Et praktisk værktøj til design af afværge med SRD i moræneler Julie hambon 1, Niels Døssing Overheu 2, Aikaterini Tsitonaki 2, Ida Damgaard 1, Gitte Lemming 1, Mette Broholm 1, Nina Tuxen 2, Poul L. Bjerg 1 and Philip J. Binning 1 1 DTU Environment 2 Orbicon A/S
Baggrund SRD i moræneler Injektion af: Organisk donor (Vegetabilsk olie, laktat, melasse, ) Specifikke nedbrydere (Dehalococcoides) Spredning af reaktive stoffer i Naturlig/induceret høje permeabilitet featurer (sprække, sand lirer, osv ) Lermatrix trans-1,2-de PE TE 2 2 cis-1,2-de 2 V 2 Ethen
Baggrund SRD i moræneler Udfordrende i lavpermeabelt medium som moræneler (Mettes fordrag) Tilføre donor og nedbrydere Opnå kontakt mellem forurening og nedbrydere Viden fra SRD i moræneler i DK Fuld skala afværge Forskningsprojekt (REMTE) Optimering af SRD i moræneler vor er SRD en god afværge alternativ? vilke design strategi skal bruges? Brug for et praktisk værktøj for at vurdere SRD i moræneler
Udvikling af konceptuel model for værktøj Komplekse numeriske modeller Praktisk værktøj
Reduktiv dechlorering Sekventiel nedbrydning Flere bakterier Interaktioner med omgivende Lactate miljø Fermentering processer Acetate Redox processer DE V ET Prop TE Tetrachloroethene reductase (pcea) - Desulfitobacterium - Dehalobacter - Dehalococcoides - Sulfurospirillum 2 SO 4 2- Vinyl chloride reductases (vcra) & (bvca) - Kun nogle Dehalococcoides Trichloroethene reductase (tcea) Dehalococcoides only trans-1,2-de Fe 2+ PE TE 2 2 cis-1,2-de 2 V Ethen 2 Malaguerra et al., 211, ES&T, 45
Viden fra pilot-og fuldskala anvendelser af ERD i moræneler i Danmark Sortebrovej Gl. Kongevej Rugårdsvej
Resultater fra SRD i moræneler eterogen nedbrydning i lermatrix Variabel tykkelse af bioaktive zoner Sortebrovej Gl. Kongevej
Modellering af felt data konceptuel model 13 Sortebrovej kerneprøver 14 B37 13 14 Depth (mbs) 15 16 B368 13 14 B37 Depth (mbs) 15 16 17 Depth (mbs) 15 16 17 17 18 18 2 4 6 2 4 6 18 2 4 6 Degree of dechlorination Degree of dechlorination Manoli et al., 212, J vol. 131 (1-4)
B37 Modellering af feltdata konceptuel model 13 13 14 1D modellering Depth (mbs) 14 Diffusion i ler matrix Komplex dechlorering model Dechlorering i 5 cm bioaktive zoner 15 16 B368Day 672 - B368 13 14 B37 Depth (mbs) 15 16 17 Depth (mbs) 15 16 17 17 18 18 2 4 6 18 2 4 6..2 2.4 4.6 6 Degree of dechlorination Degree of dechlorination Manoli et al., 212, J vol. 131 (1-4)
Injektionsmetoder i moræneler 1 m Injektionsinterval 1m Injektionsinterval.25m hristiansen, PhD Thesis, 21 hristiansen et al., GW Monitoring and Remediation 3 (4), 21; hristiansen et al., J. Environ. Eng. 138 (1), 212
Kilde tykkelse Praktisk værktøj - Model Injektionsinterval Source area Kilde tykkelse(t) Mættet moræneler Vertikal sprækker - uniform interval Uniform TE koncentration Stationær strømning Parametre ydrogeologi Infiltration ydrauliske ledningsevne Porøsitet Sorption Sprække interval Initial TE concentration 2D model Parametre Kildeparametre Kildetykkelse Initial TE koncentration Design parametre Injektionsinterval Tykkelse af af bioaktive zoner zoner Bacterie koncentration Lemming et al., 21, ES&T, 44 (23); hambon et al, 212, J, 112 (1-4)
Reduktiv dechlorering i værktøj simplificering Dechlorering kræver: Anaerobe forhold ydrogen donor ved fermentering af organisk donor Specifikke nedbrydere Dehaloccocoides ikke begrænsende Lokalisering Antal bakterier (konstant) Dekloreringsrater Fra batch forsøg trans-1,2-de PE TE 2 2 cis-1,2-de 2 V 2 Ethen
Masse i kildeområde (g/m 2 ) Mass in source zone (g/m2) Koncentration Leached concentration (mg/l) Flux til grundvand Flux to aquifer (g/year/m2) (g/å/m 2 ) Praktisk værktøj - Model Flexible parametre Parameter ranges (default): 2 Tykkelse af bioaktive zoner (cm): 5 15 25 Vertikal injektionsinterval (cm): 1 25 5 1 Bakterie konc. in bioaktiv zone (celler/l): 1 8 1 9 1 1 1 Tykkelse af forurenede moræneler (m): 2 5 1 Initial konc. af TE (% af solubilitet): 1% 2% 1% 8% mass conc. = 1E+8 cells/l = 2% of solubility 18 16 14 TE DE V Total 3 2 1 252 simuleringer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 Time (years) 25 12 1 8 6 4 7 8 9 1 2 Time (years) 15 1 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Time (years) Tid (år) 1 2 3
Praktisk værktøj - Resultater Videncenter for Jordforurening http://jordforurening.info/
Mass in source zone (g/m2) 5 meter Flux Masse til Flux i grundvand Mass kildeområde to in aquifer source Akkumulerede (g/year/m2) zone (g/å/m (g/m2) (g/m 2 ) flux (g/m 2 ) umulated flux (g/m2) Time (years) Resultater Indflydelse af mikrobiel koncentration 25 cm 25 2 15 1 5 cm 9 8 7 9% af masse 6 2 Bioactive zone = 25 cm, Injection 9% af interval = 5 cm, Biomass conc. = 1E+8 cells/l 5 ontaminated thickness flux = 5 m, Initial conc. = 2% of solubility 18 3 1 8 15 Total flux celler/l 4 16 Sensitivitet til mikrobiel koncentration - - - - 1 9 celler/l 3 1 14 2 2 12 V 5 12 1 8 1E+8 1E+9 1E+1 1 Biomass concentration (mg/l) celler/l 6 3 25 Tid (år) TE DE V Total 5 4 1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 1 Time (years) Tid (år) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
Mass in source zone (g/m2) 5 meter Masse i Mass kildeområde in source Akkumulerede zone (g/m2) (g/m 2 ) flux (g/m 2 ) umulated flux (g/m2) Time (years) Resultater Indflydelse af injektionsinterval 7 Sensitivitet til injektionsinterval 8 6 7 25 2 15 1 9 celler/l 1 5 cm 5 5 Bioactive zone = 25 cm, Injection interval = 5 cm, Biomass conc. = 1E+8 cells/l 5 ontaminated thickness = 5 9% m, Initial af conc. = 2% of solubility Total flux flux 4 18 16 3 14 2 9% af masse 1 meter 6 4 3 - - - -.25 meter 12 Total 1 1 1 8.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 Injection interval (m) 6 Injektionsinterval (m) 4 2 2 Tid (år) TE DE V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Time (years) Tid (år) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
oncentration oncentration Accumulated intake Mass/flux Timeframe Brug af resultaterne Decision making tool Remedial performance modeling and risk assessment PO WW Inventory of secondary emissions and resource use Inventory of primary emissions Time Mass depletion in source Impact assessment Time Time oncentrations at PO and water works ombined evaluation etc Global warming potential Acidifaction Aquatic eutrophication Ecotoxicity uman toxicity (non cancer) uman toxicity (cancer) Normalised impact uman toxicity (non cancer) uman toxicity (cancer) Normalised impact Lemming et al., 21, ES&T, vol. 44, no. 23
Tak til Strategic Research ouncil REMTE project Innovative REMediation and assessment TEhnologies for contaminated soil and groundwater www.remtec.dk www.sara.env.dtu.dk www.jordforurening.info