Diffusion and consumption of oxygen in unsaturated cover materials


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Abstract

Covers installed over waste disposal sites are used to control water and gas exchanges with the surrounding environment. One example involves covers built to limit oxygen flux to sulphidic mining and milling wastes, which can be the source of acidic leachate. In this paper, the authors present an approach to evaluate oxygen flux and its controlling parameters, the effective diffusion coefficient De and reaction (consumption) rate coefficient Kr. A laboratory experimental procedure to determine these two parameters simultaneously is described, and the proposed interpretation method is presented with a few sample results. New analytical solutions are developed to calculate oxygen flux through covers with capillary barrier effects (CCBE). The proposed solutions are compared with results ensuing from a numerical treatment of Fick's laws. Specific applications of these analytical solutions are presented and discussed.RésuméLes couvertures installées sur des sites d'entreposage de rejets sont utilisées pour contrôler les échanges d'eau et de gaz avec le milieu environnant. Un exemple implique les recouvrements construits pour limiter le flux d'oxygène vers les rejets miniers sulfureux qui peuvent générer un lixiviat acide. Dans cet article, les auteurs présentent une approche pour évaluer le flux d'oxygène et les paramètres qui le contrôlent, soit le coefficient de diffusion effectif De et le coefficient du taux de réaction (ou de consommation) Kr. Un procédé expérimental de laboratoire pour la mesure simultanée de ces deux paramètres est décrit, et une méthode d'interprétation est présentée avec quelques résultats d'essais. De nouvelles solutions analytiques sont développées pour calculer le flux d'oxygène à travers les couvertures à effets de barrière capillaires (CEBC). Ces solutions analytiques sont comparées aux résultats obtenus d'un traitement numérique des lois de Fick. Quelques applications spécifiques de ces solutions sont présentées et discutées.

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