エタノールフラッシングを使用したDNAPL修復のポアネットワークとダーシースケールモデリング：DNAPL修復における物理的特性の研究

汚染された土壌に溶剤が洗い流されることは、密な非水相液体（DNAPL）修復のための最も効果的な技術の1つです。DNAPL溶解度の増加に加えて、共溶媒（エタノールなど）は、水相の粘度と密度、および溶質の拡散係数を変化させる可能性があります。これらのパラメーターの変更は、フロー挙動を変更し、ダーシースキャールで土壌と地下水修復を制御する重要なパラメーターである上昇したDNAPL物質移動係数を変更する可能性があります。ダーシースケールでの共溶媒を使用したDNAPL修復を多くの研究で調査していますが、共溶媒強化DNAPL修復の細孔スケールモデリングは十分に調査されていません。この作業では、エタノール水フラッシング溶液を使用した1,2-ジクロロベンゼン（DCB）修復実験をシミュレートするために、3次元の細孔ネットワークモデルが開発されました。このモデルは、DNAPLの溶媒フラッシング中の溶解度、粘度、密度、および拡散係数の変化の影響をシミュレートします。DCB修復のためのエタノール水フラッシングのポアネットワークモデリングの結果も、実験データを使用して検証されました。ポアスケールモデリングに加えて、エタノール水フラッシングを使用したDCB修復に連続体スケールモデリング（Darcyスケール）が使用されました。ポアネットワークと連続体スケールモデリングの両方の結果は、エタノール含有量とフラッシング速度が間期の物質移動とDNAPL溶解プロセスに影響することを実証しました。結果は、エタノールの存在下で物質移動係数が減少している間に示されたため、共溶媒の存在下での溶解度が大幅に増加するため、NAPL修復のプロセスが改善されました。大規模なモデリングは、NAPLバンクがエタノール水混合物フラッシングの前面に形成できることを示しました。

Co-solvent flushing into contaminated soils is one of the most effective techniques for Dense Non-Aqueous Phase Liquid (DNAPL) remediation. In addition to the increase of DNAPL solubility, co-solvents (e.g. ethanol) can alter the viscosity and density of aqueous phase and diffusion coefficient of solute. Any changes in these parameters can change the flow behaviour and alter the upscaled DNAPL mass transfer coefficient which is a key parameter controlling soil and groundwater remediation at Darcy-scale. While numerous studies have investigated DNAPL remediation using co-solvents at the Darcy scale, pore-scale modelling of co-solvent enhanced DNAPL remediation has not been well investigated. In this work, a three-dimensional pore-network model was developed to simulate the 1,2-dichlorobenzene (DCB) remediation experiments using ethanol-water flushing solution. The model simulates the effect of changes in solubility, viscosity, density, and diffusion coefficient during co-solvent flushing of the DNAPL. The results of pore network modelling for ethanol-water flushing for the DCB remediation were also validated using the experimental data. In addition to pore-scale modelling, a continuum scale modelling (Darcy-scale) was used for the DCB remediation using ethanol-water flushing. The results of both pore network and continuum scale modelling demonstrated that the ethanol content and flushing velocity influence the interphase mass transfer and DNAPL dissolution process. The results indicated while the mass transfer coefficient decreased in the presence of ethanol, the process of NAPL remediation was improved due to the substantial increase of solubility in the presence of co-solvent. The large scale modelling showed that NAPL bank can be formed in the front of ethanol-water mixture flushing.