climática, del tipo de desechos y las instalaciones para la disposición (Macaulay et al, 2018) entre estos los más peligrosos son los metales pesados que se acumulan en el suelo y en el agua subterránea (Raisi et al, 2014).…”

“…Una técnica in situ que se ha utilizado para el tratamiento de las aguas subterráneas contaminadas y que consiste en interceptar una corriente de agua a fin de reducir o transformar los contaminantes presentes entre los que se encuentran los metales pesados (Maitra, 2019) son las Barreras reactivas permeables (Striegel et al, 2001), cuya principal ventaja sobre otros métodos de remediación es principalmente que su funcionamiento depende de solo la barrera, que es una instalación que no requiere de energía y de muy poca mano de obra, ya que es el mismo flujo del agua quien hace que se pongan en contacto los contaminantes con los medios reactivos (Liu et al, 2011). En las barreras reactivas permeables los mecanismos de eliminación de los contaminantes son por inmovilización de especies químicas o mediante transformaciones a productos menos nocivos (Scherer et al, 2000), en una serie de procesos fisicoquímicos y biológicos, entre los primeros se encuentran la adsorción sin alterar el estado químico, oxidoreducción y precipitación química y por medio de procesos biológicos donde se biodegradan componentes orgánicos (Kankanige et al, 2019).…”