Afværgekatalog Teknik og Administration Nr

Transkript

1 Afværgekatalog Teknik og Administration Nr

2 2

3 INDHOLDSFORTEGNELSE 1. Indledning Oversigter... 7 Teknikbeskrivelser Opgravning opboring, ekstern jordbehandling Indeslutning Frakturering i kombination med andre teknikker Rumventilation Ventilation under gulv Passiv ventilation Vakuumventilation Oppumpning og on-site vandbehandling Dual Phase Extraction/Bioslurping Airsparging In-well Aerator Dampstripning og vakuumekstraktion Varmeledning og vakuumekstraktion Kemisk oxidation Reaktiv væg med jern (0) Flushing Reaktiv væg med sorbentmateriale Naturlig nedbrydning Stimuleret biologisk nedbrydning - oxidation Stimuleret biologisk nedbrydning - reduktion Tilsætning af bakterier eller svampe (bioaugmentering) Phytooprensning

4 4

5 1. Indledning Denne rapport er baseret på et web-baseret afværgekatalog og et beslutningsværktøj, som er tilgængeligt på Der findes i dag mange forskellige afværgeteknologier til behandling af forurenet jord og grundvand. De forskellige teknologiers anvendelighed afhænger blandt andet af, hvilke forureningsstoffer der er til stede, og hvilken geologi og hydrogeologi der er på lokaliteten. Teknologierne adskiller sig også fra hinanden i forhold til oprensningstider og økonomi, samt om de henvender sig mod afværge imod jordforurening, grundvandsforurening eller indeklima. Sigtet med dette arbejde er at udarbejde et beslutningsværktøj, der hurtigt og letforståeligt giver et overblik over oprensning af forurening i poreluft, jord og grundvand med henblik på at sikre arealanvendelse, indeklima og drikkevandsressource. Dette gøres via nogle skematiske oversigter. I oversigterne nævnes teknologier, der hver især beskrives lidt mere detaljeret i en række korte teknikbeskrivelser. I disse beskrivelser findes desuden henvisninger til referencer, hvor der kan læses mere. Målgruppen for afværgeværktøjet er medarbejdere i regioner og storkommuner samt rådgivere og studerende. Der er taget udgangspunkt i AVJ-rapporten Afværgehåndbog om chlorerede stoffer i jord og grundvand fra 2003 samt en række projekter fra Miljøstyrelsen og EPA. Kun de mest anvendte teknologier er medtaget, og der er lagt størst fokus på in situ afværgeteknologier. Dog er der medtaget nogle teknologier til sikring af indeklima. Teknologiernes anvendelighed er vurderet i forhold til forureningsstof, geologi, hydrogeologi, tid, økonomi og erfaringsniveau. Teknologierne er beskrevet hver for sig, men i praksis vil det ofte være en fordel at kombinere flere teknologier. Det web-baserede afværgekatalog er udarbejdet af Orbicon A/S for Videncenter for Jordforurening. 5

6 6

7 2. Oversigter Der er udarbejdet to typer oversigter med afværgeteknologierne. Den ene giver et samlet overblik over de teknikker der foreligger i dag til oprensning af poreluft, jord og grundvand i et diagram. For hver enkelt teknik er der angivet et hyperlink og en sideangivelse til nærværende rapport, hvor der kan læses mere. Den anden oversigt er et mere detaljeret skema eller beslutningsmatrix, hvor hver teknologi præsenteres i forhold til forureningsstof, geologi, hydrogeologi, oprensningsperiode samt anlægs- og driftsudgifter og erfaringsniveau. Oprensningsperioder og -udgifter vil naturligvis afhænge meget af den enkelte sag. Er der f.eks. tale om en stor, dybtliggende forurening eller en lille, terrænnær forurening. Værdierne i oversigten skal derfor opfattes relativt. 7

8 8

9

10 10

11 11

12 12

13 Teknikbeskrivelser I det følgende beskrives de forskellige afværgeteknikker svarende til oversigten over teknikker i afsnit 2. Hvert notat starter med en kort teknikbeskrivelse efterfulgt af en vurdering af teknologierne i forhold til det forurenende stof, geologi, hydrogeologi, tid, økonomi og erfaring. Herefter følger et skema med ja/nej spørgsmål, der skal hjælpe beslutningstageren med at vurdere teknologien i hver enkelt konkret situation. Til sidst er der listet relevante referencer for hver teknologi.

14 2.1 Opgravning opboring, ekstern jordbehandling Teknikbeskrivelse Opgravning med ekstern jordbehandling er en teknik, der fjerner forurenet jord fra lokaliteten, for derefter at transportere den til jordbehandlingsanlæg. Løsningen kan udbygges med dræn i bunden af udgravningen mhp. opsamling af evt. restforurening. Figur 3.1 viser et billede fra en opgravningssituation /1/. Figur 3.1 Opgravning af forurenet jord. Bemærk spunsningen. Væsentlige parametre De væsentligste tekniske parametre der afgør om en oprensning med denne metode bliver succesfuld er: 14 Tilgængeligheden af forureningen. Hvis noget af forureningen ligger under konstruktioner (veje, bygninger, etc.) der ikke kan fjernes, vil der blive efterladt restforurening. Dybden af forureningen. Desto dybere en forurening ligger, jo vanskeligere er det rent teknisk at få gravet den op. I praksis er mindre opgravninger under 7-8 m normalt både omkostningskrævende og teknisk vanskelige (men ikke umulige).

15 Forureningens placering i forhold til grundvandsspejlet. Forurening beliggende i den mættede zone vil kun vanskeligt kunne fjernes ved opgravning, hvis geologien er grovere end ler og silt. Succeskriteriet for en afgravningsløsning er muligheden for at grave tilstrækkelig jord op, således at en evt. restforurening ikke udgør nogen risiko. I mange tilfælde vil dette enten ikke være teknisk eller økonomisk muligt, hvorfor opgravning ofte skal kombineres med en anden teknik for at opnå de ønskede resultater. Geotekniske aspekter er en anden udfordring i et afgravningsprojekt. Hvis der er bare en minimal risiko for sætningsskader på omkringliggende bygninger, veje, større ledninger etc., skal der laves en egentlig geoteknisk vurdering. Der bør i denne forbindelse laves vingeforsøg og lignende til vurdering af bæreevnen. I mange tilfælde kan det være nødvendigt at sikre udgravningen med en form for spuns, hvis ikke der er plads til at grave med anlæg. Der findes en del forskellige former for spuns, ligesom installationen kan foregå på forskellige måder. Vibrationer og støj skal overvejes i denne forbindelse. Ved opboring af forureningen er der i modsætning til ved spunsning mulighed for at udvide kildeområdet, hvis det udfra analyser eller feltobservationer kan konstateres, at kildeområdet er større end forventet. Opboring af forureningen kan foretages med f. eks. et Ø1000 mm sneglebor. Efter hver boring fyldes boringen med beton og sand afhængigt af bygningens funderingsforhold. Der kan bores med overlæg, så den efterladte forurening minimeres. Afværge overfor Grundvand, indeklima og arealanvendelse Stoffer BTEX, benzin, diesel/gasolie, tung olie, chlorerede opløsningsmidler, pesticider, tungmetaller og PAH. Geologi og hydrogeologi Forurening i sand og ler. Primært rettet mod oprensning i umættet zone mhp. kildereduktion. Tid/økonomi Tidsbegrænset anlægsprojekt. Relativ høje anlægsudgifter. Mindre driftsudgifter, såfremt der etableres dræn i bunden af udgravningen.. Erfaringer Fordele Afprøvet og simpel teknologi 15

16 Tidsbegrænset anlægsprojekt, der begrænser varigheden af gener (støj, støv, rådighedsindskrænkning) Hurtig forureningsfjernelse og dermed øjeblikkelig nedbringelse af kildestyrke Stor sikkerhed for effekt Kun behov for drift ved etablering af dræn i bunden af udgravningen. Begrænsninger Gener fra anlægsarbejdet (støj, støv, rådighedsindskrænkning) Evt. restforurening under veje og bygninger. Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før opgravning anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at opgravning skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Er oprensningsvolumenet klart defineret? Er der taget stilling til grundvandssænkning eller lign. såfremt forureningen er beliggende i den mættede zone? Er forureningen lokaliseret, så den kan opgraves uden at efterlade betydelig restforurening horisontalt? Er forureningen lokaliseret, så den kan opgraves uden at efterlade restforurening vertikalt?, hvis nej er det kun arealanvendelsen der skal sikres? Er al forurening lokaliseret højere end 10 m u.t.? Er der taget stilling til eventuel restforurening og dennes påvirkning af grundvand og arealanvendelse både i mængde og tid? Er det vurderet om der skal udføres spunsning af hensyn til bygninger etc.? Er der opstillet alternative planer for hvad der skal gøres, hvis forventningerne til fremdriften ikke forløber planmæssigt? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et dokumentationsprogram til vurdering af restforurening i gravefronter? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand og arealanvendelse på længere sigt? Er der taget stilling til adgangsforhold og trafikale forhold? Ja Nej 16

17 Referencer /1/ Amternes Videncenter for Jordforurening (2003): Afværgehåndbog om chlorerede stoffer i jord og grundvand. Teknik og Administration nr. 4. /2/ Miljøstyrelsen (2006): Metoder og økonomi til fjernelse af restforurening af benzin Nykøbingvej 295, Radsted. Miljøprojekt nr /3/ ATV møde (26. oktober 2006): Hvordan stilles præcise målsætninger for afværgeforanstaltninger. 17

18 2.2 Indeslutning Teknikbeskrivelse Indeslutning er en passiv metode, hvorved forureningen indkapsles, således at udvaskning af forurening til grundvandet forhindres. Indeslutning fjerner ikke forureningen fra grunden, men forhindrer tilledning af forurenende stoffer til grundvandet. Der vil således stadig være et potentielt forureningsproblem på grunden. Ved indeslutning etableres tætte afgrænsninger hele vejen rundt om forureningen. Der kan etableres tætte sider rundt om en forurening, og der kan laves en tæt afgrænsning over forureningen, eksempelvis i form af beton/asfalt eller membran. Det store problem er ofte at sikre en tæt afgrænsning under forureningen. Tæt afgrænsning langs siderne kan etableres ved at trykke en stålspuns eller ved at etablere en "slurry-wall". Slurry-wall en er en væg af f.eks. bentonit og vil være den tætteste og - over tid - den mest holdbare. Figur 3.2 viser et billede fra etablering af en slurry-wall af bentonit /2/. Figur 3.2 Etablering af slurry-wall. Etablering af en tæt bund under forureningen er teoretisk en mulighed, men er i praksis meget vanskeligt. Det vil derfor kun komme på tale ved helt specielle 18

19 forureninger. En sådan bund kan udføres ved hjælp af injektionsboringer, hvorfra der i bunden injiceres bentonit under højt tryk i en permeabel zone. Dette skal ske fra et relativt tæt net af boringer, men uanset tætheden vil der altid være en risiko for at bunden ikke bliver tilstrækkelig tæt. Bedst er det således at have en geologisk opbygning hvor den afskærmende væg kan føres ned i et naturligt eksisterende tæt lerlag under forureningen. Dvs. metoden er i realiteten begrænset til lokaliteter, hvor forurening har spredt sig fra sandede lag til oversiden af et underliggende lerlag, og hvor den horisontale udbredelse samtidig er begrænset. Indeslutning ved indkapsling (overdækning, vægge og bund) vil i sagens natur medføre, at tilførsel af ilt reduceres eller helt standses. Dette vil modvirke den naturlige nedbrydning, og metoden kan derfor som udgangspunkt ikke anbefales for nedbrydelige forureninger. Afværge overfor Grundvand og arealanvendelse Stoffer BTEX, benzin, diesel/gasolie, tung olie, chlorerede opløsningsmidler, pesticider, tungmetaller og PAH. Geologi og hydrogeologi Forurening med begrænset udbredelse beliggende over lerlag. Primært rettet mod umættet zone. Tid/økonomi Tidsbegrænset anlægsprojekt. Relativ høje anlægsudgifter og ingen driftsudgifter. Erfaringer Fordele Tidsbegrænset anlægsprojekt, der begrænser varigheden af gener (støj, støv, rådighedsindskrænkning) Stor sikkerhed for effekt Ingen behov for drift. Et moniteringsprogram til dokumentation af effekten kan dog være relevant. Begrænsninger Kun begrænsede erfaringer i Danmark Gener fra anlægsarbejdet (støj, støv, rådighedsindskrænkning) Al forurening efterlades. Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før indeslutning anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne 19

20 besvares bekræftende for at indeslutning skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Er oprensningsvolumenet klart defineret? Har forureningen begrænset horisontal udbredelse? Har forureningen begrænset vertikal udbredelse? Er forureningen beliggende over et tæt lerlag? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand og arealanvendelse på længere sigt? Ja Nej Referencer /1/ Miljøstyrelsen (2006): Metoder og økonomi til fjernelse af restforurening af benzin Nykøbingvej 295, Radsted. Miljøprojekt nr /2/ Remtech (2007): 20

21 21

22 2.3 Frakturering i kombination med andre teknikker Teknikbeskrivelse Hydraulisk frakturering (etablering af sandfyldte sprækker i lavpermeable aflejringer) kan udføres både med vandret og lodret boreteknik i umættet eller mættet zone. Det grundlæggende princip for etablering af sandfyldte sprækker ved fraktureringsteknikken er, at der i den ønskede dybde under terræn injiceres en højviskos væske bestående af vand, sand og guargummi ved et tryk, der overstiger in-situ spændingstilstanden i den aktuelle aflejring. Hermed dannes en sprække, hvorved permeabiliteten i aflejringen øges. Dette giver mulighed for at forcere oprensningen. Metoden er grundlæggende ikke mulig at gennemføre tæt på terræn, idet der her vil være stor risiko for optrængning af fraktureringssuspension til terræn samt mulighed for beskadigelse af terrænnære fysiske installationer, såsom bygningsdele, ledninger, tanke mv. Metoden fungerer bedst i dybdeintervallet 2 til 8 m u.t. En nedre etableringsdybde vurderes at være 8 til 9 m u.t. Der kan fraktureres fra såvel lodrette, vandrette og skrå boringer. Adgangsforhold, såvel som en anlægsøkonomisk kalkulation, vil ofte ligge til grund for endeligt valg af boreteknik. Frakturering via skråboringer udføres identisk med teknikken for lodrette boringer og muliggør frakturering under bygninger. Erfaringer viser at husfundamenter ikke påvirkes, men at kældergulve og terræn kan hæves ved fraktureringsprocessen. Det vil være relevant at kombinere frakturering med vakuumventilation (afsnit 3.7), dual phase extration (afsnit 3.9), airsparging (afsnit 3.10) og stimuleret biologisk nedbrydning (afsnit 3.20 og 3.21). Figur 3A og 3B illustrerer principperne i frakturering ved henholdsvis lodret og vandret boreteknik. 22

23 Figur 3A Lodret boreteknik 23

24 Figur 3B Vandret boreteknik /1/. Væsentlige parametre De væsentligste parametre, der afgør om frakturering bliver succesfuld, er: Jordens permeabilitet. Hvis jorden er for grovkornet, vil effekten af kunstigt etablerede sprækker være ubetydelig. Jordens konsolideringsforhold. For at sikre en effektiv horisontal/subhorisontal sprækkeudbredelse skal den aktuelle aflejring være forkonsolideret, dvs. forbelastet af istryk under istiden. Fysiske forhold: Der må ikke forekomme under- og/eller overjordiske installationer, som dels kan hindre den tilsigtede sprækkeudbredelse, dels medføre skader på disse installationer. Afværge overfor Indeklima, jord og grundvand i kombination med andre teknikker Stoffer Afhænger af hvilken teknik frakturering anvendes i kombination med. Geologi og hydrogeologi Forurening i finkornede aflejringer. Rettet mod både den umættede og mættede zone. 24

25 Tid/økonomi Tidsbegrænset anlægsprojekt. Relativ høje anlægsudgifter og ingen driftsudgifter. Erfaringer Fordele Øget influensradius/hydraulisk effekt ved oprensningen i såvel mættet som umættet zone Kortere driftstid for oprensning Mulighed for direkte dosering af næringsstoffer og mikroorganismer Begrænsninger Metoden kræver indgående geologisk og geoteknisk karakterisering Etablering af sprækker i nærhed af bygninger og rørledninger kræver en forudgående vurdering Vanskeligt at dokumentere udbredelse af sprækker. Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før frakturering anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at frakturering skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Ja Nej Er oprensningsvolmenet klart defineret Er forureningen (risikoen) lokaliseret fra 2-9 m.u.t, svarende til det dybdeniveau inden for hvilket der mest optimalt kan fraktureres? Er geologien betegnet som leret og er formationen overkonsolideret? Kan geologien betegnes som relativt homogen og forekommer der ikke større sammenhængende linser og/eller naturlige sandfyldte sprækker? Er bygningsdele, ledninger, rødder og andre installationer placeret i en sådan afstand fra den kunstigt etablerede sprække, at denne kan udbrede sig uhindret samtidig med at der ikke opstår uacceptable skader på eksisterende fysiske installationer? Er det afklaret hvilke installationer i jorden, samt hvilke andre ydre forhold der influerer på hvordan boringer kan placeres? Er det besluttet hvilken boringstype (lodret eller vandret) der skal fraktureres fra? Er det estimeret, hvor mange boringer der skal anvendes? 25

26 Emne Ja Nej Er der anvendt realistiske boringsafstande i projektet (max. 2,4 5 meter mellem hver boring), hvis ikke er der specielle forklaringer? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? For uddybende beskrivelser af teknikken, herunder også forhold vedrørende pneumatisk frakturering, henvises til speciallitteratur i ref. /1, 2, 3, 4 og 5/. Referencer /1/ Miljøstyrelsen (2000): Teknologiudviklingsprojektet, Miljøprojekt nr. 541, Frakturering. /2/ Miljøstyrelsen (2002): Teknologiudviklingsprojektet,. Miljøprojekt nr. 699, Hydraulisk frakturering udført ved vandret boreteknik Design og anlæg. /3/ Miljøstyrelsens hjemmeside, Teknologiudviklingsprojektet, Miljøprojekt nr. xxx, Hydraulisk frakturering udført ved lodret boreteknik Design og anlæg, 2003 (ikke publiceret). /4/ Miljøstyrelsens (2007): Teknologiudviklingsprojektet, Miljøprojekt nr. 1108, Frakturer fra lodrette testboringer Vestergade 10, Haslev. Under udarbejdelse. /5/ EPAs hoved hjemmeside om oprensning, /6/ Nielsen, S. A. V. m. fl. (2003): Frakturering. Indlæg ved ATV møde, 4-5. marts. 26

27 27

28 2.4 Rumventilation Teknikbeskrivelse Ved denne type tiltag sigtes i første række ikke mod en reduktion af forureningsindtrængningen i bygningen. I stedet reduceres koncentrationen i indeklimaet ved fortynding som følge af et øget luftskiftet i bygningen. Luftskiftet kan øges dels ved at etablere udsugning af rumluft eller indblæsning af udeluft. Princippet i rumventilation er vist på nedenstående figur 3.4. Figur 3.4 Princip i rumventilation /1/. Ved udsugning af rumluft placeres udtag i relevante rum, og der anvendes typisk elektriske ventilatorer. Ved udsugningen etableres et undertryk i bygningen i forhold til omgivelserne, hvorved luft strømmer ind i bygningen. Det forøgede undertryk i forhold til under gulv kan medføre en forøget indtrængning af gasformig forurening. Antallet af udsugningspunkter afhænger af forureningsgraden, de byggetekniske forhold og krav til luftskifte. Indblæsning af udeluft kan ligeledes foretages med elektriske ventilatorer. Herved opnås den ønskede fortynding af rumluften, og der opnås desuden en forøgelse af trykket i bygningen i forhold til under gulve. Herved nedsættes eller 28

29 vendes gradienten for konvektiv forureningsindtrængning i bygningen, hvorved belastningen af indeklimaet nedsættes eller fjernes. En væsentlig ulempe ved en sådan indblæsning er, at varm rumluft som følge af det etablerede overtryk vil trænge ud i bygningskonstruktionen, hvorved der kan opstå væsentlige gener/skader som følge af kondensation. Der skal regnes på hvor stort et luftskifte der skal til for at reducere forureningen tilstrækkelig. Et luftskifte på mere end 4-5 gange i timen vil give komfortproblemer. Til sammenligning er det naturlige luftskifte ½ gang i timen. Afværge overfor Indeklima Stoffer Chlorerede opløsningsmidler og BTEX Geologi og hydrogeologi Ikke afhængig af geologiske og hydrogeologiske forhold. Tid/økonomi Rumventilation har relative lave etableringsomkostninger og høje driftsomkostninger, da der er tale om en lang driftsperiode. Erfaringer Fordele Afprøvet og simpel teknologi Indeklimapåvirkning med forureningskomponenter reduceres Forbedring af bygningens generelle indeklima Begrænsninger Øget indtrængning af gasformig forurening Ingen oprensning af forurening Nedkøling af beboelse Lang driftsperiode. 29

30 Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før rumventilation anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at rumventilation skal kunne anvendes som afværgemetode. Emne Er forureningen (risikoen) lokaliseret i indeluften Er forureningen lokaliseret i poreluften under bygningen Er der regnet på, hvor stort et luftskifte der skal til for at reducere forureningen tilstrækkelig Er der opstillet alternative planer for hvad der skal gøres, hvis påvirkningen af indeluften ikke mindskes som forventet Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor indeklimaet Er kriterierne for afslutning veldefinerede? Ja Nej Referencer /1/ Miljøstyrelsen (2003): Afværgekatalog tidlig indsats overfor indeklimapåvirkning. Miljøprojekt nr Teknologiprogrammet for jord- og grundvandsforurening. 30

31 31

32 2.5 Ventilation under gulv Teknikbeskrivelse Ved ventilation under gulv sigtes mod en reduktion af forureningsspredningen til indeklimaet ved øget luftskifte under bygningen og hermed reduktion af forureningsniveauet under gulv. Ved ventilationen opnås dels en fortynding og dels en mere markant påvirkning af trykforholdene under gulv. Afhængig af hvilken aktiv teknik der vælges, vil der således konstant eller i perioder kunne opretholdes et lavere tryk under gulv end i indeklimaet. Herved elimineres den konvektive transport af forurening til indeklimaet. Fig.3.5 viser princippet i aktiv ventilation under gulv. Figur 3.5 Aktiv ventilation under gulv /1/. 32

33 Afværge overfor Indeklima Stoffer Chlorerede opløsningsmidler og BTEX Geologi og hydrogeologi Metoden er generelt uafhængig af geologiske forhold, når blot der i gulvkonstruktionen indgår et højpermeabelt lag. Primært rettet mod reduktion af indeluftens indhold af forurenende stoffer. Der kan ikke forventes nogen oprensning af kildeområdet. Tid/økonomi Ventilation under gulv har relative lave etableringsomkostninger og lave driftsomkostninger, men oftest en lang driftsperiode. Erfaringer Fordele Afprøvet og simpel teknologi Indeklimapåvirkning med forureningskomponenter reduceres Tidsbegrænset anlægsprojekt, der begrænser varigheden af gener (støj, støv, rådighedsindskrænkning) Stor sikkerhed for effekt på indeklima Mindre behov for drift Begrænsninger Gener fra anlægsarbejdet (støj, støv, rådighedsindskrænkning) Ingen direkte oprensning af forurening foranstaltningen er derfor permanent Lang driftsperiode Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før ventilation under gulv anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at metoden skal kunne anvendes uden andre tiltag. Emne Er forureningen (risikoen) lokaliseret i indeluften Er forureningen lokaliseret i poreluften under bygningen Er der et højpermeabelt lag under bygningen Er der tværgående fundamenter under bygningen Er der opstillet alternative planer for hvad der skal gøres, hvis påvirkningen af indeluften ikke mindskes som forventet Er der opstillet realistiske kriterier mht. tid og restkoncentration? Er kriterierne for afslutning veldefinerede? Ja Nej 33

34 Referencer /1/ Miljøstyrelsen (2003): Afværgekatalog tidlig indsats overfor indeklimapåvirkning. Miljøprojekt nr Teknologiprogrammet for jord- og grundvandsforurening. /2/ Videncenter for jordforurening (2007): Undersøgelse af passiv ventilation af de kapillarbrydende lag. Teknik og administration nr

35 35

36 2.6 Passiv ventilation Teknikbeskrivelse Passiv ventilation er en afværgeteknik der sigter på at reducere koncentrationen af flygtige stoffer stoffer i den umættede zone under en forurening. Hermed reduceres bidraget til underliggende grundvandsmagasiner. Metoden kræver en speciel geologi for at være anvendelig, idet der skal være et dæklag med en relativ lav vertikal permeabilitet (eksempelvis et morænelerslag) der underlejres af en umættet zone bestående af sand med en relativ høj horisontal permeabilitet. Figur 3.6 Principskitse af passiv ventilations virkningsmåde ved lavtryk /1/. Figur 3.6 viser princippet i passiv ventilation, hvor luften strømmer ud i en lavtrykssituation. Ved installation af en kontraventil i boringen forhindres luften i at trænge ind i jorden via boringen ved højtryk. I stedet trænger luften langsomt igennem dæklaget. I /1/ er det vist, at der fra boringer anvendt til passiv ventilation gennemsnitlig er udstrømning i ca. 50 % af tiden. Luftflowet og dermed påvirkningszonen varierer afhængigt af jorden permeabilitet i hhv. vertikal og horisontal retning. Ved en relativt simpel test kan det vurderes hvilket luftflow en boring vil yde. Dette kræver måling af sammenhørende værdier af atmosfæretryk og flow over en periode. Baseret på danske forhold er det endnu forbundet med usikkerhed, hvor langt ned metoden kan bringe koncentrationen i det underliggende magasin, men i den 36

37 mest effektive case belyst i /1/ er der set en reduktion i grundvandskoncentrationen fra 300 til 20 µg/l over en to årig periode. Metoden sigter udelukkende på reduktion af grundvandskoncentrationer og kan derfor ikke anvendes i forhold til indeklimaproblemer mv. Herudover er stoffjernelsen lille hvilket normalt vil betyde en meget lang driftsperiode. Til gengæld er de årlige driftsomkostninger lave sammenholdt med aktiv ventilation. Væsentlige parametre De væsentligste parametre der afgør om en oprensning med denne metode bliver succesfuld er: Tilstrækkelig stor horisontal permeabilitet i laget der skal ventileres Tilstrækkelig lav vertikal permeabilitet i overliggende dæklag, således at trykændringer i atmosfæren kun langsomt forplanter sig igennem jorden. Kildestyrken. Hvis der enten er en meget stor masse i sandlaget hvor ventilationen sker, eller inputtet fra det overliggende dæklag er stort kan det vise sig at koncentrationen ikke kan reduceres i tilstrækkeligt omfang. At der placeres et tilstrækkeligt antal boringer til ventilationen For uddybende beskrivelser af teknikken henvises til speciallitteraturen, se eksempelvis /1,2/. Afværge overfor Grundvand Stoffer Chlorerede opløsningsmidler, benzin, BTEX Geologi og hydrogeologi Passiv ventilation forudsætter en speciel geologi med et lavpermeabelt lag tæt på terræn underlejret af tørt sand/opsprækket kalk. Tid/økonomi Passiv ventilation har moderate etableringsomkostninger og lave driftsomkostninger, men oftest en lang driftsperiode. Erfaringer Fordele: Grøn teknologi idet materialebehovet er begrænset og drivkraften er variationer i lufttrykket Ventilationsboringer og evt. kulfilter kræver begrænset plads Metoden har lave etablerings- og driftsomkostninger. Begrænsninger: Begrænsede erfaringer med teknikken i Danmark 37

38 Passiv ventilation er lavintensiv og kan ikke anvendes til akut indsats overfor kraftig forurening. Checkliste I nedenstående tabel er vist en række spørgsmål der skal være taget stilling til før passiv ventilation anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at anvende oprensningsmetoden. Emne Er oprensningsvolumenet klart defineret Er de geologiske forudsætninger (sand, grus under tæt dæklag) for at passiv ventilation kan virke tilstede på lokaliteten? Er kildestyrken relativt begrænset? Er risikoen ved forureningen udelukkende knyttet til grundvandet? Er koncentrationen i poreluften fastlagt? Er det vurderet om der skal udføres luftrensning med aktivt kul? Er det afklaret hvilke installationer der er i jorden, samt hvilke andre ydre forhold der influerer på hvordan boringer kan placeres?? Er det ved test/måling påvist at der på lokaliteten er en barometer effekt Er det estimeret hvor mange boringer der skal anvendes? Er der anvendt realistiske boringsafstande i projektet (max 8-10 meter mellem boringer), hvis ikke er der specielle forklaringer? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand på længere sigt? Er kriterierne for afslutning veldefinerede? Ja Nej Referencer /1/ Miljøstyrelsen (2003): Passiv ventilation til fjernelse af PCE fra den umættede zone. /1/ Miljøprojekt 805. Teknologiprogrammet for jord- og grundvandsforurening. /2/ Amternes Videncenter for Jordforurening (2003): Afværgehåndbog om chlorerede stoffer i jord og grundvand. Teknik og Administration nr

39 39

40 2.7 Vakuumventilation Teknikbeskrivelse Vakuumventilation er en in situ afværgeteknik baseret på oppumpning af luft fra den umættede zone fra etablerede boringer/filtre ved hjælp af en vakuumpumpe og stor permeabilitet. Teknikken kan kun anvendes i den umættede zone med relativt lavt vandindhold, idet der ved større vandindhold ikke er et sammenhængende luftvolumen i jorden der kan udgøre en transportvej for luften. Vakuumventilation er baseret på fjernelse af gasfasen fra stoffer med et højt damptryk fra jordlagene, så som BTEX er og chlorerede opløsningsmidler (flygtige stoffer). Som en sidegevinst medfører ekstraktionen typisk en tilførsel af iltholdig jordluft til oprensningsområdet, hvorved en eventuel biologisk nedbrydning af f.eks. oliekomponenter kan forceres/stimuleres. Vakuumventilation kan anvendes i sandede jordlag eller grovere og en typisk begrænsning i oprensningseffekten er langsom diffusiv frigørelse af forureningskomponenter fra finkornede lavpermeable/vandmættede jordlag i den umættede zone samt fra kapillarzonen. Vakuumventilation anvendes typisk overfor forurening i kildeområder, men i særlige tilfælde kan små simple ekstraktionsanlæg desuden med fordel anvendes udenfor kildeområder, f.eks. til afværge af forureningsspredning til huse over grundvandsfaner. Figur 3.7 viser princippet i vakuumventilation. Figur 3.7 Princip i vakuumventilation. 40

41 Væsentlige parametre De væsentligste parametre der afgør om en oprensning med denne metode bliver succesfuld er: Jordens permeabilitet. Ved lille permeabilitet kan der kun trækkes mindre mængder luft igennem jorden, hvilket forhindrer en effektiv oprensning indenfor en rimelig driftsperiode. Jordens homogenitet. Ved større inhomogeniteter (eksempelvis mindre lerlinser i sand) vil luft transporten foregå i de mest grovkornede lag. I de mere finkornede lag vil luften derimod ikke, eller kun meget langsomt, bevæge sig, hvorved oprensningen vil tage meget lang tid. Herudover kan der i denne type af geologi forventes betydelige tilbageslag når ventilationen stoppes. Forureningens kemisk-fysiske egenskaber. Stoffer der skal ventileres skal have tilstrækkeligt høje damptryk og høje Henrys lov konstanter til at de fordamper og går over på gasform. En komplikation kan være, at stoffet er en komponent i en fri fase blanding hvor damptrykket af denne grund er reduceret. For uddybende beskrivelser af teknikken henvises til speciallitteraturen, se online rapporter hos eksempelvis /2,3/. Afværge overfor Poreluft (grundvand og indeklima) Stoffer Cchlorerede opløsningsmidler, benzin, BTEX Geologi og hydrogeologi Relativt homogene sandede jordlag eller grovere i den umættede zone. Tid/økonomi Vakuumventilation har relativ lave etableringsomkostninger og lave driftsomkostninger, men oftest en lang driftsperiode. Erfaringer Fordele: Afprøvet og simpel teknologi Hurtig forureningsfjernelse i begyndelsen og dermed afskæring mod yderligere forureningsudbredelse Stor sikkerhed for effekt så længe anlæg er i drift. 41

42 Begrænsninger: Forekomst af lavpermeable aflejringer og fri fase giver vanskeligheder pga. langsom diffusiv afgivelse af stoffer fra lavpermeable lag og langsom opløsning/afdampning af stof fra fri fase Potentielt behov for langvarig drift og efterkontrol. Checkliste I nedenstående tabel er vist en række spørgsmål der skal være taget stilling til før passiv ventilation anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at anvende oprensningsmetoden. Emne Er oprensningsvolumenet klart defineret Er forureningen (risikoen) lokaliseret i den umættede zone? Er geologien betegnet som fint sand eller grovere? Kan geologien i det område der ønskes oprenset betegnes som relativt homogen? Er stofferne der skal fjernes benzin eller chlorerede alifater (hvis nej se spørgsmål herunder) Har de stoffer der skal fjernes et effektivt damptryk på 10 Pa og en Henrys lov-konstant på 0,01 eller derover? Ved effektivt damptryk forstås damptrykket korrigeret for tilstedeværelse af andre fri fase komponenter. Er der udført ventilationstests til bedømmelse af jordens permeabilitet og hermed fastlæggelse af vakuumboringernes effektive radius? Er det besluttet hvilke type af filtre (horisontale/vertikale) der skal anvendes? Er det estimeret hvor mange boringer der skal anvendes? Er der anvendt realistiske boringsafstande i projektet (max 8-10 meter mellem boringer), hvis ikke er der specielle forklaringer? Er der opstillet alternative planer for hvilke tiltag der skal gøres hvis forventningerne til fremdriften ikke forløber planmæssigt? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand og indeklima på længere sigt? Ja Nej 42

43 Referencer /1/ EPA (2001): A Citizen s Guide to Soil Vapor Extraction and Air Sparging., EPA 542-F /2/ Miljøstyrelsen (2002): Afprøvede teknologier under Miljøstyrelsens Teknologiprogram for jord- og grundvandsforurening. Miljøprojekt

44 2.8 Oppumpning og on-site vandbehandling Teknikbeskrivelse Oppumpning og on-site vandbehandling er en teknik der forhindrer forurenet vand i at sprede sig fra en forurenet lokalitet til grundvandsressourcer der udnyttes til drikkevandforsyning eller til recipienter. Tidligere blev metoden også forsøgt anvendt til reduktion af kildestyrken i hot-spot områder. Erfaringer har vist, at den mængde stof der fjernes via oppumpning af vand normalt er meget lille sammenlignet med den masse af opløsningsmidler der er i et kildeområde. Derfor vil en oprensning baseret på denne teknik være meget langsigtet. I bedste fald vil den tage årtier og i værste fald århundreder. Den mest optimale udnyttelse af teknikken opnås ved at man pumper den mindst mulige vandmængde for at opnå indfangning af den fane der er målet. Dette er styret af de hydrauliske parametre i magasinet, som kan bestemmes ved en f.eks. prøvepumpning eller en flowlog. Omkostningerne til vandbehandling er stærkt afhængige af den mængde der pumpes op. Afhængig af vandkvaliteten og udlederkrav vil der være større eller mindre krav til vandbehandlingen. Hvis der pumpes på reducerede magasiner med bare et moderat jern- og manganindhold, vil det ofte være nødvendigt med en fjernelse af dette før en rensning for forureningskomponenter. Dette gøres typisk ved trykfiltrering på sand/antracit filtre. Der er to almindeligt anvendte renseformer for opløsningsmidler i vand i kommerciel drift. Den simpleste er en direkte filtrering af vandet gennem aktivt kul inden udledning. Den anden er beluftning af vandet i inka- eller kolonnebelufter, hvor opløsningsmidlerne strippes over på gasfasen. Luften kan afhængig af miljøkrav renses igennem et luft kulfilter inden udledning. Ved begge metoder er det muligt at komme ned på lave værdier i vandet der ledes fra anlægget. Igennem de seneste år har der været forsøgt med en række andre metoder som jernfiltre og ozonering/peroxid behandling samt elektrokemisk oxidation, men ingen af disse er endnu fuldt kommercialiserede eller økonomisk attraktive ved de lave koncentrationer der normalt er i vand der pumpes op fra afværgeboringer. Oppumpning af fri fase er behandlet i afsnittet Dual Phase Extraction/Bioslurping se afsnit

45 Figur 3.8 viser en principskitse for metoden /1/. Figur 3.8 Oppumpning og vandbehandling. Den vandmængde der pumpes årligt op kan være anseelig. Det bør derfor undersøges om man udnytte vandet som sekundavand (kølevand, procesvand) i nærheden, eller om det skal ledes til recipient eller kloak. I sidste tilfælde kan der blive stillet krav om betaling af afledningsafgift, der kan være en meget stor post i det samlede omkostningsbudget. Se i øvrigt VJ s beslutningsværktøj til afledning af afværgevand /4/. 45

46 Væsentlige parametre De væsentligste tekniske parametre der afgør om en oprensning med denne metode bliver succesfuld er: Om de hydrauliske forhold er tilstrækkelig godt kendte. Om boringerne er korrekt dimensioneret og filterkastet. Om der kan pumpes tilstrækkeligt i de udførte boringer til at fanen afskæres (tilstrækkelig permeabilitet i forhold til antal boringer). Boringernes placering (både vertikalt og i planet) i forhold til forureningen. I kalk kan forureningen spredes til hidtil uforurenede områder hvis filtrene placeres ukritisk. Om driftsorganisationen er i stand til at holde anlægget i gang over en meget lang driftsperiode. Afværge overfor Grundvand Stoffer BTEX, benzin, diesel/gasolie, chlorerede opløsningsmidler og pesticider. Geologi og hydrogeologi Sandede jordlag eller grovere i den mættede zone. Tid/økonomi Oppumpning med efterfølgende on-site behandling har relativ lave etableringsog driftsomkostninger men oftest en lang driftsperiode. Der kan komme store omkostninger til afledningsafgift. Erfaringer Fordele: Afprøvet og simpel teknologi Den hydrauliske kontrol giver stor sikkerhed for effekt så længe anlægget er i drift. Begrænsninger: Forekomst af fri fase giver vanskeligheder pga. langsom opløsning Potentielt behov for langvarig drift og efterkontrol. Checkliste I nedenstående tabel er vist en række spørgsmål der skal være taget stilling til før oppumpning med onsite behandling anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at anvende oprensningsmetoden. 46

47 Emne Er oprensningsvolumenet klart defineret Er forureningen (risikoen) lokaliseret i den mættede zone? Er der overordnet set nogen muligheder for genanvendelse af vandet? Er den overordnede strømningsretning og -hastighed kendt? Er de overordnede hydrauliske forhold (ledningsevne og gradient) kendt på stedet? Er forureningen afgrænset både horisontalt og vertikalt tilstrækkeligt til at antallet af boringer kan estimeres? Kendes koncentrationen af opløsningsmidler i blandingsvandet, så en rensningstype kan vælges? Er den overordnede geokemi i vandet kendt, så eventuel for rensning kan evalueres? Er vandets bestemmelsessted fastlagt, dvs. skal det til recipient, kloak, genbruges? Er der opstillet alternative planer for hvilke tiltag der skal gøres hvis forventningerne til fremdriften ikke forløber planmæssigt? Er der udarbejdet en drifts- og moniteringsinstruks for anlægget? Er kriterierne for afslutning veldefinerede? Ja Nej Referencer /1/ EPA (2001): A Citizen s Guide to Pump and treat, EPA 542-F /2/ Amternes Videncenter for Jordforurening (2005): Vurdering af afværgepumpning som afværgemetode. Teknik og Administration nr. 2 /3/ Amternes Videncenter for Jordforurening (2003): Afværgehåndbog om chlorerede stoffer i jord og grundvand. Teknik og Administration nr. 4. /4/ Videncenter for Jordforurening (2007): Afledning af afværgevand. Teknik og Administration (udgives 2007). 47

48 2.9 Dual Phase Extraction/Bioslurping Teknikbeskrivelse Formålet med Dual Phase Ekstraktion er en samtidig oppumpning af flygtig organisk forurening fra både poreluft og grundvand. Dette sker fra boringer, hvor filteret er placeret delvis i den mættede og delvis i den umættede zone. Boringerne skal være lufttætte for at skabe vakuum, så der kan oppumpes af poreluft. Idet der oppumpes poreluft vil metoden virke bedst i finsandede eller siltede aflejringer (k = m/s), fordi der ved lerede aflejringer (k < 10-8 m/s) vil være en ringe virkningsgrad og ved højpermeable aflejringer vil være risiko for tab af effektivitet pga. kortslutning af luftens strømningsveje og utilstrækkeligt vakuum. En fordel ved metoden er, at der ved hjælp af vakuummet kan frigøres olieprodukt, som ellers er bundet i kapillarzonen af kapillarkræfter, som er mindre end det atmosfæriske tryk. Der kan typisk anvendes to konfigurationer: 1. Oppumpning ved hjælp af to pumper 2. Oppumpning ved hjælp af en enkelt pumpe Ved begge metoder ledes vand og luft til videre behandling, eksempelvis adskillelse i luft- og vandfase af eventuelt emulgeret olieprodukt, kulfiltrering af luftafkast, beluftning eller kulfiltrering af vand til en renhedsgrad, der kan ledes ud til recipient. Oppumpning ved hjælp af to pumper I denne opsætning sker oppumpningen af grundvand på traditionel vis ved hjælp af en dykpumpe, mens der ved hjælp af en vakuumpumpe etableres et vakuum til oppumpning af poreluft fra den umættede zone. Se nedenstående figur. Udover at vakuumpumpen fjerner flygtig forurening, som fordamper til poreluften, øger vakuummet samtidig effektiviteten af den konventionelle grundvandsoppumpning. Denne forbedring sker ved at der skabes en større trykgradient hen mod pumpeboringen, hvilket er specielt nyttigt i tilfælde, hvor der ikke kan skabes en større sænkning. Den øgede trykgradient øger således den mulige oppumpning af vand samtidig med at flygtige forbindelser i den umættede zone mobiliseres og fjernes ved hjælp af vakuummet. 48

49 Figur 3.9 Dual Phase ekstraktion med to pumper /1/. Oppumpning ved hjælp af en enkelt pumpe Ved anvendelse af en enkelt pumpe oppumpes der en blanding af vand og luft ved hjælp af en vakuumpumpe. Denne metode er begrænset til dybder mindre en 10 m, da vand ikke kan løftes højere ved vakuum. I praksis betyder det, at metodens effektivitet vil være meget begrænset hvis grundvandsspejlet står dybere end 7-8 m u.t. Placeres pumpens sugerør lige i overfladen af den frie oliefase, kaldes metoden ofte for bio-slurping. Afværge overfor Jord og grundvand Stoffer Lettere fraktioner af olie- og benzinprodukter (LNAPL). 49

50 Geologi og hydrogeologi Forurening i finsandede og siltede aflejringer. Rettet mod oprensning både over og under grundvandsspejlet. Tid/økonomi Tidsbegrænset anlægsprojekt. Moderate anlægsudgifter og moderate driftsudgifter. Erfaringer Fordele Forøget virkningsgrad af pumpeboringer Forøget influensradius af pumpeboringer Fjernelse af evt. fri fase olieprodukt Samtidig afværge på jord og grundvand. Begrænsninger Teknologi med begrænset erfaring i Danmark Ikke egnet til oprensning i ler Beslaglægger arealer til boringer, rørføringer, ventilatorer og kulfiltre i oprensningsperioden. Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før Dual Phase Extraction kan anvendes som afværgeteknik. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for, at teknikken skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Er oprensningsvolumenet klart defineret? Er forureningen (risikoen) lokaliseret i både den umættede og mættede zone? Er forureningen lokaliseret i sandede og siltede aflejringer Består forureningen af flygtige forbindelser Er der opstillet alternative planer for hvad der skal gøres, hvis forventningerne til oprensningen ikke forløber planmæssigt? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor jord og grundvand på længere sigt? Ja Nej 50

51 Referencer /1/ Miljøstyrelsen (2006): Metoder og økonomi til fjernelse af restforurening af benzin Nykøbingvej 295, Radsted. Miljøprojekt nr /2/ Remediation Technologies Screening Matrix and Reference Guide, version Dual Phase Extraction. 51

52 2.10 Airsparging Teknikbeskrivelse Air sparging er en in situ afværgeteknik baseret på indblæsning af atmosfærisk luft i og/eller under den forurenede del af den mættede zone. Ofte foretagesindblæsningen 1,0-1,5 meter under de forurenede jordlag. Indblæsningen kan dels foretages med henblik på fjernelse af stoffer med et højt damptryk fra jordlagene, såsom BTEX er og chlorerede opløsningsmidler (flygtige stoffer), og dels med henblik på at øge den mikrobielle omsætning af aerobt nedbrydelige stoffer, såsom let og tung gasolie, ved tilførsel af ilt med den atmosfæriske luft. Air sparging som udelukkende sigter mod forceret biologisk nedbrydning benævnes ofte bio sparging. Ved air sparging vil der oftest være behov for at etablere et vakuumventilationssystem til kontrolleret opsamling af de frigjorte stoffer fra grundvandszonen. Air sparging kan anvendes i sandede jordlag eller grovere jordtyper. Den typiske begrænsning i oprensningseffekten er langsom diffusiv frigørelse af forureningskomponenter fra finkornede lavpermeable jordlag i den mættede zone samt fra kapillarzonen. Endvidere kan sådanne lavpermeable jordlag i den mættede zone udgøre en barriere for luftstrømningen og medføre, at den indblæste luft under opstigningen i grundvandszonen strømmer ud af oprensningsområdet og ikke berører de forurenede jordlag. Herudover kræver det at magasinet er frit så den opstigende luft kan suges op fra den overliggende umættede zone. Boringerne der indblæses i kan udføres vertikale og horisontale afhængig af adgangsforhold og økonomiske overvejelser. Air sparging kan anvendes overfor kildeområder for forurening på residual fri fase. Større puljer af mobil fri fase bør oppumpes før etableringen af airsparging. Figur 3.10 viser princippet i air-sparging. 52

53 Figur 3.10 Princip i airsparging. Væsentlige parametre De væsentligste parametre der afgør om en oprensning med denne metode bliver succesfuld er: Jordens permeabilitet. Hvis jorden er for finkornet, dvs. silt og derunder, vil modstanden mod injektionen af luft være meget høj og virkningsgraden lille. Jordens homogenitet. Ved bare mindre linser med lav ledningsevne i den mættede zone kan luftfordelingen blive så uensartet, eller i værste fald bevirke at stof skubbes rundt via gasfasen til uforurenede områder i den mættede zone. Dette er også årsagen til at air-sparging ikke kan anbefales i opsprækkede medier som kalk. Forureningens kemisk-fysiske egenskaber. Stoffer der skal ventileres skal have tilstrækkeligt høje damptryk og høje Henrys lov konstanter til at de fordamper og går over på gasform. En komplikation kan være, at stoffet er en komponent i en fri fase blanding hvor damptrykket af denne grund er reduceret. For uddybende beskrivelser af teknikken henvises til speciallitteraturen, se online rapporter hos eksempelvis /2,3/ Afværge overfor Grundvand 53

54 Stoffer BTEX, benzin, let gasolie og chlorerede opløsningsmidler. Geologi og hydrogeologi Sand og grus. Frit magasin i den mættede zone. Tid/økonomi Airsparging har moderate etablerings- og driftsomkostninger og en mellemlang driftsperiode. Erfaringer Fordele: Afprøvet teknologi Hurtig forureningsfjernelse i begyndelsen og dermed afskæring mod yderligere forureningsudbredelse Stor sikkerhed for effekt så længe anlæg er i drift. Begrænsninger: Langvarigt anlægsprojekt med moderate støjgener Forekomst af lavpermeable aflejringer og fri fase giver vanskeligheder pga. langsom diffusiv afgivelse af stoffer og langsom opløsning/afdampning af stof fra fri fase Potentielt behov for langvarig drift og efterkontrol. 54

55 Checkliste I nedenstående tabel er vist en række spørgsmål der skal være taget stilling til før air sparging anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at anvende oprensningsmetoden. Emne Ja Nej Er oprensningsvolumenet klart defineret Er forureningen (risikoen) lokaliseret i den mættede zone? Er forureningen (risikoen) lokaliseret i den mættede zone? Er geologien betegnet som fint sand eller grovere? Kan geologien i det område der ønskes oprenset betegnes som relativt homogen? Er stofferne der skal fjernes benzin eller klorerede alifater Har de stoffer der skal fjernes et effektivt damptryk på 10 Pa og en Henrys lov-konstant på 0,01 eller derover?. Ved effektivt damptryk forstås damptrykket korrigeret for tilstedeværelse af andre fri fase komponenter. Er det afklaret hvilke installationer i jorden, samt hvilke andre ydre forhold der influerer på hvordan boringer kan placeres? Er det besluttet hvilke type af filtre (horisontale/vertikale) der skal anvendes? Er det estimeret hvor mange boringer der skal anvendes? Er der anvendt realistiske boringsafstande i projektet (max 8-10 meter mellem boringer), hvis ikke er der specielle forklaringer? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand på længere sigt? Referencer /1/ EPA (2001): A Citizen s Guide to Soil Vapor Extraction and Air Sparging., EPA 542-F /2/ Miljøstyrelsen (2002): Afprøvede teknologier under Miljøstyrelsens Teknologiprogram for jord- og grundvandsforurening. Miljøprojekt 714. /3/ Amternes Videncenter for Jordforurening (2003): Afværgehåndbog om chlorerede stoffer i jord og grundvand. Teknik og Administration nr

56 2.11 In-well Aerator Teknikbeskrivelse In-well Aerator er en teknik til oppumpning og rensning af forurenet grundvand. Teknologien er en in-situ teknik, hvor grundvandet renses ved indblæsning af luft i boringen gennem en belufter. In-well Aeratoren kombinerer grundvandsoppumpning ved lufthæveprincippet med forureningsfjernelse ved stripning. Der sker en stripning af forureningskomponenterne både i forbindelse med oppumpningen/lufthæveprincippet og med forskellige beluftere i boringen. Der indblæses luft ca. 1 meter fra bunden af boringen. Hermed opnås at densiteten af væskesøjlen inde i boringen reduceres, og der etableres en trykgradient fra formationen til boringen, således at der opnås en pumpeeffekt. Når luftboblerne stiger op gennem vandsøjlen inde i boringen, vil de flygtige stoffer overføres fra vand til luftfase. Den stigende luft transporterer de flygtige stoffer op mod toppen af boringen/in-well Aeratoren. Vandet ledes videre forbi en eller flere beluftere, hvor der sker en yderligere stripning af de flygtige stoffer. Antallet af beluftere afhænger blandt andet af oprensningskravet samt koncentrationerne af de forurenende stoffer. Teknikken er karakteriseret ved følgende: Der kræves ikke forrensning af vandet Der anvendes alene trykluft som drivkraft/energikilde Rensningen af grundvandet foretages i selve afværgeboringen In-well Aeratoren medfører ingen spredning af forureningen i formationen Stripningen kan foregå i flere trin. In-well Aeratoren består af et system af PVC rør, som illustreret i nedenstående figur. In-well Aeratoren nedsænkes i en traditionel, filtersat boring. Rørene fungerer dels som stigrør i forbindelse med lufthævepumpning dels som beluftere. For at opnå tilstrækkelig plads til de nødvendige installationer skal boringen som minimum udføres i ø200 ø300 mm. For at der kan ske en effektiv oprensning skal oppumpningen ske fra et magasin med en vis hydraulisk ledningsevne. Typisk fra sandede og grusede formationer. Anvendelsesområdet er oprensning af opløst grundvandsforurening med flygtige organiske stoffer (VOC), herunder chlorerede opløsningsmidler og de lettere fraktioner af olie- og benzinprodukter. Flygtige organiske stoffer er stof- 56

57 fer, der på grund af deres høje flygtighed (høj Henry s konstant og damptryk) har let ved at diffundere fra væske over på dampform. Disse stoffer vil således optræde med forholdsvis høje koncentrationer i gasfasen i et system med væske og gasfase. Figur 3.11 Principskitse for In well Aerator /1/ Afværge overfor Grundvand 57

58 Stoffer Chlorerede opløsningsmidler og de lettere fraktioner af olie- og benzinprodukter (LNAPL). Geologi og hydrogeologi Forurening i sand og grus. Rettet mod oprensning i mættet zone. Tid/økonomi Tidsbegrænset anlægsprojekt. Relativ små anlægsudgifter og moderate driftsudgifter. Erfaringer Fordele Effektiv oppumpning og rensning af grundvand for flygtige organiske stoffer på opløst form God til oprensning af lavtydende magasiner Begrænset pladsbehov Ringe behov for tilsyn og vedligehold. Begrænsninger Teknologi med begrænset erfaring i Danmark Moderate driftsudgifter. Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før In well Aeratoren kan anvendes som afværgeteknik. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at teknikken skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Er oprensningsvolumenet klart defineret? Er forureningen (risikoen) lokaliseret i den mættede zone? Er forureningen lokaliseret i grusede og sandede formationer? Består forureningen af opløste organiske stoffer? Er der opstillet alternative planer for hvad der skal gøres, hvis forventningerne til oprensningen ikke forløber planmæssigt? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand og arealanvendelse på længere sigt? Ja Nej 58

59 Referencer /1/ Miljøstyrelsen (2006): Metoder og økonomi til fjernelse af restforurening af benzin Nykøbingvej 295, Radsted. Miljøprojekt nr /2/ Miljøstyrelsen (2001): Afprøvning af In well Aerator. Miljøprojekt nr /3/ Miljøstyrelsen (2003): Afprøvning af In well Aerator på lavtydende magasin. Miljøprojekt nr Teknologiprogrammet for jord- og grundvandsforurening. 59

60 2.12 Dampstripning og vakuumekstraktion Teknikbeskrivelse Dampstripning er en teknik, hvor damp injiceres i den forurenede zone fra kanten af forureningen ind mod midten i kombination med, at der foretages en vakuumventilering og oppumpning af grundvand inde i det forurenede område. Teknikken kan anvendes både i mættet og umættet zone. Figur 3.12 viser princippet i dampstripning. Figur 3.12 Princip i dampstripning Væsentlige parametre De væsentligste parametre, der afgør om en oprensning med denne metode bliver succesfuld, er: At forureningen kan bringes på dampform, alternativt mobiliseres pga. reduktion i viskositet. Jordens permeabilitet. Ved lille permeabilitet kan der kun injiceres små dampmængder og trækkes mindre mængder luft igennem jorden, hvilket forhindrer en effektiv oprensning inden for en rimelig driftsperiode. Jorden bør således være fint sand eller grovere, dog kan lerlinser op til 1-2 m i tykkelse accepteres, hvis der er grovere sandlag, hvor dampen kan strømme rundt om leren. 60

61 Tilstrømning af vand. Hvis ikke tilstrømningen af vand udefra kan kontrolleres, skal der bruges ekstreme mængder af energi på at opvarme dette. Samtidig vil det være svært at opvarme den nederste del af behandlingszonen, da der vil stå vand over, hvilket forhindrer damptemperaturer. Forureningens placering i forhold til tilstrømningszonerne kan derfor være kritisk. Behandlingsanlæggets kvalitet. Ved valg af materialer, der ikke er tilstrækkeligt hårdføre, vil man opleve en masse nedbrud. I reparationstiden afkøler jorden, hvilket leder til stærkt øgede omkostninger ved oprensningen. Høje temperatur overfladenært. På grund af de relativt høje temperaturer, der vil være i og omkring boringerne, kan der opstå problemer med ledninger i jorden (kloak, el, telefon, vand etc.), ligesom opvarmning af bygninger kan være problematisk. Ændringer i jordens geotekniske egenskaber. På grund af udtørring kan nogle jordarter svinde med sætningsskader til følge. Afværge overfor Jord og grundvand Stoffer BTEX, benzin, diesel/gasolie, tung olie, chlorerede opløsningsmidler, PAH samt PCB og kviksølv. Geologi og hydrogeologi Fint sand eller grovere. Mættet og umættet zone i kildeområdet. Tid/økonomi Dampstripning har store etableringsomkostninger og store driftsomkostninger, men en kort driftsperiode. Erfaringer Fordele Tidsbegrænset anlægsprojekt, der begrænser varigheden af gener (støj, støv, rådighedsindskrænkning) Hurtig forureningsfjernelse og dermed øjeblikkelig nedbringelse af kildestyrke Kan nå forureninger tæt ved og under bygninger Mindre permeable indslag i jorden oprenses også Stor sikkerhed for effekt Lille behov for drift og begrænset efterkontrol. Begrænsninger Stiller krav til en vis permeabilitet i jorden. Lille risiko for sætningsskader på bygninger Teknikken har endnu kun været brugt til få oprensninger i Danmark Store anlægsomkostninger 61

62 Checkliste I nedenstående tabel er vist en række spørgsmål der skal være taget stilling til før dampoprensning anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at anvende oprensningsmetoden. Emne Ja Nej Er oprensningsvolumenet klart defineret Er geologien betegnet som fint sand eller grovere i hovedparten af lagserien? Er der vurderet på hvilke mængder af vand der skal varmes op på grund af indtrængning? Er der særligt følsom arealanvendelse på grunden? Hvis ja til ovennævnte, kan denne anvendelse ændres midlertidigt i oprensningsperioden. Er jordens geotekniske egenskaber vurderet Er det afklaret hvilke installationer der er i jorden, samt hvilke andre ydre forhold (adgang mv.), der influerer på hvordan boringer mv. kan placeres? Er Miljøstyrelsens dampmodel /7/ anvendt til vurdering af dampzoner? Er det estimeret hvor mange boringer der skal anvendes? Er det estimeret hvor meget damp der skal injiceres, samt mængder af vand og luft der skal opsuges? Er der opstillet alternative planer for hvad der skal gøres, hvis forventningerne til fremdriften ikke forløber planmæssigt? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand på længere sigt? Referencer /1/ EPA (2001): A Citizen s Guide to In Situ Thermal Treatment Methods, EPA 542-F /2/ Miljøstyrelsen (2002): Afprøvede teknologier under Miljøstyrelsens Teknologiprogram for jord- og grundvandsforurening. Miljøprojekt 714. /3/ Amternes Videncenter for Jordforurening (2003): Afværgehåndbog om chlorerede stoffer i jord og grundvand. Teknik og Administration nr

63 /4/ Miljøstyrelsen (2004):Dampoprensning af klorerede opløsningsmidler på tidligere industrigrund i Hedehusene. Miljøprojekt 877. Teknologiprogrammet for jord- og grundvandsforurening. /5/ Miljøstyrelsen (2003):Dampoprensning under en bygning. Miljøprojekt 749. Teknologiprogrammet for jord- og grundvandsforurening. /6/ Larsen, T, et al (2007): Oprensning på Clip Rens udfordringer med damp i den mættede zone. Indlæg på vintermødet 6-7. marts 2007, Vingsted. ATV. /7/ Miljøstyrelsen (2002): Modellering af opvarmning ved dampinjektion (MODI). Miljøprojekt 679. Teknologiudviklingsprogrammet. 63

64 2.13 Varmeledning og vakuumekstraktion Teknikbeskrivelse Opvarmning med varmeledning er baseret på at energi fra brønde opvarmet til flere hundrede grader breder sig ved varmeledning ud i den omkringliggende jord. Som følge af at temperaturen stiger øges damptrykket for både vand og opløsningsmidler. De dannede dampe vil kunne suges op ved hjælp af vakuumventilering, enten i jorden eller ved at etablere et kunstigt lag over jorden med tilstrækkelig permeabilitet til at dampene kan opsuges. Jævnfør afsnittet om dampoprensning, vil man med meget stor effektivitet kunne fjerne opløsningsmidlerne fra den del af jorden, der har opnået damptemperaturer, dvs. 100 C og derover. Nedenstående figur viser princippet i termisk varmeledning i kombination med vakuumventilering. Figur 3.13 Principskitse af termisk assisteret vakuumventilation /3/. Varme breder sig ud fra brønden, samtidig suges dannede dampe ud. 64

65 Væsentlige parametre De væsentligste parametre, der afgør om en oprensning med denne metode bliver succesfuld, er: Vandmængden og tilstrømningen i jorden. Hvis der strømmer bare mindre mængder af vand til oprensningsområdet har denne metode store problemer med at levere tilstrækkelige mængder af energi til opvarmningen af dette. Det bør derfor være klart, senest i forbindelse med projekteringen, om dette er tilfældet. Materialevalg til installationer. På grund af høje temperaturer dannes bl.a. saltsyre, hvilket kan give korrosionsproblemer. Styrke i stål aftager også betydeligt ved høje temperaturer, hvilket kan give stabilitetsproblemer. Behandlingsanlæg og installationer i jorden skal derfor være forberedt på dette. Høje temperaturer overfladenært. På grund af de relativt høje temperaturer, der vil være i og omkring brøndene, kan der opstå problemer med ledninger i jorden (kloak, el, telefon, vand etc.), ligesom opvarmning af bygninger kan være problematisk. Ændringer i jordens geotekniske egenskaber. På grund af udtørring kan nogle jordarter svinde med sætningsskader til følge. Afværge overfor Jord og grundvand. Stoffer BTEX, benzin, diesel/gasolie, tung olie, chlorerede opløsningsmidler og PAH. Geologi og hydrogeologi Grus, sand og ler. Nøje overvågning af evt. sætninger ved anvendelse i nærheden af områder med tørve- og gytjeaflejringer. Fortrinsvis umættet zone i kildeområdet. Tid/økonomi Store etableringsomkostninger og store driftsomkostninger, men en kort driftsperiode. 65

66 Erfaringer Fordele: Tidsbegrænset anlægsprojekt, der begrænser varigheden af gener (støj, støv, rådighedsindskrænkning) Hurtig forureningsfjernelse og dermed øjeblikkelig nedbringelse af kildestyrke Kan nå forureninger tæt ved og under bygninger Stor sikkerhed for effekt i finkornede aflejringer Ingen behov for drift og begrænset efterkontrol. Begrænsninger: Risiko for sætningsskader på bygninger Risiko for opvarmning af bygninger og installationer i jord Teknologi med begrænset erfaring i Danmark. Checkliste I nedenstående tabel er vist en række spørgsmål der skal være taget stilling til før passiv ventilation anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at anvende oprensningsmetoden. Emne Ja Nej Er geologien betegnet som silt eller finere i hovedparten af lagserien? Hvis nej til ovennævnte er forureningen da beliggende over grundvandspejlet? Er der særligt følsom arealanvendelse på grunden? Hvis ja til ovennævnte, kan denne anvendelse ændres midlertidigt i oprensningsperioden. Er jordens geotekniske egenskaber vurderet? Er det afklaret hvilke installationer der er i jorden, samt hvilke andre ydre forhold der influerer på hvordan boringer mv. kan placeres? Er det estimeret hvor mange boringer/varmebrønde der skal anvendes? Er det estimeret hvor meget energi der skal tilføres, og over hvor lang tid? Er det estimeret hvor meget damp og luft der skal opsuges? Er der opstillet alternative planer for hvilke tiltag der skal gøres hvis forventningerne til fremdriften ikke forløber planmæssigt? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand på længere sigt? 66

67 Referencer /1/ EPA (2001): A Citizen s Guide to In Situ Thermal Treatment Methods, EPA 542-F /2/ Miljøstyrelsen (2002): Afprøvede teknologier under Miljøstyrelsens Teknologiprogram for jord- og grundvandsforurening. Miljøprojekt 714. /3/ Amternes Videncenter for Jordforurening (2003): Afværgehåndbog om chlorerede stoffer i jord og grundvand. Teknik og Administration nr. 4. /4/ TerraTherms hjemmeside: 67

68 2.14 Kemisk oxidation Teknikbeskrivelse Kemisk oxidation er en teknik, hvor der tilsættes et kraftigt oxidationsmiddel til jord eller grundvand, som destruerer forureningsstofferne kemisk. Foruden forureningen oxideres en del af det naturlige organiske materiale og evt. reducerede metaller i sedimentet. Med mindre der er store mængder fri fase tilstede, vil forbruget til oxidation af sedimentet dominere. Oxidationen af sedimentet og grundvandet kan hjælpe til at stimulere efterfølgende aerob bionedbrydning. Der findes forskellige oxidationsmidler: Peroxid (specielt som Fentons reagens) Ozon Permanganat Persulfat. Fentons reagens og ozon er hurtige reagenser med kort levetid, der kun virker ved lave ph-værdier. Der findes dog også en modificeret Fentons reagens, som virker ved neutrale ph. Fentons reagens tilføres i vandig opløsning og ozon tilføres som gas. Permanganat og persulfat er i modsætning hertil langsommere reagenser med længere levetid. De kan tilsættes som vandige opløsninger eller som fast fase, som så opløses af infiltrerende regnvand eller gennemstrømmende grundvand. Persulfat kan aktiveres ved opvarmning eller tilsætning af metaller, hvorved effektiviteten øges. Under danske forhold (med ofte velbufrede forhold) vurderes permanganat og persulfat at være de bedst egnede oxidationsmidler. Figur 3.14 Tilsætning af permanganat på Dalumvej, Odense /3/. Flere af oxidationsmidlerne er stærkt toksiske overfor akvatiske organismer og stofferne er sundhedsskadelige at indånde. Der er derfor en række forhold, både af hensyn til arbejdsmiljø og påvirkning af eksternt miljø, der skal tages stilling til før anvendelsen. Dette omfatter bl.a. præcis kortlægning af grundvandets strømningsretning og passende dosering af oxidationsmiddel i forhold til forureningsmængde, således at overskuddet af oxidationsmiddel minimeres. Væsentlige parametre De væsentligste parametre, der afgør om en oprensning med denne metode bliver succesfuld, er: Geologiske inhomogeniteter. Succesen er afhængig af, at forurening og oxidationsmiddel bringes i kontakt. Valg af korrekt doseringsmetode og oxidationsmiddel. Tilstedeværelsen af større mængder organisk stof i jorden. Dette kan forøge forbruget af permanganat og i værste fald betyde alvorlige geotekniske ændringer efter endt oprensning. 68

69 Nærhed af overfladevand/recipienter. Hvis der er overfladerecipienter i umiddelbar nærhed, skal det meget nøje overvejes, om risikoen ved anvendelsen er uacceptabel i forhold til recipienterne. Afværge overfor Grundvandsforurening, arealanvendelse og indeklimaforurening. Teknikken egner sig især til kildeoprensning. Stoffer Diesel/gasolie, tung olie, chlorerede opløsningsmidler, mange pesticider, f.eks. triaziner og phenoxysyrer.pesticider samt PAH. Geologi og hydrogeologi Forurening i sand (og visse tilfælde ler) i den mættede og umættede zone. Tid/økonomi Tid og økonomi er afhængig af valg af oxidationsmiddel og leveringsmekanisme. Der skal dog påberegnes en del anlægsudgifter og ofte begrænsede driftsudgifter. Erfaringer Fordele Kemisk oxidation er anvendt flere gange i Danmark og er hyppigt anvendt i bl.a. USA. Metoden virker overfor mange forureningstyper Metoden er meget effektiv og hurtig Begrænsninger I heterogene aflejringer kan det være vanskeligt at bringe forurening og oxidationsmiddel i kontakt Tilstedeværelsen af større mængder organisk stof i jorden vil øge oxidationsmiddelforbruget, og kan i værste tilfælde betyde alvorlige geotekniske ændringer efter endt oprensning Hvis der er overfladerecipienter i nærheden, skal det nøje overvejes om risikoen ved anvendelsen er uacceptabel i forhold til recipienten. Kemisk oxidation kan medføre mobilisering af metaller, som følge af ph ændringer eller oxidation (f.eks. Cr(III) til Cr(IV)) Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før kemisk oxidation anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør 69

70 kunne besvares bekræftende for at kemisk oxidation skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Kan man undgå udstrømning til overfladerecipienter? Er det naturlige oxidantforbrug bestemt? Er geologien så godt beskrevet, at metoden til dosering kan vælges? Er de geotekniske aspekter vurderet? Er der risiko for mobilisering af metaller eller uønsket oxidation? Er det afklaret hvilke installationer der er i jorden, samt hvilke andre ydre forhold der influerer på hvordan dosering skal foretages? Er det estimeret hvor meget oxidationsmiddel, der skal tilføres, og over hvor lang tid? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand på længere sigt? Er der udarbejdet en strategi ved tilbageslag? Ja Nej Referencer /1/ Broholm, M.M., Hønning, J. og Bjerg, P.L., Kemisk oxidation med permanganat. Miljøprojekt nr. 1066, Miljøstyrelsen /2/ US EPA, Engineering Issue Paper: In Situ Chemical Oxidation, EPA 600-R /3/ Bjerg, P.L. og Broholm, M.M., Anaerob deklorering og oprensning af lavpermeable aflejringer. Institut for Miljø og Ressourcer, DTU. 70

71 71

72 2.15 Reaktiv væg med jern (0) Teknikbeskrivelse Kemisk reduktion anvendes til at omdanne grundvandsbåren forurening primært med chlorerede opløsningsmidler og hexavalent chrom. Som følge af den naturlige grundvandsstrømning bringes forureningskomponenterne i kontakt med det reaktive materiale i væggen. Det hyppigst anvendte reaktive materiale er nul valent jern, Fe o. Ved kontakt med de store mængder Fe o i væggene opnås som følge af anaerob jernkorrosion et kraftigt fald i grundvandsmiljøets redoxpotentiale. Eventuel opløst ilt i grundvandet fjernes ved rustdannelse, hvorefter jernkorrosionen forløber under dannelse af brint, hydroxylioner og divalent jern, Fe 2+. Det kraftige fald i redoxpotentiale medfører, at blandt andet de chlorerede opløsningsmidler kan oxidere det metalliske jern og nedbrydes ved såkaldt reduktiv dechlorering. Nedbrydningsvejene er ikke klarlagt i detaljer, og for forskellige forureningskomponenter og jernmaterialer ses en varierende produktion af nedbrydningsprodukter, f.eks. dichlorethylener og vinylchlorid. Halveringstiden for PCE og TCE er typisk 0,5 3 timer, mens halveringstiden for nedbrydningsprodukterne kan være væsentligt højere, over 10 timer. Den anaerobe korrosion i jernvæggen kan desuden reducere opløst hexavalent chrom til trivalent chrom, der på grund af en lav opløselighed udfælder i jernvæggen. De permeable vægge kan enten etableres i hele grundvandsfanens tværsnit eller i en del af tværsnittet suppleret med impermeable barrierer (spunsplader, bentonitvæg el. lign.) resterende del af tværsnittet således, at vandet i hele fanen ledes gennem det reaktive jernmateriale (funnel and gate). For at undgå, at grundvandet strømmer udenom væggene/barriererne er det i begge tilfælde vigtigt, at væggene udføres således, at den hydrauliske ledningsevne er væsentligt større end i de omgivende jordlag. Væggene skal desuden dimensioneres således, at opholdstiden for grundvandet er tilstrækkelig til fuldstændig nedbrydning af såvel moderstoffer som nedbrydningsprodukter eller at reduktion og udfældning af hexavalent chrom kan nå at forløbe. Figur 3.15 viser principperne i reaktive vægge /1/. 72

73 Figur 3.15 Princip i reaktive vægge. 73

74 hni dimensioneringen af reaktive vægge er halveringstiden for forureningskomponenterne samt dannelse af eventuelle nedbrydningsprodukter og udfældninger nøgleparametre. En ny metode til anvendelse Fe o til kemisk reduktion er for nylig blevet introduceret. Der er tale om Fe o i form af nanopartikler, der injiceres i grundvandet, og som transporteres med grundvandet. Herved undgås problemer med etablering og f.eks. tilklogning i forbindelse med reaktive vægge og også dybereliggende forureningsfaner kan behandles. Laboratorie- og pilotskala forsøg tyder på, at der er et stort potentiale for anvendelsen af nano-jern blandt andet har det vist sig at reaktiviteten af nanoskala Fe o er højere end større skala jern. Der er dog endnu kun få erfaringer fra feltsituationer. Desuden er de generelle potentielle problemer omkring introduktionen af nanopartikler i miljøet dårligt belyst. I lighed med oppumpning og rensning on-site må det forventes at en afværge med denne metode skal foregå i årtier - århundreder. Der eksisterer endnu ikke datamateriale der kan forudsige væggenens reaktivitet på så langt sigt. Væsentlige parametre De væsentligste parametre der afgør om en oprensning med denne metode bliver succesfuld er: Om de hydrauliske forhold i magasinet er tilstrækkelig godt kendt, dvs. ledningsevne, retning og gradient inkl. årstidsvariationer. Den vertikale fordeling af ledningsevnen bør også være belyst. At jernvæggen og specielt en eventuel tragt er korrekt installeret. Grundvandets generelle kemiske sammensætning. Hårdt vand og høje sulfatindhold kan på længere sigt nedsætte reaktiviteten. Afværge overfor Grundvand Stoffer Chlorerede opløsningsmidler, pesticider samt hexavalent chrom Geologi og hydrogeologi Forurening i sand og grus. Oprensning i mættet zone mhp. reduktion af forurening i fanen. Tid/økonomi Tidsbegrænset anlægsprojekt. Relativ høje anlægsudgifter og lave driftsudgifter. Erfaringer Fordele Passiv og effektiv teknik til afskæring af grundvandsbåren forurening Tidsbegrænset anlægsprojekt, der begrænser varigheden af gener (støj, støv, rådighedsindskrænkning) 74

75 Begrænsninger Begrænsede erfaringer i Danmark Høje etableringsomkostninger Gener fra anlægsarbejdet (støj, støv, rådighedsindskrænkning) Reaktive vægge er ikke effektive overfor aromatiske hydrocarboner, dichlormethan, dichlorethaner og chlormethan Tilklogning af vægge Lang driftsperiode Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før reaktiv væg anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at reaktiv væg skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Ja Nej Er oprensningsvolumenet klart defineret? Er forureningen (risikoen) lokaliseret i den mættede zone? Er fanen afgrænset i bredden? Består forureningen af stoffer der kan omsættes ved kemisk reduktion? Er geologien opbygget således at magasinet er underlejret af ler el. lign. Er dybden til leren < m? Kan væggen fysisk placeres (bygninger el. andre konstruktioner i vejen)? Er den overordnede strømningsretning og hastighed kendt i magasinet? Er den generelle geokemi belyst? Er der truffet beslutning om installationsmetode? Er der truffet beslutning om jerntype? Er der truffet beslutning om designtype? Er der lavet en plan for hvad der skal gøres hvis væggen ikke er tilstrækkeligt effektiv? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand på længere sigt? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er kriterierne for afslutning veldefinerede? Er der ved afslutningen planlagt om væggen skal efterlades? 75

76 Referencer /1/ Amternes Videncenter for Jordforurening (2003): Afværgehåndbog om chlorerede stoffer i jord og grundvand. Teknik og Administration nr. 4. /2/ Miljøstyrelsen (2002): Afprøvede teknologier under Miljøstyrelsens Teknologiprogram for jord- og grundvandsforurening. Miljøprojekt 714. /3/ Miljøstyrelsen (2004): Reaktive vægge og filtre med jernspåner en sammenfatning. Miljøprojekt 916. Teknologiprogrammet for jord- og grundvandsforurening. /4/ ETI s hjemmeside om reaktive vægge, 76

77 77

78 2.16 Flushing Teknikbeskrivelse Formålet med flushing er: at frigøre fri fase produkt fra den mættede zone og residual produkt fra den umættede zone ved injektion af et stof, der øger opløseligheden eller mobiliteten af forureningen at oppumpe vand med frigjort forurening massereduktion (ikke total oprensning). Flushing er en forbedret form for afværgepumpning, en slags kemisk assisteret afværgepumpning. Ved flushing forstås normalt injektion af et virksomt stof (f.eks. ethanol eller methanol) i den mættede zone suppleret med samtidig fjernelse af fri fase produkt og restindhold af virksomt stof fra den mættede zone. Ideelt skal alt det tilsatte stof oppumpes, men typisk vil der være en del, der ikke kan genfindes, hvorfor der skal være tale om et ugiftigt stof, som nedbrydes naturligt. Figur 3.16 viser princippet i in-situ flushing. Figur 3.16 Princippet i in-situ flushing. 78

79 Ved metoden udføres der en eller flere injektionsboringer, filtersat i den mættede og/eller den umættede zone samt en eller flere oppumpningsboringer. I injektionsboringerne nedpumpes der et eller flere nedbrydelige og lavtoksiske stoffer, med henblik på at frigøre forurenende stoffer fra jordmatricen. Ved behandling af den umættede zone kan det være en fordel at anvende injektion via horisontale boringer, render, bassiner eller lignende, /3/. Flushing indvirker på de fysisk/kemiske parametre, der er med til at trække almindelig afværgepumpning i langdrag, og kan give en betydelig massefjernelse inden for uger i stedet for år. Metoden har så vidt vides ikke været forsøgt anvendt i Danmark. Afværge overfor Grundvand Stoffer Chlorerede opløsningsmidler og oliestoffer Geologi og hydrogeologi Forurening i sand. Primært rettet mod oprensning i mættet zone mhp. kildereduktion. Tid/økonomi Relativ lave anlægsudgifter og driftsudgifter. Erfaringer Fordele Massereduktion opnås inden for kort tid Metoden vil kunne reducere længden af den periode, som en traditionel afværgepumpning kræver. Der opnås et direkte mål for massefjernelsen gennem moniteringsanalyser. Begrænsninger Kun begrænset erfaring i Danmark Myndighedsgodkendelse i forbindelse med injektion af aktivt stof kan være vanskelig at opnå Højere mobilitet og/eller opløselighed af olieproduktet kan medføre større spredning end der allerede er sket. Uegnet i inhomogene og lavpermeable medier Moderate genfindingsprocenter for de tilsatte stoffer. Få erfaringer i Danmark 79

80 Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før opgravning anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at opgravning skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Er oprensningsvolumenet klart defineret? Er forureningen (risikoen) lokaliseret i den mættede zone og som residual produkt i den umættede zone? Er forureningen lokaliseret i permeable aflejringer? Er der opstillet alternative planer for hvad der skal gøres, hvis forventningerne til fremdriften ikke forløber planmæssigt? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand? Er kriterierne for afslutning veldefinerede? Ja Nej Referencer /1/ Miljøstyrelsen (2002): Afværge af grundvandsforurening ved kombination af Flushing og MPPE-vandrensning. Miljøprojekt Nr /2/ Flushing og MPPE. Orientering fra Amternes Videncenter for Jordforurening 4/2000. /3/ Technology Status Report, In Situ Flushing. Ground-Water Remediation Technologies Analysis Center (GWRTAC) November /4/ Technology Overview Report, In Situ Flushing. Ground- Water Remediation Technologies Analysis Center (GWRTAC) June

81 81

82 2.17 Reaktiv væg med sorbentmateriale Teknikbeskrivelse Mange stoffer kan fjernes fra grundvandet ved sorption eller ionbytning, hvilket er hyppigt anvendt i f.eks. kulfiltre. Processerne kan også udnyttes i in-situ afværgeteknikker ved at indbygge det sorberende materiale i en permeabel væg. Der findes mange forskellige typer sorbentmateialer f.eks. aktivt kul, lermineraler og syntetiske resiner. Gode sorbentmaterialer er hydrofobe, uopløselige, unedbrydelige og lette at håndtere. Desuden afhænger valg af sorbentmateriale i høj grad af hvilket forureningsstof, der er tale om. Sorption af forureningsstoffer i en reaktiv væg er ikke en destruktiv proces. Dette betyder, at sorptionsmaterialet, inden desorption bliver betydelig, skal udskiftes. I visse tilfælde kan der være behov for hyppige udskiftninger af sorptionsmaterialet hvis, der er høje koncentrationer af sorberende stoffer i grundvandet. Desuden bør man være opmærksom på om der kan ske konkurrence om sorptionspladserne, hvis der er andre stoffer tilstede. Ofte indbygges det sorberende materiale i kassetter i en permeabel væg. Der findes to principielt forskellige måder at opbygge en permeabel væg på, dels en kontinuert væg og dels det såkaldte funnel and gate system. Funnel and gate systemet er mest anvendt i forbindelse med sorptionskassetter, se figur Figur Skitse af funnel-and-gate system. 82

83 Ved funnel and gate systemet installeres en impermeabel væg af spunsplader, en bentonitvæg el. lign. til at styre vandstrømmen igennem den aktive væg. For at forhindre at fanen strømmer under væggen, er det en fordel, hvis denne er ført ned i underliggende lavpermable lag. For at opnå en tilstrækkelig opholdstid i væggen, uden at denne får meget store dimensioner (og hermed omkostninger) kan det være nødvendigt at lave en hydraulisk kontrol opstrøms kilden, således at vandmængden der strømmer igennem reduceres. Væsentlige parametre De væsentligste parametre, der afgør om en oprensning med denne metode bliver succesfuld, er: Om de hydrauliske forhold i magasinet er tilstrækkelig godt kendt, dvs. ledningsevne, retning og gradient, inkl. årstidsvariationer. Den vertikale fordeling af ledningsevnen bør også være belyst. At jernvæggen, og specielt en eventuel tragt, er korrekt installeret. Grundvandets generelle kemiske sammensætning. Hårdt vand og høje sulfatindhold kan på længere sigt nedsætte reaktiviteten. Afværge overfor Overfladenære grundvandsforureninger. Teknikken egner sig især til faneoprensning. Stoffer BTEX, benzin, diesel/gasolie, chlorerede opløsningsmidler og pesticider, f.eks. triaziner og phenoxysyrer. Geologi og hydrogeologi Forurening i sand i den mættede zone. Tid/økonomi Delvis tidsbegrænset anlægsprojekt. Relativ høje anlægsudgifter men også nogle driftsudgifter i forbindelse med udskiftning og efterbehandling af det sorberende materiale. Erfaringer Fordele Sorption i permeable vægge baserer sig på velkendte processer og er også implementeret som afværgeteknologi i en række sager i udlandet. Virker semi-passivt Baserer sig på velkendte processer 83

84 Begrænsninger Sorbentmaterialet skal udskiftes når kapaciteten er opbrugt Andre stoffer end forureningsstofferne kan opbruge sorptionskapaciteten Risiko for tilklogning af væg Er kun praktisk anvendelig for overfladenære forureninger Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål, der skal være taget stilling til før sorption anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for, at sorption skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Er forureningen beliggende i den mættede zone? Er geologien og hydrogeologien godt beskrevet, så væggen kan placeres præcist? Har det valgte sorbentmateriale en tilstrækkelig høj sorptionskapacitet til det aktuelle forureningsstof? Er levetiden af sorbentmaterialet beregnet, og eksisterer der en plan for hvad der skal ske derefter? Er der planlagt kontrol af om hydraulikken i væggen ændres med tiden? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand på længere sigt? Ja Nej Referencer /1/ Permeable Reactive Barriers: Lessons Learned/New Directions, Technical/Regulatory Guidelines, ITRC, /2/Kjeldsen, P., Reaktive vægge og filtre med jernspåner en sammenfatning. Miljøprojekt nr. 916, Teknologiudviklingsprogrammet for jordog grundvandsforurening 84

85 85

86 2.18 Naturlig nedbrydning Teknikbeskrivelse Naturlig nedbrydning er en afværgestrategi, der baserer sig på de naturlige processer, der reducerer toksiciteten, mobiliteten, koncentrationen eller massen af kritiske forureningsstoffer i jord og grundvand. Der foretages således ingen egentlige indgreb. Processer omfatter nedbrydning, fordampning, sorption og fortynding. Nedbrydning er dog den væsentligste, da den som den eneste proces omdanner eller destruerer stofferne. Nedbrydning er ofte redoxafhængig for nogle stoffer kræves aerobe forhold, mens der for andre kræves anaerobe forhold. Nedbrydning kan desuden kræve tilstedeværelsen af specifikke bakterier. For at naturlig nedbrydning kan accepteres som en afværgestrategi kræves en detaljeret viden om den enkelte forureningssituation og de involverede processer: herunder udarbejdelse af en konceptuel model. Desuden skal det dokumenteres at nedbrydning finder sted i tilstrækkeligt omfang. Dette gøres typisk ved en række beviser : 1. Direkte bevis - f.eks. i form af fald i koncentration eller masse over tid med afstand fra kilden 2. Indirekte bevis f.eks. forbrug af elektronacceptorer eller dannelsen af specifikke nedbrydningsprodukter 3. Supplerende bevis f.eks. dokumentation af nedbrydning under kontrollerede laboratorieforhold med sediment og grundvand fra lokalitet Efter tilvejebringelsen af et eller flere af disse beviser er det sidste trin i strategien at vurdere og monitere den fremtidige udvikling af forureningen. Herunder hører, at opstille en række kriterier for handlinger, der skal iværksættes, hvis forureningssituationen udvikler sig i en ugunstig retning. Modellering kan med fordel indgå som et værktøj til denne opgave. Naturlig nedbrydning har været implementeret som afværgestrategi i USA og en del europæiske lande især overfor forureninger med oliestoffer og chlorerede opløsningsmidler. Der er endvidere udarbejdet en del internationale protokoller. Som afværgestrategi har naturlig nedbrydning kun i begrænset omfang været brugt i Danmark, men en del af principperne har været anvendt i vid udstrækning i forbindelse med udvidede risikovurderinger. Det bør nævnes, at der er en del fagfolk, der ikke opfatter naturlig nedbrydning som en egentlig afværgestrategi men snarere som et sidste trin i en detaljeret risikovurdering. Afværge overfor Grundvand, indeklima og arealanvendelse. Teknikken kan både bruges i kildeog i faneområdet. 86

87 Stoffer BTEX, MTBE, benzin, diesel/gasolie, chlorerede opløsningsmidler og pesticider. Geologi og hydrogeologi Forurening i sand og ler. Både i den umættede og den mættede zone. De hydrogeologiske forhold bør være velbeskrevet. Tid/økonomi Naturlig nedbrydning er en metode, der strækker sig over mange år. Metoden er billig der kræves dog en omfattende undersøgelse og et solidt moniteringsprogram. Erfaringer Fordele: Naturlig nedbrydning baserer sig på processer, der allerede foregår På nogle lokaliteter findes der ikke andre økonomiske realistiske alternativer Begrænsninger: For nogle forureningsstoffer kræves meget specifikke forhold, før tilstrækkelig nedbrydning finder sted I den almene befolkning kan anvendelsen af naturlig nedbrydning opfattes som, at myndighederne bare lader stå til Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før naturlig nedbrydning anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at naturlig nedbrydning skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Er forureningen velundersøgt, herunder de hydrogeologiske forhold? Er der opstillet en konceptuel model? Har forureningen en begrænset udstrækning? Er det dokumenteret, at der ikke ophobes toksiske nedbrydningsprodukter? Kan en lang oprensningsperiode accepteres? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand og arealanvendelse på længere sigt? Ja Nej 87

88 Referencer /1/ Riis, C.E., Rand, R.H. og Christensen, A.G. OM-protokol. Naturlig nedbrydning af olieforureninger i grundvand, marts /2/ Bjerg, P.L.,Forureningsundersøgelser af olie- og benzinforurenet grundvand: væsentlige aspekter for naturlig nedbrydning, ATV Vintermøde om jord- og grundvandsforurening /3/ Wiedemeier, T.H., Lucas, M.A. og Haas P.E. Designing monitoring programs to effectively evaluate the performance of natural attenuation, Technology Transfer Division, Brooks Air force Base Texas, January

89 89

90 2.19 Stimuleret biologisk nedbrydning - oxidation Teknikbeskrivelse Stimuleret biologisk nedbrydning oxidation, er en teknik, hvor man stimulerer de naturligt forekommende bakteriers nedbrydning af stoffer, der kan oxideres under aerobe forhold. Stimulering kan enten ske ved at tilsætte nødvendige næringsstoffer og/eller ved at tilføre ilt. Teknikken kan kombineres med tilsætning af specifikke bakterier (se Tilsætning af bakterier eller svampe ). Mange forureningsstoffer kan nedbrydes under aerobe forhold, men ved kraftige forureninger kan denne nedbrydning have opbrugt den tilgængelige ilt. Tilførsel af ilt kan derfor fremme nedbrydningen. Ilt kan tilføres på flere forskellige måder. I den umættede zone benyttes bioventilationsanlæg ofte (figur 1), hvor atmosfærisk luft eller ren ilt pumpes ned i jorden. Denne teknik virker bedst i permeable aflejringer og er derfor blandt andet sensitiv overfor høje vandindhold. Luft, ren ilt, iltholdigt vand eller faste iltfrigivende matierialer (f.eks. ORC) kan også pumpes ned i boringer i den mættede zone. Luft kan f.eks. tilføres ved at pumpe det ned gennem slanger i boringerne, hvorigennem ilten diffunderer ud i vandet. Designet kan f.eks. udføres som en iltholdig biobarriere på tværs af strømningsretningen. Ved alle iltleveringssystemerne er en af de primære udfordringer, at der kan ske en tilklogning på overfladen af boringerne. Tilklogning kan både skyldes bakterievækst og oxidation og udfældning af reducerede komponenter i vandet. Figur Eksempel på bioventilationssystem. 90

91 Afværge overfor Jordforurening, grundvandsforurening, indeklimaforurening. Teknikken egner sig både til kildeoprensning og faneoprensning. Stoffer BTEX, MTBE, benzin, diesel/gasolie, tung olie samt aerob nedbrydelige pesticider. Geologi og hydrogeologi Forurening i sand (og visse tilfælde ler) i den umættede og mættede zone. Tid/økonomi Nedbrydningen kan forløbe hurtigt, hvis der er gunstige forhold og tilstrækkelig bakterietæthed (sandsynligvis inden for dage-uger). Nedbrydningen vil dog ofte først gå i gang efter en relativt lang adaptationsperiode inden systemet er fuldt ydende. Hvis noget af forureningen er diffunderet ind i lavpermeable aflejringer, kan det være tiden for tilbagediffusion (potentielt mange år), der bliver afgørende. Der skal påberegnes lave-mellem anlægsudgifter og lave-mellem driftsudgifter, afhængigt af om det er et aktivt eller passivt system. Erfaringer Fordele Stimuleret nedbrydning oxidation har været hyppigt anvendt i Danmark og i udlandet blandt andet i form af bioventilering, biosparging og bioslurping. Hurtig forureningsfjernelse i begyndelsen og dermed afskæring mod yderligere forureningsudbredelse Stor sikkerhed for effekt så længe anlæg er i drift. Begrænsninger I den umættede zone kan et højt vandindhold hæmme bioventilering I heterogene aflejringer kan det være vanskeligt at bringe forurening og ilt i kontakt Andre organiske stoffer i jorden eller reducerede forbindelser kan resultere i et stort iltforbrug Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før stimuleret nedbrydning anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at stimuleret nedbrydning skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Er det naturlige iltforbrug vurderet? Er iltforbruget til at stabilisere fluxen fra forureningen vurderet? Ja Nej 91

92 Er geologien så godt beskrevet, at metoden til dosering kan vælges? Er det sandsynliggjort, at det er for lave iltindhold, der hæmmer nedbrydning? Er grundvandsmagasinet aerobt udenfor forureningen? Er det afklaret hvilke installationer der er i jorden, samt hvilke andre ydre forhold der influerer på hvordan dosering skal foretages? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand på længere sigt? Referencer /1/ Johnson, R.L., Johnson, P.C., McWhorter, D.B., Hinchee, R.E., og Goodman, I, An overview of in situ air sparging. Ground Water Monitoring Remediation (Fall): /2/ EPA, How to Evaluate Alternative Cleanup Technologies for Underground Storage Tank Sites: A Guide for Corrective Action Plan Reviewers (EPA 510-B ; EPA 510-B ; EPA 510-R ), Chapter 4. /3/ Illeris, J., Bioslurping en metode til samtidig fjernelse af fri fase og bioventilering. ATV Vintermøde, marts 1997,

93 93

94 2.20 Stimuleret biologisk nedbrydning - reduktion Teknikbeskrivelse Stimuleret biologisk nedbrydning reduktion, er en teknik, hvor man stimulerer de naturligt forekommende bakteriers nedbrydning af stoffer, der kan omdannes ved reduktion. Stimulering kan enten ske ved at tilsætte nødvendige næringsstoffer og/eller ved at ændre redoxforholdene. Teknikken kan kombineres med tilsætning af specifikke bakterier (se Tilsætning af bakterier eller svampe ). Metoden er hyppigt brugt i forbindelse med chlorerede opløsningsmidler, hvor man stimulerer den sekventielle reduktive dechlorering, der kan omdanne f.eks. PCE til ethen (figur 3.20). Dechlorering er en redoxproces, hvor opløsningsmidlet fungerer som elektronaccepetor. Nedbrydningshastigheden er ofte begrænset af utilstrækkelig tilstedeværelse af elektrondonorer f.eks. brint. Udover tilstedeværelsen af brint kræves stærkt reducerede forhold, for at de rette betingelser er tilstede for mikroorganismerne. Der er tale om et konsortium af organismer, sådan at nedbrydningen til DCE kan varetages af en række forskellige organismer, hvorimod omsætningen til VC og i sidste ende ethen udelukkende udføres af organismer af familien Dehalococcoider. På en række lokaliteter er det konstateret, at selvom redoxforholdene er tilstrækkeligt reduceret, finder den sidste del af nedbrydningskæden (fra DCE og videre) ikke sted. Dette kan skyldes manglende tilstedeværelse af Dehalococcoider. Med henblik på at stimulere den reduktive dechlorering tilsættes ofte en let omsættelig kulstofkilde (en elektrondonor). Hyppigt anvendte elektrondonorer er HRC, emulgeret soyabønneolie, melasse, acetat eller kitin. Elektrondonoren nedbrydes biologisk, hvorved naturlige oxiderede forbindelser forbruges og redoxniveauet falder. Som led i nedbrydningen frigives brint. Der skelnes mellem opløste letomsættelige elektrondonorer og langsomtfrigivende elektrondonorer. Elektrondonoren kan tilsættes i aktive eller passive systemer. I aktive systemer tilsættes donoren konstant eller i pulse kombineret med oppumpning og recirkulation af grundvand. I passive systemer injiceres donoren i behandlingsområdet evt. i en reaktiv permeabel barriere. 94

95 Figur 3.20 Sekventiel reduktiv dechlorering af PCE. Andre forureningsstoffer kan også nedbrydes under reducerende forhold både biologisk og abiotisk. Dette gælder f.eks. en række pesticider. Væsentlige parametre De væsentligste parametre, der afgør om en oprensning med denne metode bliver succesfuld, er: Geologiske inhomogeniteter. Succesen er afhængig af, at forurening og reduktionsmiddel/-bakterier bringes i kontakt. At redoxforholdene ikke er kraftigt oxiderede inden oprensningen. Valg af korrekt doseringsmetode. Ophobning af VC. Hvis der ikke er tilstrækkelig aktivitet af dehaloccoider- ne i kombination med for højt redoxotentiale, vil der kunne dannes store mængder DCE og i værste fald VC. Afværge overfor Grundvandsforurening, indeklimaforurening. Teknikken egner sig især til faneoprensning, men kan også anvendes til kildeoprensning. Stoffer Chlorerede opløsningsmidler samt anaerob nedbrydelige pesticider Geologi og hydrogeologi Forurening i sand (og visse tilfælde ler og kalk) i den mættede zone. Tid/økonomi Nedbrydningen kan forløbe hurtigt, hvis der er gunstige redoxforhold og tilstrækkelig bakterietæthed (sandsynligvis inden for dage-uger). Nedbrydningen vil dog ofte først gå i gang efter en relativt lang (½-1 år) adaptationsperiode inden systemet er fuldt ydende. Hvis noget af forureningen er diffunderet ind i lavpermeable aflejringer, kan det være tiden for tilbagediffusion (potentielt mange 95

96 år), der bliver afgørende. Der skal påberegnes lave-mellem anlægsudgifter og lave-mellem driftsudgifter, afhængigt af om det er et aktivt eller passivt system. Erfaringer Fordele En af få metoder til in situ oprensning af chlorerede opløsningsmidler Stimuleret reduktiv dechlorering som afværgeteknologi overfor chlorerede ethener er hyppigt anvendt i USA, og der er også en del erfaring i Holland. I Danmark er der erfaringer på pilotskala, og de første fuldskala oprensninger er iværksat. Begrænsninger Risiko for ophobning af nedbrydningsprodukter (f.eks. vinylchlorid og chlorethan) I heterogene aflejringer kan det være vanskeligt at bringe forurening og elektrondonor i kontakt Kræver tilstedeværelsen af specifikke bakterier Checkliste I nedenstående tabel er vist en checkliste til spørgsmål der skal være taget stilling til før stimuleret nedbrydning anvendes som afværgeteknologi. Alle spørgsmål bør kunne besvares bekræftende for at stimuleret nedbrydning skal kunne anvendes som oprensningsmetode, uden andre tiltag. Emne Er det overvejet hvad evt. fri fase betyder for oprensningen? Er forureningen beliggende i den mættede zone? Er geologien så godt beskrevet, at metoden til dosering kan vælges? Er der reducerede forhold til stede på lokaliteten? Er der bakterier af gruppen Dehalococcoider, der udtrykker genet for vinylreduktase, tilstede? (relevant for nedbrydning af chlorerede ethener) Er det afklaret hvilke installationer der er i jorden, samt hvilke andre ydre forhold der influerer på, hvordan dosering skal foretages? Er det vurderet om en midlertidig ophobning af nedbrydningsprodukter (f.eks. vinylchlorid eller chlorethan) er forbundet med risiko? Er det vurderet om tilstedeværelse af organisk kulstof og dannelse af H 2 S og CH 4 udgør en risiko? Er det estimeret hvor meget organisk stof, der skal tilføres, og over hvor lang tid? Er der opstillet realistiske oprensningskriterier mht. tid og restkoncentration? Er der opstillet et moniteringsprogram til dokumentation af effekten overfor grundvand på længere sigt? Ja Nej 96

97 Referencer /1/ Jørgensen, T.H., Scheutz, C., Durant, N.D., Cox, E., Bordum, N.E., Rasmussen, P. og Bjerg, P.L. Stimuleret in situ reduktiv deklorering. Vidensopsamling og screening af lokaliteter. Miljøstyrelsen. Miljøprojekt nr. 983, /2/ Bjerg, P.L., Hansen, M.H., Christiansen, C., Scheutz, C.og Broholm, M.M., Anaerob deklorering og oprensning af lavpermeable aflejringer. Institut for Miljø & Ressourcer, Danmarks Tekniske Universitet & Københavns Amt, Kgs. Lyngby. 97

98 2.21 Tilsætning af bakterier eller svampe (bioaugmentering) Teknikbeskrivelse I bioaugmentering tilsætter man specifikke bakterier eller svampe til at nedbryde forureningsstofferne. Ofte benyttes teknikken samtidig med stimulering af nedbrydningen f.eks. ved tilsætning af elektrondonorer, næringsstoffer eller kulstofkilder. Metoden er hyppigt brugt i forbindelse med chlorerede opløsningsmidler, hvor man stimulerer den sekventielle reduktive dechlorering, der kan omdanne f.eks. PCE til ethen (figur 3.21). Dechlorering er en redoxproces, hvor opløsningsmidlet fungerer som elektronaccepetor. For at nedbrydningen skal finde sted, skal de rette mikroorganismer være tilstede. Der er tale om et konsortium af organismer, sådan at nedbrydningen til DCE kan varetages af en række forskellige organismer, hvorimod omsætningen til VC og i sidste ende ethen udelukkende udføres af organismer af familien Dehalococcoider, der besidder genet for vinylkloridreduktase. Udover tilstedeværelsen af de rette mikroorganismer kræver reduktiv dechlorering tilstedeværelsen af en elektrondonor (f.eks. brint) samt stærkt reducerede forhold. Den mest udbredte kommercielt tilgængelige bakteriekultur, der anvendes til reduktiv dechlorering er KB-1 kulturen. Den er testet fri for patogener. Bakterierne kan tilsættes i hhv. aktive og passive systemer. I aktive systemer tilsættes bakterierne konstant eller i pulse kombineret med oppumpning og recirkulation af grundvand. I passive systemer injiceres bakterierne i behandlingsområdet evt. i en reaktiv permeabel barriere. Figur Sekventiel reduktiv dechlorering af PCE. Andre former for bioaugmentering er nedbrydning af oliestoffer i jord ved tilsætning af olienedbrydende bakterier eller nedbrydning af PAH er i jord ved hjælp af hvide rådsvampe, hvor svampenes ekstracellulære enzymsystemer udnyttes. 98