Afværgeteknologier - State of the Art. 28. november 2012

Transkript

1 Afværgeteknologier - State of the Art 28. november

2 Indholdsfortegnelse Side HVORDAN FASTLÆGGER VI OPRENSNINGSKRITERIER 1 FOR GRUNDVANDSTRUENDE FORURENINGER? - OVERVEJELSER PÅ LOKAL- OG OPLANDSSKALA Projektleder Niels Døssing Overheu, Orbicon A/S OPTIMERING AF AFVÆRGEINDSATS I NÆRUM INDUSTRIKVARTER 3 Civilingeniør, ph.d. Nina Tuxen, Orbicon A/S TERMISK OPRENSNING MED ISTD I DANMARK 7 - HVORDAN ER DET GÅET? NYE APPLIKATIONER, INTELLIGENT ENERGI AFTAG M.M. Projektleder Niels Ploug, Krüger AS OPRENSNING VED MOBILISERING MED SURFACTANTER 9 EN AFVÆRGEMETODE TIL KILDEOPRENSNING Projektchef Søren Rygaard Lenschow, NIRAS A/S INDEKLIMA-AFVÆRGE VED TÆTNING AF TRANSPORTVEJE, 11 HVORDAN GØR VI, OG HVOR EFFEKTIV ER DET? Civilingeniør Børge Hvidberg, Region Midtjylland UDFORDRINGER MED NEDBRYDNINGSPRODUKTER VED 13 SRD SOM AFVÆRGETEKNIK - ET TUP-PROJEKT Civilingeniør Henriette Kerrn-Jespersen, Region Hovedstaden PILOTFORSØG MED ELEKTROKINETISK STIMULERET 15 BIOLOGISK NEDBRYDNING AF FRI FASE PCE Ekspertisechef Charlotte Riis, NIRAS A/S UDFORDRINGER OG ERFARINGER MED AT GÅ FRA DESIGN 17 TIL IMPLEMENTERING AF SRD I LAVPERMEABLE AFLEJRINGER Miljøingeniør Eline Begtrup Weeth, COWI A/S Til notater 21

3

4 HVORDAN FASTLÆGGER VI OPRENSNINGSKRITERIER FOR GRUNDVANDSTRUENDE FORURENINGER? - OVERVEJELSER PÅ LOKAL- OG OPLANDSSKALA Niels Døssing Overheu1*, Nina Tuxen1, Thomas H. Larsen1, Nanna Isbak Thomsen2, Philip J. Binning2, Poul L. Bjerg2, Hans Skou3, Lone Dissing4, Jørn K. Pedersen4, Jens Aabling5 1Orbicon A/S, 2DTU Miljø, 3Folmann Engineering (tidl. Region Syddanmark), 4Region Syddanmark, 5Miljøstyrelsen *[email protected] Baggrund For at kunne vurdere behovet og niveauet for oprensning af en grundvandstruende forurening er det nødvendigt at kende sammenhængen mellem koncentrationen i kilden og koncentrationen i det nedstrøms kontrolpunkt i grundvandszonen, hvor et kvalitetskrav skal være overholdt. Det har indtil videre ikke været en standardøvelse at opstille denne sammenhæng, og en spørgeskemaundersøgelse blandt regionerne har vist, at det bliver gjort på meget forskellige måder, og beslutninger om afværge risikerer derfor at blive truffet på et uensartet grundlag. Især på små og mellemstore sager har der derfor været behov for retningslinjer for fastlæggelse af oprensningskriterier, med henblik på at opkvalificere risikovurdering og prioritering af indsatsen. Dette har været fokus i et teknologiudviklingsprojekt afsluttet i 2011 (Miljøstyrelsen 2011). Formål Formålet med projektet har været at opstille retningslinjer for opstilling af oprensningskriterier på små og mellemstore sager, herunder tilbageregning af overordnede langsigtede oprensningskriterier i grundvandszonen til operationelle kriterier i forureningskilden samt at give anbefalinger til dokumentation. Metoder Ved opstilling af de generelle retningslinjer er der taget udgangspunkt i en række typiske geologiske og hydrogeologiske forhold og typer af forureningssager i Danmark. Metoden er blevet afprøvet på fem forurenede lokaliteter, der bredt repræsenterer den danske geologi og hydrogeologi og forureningstyper. I den forbindelse er der benyttet forskellige alment tilgængelige risikovurderingsmodeller (herunder JAGG og en række internationale modeller) til at belyse tilbageregningen af grundvandskravene tilbage til forureningskilden. Med udgangspunkt i resultaterne fra beregningerne er der uddraget generelle anbefalinger til opstilling af oprensningskriterier for enkeltlokaliteter. Resultater Der er opstillet en trinvis metodik til, hvordan oprensningskriterier på en lokalitet kan opstilles i praksis, herunder: Opstilling af konceptuel model; definition af kontrolpunkter og krav heri; tilbageregning af krav fra kontrolpunkt til kildeområde samt dokumentation. Konklusion Umiddelbart opnås der forskellige resultater ved anvendelse af de forskellige modeller, men det beror primært på at standardværdier for dispersion og nedbrydning er forskellige. En an- 1

5 den faktor er forskelle i, hvordan kildekoncentration og filterlængde i kontrolpunktet er defineret. Med ens parametre fås overensstemmende resultater. Resultaterne viser, at der i mange tilfælde kræves meget høje oprensningsgrader (over 99%), hvis man skal kunne overholde grundvandskvalitetskrav i et kontrolpunkt 100 m nedstrøms forureningen. Perspektivering og overvejelser på oplandsskala De meget høje oprensningsgrader for at overholde grundvandskriterierne betyder i praksis, at kun ganske få og aggressive teknikker såsom opgravning og termisk oprensning kan opfylde målene. Så store oprensningsgrader medfører såfremt de overhovedet er muligt at opnå teknisk enorme udgifter til afværgeløsningerne, hvilket igen medfører, at der indenfor regionernes årlige budgetter kan håndteres et mindre antal sager. Opstilling af oprensningskriterier udfordrer således den nuværende placering af kontrolpunktet og medvirker til en diskussion af, hvordan vi får mest oprensning for pengene. Afledt af disse overvejelser er der afprøvet et koncept, som kan bruges til at screene, hvilken afværgestrategi indenfor et opland, der redder mest grundvand for de afsatte midler. Er der f.eks. tale om en reduktion af forureningsfluxen fra forureningskilde nr. 1 og 2 med 50 %, reduktion af kilde 3 med 90 eller 99 %, osv. Konceptet er udviklet og afprøvet i et aktuelt teknologiudviklingsprojekt, som pt. er i den afsluttende fase (Miljøstyrelsen 2012). Der er tale om en trinvis metode, hvor der som Trin 1 anvendes en simpel opblandingsmodel til overordnet at vurdere, hvor belastet en given ressource er. Trin 2 går mere i detaljer med udførelse af partikelbanesimuleringer og analytiske oplandsberegninger. På denne baggrund undersøges påvirkningen fra kendte forureningsfaner, således at man nærmere kan afgøre størrelsen på forurenet og anvendelig ressource ved forskellige afværgescenarier og hvad fluxreduktioner betyder for mulighederne for placering af eventuelle fremtidige indvindinger. Der udføres Monte Carlo simulering af en række mulige afværgescenarier i form af forskellige fluxreduktioner på forureningskilderne. Via Trin 1-modelleringen kan hurtigt udpeges nogle økonomisk gunstige scenarier, hvorefter der i Trin 2 kan foretages en nærmere vurdering af udvikling i den reddede ressource i hhv. tid og sted som følge af indsatsen i et afværgescenario. Den udviklede metode er afprøvet i et værkstedsområde for at illustrere, hvorledes der kan arbejdes med metoden og hvilke resultater, der kan opnås heraf. Foreløbige resultater heraf præsenteres på mødet. Referencer Miljøstyrelsen Fastlæggelse af oprensningskriterier for grundvandstruende forureninger. Miljøprojekt nr. 1376, Overheu, N.D., Tuxen, N., Thomsen, N.I., Binning, P.J., Bjerg, P.L. og Skou, H., htm Miljøstyrelsen Optimering af afværgestrategi på oplandsskala. Endnu ikke publiceret Miljøprojekt. Overheu, N.D., Larsen, T.H. og Tuxen, N. 2

6 OPTIMERING AF AFVÆRGEINDSATS I NÆRUM INDUSTRIKVARTER Henrik Østergård, Hanne Kristensen, Flemming Vormbak, Carsten Bagge Jensen, John Flyvbjerg, Region Hovedstaden Pernille Kjærsgaard, Niels D. Overheu, Lars Chr. Larsen, Claus Kirkeberg Civilingeniør, ph.d. Nina Tuxen, Orbicon ([email protected]) Baggrund og formål I Nærum Industrikvarter findes en række punktkilder med chlorerede opløsningsmidler, der påvirker både det sekundære grundvand og nogle af Nærum Vandværks nærtliggende indvindingsboringer, som er lukket pga. forureningen. Siden 1995 har der derfor eksisteret et afværgeanlæg, baseret på afværgepumpning i det sekundære grundvand med efterfølgende stripning af de chlorerede opløsningsmidler. Afværgepumpning blev valgt på grund af det store antal tætliggende punktkilder. I løbet af de senere år har anlægget oplevet en del driftsproblemer i form af clogning af anlæg og afløbsledning, og en del af afværgeboringerne har ligeledes haft clogningsproblemer. Dette har medført stigende udgifter til vedligehold og elforbrug. Årsagen til den store kalkudfældning i det tidligere anlæg var en meget kraftig beluftning i stripningstårnene Ligeledes er viden om teknisk opbygning af afværgeanlæg blevet større siden etableringen i Det eksisterende rensningsanlæg var endvidere nedslidt og rensemetoden ikke tidssvarende. Parallelt hermed har der været undersøgelsesfokus i området, hvilket har medført en meget forbedret viden om såvel geologi, hydrogeologi og forureningsfluxe fra punktkilderne, i forhold til dimensioneringsgrundlaget i Det blev derfor besluttet at revurdere såvel anlæg som afværgepumpestrategi. Metode En eksisterende grundvandsmodel for området, opstillet af DTU, blev rekalibreret ud fra supplerende undersøgelser. Der blev kørt en lang række scenarier, hvor såvel boringsplacering, filterniveau og oppumpningsmængder blev varieret, for at vurdere den mest optimale konfiguration, der sikrer hydraulisk kontrol med alle punktkilders faner. Sideløbende blev såvel afværgeboringernes og råvandsledningens tilstand vurderet. Afværgeanlægget med tilhørende afløbsledning blev ligeledes revurderet og alternativer blev vurderet og målt på effektivitet, pris og driftsikkerhed. Resultater Scenariomodellering viste, at hydraulisk kontrol kunne opnås med 4 afværgeboringer mod tidligere 5. To af de eksisterende afværgeboringer blev udsyret og renoveret. De tre øvrige eksisterende afværgeboringer blev vurderet ikke at stå optimalt i forhold til forureningskilder og naturlig grundvandsstrømning, og blev i stedet ombygget til moniteringsboringer. Der blev etableret en ny boring nord for Rundforbivej 176 for bedre at opfange fanen fra ejendommen. Pumpen blev udstyret med intelligent pumpestyring, som kan fastholde et givet vandspejl. Boringen blev bestykket med en overjordisk råvandsstation. Der blev ligeledes etableret en ny afværgeboring ved Nærum Hovedgade. Scenario-modellering viste, at boringen vil sikre en bedre hydraulisk kontrol med det sekundære grundvand 3

7 under det forurenede område, og at den samlede pumpeydelse kan reduceres med denne placering, hvilket er essentielt i forhold til opnåelse af driftsbesparelser. Pumpen blev udstyret med intelligent pumpestyring, som kan fastholde et givet vandspejl. Også her blev boringen bestykket med en overjordisk råvandsstation. Med denne boringskonfiguration blev den samlede nødvendige indvindingsmængde næsten halveret fra ca. 32 m 3 /t til 15 m 3 /t. En del af råvandsledningen blev renset, og råvandsledning fra de 2 nye boringer blev etableret. Det eksisterende afværgeanlæg blev nedrevet, og i en ny bygning blev et nyt anlæg etableret. Anlægget blev ændret, så det i dag består af et system til udfældning af jern og mangan i beluftede sandfiltre efterfulgt af kulfiltre. De chlorerede opløsningsmidler fjernes i 3 kulfiltre opsat i serie. Anlægget blev udført som et automatiseret anlæg, som minimerer antallet af tilsynstimer. Afløbsledningen fra anlægget blev ændret fra en 1300 m lang trykledning til en 250 m lang gravitationsledning og i en meget stor dimension. Udløb fra gravitationsledning Nuværende tilledning til Kikhanerenden Afværgeanlæg Konklusion og perspektivering Revurderingen af afværgeløsningen i Nærum Industrikvarter har medført en række gevinster: Sikrere hydraulisk kontrol med punktkildernes forureningsfaner Halvering af indvindingsmængden Mere effektiv og driftsikker rensning Reducering af årlige omkostninger fra ca kr. til ca kr. og de forventede samlede omkostninger med ca mio. i en perioden fra 50 til 100 år For tiden pågår en indkøring af anlægget og en test af, om den i modellen beregnede hydrauliske kontrol også opnås i virkeligheden. Disse tests viser, at anlægget fungerer efter forventningerne, og at der opnås en tilfredsstillende hydraulisk kontrol med alle punktkilders forureningsfaner med en pumpeydelse på i alt 15 m 3 /t. Der skal dog etableres flere moniteringsboringer i yderområdet for endeligt at kunne eftervise udstrækningen af pumpningen. 4

8 den faktor er forskelle i, hvordan kildekoncentration og filterlængde i kontrolpunktet er defineret. Med ens parametre fås overensstemmende resultater. Resultaterne viser, at der i mange tilfælde kræves meget høje oprensningsgrader (over 99%), hvis man skal kunne overholde grundvandskvalitetskrav i et kontrolpunkt 100 m nedstrøms forureningen. Perspektivering og overvejelser på oplandsskala De meget høje oprensningsgrader for at overholde grundvandskriterierne betyder i praksis, at kun ganske få og aggressive teknikker såsom opgravning og termisk oprensning kan opfylde målene. Så store oprensningsgrader medfører såfremt de overhovedet er muligt at opnå teknisk enorme udgifter til afværgeløsningerne, hvilket igen medfører, at der indenfor regionernes årlige budgetter kan håndteres et mindre antal sager. Opstilling af oprensningskriterier udfordrer således den nuværende placering af kontrolpunktet og medvirker til en diskussion af, hvordan vi får mest oprensning for pengene. Afledt af disse overvejelser er der afprøvet et koncept, som kan bruges til at screene, hvilken afværgestrategi indenfor et opland, der redder mest grundvand for de afsatte midler. Er der f.eks. tale om en reduktion af forureningsfluxen fra forureningskilde nr. 1 og 2 med 50 %, reduktion af kilde 3 med 90 eller 99 %, osv. Konceptet er udviklet og afprøvet i et aktuelt teknologiudviklingsprojekt, som pt. er i den afsluttende fase (Miljøstyrelsen 2012). Der er tale om en trinvis metode, hvor der som Trin 1 anvendes en simpel opblandingsmodel til overordnet at vurdere, hvor belastet en given ressource er. Trin 2 går mere i detaljer med udførelse af partikelbanesimuleringer og analytiske oplandsberegninger. På denne baggrund undersøges påvirkningen fra kendte forureningsfaner, således at man nærmere kan afgøre størrelsen på forurenet og anvendelig ressource ved forskellige afværgescenarier og hvad fluxreduktioner betyder for mulighederne for placering af eventuelle fremtidige indvindinger. Der udføres Monte Carlo simulering af en række mulige afværgescenarier i form af forskellige fluxreduktioner på forureningskilderne. Via Trin 1-modelleringen kan hurtigt udpeges nogle økonomisk gunstige scenarier, hvorefter der i Trin 2 kan foretages en nærmere vurdering af udvikling i den reddede ressource i hhv. tid og sted som følge af indsatsen i et afværgescenario. Den udviklede metode er afprøvet i et værkstedsområde for at illustrere, hvorledes der kan arbejdes med metoden og hvilke resultater, der kan opnås heraf. Foreløbige resultater heraf præsenteres på mødet. Referencer Miljøstyrelsen Fastlæggelse af oprensningskriterier for grundvandstruende forureninger. Miljøprojekt nr. 1376, Overheu, N.D., Tuxen, N., Thomsen, N.I., Binning, P.J., Bjerg, P.L. og Skou, H., htm Miljøstyrelsen Optimering af afværgestrategi på oplandsskala. Endnu ikke publiceret Miljøprojekt. Overheu, N.D., Larsen, T.H. og Tuxen, N. 5

9 6

10 TERMISK OPRENSNING MED ISTD I DANMARK - HVORDAN ER DET GÅET? Produktchef Niels Ploug Krüger A/S [email protected] Baggrund og formål Termisk afværge i form af konduktiv opvarmning har nu været anvendt i Danmark siden Der er udført i alt 3 demonstrations/pilottests og 5 fuldskala oprensninger. Formålet med indlægget er at give en status på de gennemførte afværger samt orientere om, hvilke nye apllikationer/stoffer, der arbejdes med. Metode, teknik, Alle de gennemførte oprensninger har været rettet mod chlorerede opløsningsmidler med kogepunkter omkring 100 C. Dvs. opvarmning af den forurenede matrix til vands kogepunkt og dermed in situ producere en dampgennemskylning af det forurenede område. Typisk er der tale om fordampning af ca. 30% af porevandet. Enkelte gange er der set udtørring med højere temperaturer til følge, hvilket kan besværliggøre intakt kerneprøvetagning efterfølgende. Af de 5 fuldskala oprensninger er de 2 udført under bygninger, hvor i der i det ene tilfælde pågik renseridrift under oprensningen. Afværgerne er i øvrigt udført i alt fra tæt ler til blandinger af grus/sand/ler samt tørv. Resultater Alle de gennemførte sager har nået oprensningskriteriet indenfor eller tidligere end den beregnede tidshorisont varierende fra 3 6 måneder. På den nyligt afsluttede ALBA-grund blev der udtaget 45 jordprøver, hvor 39 var under detektionsgrænsen og maksimalt blev 0,27 mg PCE/kg fundet. På siten i Reerslev blev der udtaget 58 jordprøver, hvoraf de 53 var under detektionsgrænsen. Højeste koncentration fundet var 0,05 mg PCE/kg. For at belyse om varm kerneprøvetagning underestimerer resultatet, lod Region Hovedstaden udføre en supplerende prøvetagningsrunde 2 år efter endt afværge i Reerslev. Der blev udtaget 17 kerner, hvoraf alle var under detektionsgrænsen. Med hensyn til sætninger er de to sager udført under bygninger blevet præcisionsnivelleret før, under og efter opvarmningen. Det generelle billede er, at der ses en mindre hævning, som skyldes den termiske ekspansion under opvarmingen og efterfølgende en sætning i størrelsesordenen 2 10 mm, men ikke noget der har givet anledning til sætningsskader. Fra sag til sag skal sætningsrisici naturligvis evalueres, men umiddelbart forventes ikke problemer, såfremt leren har været konsolideret. Konklusion og perspektivering Generelt har konduktiv opvarmning ved ISTD vist sig meget robust med oprensningsgrader på ikke under 99% i de udførte oprensninger. De udførte sager viser også, at det er muligt at beregne, hvor længe oprensningen tager indenfor enkelte uger. 7

11 Det er muligt at opnå meget lave koncentrationer ved konduktiv oprensning hvis påkrævet, men rådgiver bør naturligvis overveje det reelle oprensningsbehov ud fra en realistisk risikovurdering, da meget lave oprensningskrav påvirker prisen. Nye stoffer og applikationer Konduktiv opvarmning er den eneste metode, der kan hæve jordtemperaturen væsentligt over 100 C og dermed behandle tungere kogende komponenter som PCB, dioxin, Lindane etc. Krüger har tidligere udført treatbility test af en Lindane forurening i Spanien. Resultaterne i tabel 1 viser, at der ikke sker noget ved 100 C, men at der faktisk ses en markant reduktion allerede ved 200 C. Temperatur and heating time Spiked untreated core Percentage reduction mg/kg % 100 o C 3 days o C 7 days o C 7 days o C 7 days Tabel 1. Eksempel på treatability test på Lindane (BP 323 C) Krüger modtager efterhånden flere og flere forespørgsler på tungere kogende komponenter. Eksempelvis laves p.t. design af en PCB oprensning, hvor niveauet skal bringes fra mg/kg til 4,4 mg/kg. Udfordringerne ved højtemperatur-sites er, at der ikke må være vand tilstede (det vand, der naturligt er til stede i jorden, skal kunne koges af), ligesom det kræver et robust setup, hvor specielt beregning af varmetab er vigtigt. Krügers partner, TerraTherm Inc., har til dato udført en del højtemperatur-sites (Dioxin, PCB, PAH) med samme oprensningssucces som for de lavere kogende stoffer. Intelligent energiaftag Energistyring har mange gange været fremme og oftest i sammenhæng med bæredygtighed og mindskning af energiforbruget. Generelt er det sådan, at jo længere tid en opvarmning er i gang, jo længere tid er der også et ikke uvæsentligt varmetab til omgivelserne, da dette jo kun kan kontrolleres mod terræn. Dette vil sige, at det mindste energiforbrug opnås ved en kontinuert opvarmning. Der kan imidlertid være mange andre grunde til at kunne aftage energien intelligent. Eksempelvis arbejder DONG med det såkaldte Power Hub, hvor energiselskabet sender signal til forbrugeren om mulighederne for at skrue ned eller op for forbruget på særligt gunstige tidspunkter. Krüger s ISTD system er i fremtiden udviklet til at kunne skrue op og ned for elforbruget på baggrund af et signal eller blot en generel peak kurve. Det vil også være muligt at differentiere energifordelingen i området. Når energiselskabet en gang i fremtiden online kan melde tilbage om muligheden for overskuds-el, grøn el etc., kan systemet agere efter dette baseret på kundens ønske. Dermed kan det totale energiforbrug godt ende med at være større, men en større andel vil til gengæld være reel grøn strøm. Ligeledes vil der sandsynligvis kunne opnås besparelse på energiaftaget, såfremt leverandøren kan aflevere en større andel, når der er energioverskud. 8

12 OPRENSNIING VED MOBILISERING MED SURFACTANTER EN AFVÆRGEMETODE TIL KILDEOPRENSNING Civilingeniør Søren Rygaard Lenschow, NIRAS A/S Ekspertisechef, civilingeniør, Anders G. Christensen, NIRAS A/S Teamleder, civilingeniør Mette Marie Mygind, FBE Baggrund og formål Oprensning af kildeområder med olieforurening ved mobilisering med Surfactanter, kan være et økonomisk og praktisk alternativ til afprøvede metoder, som f.eks. termisk oprensning og afgravning. På et af Forsvarets tankområder er der et ca m 2 kildeområde forenet med flybrændstof (Jet-Fuel), som giver anledning til en grundvandsforurening nedstrøms kildeområdet. Metoden mobilisering med Surfactanter er afprøvet i pilotskala med henblik på at vurdere metodens egnethed, og opstille designparametre for en evt. fuldskalaoprensning. Formålet med en oprensning er at nedbringe forureningsbelastningen til et niveau, hvor udvaskning fra kildeområdet til grundvand reduceres væsentligt. Endvidere er metoder til rensning af oppumpet olieemulsion afprøvet, da der ikke forekommer kloak i nærheden af lokaliteten. Metode og teknik Ved metoden tilføres opløsning af Surfactanter (Surface Active Agents) til forurenede jordlag. Surfactanterne nedsætter overfladespændingen således, at bindingen af olie til sedimentet reduceres, hvormed olieemulsion kan oppumpes. Indledningsvis blev der udført laboratorietest på fri fase (JetFuel) og sediment (smeltevandssand) fra lokaliteten. Laboratorietests blev udført af to udenlandske laboratorier, som har erfaring med in-situ oprensning med Surfactanter. Efterfølgende blev der i samarbejde med canadiske IveySol gennemført et pilotforsøg med 7 injektioner af non-ion aktive Surfactanter i opløsninger fra 1,2 til 3,0 %. Infiltration skete via filtersatte boringer over og i de forurenede jordhorisonter beliggende i umættet zone, smearzonen og i toppen af grundvandsmagasinet. Surfactanter og olieemulsion blev opsamlet ved vakuumgenereret pumpning fra nedstrøms beliggende boringer. Oppumpet olieemulsion med Surfactanter blev renset i et opstillet renseanlæg bestående af olieudskiller, bioreaktor og kulfilter. Pilotoprensningen blev dokumenteret ved prøvetagning og analyser af grundvand og afkastluft samt estimering af fri olie i olieudskiller. Endvidere dokumentation ved efterfølgende prøvetagning og analyser af jord fra boringer. Resultater Laboratorieforsøg viste for begge aktører gode resultater med henblik på at anvende metoden. Der var dog stor forskel på metode og kvalitet imellem de to laboratorieforsøg. Pilotskala oprensningen viste, at det er muligt at mobilisere residual bundet olie (fri fase), at opsamle mobiliseret olieemulsion fra grundvandsmagasinet og at rense olieemulsionen On-Site. Det var dog kun ved den højest anvendte koncentration af Surfactanter (3%), at der blev mobiliseret olie i et omfang, som vurderes at være nødvendig for at gennemføre en fuldskala oprensning. På baggrund af massebalance vurderes det konservativt, at der er fjernet ca. 25 kg kulbrinter ved pilotoprensningen. Beregninger baseret på jordprøver indikerer, at der kan være fjernet mellem kg kulbrinter. Estimering af massefjernelse er også udført ved 9

13 modellering af pilotforsøget ved brug af modellen UT-CHEM, og resultaterne af modelarbejdet viste at det var muligt at kalibrere modellen relativt godt og at det ikke var urealistisk hvis der var fjernet 150 kg ved pilotforsøget.. Konklusion og perspektivering Pilotforsøg viste, at det er muligt at mobilisere fri fase i et omfang, så der potentielt kan gennemføres en oprensning af kildeområdet med metoden. Endvidere er det muligt at opnå hydraulisk fiksering og ved oppumpning at opsamle og rense olieemulsion og Surfactanter onsite til et niveau, som imødekommer myndighedernes krav til reinfiltration. Det kan være usikkert at vurdere effekten af pilotoprensningen på baggrund af massebalancer, og det vurderes, at der skal injiceres betydelige mængder/koncentrationer af Surfactanter for at opnå en tilstrækkelig oliemobilisering. Der arbejdes videre med metoden med henblik på udvikling af boringsdesign samt modellering af en fuldskala oprensning med henblik på at kunne estimere forventede oprensningsniveauer, tidshorisont og økonomi. 10

14 INDEKLIMA-AFVÆRGE VED TÆTNING AF TRANSPORTVEJE, HVORDAN GØR VI, OG HVOR EFFEKTIV ER DET? Civilingeniør Børge Hvidberg Region Midtjylland, Miljø Baggrund Transport af forurenet poreluft ind i en bygning er en naturlig proces, primært drevet af det relative undertryk der eksisterer i bygninger. Transporten sker hovedsagelig gennem revner og sprækker i terrændæk, men i de senere år er der også dokumenteret betydelig transport af forurening via andre transportveje, bl.a. via spildevandsledninger. Der er i de sidste 2-3 år gennemført en række projekter under Miljøstyrelsens Teknologiudviklingsprogram til sporing af transportveje til indeklimaet. Der er i de senere år også kommet øget fokus på indeklima-afværge ved tætning af transportveje. Metode, teknik, Tætning af flader er tidligere udført ved udlægning af ekstra betonlag eller udlægning af plastmembran. Udfordringen ved disse metoder har været at etablere en effektiv tætning mod vægge og rørgennemføringer. Tætning af flader udføres derfor i stigende grad ved anvendelse af sprøjtemembraner, hvor membranen sprøjtes ud og derefter hærder. Herved sikres en bedre tætning mod vægge og rørgennemføringer. Indeklimamålinger har vist, at der er en vis afdampning af olieprodukter i de første dage efter udsprøjtning af membranen, men efter 1-2 uger er afdampningen ubetydelig. Tætning af punkt-transportveje (revner, sprækker) foretages ofte med fugemasser og/eller ekspanderende skum. Tætning af spildevandsystemer kan tilsvarende foretages med fugemasser, f.eks. ved fritliggende spildevandsledninger og omkring vandlåse. Ved større rørdimension kan foretages strømpeforing. Ofte sker forureningstransporten gennem luften i spildevandsledningen, og det kan her være mere effektiv at afskære transportvejen f. eks. med en vandlås i spildevandsledningen eller ved udsugning af luften i spildevandsledningen. I nogle tilfælde kan der ske transport af forurening ved fugtoptrængning i teglstensmur. I disse tilfælde kan der isættes en fugtspærre i muren, eller der kan injeceres en tætningsmasse der forhindrer fugtoptrængning. Resultater Der findes flere effektive metoder til sporing af transportveje til indeklimaet, jf. nedenstående litteraturliste. I radon-litteraturen anføres at tætning af konvektive transportveje kan reducere radonkoncentrationen i indeklimaet med 5-30%. Da radon og flygtige organiske forureninger spredes 11

15 via de samme transportveje og af de samme drivkræfter, kunne forventes samme effektivitet overfor flygtige forureninger. Med de ovennævnte metoder til indeklima afværge ved tætning af transportveje har vi i Region Midtjylland imidlertid dokumenteret reduktion i forureningskoncentrationen i indeklimaet på op til en faktor 10. Ofte udføres tætning af transportveje sammen med andre afværgetiltag, og det kan derfor være vanskeligt at vurdere effekten af tætningen alene. Ved tætning af transportveje sammen med andre relativ enkle afværgeforanstaltninger har vi opnået reduktion i forureningskoncentrationen i indeklimaet på op til en faktor 200. Litteraturhenvisning Miljøprojekt Miljøprojekt Under rapportering Under rapportering Under rapportering Sporgasundersøgelse til fastlæggelse af transportveje til indeklimaet Radonsikring i nybyggeri dokumentation og teknologiudvikling Thoronmålinger til identifikation af indtrængningsveje fra poreluft til indeklima Sporing af indtrængningsveje til indeklimaet i boliger ved termografi, sporgas, gas-screening og blower door Metoder til sporing af indtrængningsveje for poreluft til indeklima 12

16 UDFORDRINGER MED NEDBRYDNINGSPRODUKTER VED SRD SOM AFVÆRGETEK- NIK- ET TUP PROJEKT Civilingeniør Henriette Kerrn-Jespersen )1 Civilingeniør, ph.d Katerina Tsitonaki 2 1 Region Hovedstaden 2 Orbicon A/S, [email protected] Baggrund og formål Stimuleret reduktiv deklorering (SRD) er en lovende afværgemetode overfor forurening med chlorerede opløsningsmidler. Det har dog vist sig, at metoden er udfordret på flere fronter. Dette Miljøstyrelsesprojekt omhandler den problemstilling, at implementering af SRD kan føre til dannelse af nedbrydningsprodukter, som spredes udenfor det behandlede område og dermed kan afføde et nyt forureningsproblem. De optimale kemiske og mikrobiologiske forhold for fuldstændig nedbrydning af chlorerede opløsningsmidler til ethen/ethan er kendte. Det vides også at nedbrydningshastigheden af Cis-DCE og Vinylchlorid (VC) er langsommere med akkumulering til følge. Ved anvendelse af SRD som afværgemetode er det derfor forventeligt, at se midlertidig akkumulering af nedbrydningsprodukterne. Problemerne kan opstå, når nedbrydningsprodukterne på grund af deres øget mobilitet transporteres udenfor det behandlede område. Formålet med Miljøprojektet var at belyse i hvilket omfang SRD som afværgemetode fører til et afledt problem med nedbrydningsprodukter udenfor det behandlede område. Dernæst var formålet er at undersøge mulige afværgemetoder til håndtering af nedbrydningsprodukterne fra det behandlede område. Undervejs i projektet blev det tydeligt, at utilsigtet spredning af nedbrydningsprodukter var almindelig på mange sager. Det blev derfor interessant at identificere de forhold/parametre, der var styrende for at SRD som afværgemetode med en høj grad af sikkerhed ville medføre et afledt problem ift grundvandsressourcen udenfor det behandlede område. Ligeledes blev det væsentligt at identificere den type af sager, hvor sandsynligheden er høj for en vellykket anvendelse af SRD, altså ingen væsentlig akkumulering og spredning af nedbrydningsprodukter. Miljøprojektet er primært udført af Katerina Tsitonaki, Orbicon med sparring fra Mette Broholm, DTU Miljø samt bidrag fra Henrik Aktor, Aktor Innovation. Region Hovedstaden har været bygherre, og Miljøstyrelsen har finansieret projektet. Metode Projektet blev gennemført som et litteraturstudie med udgangspunkt i danske sager, hvor SRD har været anvendt som afværgeteknik. Derudover er oplysninger søgt i den internationale litteratur samt konference proceedings mv for at finde relevante erfaringer til belysning af problemstillingen. Resultater Som forventet ses, at akkumulering af nedbrydningsprodukter i det behandlede område er almindelig forekommende på SRD afværgesager. I projektet er lokaliteterne inddelt efter behandlingszonens geologi. Foregår behandling i høj permeable aflejringer, omtales de som sandlokaliteter, og foregår behandlingen i lavpermea- 13

17 ble aflejringer, omtales de som lerlokaliteter. Litteraturstudiet viser, at behandlingszonens geologi har stor betydning for årsagerne til akkumulering og spredning. Især de lavpermeable aflejringers heterogenitet samt mangel på jævn fordeling af bakterier og substrat er årsag til, at der i nogle områder er mangel på ideelle nedbrydningsforhold. Ligeledes tegner der sig et billede af, at akkumulering med efterfølgende spredning udenfor det behandlede område er mere udtalt på lerlokaliteter end på sandlokaliteter. Dette kan hænge sammen med sprækketransport af de mere udvaskelig nedbrydningsprodukter. Andre årsager er diskuteret i Miljøprojektet nr Litteraturen bød ikke på nye forslag til eller erfaring med afværgemetoder overfor en forurening bestående af nedbrydningsprodukter. Afværgemetoder som kemisk oxidation/reduktion, pump & treat, aerob nedbrydning af nedbrydningsprodukter ved iltning af grundvandsmagasinet eller SRD er alle metoder, der vil kunne overvejes. Det er dog vigtigt at være opmærksom på, at der kun haves få erfaringer med andre teknikker end pump & treat i de danske kalkmagasiner. Konklusion og perspektivering Dannelse af nedbrydningsprodukter må forventes ved SRD som afværgeteknik, men det er vigtigt at være opmærksom på at dette i nogle tilfælde fører til utilsigtet spredning med nedbrydningsprodukter udenfor det behandlede område. Et afværgeprojekt med SRD kan i værste fald medføre, at der skal iværksættes yderligere afværgeforanstaltninger ift grundvand og evt. yderligere afværgeforanstaltninger ift indeklima på grund af høje koncentrationer af VC. Der er derfor god grund til at gøre nogle ekstra overvejelser inden et afværgeprojekt med SRD iværksættes. Miljøprojektet har givet nogle bud på typer af projekter, hvor SRD med rimelig sandsynlighed kan implementeres med mindre risiko for at generere et affødt miljøproblem med nedbrydningsprodukter udenfor det behandlede område. Ligeledes er der givet et bud på typen af projekter, hvor risikoen for, at implementering af SRD medfører nye forureningsproblemer udenfor den behandlede zone, er høj. I sidstnævnte tilfælde bør der fra start udføres tiltag til minimering af spredningen af nedbrydningsprodukter, måske ift såvel grundvand som indeklima, hvis SRD iværksættes. Det kan være at kombinere med andre afværgeforanstaltninger udenfor den behandlede zone eller ved en udvidelse af behandlingsområdet fx med en bufferzone. Litteraturhenvisning Miljøstyrelsen (2012): Udfordringer med nedbrydningsprodukter ved stimuleret reduktiv deklorering som afværgeteknik, Miljøprojekt

18 PILOTFORSØG MED ELEKTROKINETISK STIMULERET BIOLOGISK NEDBRYDNING AF FRI FASE PCE Ekspertisechef Charlotte Riis NIRAS A/S Baggrund og formål På mange lokaliteter i Danmark er kildeområder med forurening beliggende i lavpermeable aflejringer. Succesfuld implementering af in-situ oprensningsteknikker, som eksempelvis biologiske oprensninger, er afhængig af en effektiv fordeling af oprensningsreagenser i kildeområdet. Elektrokinetiske transportmekanismer er relativt uafhængige af hydraulisk permeabilitet, og derfor kan brug af elektrokinetik effektivt fordele substrat og biomasse på steder med lav permeabilitet og heterogen geologi. På baggrund af meget lovende resultater fra et laboratorieforsøg med elektrokinetisk stimuleret biologisk nedbrydning (EK-BIO) i 2010 /1/ med fordeling af laktat og biomasse i såvel sand som moræneler og deraf følgende omfattende nedbrydning af fri fase PCE har Region Hovedstaden gennemført et pilotforsøg til afprøvning af metoden på lokaliteten hotspotområde IV i Skuldelev, Frederikssund. Pilotforsøget er udført i et delområde på ca. 12 m 2 og behandlingsdybden er mellem 3 til 8 m u.t. Der er inden for testfeltet før pilotforsøget påvist fri fase PCE og målt PCE i jordprøver i koncentrationer op til mg/kg TS. Projektet er igangsat og finansieret af Region Hovedstaden og udført af NIRAS og Geosyntec Consultants i samarbejde og med Arkil som entreprenør. Metode Ved EK-BIO metoden påtrykkes jorden et elektrisk felt skabt via elektroder etableret i boringer. Ved pilotforsøget er der anvendt en rækkekonfiguration bestående af tre katodeboringer, tre injektionsboringer og tre anodeboringer. Substrat er tilsat som laktat, og som dechlorerende biomasse er anvendt KB-1 (SiREM, CA). Der er foretaget recirkulation af vand mellem katode- og anodeboringer med henblik på ph-kontrol. Derudover er der tilsat natriumhydroxid til anodeboringer og mælkesyre til katodeboringer. Pilotforsøget har bestået af en driftsfase på 74 dage (august-november 2011) og en efterfølgende moniteringsperiode på 7 måneder. Moniteringen har omfattet regelmæssig vandprøvetagning samt 3 runder med udtagning af intaktkerner til dokumentation af effekten i de tætte lerlag. Resultater Strømforsyningerne blev drevet med en konstant strøm og der blev opnået en jævn fordeling af strøm til alle elektroder. Der blev påtrykt i alt 6 A til de øvre elektroder og 8 A til de nedre elektroder. På baggrund af vandanalyser er der estimeret en transportrate for laktat på 2,5-5 cm/dag, svarende til resultaterne fra laboratorieforsøget /1/. 15

19 Som forventet sås et skift i forureningssammensætningen under og efter pilotforsøgets driftsfase. Indledningsvist var PCE og TCE de dominerende stoffer. Under EK-driften blev der overvejende påvist 1,2-cisDCE, mens endnu et skift i stofsammensætningen blev observeret 3-6 måneder efter driftfasen. På dette tidspunkt var 1,2-cisDCE fortsat dominerende, men stigende koncentrationer af vinylchlorid og ethen blev påvist samtidig med at PCE blev observeret på ny. Indholdet af dechlorerende bakterier med vcra-gen steg med 2-3 størrelsesordener under EK-driften og yderligere i den efterfølgende moniteringsperiode. Resultaterne af grundvandsmoniteringen har vist igangværende fuldstændig reduktiv dechlorering og samtidig opløsning af fri fase PCE. Intaktkernerne bekræfter at tilsatte bakterier og substrat er blevet fordelt i de tætte leraflejringer og ikke alene i sandlinserne, idet PCE-koncentrationer i leret ses at falde markant og der er påvist høje indhold af vcra i lerprøverne. Konklusion og perspektivering Pilotforsøget har vist, at EK-BIO er en effektiv metode til at opnå en god fordeling af substrat og dechlorerende biomasse i lavpermeable sedimenter med henblik på at stimulere dechlorering af PCE. Inden for pilotforsøgets korte varighed (8 uger), blev der opnået en omfattende reduktiv dechlorering af PCE til 1,2-cisDCE. Ved afslutningen af pilotforsøgets driftsperiode, blev yderligere dechlorering af 1,2-cisDCE til vinylchlorid og ethen observeret, hvilket indikerer, at fuldstændig dechlorering af PCE til ethen kan opnås ved EK-BIO med KB-1 bioaugmentering. Dokumentationsdata 7 måneder efter pilotforsøgets driftsfase viser, at opløsning af fri fase PCE og/eller desorption af PCE sker samtidig med fuldstændig reduktiv dechlorering. Fuld-skala oprensning med EK-BIO-metoden er igangsat i efteråret 2012 med henblik på komplet oprensning af hele hot spot område IV i Skuldelev. Litteraturhenvisning /1/ X. Mao, J.Wang, A. Ciblak, E.E. Cox, C. Riis, M. Terkelsen, D.B. Gent, A. N. Alshawabkeh (2012): Electrokinetic enhanced bioaugmentation for remediation of chlorinated solvents in contaminated clay. Journal of Hazardous Materials, Volumes ,

20 UDFORDRINGER OG ERFARINGER MED AT GÅ FRA DESIGN TIL IMPLEMENTERING AF SRD I LAVPERMEABLE AFLEJRINGER Eline Begtrup Weeth, COWI A/S ([email protected]) Bernt Grosen, COWI A/S ([email protected]) Neal Durant, Matt Bogaart, Geosyntec Consultants, USA Peder Johansen, Region Hovedstaden Baggrund I 2011 igangsatte Region Hovedstaden oprensning med stimuleret reduktiv deklorering (SRD) på 2 lokaliteter i Hørsholm, som er forurenet med klorerede opløsningsmidler i poreluft, jord og grundvand. Forureningen vurderes med baggrund i geologiske og hydrogeologiske forhold at være beliggende i udbredte vandførende lag bestående overvejende af sandede/siltede aflejringer. Redoxforholdene i magasinerne var inden etablering af afværgeforanstaltninger nitrat- til jernreducerende. Grundet de forholdsvis lavpermeable aflejringer blev det besluttet at injicere donor og deklorerende bakterier ved en passiv løsning uden hydraulisk kontrol. Design Donoren (emulgeret rapsolie i blandet 3-5 % laktat) og bakterierne (KB-1) blev planlagt injiceret til magasinerne ved anvendelse af direct push teknologi. Et injektionsforsøg udført på den ene lokalitet dannede baggrund for dimensionering af afværgen. Med baggrund i injektionsforsøget blev der planlagt at udføre injektionerne i et net ud over behandlingsområderne med en indbyrdes afstand på 3 meter. I hver injektionsboring skulle der injiceres donor for hver halve meter i hele behandlingsdybden hhv m u.t. og m u.t.. Den deklorerende bakteriekultur skulle injiceres for hver 1,5 meter. For at begrænse injektionstiden var det planlagt, at der skulle injiceres fra 4 sonder samtidig ved brug af en rig, der blev flyttet mellem injektionspunkterne. En metode, som Geosyntec har gode erfaringer med, når injektionerne skal udføres med lavt flow og tryk. Til opblanding af donoren var det planlagt at benytte grundvand fra lokaliteterne. For at sikre, at donorvandet var tilstrækkeligt reduceret, inden tilsætning af den anaerobe deklorerende bakteriekultur blev donorvandet tilsat EHC-A TM. EHC-A TM er en blanding af kulstof og nul valent jern (ZVI), der bevirker, at redoxpotentialet bliver sænket ned til -500 mv. I de injektionspunkter, hvor der skulle injiceres deklorerende bakteriekultur skulle injektionerne udføres efter en såkaldt "doughnut"-metode, hvor først halvdelen af donormængden tilsættes, hvorefter bakterierne tilsættes inden den resterende donormængde injiceres. I de injektionspunkter, hvor der ikke skulle injiceres bakterier, skulle grundvandet ikke reduceres med EHC-A. Udfordringer og erfaringer I Danmark er der ikke stor erfaring med fuldskala oprensning med SRD ved brug af direct push injektioner på store dybder. Metoden blev imidlertid valgt pga. dens fleksibilitet og fordi den blev vurderet som cost effektiv i sammenligning med andre muligheder. Med baggrund i de opnåede erfaringer blev metoden løbende justeret under injektionsarbejdet i forhold til det oprindelige design. Injektionerne blev udført ved anvendelse af en Sonic rig, som vibrerer 17

21 injektionssonden ned i modsætning til en almindelig GeoProbe rig, som presser og hamrer sonden ned. Nedenfor er de væsentligste udfordringer og ændringer beskrevet: Inden opstart var der kun få erfaringer med brug af produktet EHC-A. Det krævede derfor en del opstartsforsøg at sikre tilstrækkelig reduceret grundvand. For derudover at optimere processen blev der derfor løbende udført små feltforsøg. Til slut i forløbet var der opnået så stor praksis erfaring med produktet, at grundvandet kunne reduceres i løbet af 4 timer. I starten tog det mere end 12 timer, hvilket krævede en del planlægning i forhold til at sikre, at der hele tiden var donorvand klar til brug ved injektionen. Derudover viste det sig vanskeligt at oppumpe tilstrækkelige mængder grundvand på den ene lokalitet. I stedet blev der benyttet postevand til erstatning for grundvand til opblanding af donoren. Idet postevandet er aerobt, blev det besluttet, at alt donorvand blev reduceret ved brug af EHC-A inden injektion. Dette gjorde samtidig designet mere simpelt og var derfor langt mere håndterbart i felten. På den første lokalitet havde det netop været vanskeligt at håndtere flere forskellige donorblandinger og ydermere kom ikke-reduceret vand i kontakt med områder, hvor der var injiceret deklorerende bakterier, når der skete gennembrud op langs borestammen. Udover at det var vanskeligt at håndtere flere væsker ad gangen, viste det sig også langt sværere end planlagt at få systemet med injektion på mere end en sonde ad gangen til at virke efter hensigten. Generelt er det nemmest for entreprenøren at gøre injektionen i en boring færdig, inden der flyttes til den næste. Det er ikke nemt for en stor injektionsrig at køre mellem de forskellige injektionsboringer og mange slanger. Derudover vil flytning mellem flere sonder medføre stort slid på borerørerne, idet selv små ændringer i vinklen, når der køres til og fra en boring, slider unødigt på borerørerne. I forbindelse med design og valg af afværgemetode var der på den ene lokalitet udført injektionsforsøg. Disse forsøg viste, at det var forholdsvis uproblematisk at injicere væske i magasinet. Ved udførelse af injektionsarbejdet på denne lokalitet viste det sig imidlertid, at der selv indenfor meget små afstande var stor forskel på, hvor svært det var at injicere. Ved injektionerne i dele af behandlingsområderne opstod der gentagne gange, selv ved injektion med meget langsomt flow, gennembrud op langs borestammen til terræn og til omkringliggende boringer. Det blev derfor besluttet at sætte donorkoncentrationen op for at mindske mængden af det volumen, der skulle injiceres. Endvidere blev der anvendt flere rigge for at fremskynde injektionsarbejdet. Grundet de lavpermeable forhold i dele af behandlingsområdet på denne lokalitet og de deraf mange vanskeligheder med at injicere blev der i stedet for de planlagte direct push injektioner etableret faste filtre til injektion. Filtrene blev etableret med filterniveauer for hver halve meter, og ved brug af packere kunne injektionerne styres, så det planlagte volumen kom ud i de enkelte niveauer. Injektion i disse filtre krævede ikke tilstedeværelse af en rig, hvilket er et vigtigt aspekt rent økonomisk, når injektionerne er langsommelige. Af økonomiske grunde blev der med de permanente filtre ikke samme tætte net af injektionspunkter, som oprindelig planlagt med direct push injektionerne. 18

22 Konklusion Det kan være brugbart at lave små feltforsøg inden opstart, hvis der som i dette tilfælde benyttes produkter (EHC-A), som der ikke er erfaringer med. Dette kræver selvfølgelig, at tidsplanen tillader det, men kan spare dyr tid, når først hele entreprenørholdet er på pladsen. Der kan være stor forskel på, hvor svært det er at injicere, selv indenfor små afstande. Det kan derfor være en fordel at lave mere detaljerede undersøgelser i skitseprojekteringen (eks. detaljerede geologiske beskrivelser, tracerforsøg med udtagning af niveauspecifikke vandprøver og kerneprøver samt HPT sonderinger mv). Afhængig af hvor homogen geologien er, bør disse forsøg udføres flere steder i injektionsområdet. Ikke overraskende viser resultaterne, at injektionsarbejdet forløb bedst i mere sandede aflejringer, mens det er problematisk at injicere i mere siltede og lerede aflejringer. Sammenfattende kan det konkluderes, at ved design af forholdsvis uafprøvede afværgeforanstaltninger er det vigtigt at holde designet enkelt. Noget, der på skrivebordet virker forholdsvis simpelt, kan være vanskeligt at håndtere i felten. Når der ikke er store erfaringer med implementering af ny afværgeteknologi, er det vigtigt at være realistisk i forhold til tidsplanen. Litteraturhenvisning Region Hovedstaden Injektionsforsøg under pulserende tryk. Rungstedvej 19, Hørsholm. COWI. 19

23 20

24 Notater 21

25 Notater 22

26 Notater 23

27 Notater 24