ATV JORD OG GRUNDVAND VINTERMØDE OM JORD- OG GRUNDVANDSFORURENING

Transkript

1 ERFARINGER MED ETABLERING OG DRIFT AF FULD SKALA AFVÆRGE VED STIMULERET REDUKTIV DEKLORERING I MORÆNELER. DIRECT PUSH INJEKTION AF DONOR OG BIOMASSE PÅ VESTERBROGADE OG GL. KONGEVEJ, KØBENHAVN Civilingeniør Pernille Kjærsgård Cand.scient Camilla Merkel Orbicon A/S Lektor Mette M. Broholm DTU Miljø, Institut for Vand og Miljøteknologi / Orbicon A/S Civilingeniør, ph.d. Thomas H. Larsen Dansk Miljørådgivning A/S (tidl. Orbicon A/S) Civilingeniør Henriette Kerrn-Jespersen Region Hovedstaden ATV JORD OG GRUNDVAND VINTERMØDE OM JORD- OG GRUNDVANDSFORURENING VINGSTEDCENTRET marts 2008

2

3 RESUMÈ På Gl. Kongevej 39 og Vesterbrogade 116, Vesterbro er gennemført afværgeforanstaltninger vedrørende oprensning af grundvand forurenet med chlorerede opløsningsmidler ved stimuleret in situ reduktiv dechlorering. Formålet med afværgetiltagene er at mindske den samlede belastning af det primære grundvand under ejendommen. Målsætningen er at omsætte de chlorerede opløsningsmidler så der sker et fald i andelen af TCE og nedbrydningsprodukterne cis-dce, VC og en stigende andel af ethen. Strategien for oprensningen er baseret på injektion af økologisk rørmelasse (donor) og bakterier (dechlorerende kultur). Derved stimuleres omsætningen af chlorerede opløsningsmidler. Injektionerne er udført med direct push teknologi med Geoprobe hvor donor og kultur er nedpumpet under tryk. I projektet er valgt at undersøge de risikofænomener, som opstår ved injektion af melasse. Det har vist sig nødvendigt at sikre mod indtrængning af methangas i en enkelt bygning. Metoden har vist sig let anvendelig. Der er på begge sager sket en begyndende omsætning af chlorerede opløsningsmidler. Der er observeret stigende indhold af ethen. INDLEDNING Københavns Kommune har igangsat undersøgelser af grundvandstruende forureningskilder, primært på Vesterbro i København. I 2005 igangsatte Københavns Kommune afværgeforanstaltninger på Gl. Kongevej 39 og Vesterbrogade 116. Den 1. jan blev sagerne overdraget til Region Hovedstaden, der fortsat har projekterne. Der er gennemført adskillige supplerende forureningsundersøgelser, herunder skitseprojektering /9, 10/, injektionstests og laboratorieforsøg /11/. Lokalitet og forurening Ved undersøgelserne er der konstateret omfattende forurening med chlorerede opløsningsmidler overvejende bestående af TCE på Vesterbrogade 116 /1, 2, 3, 4/ og Gl. Kongevej 39 /5, 6, 7, 8/. Forureningen vurderes i begge tilfælde at kunne henføres til spild i forbindelse med tidligere aktiviteter på ejendommene. Ifølge de historiske oplysninger fra Miljøkontrollen har der på lokaliteterne været følgende aktiviteter: Vesterbrogade 116: Autolakeri, pap- og kartonfarveri, tarmindustri, skotøjsfarbrik, erhvervstrykkeri, maskinværksted, snedkerværksted, køleindustri og sidst bogtrykkeri Gl. Kongevej 39 og tilstødende arealer: Farveri, produktion af lud/sodalud, sukkerkogeri, blikkenslager, kleinsmed, metalvarefabrik, snedkerværksted, maskinsnedkeri, rammefabrik/listefabrik, galvaniseringsanstalt/forsølvningsanstalt

4 FORMÅL Formålet med afværgetiltagene er at mindske den samlede belastning af det primære grundvand under ejendommen. Det er således ikke formålet at skabe en total oprensning, men en betydende massereduktion og en reaktiv zone, der i mange år fremover omsætter chlorerede opløsningsmidler, således at nedsivning mod det primære grundvandsmagasin reduceres. STRATEGI Afværgeforanstaltningerne gennemføres som stimuleret in situ reduktiv deklorering. Strategien for oprensningen baseres på injektion af donor, næringsstof og mikroorganismer. Injektionerne udføres med direct push teknologi med Geoprobe. Donor og kultur nedpumpes under tryk. Injektionerne foretages fra toppen og nedefter. Omsætningen af chlorerede opløsningsmidler stimuleres og fremskyndes ved tilsætning af donor og bakterier primært i den reducerede zone af moræneleret i kildeområdet. Gl. Kongevej 39: I kildeområdet (skønnet areal ca. 140 m 2 ) er injiceret for hver 0,25 m fra 2,0 til 7,0 m u.t. I forureningsfanen i det sekundære grundvand er etableret yderligere injektionspunkter på et skønnet areal på ca. 60 m 2. I disse punkter er alene injiceret omkring overgangen fra oxiderede til reducerede forhold dvs. fra ca. 3,0 til 5,0 m u.t, hvor fanen er truffet.

5 Vesterbrogade 116: I kildeområdet (skønnet areal ca. 60 m 2 ) er injiceret for hver 0,25 m fra 2,0 til 8,0 m u.t. I forureningsfanen i det sekundære grundvand er etableret yderligere 2 rækker af injektionspunkter vinkelret på strømningsretningen.i disse punkter er alene injiceret omkring grundvandsspejlet og i det indlejrede sandmagasin, som fanen udbredes i, dvs. fra ca. 5,0 til 8,0 m u.t. Omsætningen af donoren skaber hurtigt yderligere reducerede forhold ved fermentering af den tilsatte donor samt dannelse af brint. Under disse forhold reduceres de chlorerede ethener af de tilsatte mikroorganismer. Donoren tilsættes i overskud, således at den forventeligt vil være til stede i sprækker og porer i området i en årrække (forventet 2-10 år, afhængig af omsætning og udvaskning). Den tilførte donor og bakterierne vurderes primært at have en effekt på omsætningen af de chlorerede opløsningsmidler i sandslirer og sandlinser samt sprækker i moræneleren. Omsætningen af de chlorerede opløsningsmidler, der befinder sig inde i lermatricen, er styret af diffusionen. Effekten på koncentrationerne i matrix i moræneleren og dermed størrelsen af tilbageslag, når donor er opbrugt, afhænger således af afstanden mellem slirer/linser/sprækker og af udviklingen af eventuel reaktionsfront i matrix /14/. RISIKOFÆNOMENER Inden projektet blev igangsat, blev der udarbejdet et risikonotat og et moniteringsprogram, hvor risici blev afdækket, og der blev lavet en handlingsplan for evt. tiltag.

6 Som elektrondonor anvendes melasse, der er et affaldsprodukt fra sukkerfremstilling. Melasse nedbrydes til fede syrer, der kan give lugtgener. Udvikling af lugtgener var ikke et problem i disse 2 sager og er derfor ikke behandlet, men skal tages med i overvejelsen af risikofænomener. Valg af melasse Melasse er et biprodukt fra fremstillingen af sukker fra enten sukkerroer eller sukkerrør. For at sikre, at den valgte melasse ikke havde et skadeligt indhold af pesticider blev en prøve af roemelassen fra DLG analyseret for 250 forskellige pesticider hos Eurofins. Analyserne viste, at der var et indhold af svampemiddel i roemelassen. Det er også muligt at købe økologisk rørmelasse hos DLG og dermed fjerne ovennævnte risiko. Økologisk melasse er et affaldsprodukt fra rørsukker. Det transporteres i palletanke. Rørmelasse kan være stift, og det er derfor nødvendigt at pumpe damp ind i tanken, så det gøres mere flydende. Det er også muligt at supplere med varme, men det kan godt gøre det klæbrigt som karamel. DLG s roemelasse kostede i kr. pr. tons og blev leveret i bulk uden palletanke. Brugte og rensede palletanke kostede 1.000,- kr. pr stk. (2006 priser). Den økologiske rørmelasse kostede i ,- pr tons, og blev leveret i palletanke. For at undgå pesticidrester blev der anvendt økologisk rørmelasse. Valg af kultur Bakteriekulturen er en anaerob bakteriekultur indeholdende Dehalococcoide etheogens, hvoraf nogle er i stand til at omsætte deklorerede ethener til slutprodukterne ethen og ethan. Kulturen er opformeret af Bioclear. Bakterierne der er tilsat er anaerobe og kan alene opformeres i et anaerobt miljø. Københavns Amt har i samarbejde med DTU udført en screening af en række grunde for Dehalococcoides Ethenogens. Screeningen viste, at der var en naturlig forekomst af bakterien på de grunde, hvor der var forurenet med klorerede opløsningsmidler og reducerede forhold i grundvandet. /3/. Bakterierne forekommer naturligt i det sekundære magasin på Vesterbrogade 116, mens den på Gl. Kongevej 39 alene er konstateret i en kort boring nær en kloak.. Det forventes, at bakterierne vil blive inaktive, efter at de har gennemgået en traditionel vandværksbehandling med beluftning og filtrering af grundvandet. Enkelte forsøg tyder dog på, at bakterierne kan overleve aerobe forhold. Der er gennemført en overvågning af bakteriespredningen udenfor influensområdet på begge ejendomme for at sikre, at der ikke sker en uønsket spredning. Tilladelse til at anvende metoden stimuleret reduktiv deklorering ved oprensning af grundvandsmagasiner gives efter Miljøbeskyttelseslovens 19, jf. lovbekendtgørelse nr. 698

7 af 22. september 1998 med senere ændringer. Kommunerne er tilladelsesmyndighed jf. Miljøbeskyttelseslovens 19 stk. 4. Methangas Ved anaerob nedbrydning af melasse dannes methan. Metan er brandbart og kan udgøre en eksplosionsrisiko ved opblandning i luft indeholdende ilt. Methan er brandbart eller eksplosiv i koncentrationer mellem 5 og 15 volumenprocent. Det er derfor valgt løbende at overvåge metangaskoncentrationerne i og under bygningerne over og omkring influensområdet. Overvågningen på lokaliteterne er udført ved at etablere 5 målepunkter under gulv i de omkringliggende bygninger. Det har vist sig nødvendigt under en enkelt bygning at etablere aktiv ventilation. INJEKTION AF MELASSE OG BAKTERIEKULTUR Bakteriekulturen er leveret fra BioClear i tanke á 1000 l. med en holdbarhed på ca. en uge. Kulturen er benævnt dechlorinating culture. Tankene blev opbevaret overdækket og i skygge. Ved ibrugtagning blev tanken tilsluttet nitrogen, så der blev etableret et svagt overtryk af nitrogen over væsken. Doseringsanlæg Til opblanding af donor og kultur er anvendt et blandeanlæg designet til formålet. Anlægget er opbygget af Ejlskov Consult A/S i samarbejde med Biorem. Anlæggets opbygning fremgår af principskitse i figur 1. Blandetanken er etableret som en 200 liter tank, påmonteret en tank til måling af tilførte volumener. Blandetanken blev tilsluttet nitrogenatmosfære inde i tanken. Tanken blev påmonteret en pumpe, som dels sørger for blanding ved rundpumpning, dels anvendes til nedpumpning gennem geoproben. Der er udført følgende kontrolprogram: Før ibrugtagning af hver BioClear-tank er udtaget en prøve for ilt, temperatur, redoxpotentiale og ph. Før nedpumpning af hver blandet batch er udtaget en prøve for ilt, temperatur, redoxpotentiale og ph. Analyserne er udført med feltinstrumenter. Acceptintervaller er angivet af BioClear. Der er via en flowmåler mellem blandetanken og Geoproben målt på de nedpumpede væskemængder. For hver 10. boring er udtaget prøve fra blandetanken. Prøverne er sendt til analyse hos BioClear i Holland. Analyserne viste, at alle prøver af injektionsvæsker indeholdt mindst 10 5 Dehalococcoides celler/ml. Disse udgør mellem 0,003% og 2,6% af den totale population af bakterier.

8 Figur 1. Principskitse af blandeanlæg Anlægget var opbygget "simpelt" med manuel styring. Injektion Selve injektionen af donor og bakterier er udført af Ejlskov Consult A/S i samarbejde med BioRem. BioRem har stået for blandingen af injektionsvæsken og Ejlskov har stået for nedpumpningen. Tilsætningen af injektionsvæske blev styret manuelt. Der blev injiceret med et flow på mellem 5 og 8 l/min, og så vidt muligt holde et overtryk på under 0,5 bar. Injektionsmængderne blev aflæst manuelt. Ved injektion af den ønskede mængde injektionsvæske blev injektionen standset. Gl. Kongevej 39: Der er udført 15 lodrette injektionsboringer i forureningsfanen og 36 lodrette injektioner i forureningskilden. Der blev udført 8 skrå injektionsboringer i forureningskilden. Vesterbrogade 116 Der er udført 12 lodrette injektionsboringer i forureningsfanen og 10 lodrette injektioner i forureningskilden. Der blev udført 8 skrå injektionsboringer i forureningskilden Injektionerne er udført med GeoProbe-rig. Injektionen er foretaget med top-down teknik, dvs. der er injiceret i bestemte niveauer under nedpresning af sonden. Injektionsspidsen har dyser i siden, som er afskærmet under nedpresning mellem injektionsniveauerne og åbne under selve injektionerne i de fastsatte niveauer. Der injiceres minimum for hver 25 cm indenfor de angivne dybder.

9 I begyndelsen var der problemer med at få injektionsudstyret til at virke. Der var problemer med at presse donor ud i matrix. Det blev identificeret, at der skulle bruges større tryk. Injektionsudstyret blev ombygget, så der kunne arbejdes med et tryk på 60 bar. Injektionsflow Under injektionen blev flowet målt til mellem 5 og 8 l/min. I starten, hvor der blev injiceret ved meget lavt tryk, var flowet 0-1 l/min. ph og redoxpotentiale Under injektionen er der gennemført løbende kontrolmålinger af ph, redoxpotentiale og iltindhold i injektionsvæsken. Acceptkriterier var angivet af BioClear. Acceptkriterierne var: ph: 6-8 redoxpotentiale: < -100 mv iltindhold: <1mg/l Der blev ikke målt værdier uden for acceptkriterierne. Injektionsvæske Under projektet opstod der lugt fra kulturen i palletankene. Lugten skyldtes døde bakterier. Problemet blev forelagt BioClear. Deres anbefaling var at føre kontrol med redoxpotentialet. Hvis dette var lavt nok, vurderes bakteriekulturen at være i live og fungere. Der var løbende dialog med BioClear. De døde bakterier vurderes i givet fald ikke at have konsekvenser for projektet. I forbindelse med afværgeforløbet opstod der problemer med kulturen. Beholderne med kultur indeholdt 1/3 slam, hvilket gjorde at kulturen havde høj viskositet og ikke kunne injiceres. Slammet er tilsat fra BioClears side, for at kulturen kan holde længere. Da kulturen skulle bruges med det samme, var det ikke hensigtsmæssigt. Efter samtale med BioClear i Holland er kulturen opblandet med vand og derefter injiceret. Biorem sørgede for jævnlig omrøring af biomassen, så slammet blev fordelt i hele beholderen. Der er i alt injiceret kg økologisk rørmelasse på Gl. Kongevej 39 og 450 kg økologisk rørmelasse på Vesterbrogade 116. Bakteriekulturen er leveret af BioClear i Holland. Der er i alt injiceret l. bakteriekultur på Gl. Kongevej og bakteriekultur på Vesterbrogade 116. MONITERING Efter at injektionen af donor og bakterier har fundet sted, skal der i en flerårig periode fremover gennemføres monitering med henblik på at overvåge, om forholdene i grundvandet betinger, at der kan foregå en stadig nedbrydning af de chlorerede opløsningsmidler i behandlingsområdet. Det skal endvidere kontrolleres, at oprensningen har den ønskede effekt,

10 samt at der ikke sker en utilsigtet spredning af uønskede stoffer og bakterier uden for influensområdet. Under optimale forhold for den reduktive deklorering forventes der løbende at ske et fald i andelen af TCE og nedbrydningsprodukterne cis-dce, VC og en stigende andel af ethen. En langsom tilbagediffusion af TCE fra lermatricen til sprækker og sandslirer vil dog medføre, at der gennem en længere årrække vil være TCE og nedbrydningsprodukter til stede i sekundært grundvand i behandlingsområdet. ØKONOMI Projektering, udbud og tilsyn med etablering samt monitering af første år af afværgeforanstaltninger Rådgiverhonorar analyser Entreprenør inkl. etablering af boringer til monitering Vesterbrogade Gl. Kongevej ANVENDELIGHED Afværgen har været praktisk i et område med meget aktivitet. Det har været muligt at anvende metoden under bygninger. Etableringsomkostningerne er relativ lave i forhold til andre afværgemetoder. Den samlede pris vil dog afhænge af behovet for yderligere injicering samt moniteringsperiode. Afværgen forløber planmæssigt på Vesterbrogade 116. Evt. behov for reinjektion vurderes løbende. Der er på begge sager sket en begyndende omsætning af chlorerede opløsningsmidler. Der er observeret stigende indhold af ethen. På Gl. Kongevej er observeret meget høje koncentrationer af vinylchlorid. På Gl. Kongevej er udviklingen forløbet langsommere, muligvis en konsekvens af initielt høje nitratkonc. i porevand og en tendens til forsuring af miljøet ved melassenedbrydningen REFERENCER /1/ Miljøkontrollen (2004): Indledende forureningsundersøgelse. Vesterbrogade 116. Hedeselskabet, januar /2/ Miljøkontrollen (2004): Supplerende forureningsundersøgelse. Vesterbrogade 116. Hedeselskabet, august /3/ Miljøkontrollen (2004): Udvidet forureningsundersøgelse af ejendommene Vesterbrogade 116, Gl. Kongevej 39 og Valdemarsgade Udarbejdet af Hedeselskabet oktober 2004.

11 /4/ Miljøkontrollen (2005): Afgrænsende forureningsundersøgelse. Vesterbrogade 116. Hedeselskabet, februar /5/ Miljøkontrollen (2004): Indledende forureningsundersøgelse. Gammel Kongevej 39. Hedeselskabet, januar /6/ Miljøkontrollen (2004): Supplerende forureningsundersøgelse. Gammel Kongevej 39. Hedeselskabet, august /7/ Miljøkontrollen (2005): Afgrænsende forureningsundersøgelse. Gammel Kongevej 39. Hedeselskabet, januar /8/ Miljøkontrollen (2006): Miljøundersøgelse. Gammel Kongevej 39. Hedeselskabet, marts /9/ Miljøkontrollen (2004): Skitseprojekt. Vesterbrogade 116. Hedeselskabet, august /10/ Miljøkontrollen (2004): Skitseprojekt. Gammel Kongevej 39. Hedeselskabet, august /11/ Miljøkontrollen (2006): Test af reduktiv deklorering som afværgeteknologi. Vesterbrogade 116. Hedeselskabet januar 2006.Miljøkontrollen (2006): Test af reduktiv deklorering som afværgeteknologi. Gammel Kongevej 39. Hedeselskabet januar /12/ Miljøkontrollen (2006): Afværgeforanstaltninger. Vesterbrogade 116 og Gl. Kongevej 39. København V. Orbicon maj /13/ Miljøkontrollen (2006): Risikonotat. Afværgeforanstaltninger stimuleret reduktiv dechlorering. /14/ Vingsted, Mette Broholm (2006): Oprensning af chlorerede opløsningsmidler i moræneler: Betydning af Diffusion. /15/ Scheutz,C., Begtrup,E. & Bjerg,P.L. (2006): Udbredelse a Dehalococcoider i danske grundvandsakviferer. Institut for Miljø & Ressourcer, Danmarks Tekniske Universitet & Københavns Amt, Kgs. Lyngby.

12