Airsparging og jordventilation med vandrette boringer

Sammenfatning

Baggrund

Baggrunden for teknologiudviklingsprojektet er, at Miljøstyrelsen som led i uddelegering af depotmidler til amterne har iværksat udviklingsprojekter til belysning af forskellige oprensningsteknologier. Denne rapport redegør for teknologien, hvor kombineret airsparging og vakuumventilation fra vandrette boringer er etableret ved "blind hole" teknik, en teknik, som til dato ikke har været afprøvet i den givne målestok og til det konkrete formål i Danmark.

Rapporten udgør 1. delrapport af en samlet afrapportering af projektet. I forlængelse af nærværende rapport udarbejdes dels statusrapporter (for driftsfasen), dels udarbejdes afslutningsvist en samlerapport, hvori der redegøres for projektets samlede driftsdata og driftsøkonomien.

Formål

Formålet med teknologiudviklingsprojektet er på et højt fagligt niveau at fastlægge dimensioneringsparametre for airsparging- og vakuumventilationsdelen, samt at fastlægge nødvendigt omfang af moniteringsprogram for projektets forskellige faser, dvs. indkøring-, drifts samt slutdokumentationsfasen. På baggrund af opnåede erfaringer udarbejdes afslutningsvist retningslinier for dimensionering, drift og afslutning for afværgeanlægget, ligesom "blind-hole" teknikkens egnethed på den aktuelle projektlokalitet, Drejøgade 3-5 på Østerbro (København) vurderes.

Rapporten

Rapporten redegør for følgende forhold:

	Beskrivelse af projektlokaliteten
	Supplerende forureningsbeskrivelse ("Baseline Study") inden oprensning påbegyndes
	Fastlæggelse af dimensioneringsgrundlag
	Detailprojektering samt erfaringer fra anlægsfasen
	Økonomiske nøgletal

Projektlokaliteten

På lokaliteten har der i perioden 1900-1975 været forskellige renseri- og farveriaktiviteter med anvendelse af terpentin samt chlorerede opløsningsmidler. Grunden er på ca. 7000 m² og de tidligere fabriksbygninger er nu nedrevet og erstattet af et plejehjem. Der er ved de indledende undersøgelser påvist et forhøjet indhold af PCE (tetrachlorethylen) i indeluft samt i poreluft umiddelbart under gulvene, og det er udfra en risikovurdering anbefalet at etablere afværgetiltag.

Baseline Study

Der er udført en detaljeret hydrogeologisk og kemisk karakterisering af lokaliteten inden oprensningen. I forbindelse hermed er der etableret 15 permanente moniteringsboringer med niveauspecifikke filtre i den umættede zone og i grundvands zonen. Der er overvejende påvist smeltevandssand til mindst 15 meter under terræn, med enkelte indslag af moræneler terrænnært. Et frit grundvandsspejl er påvist ca. 8,5 m.u.t. I poreluften er der påvist op til ca. 15-20 g/m³ af både terpentin-komponenter og chlorerede opløsningsmidler totalt. Ved respirations forsøg er den aerobe nedbrydningsrate for terpentin-komponenterne i den umættede zone målt til ca. 5-10 mg/kg jord/døgn. I grundvandet er der påvist terpentinkomponenter i koncentrationer op til ca. 18 mg/l og et totalindhold af chlorerede opløsningsmidler på op til 4 mg/l. Af de chlorerede opløsningsmidler udgøres hovedandelen af PCE (tetrachlorethylen) og i mindre grad af TCE (trichlorethylen). De geokemiske data indikerer, at der sker en betydelig transformation af specielt de chlorerede opløsningmidler. Således er der i enkelte filtre konstateret høje koncentrationer af TCE’s nedbrydningsprodukter.

Dimensioneringsgrundlag

Udfra de to gennemførte vakuumventilationstests, er der beregnet en horisontal luftpermeabilitet på ca. 10 Darcy i smeltevandssandet, og ved brug af numeriske modeller er det resulterende strømningsmønster omkring pumpeboringen beregnet. Opskalering fra vertikale- til horisontal boringer er foretaget med udgangspunkt i de gennemførte vakuumventilationstests og er verificeret med en numerisk model. På grund af forureningsfordelingen på grunden, er det nødvendigt at sektionere hvert vandret filter i to dele. I området med primært terpentinforurening, er der dimensioneret efter ca. 5000 porevolumen (PV) udskiftninger over oprensningsperioden på 2 ca. år. Tilsvarende er der dimensioneret med 1500 PV i området med primært chlorerede opløsningsmidler.

Ved de to airsparging test, er der fastlagt et formationsmodtryk på ca. 0,15 Bar og en effektiv virkningsradius på ca. 3-5 m. Det nødvendige antal lodrette airspargingboringer er herefter beregnet, og herudfra er det ækvivalente antal vandrette boringer skønnet. Som for vakuum-ventilations-filtrene er der ligeledes foretaget en sektionering af de vandrette filtre, afhængig af forureningsfordelingen. Udfra de gennemførte test er det endvidere vurderet, at en driftscyklus på ca. 8 timer, med 4 timers injektion efterfulgt af 4 timers retablering, muligvis vil kunne øge oprensnings effekten og samtidig give en driftsøkonomisk besparelse.

Detailprojektering samt erfaringer fra anlægsfasen

Rapporten fokuserer primært på indhentede erfaringer opnået som led i installation af de horisontale filtre fra vandrette boringer.

I alt 5 horisontale filtre (opbygget med special-designede sektioneringer) blev installeret ca. 6 m.u.t. (vakuumventilation (SVE)) henholdsvis ca. 12 m.u.t. (airsparging (IAS)).

Installationsprocessen blev udført i 2 trin, hvor først et 9" pilothul blev etableret, opfulgt af en indpresning af ø165 PVC-specialfiltre i det åbne pilothul.

Da der under borearbejdet blev påtruffet uforudsete stenformationer, medførte dette, at boring af hvert pilothul typisk varede 10-15 timer, mod forventet 5-7 timer. Da filterindpresning skal udføres straks efter et pilothuls etablering, for dels at minimere risiko for kollaps af det åbne pilothul, dels for at sikre, at indpresning sker i frisk friktionsnedsættende boremudder, måtte genopboring af alle 5 pilothuller udføres. For yderligere at nedsætte friktionsmodstanden under filterindpresningen blev projekterede SVE-filtre med påsvejst filtervæv forkastet til fordel for glatte, slidsede ø165 PVC-filtre uden filtervæv. En anden grund til at forkaste filtre med filterrør var, at disse under et mislykket indpresningsforsøg viste sig at blive revet itu ved passage i et opboret stenholdigt pilothul. IAS-filtrene med specielle sparge-inserts (filtre) pålimet i hvert udboret ø3 mm hul blev installeret som projekteret.

Navigation af pilothullet blev under borearbejdet udføres med kombineret wireline system og walk-over locator. Selv med dette specialudstyr faldt signalet ud ved boring tæt på armerede betonfundamenter og andet magnetisk ledende. Grundet borestængernes naturlige stivhed blev pilothullets placering i forhold til projekterede niveau, dog ikke afveget med mere end max. ± 1 m, i horisontalt plan og mindre end ± 0,1 m i vertikalt plan, selvom dele af borearbejdet blev udført uden kontakt til navigations-udstyret. Dette forhold blev verificeret på baggrund af en udført tryktransducertest i installerede filtre.

I alt 384 lbm filter blev installeret i den 2½ måned lange anlægsfase. En SVE-filtersektion på ca. 30 lbm blev aldrig installeret, da stenhorisonten i det projekterede trace ikke kunne gennembores.

Selve behandlingsanlægget blev monteret i en 30 fods container, som er opdelt i 2 separate rumafsnit for herved at adskille støjende og kraftigt varme-udviklende installationer fra hovedtavle, GC’er samt to serie-forbundne kulfiltre. Såvel SVE- som IAS-proceslinierne på behandlingsanlægget er traditionelt opbygget, og baseret på en samlet anlægs- og driftsøkonomisk betragtning blev sidekanalblæsere valgt frem for kapselblæsere. På SVE-proceslinierne er monteret en varmeveksler for at køle den ekstraherede poreluft til <40 Cº. Med denne nedkøling sikres en god udnyttelse af de aktive kuls adsorptionsevne over for de aktuelle forureningskomponenter. For on-line henholdsvis manuel aflæsning/måling af relevante driftsparametre, tryk, vacuum, temperatur, flow, CO₂, CH₄, O₂, PID m.fl., er alle proceslinierne bestykket med diverse instrumentering.

Som led i den omfattende dokumentation af afværgekonceptets effektivitet udføres on-line analyse af koncentrationen af ekstraheret poreluft dels ved indløb til behandlingsanlægget, dels før, imellem og efter de to kulfiltre. Analyserne udføres på en GC’er, som er udstyret med ECD- og FID-detektorer.

Økonomi

De økonomiske nøgletal for detailprojekterings- og anlægsfasen samt estimat for projektets driftsøkonomi er afslutningsvis præsenteret.