Reduktiv dechlorering som afværgemetode

Transkript

1 Reduktiv dechlorering som afværgemetode Kirsten Rügge, COWI 1

2 Reduktiv dechlorering Biologisk: Naturlig nedbrydning (MNA) Stimuleret reduktiv dechlorering (ERD) EK-BIO 2

3 Stimuleret Reduktiv dechlorering, SRD Stimulering af naturligt forekommende anaerobe nedbrydningsprocesser Tilførsel af dechlorerende bakterier "Dehalococcoider" Tilførsel af organisk materiale som substrat samt for at sikre etablering og opretholdelse af reducerede forhold Nedbrydning af PCE/TCE til uskadelige nedbrydningsprodukter 3 S

4 Hvorfor vil vi gerne bruge metoden? Billig Bæredygtig In situ løsning Få arbejdsgange Kræver ikke store opstillinger Kan anvendes tæt på og under bygninger 4

5 Udfordringer Kræver mættede forhold Kræver stærkt reducerede forhold Fri fase Kontakt og spredning i lavpermeable aflejringer vanskeligt Oprensning af matrix meget langsom Vækst af specifikke nedbrydere meget inhomogen Dannelse af VC og methan ph 6,5-8 Lang oprensningstid Varierende koncentrationer over tid Ikke fuldstændig oprensning VC når donor er opbrugt? Tilbagediffusion i lavpermeable aflejringer 5

6 For lidt donor? 6

7 For meget donor? ph optimalt 6,5-8,0 lavere end 6,0 nedsættes dechloreringen markant 7

8 For meget donor? ph optimalt 6,5-8,0 lavere end 6,0 nedsættes dechloreringen markant 8

9 VC i fanen 9

10 Methanmålinger 10

11 Poreluft konc. (%) målerunde Nedre filter Atm. tryk (hpa) CH4 CO2 O2 CH4-punktmålinger Baro 11

12 12

13 Anvendelsesmuligheder Aktiv/passiv Oprensning af kilde/fane Afskæringsløsning Bioaugmentering eller ej 13

14 Aktiv løsning med recirkulation 14

15 Passiv løsning 15

16 EK-BIO EK Anvendelse af elektrokinetik til at bevæge vand, chlorerede opløsningsmidler og bakterier Anode Elektroosmose (transport af vand) Katode Electromigration (transport af ioner) 16

17 Opsamling fra regionerne Region Hovedstaden? Region Hovedstaden? Region Hovedstaden? Region Syddanmark 17? Sag påbegyndt Sag afsluttet VC har udgjort et problem Methan har udgjort et problem Bemærkninger Vasbyvej 16A, Hedehusene Baldersbækvej, Ishøj Høje Tåstrupvej, Taastrup Tværvej 3, Aarup (+) Der er kun lavet forundersøgelser på denne sag. Der er aldrig blevet i gangsat SRD Region Syddanmark? Middelfartvej 126, Odense (+) Der er kun lavet forundersøgelser på denne sag. Der er aldrig blevet i gangsat SRD Region Hovedstaden sand Gl. Kongevej 33, Vesterbro nej nej Fortsat monitering Region Hovedstaden sand Flensborggade 24, Vesterbro + nej nej lille pilotforsøg Efter tilsætningen forhøjede konc. i To tilsætninger i moræneleren Region Sjælland sand Hellestedvej 22, Stevns nej målepunkterne op mod en primært for at kunne forkorte kontorbygning, men værdierne faldt driftsperioden af biobarrieren i den hurtigt igen underliggende kalk Region Syddanmark sand Industrigrund, Svendborg Region Syddanmark sand Rugårdsvej , Odense Pilotforsøg med recirkulering, injektion af KB-1 og laktat i sandmagasin (2006). Høje indhold af VC i fanen. Efterfølgende vedligeholdelse af På en tidspunkt høje konc., men det Har været stigende siden nedbrydning med injektion af NZ ad to blev afsluttet ved monitering ca omgange (2007 og 2010) i sandmagasinet. Siden monitering. Kilde i moræneler forurener forsat sandmagasin Region Syddanmark sand Jernbanegade, Ringe nej nej Recirkulation. Injektion i boringer og dræn Region Hovedstaden sand Nybrovej 83, Gentofte Fortsat monitering. I gangsat 2014-sparsomt med resultater. Recirkulation Region Hovedstaden sand/silt Ahornvej, Hørsholm nej nej Fortsat monitering Region Hovedstaden sand/silt Rungstedvej, Hørsholm nej nej Fortsat monitering Region Hovedstaden sand/silt Pennehave, Hørshplm nej periodevist Fortsat monitering. Methan afhjælpes ved kortvarrig pumpning på luftfase Region Hovedstaden moræneler Vesterbrogade 116, Vesterbro nej nej Fortsat monitering Region Hovedstaden moræneler Gl. Kongevej 39, Vesterbro måske ja Fokus på VC, der har været ventilleret i forhold indeklimarisiko med methan Ikke ophobning i ML men Pilotforsøg med oprensning i Region Syddanmark moræneler Rugårdsvej , Odense meget i gv fra ML, men der moræneler (injektion af NZ + KB1 i behandles i underliggende hydraulisk fraktur samt injektion af NZ+ KB1 magasin i naturlige sandslirer (2005) Region Syddanmark moræneler Sortebrovej 26 nej, ikke rigtig tegn på ophobning af VC i ML og bufferzone i sandlag etableret oprindelig Region Sjælland kalk Hellestedvej 22, Stevns nej nej nej, høj methan i injektionsboringer men ikke nærmere bebyggelser. Ikke set methan i poreluft eller indeklima Fortsat monitering Dog fokus på VC, da der i 2013 ses højere konc. som følge af øget nedbrydning. Etablering af biobarrierre i kalken er afsluttet og det semiaktive doseringsanlæg er i drift. Metoden virker efter hensigten

18 Opsamling fra regionerne Antal sager? sand sand/silt moræneler kalk Region Hovedstaden Region Sjælland 1 1 Region Syddanmark Total

19 COWIs erfaringer Det virker (i vandet) Vi kan skabe reducerede forhold og opnå gode dechloreringsgrader Vi ser stadig kontaktproblemer Lang oprensningstid VC (grundvand + indeklima), problemerne dog relativt begrænsede endnu! Methan, ikke et egentligt problem. Jo større umættet zone, des mindre problem ph følsom, inhiberer processen og forlænger oprensningstiden Metoden har absolut en fremtid 19

20 "Hvad siger de på bjerget" SRD er lige så effektiv som andre injektionsteknikker og billigere SRD ikke specielt velegnet i kildeområder med fri fase Brug af "partitioning electron doners" (som opblandes i DNAPL fasen, hvorfra den langsomt opløses og derved kan være til stede i lang tid) synes lovende Bioaugmentering er specielt attraktivt i kildeområder, også selvom dehalococcoider er naturligt forekommende, øge effektiviteten og mindske VCproblem SRD kan forårsage ph-fald, methan, VC, opløsning af metaller, men effekterne generelt tilbage til baseline lige nedstrøms kildeområdet SRD i lavpermeable aflejringer både dyrt og svært Dog kan problemet afhjælpes ved samtidig injektion af opløsninger, der kan øge spredningen i de lavpermeable zoner Vedvarende behandling i 3-5 år synes almindelig (rebound) Kombinering af SRD med andre teknikker kan anbefales (treatment train) 20

21 Løsning: Reduktiv dechlorering I Spørgsmål 1: Beregn koncentrationen af ethen på baggrund af nedbrydning af cdce dels i µg/l og µmol/l Mængden af mol (n) bestemmes ud fra massen (m) og molvægten (M): n = m/m Antag et volumen på 1 liter cdce og ethen reagerer i forholdet 1:1, så n(cdce) = n(c 2 H 4 ) = 7,22 µmol [C 2 H 4 ] = 202 µg/l = 7,22 µmol/l Spørgsmål 2: Hvorfor er det afgørende at regne med molære koncentrationer bl.a. til bestemmelse af DG? Ved en reaktion ændres den kemiske sammensætning af stoffet og dermed molvægten. Massebetingede koncentrationer er derfor stofspecifikke, mens molære koncentrationer er stofuafhængige og dermed giver en direkte sammenlignelig værdi, hvilket er nødvendigt bl.a. ved brug i udregninger. 21

22 Løsning: Reduktiv dechlorering II Spørgsmål 3: Beregn dechloreringsgraden i boringen B2 over tid i de to filtersætninger Boring B2Ø Boring B2N Konc. [µg/l] Konc. [µmol/l] Konc. [µg/l] Konc. [µmol/l] PCE TCE ,3 0,19 0,01 cdce 700 3,3 7,22 0, ,4 32 VC 80 5,4 1,28 0, ,8 3,68 0,08 Ethen , ,21 Ethan , ,67 DG (%) 53,8 99,0 55,1 56,6 22

23 Konc. (µmol/l) Konc. (µmol/l) Løsning: Reduktiv dechlorering III Spørgsmål 4: Hvad kan man ud fra dechloreringsgraderne sige om oprensningen inden for de godt 2 år der er mellem analyseresultaterne? Substratet har stimuleret bionedbrydningen i B2Ø, resulterende i komplet nedbrydning (99%). I B2N er der p.t. sandsynligvis ikke opnået den ønskede kontakt. Der er mere cdce, men VC er omdannet til ethan og ethen. B2Ø (4-7 m u.t.) B2N (10-13 m u.t.) 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40% 20% 20% 0% 0% PCE TCE cdce VC Ethen Ethan PCE TCE cdce VC Ethen Ethan 23

24 Løsning: Methan i poreluft Spørgsmål 1: Hvilken betydning har lufttrykket ift. poreluftmålingerne? Når lufttrykket stiger presses iltrig atmosfærisk luft ned i den umættede zone og forårsager methanoxidation. Dette giver også en lille stigning i CO₂. Dvs. for at få et retvisende billede af det maksimale methanindhold i poreluften, bør målinger foretages på dage med lavtryk. Spørgsmål 2: Færdiggør udviklingen for CH 4, O₂ og CO₂. Poreluft konc. (%) målerunde Boring Atm. tryk (hpa) : : : :00 CH4 CO2 O2 Baro