KÆRGÅRD PLANTAGE PILOTFORSØG MED KEMISK OXIDATION Lars R. Bennedsen, Torben H. Jørgensen, Rambøll Jarl Dall-Jepsen, Lars Nissen, Cowi Neal Durant, Leah MacKinnon, Geosyntec Prasad Kakarla, Isotec Erik G. Søgaard, Aalborg University Joseph Pignatello, Connecticut Agricultural Experiment Station Mette Christophersen, Jørgen Fjeldsø Christensen, Region Syddanmark Preben Bruun, Miljøstyrelsen
LABORATORIEFORSØG Modificeret Fenton s Reagens (MFR) & Aktiveret Persulfat (ASP) Bufferkapacitet Stabilitet af hydrogen peroxid og persulfat Bedste aktiveringsteknik til persulfat Effektivitet af nedbrydning Mobilisering af metaller og cyanid Biproduktdannelse
LABORATORIEFORSØG Resultater God nedbrydning af forureningskomponenter for både MFR og ASP ph falder til 2-4 (MFR) og 1-2 (ASP) Cu, As, Pb, Zn mobiliseres i mg/l-niveau for både MFR og ASP => Pilotforsøg med MFR 100.000 10.000 No treatment control Low dose ASP(21mM) High dose ASP(105mM) Concentration [ug/l] 1.000 100 10 1 0
MFR Pilot Test MFR PILOT TEST 8*8 m testcelle Dybde: 3-6 og 7-9 m u.t. 5 injektionsboringer (med 3 filtre) 6 moniterings boringer (med 2 filtre) 4 injektionsrunder
KEMIKALIER INJICERET 3-6 m u.t. 7-9 m u.t. Runde 1 5.500 6.450 liter MFR Runde 2 7.200 4.800 liter MFR Runde 3 9.000 0 liter MFR Runde 4 9.000 0 liter MFR Total volumen 30.700 11.250 liter MFR Total dosis ~13 ~7 g H 2 O 2 /kg jord MFR: 2 dele stabiliseret 12.5% H 2 O 2 + 1 del katalysator
BLANDING AF KEMIKALIER
INJEKTION
MONITERING INFLUENSRADIUS - 1. INJEKTION 18,0 17,0 Temperature 6,50 6,00 ph 16,0 5,50 Degree C 15,0 14,0 13,0 12,0 11,0 10,0 ph 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 9,0 2,50 8,0 Baseline After Before After 1 day 2 days 20 days 2,00 Baseline After Before After 1 day 2 days 20 days 3500 3000 Conductivity 25 20 DO 2500 us/cm 2000 1500 1000 500 mg/l 15 10 5 0 Baseline After Before After 1 day 2 days 20 days 0 Baseline After Before After 1 day 2 days 20 days
MONITERING INFLUENSRADIUS - 2. INJEKTION 22,0 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 Temperature (C) Before 16/8 After MFR in layer 2.1 and before MFR in Layer 2.2 19/8 1 day MFR 20/8 14 days MFR 2/9 600 500 400 300 200 100 0 M2 1 ORP (mv) M3 1 M4 1 M105 2 M6 1 Before 16/8 After MFR in layer 2.1 and before MFR in Layer 2.2 19/8 1 day MFR 20/8 14 days MFR 2/9 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 M2 1 ph M3 1 M4 1 M105 2 M6 1 Before 16/8 After MFR in layer 2.1 and before MFR in Layer 2.2 19/8 1 day MFR 20/8 14 days MFR 2/9 M2 1 M3 1 M4 1 M105 2 M6 1 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 Conductivity(uS/cm) Before After MFR in 16/8 layer 2.1 and before MFR in Layer 2.2 19/8 1 day MFR 20/8 14 days MFR 2/9 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 M2 1 M3 1 DO (mg/l) M4 1 M105 2 M6 1 Before 16/8 After MFR in layer 2.1 and before MFR in Layer 2.2 19/8 1 day MFR 20/8 14 days MFR 2/9 12000 M2 1 M3 1 10000 M4 1 8000 M105 2 6000 M6 1 4000 H2O2 (mg/l) 2000 0 Before 16/8 After MFR in layer 2.1 and before MFR in Layer 2.2 19/8 1 day MFR 20/8 M2 1 M3 1 M4 1 M105 2 M6 1
MONITERING - RADIKALER Methylenblåt afbleges af hydroxyl radikaler
MONITERING - METALLER Time (days) 0 29 79 135 175 Central i testcelle 3,5-5,5 m u.t (mg/l) ph 5,78 2,66 2,65 2,41 2,26 Pb 2,20 39,00 52,20 9,47 8,60 Cu 1,40 16,00 33,70 28,20 12,00 Ni 0,01 0,35 0,25 0,14 0,14 Fe 16,00 63,00 60,00 130,00 64,60 Cr 0,002 0,060 0,077 0,079 0,063 2,5 m nedstrøms nærmeste injektionsboring 3-6 m u.t. (mg/l) ph 5,04 2,54 2,61 2,43 2,86 Pb 0,03 14,00 i.a. 9,50 5,31 Cu 0,01 21,00 i.a. 28,10 11,80 Ni 0,01 0,21 i.a. 0,14 0,19 Fe 12,00 71,00 i.a. 160,00 62,80 Cr 0,001 0,073 i.a. 0,080 0,051 Moniteringsboring placeret 25 m nedstrøms: Ingen metaller over baggrundsniveau påvist!
JORDPRØVER Eksempel på jordprøve udtaget før injektion Eksempel på jordprøve udtaget efter 2. injektion
JORDPRØVER Dybde m u.t. Stof Før mg/kg TS Efter mg/kg TS 3-6 PCE 3.500 1.750 TCE 33 8 Benzen 41 22 Toluen 330 170 7-9 PCE 160 1 TCE 1,5 0,06 Benzen 1,4 0,00 Toluen 14 0,04 Gennemsnitsværdier baserede på analyse af i alt 46 jordprøver
3 MDR. EFTER SIDSTE INJEKTION Generelle forhold i testcellen ph: 2,5-3,5 Redox: +250 mv Ilt: >20 mg/l Temperatur: Som baggrund = Startbetingelser for efterfølgende ERD
KONKLUSION Kontrollerede reaktioner in situ med MFR Acceptabel influensradius (>1,5 m) ph og redox ændres signifikant og vedvarende Metaller (primært Cu og Pb) mobiliseres til vandfasen Residual fri fase PCE nedbrydes
TAK
REDUKTIV DEKLORERING EFTER MFR Redox og ph forsøgt ændret fra 7-9 m u.t. ved tilsætning af: Buffer (NaHCO 3 og Na 2 CO 3 ) Elektrondonor (Newman zone Emulsified Vegtable Oil (EVO)) Udført 26/11-10 og 2/2-11 Hurtig og effektiv: ph: 2-3 ændret til 6-7 Redox: +300-500 mv ændret til -200 mv Ilt: 20 mg/l til ~0 mg/l Tegn på reduktiv deklorering - mere end en faktor 100 forøgelse af c-dce til 52000 µg/l (17/2-11)