Afværge overfor fri fase (DNAPL)

Transkript

1 Afværge overfor fri fase (DNAPL)

2 Betydning af residual fri fase og pools for masseestimatet Ingen fri fase: Gennemsnit på 100 mg/kg m PCE = 100 mg/kg m jord = 160 kg 10 m 3 m Residual fri fase: 1/3 af porevolumenet har 1 % fri fase m PCE = 1/3 0,01 283m kg/m 3 = 1510 kg Pool: 1/5 af arealet, pool på 10 cm med mætning på 50 % m Pool = kg 500 mg/kg r = 10 m h = 3m p = 0,3 100 mg/kg 10 mg/kg 1 mg/kg m jord = V ρ = π r 2 h kg/m 3 Porevolumen = V h p = 283 m 3 2

3 Betydning for strømning af vandfase Forskel i permeabilitet V = -k dh/dx 3

4 Residual fri fase; 2 fase flow V = -k dh/dx Anderson, M. R. The dissolution and transport of dense non-aqueous phase liquids in saturated porous media, OHSU OGI School of Science & Engineering, Beaverton, OR F = 2 k r /(1 + k r ) hvor F er reduktionen af gennemstrømningen k r er den relative permeabilitet i området med residual fri fase (k r = 1 ved uforurenede forhold) 4

5 Flow by-pass 5

6 Diffusionsbegrænsninger i høj permeable lag 0-1 år 1 Rigtig mange år! 6

7 Modeller for overgang mellem faser AVJ: Vurdering af afværgemetode, AFVÆRGEPUMPNING, En sammenfatning af metodens virkemåde, fordele og begrænsninger, lags-filmmodel efter /4/ /4/ Azbel, D. Two-phase flows in chemical engineering, Cambridge University press Filmmodel 4 lag Turbulent vand Laminært lag i vand fase Laminært lag i fri fase Fri fase Concentration Figur 6. Skitse af 4 lags-filmmodel efter /4/. Filmmodel 5 lag Turbulent vand m M Skilleflade Massefluxen, m per areal af skillefladen mellem væskerne per tid kan beregnes ved: m = -D/δ eff (c 0 c in ) = -k (c 0 c in ) Hvor; D er diffusiviteten, Δ eff er den effektive filmtykkelse, c 0 er koncentrationen i den frie fase, c in er koncentrationen i skillefladen Koncentrationen i de forskellige lag har følgende sammenhæng med afstanden fra skillefladen til den frie fase Turbulent vand Konstant 5 lags-filmmodel efter /4/ Turbulent grænselag Turbulent grænselag c ~ ln y Laminært Viskost sub-lag i fri fase Viskost sub-lag c ~ 1/y 3 eller y Diffusions sub-lag aminært lag i Fri fase Overflade af fri fase Koncentration Diffusions sub-lag aminært lag i Fri fase C ~ y aminært lag i Konstant 7

8 Kemiske og biologiske reaktioner i vandfasen Bio-/kemisk aktiv zone Fri fase Opløst fase Opløsningskinetik til vandfase Diffusion og dispersion ud i aktiv zone 8

9 Fri fase mætning over og under lavpermeabelt lag 9

10 Den er da lækker, er den ikke? 10

11 Og når det bliver rigtig svært!! Diffusionsbegrænsninger & desorption 11

12 Og så stiller vi ganske store krav! Typisk renseri (PCE/TCE) Før Krav (håb/hed drøm ) µg/l 1 µg/l 4 størrelsesordener 12

13 Skabe, destruere eller mobilisere stoffer Tryk Eh Kemisk, biologisk eller fysisk proces Temperatur ph 13

14 Kontakt sport Flow bypass, dilution & dispersion kinetics Desorption, diffusion 14

15 Men ikke altid Courtesy of Gorm Heron, TerraTherm 15

16 Teknologier og nøgleparametre ERD ISCO SVE IAS Termis ke DPE, etc Mixing Smoldering Surfactants Kontakt % % % * Rette mængder % % % % Rigtig koncentration % % % % ( ) Tilstrækkelig tid % Transportveje ud % % % % % Risiko for spredning % % (%) Ændring af jordstruk. % (%) % % (%) % (%) % % EK 16

17 Kneb for kontaktafhængige metoder Pulserende drift Injektion og geninjektion, varieret tryk Indbygning/over-injektion Komplexering/langsom frigivelse Cirkulation/overfladeaktive stoffer Frakturering Mixing Osmose/ionvandring/forese 17

18 Dybde [m u.t.] Reerslev - ISTD Koncentration Reerslev [mg/kg] Detektionsgrænse PCE i jord før oprensning [mg/kg] Oprensningskriterie Jordkvalitetskriterie PCE i jord ved oprensningens afslutning [mg/kg] PCE i jord 22 måneder efter oprensningens afslutning [mg/kg] 18

19 ZVI/Clay Soil Mixing, Skuldelev 19

20 Dybde (m u.t.) ZVI/Clay Soil Mixing Sum af PCE & TCE i jordprøver udtaget i soil-mixing området Koncentration (mg/kg) 0,01 0, dec-08 feb-09 apr-09 jun-09 Gennemsnit 8 9 Før: 170 mg/kg [ ] 0 % <5 mg/kg 348 dage: 0.97 mg/kg [< ] 95 % <5 mg/kg 20

21 Jordkoncentrationer 2,0 2,5 m.u.t. 0 days 67 days 182 days 348 days 21

22 Homogent sand Sand Opnåelig effekt > 95 % Thermal: Steam, ISTD, ERH, RF Radical oxidation: Fentons, persulfate, Regen-Ox ZVI-Clay/Soil Mixing Smoldering (Direct Ox/ERD/S-ISCO/S-ERD) Oxidation: KMnO 4, Persulfate, ozone, H 2 O % Enhanced biological degradation (Air Sparging/SVE) Surfactant Flushing Volatile/semi-volatile komponenter: Lette olier, chlorerede opløsningsmidler etc. < 50 % Air Sparging/SVE Free phase pumping, DPE (Surfactant flushing) < 25 % Pump & Treat 22

23 Ler og silt Opnåelig effekt > 95 % 50 75% < 50 % Excavation Thermal: ISTD, ERH, SEE, RF ZVI-Clay/Soil Mixing Radical oxidation: Fentons, persulfate, Regen-Ox etc. (ZVI-Clay/Soil Mixing) Direct Ox/ERD/S-ISCO/S-ERD Enhanced biological degradation(ek) Volatile/semi-volatile komponenter: Lette olieprodukter, chlorerede opløsningsmidler etc. < 25 % Air Sparging/SVE Free phase pumping, DPE Smoldering Pump & Treat Phytoremediation Natural attenuation 23

24 Holistisk tilgang i undersøgelser og valg af treatment train Værktøjskassen PID; felt/lab med og uden T Vurdering af niveau i jord, vand og luft Pumpe- og lænsetests Hydrofobt farvestof Flourescens GeoVis Flute Liners MIP-logs PITT L D e y r n d 24

25 Dokumentation efter oprensning Jordprøver men mange og de rigtige steder! MIP før og efter men pas på følsomheden Vandprøver og rebound vær tålmodig og mål de rette steder Stol ikke på: Korte måleserier af vand-/luftprøver Vand-, luft og luftprøver fra/nær behandlingsboringer Poreluftprøver terrænnært Partitioning Interwell Tracer Tests 25

26 Tak 26