Loading...
HomeMy WebLinkAbout1910_Brickhaven_AerosolTrialRequest_DIN27580_20170303                        Field Trial Implementation Proposal  Brickhaven Structural Fill Facility   Leachate Aerosolization System Evaluation  Moncure, North Carolina                    Rev.:  0  Date: March 3, 2017  Copyright 2017  Service Above All Brickhaven Structural Fill Facility  Leachate Aerosolization System Evaluation       1  (Copyright 2017)    Service Above All    Table of Contents  Introduction ......................................................................................................................................... 2  Problem Statement ................................................................................................................................... 2  Proposed Solution ..................................................................................................................................... 2  Field Trial Proposal .................................................................................................................................... 2  Field Trial Rationale ............................................................................................................................. 3  Description of Aerosolization Science................................................................................................... 3  General Assumptions ............................................................................................................................ 3  Description of Proposed Aerosolization Equipment ............................................................................. 4  Field Trial Objectives ............................................................................................................................ 4  Evaluation Criteria ..................................................................................................................................... 4  Success Criteria ......................................................................................................................................... 4  Field Trial Implementation Plan ........................................................................................................... 5  Field Trial Design ....................................................................................................................................... 5  Proposed Aerosolization Equipment Setup .......................................................................................... 5  Field Trial Environmental and Engineering Controls ................................................................................ 5  Data Collection Means and Methods ....................................................................................................... 5  Field Collected Data .............................................................................................................................. 5  Laboratory Derived Data ....................................................................................................................... 6  Field Trial Management and Data Evaluation ....................................................................................... 7  Proposed Schedule ................................................................................................................................... 7  Final Report ............................................................................................................................................... 7    Attachments              Brickhaven Structural Fill Facility  Leachate Aerosolization System Evaluation       2  (Copyright 2017)    Service Above All    Introduction  Problem Statement  Charah, LLC (Charah) is the operator of the Brickhaven structural fill facility (Brickhaven) located in  Moncure, North Carolina. Charah's Brickhaven facility has historically generated between 600,000 ‐  3,000,000 gallons of leachate per month on average since October 2015.  Leachate is generated from (1)  residual, free draining water present in the CCP material upon excavation, (2) operational waters applied  for dust suppression during general site operations and (3) precipitation that contacts the placed CCP  material in the structural fill cells.  Leachate generation has been documented to be highly variable based  on several factors including, but not limited to precipitation volume, precipitation frequency and surface  area of the active structural fill working face. All leachate generated at the Brickhaven facility is required  by regulation and site specific permitting to be collected, contained and transported to one of several  disposal facilities permitted to accept industrial waste for final treatment and disposal.    Leachate is generated on a continuous basis at the Brickhaven facility and requires significant resources  to manage and dispose of to achieve regulatory compliance. This proposal outlines an alternative method  providing on‐site disposal.  Charah has evaluated the resource requirements for several other means of  leachate disposal including, but not limited to, treatment via an on‐site wastewater pre‐treatment system,  on‐site treatment and disposal by an on‐site wastewater treatment system and solar/direct heat  continued to seek out innovative technologies to meet the needs of the Brickhaven facility for leachate  treatment and disposal.  Proposed Solution  An aerosolization system would allow for on‐site disposal of a significant portion of leachate generated at  the Brickhaven facility.  This approach would offer the opportunity to reduce the volume of leachate  transported off‐site for treatment and discharge thereby reducing the number of trucks on the road and  freeing up capacity at municipal WWTP’s for business development opportunities.  This reduction would  then theoretically increase operational efficiency and allow for the reallocation of financial resources  dedicated to leachate management to other project needs.   Field Trial Proposal  Charah proposes to conduct a field trial of a leachate aerosolization system at the Brickhaven facility to  assess the suitability and efficiency of this method of on‐site leachate disposal.  This proposal is submitted  for review by the North Carolina Department of Environmental Quality (NC‐DEQ) Division of Waste  Management (DWM), Solid Waste Section (SWS) for review and approval.  Charah proposes to operate  the field trial for a maximum of ninety (90) days as allowed by current regulations concerning innovative  technologies.       Brickhaven Structural Fill Facility  Leachate Aerosolization System Evaluation       3  (Copyright 2017)    Service Above All  Field Trial Rationale  To properly evaluate the capabilities of an Integrated Mobile Aerosolization System (IMAS) at the  Brickhaven site approval by NC‐DEQ for a testing period of ninety (90) days is being requested. During the  field trial, the effectiveness of the system will be evaluated for operational effectiveness, leachate  reduction and overall efficiencies.  Upon the completion of the field trial, Charah will evaluate results and  determine next steps regarding pursuit of operational permitting.  Description of Aerosolization Science  Aerosolization is the process of taking a solid or liquid and creating an aerosol, a system of colloidal (or  extremely small – on the order of 50 to 2,000 micron) particles dispersed in/as a gas, smoke, or fog.  Aerosolization of leachate involves the atomization of leachate into very small particles using dedicated  pumps and an aerosolization machine to create an aerosol in ambient air. The generated leachate aerosol  is introduced into the ambient air using strong fans that direct the leachate aerosol into a controlled area  above the ground surface. Aerosolized leachate is subjected to atmospheric conditions and gravity to  separate water from dissolved contaminants as a treatment methodology.  As aerosolized water converts  to the gas phase as vapor in the ambient air, dissolved contaminants are not able to move to the vapor  phase and fall back to the ground surface by gravity as a condensate. Based on vendor information,  approximately 45% disposal efficiency can be achieved in proper atmospheric conditions when available.   General Assumptions  The following general assumptions are followed in the development of the field trial proposal:  (1) Leachate from the Brickhaven structural fill does not contain several constituents of concern present  in MSW leachate. VOCs, landfill gasses, and SVOCs common to MSW leachate can be released during  aerosolization due to volatilization. These constituents are not valid for CCP generated leachate. Leachate  generated at the Brickhaven project has trace amounts of heavy metals. Heavy metals would be  separated, in theory, from the water portion of leachate during the aerosolization process and returned  by gravity to the lined structural fill area.     (2) The implementation of an aerosolization system will reduce but not eliminate the need for off‐site  transportation and disposal of leachate. The ability of an aerosolization system to operate properly is  completely dependent on favorable climatic conditions. An aerosolization system should not be operated  during cold conditions due to the risk of system failure caused by the propensity of the leachate to freeze.       (3) The operating location of the aerosolization system must be lined to comply with solid waste and  associated regulations. Additionally, all requirements for compliance and property boundaries must be  adhered to. Leachate aerosol must be sufficiently controlled to ensure there is no migration off‐site.    (4) The effectiveness of aerosolization is highly dependent on the following atmospheric conditions:   Relative Humidity   Wind Speed   Wind Direction   Ambient Temperature   Solar Radiation  Brickhaven Structural Fill Facility  Leachate Aerosolization System Evaluation       4  (Copyright 2017)    Service Above All  Description of Proposed Aerosolization Equipment  An Integrated Mobile Aerosolization System (IMAS) similar to that proposed for use by Republic Services  will be utilized for the field trial.  A description of the main components are as follows:   Leachate pump and possible temporary storage tank to connect to existing leachate collection  and conveyance system and provide leachate to the proposed aerosolization area   One or more booster pumps to increase pressure and forces needed to push the leachate  through the aerosolization nozzles   Aerosolization nozzle headworks to aerosolize the leachate   High Powered fan to direct the aerosol into the atmosphere   Lined aerosolization “alley” approximately 100’ long x 300’ wide   Perimeter berms and netting to control mist migration and residual condensate  A proposed system schematic is provided as Attachment A.  Field Trial Objectives  Evaluation Criteria  The following criteria will be evaluated during the field trial:  (1) Reliability of IMAS System   (a) Maintenance required to operate an IMAS system on a continual basis   (b) Operational efficiency (fuel consumption) per volume of leachate disposed  (2) Efficiency of IMAS System  (a) Volume of leachate disposed of during aerosolization versus volume of leachate returned as  condensate  (b) Impact of atmospheric conditions on aerosolization efficiency    (c) Evaluation of perimeter controls to ensure no migration of aerosol occurs during varying  atmospheric conditions  Success Criteria  The field trial will be considered a success based on the following outcomes:  (1) An IMAS system can operate over a 90‐day period with no more than one non‐scheduled  maintenance period lasting no more than four hours  (2) Fuel consumption of power sources and/or integrated power units provide for the disposal  of a minimum of 200 gallons of leachate per gallon of fuel consumed.  (3) On average, a minimum of 40% of leachate is disposed of per day over the course of the 90‐ day field trial  Brickhaven Structural Fill Facility  Leachate Aerosolization System Evaluation       5  (Copyright 2017)    Service Above All  (4) Perimeter controls contain all leachate aerosol and return condensate within the field trial  area  Field Trial Implementation Plan  Field Trial Design  Proposed Aerosolization Equipment Setup  An IMAS system as described in this proposal will be provided by a third‐party vendor for use during the  proposed field trial.  A conceptual schematic is provided as Attachment A. The proposed aerosolization  trial will be positioned to provide adequate separation from all compliance and property boundaries in  accordance with the current permits and regulations governing the Brickhaven structural fill project.  A leachate aerosolization “alleyway” is proposed to be constructed on top of structural fill Cell 1 that  currently has a minimum 12‐inch interim soil cover applied over the entire cell. The aerosolization  alleyway will be constructed with approximate dimensions of 100 feet in width by 300 feet length with a  sloping gradient back towards the aerosolization unit. The alleyway will have an HDPE liner to collect any  residual condensate that does not evaporate into the atmosphere. Diversion swales and/or ditches are to  be installed along the down gradient side of the alleyway to divert all condensate to a temporary return  line to an existing leachate cleanout point to return leachate into the leachate collection system for  recycling.  The proposed location of the aerosolization alleyway is provided as Attachment B.  Field Trial Environmental and Engineering Controls  A perimeter soil berm approximately 4 feet high will be constructed around the perimeter of the alleyway  to contain any residual aerosol that condenses and falls back to the ground surface. Mesh fencing will also  be installed in the top of the perimeter berm to contain evaporate from drifting due to changes in  environmental conditions (wind direction and speed; relative humidity). Mesh fencing will also be placed  in areas in close proximity to sensitive areas such as compliance and property boundaries near the  aerosolization system. Details on the proposed perimeter controls are provided as Attachment C.  Data Collection Means and Methods  During the proposed field trial, both field and laboratory data will be collected. Field data will be collected  by either automated field sampling equipment or by qualified vendor or Charah personnel. Laboratory  sampling and analysis will be provided by a NC certified laboratory for the appropriate media tested (air,  water, or soil). All data will be compiled and analyzed to determine if the field trial evaluation and success  criteria are met during the field trial period.  Field Collected Data  The following field data and frequencies of data collection will be collected during the proposed field  trial:        Brickhaven Structural Fill Facility  Leachate Aerosolization System Evaluation       6  (Copyright 2017)    Service Above All  Field Parameter Method Frequency Collection Agent  Ambient Temperature Automated Instrumentation  on IMAS; On‐site weather  station; KTTA weather  station data  Minimum – Hourly  Optimum ‐ Minute  IMAS Equipment or  Vendor; Verification  by Charah  Relative Humidity Automated Instrumentation  on IMAS; On‐site weather  station; KTTA weather  station data  Minimum – Daily  Optimum ‐ Hourly  IMAS Equipment or  Vendor; Verification  by Charah  Wind Speed Automated Instrumentation  on IMAS; On‐site weather  station; KTTA weather  station data  Minimum – Daily  Optimum ‐ Hourly  IMAS Equipment or  Vendor; Verification  by Charah  Wind Direction Automated Instrumentation  on IMAS; On‐site weather  station; KTTA weather  station data  Minimum – Daily  Optimum ‐ Hourly  IMAS Equipment or  Vendor; Verification  by Charah  Solar Radiation Astronomical data collected  from Moncure, NC site via  weatherunderground.com  website  Daily Charah  Barometric Pressure Access Weather Station  Data at site and/or KTTA  weather station via Internet  Hourly Charah    Laboratory Derived Data  The following laboratory data and frequencies of data collection will be collected during the proposed  field trial:  Field Parameter Method Frequency Sampling Location Collection Agent  Airborne Metals  EPA 6010C m,  Total metals on  high‐volume  Filter; collected  at a flow rate  required by  sampling  equipment  Minimum:    Two (2)  representative  tests a minimum  of one week apart  pre‐field trial;   One (1) test per 7  days of operation  during field trial;   Two (2) tests at  one week intervals  after field trial    Sample Points as  shown on Figure X.   Samples to be  collected at 50‐foot  setback, 200’  setback, and  compliance/property  boundary at a  minimum  3rd Party testing  firm qualified to  conduct ambient  air sampling;  samples to be  submitted to a  NC certified  laboratory  qualified and  experienced in  the specified  testing methods    Brickhaven Structural Fill Facility  Leachate Aerosolization System Evaluation       7  (Copyright 2017)    Service Above All  Proposed sampling locations are provided in a suggested sampling map as Attachment D. Sampling  locations can be amended based on the review and response of NC‐DEQ and the third‐party testing service  provider.  Field Trial Management and Data Evaluation  Proposed Schedule  The proposed field trial would be scheduled during ideal operating conditions during the months of May,  June, July, and or August of 2017 once approved by NC‐DEQ for implementation.  The field trial will run  for the maximum ninety (90) day period for a field trial or as directed by NC‐DEQ.  Final Report  All data collected during the field trial will be compiled, reviewed, and presented by Charah to NC‐DEQ in  a final report within ninety (90) days of receiving all field and laboratory data from laboratory service  providers. The final report will contain all field and laboratory data as well as findings and  recommendations.  If warranted, Charah will provide a request for a permit for a permanent  aerosolization system after the issuance of the final report and review by NC‐DEQ.                   Brickhaven Structural Fill Facility  Leachate Aerosolization System Evaluation       8  (Copyright 2017)    Service Above All  Attachments                                                       Brickhaven Structural Fill Facility Leachate Aerosolization System Evaluation ___________________________________________________________________________________ Attachment A 5 0 ' B U F F E R 1 0 0 ' B U F F E R 200' B U F F E R P R O P E R T Y L I N E P R O J E C T B O U N D A R Y C O M P L I A N C E B O U N D A R Y 4' HIGH BERMSALONG ALLEYWAYPERIMETER20' HIGH MESHFENCING TO BEINSTALLEDAROUNDALLEYWAYPERIMETER ONTOP OFPERIMETER BERMS G E N E R A L N O T E S : ( 1 ) F I N A L C O V E R G R A D E S S H O W N . S Y S T E M M A Y B E P L A C E D O N T O P O F I N T E R I M S O I L C O V E R . I T I S A S S U M E D T H A T I N T E R I M C O V E R G R A D E S W O U L D R E F L E C T F I N A L S U R F A C E G R A D E S A T A L O W E R E L E V A T I O N ( 2 ) A E R O S O L A L L E Y W A Y T O B E V E G E T A T E D . F I N A L C O V E R O R I N T E R I M S O I L C O V E R M U S T B E A M E N D E D T O P R O M O T E V E G E T A T I V E G R O W T H P R I O R T O S Y S T E M O P E R A T I O N . ( 3 ) C O N T I N G E N T F E N C I N G L A Y O U T M A Y B E R E C O N S I D E R E D B A S E D O N P R E D O M I N A N T W I N D D I R E C T I O N . A L L E Y S L O P E D I R E C T I O N LEACHATEAEROSOLIZATIONALLEYWAY. 100' WIDE X300' LONGLEACHATE IMA S AEROSOLIZATION UNITS . TO BE PROVIDED BY OTHER S L E A C H A T E S U P P L Y L I N E . F R O M L E A C H A T E T A N K S O R I N T E R M E D I A T E C O N N E C T I O N I N L E A C H A T E C O L L E C T I O N S Y S T E M . S H O W N W I T H P O S S I B L E I N T E R I M L E A C H A T E S T O R A G E T A N K - T O B E D E T E R M I N E D B Y V E N D O R I F R E Q U I R E D . CELL 1 BOUND A R Y 0 5 0 1 0 0 2 0 0 AEROSOL I Z A T I O N BROADCA S T DIRECTIO N B R I C K H A V E N L E A C H A T E A E R O S O L I Z A T I O N F I E L D T R I A L P R O P O S A L M O N C U R E , N O R T H C A R O L I N A L E A C H A T E A E R O S O L I Z A T I O N S Y S T E M C O N S T R U C T I O N L A Y O U T C O N D E N S A T E R E T U R N L I N E T O L E A C H A T E C L E A N O U T F O R C E L L 1 . F L O W M E T E R T O B E I N S T A L L E D T O M E A S U R E R E T U R N F L O W R A T E A N D V O L U M E I N L I N E F L O W M E T E R T O M E A S U R E A N D R E C O R D L E A C H A T E F L O W R A T E T O I M A S A E R O S O L I Z A T I O N U N I T Brickhaven Structural Fill Facility Leachate Aerosolization System Evaluation ___________________________________________________________________________________ Attachment B B R I C K H A V E N L E A C H A T E A E R O S O L I Z A T I O N F I E L D T R I A L P R O P O S A L M O N C U R E , N O R T H C A R O L I N A L E A C H A T E A E R O S O L I Z A T I O N S Y S T E M O V E R V I E W P R O P E R T Y L I N E P R O J E C T B O U N D A R Y C O M P L I A N C E B O U N D A R Y LE A C H A T E AEROSO L I Z A T I O N AL L E Y W A Y . 100' WIDE X 3 0 0 ' L O N G LEACHATESTORAGE AREA C E L L 1 L I M I T S G E N E R A L N O T E S : ( 1 ) L E A C H A T E A E R O S O L I Z A T I O N A L L E Y W A Y T O B E I N S T A L L E D O V E R T O P E X I S T I N G L I N E D S T R U C T U R A L F I L L C E L L . T H E D E S I G N I S S H O W N F O R C E L L 1 . C E L L 1 H A S A N I N T E R I M S O I L C O V E R L A Y E R O F A M I N I M U M O F 1 2 I N C H E S . 0 3 0 0 6 0 0 1 2 0 0 Brickhaven Structural Fill Facility Leachate Aerosolization System Evaluation ___________________________________________________________________________________ Attachment C G E N E R A L N O T E S : ( 1 ) F I N A L C O V E R G R A D E S S H O W N . S Y S T E M M A Y B E P L A C E D O N T O P O F I N T E R I M S O I L C O V E R . I T I S A S S U M E D T H A T I N T E R I M C O V E R G R A D E S W O U L D R E F L E C T F I N A L S U R F A C E G R A D E S A T A L O W E R E L E V A T I O N ( 2 ) A E R O S O L A L L E Y W A Y T O B E V E G E T A T E D . F I N A L C O V E R O R I N T E R I M S O I L C O V E R M U S T B E A M E N D E D T O P R O M O T E V E G E T A T I V E G R O W T H P R I O R T O S Y S T E M O P E R A T I O N . ( 3 ) C O N T I N G E N T F E N C I N G L A Y O U T M A Y B E R E C O N S I D E R E D B A S E D O N P R E D O M I N A N T W I N D D I R E C T I O N . CELL 1 BOUND A R Y F I G 4 : L E A C H A T E A E R O S O L I Z A T I O N S Y S T E M V E N D O R S C H E M A T I C B R I C K H A V E N L E A C H A T E A E R O S O L I Z A T I O N F I E L D T R I A L P R O P O S A L M O N C U R E , N O R T H C A R O L I N A 1 2 " - 1 8 " I N T E R I M S O I L C O V E R C E L L 1 C C P F I L L Brickhaven Structural Fill Facility Leachate Aerosolization System Evaluation ___________________________________________________________________________________ Attachment D 5 0 ' B U F F E R 1 0 0 ' B U F F E R 2 0 0 ' B U F F E R S U R F A C E S L O P E D I R E C T I O N L I N E D S U M P F O R R E S I D U A L A E R O S O L C O N D E N S A T E C O L L E C T I O N . D I S C H A R G E T O S T R U C T U R A L F I L L L E A C H A T E C O L L E C T I O N S Y S T E M B Y G R A V I T Y O R S U R F A C E P U M P ( I F R E Q U I R E D ) P R O P E R T Y L I N E P R O J E C T B O U N D A R Y C O M P L I A N C E B O U N D A R Y E X C E S S C O N D E N S A T E D I V E R S I O N B E R M S G E N E R A L N O T E S : ( 1 ) F I N A L C O V E R G R A D E S S H O W N . S Y S T E M M A Y B E P L A C E D O N T O P O F I N T E R I M S O I L C O V E R . I T I S A S S U M E D T H A T I N T E R I M C O V E R G R A D E S W O U L D R E F L E C T F I N A L S U R F A C E G R A D E S A T A L O W E R E L E V A T I O N ( 2 ) P E R I M E T E R B U F F E R S S H O W N T O R E F L E C T S Y S T E M P L A C E M E N T I N R E L A T I O N T O O V E R A L L S I T E G E O M E T R Y . ( 3 ) P R O P O S E D A I R S A M P L I N G P O I N T S S H O W N A S S P - X . S A M P L E S T O B E C O L L E C T E D A T E L E V A T I O N O F A E R O S O L I Z A T I O N O R A S R E C O M M E N D E D B Y N C D E Q A N D / O R A I R S A M P L I N G F I R M . L E A C H A T E A E R O S O L I Z A T I O N A L L E Y W A Y . 1 0 0 ' W I D E X 3 0 0 ' L O N G CELL 1 B O U N D A R Y 0 1 0 0 2 0 0 4 0 0 I M A S A E R O S O L I Z A T I O N U N I T F I G 2 : L E A C H A T E A E R O S O L I Z A T I O N S Y S T E M L A Y O U T B R I C K H A V E N L E A C H A T E A E R O S O L I Z A T I O N F I E L D T R I A L P R O P O S A L M O N C U R E , N O R T H C A R O L I N A S P - 1 S P - 2 S P - 4 S P - 3 S P - 5 S P - 6 S P - 7 S P - 9 S P - 8 S P - 1 0