Development of ternary relationships among soil characteristics, CAAs amount, and groundwater quality: column percolation

Abstract

Coal ash aggregates (CAAs) from a coal power plant was evaluated for use as a backfilling substitute in open pit restoration. The restoration was successfully simulated under laboratory conditions by using three dissimilar soils with factorial design combinations of CAA volumetric amount. The applicability of CAAs in different soil types was assessed. Better understanding of CAAs applicability in different soil types was provided by this study. In addition, was established how dissimilar interactions between CAAs and soils can affect groundwater quality. A statistical 3 3 factorial design was used to evaluate interactive effects of top soil types, top soil to CAA ratio, and sub soil types on water quality parameters such as turbidity, conductivity, pH and hardness. Studies of toxicity and heavy metal concentrations were also made to ensure a safe application of CAAs to soil and groundwater environments. Best results in terms of water quality were obtained from the combination of top soils with less amount of CAAs and clayey sub soils. A toxicity test showed the absence of acute toxicity, and heavy metal concentrations were below the Maximum Contaminant Levels established by the U.S. Environmental Protection Agency.

Agregados de cenizas de carbón (CAA) de una planta de generación de electricidad a base de carbón fueron evaluados para el uso como sustituto de relleno en la restauración de canteras. La restauración fue simulada con éxito en condiciones de laboratorio mediante el uso de diferentes tipos de suelo en combinación con CAA y la cantidad volumétrica en un diseño factorial. La aplicabilidad de las CAAs en diferentes tipos de suelo fue evaluada. Una mejor comprensión de la aplicabilidad CAAs en diferentes tipos de suelo es provista por este estudio y en adición se establece como las diferentes interacciones entre las CAAs y los suelos pueden afectar por consiguiente la calidad del agua subterránea. Un diseño factorial estadístico 3 3 fue utilizado para evaluar los efectos interactivos de los tipos de suelos superiores, la razón de suelo superior a CAA y los tipos de subsuelo, sobre los parámetros de calidad del agua, tales como: la turbidez, la conductividad, el pH y la dureza. Los estudios de toxicidad y de concentraciones de metales pesados también fueron realizados para garantizar el uso adecuado de las CAAs para los suelos y para las aguas subterráneas. Los mejores resultados en términos de la calidad del agua se obtuvieron de la combinación de los suelos superficiales con la menor cantidad de CAAs y subsuelo arcilloso. Las pruebas de toxicidad mostraron ausencia de toxicidad aguda; además, la concentración de metales pesados se encontraron por debajo de los niveles de contaminación máximos establecidos por la Agencia de Protección Ambiental de los EE.UU.