Airsparging og jordventilation med vandrette boringer

4. Detailprojekteringsfasen

4.1 Dimensioneringsgrundlag
4.1.1 Jordfysiske parametre
4.1.2 Jordventilationstest
4.1.3 Airsparging-test
4.1.4 Dimensionering af jordentilationssystemet
4.1.5 Dimensionering af airspargingsystem
4.1.6 Moniteringsboringer
4.2 Vandrette boringer
4.2.1 Boremetode
4.2.2 Filterdesign
4.2.3 Filterinstallation
4.3 Behandlingsanlæg og SRO
4.4 Drifts- og moniteringsprogrammer
4.4.1 Anlægsovervågning
4.4.2 Grundvandsmonitering
4.4.3 Poreluftmonitering

4.1 Dimensioneringsgrundlag

Fri olie

Til karakterisering af olieproduktet påvist i fri fase på grundvandet (B4, B11 og B12) er der gennemført en densitetsbestemmelse samt fordampningsforsøg ved stuetemperatur. Fordampningsforsøget med olieprøverne fra de 3 boringer viser et forløb sammenligneligt med en referenceblanding af mineralsk terpentin, jf. figur 4.1. Olieproduktet er "næsten" fuldstændigt fordampet efter 4 dage, heraf 50% efter ca. 12 timer. Flygtigheden er som forventet noget mindre end for de to referenceblandinger af benzin og PCE/TCE. Densiteten er bestemt til 0,79 g/cm³.

Figur 4.1    [Ses her]
Fordampningsforsøg for olieprodukter fra B4, B11 og B12 på Drejøgade samt referenceblandinger

Figur 4.2    [Ses her]
Tolkning af transiente data fra B12 ved pumpeforsøg på B11.
Afstanden mellem B11 og B12 ca. 6,9 m

Jordfysiske parametre

Der er på udvalgte prøver fra umættet zone foretaget direkte målinger af en række parametre af betydning for dimensionering af jordventilations-systemet. For de tre gennemgående geologiske enheder er følgende variationsintervaller målt, jf. tabel 4.1.

- : Ikke målt
1: Bestemt ved sigteanalyse
2: Skønnet

Vandindholdet er relativt lavt, hvilket må tilskrives en ringe netto-infiltration, da en meget stor del af arealet er bebygget.

Hydrauliske parametre

Der er ikke udført pumpeforsøg på den mættede zone, og den hydrauliske ledningsevne er skønnet til at ligge i intervallet 0,5 - 5 x 10^-5 m/s. Dette skøn er baseret på den beregnede permeabilitet ud fra ventilationstesten, se senere.

4.1.2 Jordventilationstest

Omfang

I to forskellige områder på grunden er der udført jordventilationstest. Under forsøgene er den tidslige udvikling i vakuum logget i pumpeboringen og i et antal moniteringsboringer filtersat i forskellige dybder. Indholdet af O₂, CO₂, CH₄ og totalkulbrinteindholdet i afkastluften er målt kontinuert, og ved førsøgets afslutning ca. 1 time senere er der udtaget en luftprøve til analyse.

Tolkningsprincip

For at tolke de målte vakuumrespons er den umættede zone inddelt i en øvre del (0-4 m.u.t.) og en nedre del (4-8,5 m.u.t.). Denne opdeling er fastlagt ud fra de geologiske- og jordfysiske data (lerindhold og vandindhold). Den øvre del har en lavere ledningsevne for luften og virker som et "låg" over det nedre mere ledende sandlag, jf. figur 4.3.

Figur 4.3    [Ses her]
Jordventilationsforsøg på UB5. Målte vakuum i de enkelte filtre og skønnet vakuumudbredelse, strømlinie geologisk model

Ved jordventilationsforsøgene er det permeabiliteten (K_V) i den øvre del af den umættede zone (0-4 m.u.t.) og permeabiliteten (K_H) i den nedre del af zonen (4-8,5 m.u.t.), der bestemmes. I begge zoner forudsættes isotrope forhold (ensartede forhold i alle retninger). Udover permeabiliteten er det muligt at bestemme den effektive luftporøsitet (n) i den nedre del af zonen, hvilket modsvarer magasintallet (S) for en grundvandsstrømning.

Ved en simpel omskrivning af strømningsligningen for luft, er denne bragt på en form, der er identisk med den kendte strømningsligning for vand /ref. 2/. Herefter er traditionelle værktøjer til beregning af vandstrømninger anvendt. Et eksempel på en tolkning af et pumpeforsøg vha. programmet AQTESOLVE er vist i figur 4.2. I forhold til typiske prøvepumpningsforsøg for vand bemærkes, at vakuummet allerede i løbet af 10-20 min. for hvert pumpetrin bliver stabilt. Udover tolkning på transiente data (tidsvarierende data) er der også tolket på de stationære data fra pumpeboringerne; dvs. efter at vakuummet er blevet næsten stabilt. Der henvises til /ref. 2/ for flere detaljer og praktisk gennemførelse af begge typer tolkninger.

Beregnet permeabilitet

Da der til hver pumpeboring er registreret vakuum i op til 5 observa-tionsboringer samtidigt, er det muligt at beregne flere estimater for parametre ved hvert forsøg. I tabel 4.2 er vist samtlige estimater for de 3 parametre (K_H, K_V, n).

- : Kan ikke beregnes ved metoden

Tabel 4.2 Ventilationstest. Estimerede parametre

Der er god overensstemmelse mellem de to metoder mht. bestemmelse af K_H. Ofte vil estimatet af K_H være en størrelsesorden større ved brug af de stationære data i forhold til de transiente. Variationsbredden er noget større ved brug af stationære data. Den vertikale permeabilitet (K_V) er ca. 30 gange mindre end den horisontale (K_H), hvilket er forventeligt ud fra de jordfysiske parametre. Den effektive luftporøsitet (n) er i god overensstemmelse med det forventede interval (0,2 – 0,33), jf. tabel 4.1.

Strømningsmønster

Til kontrol af de estimerede værdier (K_H, K_V, n), fra forsøget på UB-5, er disse anvendt som input-parametre til programmet AIRFLOW/SVE, og det forventede stabile vakuum omkring pumpeboringen er beregnet. På figur 4.3 er vist de beregnede vakuumkonturer samt det faktisk observerede vakuum i de etablerede filtre. Der er i den nedre zone en god overensstemmelse mellem målte og beregnede vakuum, og det vurderes, at den anvendte opdeling i en øvre og nedre zone er fornuftig og brugbar i den videre dimensionering. Vakuumudbredelsen er relativt stor horisontalt i det nedre lag, og det må forventes, at 1 mBar kan måles i ca. 30-40 m’s afstand fra pumpeboringen. Som en konsekvens heraf er der i det øvre lag en større vertikal strømning (figur 4.4 og figur 4.3).

Figur 4.4    [Ses her]
Jordventilationsforsøg på UB5. Sammenligning af målte- og beregnede vakuum udfra de estimerede parametre (K_H, K_V, n)

Fjernelsesrater

Ved afslutningen af jordventilationstestene (efter ca. 1 time), kunne der generelt konstateres et fald i koncentrationsniveau på ca. 50% i forhold til opstart. Dette skøn er baseret på dels løbende PID-målinger og enkelte kvantitative analyser af luft opsamlet på kulrør. De beregnede fjernelsesrater for hhv. chlorerede opløsningsmidler og oliekomponenter er op til ca. 30 kg/d, men der er store forskelle mellem boringerne, jf. tabel 4.3.

1) Efter 8 dages kontinuert pumpning

Tabel 4.3 Jordventilationstest. Fjernelsesrater for chlorerede opløsningsmidler og oliekomponenter

Fra boring UB3 blev der gennemført et supplerende 8 dage langt pumpeforsøg til vurdering af koncentrationsudviklingen på lidt længere sigt. Efter 8 dage er fjernelsesraten for chlorerede opløsningsmidler faldet en størrelsesorden til ca. 3,8 kg/d, mens der for indholdet af oliekom-ponenter kun registreres et fald på ca. 20% (3,8 kg/d). Årsagen til det markant hurtigere koncentrationsfald for chlorerede opløsningmidler i forhold til oliekomponenter skyldes primært forskellen i flygtighed, men også forureningsfordelingen omkring boringen har en vis betydning, men kan ikke vurderes specifikt.

4.1.3 Airsparging-test

Omfang

Der er i to forskellige områder på grunden udført airspargingtest. Under forsøgene er den tidslige udvikling i bl.a. vandspejl og iltindhold i den mættede zone målt. Endvidere er overtrykket i den umættede zone registreret i en række filtre, der også er anvendt ved jordventilationstesten. Der er gennemført et kort og et langt forsøg (hhv. 3 og 170 timer).

Tolkningsprincipper

Da luftstrømningerne i den mættede zone ikke direkte er målt, kan resultaterne kun delvist tolkes kvantitativt. Det er derfor ændringer i specielt iltindholdet og evt. konstaterede boblelyde (luftgennembrud) i de enkelte filtre, som der lægges vægt på. Dernæst er de dynamiske ændringer i vandspejlet under forsøget også vigtig, idet beliggenheden indirekte giver informationer om luftstrømningens dynamik.

Forsøgsbetingelser

De to testede boringer i B10 henholdsvis UB9 (se figur 2.3), udviser et meget ensartet respons ved airsparging-testen, jf. tabel 4.4 Ud fra testene vurderes formationsmodtrykket kun at være ca. 0,15 bar, mens det resterende modtryk skyldes vægten af vandsøjlen over injektionspunktet. De målte injektionstryk er i god overensstemmelse med tilsvarende test udført i fint-mellemkornet sand, og vurderes at være repræsentative for lokaliteten.

1) Skønnet som (injektionstryk – hydrostatisk tryk)

Figur 4.5    [Ses her]
Airsparging på UB9. Tidslig udvikling for opløst ilt og vandspejl i moniteringsboringer

Transientrespons

I forbindelse med afvikling af testen i boring UB9 blev der kontinuert logget iltindhold og vandspejlsniveau i en række moniteringsfiltre, jf. figur 4.5. Placeringen af filtrene i forhold til testboringen fremgår af figur 4.6. Endvidere blev iltindholdet i øvrige filtre målt manuelt hhv. før og efter stop af injektionen, jf. figur 4.6.

Figur 4.6    [Ses her]
Airsparging på UB9b. Konceptuel medol for lufttransport i den mættede- og umættede zone samt målte overtryk i umættet zone og ændringer i iltindholdet i den mættede zone

Vandspejl

Vandspejlsfluktuationerne under testen viser den forventede stigning i grundvandsspejlet i de første 15-60 min. jf. figur 4.5. I denne periode fortrænges vand omkring boringen, og luftkanaler begynder at blive dannet. Den maksimale stigning på ca. 75 cm optræder først i den nærmeste observationsboring (UB7c), ca. 15 min. efter start. Herefter aftager vandstanden i denne boring jævnt og er næsten fuldt retableret efter 180 min.

Ved stop af testen efter 180 min. registreres i løbet af ca. 5-10 min. et brat fald i vandstanden til under det oprindelige rovandspejl, hvorefter det næsten retableres til det oprindelige ro-vandspejl i løbet af den efterfølgende time. Sammenfattende vurderes det, at vandstanden efter injektionsstart stabiliseres efter ca. 4 timer og at det efter stop retableres i løbet af ca. 2 timer.

Umættet zone

Da den injicerede luft under grundvandsspejlet vil søge opad mod grundvandsspejlet og via den umættede zone til atmosfæren, vil der blive opbygget et svagt overtryk i den umættede zone.

På figur 4.6 er det næsten stationære trykfelt i den umættede zone skitseret, og der kan konstateres et overtryk på ca. 1 mbar i ca. 15-20 m’s afstand fra injektionsboringen. Trykfeltet og de skitserede strømlinier indikerer, at der sker en relativt stor horisontal transport i den umættede zone, hvilket skyldes den konstaterede permeabilitetsforskel over dybden. Ved design af jordventilationssystemet er det således nødvendigt at tage højde for den trykforøgelse i den umættede zone, der skyldes airsparging, idet airsparging vil medføre en vis ændring i strømningsretning og –hastighed.

Iltindhold

Den tidslige udvikling af opløst ilt i filtrene UB4b og UB7c viser et stigende iltindhold under testen, men med et meget mere varierende forløb i UB7c, der står tættest på injektionsboringen (2,65 m). Det vurderes, at dette skyldes, at denne boring er filtersat inden for det område, hvor de aktive luftkanaler er etableret og derfor kortslutter disse kanaler.

Luftbobler

Dette stemmer overens med registreringer af luftbobler i kun denne boring af samtlige observationsboringer. Efter ca. 1 times injektion ses en tydelig stabilisering af iltindholdet i UB7c, hvilket vurderes at være et udtryk for, at kanaldannelsen i magasinet er fuldt udviklet. Iltindholdet i det dybereliggende filter UB4c stabiliseres tilsyneladende noget før end i UB7c, hvilket kan skyldes, at der allerede efter ca. 30-40 min. er et konstant iltindhold i det vand, der presses nedad i magasinet.

Efter stop af injektionen observeres et meget fluktuerende iltindhold i UB7c, hvilket skyldes, at den etablerede kanalstruktur kollapser, idet luften under grundvandsspejlet søger opad. Dette blev konstateret ved, at UB7c fortsatte med at boble ca. 40 min. efter, at testen blev afsluttet, hvorefter iltindholdet stabiliseredes. I det dybere filter UB4c blev der ikke konstateret nogen ændring i iltindholdet efter stop af injektionen, og det vurderes derfor, at der ikke i dette niveau og afstand fra injektionsboringen har været kanaldannelser.

Kanaldannelser

Udbredelsen af de etablerede kanaldannelser og ændringerne i iltindholdet i de enkelte filtre er skitseret på figur 4.6. Det fremgår heraf, at kanaldannelserne dannes inden for en afstand af 3-4 m fra injektionsboringen, og således kun bryder igennem til filtret UB7c. Der kan registreres en relativ svag forøgelse af iltindholdet i den dybeste del af UB7c i forhold til niveauet ca. 2 m højere oppe i filteret.

Generelt gælder at den udviklede kanalstruktur vil være afhængig af den lokale geologi og derfor ikke kan forudsiges detaljeret før egentlig test er udført.

4.1.4 Dimensionering af jordventilationssystemet

Generelt

Ud fra de gennemførte test m.v. er det nødvendige antal boringer/filtre og luftydelser vurderet. Som udgangspunkt er det valgt at dimensionere et system baseret på alene vandrette boringer grundet de meget vanskelige adgangsforhold.

Fjernelsesmekanismer

Det forurenede område kan opdeles i to zoner med hhv. PCE og terpentin som de dominerende forureningskomponenter (jf. afsnit 2.3). Da disse to forureningstyper er væsentligt forskellige mht. bl.a. flygtighed, bionedbrydelighed og opløselighed, er det nødvendigt at vurdere hvert område for sig. Den dominerende fjernelsesproces ved jordventilationen vurderes at være fordampning, mens der dog for terpentinen også forventes en vis acceleret bionedbrydning som følge af tilførsel af ilt fra atmosfæren og til den umættede zone.

Terpentin

For området med terpentin-forureningen kan det nødvendige flow ikke bestemmes vha. stoftransport-modellering, idet forureningsbeskrivelsen ikke er tilstrækkelig detaljeret. Det er derfor valgt at estimere det nødvendige flow ud fra følgende kriterier:

	Ud fra amerikanske erfaringer /ref. 2/ kan det nødvendige antal udskiftninger af porevolumenet estimeres til 5000 porevolumener (PV) inden for oprensningsperioden (2 år).
	50% af jordforureningen forventes nedbrudt biologisk som følge af ilttilførslen fra atmosfæren via lækage, som følge af ekstraktionen af poreluft i den umættede zone. Respirationsraten skønnes ud fra /ref. 3/.
	De resterende 50% strippes og fjernes med den oppumpede luft. Den gennemsnitlige koncentration skønnes ud fra de korte jordventila-tionstest.

PCE

For området med kraftig PCE-forurening, skal fjernelsen alene baseres på stripning, idet PCE ikke er aerobt nedbrydelig. Det nødvendige flow kan ikke bestemmes vha. stoftransport modellering, idet forureningsbeskrivelsen ikke er detaljeret nok hertil. Der er derfor valgt at estimere det nødvendige flow ud fra følgende 2 kriterier:

	Det skønnes, at der skal ventileres i alt 1500 porevolumener inden for oprensningsperioden på 2 år.
	Det antages, at den skønnede PCE-masse strippes og fjernes med den oppumpede luft. Den gennemsnitlige koncentration skønnes ud fra de korte ventilationstest.

Nødvendigt flow

Ud fra ovenstående kriterier er der skønnet et nødvendigt luftflow på 1000 m³/t. Med et totalt grundareal på 7000 m² og en gennemsnitlig tykkelse af den umættede zone på 7 m, og en effektiv luftporøsitet på ca. 0,25, bliver der ventileret et porevolumen på ca. 15.000 m³. Dette giver over den forventede drifttid på 2 år ca. 1430 porevolumentudskiftninger.

Vandrette filtre

Antal og placering af de vandrette filtre er fastlagt ud fra designkriterierne, forureningsfordeling og en række beregninger af de forventede strømningsmønstre omkring de vandrette filtre, jf. figur 4.7. Den endelige fordeling af totalflowet på de enkelte filtre er vist i tabel 4.5.

Tabel 4.5 Vandrette ventilationsfiltre. Længde og flow

Figur 4.7    [Ses her]
Placering af de enkelte filtersektioner for hhv. jordventilation og airsparging

2D-modellering

Som eksempel på beregningerne af det forventede strømningsmønster omkring de vandrette filtre, er der på figur 4.8 vist resultater for den endelige boringskonfiguration på den nordlige del af grunden.

Figur 4.8    [Ses her]
Beregning af strømningsmønster omkring filtrene ved snit A-A'

Vakuumudbredelse

Som det fremgår af den resulterende vakuumudbredelse, vil der næsten under hele ejendommen skabes et vakuum på over ca. 3 mBar. Af hastighedsvektorerne ses, at der er en relativ stor lækage fra det kapilarbrydende lag umiddelbart under gulvet. Af strømningslinierne fremgår det, at det centrale filter alene trækker luft via lækage under gulvet. De to øvrige filtre henter en del luft via lækage fra terræn i området under Hesseløgade og Drejøgade.

Stagnationsområder

Som helhed viser strømlinierne, at der foregår en luftstrømning gennem stort set hele jordvolumenet under ejendommen, og at der ikke er nogen områder af betydning, som ikke er påvirket. De konstaterede stagnationsområder vil sandsynligvis ikke være stationære, men flytte sig; idet start/stop af airspargingen vil påvirke trykfordelingen markant.

Transporttider

Den forventede effektivitet er illustreret ved at optegne kurver med en given transporttid til filtrene. Langs grundens skel mod Hesseløgade og Drejøgade ses, at transporttiden er ca. 1-2 dage. Tilsvarende transporttider findes i området midt mellem det centrale filter og de to yderste filtre.

Opskalering

Til kontrol af det nødvendige vakuum, som skal etableres i et vandret filter for at opnå et flow på 100 m³/t i et 35 m langt ø150 mm filter, er der gennemført en opskalering fra testen af den lodrette boring UB5. Metoden er nærmere beskrevet i appendix 1. Af beregningen ses, at der kan forventes at skulle påføres et vakuum på mellem 5 og 20 mBar, afhængig af anisotropien. Med 2D-modellen blev det nødvendige vakuum skønnet til 15 mBar, og der er således god overensstemmelse mellem de to metoder.

Generelt

Ud fra de gennemførte test er det nødvendige antal filtre og luftydelsen vurderet. Som udgangspunkt er det, som i ventilationsdelen, valgt at designe vandrette filtre.

Fjernelsesmekanismer

Effekten af airsparging er afhængig af forureningstypen, idet der ved biologisk nedbrydelige stoffer kan forventes en stimulering af den aerobe nedbrydning; mens der for ikke aerobt nedbrydelige stoffer primært vil ske en fjernelse af forureningen ved stripning.

Således vil effekten i området med terpentinforureningen sandsynligvis dels være en biologisk nedbrydning af de opløste terpentinkomponenter, dels en vis stripning af de flygtigste komponenter. I området med PCE-forurening vil effekten primært være en stripning af PCE og andre chlorerede forbindelser (TCE m.fl.) Ved stripning er det kontakttiden og kontaktarealet mellem den indblæste luft og den opløste (evt. også "pools" af fri fase) forurening, der er afgørende for stripningseffekten.

Injektionsflow

Erfaringsmæssigt skal injektionsflowet være noget større, når der primært skal strippes flygtige stoffer, fremfor når der alene skal tilføres ilt til grundvandet. For lodrette filtre vil et typisk injektionsflow være ca. 5-20 m³/t til stripning og 1-5 m³/t for at sikre iltning af grundvandet.

Designkriterier

Til design af de vandrette air-sparging filtres beliggenhed, injek-tionsflow- og tryk, findes ikke nogen direkte metoder/modeller til opskalering fra test på lodrette filtre. Derfor er der indledningsvist ud fra airsparging-testresultaterne skønnet det nødvendige antal vertikale filtre.

Vertikale filtre

Der er regnet med en effektiv virkningsradius på 3-5 m, og et flow på 1-5 m³/t i området med terpentinforureningen og 5-20 m³/t i det centrale område med PCE-forureningen. Det nødvendige antal filtre, områdernes areal og det samlede flow for hvert område er anført i tabel 4.6.

Virkningsradius for vandrette boringer

Den effektive virkningsradius for vandrette filtre er meget vanskelig at forudsige ud fra airsparging test på vertikale boringer, men ud fra de gennemførte tracertest på Aalestrup-projektet /ref. 5/ (sammenlignelig kornstørrelsesfordeling) vurderes der at kunne opnås en effektiv virkningsradius på ca. 5-6 m vinkelret på filtrene. Det nødvendige antal vandrette filtre for at dække de to områder er skønnet til 2.

Sektionering

For at kunne opnå individuelle flow i de to forskellige typer forurenings-områder på depotet, blev det på depotet ud fra en anlægsøkonomisk og implementeringsmæssig vurdering valgt at sektionere de 2 filtre i hver 2 sektioner af hhv. 35 og 40 m. Yderligere sektionering af de enkelte filtre blev dog indledningsvist overvejet. Alternativt blev ligeledes vurderet, om der via samme pilothul kunne indføres 3 separate filtre i mindre filterdimension, f.eks. ø50 eller ø63. Begge alternativer blev dog forkastet, idet komplexiteten ved at gennemføre disse ville medføre en meget høj risiko for, at en vellykket filterinstallation ikke ville kunne udføres ved blind-hole teknikken. Ligeledes ville en senere oprensning af disse filtre blive meget vanskelig, og for først beskrevne mulige alternativ næsten umulig.

I det nordlige område med terpentinforureningen vil der således skulle injiceres 6-85 m³/t fra i alt 70 m filter (2 x ca. 35 m filter); svarende til 0,08 - 1,2 m³/t/m filter. I det centrale område med PCE-forureningen vil der tilsvarende skulle injiceres 60-680 m³/t fra 80 m filter (2 x ca. 40 m filter); svarende til ca. 0,75 – 8,5 m³/t/m filter. Placeringen af airsparging-filtrene fremgår af figur 4.7.

Injektionsflow- og tryk

Erfaringerne fra Aalestrup /ref. 4/, hvor kornstørrelsesfordelingen er sammenlignelig, viser at der kan opnås ca. 3,5 m³/t/m-filter i et 20 m langt ø90 mm filter ved et injektionstryk på ca. 0,25 bar. Placeringen af filtret i Aalestrup er ca. 2-2,5 m under ro-vandspejl, og formationsmodtrykket er derfor ca. 0,05 bar, mens det hydrostatiske tryk er ca. 0,2 bar. Boringen i Aalestrup blev designet til max. 8,5 m³/t/m filter ved ca. 0,75 bar, hvilket er tæt på det målte under testkørsler ( 8 m³/t/m filter v. 0,65 bar). Det vurderes derfor, at der med et nogenlunde tilsvarende design af filtrene kan opnås de ønskede flow i begge områder.

Dog skal der for at kunne sektionere filtrene anvendes større rørdiameter, og hulstørrelse, afstand og antallet heraf justeres tilsvarende, jf. afsnit 4.2.2.

Injektionsdybde

For at få placeret filtret under det niveau, hvor de høje koncentrationer af PCE er påvist, og samtidig have en hvis sikkerhedsmargin over for de forventelige årstidsfluktuationer i grundvandsstanden, vurderes det, at filtrene skal placeres omkring kote 0, svarende til ca. 3,5 m under ro-vandsspejlsniveau målt i foråret 1997.

Driftscyklus

Ved de gennemførte tests registreres næsten stationære forhold mht. iltkoncentrationer og vandspejl efter ca. 4 timers injektion, og en retablering af vandspejlet ca. 2 timer efter stop. Der kan således ved en start/stop cyklus på ca. 4 timer opnås en besparelse på el-udgifterne i driftsfasen. Ifølge specielt amerikanske erfaringer opnår man ved pulserende drift en større sandsynlighed for at luftkanaler dannes i varierende retninger ved start af hver cyklus. Herved opnås en mere ensartet behandling af det forurenede jord og grundvand inden for påvirkningsområdet. Endvidere medfører start-stop drift meget kraftige og gentagne vandbevægelser i toppen af grundvandszonen og i den kapilære zone. Herved forventes en yderligere oprensningseffekt i disse zoner.

Samlet injektionsflow

Ved kun at have injektion i filtrene på skift inden for de to områder, er det valgt at dimensionere injektionssystemet i det nordlige område til 1 m³/t/m filter, svarende til 35 m³/t for et 35 m langt filter. Det forventede injektionstryk er ca. 0,35 – 0,50 bar i selve filtret, hvortil skal tillægges evt. tab i rørsystemet frem til kompressoren. For det centrale område dimensioneres injektionssystemet til 8,5 m³/t/m filter, svarende til 240 m³/t for et 40 m langt filter. Det forventede injektionstryk vil være ca. 0,75 – 0,90 bar i selve filtret, baseret på driftsdata fra Aalestrup /ref. 4/.

Totalt vil der således blive dimensioneret for maximalt 375 m³/t fordelt på to filtre, jf. tabel 4.7.

4.1.6 Moniteringsboringer

Niveauspecifikke prøver

Som led i teknologiudviklingsdelens behov for en grundig dokumentation af oprensningsforløbet blev det besluttet at etablere et monite-ringssystem med mulighed for udtagning af niveauspecifikke poreluft- og grundvandsprøver.

Udvikling af koncept

Der blev indhentet priser på installation af "multi-level samplere" fra bl.a. firmaerne SOLINST i Canada og GeoProbe i Belgien, men priser og installationsteknikker vurderedes ikke at være attraktive på den aktuelle sag. I samarbejde med Jensen Filter, Ølgod, blev der udviklet et filtersystem, der opfyldte de stillede krav. Pris pr. system er ca. kr. 5.000, incl. afslutning med brønd i terræn (12").

Filteropbygning

Filtersystemet består af 3 poreluftfiltre, 3 grundvandsfiltre og et pejlerør, jf. figur 4.9A.

Figur 4.9A     [Ses her]
Moniteringsboringer. Principiel opbygning

Systemet leveredes i ruller klar til at blive monteret i ét stykke ved hjælp af en 7" hulsnegl. Systemets enkelte filtre er til terræn forbundet med slanger i forskellige farver, således at hvert filterniveau på tværs af grunden har samme farve, jf. figur 4.9B.

Figur 4.9B     [Ses her]
Moniteringsboringer. Billede af færdigt system inden installation

Materiale

Poreluftfiltrene er udført i 4 mm PE-slange og har en slidset længde på 50 cm. Hvert enkelt grundvandsfilter består af et Montejus-pumpesystem med nederst et 50 cm langt filterkammer af slidset ø63 mm PE, og herover et 50 cm langt pumpekammer i samme gods og materiale. Filtersektioner er udvendigt beklædt med en nylonsok. Til at drive pumpen anvendes kvælstof, der nedpumpes i en ø4 mm PE-slange, mens grundvandet fra systemet presses til terræn i 8 mm PE-slanger.

Som "rygrad" i systemet blev der anvendt en stiv ø32 mm PEL-slange, der blev slidset på de nederste 2 m, og ført fra toppen af øverste pumpekammer og til terræn. Herved kunne alle prøveslanger m.v. fastgøres omkring PEL-slangen. I PEL-slangen kan der pejles grundvandstand og eventuel fri olie samt indblæses atmosfærisk luft til in-situ respirations-forsøgene.

Til montering mellem Montejus-pumpesystemerne blev der udviklet et specielt paprør (ø50 mm x 75 cm) fyldt med bentonitpiller. Ved få timers ophold i grundvandet går pappet i opløsning, hvorved bentonitten bliver våd og ekspanderer. Herved sikres en afproping mellem de 3 pumpesystemer i den mættede zone. På grund af det lille dødvolumen i pumpesystemet (2l), er det kun nødvendigt at renpumpe ca. 10 l før prøvetagning, og herved reduceres risikoen for krydskontaminering yderligere.

Ilt-transducere

For at kunne gennemføre respirationstest i den umættede zone blev der indkøbt 5 stk. ilt-transducere (VadoScan. Datawrite Corp., Ca.) med tilhørende dataloggere og kabler. Selve transduceren er ø2 cm x 10 cm og blev indbygget i de færdige filterkonstruktioner før montage heraf i de enkelte boringer. I boringsafslutningerne er selve dataloggeren (10 x 10 x 10 cm) monteret.

Afslutninger

For at kunne styre de mange slanger (op til 10 pr. boring) blev der udviklet en flange med færdigborede huller. Flangen blev monteret i bunden af en standard 12" boringsafslutning. Samtlige slanger blev monteret med lynkoblinger for nem prøvetagning og sikring mod indtrængning af luft/vand til filtrene.

4.2 Vandrette boringer

Nærværende afsnit beskriver hovedtrækkene i det anlægsarbejde, som blev udbudt i licitation på baggrund af det fastlagte designgrundlag for teknologiudviklingsprojektet.

Under selve anlægsarbejdets udførelse blev der udført forskellige korrektioner til foreskrevne udbudsgrundlag. Disse er beskrevet i senere afsnit 5.2 "Vandrette boringer".

Baggrund

Installation af vandrette filtre ved "blind-hole" boreteknik, krævede specialviden og erfaring, som først er ved at blive opbygget i Danmark. Ekstern konsulent fra det amerikanske rådgivende ingeniørfirma Veizades and Associates, Inc., San Francisco, blev derfor tilknyttet i detailprojek-teringsfasen samt ved anlægsarbejdets opstart.

Blind-hole

Ved blind-hole teknik etableres kun afsendergrube og intet exit-hul. Filterinstallationen udføres derfor ved at skubbe filtret ind i et forboret pilothul fremfor, som ved traditionel retningsstyret underboringsteknik, at installere filtre ved at trække disse efter en reamer.

Borerig

En borerig, som minimum fa. Vermeer, type D50X100 Navigator, blev i udbudsgrundlaget anbefalet for at sikre en nødvendig trykstyrke, min. 13.000 Nm, henholdsvis en nødvendig trækstyrke, min. 160.000 Nm. Disse tryk- og trækstyrker blev i samråd med den amerikanske konsulent vurderet nødvendig for at kunne løse den aktuelle specialopgave. Desuden blev det præciseret, at boreriggen skulle udstyres med nødvendige specialværktøjer, samt 2 sæt borestænger a 150 m i ø 50 mm henholdsvis ø 60 mm.

Boreriggen skulle anstilles i 4 m dybe arbejdsgruber, for at sikre, at tilstrækkelig længde airspargingboringer kunne etableres 12 m.u.t. Dette udgangsniveau for boreriggen var betinget af, at der maximalt kunne bores med en krumningsradius på 91 m, grundet borestængernes naturlige stivhed, jf. figur 4.10.

Figur 4.10     [Ses her]
Placering af SVE og IAS-boringer. Snit
(Alle koter er anført i relative koter i m) ikke målfast

Arbejdsmiljø

Før borearbejdets opstart skulle entreprenøren udarbejde plan for sikkerhed og sundhed, hvori forskrifter for ophold i arbejdsgrube, håndtering af forurenet boremudder m.v. var specificeret.

Pilothul

Pilothul skulle etableres ved fremboring med 9" borehoved ("spade"), som påmonteres første borestang. Borehovedet er forsynet med dyser for kontinuerlig fremføring af boremudder og -vand. Bag borehovedet monteres sonde samt wirekabel for navigation/styring af pilothullet under borearbejdet. Efter komplet fremboring returtrækkes borehovedet og borestænger og et åbent pilothul er etableret.

Boremudder

Et biologisk nedbrydeligt boremudder, type Xanthan Gum (vandbaseret polymer) i blandingsforhold 1:70 med vand, blev foreskrevet. Dette mudder blev valg pga. dets hurtige nedbrydningsevne (ca. 12 timer), dets evne til at stabilisere pilothullets vægge, selv ved boring under grundvandsspejlet i sandet formation. Endeligt er smøreevnen god, hvorved friktionsmodstand mellem pilothuls vægge og monterede filter/blindrør reduceres væsentligt. Disse egenskaber er tidligere dokumenteret ved gennemførelse under lignende forhold /ref. 4/. For at sikre tilstrækkelig kontinuerlig boremudderproduktion skulle min. 12 m³ specialkar udstyret med mixerarrangement samt div. fødepumper anstilles. Returledt boremudder, produceret ved boring af pilothul samt under selve filterinstallationsprocessen, skulle opsamles til tæt grube og mellemdeponeres i overdækkede containere, før slutdeponering hos godkendt(-e) modtage(-re). Grundet det høje sandindhold var direkte afledning til kloak ikke mulig.

Navigation af pilothul

Lokalisering og styring af pilothullet blev foreskrevet udført med et magnetisk søgesystem, Fa. Sharwell, omfattende wireline-system med tilhørende walkover-system. Et sådant wireline søgesystem blev vurderet nødvendigt for sikring af præcist signal i de aktuelle dybder under et armeret bygningsfundament. Magnetiske forstyrrelser samt dårlige afgangsforhold langs traceerne gjorde, at navigation alene vha. trådløse signaler til et traditionelt walk-over system blev forkastet.

I vertikal plan var krav til max. afvigelse fra projekterede kote +/- 0,5 m, mens krav i horisontalt plan maximalt måtte afviges +/- 0,05 m fra fastlagte tracé. Større afvigelser på koter i horisontalt plan for jordventilationsfiltre (SVE-filtrene) kunne medføre, at uacceptable "lunker" kunne opstå, og hermed medføre risiko for dannelse af lokale områder langs filtrene, hvor vand og partikler kunne ansamles og medføre uensartede ekstraktionsbetingelser samt eventuel tilklogning.

Airsparging filtre

Filterrør i ø165 PVC, PN10, (D_i=146 mm) blev foreskrevet. Som en meget vigtig del af designet af airsparging-filtrene (IAS-filtrene), blev antal, størrelse og afstand mellem hullerne i filtrets længde beregnet, således at ensartet flow langs filteret blev opnået. Metoden er nærmere beskrevet i Appendix 8. Der blev foreskrevet ø3 mm huller udboret med 9 cm’s afstand på sektionerne med det høje flow (340 m³/t) og 28 cm’s afstand på sektionerne med lavt flow (35 m³/t). Hullerne blev foreskrevet udboret spiralformet (60º interval) omkring filteret for at sikre en jævn strømning vinkelret ud fra filtrene. Samtidig blev der foreskrevet montage af specielle amerikanske "sparge-inserts" (filtre) i hvert udboret spargehul, for herved at undgå transport af fine sandkorn ind i disse filtre.

Jordventilationsfiltre

SVE-filtre blev foreskrevet udført i ø165 PEH, PN10, med påsvejst engelsk Hydroquest filtervæv med maskevidde på 0,025 mm. Dette valg blev truffet for at eliminere risiko for indtrængning af sand og silt-fraktioner. Ligeledes har tidligere erfaringer /ref. 4/ vist, at dette filter er meget velegnet til installation i de forekomne jordbundsforhold (morænesand). Med den valgte filterdimension vurderes det valgte filter at give en ensartet indstrømning langs hele filterlængden.

"2-i-et-filter"

Hvert IAS- og SVE-filter skulle udføres med "2-i-et filter" opbygning (sektionering, for at sikre mulighed for uafhængig regulering af flow til/fra filterafsnittet monteret nord henholdsvis syd for sektioneringen, jf. figur 4.11.

Alle filtre skulle pr. 3 lbm samles med glatskruet gevind og O-ring for tæt, fleksibel og glat samling.

Figur 4.11     [Ses her]
Principopbygning "2-i-et filter" med angivelse af forsegling mod nord (=blinde ende)

Blindrør

Som rørføring fra filterafslutning og frem til terræn ved behandlings-anlægget blev anvendt ø165 PVC, PN10, blindrør, henholdsvis ø90 PEH, PN10, blindrør. Blindrørene blev gevindsamlet som tidligere foreskrevet for filtrene.

4.2.3 Filterinstallation

Indpresning af filter

For at minimere risiko for kollaps af pilothullet blev filterinstallationen foreskrevet udført straks pilothulsopboringen var afsluttet. Filterindpresningen skulle udføres ved på først installerede rørsektion, en blindrørs-sektion på 3 m, at påskrue en specialfremstillet stålnæse (udformet med afrundet hoved), hvorpå der indvendigt var påsvejst gevind for påskruning af boreriggens første borestang. Under indpresningen skulle boreriggen trykkes direkte på rørgodset – og kun ved påtræfning af store sten o.lign. skulle pres via borestænger og direkte på stålnæsen udføres. Efter komplet filterinstallation skulle yderste borestang drejes af stålnæsen og alle borestænger returtrækkes. Stålnæsen udgør således filterafslutning/ afpropning mod nord, dvs. afslutning i blind-enden.

Boringudviling

Brydning af filterkage omkring installerede filtre skulle udføres ved at injicere en 5000 ppm hypoklorid-opløsning ved højt tryk, vha. slamsuger. Kloropløsningen skulle herefter stå i filteret i 12-24 timer før renpumpning blev udført. Returledt skyllevand kunne afledes til kloak.

Forsegling

I blind-enden udgjorde stålnæsen filterforseglingen. Forsegling mod syd, dvs. mod behandlingsanlægget, skulle udføres ved montage af 3 stk. plastkraver på første blindrørssektion monteret umiddelbart i forlængelse af filteret. Forseglingsmediet, bestående af Portland cement iblandet 5% bentonit, skulle via ø25 mm PVC fødeslanger indpumpes fra gruben og frem til det åbne areal beliggende ovenfor plastkraverne for herved at udgøre forsegling mellem opboret pilothul og installerede blindrør over en min. 1 m strækning.

Borejournaler

Under borearbejdet skulle diverse borejournaler udfyldes af entreprenøren i forbindelse med etablering af pilothul, samt ved filterinstallations- henholdsvis boringsudviklings-procedurens afvikling, jf. appendix 2.

Pumpetest

For dokumentation af tilfredsstillende udført filterinstallation samt for verifikation af motorbestykning til behandlingsanlægget skulle korttidspumpetest af samtlige boringer udføres ved rådgiveren. Pumpetestens varighed var foreskrevet til ca. 2 timer (flow 100-200 Nm³/h) og forventedes at kunne udføres umiddelbart efter at forseglinger mod syd (mod behandlingsanlæg) var hærdet op, dvs. ca. 1-2 døgn efter forseglingens udførelse.

4.3 Behandlingsanlæg og SRO

Koncept

Princippet for det valgte afværgekoncept er, at der via IAS-filtre indblæses iltholdigt atmosfærisk luft til den forurenede jord under grundvandsspejlet. Efter indblæsningen stiger luften op gennem den mættede zone, som herved beluftes. Stripning kombineret med forcering af den naturlige biologiske nedbrydning for terpentinen vil herved pågå, og ved hjælp af vacuumventilationen ekstraheres den forurenede poreluft fra den umættede zone. Rensning af den ekstraherede luft sker på aktivt kul. Det samlede designgrundlag for IAS- og SVE-filtre fremgår af tabel 4.8, mens tilkobling af IAS- og SVE-filtre ved behandlingsanlæg er illustreret på figur 4.12.

Figur 4.12     [Ses her]
Boringsplacering og -tilslutning ved behandlingsanlæg. Princip

Proceslinier

Proceslinierne for vacuumekstraktion, regnet i strømningsretningen, skulle overordnet opbygges med forfilter, kondensudskiller, sidekanalblæser, varmeveksling og med afsluttende oprensning af ekstraheret luft i 2 serieforbundne aktive kulfiltre. Airsparging-proceslinier er foreskrevet opbygget med lavtrykskompressorer. Principskitser for de 2 proceslinietyper er vist i figur 4.13 og 4.14.

Figur 4.13     [Ses her]
Proceslinier for vakuumventilation

Motorvalg

Motorvalget blev truffet på baggrund af en gennemført anlægs- og driftsøkonomisk vurdering af sidekanalblæsere contra oliesmurte kapselblæsere. Med en forventet driftsperiode på 2 år ville anlægsinvesteringen forbundet med installation af kapselblæsere medføre en samlet merudgift på ca. 100.000 kr. i forhold til sidekanalblæsere, hvilket ikke vurderedes at kunne opvejes af driftsbesparelsen. Den reelle elbesparelse ved den forventede driftscyklus vurderes således til 40-50.000 kr./år, såfremt kapselblæsere installeres fremfor sidekanalblæsere. Men idet kapselblæsere kræver væsentligt hyppigere servicetilsyn for tjek af oliestand m.v., en merudgift, som skønnes at ville beløbe sig til 20-30.000 kr. årligt, i forhold til servicering af sidekanalblæsere. Baseret på ovenstående blev sidekanalblæsere, som fa. Siemens, type Elmo, valgt. Foreskrevne motorer skulle have en reservekapacitet på 20%.

Figur 4.14     [Ses her]
Proceslinier for airsparging /Ref. 1/

Aktivt kul

Oprensning på aktivt kul, fa. Chemviron, type WS45, blev valgt, idet tilbageholdelsesevnen for chlorerede forbindelser, her overvejende PCE, erfaringsmæssigt er høj, typisk 20-25%, afhængig af luftens temperatur, luftfugtighed og koncentrationsniveauet i mediet. 2 kulfiltre (a 300 kg kul, fa. Chemviron) opstilles i serie, og forsynes med omkoblingsmulighed, for herved at kunne opbruge kapaciteten i kullene bedst muligt.

GCer

For tilfredsstillende dokumentation/overvågning af oprensningen blev on-line prøvetagning fra de i alt 3 SVE-proceslinier til permanent installeret GC'er foreskrevet. GC’eren skal udstyres med komb. FID- og ECD-detektor, og analyseresultater skulle down-loades til PCer, opstillet på anlægget.

SRO

SRO-anlæg skal sikre Styring, Regulering og Overvågning af anlægget med overførsel af kontinuerligt loggede driftsdata samt opståede alarmer til driftsansvarlige hovedstation. Nærmere beskrivelse heraf findes i appendix 3.

Opbygning af anlæg

Behandlingsanlægget etableres i en 30 fods rumopdelt specialcontainer, hvor manifold, motorbestykning, kondensudskiller og varmeveksler monteres i et rumafsnit, mens målestation, hovedtavle og kulfiltre monteres i et andet. Denne opdeling er valgt for at adskille støjende og kraftigt varmeudviklende komponenter fra varme-og støvfølsomme komponeneter. Anlægget er lyddæmpet i forhold til gældende støjkrav.

Drift-og vedligeholdelsesmanual - Behandlingsanlæg

Disposition herfor er vedlagt i appendix 4.

Drift-og monitering - Behandlingsanlæg

For at sikre et nødvendigt datagrundlag for vurdering af de afprøvede teknikker, skal den driftsansvarlige en gang om ugen fremsende driftsrapport i elektronisk form. Det overordnede dataomfang fremgår af appendix 3. Supplerende manuel monitering af driftsdata, (kuldioxid, ilt, PID, manuel prøveudtag til kulfilter m.v.) vil ligeledes pågå 1-4 gange pr. måned, afhængig af aktuelle driftscyklus.

Feltprocedure

Samtlige vandprøver udtages ved at drive Montejus-pumperne med komprimeret kvælstof af laboratoriekvalitet. Der renpumpes ca. 10 l , svarende til ca. 5 tømninger af pumpekammeret. Under renpumpning måles feltparametre (ilt, temperatur, pH) i en gennemstrømningsbeholder. Boringens pejlerør kontrollers før prøvetagning for eventuel fri olie. Prøveflasker transporteres på udtagningsdagen i køletasker til laboratoriet for analyse.

Analyseprogram

Der er sammensat et analyseprogram bestående af 5 enkeltgrupper (A-E) som vist i tabel 4.9. Samtlige analyser udføres som akkrediterede analyser. Parametrene er valgt ud fra erfaringerne fra de indledende analyser. Grupperne A og E er medtaget for at kunne vurdere ændringer i den generelle vandkemi, som har betydning for den naturlige nedbrydning af både oliekomponenter og chlorerede opløsningsmidler.

Tabel 4.9   [Ses her]
Grundvand. Parametre i moniteringsprogrammets enkeltgrupper (A-E)

Analysefrekvens

Der er planlagt kvartalsvise prøvetagningsrunder for parametrene i grupperne B og C, mens gruppe D kun gennemføres for de filtre, hvor der tidligere er påvist nedbrydningsprodukter. Ved hver runde prøvetages halvdelen af filtrene, således at hvert filter prøvetages 2 gange årligt. Samlet bliver der udtaget 6 prøver pr. filter over den forventede driftsperiode på 2 år. Analysegrupperne A og E vil blive udført for et mindre antal prøver.

4.4.3 Poreluftmonitering

Feltprocedure

Poreluftprøver udtages efter renpumpning i ca. 10 min. ved en ydelse på 1 l/min., dvs. 10 l prøveudtag. Under renpumpningen måles feltparametre (ilt, kuldioxid og methan), samt totalindhold af flygtige kulbrinter (PID, 10,2 eV). Der opsamles umiddelbart efter renpumpningen 10 l luft på SKC mellem kulrør (anasorb csc, Cat. no. 226-09). Kulrørene opbevares på køl indtil fremsendelse til laboratorium.

Analyseprogram

Som for grundvandet er der sammensat et analyseprogram, jf. tabel 4.10. Parametrene er fastlagt ud fra de tidligere undersøgelser. Analyser foretages ved desorbtion med dimethylformamid og efterfølgende detektion ved gaschromatografi (GC/FID). Der er som led i projektet gennemført et forsøg med samtidig analyse af samtlige parametre i tabel 4.11. Det blev påvist, at alle stofferne kunne detekteres og kvantificeres på denne måde, herunder vinylchlorid. Der er derfor analyseret for de viste stoffer i alle udtagne poreluftprøver. Detektionsgrænser for chlorerede opløs-ningsmidler og nedbrydningsprodukter er ca. 0,5 mg/m³ og ca. 0,05 mg/m³ for BTX’er. Analyserne udføres som akkrediteret analyse.

Analysefrekvens

Der er planlagt samme analysefrekvens som for vandprøver, dvs. hvert filter prøvetages halvårligt. Samlet vil der blive analyseret 6 prøver fra hvert filter over den forventede driftsperiode på 2 år.