Afværgeforanstaltninger på Knullen 8, Odense

Transkript

1 Fyns Amt Afværgeforanstaltninger på Knullen 8, Odense Skitseoplæg. Termisk behandling af jordforurening Oktober 2006

2 AFVÆRGEFORANSTALTNINGER PÅ KNUL- LEN 8, ODENSE Skitseoplæg. Termisk behandling af jordforurening Oktober Rapport Hes/sgn/the Hes/the/gh the 0 Rapportudkast Hes/sgn/the Hes/the/gh the Udgave Betegnelse/Revision Dato Udført Kontrol Godkendt Rådgivende ingeniører Buchwaldsgade 35, 3. sal Telefon og planlæggere A/S DK-5000 Odense C Fax Tilsluttet F.R.I [email protected]

3 Side i 1. INDLEDNING GENNEMGANG AF IN-SITU AFVÆRGEMETODER Hydraulisk og pneumatisk frakturering Air sparging og vakuumventilation Surfactant flushing Afværgepumpning Nul-valent jern i kombination med afgravning og frakturering Kemisk oxidation i kombination med afgravning og frakturering Oxidationsmidler Anvendelsesform Direkte oxidation Fri radikal oxidation Anvendelighed overfor forskellige forureninger Valg af oxidationsmiddel Kombination med afgravning af området med fri fase Kombination med frakturering Vurdering Stimuleret reduktiv dechlorering Vurdering Termisk assisteret oprensning Fjernelsesmekanismer Mest anvendte opvarmningsmetoder Sammenfattende vurdering OPRENSNINGSSCENARIER TERMISK OPRENSNING Oprensning af moræneleren Metodevalg og behandlingsboringer Hydraulisk kontrol Monitering Oprensning af toppen af det primære magasin Metodevalg og hydraulisk kontrol Tidsmæssigt forløb Monitering... 20

4 Side ii 4.3 Tæthed af boringer vs. behandlingstid Scenario Oprensningsområde Scenario 1.1 Oprensning af kildeområde med ISTD Scenario 1.2 Oprensning af kildeområde med ISTD og damp Hydraulisk kontrol Scenario 2 Oprensning indenfor 10 mg/kg-kurve Scenario 3 Oprensning indenfor 1 mg/kg-kurve ØKONOMISK OVERSLAG FOR EGNEDE METODER SAMLET VURDERING OG ANBEFALING Vurdering Anbefalinger REFERENCER APPENDIKS A: Cases for termisk oprensning.

5 Side 1 1. INDLEDNING På ejendommen Knullen 8, Odense er der konstateret en meget kraftig forurening i jord og grundvand med tetrachlorethylen (PCE). Forureningen er trængt ned gennem morænelerslaget og er konstateret i kraftig koncentration i de øverste 2 4 m af det underliggende sand-/gruslag, der udgør områdets primære magasin. Hovedkilden til forureningen er en beton kemikalie/olieudskiller, hvor PCE udledt med spildevandet har samlet sig. Bund af udskilleren er ca. 4 m under terræn (gulv). Den kraftigste jordforurening træffes fra dette niveau. I sandslirer og sandlag i overgangszonen mellem moræneler og sand-/(gruslag) er der konstateret partier med fri fase af PCE. I 2005 og 2006 er der foretaget undersøgelser af forureningsudbredelsen i det primære grundvandsmagasin. På nuværende tidspunkt foreligger der ikke en endelig risikovurdering af forureningen i det primære magasin, men de foreliggende data viser, at der givet skal gennemføres et vist omfang af oprensning af forureningen i det primære magasin, ligesom der skal ske en supplerende oprensning i moræneleren uden for det planlagte opgravningsområde. På baggrund af de foretagne undersøgelser, der har omfattet afgrænsning af forureningen i moræneler og sekundært grundvand, er der udarbejdet et projekt for fjernelse af kemikalieudskilleren og den kraftigste jordforurening omkring og under denne. Der er påregnet udgravning til 11 a 12 m s dybde, dvs. ned i de øverste ca. 2 m af det primære magasin. Udgravningens areal udgør ca. 45 m². I forbindelse med projektgennemførelsen skal der ske sænkning af grundvandet til under udgravningsniveau. Oppumpet vand renses. Udgravningen udføres indenfor en spunsvæg. Under hele projektet er det påregnet at virksomheden, der foretager vask og rens af arbejdstøj, holdes i drift. Inden der træffes endelig beslutning om afværgeforanstaltningernes omfang og art har Fyns Amt ønsket at få en vurdering af i hvilket omfang, der kan peges på andre mulige afværgekoncepter herunder in situ metoder.

6 Side 2 Formål Formålet med nærværende skitseprojekt er at belyse om der skulle være andre gennemførlige afværgemetoder, der som samlet løsning kan give en lignende eller bedre oprensningseffekt end den projekterede opgravningsløsning, der skal ses i sammenhæng med en forventet senere afværgeindsats i det primære magasin og i moræneler omkring opgravningsområdet. En samlet afværgeløsning, der omfatter afværge i både kildeområdet og forureningen i omkringliggende moræneler samt det primære magasin under kildeområdet, vil have den betydelige fordel, at der kun skal etableres adgang til virksomheden én gang. Der vil især være fokus på om termisk behandling i både moræneler og i den øvre del af det primære magasin i kildeområdet vil være den teknisk og økonomisk mest attraktive løsning i forhold til andre afværgeforanstaltninger eller kombinationer af disse. Formålet med dette projekt er således at: Foretage en kort vurdering af hvilke afværgemetoder der kunne bringes i anvendelse til supplerende oprensning af forureningen uden for afgravningsområdet, herunder i hvilken grad den enkelte metode er egnet. Skitsere og beskrive termisk oprensning i kildeområdet og den hertil hørende forureningsfane i moræneleren. Der foretages en nærmere beskrivelse af metodikken af termisk oprensning og der redegøres for dens fordele/ulemper i forhold til opgravningsløsningen. For metoder der tjener til supplement af afgravningsløsningen og som vurderes at være egnede vurderes omkostningsrammen for afværgeforanstaltningen. For den termiske oprensning gives et overslag over omkostningerne til gennemførelse af oprensningen med baggrund i lokalitetens indretning og kendskab til forurening. Der foretages en samlet vurdering af hvilken oprensningsmetode der teknisk og økonomisk vil være mest attraktiv at gennemføre. I denne vurdering indgår også omfang af gener for virksomheden, der ikke umiddelbart alle kan værdisættes. Som for afgravningsløsningen er det også for den termiske løsning afgørende at virksomheden kan være i drift under projektets gennemførelse.

7 Side 3 2. GENNEMGANG AF IN-SITU AFVÆRGEMETODER I dette kapitel beskrives nedenstående afværgemetoder overordnet og metodernes egnethed i relation til en oprensning af kildeområdet på Knullen 8 vurderes. For overskuelighedens skyld er vurderingerne sammenfattet i tabelform i tabel 2.1 i afsnit 2.9. Metoder der beskrives og vurderes: Frakturering Vakuumventilation og air sparging Surfactant flushing Afværgepumpning Nul-valent jern, herunder reaktive vægge Kemisk oxidation Stimuleret reduktiv dechlorering Termisk oprensning 2.1 Hydraulisk og pneumatisk frakturering Hydraulisk og pneumatisk frakturering er metoder hvormed der i lavpermeable aflejringer (typisk ler) skabes kunstige sprækker. Sprækkerne kan enten tilføres behandlingsvæsker/opslemmede partikler i forbindelse med udførelsen og herefter tillades at kollapse, eller sprækkerne kan fyldes med sandet materiale, hvorved der åbnes mulighed for efterfølgende injektion af vand/behandlingsvæsker eller for oppumpning af porevand. Fraktureringsmetoderne kan i praksis anvendes på dybder større end 3 4 meter. Frakturering anvendes således i kombination med andre behandlingsteknikker som f.eks. kemisk oxidation, stimuleret reduktiv dechlorering og afværgepumpning for at øge effekten af disse.

8 Side 4 En meget væsentlig begrænsning ved fraktureringsmetoderne i relation til at opnå sikkerhed for en effektiv oprensning af områder med markant jordforurening er, at det ikke pt. er muligt at etablere et regelmæssigt styret fraktureringsnetværk med en generel indbyrdes sprækkeafstand på mindre end ca. 1 2 meter. Erfaringerne fra de udførte projekter på morænelerslokaliteter viser således, at visse dele af leren opnår et tæt net af frakturer, mens andre dele ikke fraktureres i væsentligt omfang. Erfaringerne viser desuden, at det ikke er muligt at forudse, hvilken sprækketæthed der opnås på de forskellige dele af lokaliteten. Ved en oprensning på Knullen 8 vil fraktureringsteknikkerne anvendes i kombination med afgravning af den mest forurenede centrale del af kildeområdet. Afgravningen af området med fri fase vil således foregå i et mindre areal (ca. 45 m 2 ) og der vil efterlades markant jordforurening i et betydeligt område udenfor spunsen. Under opfyldningen af udgravningen vil der kunne foretages frakturering af den omkringliggende moræneler ved gennemskæring af spunsvæggen og anvendelsen af horisontal fraktureringsteknik. På denne måde vil der ved hjælp af forholdsvist simpelt udstyr (GeoProbe el. lign.) kunne injiceres behandlingsvæsker i sprækker som efterfølgende kollapser. Eventuel genbehandling vil således skulle foretages ved fornyet frakturering fra overfladen efter at gravehullet er retableret. Såfremt der med henblik på at muliggøre genbehandlinger ønskes etableret permanente sandfyldte sprækker skal der anvendes 6 forede boringer, packere og mere kompliceret blande- og injektionsudstyr. Det anses ikke for teknisk, økonomisk og tidsmæssigt realistisk at foretage denne type frakturering fra gravehullet under opfyldningen. Fraktureringen kan foretages fra overfladen med kendt udstyr, men der kræves store arbejdsarealer mv., og det vil være meget vanskeligt at undgå væsentlige gener for virksomheden. Endvidere vil der ved denne type frakturering efterlades permanente installationer til genbehandling i bygningen. 2.2 Air sparging og vakuumventilation Air sparging og vakuumventilation er baseret på en beluftning af kildeområdet ved henholdsvis injektion af luft i den mættede zone og ekstraktion fra den umættede zone. Ved kontakt mellem forurening og luften strippes og fjernes flygtige forureningskomponenter som de chlorerede opløsningsmidler. En række feltforsøg har vist, at det i lerede jordlag ikke er muligt at opnå en tilstrækkelig jævn fordeling af indblæste/ekstraherede luft til at opnå en væsentlig oprensning.

9 Side 5 Air sparging, vakuumventilation samt andre beslægtede teknikker baseret på beluftning vurderes uegnede ved oprensning på Knullen 8 og behandles ikke yderligere her. 2.3 Surfactant flushing Surfactant flushing anvendes overfor forurening på mobil eller residual fri fase. Ved metoden gennemskylles oprensningsområdet med vand tilsat overfladeaktive stoffer. De overfladeaktive stoffer fungerer enten ved at løsrive små dråber af fri fase (Dannelse af såkaldte mi-celler ) eller ved at nedsætte overfladespændingen mellem vand og den frie fase, hvorved opløseligheden af forureningsstoffet i vand øges. Metoden baseres således på en forøget udvaskning af forureningen med vand som transportmedium for de overfladeaktive stoffer til forureningen og for den mobiliserede forurening til ekstraktionsboringerne. I perfekt homogene højpermeable jordlag vil metodens væsentligste begrænsning være, at tilstedeværelsen af dråber af fri fase nedsætter den relative permeabilitet for vand, således at den ønskede gennemskylning reduceres markant netop i de dele af jordlagene som ønskes oprenset: Vandet med de overfladeaktive stoffer løber i vidt omfang udenom. I lagdelte og inhomogene lavpermeable jordlag vil gennemskylningen og hermed oprensningen langt overvejende foregå i de mest højpermeable zoner, mens de mindre permeable dele af lokaliteten behandles i langt mindre udstrækning. Med den aktuelle geologi på Knullen 8 vurderes det ikke at være muligt selv ved anvendelse af frakturering at opnå en nævneværdig strømning af vand og overfladeaktive stoffer gennem kildeområdet. Metoden vurderes således at være uegnet og behandles ikke yderligere. 2.4 Afværgepumpning Afværgepumpning kan anvendes til oprensning af stærkt vandopløselige/vandblandbare stoffer fra grundvandsmagasiner. For de mest almindelige mindre vandopløselige/blandbare forureningskomponenter - medfører metoden dog ingen reel oprensning. Dette skyldes, at det oppumpede grundvand overvejende strømmer i de mest højpermeable dele af jorden og at opløsnings- og diffusionskinetikken fra matrix/mere finkornede dele af kilden samt områder med residual fri fase til de højpermeable zoner er meget langsom. Forureningsfjernelsen vil oftest være så beskeden i relation til den samlede forureningsmængde, at metoden i realiteten kun er velegnet til opretholdelse af hydraulisk kontrol med forureningen i kildeområdet..

10 Side 6 På Knullen 8 anses metoden for at være uegnet som oprensningsmetode, men velegnet til etablering af hydraulisk kontrol i det primære magasin. Ved etablering af oppumpning til hydraulisk kontrol opnås desuden en opsamling af de forhøjede koncentrationer af PCE i grundvandet samt eventuelt mobiliserede dråber af fri fase som må forventes som følge af opvarmningen. Metoden indgår som en del af den samlede løsning i flere af de nævnte afværgekoncepter. 2.5 Nul-valent jern i kombination med afgravning og frakturering Granulært nul-valent jern på centi-, milli, mikro- eller nano-meter skala kan anvendes til reduktion af chlorerede opløsningsmidler på opløst form uden dannelse af nedbrydningsprodukter. Reduktionen foregår ved de opløste forureningskomponenters kontakt med overfladen af jernpartiklerne. Oprensningseffekten er således meget afhængig af kontaktmuligheden og -tiden mellem forurening og jern. Disse parametre søges ofte optimeret ved anvendelse af jern på mikroeller nano-scale, idet overfladearealet for en given jernmængde stiger dramatisk med faldende partikelstørrelse. De mest almindelige anvendelser af nul-valent jern er i afskærende permeable barrierer placeret nedstrøms det aktuelle kildeområde (injiceret i frakturer under kilden eller placeret i en gravet grøft i magasinet nedstrøms). Metoden er således primært anvendt til faneafskæring og ikke til egentlig kildeoprensning. I disse år forsøges metoder med anvendelse af nulvalent jern udviklet til anvendelse til egentlig kildeoprensning. I lerede jordlag forudsætter dette at der anvendes en fraktureringsmetode, der giver en ensartet og tæt sprækkestruktur. Selv i bedste fald mht. fraktureringen vil en oprensning tidsmæssigt begrænses af den diffusive transport af forureningen ud af lermatricen til de etablerede jernfyldte sprækker eller af den langsomme udvaskning af forureningen fra lermatricen til sprækkerne som følge af infiltrationen. Metoden er desuden ikke egnet til lokaliteter med områder med fri fase da sådanne zoner skulle identificeres præcist og tilføres uforholdsmæssigt store mængder jern. I kombination med afgravning af området med fri fase og frakturering af moræneleren med restforurening fra gravehullet vurderes metoden at kunne reducere udvaskningen af PCE til det primære magasin. På grund af usikkerhederne omkring muligheden for at etablere et tæt og regelmæssigt sprækkenetværk samt på grund af, at infiltrationen ofte overvejende foregår i naturlige lodrette sprækker anses det for meget usikkert, om kildestyrken kan reduceres med mere end ca. 50 %. Tidshorisonten for en egentlig fjernelse af forureningen i kildeområdet vil altovervejende være styret af diffusion og opløsning, og må således forventes af være flere eller mange årtier

11 Side 7 På det nuværende udviklingsstade vurderes metoden således samlet at være mindre egnet til fjernelse af forureningen i moræneleren på Knullen 8 med eller uden afgravning - eller til en afgørende reduktion af forureningens kildestyrke til det primære magasin. Da mulighederne for fordeling af jernet i det primære magasin vurderes væsentligt bedre end i moræneleren, kan nulvalent jern på mikro- eller nanoskala muligvis være egnet til reduktion af de opløste forureningskoncentrationer i den stærkt forurenede del af det primære magasin umiddelbart under kildeområdet. Herved vil forureningsfluxen i magasinet bort fra lokaliteten kunne reduceres. Det er dog meget usikkert hvilken effekt der kan opnås. Anvendelse af nulvalent jern i en reaktiv væg på tværs af grundvandsfanen nedstrøms kildeområdet til afskæring af forureningsfanen vil principielt være mulig. Etableringen af en reaktiv væg i det spændte primære magasin fra ca m u.t. vurderes dog at være anlægsteknisk meget udfordrende og omkostningsfuldt. Endvidere har erfaringerne med de etablerede reaktive vægge i Danmark og udlandet vist, at det er meget usikkert, om præferentiel strømning gennem visse dele af væggene kan undgås. Konsekvensen af præferentiel strømning er, at opholdstiden i væggen for en del af grundvandet bliver utilstrækkelig og oprensningseffekten for væggen dermed væsentligt nedsat. Endelig viser erfaringerne, at levetiden for reaktive vægge ofte ikke er højere end ca. 10 år. Samlet vurderes en reaktive permeabel væg ikke at være teknisk/økonomisk anvendelig på Knullen Kemisk oxidation i kombination med afgravning og frakturering Kemisk oxidation anvendes som en betegnelse for en gruppe af oprensningsmetoder hvor der tilsættes oxidationsmidler til de forurenede jordlag. Herved oxideres forureningskomponenter samt naturligt forekommende reducerede uorganiske komponenter samt dele af jordens naturlige indhold af organisk stof. Oftest anvendes mere end 90 % af det tilførte oxidationsmiddel til oxidation af andre forbindelser end forureningskomponenterne Oxidationsmidler De mest almindeligt anvendte oxidationsmidler er ilt, ozon, brintperoxid, permanganat, persulfat, aktiveret persulfat, perkarbonat, og brintperoxid sammen med ferro-jern (Fentons reagens). Endvidere er der udviklet specialprodukter som frigiver ilt eller på anden måde fremmer oxidationsprocesser (Oxygen Releasing Compound, ORC, Regen-Ox, mv.) Anvendelsesform Ozon indblæses i jordlagene som en gas, iblandet atmosfærisk luft, mens de øvrige oxidationsmidler overvejende tilsættes jorden på væskeform. Permanga-

12 Side 8 nat og ORC kan dog ligeledes anvendes som fast stof i udgravninger eller boringer. Oxidationsprocesserne kan overordnet opdeles i direkte oxidation og oxidation ved dannelse af frie radikaler Direkte oxidation Ved direkte oxidation ændres de indgående reaktanters valens ved udveksling af elektroner. I jordmiljøet foregår denne type reaktion typisk relativt langsomt. Dette bevirker at oxidationsmidlernes levetid i jordmiljøet er relativt høj (dage, uger eller måneder), hvilket muliggør en spredning fra injektionspunktet med grundvandet og/eller ved diffusion. Endvidere medfører den relativt langsomme reaktion, at oprensninger ved direkte oxidation typisk ikke er forbundet med væsentlig udvikling af gas eller varme. Oxidationspotentialet (styrken af oxidationsmidlerne) er typisk lavere ved direkte oxidation end for oxidation baseret på frie radikaler. Typiske oxidationsmidler som virker via direkte oxidation er ilt, permanganat og persulfat. På lokaliteter med lavpermeabel geologi, hvor oprensningseffekten er afhængig af oxidationsmidlets spredning med grundvandet samt diffusion ind i matricen og hermed oxidationsmidlets levetid vil permanganat eller persulfat ofte være at foretrække. Der foregår dog en udvikling af oxidationsmetoder baseret på frie radikaler (se herunder) med henblik på at forøge levetiden af oxidationsmidlet og dermed forbedre mulighederne for en konvektiv og diffusiv fordeling i jordlagene. Ved oprensning af forurening direkte i indvindingsmagasiner som i toppen af det primære magasin på Knullen 8 - er muligheden for at opnå en tilstrækkelig ensartet fordeling af oxidationsmidlet væsentlig bedre end i lavpermeable jordlag. I denne situation er det dog meget væsentligt at huske, at oxidationsmidlet kan indeholde væsentlige mængder af kritiske urenheder eller tilføre magasinet uønskede reaktionsprodukter. Eksempelvis indeholder selv rene kvaliteter af permanganat betydende urenheder af blandt andet kviksølv og anvendelse af persulfat kan medføre uacceptable høje sulfatkoncentrationer. Endelig kan oxidationen mobilisere naturligt forekommende chrom ved ændring af valensen fra +3 til Fri radikal oxidation Ved katalyse af visse oxidationsmidler dannes frie radikaler, som er molekyler med en eller flere uparrede elektroner. Disse frie radikaler er ekstremt reaktive og vil typisk reagere indenfor sekunder eller minutter og derved oxidere forureningskomponenter mv. umiddelbart hvor radikalerne dannes. Ved frie radikale

13 Side 9 oxidation må oxidationsmidlet således injiceres direkte i de forurenede jordlag. Den hurtige reaktion medfører endvidere, at oprensninger af denne type ofte udvikler væsentlige mængder gas og varme. Dette er dog søgt imødegået ved anvendelse af kompleksbundne katalysatorer, som frigives langsomt og herved forlænger den periode efter injektion hvor der dannes frie radikaler og herved sker en oxidation. Typiske oxidationsmidler som virker gennem dannelse af frie radikaler er Fentons reagens (brintperoxid katalyseret af ferro-jern) og aktiveret persulfat (katalyseret af varme (40-60 o C eller ferro-jern) samt ozon og brintperoxid der virker såvel ved direkte oxidation som via dannelse af frie radikaler. I højpermeable jordlag med gode muligheder for en hurtig og jævn fordeling af oxidationsmidlet vil metoder baseret på frie radikaler være oplagte Anvendelighed overfor forskellige forureninger Generelt er oxidationsmidler med højt oxidationspotentiale (som virker gennem dannelse af frie radikaler) anvendelige overfor et bredere udsnit af forureningskomponenter end oxidationsmidler med lavere styrke (baseret på direkte oxidation). Oxidationsmidlerne forbruges forskelligt i jorden. Ved laboratorieforsøg på DTU er det således vist, at permanganat og persulfat oxiderer forskellige dele af jordens naturlige indhold af organisk stof mv. Endvidere er der ikke nogen simpel sammenhæng mellem oxidationsstyrken og hvilke forureningskomponenter som de enkelte oxidationsmidler kan nedbryde Valg af oxidationsmiddel Hvilket oxidationsmiddel som på den konkrete lokalitet er mest optimalt at anvende afhænger således af et kompliceret samspil mellem oxidationsmidlets styrke/kemiske opbygning, jordlagenes geologiske opbygning, indhold af uorganiske forbindelser, indhold og type af organisk stof, ph, redoxmiljø mv. samt forureningskomponenternes mængde og kemiske sammensætning. Pt. er det ikke muligt ud fra kortlægning af ovenstående parametre med sikkerhed at udpege det bedst egnede oxidationsmiddel, hvorfor det altid må anbefales, at der udføres laboratorieforsøg med et eller flere oxidationsmidler i designfasen af en oprensning Kombination med afgravning af området med fri fase En effektiv behandling af meget kraftigt forurenede kildeområde, med fri fase på residual eller mobil fri form kræver tilsætning over længere tid af store mængder oxidationsmiddel til det aktuelle jordvolumen. Som følge af præferentiel strømning i sprækker/sandslirer, udfældning af reaktionsprodukter mv. bevirker dette, at en effektiv oprensning af den mest forurenede centrale del af kildeområdet på Knullen 8 ikke anses for realistisk.

14 Side 10 En eventuel kemisk oxidation af den moderat til svagt forurenede moræneler skal således kombineres med en opgravning af den centrale del af kildeområdet som beskrevet i /Ref. 1/ Kombination med frakturering Ved tilføres af opløst kaliumpermanganat eller persulfat til moræneleren udenom det centrale kildeområde er tidshorisonten for oprensning og hermed anvendeligheden af den kemiske oxidation styret af balancen mellem forbruget og diffusionshastigheden af oxidationsmidlet fra de naturligt forekommende eller kunstigt etablerede sprækker ind i den tilstødende lermatrice. Endvidere er diffusionshastigheden af opløste forureningskomponenter fra matricen ud i de behandlede sprækker væsentlig. Erfaringer fra et projekt med kemisk oxidation på Dalumvej samt arbejde der udføres på DTU vedrørende reduktiv dechlorering viser, at det i oprensningsmæssig sammenhæng ikke er realistisk at indregne en diffusionsafstand fra sprækker ind i moræneler på mere end maksimalt ca cm. For at opnå en effektiv oprensning af en forureningskilde i moræneler kræves således et jævnt fordelt sprækkenetværk med en sprækkeafstand på maksimalt ca cm Vurdering På baggrund af ovenstående vurderes kemisk oxidation på Knullen 8 at skulle kombineres med afgravning og frakturering. Det vurderes desuden ikke at være realistisk, at der kan opnås et tilstrækkelig tæt og ensartet sprækkemønster i moræneleren til, at der kan opnås en effektiv oprensning. Da levetiden af de injicerede oxidationsmidler endvidere er meget lille i forhold til udvasknings- og diffusionstiderne vil en effektiv behandling af leren med permanganat eller persulfat forudsætte adskillige geninjektioner, hvilket vil komplicere og forlænge oprensningen. Det anses ikke for realistisk at opnå væsentligt mere end en halvering af såvel forureningsmassen i kildeområdet som kildestyrken til det primære magasin. I det toppen af primære magasin vurderes det muligt at opnå en væsentlig bedre og hurtigere fordeling af oxidationsmidlerne og metoden vurderes egnet. Pga. urenheder i oxidationsmidlerne og/eller reaktionsprodukter vurderes oxidationen dog at skulle udføres under hydraulisk kontrol ved afværgepumpning. Metoden vurderes således for mindre egnet i moræneleren men egnet i toppen af det primære magasin. 2.7 Stimuleret reduktiv dechlorering Ved stimuleret reduktiv dechlorering igangsættes eller stimuleres en mikrobiel nedbrydning af PCE og/eller TCE til kuldioxid, vand og svovlsyre. Nedbrydnin-

15 Side 11 gen foregår sekventielt ved fraspaltning af klor-atomer og tilførsel af hydrogenatomer. Nedbrydningsrækken for PCE er: TCE, 1,2 cis-dce, VC, ethen, CO 2 /vand/hcl. Denne fuldstændige nedbrydning af PCE og/eller TCE kræver dels et stærkt reduceret miljø i jordlagene og dels tilstedeværelse af de rette bakterier; Dehalococcoides Ethenogenes. Ved anvendelse af stimuleret reduktiv dechlorering manipuleres det naturlige redoxmiljø således om nødvendigt ved tilsætning af et let omsætteligt substrat. I tilfælde hvor den naturlige bakterieflora ikke indeholder tilstrækkelige antal af den specifikke bakterietype Dehalococcoides Ethenogenes tilsættes disse med substratet. For at opnå en tilstrækkelig effektiv kildeoprensning vil diffusionsbegrænsningerne ved metoden som ved kemisk oxidation kræve, at der etableres et meget tæt sprækkenetværk, hvori bakterier og substrat kan injiceres. Endvidere er det sandsynligt, at oprensningen over en årrække vil kræve gentagne injektioner af substrat og evt. bakterier. Endelig er det meget usikkert om der kan opnås en tilstrækkelig effekt i den centrale del af kildeområdet med forekomst af fri fase. I toppen af det primære magasin vil metoden ikke i samme grad være hæmmet af diffusionsbegrænsninger. De øverste 2 4 meter af magasinet må dog forventes at indeholde betydelige mængder residual fri fase PCE og en oprensning heraf vil være begrænset af, at den frie fase skal opløses i grundvandet før nedbrydningen kan foregå. Tidshorisonten for en oprensning af den stærkt forurenede øvre del af det primære magasin vurderes således at være meget lang (10 20 år) Vurdering Selvom metoden kombineres med opgravning af den centrale del af kildeområdet samt frakturering af moræneleren udenom vurderes stimuleret reduktiv dechlorering at være mindre egnet til oprensning af jordforureningen i moræneleren udenom udgravningen på Knullen 8. I forhold til de alternative oprensningsmuligheder vurderes den stimulerede reduktive dechlorering at være mindre egnet til oprensning af toppen af det primære magasin. 2.8 Termisk assisteret oprensning Termisk assisteret oprensning anvendes som en betegnelse for en gruppe af oprensningsmetoder som udnytter, at en række parametre af betydning for mange forureningskomponenters mobilitet i jordmiljøet er temperaturafhængige. Ved

16 Side 12 opvarmning af forurenet jord og grundvand og samtidig opsamling af fri fase, oppumpning af grundvand og/eller vakuumventilation kan der således opnås en meget effektiv mobilisering og fjernelse af en lang række forureningskomponenter Fjernelsesmekanismer De termiske teknikker er baseret på en række mekanismer som optræder når temperaturen i det forurenede kildeområde hæves markant, herunder: At flygtigheden af de fleste stoffer øges markant med temperaturen. Eksempelvis stiger damptrykket (ved fri fase) og Henrys konstant (ved opløst forurening) for TCE hhv. 18 og 12 gange når temperaturen hæves fra hhv. 10 ºC og 25 ºC til 100 ºC. At bindingen til jorden ved sorption svækkes for de fleste stoffer. Herved øges muligheden for at udvaske sorberet stof fra jorden. Eksempelvis falder retardationen for naphthalen (forsinkelsen ift. grundvandsstrømningen) fra ca. 23 ved 10 ºC til ca. 7 ved 100 ºC. At mobiliteten af frie faser i jordmiljøet øges. Viskositeten af grundvand og fri fase forurening ændres med temperaturen og for de fleste forureningskomponenter betyder denne ændring, at overfladespændingen mellem vand og forurening reduceres. Herved øges mobiliteten og således muligheden for oppumpning af den frie fase. At kogning af fri fase og vand starter ved en relativ lav temperatur. Ved forekomst af fri fase i jordskelettet bidrager både vand og fri fase til damptrykket (Raoults lov). Herved bliver det samlede damptryk lig med omgivelsernes tryk ved en lavere temperatur end vandets kogepunkt. I toppen af grundvandszonen optræder der således kogning i skillefladen mellem vand og fri fase ved en temperatur som er lavere end 100 ºC. Ved fri fase af PCE optræder denne kogning ved 87 ºC. Dette betyder, at den frie fase vil fjernes før der sker en kogning af store mængder porevand. At kogning af porevand medfører dannelse af gasfase (damp) overalt i jordlagene. Denne gasfase udøver et overtryk i formationen og udgør et effektivt mobilt medium til fjernelse af den mobiliserede forurening. At reduceret vandindhold som følge af kogning medfører større pneumatisk ledningsevne. Dette åbner mulighed for en effektiv ventilation af og hermed forureningsfjernelse fra finkornede jordlag. At en række stoffer nedbrydes i jorden når temperaturen hæves til nær 100 ºC og der samtidig er vand og ilt tilstede. Denne såkaldte vådoxidation kan være en meget væsentlig fjernelsesmekanisme for såvel flygtige som ikke flygtige stoffer.

17 Side Mest anvendte opvarmningsmetoder De mest anvendte opvarmningsmetoder er dampstripning, termisk ledningsevne og direkte elektrisk opvarmning. Her behandles kort de to første metoder, som er tilgængelige i Danmark. Dampstripning. Oprensningsmetoden dampstripning er udviklet i USA og anvendes ved oprensning af blandt andet chlorerede opløsningsmidler, olieprodukter og kreosot i sandede jordlag med indlejrede horisonter af silt og ler. Metoden er dokumenteret velegnet til oprensning af klorerede opløsningsmidler. Den hydrauliske ledningsevne af jordlagene hvori dampen injiceres skal være minimum ca. 1 darcy, for at der kan opnås en effektiv oprensning. Ved dampstripning opvarmes jordlagene af den varme som afgives, når damp kondenserer ved kontakt med kold jord/grundvand. Ved opstart af dampinjektionen opvarmes jordlagene umiddelbart omkring boringerne gradvis til damptemperatur, hvorefter der udbredes en dampzone fra injektionsboringerne. Dampinjektionen indledes typisk fra en række boringer i periferien af kildeområdet, således at der opnås en sammenhængende ring af damp omkring kildeområdet og herefter en mobilisering af forureningen mod den centrale del af kilden. I den centrale del af kildeområdet foretages ekstraktion af poreluft, grundvand og damp med henblik på at opnå en dampstrømning fortrinsvis ind mod kildeområdet samt for at opnå en opsamling af den mobiliserede forurening på gasog væskeform. Dampstripning har været anvendt på 5 lokaliteter i Danmark og er dokumenteret at være en meget effektiv metode, såfremt design og drift tilrettelægges hensigtsmæssigt. Det er yderst vigtigt at der etableres hydraulisk og pneumatisk kontrol under opvarmningen, og at det forhindres at forureningsstofferne spredes via kondensation. Termisk ledningsevne. Termisk ledningsevne som oprensningsmetode er udviklet i USA og i første omgang tiltænkt oprensning af stoffer med høje kogepunkter, som PCB, kreosot og tjære, der ikke - eller kun meget vanskeligt - kan oprenses med andre in situ metoder. Teknikken er dog siden tilpasset oprensning af mere flygtige stoffer som chlorerede opløsningsmidler og gasolie. Ved oprensning med termisk ledningsevne placeres filtersatte boringer (stål) udstyret med varmelegemer i det forurenede område. Varmelegemerne opvarmes til C hvorved de omkringliggende jordlag opvarmes som følge af varmeledning. Afhængig af opvarmningstiden og afstanden til varmelege-

18 Side 14 merne kan der i praksis opnås jordtemperaturer på op til ca. 400 C. I de fleste oprensninger er det dog ikke nødvendigt at foretage en opvarmning til højere temperaturer end porevandets kogepunkt. Ved opvarmningen mobiliseres forureningskomponenterne på gasfase og fjernes ved vakuumekstraktion samt supplerende grundvandsboringer. En stor del af forureningskomponenterne vil oxideres i de meget varme områder umiddelbart omkring og i boringerne. Der vil dog være behov for køling af den ekstraherede gasfase, udskilning af kondensat samt rensning af poreluft og kondensat. Da den termiske ledningsevne i modsætning til den hydrauliske ledningsevne ikke varierer væsentligt mellem sand, silt og ler vil opvarmningen ved termisk ledningsevne foregå forholdsvist jævnt over oprensningsdybden. Da opvarmningen ved varmeledning desuden foregår forholdsvis langsomt er varmeudbredelsen forholdsvist nem at styre, så uønsket opvarmning af installationer mv. kan undgås. Den pneumatiske ledningsevne i de opvarmede og delvist udtørrede jordlag vil være markant højere end i de omkringliggende mere vandfyldte områder. Herved sikres mulighed for vakuumventilation i leren og herved en hurtig fjernelse af forurening på gasfase, hvorved risikoen for utilsigtet spredning af forureningen fra oprensningsområdet minimeres. Metodens største ulempe er, at jordlag med kraftig grundvandsstrømning kan være vanskelige at opvarme pga. vandets kølende effekt. Metoden kan således ikke anvendes på steder, hvor der er stor tilstrømning af grundvand til det opvarmede område, idet kogning af dette vand vil være bekosteligt og nedsætte energitilførslen til de omkringliggende jordlag. Anvendelsen af metoden under sådanne forhold forudsætter således etablering af hydraulisk kontrol med grundvandet og eventuelt sænkning af vandspejlet i oprensningsområdet. Termisk ledningsevne har været forsøgt anvendt ved en oprensning i Danmark. Oprensningen blev dog ikke foretaget med state-of-the-art viden og udstyr og projektet blev standset efter udstyrsnedbrud kort efter start af fuldskalaoprensningen. Operatører. Kryger A/S har i 2006 udført en vellykket demonstration af termisk ledningsevne med up-to-date udstyr og varmelegemer leveret af det amerikanske specialistfirma indenfor termisk assisteret oprensning; TerraTherm. Via en licens kan termisk ledningsevne nu tilbydes i Danmark, med støtte til design og levering af specialudstyr af de amerikanske eksperter. Dermed udnyttes erfaringerne fra ca. 15 felt-skala projekter.

19 Side 15 Cases. TerraTherm rensede i 2005 alene fire grunde med termisk ledningsevne, alle med succes. Beskrivelser af tre af disse projekter er vedhæftet. Specielt projektet i Richmond, Californien, har interesse idet det omhandler fuld-skala oprensning af en PCE-grund med ler, og oprensning 5 meter under grundvandsspejlet. Materiale vedrørende de fire cases er vedlagt i appendiks A. Vurdering af metodernes anvendelighed. Det vurderes umiddelbart at termisk ledningsevne opvarmning er velegnet til oprensning af forureningen i moræneleren. Da metoden er meget robust og ikke hæmmes af forekomst af fri fase vil der ikke være behov for indledningsvis opgravning af den centrale del af kildeområdet. Da oprensningen desuden ønskes foretaget fra ca. 4 m u.t. og dybere vil der være rigtigt gode muligheder for at undgå uønsket opvarmning af fabriksbygningen og tilhørende installationer. Den termiske ledningsevne vil sandsynligvis også kunne anvendes til oprensning af den øvre del af det primære magasin. Da jordlagene i dette magasin dog er meget højpermeable forudsætter dette, at strømningen i magasinet standses ved grundvandsoppumpning opstrøms kildeområdet og muligvis, at der foretages en afsænkning af vandspejlet direkte under den værst forurenede del af kildeområdet. Endvidere skal der oppumpes en begrænset vandmængde umiddelbart under kildeområdet for at opsamle de forhøjede forureningsniveauer der må forventes i toppen af det primære magasin som følge af opvarmningen. Dampstripning vurderes ikke at være egnet til oprensning i moræneleren men vil derimod være velegnet til oprensning i toppen af det primære magasin. Metoden forudsætter dog også, at der etableres en hydraulisk kontrol i kilden, således at grundvandets kølende effekt minimeres. Hvilken af de to opvarmningsmetoder som er teknisk og økonomisk bedst egnet til oprensningen i toppen af det primære magasin og hvorledes de hydrauliske tiltag skal designes er et meget vigtigt led i den endelige projektering. 2.9 Sammenfattende vurdering I tabel 3.1 ses en sammenfatning af vurderingerne af de omtalte afværgemetoder i relation til oprensning af forurening i moræneleren samt i toppen af det primære magasin på Knullen 8. Vurderingen er opdelt i hele kildeområdet hvor det aktuelle afværgekoncept anvendes på hele forureningen i moræneleren, kilde udenfor gravehul, hvor metoden vurderes anvendt i kombination med afgravning af den værst forurenede del af kilden samt i top af primært magasin (3 4 m ned i magasinet), hvor metoden anvendes i de højpermeable jordlag i det øvre primære magasin.

20 Side 16 Teknik Virkemåde Anvendes i kombination med Problemer/Kommentarer Samlet vurdering Hele kildeområdet Kilde udenfor gravehul Top af primært magasin Air sparging og vakuumventilation Beluftning af det forurenede område og stripning af flygtige komponenter - Utilstrækkelig fordeling af luft i lerede jordlag Uegnet Uegnet Uegnet Surfactant flushing Forceret udvaskning af forurening på fri fase ved gennemskylning af kilden med vand tilsat overfaldeaktive stoffer Frakturering og afgravning Utilstrækkelig fordeling i de lerede jordlag Kun effekt overfor fri fase Uegnet Uegnet Uegnet Afværgepumpning Forceret udvaskning af forurening ved forøgelse af gennemstrømningen i kilden Frakturering I kilder kan metoden anvendes til hydraulisk kontrol og ikke til reel oprensning Uegnet Uegnet Uegnet Utilstrækkelig fordeling i de lerede jordlag Indgår i andre afværgekoncepter Nul-valent jern Tilførsel af nul-valent jern i permeable sprækker eller vægge til reduktion af opløste forureningskomponenter Afgravning og frakturering Pt. udviklet til afskæring af grundvandsfaner Oprensningstiden i kilder vil være begrænset af diffusiv frigivelse af forureningen fra lermatricen Uegnet Mindre egnet Muligvis egnet Kemisk oxidation Tilførsel af oxidationsmidler som nedbryder naturligt materiale samt forureningskomponenter Afgravning og frakturering samt afværgepumpning i primært magasin Stor forureningsmængde i den centrale kilde Utilstrækkelig fordeling i lerede jordlag Uegnet Mindre egnet Egnet Stimuleret reduktiv dechlorering Tilførsel af substrat og evt. bakterier til fuldstændig biologisk nedbrydning af PCE til vand, kuldioxid og saltsyre Afgravning og frakturering Stor forureningsmængde i den centrale kilde Utilstrækkelig fordeling i lerede jordlag Uegnet Mindre egnet Mindre egnet Termisk oprensning In situ nedbrydning og/eller mobilisering og fjernelse af flygtige og semiflygtige forureningskomponenter fra såvel høj- som lavpermeable jordlag Vakuumventilation og afværgepumpning Hydraulisk kontrol med/afsænkning af grundvandet i toppen af det primære magasin Usikkerhed om anvendeligheden af termisk ledningsevne i det primære magasin Egnet Egnet Egnet Tabel 2.1. Sammenfattende vurdering af afværgemetoder i relation til oprensning af forureningen i moræneleren samt oprensning af de øverste 3-4 meter af det primære magasin på Knullen 8.

21 PCE mg/kg TS Vaskeri Renseri Kemikalieudskiller Figur 1. Horisontal forureningsudbredelse. Største værdi i hver boring er anvendt. Figur 1. Geologisk og forureningsmæssigt snit gennem forurenet lokalitet.

22 Side OPRENSNINGSSCENARIER I vurderingen af mulig termisk oprensning på Knullen 8 arbejdes der med 3 forskellige oprensningsområder/volumener valgt ud fra kortlægningen af den horisontale udbredelse af forureningen i jorden, se figur 1. Disse 3 scenarier er: Scenario1 er oprensning inden for et areal svarende til opgravningsarealet, dvs. ca. 55 m². Scenario 1 omfatter forureningen i moræneleren fra ca m u.t. samt forureningen i de øverste ca. 3 meter af det øvre primære magasin. Scenario 2 omfatter oprensning inden for et areal, der afgrænses af jordforurening med indhold af PCE > 10 mg/kg TS, ca. 375 m². (se figur 4.8) ved ISTD. I den centrale del af kildeområdet (scenarie 1) er oprensningsdybden fra ca. 4 m u.t. til ca. 3 meter ned i det primære magasin. Uden om dette område er oprensningsintervallet fra ca. 4 8 m u.t., altså begrænset til moræneleren. Scenario 3 omfatter oprensning inden for et areal, der afgrænses af jordforurening med indhold af PCE > 1 mg/kg TS, ca. 800 m² ved ISTD. I det areal som inddrages i scenario 3 er oprensningsintervallet fra 5 8 m u.t. Der foretages således udelukkende oprensning i det primære magasin umiddelbart under det centrale kildeområde (scenario 1) mens de forurenede jordvolumener som inddrages i scenario 2 og 3 udelukkende udgøres af moræneler. l:\sag\07\160.60\rapport\rapport termisk-knullen.endelig doc

23 Side TERMISK OPRENSNING Dette afsnit omhandler en kort beskrivelse af termisk behandling af det forurenede område. Der gives en generel beskrivelse af hvilke set up der vil være anvendelige (tæthed af punkter, behandlingstid, om der anvendes vandrette eller lodrette boringer m.m.). Behandlingszoner skitseres og forventet oprensningsgrad for de 3 scenarier vurderes. 4.1 Oprensning af moræneleren Metodevalg og behandlingsboringer Forureningen i moræneleren træffes fra ca m u.t. og oprenses ved termisk ledningsevne. Moræneleren opvarmes ved etablering af varmelegemer i et heksagonalt mønster med en sidelængde på ca. 3 3,5 meter og der anvendes af en kombination af varme/vakuumekstraktionsboringer og boringer kun til vakuumekstraktion. Det forventes, at hele oprensningsområdet i moræneleren kan opvarmes samtidig. I den centrale del af kildeområdet, hvor forureningen træffes fra ca. 4 m u.t. etableres separate varmelegemer fra hhv. ca. 4 6 m u.t. og 6 11 m u.t. Formålet hermed er at opnå sikkerhed for at kunne imødegå en eventuel uacceptabel opvarmning umiddelbart under bygningen og tilhørende installationer. I områder hvor forureningen først træffes fra ca. 6 m u.t. installeres varmelegemer fra ca m u.t. Det skal bemærkes, at der i varmeboringerne i den centrale del af kildeområdet desuden etableres varmelegemer eller filtre til dampinjektion fra ca m u.t. med henblik på oprensnings af toppen af det primære magasin. Antallet af behandlingsboringer for de tre behandlede oprensningsscenarier er skitseret i kapitel Hydraulisk kontrol Under oprensningen af moræneleren opretholdes hydraulisk kontrol i det primære magasin ved grundvandsoppumpning umiddelbart under oprensningsområdet. Herved sikres opsamling af eventuel forurening som måtte mobiliseres nedad i sprækker under opvarmningen samt forurening som frigives til det primære magasin når den nederste del af moræneleren opvarmes. Det forventes, at de oplø-

24 Side 19 ste niveauer af PCE i toppen af det primære magasin stiger markant under opvarmningen som følge af, at opløseligheden stiger med temperaturen Monitering Opvarmningen moniteres ved etablering af temperaturfølere i behandlingsboringerne samt i ca. 6 til ca. 15 særskilte temperaturmoniteringsboringer (afhængig af scenarium). Temperaturen registreres med dybdeintervaller på mellem 0,5 m og 1 m. I den centrale del af kildeområdet, hvor der varmes fra ca. 4 m u.t. foretages en detaljeret overvågning af varmeudbredelsen op under bygningen. Såfremt temperaturen stiger til uønskede niveauer terrænnært reduceres opvarmningen med de øverste varmelegemer. Endvidere følges oprensningen ved måling af forureningsniveau i ekstraheret grundvand og poreluft samt opsamlet fri fase. Der føres løbende regnskab med den akkumulerede forureningsfjernelse. Endelig føres en varmebalance for oprensningen således, at en eventuel stagnation i varmeudbredelsen erkendes. 4.2 Oprensning af toppen af det primære magasin Metodevalg og hydraulisk kontrol De øverste ca. 2 meter af det primære magasin oprenses enten ved termisk ledningsevne eller dampstripning. I begge tilfælde kombineres den termiske behandling med en hydraulisk eliminering af strømning i det primære magasin ved grundvandsoppumpning opstrøms kildeområdet samt en mindre afværgepumpning umiddelbart under oprensningsområdet. Grundvandsoppumpningen under oprensningsområdet vil sikre opsamlingen af den mobiliserede forurening på opløst form samt eventuelt som mindre mængder af fri fase. Ved termisk ledningsevne etableres varmelegemer i de øverste 3-4 meter af magasinet. En eventuel dampinjektion foretages med toppen af indblæsningszonen placeret 1 3 meter nede i magasinet. I overgangen fra den terrænnære moræneler til sandet/gruset i det primære magasin er der en zone på ca. 1 meter som udgøres af vekslende små lag af ler og sand. Ved opvarmning i moræneleren alene kan der være strømninger i de højpermeable lag som umuliggør fuld opvarmning af denne zone. Ved samtidig opvarmning i moræneleren og i det primære magasin tilføres zonen energi fra begge sider og forventes at blive fuldt opvarmet. Det endelige valg af opvarmningsmetode i det primære magasin samt koncept for hydraulisk kontrol skal foretages i den videre projektering på baggrund af detaljerede designberegninger når magasinets hydrauliske ledningsevne er fastlagt.

25 Side Tidsmæssigt forløb Da oprensningen i det primære magasin forventes at være forbundet med oppumpning af relativt store vandmængder søges driftstiden for denne del af projektet minimeret ved valg af boringsantal og opvarmningsintensitet. På nuværende tidspunkt er det forventningen, at opvarmningen i det primære magasin igangsættes, så der opnås fuld opvarmning af moræneleren og det underliggende sand/grus omtrent samtidig. Varigheden af opvarmningen i det primære magasin forventes at være styret af hvor længe det tager at få fuld opvarmning af den nævnte overgangszone mellem ler og sand ved dampstrømning eller ved varmeledning. Dette vurderes nærmere i den videre projektering Monitering Oprensningen i det primære magasin moniteres ved temperaturmålinger i behandlingsboringerne samt ca temperaturmoniteringsboringer (afhængig af scenarium) med termofølere for hver halve meter fra m u.t. Endvidere følges oprensningen ved måling af forureningsniveau i ekstraheret grundvand og poreluft samt opsamlet fri fase. Der føres løbende regnskab med den akkumulerede forureningsfjernelse. Endelig føres en varmebalance for oprensningen således, at en eventuel stagnation i varmeudbredelsen erkendes. 4.3 Tæthed af boringer vs. behandlingstid I det følgende er der givet en generel beskrivelse af hvilke set up der vil være anvendelige (tæthed af punkter ctr. behandlingstid) m.m. Behandlingszone for de enkelte scenarier er skitseret og forventet oprensningsgrad for en given behandling er vurderet for de 3 scenarier. Ved oprensning med ISTD har tætheden af varmeboringerne afgørende betydning for den nødvendige oprensningstid, idet varmefordelingen ved termisk ledningsevne, og dermed tiden for opvarmning af behandlingszonen, ikke kan reguleres. Overslagsmæssigt kan følgende oprensningstider påregnes som funktion af afstanden mellem varmeboringerne: Afstand mellem ISTD-boringer [m] Forventet oprensningstid [dage] 2, Tabel 4.1: Forventet oprensningstid som funktion af afstanden mellem varmeboringer.

26 Side 21 Omkostningerne ved oprensningen er således også nært knyttet til afstanden mellem varmeboringerne, idet længere driftstid vil medføre øget varmetab og øgede udgifter til drift at luft- og vandbehandlingsanlæg mv. Omvendt vil der ved en længere afstand mellem varmeboringerne være en besparelse på materialeforbrug af jordinstallationer. 4.4 Scenario 1 I dette og følgende afsnit skitseres mulige design af termisk oprensning af de i kapitel 3 opstillede oprensningsområder (scenarier). Disse design ligger til grund for prisoverslagene som er vist i tabel 5.1 Ved kemikalie-/olieudskilleren er der fundet en meget kraftig forurening med tetrachlorethylen. I jorden er der målt indhold op til mg/kg TS ligesom felttest med Sudan IV viser tegn på at fri fase af forureningen træffes til bund af en boring udført i området. I boringer omkring kemikalieudskilleren træffes forureningen omtrent fra bund af denne. Vertikalt fortsætter den kraftige forurening med PCE i hele morænelerslagets udstrækning (4-11 m u.t.) og ned i det primære magasin. Undersøgelser i 2005 har vist, at den kraftige forurening med PCE fortsætter ned i de øverste 2 3 m af det primære magasin (til m u.t.). Jordforureningen i kildeområdet forventes at udgøres af 450 kg PCE, og kildeområdet forventes at udgøre et areal på ca. 55 m 2. Potentialet i det øvre primære grundvandsmagasin på lokaliteten er truffet ca. 6 m u.t. Det øvre primære magasin på lokaliteten er derfor spændt Oprensningsområde Oprensningen i kildeområdet planlægges udført dels i moræneleren fra 4 til ca. 11 m u.t., samt i den øverste ca. 2 meter af sandlaget, som udgør det øvre primære magasin. Oprensningen forløber således fra 4 til 14 m u.t. Areal og volumen omtrentligt svarende til den tidligere skitserede graveløsning jf. /ref 1/. Arealet der dækkes af Scenario 1 fremgår af figur 4.1.

27 Side 22 Oprensningsområde Scenario 1 Figur 4.1. Oprensningsområde ved Scenario 1 Arealet af det oprensede område er ca. 55 m 2, og det samlede volumen af oprenset moræneler er ca. 380 m 3, mens volumenet af oprenset sand er ca. 110 m 3. På nuværende tidspunkt er vandstrømningen i det øvre primære magasin på lokaliteten ikke endeligt klarlagt. Grundvandstrømningens kølende effekt i de nedre ca. 2 meter af oprensningsvolumenet har afgørende betydning for det endelige valg af termisk afværgeløsning. ISTD kan således ikke anvendes i jordlag med kraftig grundvandstrømning, idet kogning af det tilstrømmende grundvand vil være bekosteligt, og vil nedsætte energitilførslen til de omkringliggende jordlag væsentligt. Anvendelsen af ISTD under sådanne forhold forudsætter etablering af hydraulisk kontrol med grundvandet og eventuelt sænkning af vandspejlet i oprensningsområdet. Foreløbige målinger af hydraulisk ledningsevne og gradient for det øvre primære magasin under lokaliteten indikerer en strømningshastighed på mellem 20 og 100 m/år. I det følgende er to løsninger for oprensningen i kildeområdet skitseret. Scenario 1.1. beskriver en løsning, hvor udelukkende ISTD anvendes til opvarmning af både moræneler og sand, mens Scenario 1.2 beskriver en løsning, hvor ISTD anvendes til opvarmning af moræneleren, mens damp anvendes til opvarmning af sandlaget. Valg af endelig termisk afværgeløsning for kildeområdet bør først gøres, når et mere detaljeret skøn af grundvandsstrømningen i sandlaget er tilvejebragt. Begge løsninger kræver hydraulisk kontrol i hele oprensningsperioden, for at sikre at flygtiggjorte forureningskomponenter, der bliver frigjort under opvarmningen, bliver opsamlet.

28 Side Scenario 1.1 Oprensning af kildeområde med ISTD Idet der i kildeområdet ikke er forhold i bygningen på lokaliteten der vanskeliggør en boringstæthed på 2,5 m, er denne boringsafstand valgt for dermed at minimere oprensningstiden og dermed generne for den idriftværende virksomhed på lokaliteten. Samtidig vil en stor boringstæthed i kildeområdet være nødvendig for at sikre en tilstrækkelig opvarmning i sandlaget i den nedre del af oprensningsvolumenet. På baggrund af forureningens forventede beliggenhed, samt de geologiske og hydrogeologiske forhold på lokaliteten, vurderes den forventede placering af varmeboringer og ekstraktionsboringer at være som skitseret i figur 4.2. Boringerne er placeret under hensyntagen til jordinstallationer på lokaliteten. Kombineret varme- og luftekstraktionsboring Grundvandsboring Figur 4.2: Skitse af forventet boringsplacering, Scenario 1.1. I figur 4.3 er en principskitse for varme- og ekstraktionsboringernes placering i forhold til den påviste forurening angivet.

29 Side 24 Figur 4.3: Tværsnit af forurenet område med angivelse af princip for boringsplaceringer, Scenario 1.1. Som det fremgår af principskitsen, forventes varmeboringerne at blive ført ca. en meter over og under det ønskede oprensningsområde, ligesom der ved hver varmeboring påregnes etableret en ekstraktionsboring. Oprensningskonceptet er overordnet set som følger: Opvarmning af kildeområde fra 16 vertikale ISTD-varmeboringer Ekstraktion af luft fra 16 vertikale vacuumboringer installeret i samme borehul som ISTD-varmeboringer Ekstraktion af grundvand fra 2 vertikale grundvandsboringer. Etablering af indadrettede trykgradienter i kildeområdet i både poreluft og grundvand og deraf følgende ekstraktion af forurenet luft og vand. Brug af termisk ledningsevne til opvarmning og kogning i kildeområdet, samtidig med at flygtiggjorte opløsningsmidler og damp opfanges og renses inden udledning til atmosfæren Opvarmning til omtrent 100 C og mobilisering og ekstraktion af forurenende komponenter i luft og vandfasen

30 Side 25 Monitering af tryk og temperatur samt oprensningsraten i kildeområdet under oprensningen. Optimering af fjernelseshastigheden. Tryk- og temperatur moniteres fra 6 moniteringsboringer (ikke angivet i figur 4.2) Forventet driftsperiode er skønnet til ca. 65 dage Der forventes en oprensningsgrad på ca. 99 % indenfor behandlingszonen ved Scenario 1. En principskitse af det forventede ISTD-anlæg fremgår af figur 4.4. Figur 4.4. Principskitse af ISTD-anlæg, Scenario 1.1. I ovenstående koncept er ikke medregnet eventuelle grundvandsboringer uden for kildeområdet til trykaflastning / standsning af grundvandsstrømningen i kildeområdet ved en evt. ISTD-oprensning. Behovet for en generel trykaflastning skal vurderes nærmere i forbindelse med en detailprojektering Scenario 1.2 Oprensning af kildeområde med ISTD og damp Såfremt grundvandsstrømningen i de nedre del af kildeområdet umuliggør brugen af ISTD til tilførsel af den nødvendige varme, kan damp alternativt benyttes til tilførsel af den nødvendige energi. Denne løsning kræver dog at der udover ISTD-anlægget som beskrevet i afsnit 4.3.4, endvidere etableres et anlæg til generering af damp.

31 Side 26 Da ISTD-boringerne udelukkende skal opvarme lerlaget, kan afstanden mellem ISTD-varmeboringerne øges fra 2,5 m til ca. 3,3 m ved den kombinerede ISTDdamp-løsning. En kombinationsløsning forventes overordnet set etableret som skitseret i figur 4.5. Boringerne er placeret under hensyntagen til jordinstallationer på lokaliteten. Kombineret varme- og luftekstraktionsboring Vandekstraktionsboring Dampinjektionsboring Figur 4.5: Skitse af forventet boringsplacering, Scenario 1.2. I figur 4.6. er en principskitse for ISTD-, damp- og ekstraktionsboringernes placering i forhold til den påviste forurening angivet.

32 Side 27 Figur 4.6: Tværsnit af forurenet område med angivelse af princip for boringsplaceringer, Scenario 1.2. Som det fremgår af principskitsen, forventes ISTD-varmeboringerne at blive ført ca. en meter ned i overgangszonen mellem ler og sand. Herved opvarmes overgangszonen både ved varmeledning fra ISTD-boringerne og ved dampinjektion i filtre umiddelbart under overgangszonen. Herved sikres en opvarmning af hele overgangszonen uanset at de vekslende jordlag i zonen har meget forskellig permeabilitet. Oprensningskonceptet er overordnet set som følger: Opvarmning af moræneleren i kildeområdet med 12 vertikale ISTDvarmeboringer ekstraktion af luft i lerlaget fra 12 vertikale vacuumboringer installeret i samme borehuller som ISTD-varmeboringerne Opvarmning af det højpermeable sandlag med 4 dampinjektionsboringer placeret i kildeområdets periferi. Ekstraktion af grundvand fra 1 vertikal grundvandsboring placeret centralt i kildeområdet.

33 Side 28 Etablering af indadrettede trykgradienter i kildeområdet i både poreluft og grundvand og deraf følgende ekstraktion af forurenet luft og vand. Brug af termisk ledningsevne til opvarmning og kogning i lerlaget i kildeområdet og brug af damp til opvarmning i sandlaget, samtidig med at flygtiggjorte opløsningsmidler og damp opfanges og renses inden udledning til atmosfæren Opvarmning til omtrent 100 C og mobilisering og ekstraktion af forurenende komponenter i luft og vandfasen Monitering af tryk og temperatur samt oprensningsraten i kildeområdet under oprensningen. Optimering af fjernelseshastigheden. Tryk- og temperatur moniteres fra 6 moniteringsboringer (ikke angivet i figur 4.5). Forventet driftsperiode er skønnet til ca. 85 dage Der forventes en oprensningsgrad på ca. 99% indenfor behandlingszonen ved Scenario 1.2. En principskitse af det forventede ISTD- og dampanlæg fremgår af figur 4.7. Figur 4.7. Principskitse af ISTD- og dampanlæg Scenario 1.2. Det skal bemærkes, at dampanlægget i den øvre del af det primære magasin sandsynligvis udelukkende skal være i drift i ganske få uger, for at opnå den ønskede oprensningseffekt. Det forventes dampinjektionen foretages midt eller sidst i driftsperioden for ISTD.

34 Side Hydraulisk kontrol I ovenstående scenarier er ikke medregnet eventuelle grundvandsboringer uden for kildeområdet til trykaflastning / standsning af grundvandsstrømningen i kildeområdet under oprensningen. Behovet for en generel trykaflastning skal vurderes nærmere i forbindelse med detailprojektering. Endvidere bør den mest optimale placering af grundvandsekstraktionsboringer i kildeområdet belyses nærmere under detailprojekteringen. Det er af stor betydning for oprensningens samlede energiregnskab, at oppumpning af energi i form af varmt vand minimeres. 4.5 Scenario 2 Oprensning indenfor 10 mg/kg-kurve Scenario 2 omfatter oprensning inden for et areal, der afgrænses af jordforurening med indhold af PCE > 10 mg/kg TS. Arealet af det forventede oprensningsområde er ca. 375 m², hvoraf ca. 320 m 2 er beliggende udenfor kildeområdet. Ved Scenario 2 forventes kildeområdet oprenset på samme måde som ved Scenario 1, dvs. enten ved ren ISTD eller alternativt ved en kombination af ISTD og damp, alt efter hvilken løsning der vælges. I det følgende er det forudsat, at der i kildeområdet vælges en løsning udelukkende med brug af ISTD (Scenario 1.1) til oprensning i kildeområdet. Området udenfor kildeområdet forventes udelukkende oprenset i morænelaget. Oprensningen forventes at blive gennemført fra ca. 4 til 8 m u.t. mervolumenet som forventes oprenset ved Scenario 2 er ca m 3. Af hensyn til pladsforholdene på lokaliteten er der valgt en boringsafstand på ca. 4-4,5 meter i området udenfor kildeområdet. Dette medfører en oprensningstid på ca. 160 dage. Oprensningen ved Scenario 2 forventes at kunne udføres i én etape. Dog er behandlingstiden ikke ens for kildeområdet (65 dage) og området udenfor kildeområdet (160 dage). Den forventede placering af varmeboringer og ekstraktionsboringer ved Scenario 2 er skitseret i figur 4.8. Boringerne er placeret under hensyntagen til pladsforholdene på lokaliteten. Oprensningsområdet er markeret med den røde linie.

35 Side 30 Kombineret varme- og luftekstraktionsboring (16 stk.), Scenario 1 Kombineret varme- og luftekstraktionsboring (25 stk.), Scenario 2 Grundvandsboring (2 stk.) Figur 4.8: Skitse af forventet boringsplacering, Scenario 2. Oprensningskonceptet for kildeområdet er som beskrevet i afsnit og Oprensningskonceptet for området uden for kildeområdet er følgende: Opvarmning af moræneleren i området udenfor kildeområdet med 25 vertikale ISTD-varmeboringer. Varmeboringerne forventes placeret fra ca. 2,7 til ca. 9,3 m u.t., dvs. 1,3 m over og under behandlingszonen. Det er forudsat, at varmeboringerne kan installeres uden at perforere lerlaget, således at der ikke skabes kontakt til det øvre primære magasin. Ekstraktion af luft i moræneleren fra 25 vertikale vakuumboringer installeret i samme borehuller som ISTD-varmeboringerne Monitering af tryk og temperatur samt oprensningsraten under oprensningen. Optimering af fjernelseshastigheden. Tryk- og temperatur moniteres fra yderligere 9 moniteringsboringer (således at der i alt etableres 15 moniteringsboringer inkl. 6 moniteringsboringer i kildeområdet)

36 Side 31 Forventet driftsperiode er skønnet til ca. 65 dage for kildeområdet og ca. 160 dage for området uden for kildeområdet. Der forventes en oprensningsgrad på mindst 95% indenfor behandlingszonen ved Scenario Scenario 3 Oprensning indenfor 1 mg/kg-kurve Scenario 3 omfatter oprensning inden for et areal, der afgrænses af jordforurening med indhold af PCE > 1 mg/kg TS. Arealet af det forventede oprensningsområde er ca. 800 m², hvoraf ca. 425 m 2 er beliggende udenfor oprensningsområdet omfattet af Scenario 2. Ved Scenario 3 forventes kildeområdet samt området i umiddelbar nærhed af kildeområdet oprenset som beskrevet under Scenario 2 Merarealet mellem Scenario 2 og 3 forventes som merarealet udenfor kildeområdet under Scenario 2 udelukkende oprenset i morænelaget. Oprensningen forventes at blive gennemført fra ca. 5 til 8 m u.t., dvs. mervolumenet som forventes oprenset ved Scenario 3 er ca m 3. Som ved Scenario 2 er der valgt en boringsafstand på ca. 4-4,5 meter og behandlingstiden er derfor ikke ens for kildeområdet (65 dage) og området uden for kildeområdet (160 dage). Den forventede placering af varmeboringer og ekstraktionsboringer ved Scenario 3 er skitseret i figur 4.9. Boringerne er placeret under hensyntagen til pladsforholdene på lokaliteten. Oprensningsområdet er markeret med den røde linie.

37 Side 32 Kombineret varme- og luftekstraktionsboring (16 stk.) Kombineret varme- og luftekstraktionsboring (25 stk.) Kombineret varme- og luftekstraktionsboring (40 stk.) Grundvandsboring (2 stk.) Figur 4.9: Skitse af forventet boringsplacering, Scenario 3. Oprensningskonceptet for området dækket af Scenario 2 er som beskrevet i afsnit 4.4. Oprensningskonceptet for området uden for området dækket af Scenario 2 er følgende: Opvarmning af moræneleren i området udenfor området dækket af Scenario 2 med 48 vertikale ISTD-varmeboringer. Varmeboringerne forventes placeret fra ca. 3,7 til ca. 9,3 m u.t., dvs. 1,3 m over og under behandlingszonen. Det er forudsat, at varmeboringerne kan installeres uden at perforere lerlaget, således at der ikke skabes kontakt til det øvre primære magasin. Ekstraktion af luft i moræneleren fra 40 vertikale vakuumboringer installeret i samme borehuller som ISTD-varmeboringerne Der forventes ikke at være behov for pumpning af grundvand i forbindelse med oprensningen udenfor kildeområdet. Det er således forudsat at

38 Side 33 der ikke sker væsentlig nedkøling af bunden af oprensningsvoluminet som følge af forbistrømmende koldt grundvand. Monitering af tryk og temperatur samt oprensningsraten under oprensningen. Optimering af fjernelseshastigheden. Tryk- og temperatur moniteres fra yderligere 15 moniteringsboringer (således at der i alt etableres 30 moniteringsboringer) Forventet driftsperiode er skønnet til ca. 65 dage for kildeområdet og ca. 160 dage for området uden for kildeområdet. Der forventes en oprensningsgrad på mindst 95% indenfor behandlingszonen ved Scenario 3.

39 Side ØKONOMISK OVERSLAG FOR EGNEDE METODER Med henblik på at kunne vurdere hvilken afværgeforanstaltning, der vil give den teknisk og økonomisk mest optimale løsning er der i nedenstående tabel 5.1 givet overslag over omkostningerne til gennemførelse af de afværgemetoder, der er vurderet egnede og gennemførlige. For graveløsningen er der taget udgangspunkt i det prisoverslag, som foreligger for det projekterede projekt, /1/. For kemisk oxidation og reduktiv dechlorering er der anvendt erfaringspriser fra sammenlignelige projekter. I forbindelse med dette projekt er der for de termiske løsninger, ISTD og dampoprensning, foretaget beregning af omkostningerne på skitseprojektstadie. Der er således tale om et groft skøn, men dog med baggrund i de specielle forhold på lokaliteten, herunder at virksomheden skal være i drift. Der er indhentet priser fra underentreprenører på både ISTD oprensning og dampoprensning. Med henblik på at kunne vurdere de enkelte metoder i forhold til hinanden er der ud over prisoverslaget også set på den enkelte metodes oprensningseffekt, og hvad det betyder for oprensningsprisen. Som udgangspunkt er der regnet med forekomst af omtrent 450 kg PCE i kildeområdet i moræneleren, 200 kg i kildeområdet i den øvre del af grundvandsmagasinet, 65 kg PCE i området omfattet af scenario 2 og 6 kg PCE i området omfattet af scenario 3. Inden for det samlede oprensningsområde er der således regnet med forekomst at i alt ca. 720 kg PCE, hvilket sandsynligvis er lavt sat. Oprensningsgraden for de enkelte metoder vurderes at være 100 % for opgravning, for ISTD 99% omkring hot-spot og mindst 95 % for omkringliggende, mens oprensningsgraden for dampoprensning forventes at være mindst 95%. Ved in situ behandling af moræneler med hhv. reduktiv dechlorering eller kemisk oxidation kan oprensningsgraden næppe sættes højere end 50 %. Ved den termiske oprensning er det forudsat, at der kan etableres materiel- og materialeplads på naboarealet Knullen 6. Det termiske anlæg forventes etableret således, at virksomheden holdes i drift. Det betyder, at en del af installationsarbejdet skal udføres udenfor normal arbejdstid. I pakkerummet tænkes anlægget lagt tæt på eksisterende gulv, hvorfor der opbygges en ny og midlertidig gulv-

40 Side 35 konstruktion. I øvrige rum placeres punkter således, at installationernes samleledninger kan føres langs loft, evt. over tag. Teknik Virkemåde Forventet oprensningsgrad Omkostninger (mio. kr. ekskl. moms) Scenario 1, kildeområdet Scenario 2 Scenario 3 Omkostning i 1000 kr. pr. kg oprenset PCE (ekskl. moms.) Scenario 1, kildeområdet Scenario 2 Scenario 3 Afgravning/ Kemisk oxidation Tilførsel af oxidationsmidler som nedbryder naturligt materiale samt forureningskomponenter Sc. 1 = 100 % Sc. 2 = 50 % 7,0 6, ( ) - Afgravning/ Stimuleret reduktiv dechlorering Tilførsel af substrat og evt. bakterier til fuldstændig biologisk nedbrydning af PCE til vand, kuldioxid og saltsyre Sc. 1 = 100 % Sc. 2 = 50 % 7,0 4, ( ) - Termisk oprensning, ISTD In situ nedbrydning og/eller mobilisering og fjernelse af flygtige og semiflygtige forureningskomponenter fra såvel høj- som lavpermeable jordlag 95 % - 99 % 5,0 6,0 4,3 3, (66.000) ( ) Termisk oprensning, kombination af ISTD og damp In situ nedbrydning og/eller mobilisering og fjernelse af flygtige og semiflygtige forureningskomponenter fra lavpermeable jordlag ved ISTD og fra højpermeable jordlag ved damp 95 % - 99 % 7,0 4,3 3, (66.000) ( ) Tabel 5.1. Anbefalede afværgeløsninger samt overslag over omkostninger til gennemførelse af de foreslåede afværgeløsninger. (xxx) angiver merpris pr. kg oprensning i det enkelte scenarie. Alle beløb er ekskl. moms. På det foreliggende grundlag er det vurderet, at den termiske behandling af den øvre del af det primære magasin kan gennemføres uden at sænke grundvandsspejlet, men ved etablering af et opstrøms grundvandsskel. Herved sikres, at der kun i beskedent omfang strømmer grundvand under kildeområdet, hvorfor varmetabet som følge af køling fra grundvandet vil være beskedent og uden større betydning. Dette forhold skal dog afklares nærmere i forbindelse med detailprojekteringen. I økonomioverslaget er der i scenario 1givet et omkostningsinterval for ISTD løsningen afhængig af om der etableres grundvandssænkning eller ikke. Det skal her bemærkes, at ved reduktiv dechlorering og kemisk oxidation i scenario 2 og 3, forventes der at skulle gennemføres fire genbehandlinger. Det vil således være nødvendigt at vende tilbage til virksomheden tre gange ud over første behandlingsomgang. Det vurderes ikke at være hverken teknisk eller økonomisk attraktivt at gennemføre behandling af området omfattet af scenario 3 ved kemisk oxidation eller stimuleret reduktiv dechlorering. Der vil være store omkostninger forbundet med at inddrage denne løsning her, ligesom det teknisk vil være væsentlig vanskeligere at etablere behandlingspunkter end ved f.eks. ISTD løsningen. Dette

41 Side 36 som følge af at det ikke er muligt at komme til i den nordlige del af renseriet samt umiddelbart nord for dette. Nedsætning af varmelegemer vurderes at være mere fleksibel, ligesom der så vil være tale om indsats én gang.

42 Side SAMLET VURDERING OG ANBEFALING 6.1 Vurdering Det primære formål med afværgeforanstaltningerne på Knullen 8 er at fjerne hovedkilden til forureningen af det primære magasin. Dette omfatter primært den kraftigt forurenede jord under kemikalie-/olieudskilleren. Desuden tilstræbes en passende reduktion af kildestyrken fra moræneleren til forureningsfanen i det øvre primære magasin uden for hot-spotområdet med henblik på at sikre, at der fremtidigt ikke sker en uacceptabel påvirkning af magasinet. Med baggrund i denne målsætning kan afværgeforanstaltningerne overfor forureningen i hhv. moræneleren og i toppen af det primære magasin gennemføres ved: Opgravning af den kraftigste forurening under kemikalie- /olieudskilleren. Opgravningen foretages så den også omfatter den øverste del af det primære magasin. Denne foranstaltning indebærer, at der skal ske en omlægning af en del af virksomhedens drift. Dette er muligt, men indebærer trods alt visse risikomomenter for driftsforstyrrelser. Desuden skal der gennemføres en betydelig grundvandssænkning med tilhørende sikkerhedsforanstaltninger, idet evt. svigt i grundvandssænkningen vil medføre risiko for betydelig skade på dels bygninger dels drift af virksomheden. Opgravningen indebærer en total fjernelse af forureningen inden for graveområdet. I tilslutning til graveløsningen vil der ske en delvis oprensning af det primære magasin i form af oppumpning af forurenet grundvand. Behandling af forureningen i moræneleren uden for graveområdet kan delvis ske fra udgravningen ved vandret injektion af behandlingsvæske, men efterbehandling vil skulle ske fra terræn, dvs. inde i virksomheden. For at sikre en passende effekt af efterbehandlingen skal denne foretages i årene efter selve oprensningen ligesom moniteringen vil forløbe over en årrække, her estimeret til 5 år. Det vil sige, at der i hvert af de følgende år skal foretages efterbehandling og/eller monitering. Denne efterbehandling ved kemisk oxidation eller reduktiv dechlorering vurderes højest at bidrage med en oprensningsprocent på omtrent 50. Desuden kan det ikke

43 Side 38 udelukkes, at der etableres nedbrydningsforløb som ikke forløber fuldt ud og dermed en ophobning af nedbrydningsprodukter af de chlorerede opløsningsmidler som f.eks. vinylchlorid. Ved iværksættelse af afværgeforanstaltninger i form af termisk behandling af både moræneler og øvre del af primært magasin under hot-spot samt i forureningsfanen i moræneleren vurderes, at ca. 99 % af forureningen med PCE fjernes i kildeområdet og mindst 95 % af forureningen med PCE fjernes i moræneleren udenfor kildeområdet. En af fordelene ved denne metode er at der ikke dannes nedbrydningsprodukter. Den termiske behandling kan foretages med virksomheden i drift, og der skal ikke foretages omlægninger af driften, men tilpasning af virksomhedslokalerne. Ved den termiske behandling er det sandsynligvis ikke nødvendigt med en omfattende grundvandssænkning, men blot en tilstrækkelig oppumpning til at grundvandsstrømmen under kildeområdet holdes i ro. Er dette ikke tilstrækkeligt kan det overvejes enten at iværksætte en betydelig oppumpning af grundvand eller supplere ISTD oprensningen med dampoprensning i det primære magasin. Med baggrund i de gennemgåede afværgemetoder vurderes termisk ledningsevne at være den bedst egnede metode mens det endnu ikke kan afgøres, hvorvidt toppen af det primære magasin mest optimalt oprenses ved termisk ledningsevne eller dampstripning. Anvendelsen af samme metode som i moræneleren (termisk ledningsevne) rummer oplagte praktiske fordele. Det kan dog ikke helt udelukkes, at der kan blive behov for oppumpning og behandling af relativt store vandmængder med henblik på at sænke potentialet i magasinet til et niveau svarende til toppen af det primære magasin. I en senere detailprojektering vil det kunne optimeres, om det er hensigtsmæssigt at sænke vandspejlet kraftigt eller supplere med dampstripning i toppen af det primære magasin. Anvendelse af dampstripning komplicerer oprensningen, da der skal håndteres to termiske metoder, men nødvendiggør oppumpning og behandling af væsentligt mindre vandmængder. Dampstripning har været anvendt på flere lokaliteter i Danmark og er med sikkerhed velegnet under de aktuelle geologiske forhold. Desuden har flere danske entreprenører solid erfaring med metoden. 6.2 Anbefalinger På baggrund af metodebeskrivelserne i kapitel 2 og 4 samt overvejelserne præsenteret i kapitel 5 og ovennævnte vurderinger vurderes oprensningen af kildeområdet i moræneleren samt i toppen af det primære magasin på Knullen 8 teknisk, økonomisk og med hensyn til minimering af gener for virksomhedens drift mest optimalt at kunne foretages ved hjælp af termiske metoder. Dette gælder også for oprensning af forureningen i moræneleren udenfor kildeområdet.

44 Side 39 Med baggrund i de foretagne økonomiske og tekniske vurderinger anbefales, at der arbejdes videre med termisk oprensning ved ISTD metoden. Da kontrol af grundvandsstrømningen under kildeområdet er vigtig for valg af afværgemetode (ISTD alene eller kombineret med dampstripning) anbefales, at der foretages en pilotpumpning i de eksisterende boringer på virksomheden, idet disse vurderes at kunne anvendes ved den begrænsede oppumpning.

45 Side REFERENCER /1/ Bortgravning af hotspot. Særlige betingelser, Særlig arbejdsbeskrivelse. Knullen 8, Odense. Fyns Amt og. Juni 2006

46 Appensiks A Cases: Termisk oprensning.

47 TERRATHERM Commercial Brownfields Project: Terminal One Tank Farm Project Location: Richmond, California Owner: Richmond Redevelopment Agency Consultant: Geomatrix Consultants Time Frame: 2005 Site Information: The City of Richmond s 14- acre site, known as the former Terminal One, was operated as a shipping and bulk storage terminal from about 1915 to the 1980s. The portion of the property being treated is known as the Southwestern Tank Farm where solvents and petroleum products were stored in above ground tanks. The total treatment volume is approximately 6,700 cy; of which, a small portion is under a warehouse that will be demolished after the thermal treatment is complete. The Southwestern Tank Farm is slated to become a recreational area as part of a 250 unit residential community after site cleanup is completed. ISTD Well Field CoCs: Contaminants of Concern are as follows: tetrachloroethene (PCE); trichloroethene (TCE); cis-1,2 dichloroethene (DCE); and vinyl chloride (VC). Soil Characteristics: Soils within the thermal treatment area are composed of Bay Mud, a dark greenish gray lean clay with minor amounts (<5%) of sand. A 2-3 layer of fill exists above the Bay Mud. Thin interbedded layers with abundant shells (a few inches thick) have also been observed. The average thermal treatment depth was approximately 20 feet below ground surface (bgs). Groundwater: Depth to water beneath the site is approximately 3 feet bgs. Summary of Results: Project Approach: In-Situ Thermal PCE TCE cis-1,2-dce VC Desorption (ISTD) remediation at the ug/kg ug/kg ug/kg ug/kg Southwestern Tank Farm includes the following design features: a) minimum target Remedial Goals 2,000 2,000 17, temperature of 100 C; b) 12.0-ft spacing AVG Pre 34,222 1,055 6, between thermal wells; c) 139 thermal wells; AVG Post < RL d) vapor barrier; e) granular activated carbon AVG No. of Samples and potassium permanganate for off-gas <RL (i.e., ND) treatment. MAX % Reduction AVG Pre to Post 99.96% > 99.6% 99.03% 99.49% Max Pre 510,000 6,500 57,000 6,500 Max Post 44 < RL 1, % Reduction Max Pre to Post 99.99% > 99.2% 97.37% 99.63% RL = Laboratory Reporting Limit AVG = Average - calculated using detected values and the RL/10 for non-detects. Visit our website! Project Staffing: As General Contractor, TerraTherm, Inc., has provided all project design, construction, operation,and equipment. Subcontracting: TerraTherm subcontracted for construction labor, drilling, and electricians. Project Summary: Site mobilization occured in late January Site construction was completed in May Startup of the ISTD system occured on schedule in early-june 2005 and treatment was completed on time (100 days) and on budget in September All remedial goals met (see table above). Demobilization from the site was completed in November 2005.

48 TERRATHERM Commercial Project MGP Gasholder Project Name: In-Situ Thermal Desorption (ISTD) of Former Manufactured Gas Plant (MGP) Gasholder Project Location: North Adams, Massachusetts. Property adjacent to commercial, industrial, and residential areas. Owner: Massachusetts Electric Company (MEC), a subsidiary of National Grid Consultant: Brown and Caldwell Time Frame: August June 2005 Before Treatment Site Information: MGP operations began in the 1860s and continued until Abandoned gasholder contains approximately 2,010 cubic yards (cy) (1,537 m 3 ) of soil and debris contaminated with coal tar. The 62 ft (19 m) diameter by 18 ft (5.5 m) deep gasholder has brick walls and a bottom believed to be constructed of concrete. CoCs: Contaminants of Concern are as follows: Coal During Treatment tar containing benzo(a)pyrene [B(a)P] concentrations as high as 650 mg/kg; napthalene 14,000 mg/kg; benzene 6,200 mg/kg; and Total Petroleum Hydrocarbons (TPH) 230,000 mg/kg. Soil Characteristics: Mixture of sand, gravel, cobbles, bricks, concrete fragments, ash, and clinker. Groundwater: Perched water was encountered within After Treatment the gasholder at 5.5 ft (1.7 m) below ground surface (bgs). The regional groundwater table is beneath the holder. Contract Type, Project Goals: Guaranteed performance contract to achieve a Permanent Solution in accordance with the Massachusetts Contingency Plan (MCP), by eliminating DNAPL within the holder and reducing concentrations of VOCs, SVOCs, and TPH below MCP Upper Concentration Limits (UCLs), so that residual risk is minimized. Achieved all remedial goals (see table below). Pre- and Post-Treatment Soil Concentrations Within the Construction Worker Exposure Depth Sampling Depth: 6-14' Average Concentrations Constituent Pre-Treatment mg/kg Post-Treatment mg/kg Reduction % Benzene % Anthracene % Benzo(a)anthracene % Benzo(a)pyrene % Chrysene % Fluoranthene % Naphthalene % Phenanthrene % Pyrene % C11-C22 Aromatics, unadj % All below UCLs Project Approach: Installation of 25 thermal wells spaced on ~12 ft (3.7 m) centers, to a depth of ~18 ft (5.5 m) bgs. Operate in three stages: 1) dewatering; 2) thermally-enhanced free-product recovery with gentle heating (produced > 16,000 gallons of coal tar); and, 3) ISTD to achieve target interwell temperatures of 617 o F (325 o C). Thermocouple arrays enable monitoring of subsurface temperatures. Water treatment by oil-water separator, clay-carbon media, liquid-phase granular activated carbon (GAC). Vapor treatment by regenerative thermal oxidizer with backup vapor-phase GAC. Project Staffing: As General Contractor, TerraTherm, Inc., has provided all project design, construction, operation, and equipment. Subcontracting: TerraTherm subcontracted for some labor, drilling, and electrical services. Project Time Line: Mobilized to the site in November 2003, with site construction beginning the same month. Dewatering/tar recovery began in February Full power heating began in July 2004 and was completed in March 2005, with demobilization completed June Visit our website!

49 Commercial Project California Project Name: Former Wood Treatment Area Project Location: Alhambra, California Owner: Southern California Edison (SCE) Consultant: Shaw Group Time Frame: May December 2005 Site Information: SCE s Alhambra Combined Facility occupies approximately 33 acres and is currently used for storage, maintenance, and employee training. The former wood treatment area (AOC-2) occupies a 2-acre portion of the site. SCE carried out wood treatment at the area from Phase I Thermal Well Field approximately 1921 to 1957, by immersing utility poles in creosote. The total treatment volume is approximately 16,200 cy of vadose zone soil, and includes a variety of buried subsurface features, including treatment tanks, the structural remains of the former boiler house and tank farm, and various buried utilities. CoCs: Contaminants of Concern are as follows: polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are present in site soils to a maximum concentration of 35,000 mg/kg and mean concentration of 2,306 mg/kg Total PAHs; pentachlorophenol (PCP) to a maximum concentration of 58 mg/kg and mean concentration of <1 mg/kg; and dioxins (expressed as 2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioxin [TCDD] Toxic Equivalency Quotient [TEQ]) to a maximum concentration of mg/kg and mean concentration of mg/kg. Site Characteristics: Soils within the thermal treatment area are composed of fill and silty sands, inter-bedded with sands, silts, and clays. The average thermal treatment depth is approximately 20 feet below ground surface (bgs) and in some areas extends to over 100 feet bgs. The depth to the water table is greater than 240 feet bgs. Project Goals: The soil remediation standard for PAHs (expressed as benzo(a)pyrene [B(a)P] toxic equivalents) is mg/kg; for PCP, 2.5 mg/kg; and for dioxins (expressed as TEQ), mg/kg. 100,000.0 Project Approach: In-Situ Thermal 30,600 B(a)P Equivalent Destruction (ISTD) remediation at the Alhambra facility includes the following design 10,000.0 Dioxins (2,3,7,8-TCDD TEQ) features: a) minimum target temperature of 635 F (335 C), maintained for 3 days; b) 7.0- ft spacing between thermal wells; c) 785 1,000.0 Cleanup thermal wells (131 heater-vacuum and 654 Goals heater-only wells); d) insulated surface seal; and, e) thermal oxidizer, heat exchanger, and 65 µg/kg granular activated carbon (GAC) for off-gas 18 B(a)P treatment The measured dioxin emission rate for compliance with the air discharge permit is 1.0 1µg/kg billionths of a pound of TCDD TEQ/hr. Dioxin This is equal to <1 millionth of a pound TCDD 0.11 TEQ over the life of this project, a very low 0.1 amount and less than one-thousandth of the Pre Treatment Post Treatment annual TCDD TEQ emission from a typical N = 47 N = 60 hazardous waste treatment unit. Project Staffing: As General Contractor, TerraTherm, Inc., has provided all project design, construction, operation, and equipment. Subcontracting: TerraTherm subcontracted for construction labor, drilling, electricians, and source testing. Project Time Line: ISTD Phase 2 treatment: July September 2005; Demobilize from site late Project Results: All remedial goals met (see figure above). Agency oversight provided by California s Department of Toxic Substances Control under California s Expedited Remedial Action Program (ERAP). Visit our website! Mean Concentration (ug/kg) TERRATHERM

50 Verification of an Improved Approach for Implementing In-Situ Thermal Desorption for the Remediation of Chlorinated Solvents John LaChance 1, Gorm Heron 2, and Ralph Baker 1 (TerraTherm, Inc. 1 Fitchburg, MA and 2 Keene, CA, USA) ABSTRACT: The traditional approach for implementing ISTD for the remediation of organic compounds in the subsurface involves the installation of a combination of heateronly and heater-vacuum wells throughout the treatment area. This approach was originally developed for the treatment of sites with high-boiling point semi-volatile organic compounds (SVOCs, e.g., PCBs) where a tight well spacing (e.g., 2-3 m) is used to achieve the high temperatures (300 to 400 C) necessary to volatize and desorb the contaminants and to capture the formed vapors via the creation of enhanced air permeability due to desiccation of the soils. The high temperatures immediately surrounding the heater-vacuum wells also ensures high rates of in-situ destruction of the SVOCs, thereby minimizing the mass loading to the off-gas treatment system and ensuring attainment of the required destruction and removal efficiencies (e.g., % DRE for PCBs). The much lower treatment temperatures (i.e., 100 C) required for the remediation of sites contaminated with chlorinated volatile organic compounds (CVOCs), allows for the use of much wider spacings between the heaters (e.g., 5 to 8 m). These wider spacings significantly reduce the overall cost of remediation by reducing installation, material, and construction costs. In low hydraulic conductivity soils (e.g., silts and clays), however, these wider spacings can result in the delayed capture and removal of vapors and steam, thereby prolonging treatment, due to the slow drying of the soil immediately adjacent to the heater-only wells and the associated lag in establishing vapor pathways between the widely spaced heater-only and heater-vacuum wells. A full-scale field application of a new approach for ISTD treatment of CVOCs in saturated low permeability soils (i.e., 10-8 cm/s) was recently completed at the Terminal One Site in Richmond, CA. The new approach utilized heater-only wells installed with a small sand pack to facilitate drying and heating of the soil and horizontal SVE wells for the capture of steam and contaminant vapors. The sand pack provided a pathway for vapors to move upwards along the heater-only wells into an overlying unsaturated high permeability layer of fill where the vapors were readily removed by the horizontal SVE wells. These improvements significantly reduced the cost and improved the performance of the ISTD system and minimized the potential for DNAPL banking and downward mobilization. Thorough heating to the ground surface also prevented condensing and translocation of contaminants in the vadose zone. INTRODUCTION The traditional approach for implementing ISTD for the remediation of organic compounds in the subsurface involves the installation of a combination of heater-only and heater-vacuum wells throughout and surrounding the treatment area (Figure 1). Heat flows from the F ( C) heating elements through the soil by thermal conduction, and in permeable soils, by convection. As the soil is heated, VOCs and

51 SVOCs in the soil are vaporized and/or destroyed by a number of mechanisms, including: (1) evaporation into the subsurface air stream; (2) steam distillation; (3) boiling; (4) hydrolysis; (5) oxidation; and (6) pyrolysis (high-temperature chemical decomposition in the absence of oxygen). The vaporized water and contaminants are removed from the subsurface via the heater-vacuum wells. For traditional applications of ISTD, the ratio of heater-only to heater-vacuum wells range between 2:1 and 3:1 (i.e., 2 or 3 heater-only wells for every heater-vacuum well). Power distribution system Network of Heater-Only and Heater-Vacuum wells Knockout pot Heat exchanger Pump Vapor treatment Treated vapor to atmosphere This approach was originally developed for the treatment of sites with high-boiling point semivolatile organic compounds (SVOCs, e.g., PCBs). The tight well spacing (e.g., 2-3 m) is used to efficiently achieve the high in-situ soil temperatures (300 to 400 C) necessary to volatize and desorb the contaminants and to capture the formed vapors via the creation of enhanced air permeability due to desiccation of the soils. The close well spacing also ensures good vapor capture and high rates of in-situ destruction. The high temperatures necessary for treatment of SVOCs, requires that all of the water within the treatment zone be removed and/or boiled-off. For treatment zones located below the water table, some form of hydraulic control is typically required to prevent ongoing migration of water into the treatment zone and to ensure efficient heat-up. If water migration into the treatment zone is controlled, the rate of heat-up is governed by the thermal conductivity of the soil and the thermal gradient. Large thermal gradients are possible for dry soil with close well spacings because of the absence of a steam/boiling zone soon after the start of heating (Figure 2). Figure 2 represents a conceptualization of subsurface temperatures and soil moisture conditions between 2 heaters at three different times during heating and remediation of a site with high boiling point compounds (e.g., PCBs). A typical target temperature and well spacing for such a site is 350oC and 2.5m, respectively. Midway through heating (t 1 ), approximately 2/3 of the water has been removed and 2/3 of site has been heated to >100oC. Since heat migrates radially outward from the heaters and the surface area of the dry and hot soil zone surrounding the heaters is large, the rate of heat transfer is high and the remaining water is quickly boiled-off and the soil is super heated (t 2 ). Once the water has been removed from the soil, heating is dominated by thermal conduction under high thermal gradients and heating to the target temperature progresses rapidly. Blower Water treatment Temperature and pressure monitoring holes (1 of many) Treatment area foot-print FIGURE 1. Example layout and setup of a typical ISTD system. Discharge

52 Tgrad t Temp C 500 t 1 t t t Heater 700 C 200 C t C 2 = = m m Tgrad 1.25 m 1.25 m Centroid 50 t 1 0 Heater % Sat. Temp C t 2 FIGURE 2. Temperature and soil moisture distributions during high C (left) and low C (right) temperature ISTD applications. For sites contaminated with volatile organic compounds (VOCs) or chlorinated volatile organic compounds (CVOCs), complete remediation (e.g., >99.99% reduction) can be achieved with a much lower treatment temperature of just 100 C. This is because VOCs and CVOCs are readily steam-stripped and volatilized at 100 C. Further, mixtures of chlorinated solvents and water boil at temperatures less than the boiling point of individual constituents. For example, a mixture of PCE and water will boil at 88 C at 1 atm pressure, more than 30 C less than the 121 C boiling point of pure PCE. Thus, higher treatment temperatures and complete removal of the water are not required to achieve very low cleanup up levels. Experience and laboratory studies (LaChance et al. 2004; Udell 1996, Heron et al. 1998a; Heron et al. 2005) suggest that removal or boiling-off between 20% and 30% of the water present in the treatment zone is sufficient to achieve low cleanup levels (e.g., <100 µg/kg). This represents a significant cost savings, as vaporization of water or boiling is responsible for the majority of the power consumed at a site. For VOC/CVOC sites, the primary factor affecting the rate of heat-up and the time required to achieve treatment is thermal conduction under low temperature gradients and in permeable soil, convection of steam. (Figure 2) The lower target treatment temperature of CVOCs, allows for the use of much wider spacings between the heaters (e.g., 5 to 8 m). These wider spacings significantly reduce the overall cost of remediation by reducing installation, material, and construction costs. In low hydraulic conductivity soils (e.g., silts and clays), however, these wider spacings can result in the delayed capture and removal of vapors and steam, thereby prolonging treatment, due to the slow drying and super heating of the soil immediately adjacent to the heater-only wells and the associated lag in establishing vapor pathways between the widely spaced heater-only and heater-vacuum wells. MATERIALS AND METHODS A full-scale field application of a new approach for ISTD treatment of CVOCs in saturated low permeability soils (i.e., 10-8 cm/s) was recently completed at the Terminal One Site in Richmond, CA. Figure 3 provides a plan view of the site showing the extent of the treatment zone, the heater well layout, and the locations of the horizontal SVE t 1 t Heater 100 C 15 C t C 1 = = m m Tgrad Tgrad t 1 2 m 2 m Centroid 0 Heater % Sat. 50 t 1 t 2

53 wells. The 126 heaters were placed at 4-m spacing. Figure 4 shows a generalized crosssection of the subsurface conditions at the Richmond site and a conceptualization of the ISTD design. The new approach used at Warehouse wall the Richmond site utilized heater-only wells 126 total 12 total in-stalled with a small sand pack 5 total to facilitate dry- 17 total ing and heating FIGURE 3. ISTD system layout. of the low permeability (10-8 cm/s) Bay Mud and horizontal SVE wells for the capture of steam and contaminant vapors. The sand pack provided a pathway for vapors produced during heating to move upwards along the heater-only wells into an overlying unsaturated high permeability layer of fill where the vapors were readily removed by the horizontal SVE wells (Figure 4). These improvements significantly reduced the cost and improved the performance of the ISTD system and minimized the potential for DNAPL banking and downward mobilization. TTZ Horizontal SVE well Treatment zone m Bay ISTD Mud Heater Sandy fill 0-1 m Figure 5 presents a conceptualization of how heating progresses during ISTD in low permeable deposits and the affects of heating on DNAPL present in the treatment zone. An insulated vapor barrier was installed across the surface of the treatment zone to ensure thorough heating to the ground surface, thereby, preventing condensing and translocation of contaminants in the vadose zone. FIGURE 4. Subsurface conditions.

54 volumes of vapor. Since these vapors are extracted at each heater location, they do not migrate horizontally away from the heaters, as would happen during steam injection. The vapors are constantly extracted, meaning that the mass of VOCs in the subsurface decreases immediately after onset of heating. In addition, any contaminant vapors that are not removed and are pushed outwards, encounter cooler regions immediately adjacent to the region at steam temperature and condense just a short distance away. As the heat front steadily advances, these regions are subsequently heated and the condensed contaminants are re-vaporized, with a portion or all of the contaminant mass removed. This depletion process occurs progressively and on a small scale, not all of a sudden over large portions of the subsurface as in a steam drive. Therefore, DNAPL saturations decrease immediately upon the start of heating, and significant banks of condensate are not formed. This is key to minimizing the risk of DNAPL mobilization. RESULTS and DISCUSSION Figure 7 presents a plot of temperature within the permeable fill for centroid locations in between the heater wells (i.e., locations within the well field farthest from a heater) and Figure 8 presents temperature data from the centroid locations 100 at various depths within the 80 Bay Mud underlying the permeable fill. Figure 7 indicates 60 that the permeable shallow zone heated up quickly and 40 much faster than the Bay Mud. 20 This was due to convective transport of steam and heat 0 throughout the permeable fill. Steam generated around the FIGURE 7. Temperatures within permeable fill at heaters readily moved up the Date centroid locations in between heater wells. sand packs and into the permeable material where it was extracted by the horizontal vapor collection wells. The establishment of a dry hot zone sur rounding the heater wells (0.3 m) facilitated the steady heatup of the interwell regions 60 through out the vertical extent 40 of heating. The target temperature of 100 C was generally 20 reached after 110 days of heating. 0 Temperature C Temperature C 6/11/2005 6/11/2005 6/18/2005 6/18/2005 6/26/2005 6/26/2005 7/5/2005 7/5/2005 7/12/2005 7/12/2005 7/19/2005 7/19/2005 7/27/2005 7/27/2005 8/3/2005 8/3/2005 8/11/2005 8/11/2005 FIGURE 8. Temperatures at various depths within Date Bay Mud at centroid locations in between heater wells. 8/19/2005 8/19/2005 8/26/2005 8/26/2005 9/2/2005 9/2/2005 9/10/2005 9/10/2005 9/18/2005 9/18/2005 9/25/2005 9/25/ /4/ /4/ /12/ /12/ /19/ /19/2005 Over the course of heating, approximately 660,000 liter or 30% of the water present in the

55 treatment zone was boiled off and recovered as steam. This volume of water is equivalent to approximately 500 pore volumes of steam generated and removed from the treatment zone during the 110 days of heating, or ~5 pore volumes per day. Thus, even in very low permeable soils stream stripping is the primary removal mechanism. Figure 9 presents a comparison of pre- and post-treatment average soil concentrations relative to the remedial goals for the target CVOCs. These data indicate that the new ISTD approach was very effective at removing the target CVOCs from the treatment zone. Greater than 99% reduction in concentration was achieved for all constituents after 110 days of heating. 35,000 30,000 34,222 AVG Post Remedial Goals AVG Pre 25,000 Soil Concentration - ug/kg 20,000 15,000 10,000 17,000 6,650 5,000 1, Reductions: 0 2,000 2, < RL 65 5 PCE TCE cis-1,2-dce VC 99.96% 99.63% 99.03% 99.49% Figure 9. Comparison of pre- and post-treatment soil concentrations. These results are based on 17 pre-treatment samples and 64 post-treatment samples. Posttreatment samples were collected from centroids (i.e., coolest locations) at random and biased depths throughout the treatment interval. 15 samples, or 23%, were collected between 18 and 20 ft bgs (i.e., the bottom of the treatment zone). These data did not show any evidence of vertical mobilization of contaminants or DNAPL. CONCLUSIONS An improved approach for the use of ISTD for the remediation of VOCs and/or CVOCs in low permeability soils has been developed, tested in the field, and verified to be successful and cost-effective. The improved approach relies on the installation of a sandpack around each heater well and the extraction of vapors from each well either directly or indirectly via a soil vapor collection system. This approach allows for the creation of a hot, dry zone and preferential pathway for vapor migration around each heater. As the steam zone progressively builds around a heater well, steam and contaminant va- 230

56 pors are steadily removed toward and along the heater wells, thus preventing the rapid buildup of high pressures and outward lateral migration of steam and contaminant vapors into cooler regions where condensation and DNAPL banks could form. This approach prevents or minimizes the risk for lateral migration of contaminants and reduces the risk of downward migration by progressively depleting DNAPL pools as the site slowly heats up. Traditional approaches using a network consisting of combinations of heater-only and heater-vacuum wells are not as efficient at treating VOCs and CVOCs in low permeability soils because the target temperature is only 100 C and only a fraction of the water need be removed for effective treatment. Thus, the low permeability soil does not dry out and the relative air permeability remains low and vapor recovery limited. Even in low permeability sites, steam stripping is the dominant removal mechanism. At VOC/CVOC sites where 30% of the pore water is boiled off, ~500 pore volumes of steam will be generated and removed from the treatment zone over the duration of heating/treatment. This has been proven to be sufficient to achieve very high removal rates (e.g., >99% reduction in concentration) and very low, residential soil cleanup standards (e.g., <100 µg/kg). Finally, the replacement of heater-vacuum wells with either horizontal or vertical soil vapor extraction wells that result in the removal of vapors from each heater well, results in a significant reduction in installation and material costs, thus reducing, the overall costs of ISTD for the remediation of VOCs and CVOCs. REFERENCES. Heron, G., M. Van Zutphen, T.H. Christensen, and C.G. Enfield (1998a). Soil heating for enhanced remediation of chlorinated solvents: A laboratory study on resistive heating and vapor extraction in a silty, low-permeable soil contaminated with trichloroethylene. Environmental Science and Technology, 32 (10): Heron, G., Carroll, S., and Nielsen, S.G.D. (2005). Full-Scale Removal of DNAPL Constituents using steam enhanced extraction and electrical resistance heating. Ground Water Monitoring and Remediation, 25(4): LaChance, J.C., R.S. Baker, J.P. Galligan, and J.M. Bierschenk (2004). Application of Thermal Conductive Heating/In-Situ Thermal Desorption (ISTD) to the Remediation of Chlorinated Volatile Organic Compounds in Saturated and Unsaturated Settings. Proceedings of Battelle s Conference on Remediation of Chlorinated and Recalcitrant Compounds, Monterey, CA, May 24, Udell, K.S. (1996). Heat and mass transfer in clean-up of underground toxic wastes. In Annual Reviews of Heat Transfer, Vol. 7, Chang-Lin Tien, Ed.; Begell House, Inc.: New York, Wallingford, UK: