Computer Modelling of Diffusion Limited Soil Vapor Extraction Processes and Comparison with Measured Results

Summary

Field results of in-situ soil vapor extraction (SVE) remediation typically show that removal of the VOCs (volatile organic compounds) takes much longer and does not reduce soil concentrations to the extent expected. These expectations are usually based on assumptions of soil, air, and water equilibrium and that soil systems can be considered completely mixed. A 3-D migration model was modified to simulate both soil gas flow and VOC transport in the soil pores that is diffusion limited. Laboratory column SVE tests were performed under various conditions. Computer simulation of the column test results indicate that SVE is indeed diffusion limited. If this diffusion is taken into account, more realistic predictions of SVE success can be made.

Kurzfassung

Die Ergebnisse von In-situ-Bodensanierungen mittels Bodenluftabsaugung (SVE; Soil Vapor Extraction) zeigten, daß die Entfernung von flüchtigen organischen Verbindungen aus dem Substrat mehr Zeit in Anspruch nimmt als erwartet und daß auch die Reduzierung der Schadstoffkonzentrationen hinter den zeitlichen Erwartungen zuröck bleibt. Die Einschätzungen basieren auf Vermutungen der Aufrechterhaltung eines Gleichgewichtzustandes und einer homogenen Durchmischung innerhalb der Testzellen. In einem computergestötzten 3-D-Migrationsmodell wurde einerseits der Strom der Bodenluft und andererseits die einschränkende Wirkung von Diffusionsprozessen im Porenraum auf den Schadstrofftransport simuliert. Unter variierenden Bedingungen wurden Laboruntersuchungen bezöglich der Bodenluftextraktion durchgeföhlt. Die Computersimulation der Resultate aus den Testkolonnen bestätigten die einschränkende Wirkung des Reinigungerfolges durch Diffusionprozesse, die, wenn in die Modellierung einbezogen, zu realistischen Prognosen hinsichtlich der Bodenluftextraktion föhren.

Résumé

En assainissement des sols, l’extraction d’air (SVE, Soil Vapor Extraction en Anglais) en vue de réduire la teneur en composés organiques volatils (VOC, Volatile Organic Compounds) donne en général de moins bons résultats que prévu. Un modèle de migration à trois dimensions est utilisé ici pour simuler les flux d’air dans le sol et le transport des VOC. Une limitation de ce dernier processus par les phénomènes de diffusion est introduite. La comparaison des résultats des calculs aux essais d’extraction d’air effectués en laboratoire sous diverses conditions indique que la prévision des résultats d’une SVE s’améliore si l’on tient compte de cette limitation par les phénomènes de division.