STATUS FOR TERMISK OPRENSNING

Transkript

1 STATUS FOR TERMISK OPRENSNING Gorm Heron, Ph.D. Ingeniør TerraTherm,, Inc.

2 Termisk oprensning - overblik Vapor treatment Treated vapor to atmosphere Power distribution system Heater wells Extraction well Knockout pot Heat exchanger Blower Pump Transformer Vapor cap Water treatment Discharge Temperature and pressure monitoring holes Treatment area foot-print

3 Mest anvendte termiske metoder Thermal Conduction Heating (TCH), or In-Situ Thermal Desorption* (ISTD) Comparison Sand Clay Electrical Resistance Heating (ERH) Joule Heating Steam Enhanced Extraction (SEE) Steam Injection

4 Stoffer/grupper som kan oprenses Chlorinated Ethanes and Ethenes Oil products, BTEX Coal Tar Creosote PAHs, Naphthalene PCBs Chlorobenzenes Pentachlorophenol (PCP) Dioxins Mercury Many pesticides Mixtures Hvis det har et kogepunkt på under 500 o C kan det renses termisk Hvis kogepunktet er under o C behøves kun opvarmning til 100 o C

5 Termisk anvendes i mange geologier Loring Prague: VZ Edwards Hitachi, SC From Freeze & Cherry,1979 Lowry Landfill Portsmouth, OH Richmond, CA Young Rainey STAR, FL Eugene, OR Visalia Pole Yard, CA Poleline Rd NPL CVOC Site, CA Hill AFB

6 Fordeling mellem metoderne ISTD SEE ERH ISTD i alle typer geologi med moderat vandflow ERH mest i lavpermeable sedimenter (ler, silt) SEE hvor der er permeabelt (0.1 darcy og op) Kombinationer

7 Mekanismer for klorerede VOC er Udell et al. (1991) Udell (1996) Davis (1997) Imhoff et al. (1997) Sleep and Ma (1997) Heron et al. (1998a,b,c) Knauss et al. 2002

8 Fysiske parametre - temperatureffekter Density (g/ml) Eutektisk temperatur 1.0 Steam drive o C Viscosity (mpa s) o C Vapor pressure (atm) o C Surface tension (mn/m) Interfacial tension PCE-water o C Solubility (mg/l) o C [Udell et al. 1999; Alameda Point SEE demonstration] Henry's law constant ( - ) mm o C Water TCE PCE Fra Heron et al. 2006

9 Damptryk vs. temperatur ERH, SEE, TCH TCH Naphthalene Mercury PCBs ( ) Dioxins Perchloroethene Trichloroethene Temperature ( C) SVOC behandling: Temperaturer mellem 125 og 400 o C Vapor Pressure (mm Hg)

10 Pre Thermal Remediation Post Remediation Mekanismer, opsamling Flygtige stoffer: Fordampning vigtigst SVOC: Fordampning + desorption + nedbrydning Temperatur (C) Unsaturated zone VOC SVOC, complete removal Depth SVOC, partial removal SVOC, dewatered Saturated zone

11 Antal projekter USA 25+5 ISTD SEE ERH Danmark 3+2 ISTD 6 SEE 0 ERH Resten af verden 3+2 ISTD 10 SEE 5 ERH 150 projekter Mange kommercielle Flest ERH 11 projekter Primært offentligt financieret 20 projekter Signaturforklaring: 25+5 = 25 (fuldskala( fuldskala) ) +5 (pilot test)

12 Knullen, Odense TCH og damp kombineret TTZ COC s: PCE, (800 kg kg) Dybde: 2-14 m Volumen: Ler: m 3, Sand 750 m 3 Under idriftværende renseri! Totalt 21 mio. kr.

13 Knullen - koncept Number of HV-borings: 45 Steam injection wells: 9 Steam extraction wells: Fyld 4 Ler 6 m.u.t Primaert magasin sand 16 Damp Multifase ekstraktion ISTD varme Vakuum

14 Boring Dybde Tørstof TCM TCA TCM TCE PCE Knullen - Resultater m.u.t. % 1,1,1 GJ1 4,4-4,5 94, ,1 6,2-6,8 92, ,014 8,0-8,1 91, ,34 9,4-9,6 90, ,29 4,4 9,75-9,9 91, ,12 1,2 GJ2 4,2-4,4 90, ,1-6,2 90, ,7-7,9 93, ,033 9,8-9,9 91, GJ3 3,6-3,8 94, ,44 GJ4 2,7-2,9 100, GJ5 4,2-4,3 94, ,5-4,6 96, ,2-6,3 99, <0,005 mg/kg

15 TCH og damp kombineret

16 Skuldelev ISTD projekt COC s: PCE (4000 kg) Dybde: 7,5 m Areal: 250 m 2 Volumen: m 3 Building Sheet piling TTZ Lake ISTD-boringer: 53 Vakuum boringer: 21 Vater ekstraktionsboringer: 3 ISTD-heater Water extraction boring Vacuum boring

17 Reerslev ISTD projekt COC: PCE ( kg) Dybde: 8 m i ler Areal: m 2 Volumen: 17,300 m 3

18 Hvad med fjeld/kalk/sten?

19 TerraTherm eksempel: ISTD system

20 Conceptual Cross-Section Through Treatment Zone (hemmelig kunde i South Carolina) Fill/Saprolite 30 ft Saprolite 55 ft 90 ft 75 ft Weathered BR BR FRX Gneiss Treatment zone = 8,700 cy (6.100 m 3 )

21 Heater Vacuum Well Heater Well To off gas treatment Fill/Saprolite 30 ft Saprolite 55 ft 90 ft 75 ft Weathered BR BR FRX Gneiss Boosted grout

22 Heated Interval Depth - Ft Fill Saprolite Temperature Profiles at Thermocouples T1 - T Starting Temperature Profile Weathered Bedrock Temperature - of Boiling Point H2O 2/1/2007 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T BR FRX Granite

23 Depth - Ft Fill Saprolite Temperature Profiles at Thermocouples T1 - T7 Temperature - of /27/2007 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 60 Weathered Bedrock BR FRX Granite

24 Depth - Ft Fill Saprolite Final Temperatures Within Treatment Zone Temperature Profiles at Thermocouples T1 - T7 Temperature - of /29/2007 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 60 Weathered Bedrock BR FRX Granite

25 18.0 Mass Removal During ISTD Treatment ~12,000 lbs of TCE 5.00 Removal Rate (lbs/hr) Total Removed (Tons) Days after Initial Startup (Jan 29, 2007) Removal Rate Total Removed

26 Confirmation Soil Data From ISTD Project in SC μg/kg TCE ,000 10, ,000 1,000,000 10,000, ,000, ft bgs Location 1 Location Min. Soil Conc. For DNAPL foc: 0.05% - 0.1% n: Location 3 Location 4 Location 5 Location 6 56 Samples ND Cleanup Objective: 95% UCL of mean less than 60 μg.kg DNAPL Max Pre-Treatment 95% UCL of mean TCE conc. = 17 μg/kg

27 Termisk for pengenes skyld Richmond, CA $5M $2M Sold to developer: $12M Value as Brownfield: $ 5M ISTD remedial cost: $ 2M Net profit to owner ~ $ 5M $12M ($300M)

28 Termisk med tidspres - Brownfield Site i Syracuse, New York Tidligt 2006 Sent 2006

29 Cleanup Standard (mg/kg) PCE < 5.60 TCE < 2.80 VC < 0.80 t-1,2-dce < 1.20 TVOC <10.40 ALL ACHIEVED 11/28/2007

30 Konklusioner Ikke experimentelle metoder længere! Over 100 fuld-skala oprensninger Al DNAPL fjernes Kan rense til under 1 mg/kg Også fjeld Garantier og tidspres OK Markedskræfter Mest CVOC DNAPL grunde (TCE, PCE) ERH brugtmesttil flygtige stoffer ISTD kan ogsaa klare mindre flygtige stoffer, og i opsprækkede medier Damp bruges mest til assistance og til store grunde med høj permeabilitet Hvad arbejdes der videre med nu? Optimering af resourcer og pris Bæredygtighed - livscyklusperspektiv

31 Kloge spørgsmål? Kommentarer?

32 Teknikker og temperaturer Temperatur o C 500 Benz(a)pyren Elektrisk opvarmning Fluoranten Phenantren PCB er Dampinjektion Dynamic Underground Stripping, DUS TESVE Nafthalen Phenol Xylener PCE, toluen TCE Benzen TCA Modificeret efter Tom Heron, NIRAS Termisk ledningsevne

33 In-Situ Thermal Desorption and Destruction for stoffer med kogepunkter over 200 o C Afdampning og desorption 125 o C to 400 o C Nedbrydning 400 o C to 800 o C Til behandling 1 to 2 feet Heater- Only Well Heater- Vacuum Well