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Modelling long-term hydraulic conductivity behaviour of zero valent iron column tests for permeable reactive barrier design
In this paper, a numerical model to simulate the hydraulic conductivity reduction observed during long-term laboratory column tests is proposed. The column tests are carried out to study dissolved heavy metals removal by using granular zero valent iron (ZVI). The proposed model is also used to analyse the main causes of hydraulic conductivity reduction observed during laboratory column tests. Expansive iron corrosion, precipitation of reaction products, and gas formation are the processes considered in the proposed model. Numerical simulation results show that to reproduce hydraulic behaviour of the experimental systems, the change of pores geometry due to expansive iron corrosion and precipitation of reaction products, which determines a possible stoppage of gas bubbles, should be considered. Furthermore, model results show that only a small percentage of the iron available is corroded during the tests (from 0.4% to 1.9%). According to the model, the average diameter of gas bubbles that better fit the experimental results varies between 0.16 and 0.19 mm. While assuming gas absence (or its possible escape), higher values of iron corrosion rate should be considered to fit the experimental results.
Dans le présent article, on propose un modèle numérique permettant de simuler la diminution de conductivité hydraulique observée durant des essais en colonne réalisés en laboratoire sur de longues durées. Ces essais visent à étudier l’élimination de métaux lourds dissous au moyen de fer à valence zéro (FVZ) sous forme granulaire. Le modèle proposé sert également à analyser les principales causes de la diminution de la conductivité hydraulique observée durant des essais en colonne réalisés en laboratoire. La corrosion étendue du fer, la précipitation des produits de réaction et la formation de gaz sont des processus pris en compte dans le modèle proposé. Les résultats des simulations numériques montrent que pour reproduire le comportement hydraulique des systèmes expérimentaux, il est nécessaire de tenir compte des variations de la géométrie des pores causées par la corrosion étendue du fer et par la précipitation des produits de réaction, lesquelles peuvent entraîner l’immobilisation des bulles de gaz. Par ailleurs, les résultats du modèle proposé montrent que seul un faible pourcentage du fer disponible se corrode durant les essais (entre 0,4 et 1,9 %). D’après ce modèle, le diamètre moyen des bulles de gaz qui coïncide le mieux avec les résultats expérimentaux est compris entre 0,16 et 0,19 mm. Par ailleurs, si l’on suppose une absence de gaz (ou bien son échappement éventuel), il faut alors envisager des valeurs élevées de la vitesse de corrosion du fer afin de les faire coïncider avec les résultats expérimentaux. [Traduit par la Rédaction]
Modelling long-term hydraulic conductivity behaviour of zero valent iron column tests for permeable reactive barrier design
In this paper, a numerical model to simulate the hydraulic conductivity reduction observed during long-term laboratory column tests is proposed. The column tests are carried out to study dissolved heavy metals removal by using granular zero valent iron (ZVI). The proposed model is also used to analyse the main causes of hydraulic conductivity reduction observed during laboratory column tests. Expansive iron corrosion, precipitation of reaction products, and gas formation are the processes considered in the proposed model. Numerical simulation results show that to reproduce hydraulic behaviour of the experimental systems, the change of pores geometry due to expansive iron corrosion and precipitation of reaction products, which determines a possible stoppage of gas bubbles, should be considered. Furthermore, model results show that only a small percentage of the iron available is corroded during the tests (from 0.4% to 1.9%). According to the model, the average diameter of gas bubbles that better fit the experimental results varies between 0.16 and 0.19 mm. While assuming gas absence (or its possible escape), higher values of iron corrosion rate should be considered to fit the experimental results.
Dans le présent article, on propose un modèle numérique permettant de simuler la diminution de conductivité hydraulique observée durant des essais en colonne réalisés en laboratoire sur de longues durées. Ces essais visent à étudier l’élimination de métaux lourds dissous au moyen de fer à valence zéro (FVZ) sous forme granulaire. Le modèle proposé sert également à analyser les principales causes de la diminution de la conductivité hydraulique observée durant des essais en colonne réalisés en laboratoire. La corrosion étendue du fer, la précipitation des produits de réaction et la formation de gaz sont des processus pris en compte dans le modèle proposé. Les résultats des simulations numériques montrent que pour reproduire le comportement hydraulique des systèmes expérimentaux, il est nécessaire de tenir compte des variations de la géométrie des pores causées par la corrosion étendue du fer et par la précipitation des produits de réaction, lesquelles peuvent entraîner l’immobilisation des bulles de gaz. Par ailleurs, les résultats du modèle proposé montrent que seul un faible pourcentage du fer disponible se corrode durant les essais (entre 0,4 et 1,9 %). D’après ce modèle, le diamètre moyen des bulles de gaz qui coïncide le mieux avec les résultats expérimentaux est compris entre 0,16 et 0,19 mm. Par ailleurs, si l’on suppose une absence de gaz (ou bien son échappement éventuel), il faut alors envisager des valeurs élevées de la vitesse de corrosion du fer afin de les faire coïncider avec les résultats expérimentaux. [Traduit par la Rédaction]
Modelling long-term hydraulic conductivity behaviour of zero valent iron column tests for permeable reactive barrier design
Calabrò, Paolo S (Autor:in) / Moraci, Nicola / Bilardi, Stefania / Ielo, Domenico
2016
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
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Long-Term Performance of Zero-Valent Iron Permeable Reactive Barriers A Critical Review
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