[Forside] [Indhold] [Forrige] [Næste]

Vurdering af stødvis ventilering og
pneumatisk opsprækning

3. Udenlandsk erfaringsopsamling

3.1 AGA AB (stødvis ventilering)
3.1.1 Baggrund
3.1.2 Felterfaringer
3.1.3 Driftstid
3.1.4 Økonomi
3.2 Accutech Remedial Systems, Inc. (pneumatisk opspræning)
3.2.1 Baggrund
3.2.2 Felterfaringer
3.2.3 Driftstid
3.2.4 Økonomi
3.3 Andre kildern

Indsamlingen af udenlandske erfaringer er foretaget ved hjælp af databaser med fagtidsskrifter, søgerobotter på internet samt ved gennemgang af artikler fra relevante konferencer.

Adgang til mange af de udenlandske erfaringer findes via private firmaer, nemlig AGA (stødvis ventilering) og Accutech Remedial Systems, Inc. (pneumatisk sprækkedannelse). Oplysninger med relation til disse 2 firmaer angives i de første 2 afsnit nedenfor. I det sidste afsnit angives resultatet af undersøgelse af en række andre kilder.

3.1 AGA AB (stødvis ventilering)

3.1.1 Baggrund

I begyndelsen af 1990'erne opfandt en østrigsk ingeniør, Dietrich Ranner, en ny metode til behandling af lossepladsaffald (Mattäus & Ord, 1996). Et konsortium, ARGE Bio-Puster, der består af de 3 entreprenørfirmaer (Porr-Umwelttechnik, G. Hinteregger & Söhne samt Grün & Bilfinger) tog patent på metoden. Senere købte AGA AB et udstyrspatent fra opfinderen Ranner.

Metoden blev afprøvet i forbindelse med EXPO 1995, der blev afholdt i Østrig. På grund af pladsbehov til EXPO 1995 skulle en losseplads midt i Wien (Donaupark) med ca. 1,1 mio. tons affald fjernes. De kraftige lugtgener fra lossepladsgasser og eksplosionsrisikoen ved gravearbejdet i fyld med methangas, gjorde det ikke muligt umiddelbart at bortgrave affaldet.

I 1991 behandlede ARGE Bio-Puster lossepladsen med specielt udviklet udstyr (BIOPUSTER®) til stødvis ventilering for at ændre lossepladsens tilstand fra anaerobe til aerobe forhold. Hermed blev lugten "stabiliseret" og eksplosionsrisikoen fjernet.

Lossepladsen blev behandlet i små etaper, som hver krævede 2-3 uger, inden bortgravning kunne finde sted. Efter bortgravning blev affaldet sorteret og bortkørt.

Figur 3.1 viser et typisk anlæg anvendt til lugtstabilisering.

3.1.2 Felterfaringer

Der er iværksat/afsluttet fuldskala projekter i forbindelse med stødvis lufttilførsel (Lange, 1997). Disse projekter omfatter alle 3 anvendelser: lugtstabilisering, fremskyndet nedbrydning af lossepladsaffald og oprensning af forurenet jord. Udvalgte projekter beskrives nedenfor.

Donaupark losseplads
De første fuldskala erfaringer med lugtstabilisering blev opnået på den føromtalte losseplads i Wien. Anlægget her bestod af flere rækker tryklanser omgivet af flere rækker vacuumlanser. Normalt blev der oppumpet 30% mere luft via vacuumlanserne, end der blev injiceret for at sikre at gasserne ikke undslap behandlingen.

Afkastluften blev behandlet med et biofilter (dvs. en container fyldt med organiskholdig muldjord) efterfulgt af et kulfilter.

Under drift af anlægget steg temperaturen af afkastluften voldsomt i løbet af de ca. 3 uger, der blev anvendt til lugtstabilisering. Den store stigning fandt kun sted ved behandling af husholdningsaffald, mens behandling af byggeaffald resulterede i en ganske svag stigning. Figur 3.2 viser disse temperaturstigninger.

Lugtstabiliseringen fungerede tilfredsstillende, og affaldet blev bortgravet uden eksplosionsrisiko eller uacceptable lugtgener.

Berger-Deponie
Et lignende projekt til lugtstabilisering er påbegyndt i oktober 1996 på Berger-Deponie syd for Wien. Her skal der behandles ca. 0,9 mill. tons affald. Projektet forventes afsluttet medio 1998. Herudover er der udført adskillige mindre lugtstabiliseringsprojekter i Østrig og Tyskland i størrelsesordenen 100.000 - 300.000 tons affald (Kragelund, 1995). Der meldes om tilfredsstillende resultater og vellykket fjernelse af affald.

Stendal
Et demonstrationsprojekt til fremskyndet nedbrydning af lossepladsaffald er påbegyndt april 1997 i Stendal i Sachsen-Anhalt, Tyskland. Her skal der behandles 4.000 tons affald over en periode på ca. 8 måneder. Formålet med behandlingen er volumenreduktion og en uproblematisk deponering efterfølgende. Lokaliteten er tilkoblet forskningsaktiviteter.

Dresden
Der er udført et enkelt stødvis ventileringsprojekt på forurenet jord ved en servicestation i Dresden, Tyskland (Arge Bio-puster, 1995, Ecosystem Saxonia, 1994). Jorden på lokaliteten består a mellemkornet sand. Ca. 2.000 tons jord var forurenet med 12.000 kg kulbrinter. De højeste målte koncentrationer var ca. 12.000 mg/kg jord. Formålet med projektet var at reducere forureningsindholdet til 500 mg/kg, således at jorden ved senere opgravning kunne fjernes til en billigere takst. Forureningen er skønnet il at befinde sig i den umættede zone (ned til ca. 7 m’s dybde) over grundvandspejlet, som stod ca. 9,3 m u.t..

Afværgeanlægget bestod af 3 tryklanser med tilhørende trykbeholdere og 2 cacumventilationsboringer.

Anlægget var i drift i 6 måneder fra ca. 1. august 1993 til udgangen af januar 1994, 14 timer om dagen med indblæsning af 114 m³/t atmosfærisk luft med op til 10 bars tryk i tryklanserne og opsugning af 276 m³/t luft fra ventilationsboringerne.

Effektradius af tryklanserne var skønnet til 5 m ud fra forsøg med indblæsning af ren ilt. Ved forsøget blev iltindholdet målt i 2 observationsboringer hhv. 4,2 og 7,3 m fra indblæsningsstedet. Der blev indblæst af 5 m³ ren ilt og suget med et undertryk på 300 mbar. Efter 21minutter var der iltgennembrud i den nærmeste boring, mens der ikke blev observeret gennembrud i den fjerneste boring efter 90 minutter.

Forud for dimensioneringen af anlægget blev der udført laboratorieforsøg med nedbrydning af forurening i jordprøver udtaget fra lokaliteten. Nedbrydning blev undersøgt under forskellige forhold: nemlig uden tilsætninger af nogen art samt med tilsætning af én eller flere af følgende: næringsstoffer, glukose og vand. Der blev endvidere undersøgt nedbrydning under anaerobe forhold.

I oktober 1993 blev der tilsat 300 l vandig opløsning med 20 l humus for at sikre en tilstrækkelig population af mikroorganismer. I driftsperioden blev der tilsat i alt 240 kg handelsgødning indeholdende 30 kg kvælstof og 30 fosfor opløst i 4 m³ vand. Vandet blev infiltreret via 5 infiltrationspunkter i 1 m’s dybde. I driftsperioden blev der endvidere løbende tilsat vand til erstatning af den vanddamp, der blev opsuget af ventilationsanlægget.

Under driften blev iltindholdet i afkastluften målt til mindst 18%.

Projektrapporten (Ecosystem Saxonia, 1994) konkluderer følgende:

• Omkring 100 kg BTEX blev fjernet ved vacuumventilation. Dette resultat er baseret på måling af belastningen af anlæggets kulfilter.
• Nedbrydning af forurening blev påvist indirekte ved at måle ændringen i jordtemperaturen. Jordtemperaturen steg typisk ca. 10 grader til mellem 20 og 30 grader.
• Nedbrydning blev påvist direkte ved måling af CO₂ i afkastluft fra vacuumventilationsanlægget. Før oprensningens start var CO₂ indholdet 0,48%. Ved opstarten steg CO₂ indholdet til 1,8% efter 10 dage, for derefter at falde til 0,7% 5-6 måneder senere. Ved at antage et baggrundsniveau på 0,2% CO₂ blev det beregnet, at 3,5 tons hydrocarboner blev nedbrudt. Dette svarer til ca. 30% af den anslåede forurening. Det bemærkes, at anvendelse af CO₂ indhold i afkastluften til beregning af nedbrydning vides at være en usikker metode.
• Ved projektets afslutning var en væsentlig del af jorden ikke tilstrækkelig renset (dvs. kulbrinteindholdet var stadig større end 500 mg/kg) til at undgå videre behandling efter bortgravning.
  
• Jord, der var forurenet med under 5.000 mg/kg, udviste en tydelig rensningseffekt, mens jord med koncentrationer over 8.000 mg/kg (hot spots) ikke viste samme effekt (stigning) pga. ugunstige fysiske betingelser for nedbrydning. Den ringere virkning i de dybere lag skyldtes manglende gødning pga. utilstrækkelig tilførselsmetode.
• Fordelene ved Biopusterteknikken i forhold til de hidtil anvendte konventionelle lufttilførselsmetoder kunne tydeligt påvises.
• Ved fremtidig anvendelse af metoden er det vigtigt bl.a. at 1) identificere hot-spots, der kræver mere intensiv behandling, 2) sikre et effektivt tilførselssystem til næringsstoffer og vand, således at alle jordlag bliver behandlet, 3) oprensningsperioden bør skønnes på basis af nedbrydningsforsøg på laboratorium, hvor der tages hensyn til de aktuelle betingelser på lokaliteten.

Der er ikke angivet økonomiske tal for projektet.

Det vurderes, at en delvis oprensning, som angivet, har fundet sted. De stærkeste beviser stammer fra 1) kulfiltrets indhold af BTEX, 2) jordens temperaturstigning samt 3) afkastluftens forøgede indhold af CO₂.

Til gengæld vurderes det, at der mangles belæg for flere af rapportens konklusioner. For eksempel vurderes det, at antallet af analyserede jordprøver har været for lille i forhold til forureningens inhomogene fordeling i jorden til at kunne anvendes. Hermed er det ikke muligt f.eks. at beregne en oprensningsprocent. Der blev ikke fundet belæg for rapportens påstand om, at den manglende oprensning i de dybere lag skyldtes manglende næringsstoffer frem for f.eks. utilstrækkelig ilttilførsel. Endvidere er der ikke fundet belæg for påstanden om, at stødvis ventilering fungerer bedre end konventionelle teknikker, idet der ikke er foretaget nogle direkte sammenligninger.

De forskellige anvendelser af stødvis ventilering har vidt forskellige driftstider (Lange, 1997). Lugtstabilisering kræver normalt behandling i 10-14 dage. Fremskyndet nedbrydning af lossepladsaffald kræver typisk 3-8 måneder. Projekter vedrørende in-situ ventilering med stødvis tilførelse af luft kan variere kraftigt fra sag til sag, men vil formentlig være i samme størrelsesorden som for almindelig ventilationssager, dvs. ca. 1-4 år (Miljøstyrelsen, 1995).

Prisen for udførelse af lugtstabilisering ved stødvis ventilation på en meget stor losseplads i Tyskland er opgjort til ca. 50 kr./t (Matthäus & Ord, 1996). Her blev der behandlet ca. 1.100.000 tons affald for ca. kr. 50.000.000 (1991 priser, kurs på 4 kr. pr. DM). Som svar på et udsendt spørgeskema til AGA er der angivet en pris i området 30 - 50 kr./t affald.

Der er ikke fundet eksempler på priser for fremskyndet nedbrydning af lossepladsaffald eller in-situ stødvis ventilering af forurenet jord.

I 1988 erkendte Hazardous Substance Management Research Center ved New Jersey Institute of Technology (NJIT) et behov for teknikker, der kunne forbedre effekten af in-situ løsninger i jord og formationer med lav permeabilitet. Forskere begyndte herefter at udvikle en teknik til opsprækning af jordlag ved hjælp af trykluft. Efter en række laboratorieforsøg og småforsøg i felten blev en prototype afprøvet på en grund i Richmond, Virginia i 1990 (Liskowitz, et al., 1993).

Teknikken var baseret på hydraulisk frakturering, en beslægtet teknologi anvendt i olieindustrien. Forskellen er, at man ved pneumatisk sprækkedannelse injicerer trykluft fremfor vand.

Accutech Remedial Systems, Inc. blev dannet i 1991 med hovedkvarter i Keyport, New Jersey, og specialviden inden for opsprækning (Pneumatic Fracturing ®).

Oversigter over adskillige demonstrationsprojekter findes i EPA, 1995a og Schuring, et al., 1995, hvor det konkluderes, at hovedfordelene ved pneumatisk opsprækning er afkortning af driftstiden samt udvidelse af traditionelle in-situ metoders anvendelse til mere vanskelige geologiske forhold. En litteraturliste findes i EPA, 1995b.

Teknikken Pneumatic Fracturing ® er af firmaet Accutech Remedial Systems, Inc. nu anvendt på mere end 40 forurenede grunde. (Shuring, et al., 1995).

Den første feltdemonstration med pneumatisk opsprækning foregik i 1990 i Richmond, Virginia, hvor effekten af et vacuumventileringssystem til oprensning af chlorerede opløsningsmidler i lerlag skulle forbedres (Schuring, et al., 1995). Her blev der foretaget 6 opsprækninger i 2 boringer i dybder fra 2,0 til 3,3 meter under terræn. Opstartkoncentra- tioner i afkastluft efter den første opsprækning steg fra 17 ppm til 8.677 ppm for methylenchlorid. Koncentrationen faldt til under 500 ppm efter ca. 1 times drift af ventileringssystemet. Luftflow i systemet steg en faktor 1.000 efter opsprækningen. Hermed må opsprækningen anses for at være en succes.

Senere blev der udført forsøg med oprensning af chlorerede opløsningsmidler i Sommerville, New Jersey, under U.S. EPA Superfund Innovative Technology Evaluation (SITE) Demonstration Program. Her blev der udført en 6 m dyb boring i et jordlag med lavpermeabilitet bestående af skifer. Der blev udført opsprækning (500 psig i 10-20 sekunder) for hver halve meter. Opsprækningen resulterede i en forøgelse af luftflow med en faktor 6 over en 4 timers ventilationstest. Opsprækningen havde indflydelse på moniteringsboringer 6 m væk, hvor luftflow blev forøget 2-11 gange. Fjernelse af trichlorethylen ved ventilering i opsprækningsboringen steg en faktor 6-7. Effekten af en efterfølgende injektion af varm luft i sprækkerne viste til gengæld ikke klare forbedringer i forhold til forureningsfjernelse (EPA, 1993 & 1994).

Et andet demonstrationsprojekt fandt sted på en lokalitet i Hillsborough (Liskowitz, 1993). Her var jord og grundvand forurenet med trichlorethylen (TCE). TCE blev fjernet ved hjælp af vacuumventilering. Efter gennemførelse af 4 opsprækninger i en boring var påvirkningsradius forøget med 150% (målt som den afstand fra ventilationsboringen, hvor en vacuum på 1 tomme kviksølv kunne måles) og fjernelsesraten for TCE ved ventilering forøget 7,5 til 25 gange i forhold til før opsprækningen. Hermed må udførelsen af pneumatisk opsprækning på lokaliteten anses som en succes. Desuden blev infiltrationen af hængende grundvand ind i boringerne forøget, således at jordlagene blev afvandet. Afvanding kan være med til at forbedre jordlagenes permeabilitet over for luft. Virkningen af afvandingen blev dog ikke kvantificeret.

På 2 lokaliteter ved Tinker Air Force Base (Anderson, et al., 1995) blev teknikken anvendt i fuldskala til hhv. at forbedre permeabiliteten for bioventilering af en olieforurening, og til at forbedre oppumpning af olie i fri fase. Resultater af demonstrationen ved Southwest Tanks Site viste, at permeabiliteten i gennemsnit blev forøget fra 0,017 darcy til 0,32 darcy. Udbredelsen af påvirkningsradius før og efter opsprækning er angivet i figur 3.3. Figur 3.4 viser forløbet af oppumpning af olie i fri fase ved North Tank Area før og efter sprækkedannelse.

Flemmington, New Jersey

På en anden lokalitet, forurenet med TCE, blev rendyrkede mikroorganismer injiceret i den mættede zone ved hjælp af pneumatisk opsprækningsudstyr, se figur 3.5. Der blev udført 5 injektioner i 4 dybder i én boring. Optælling af bakterierne i grundvandsprøver indikerede, at de blev spredt ud i en radius på ca. 7-8 m fra injektionsboringen. Moniteringsresultater af TCE koncentrationer i perioden efter injektion er ikke entydige, da selve injektionen af luften formentlig har fjernet noget af forureningen ved almindelig sparging. (Walsh, et al., in press).

Udførelse af pneumatisk opsprækning på en grund kan udføres i løbet af et par uger. Opsprækning er et éngangsforetagende, således at der ikke er tale om nogen egentlig driftstid. Ved udførelse af pneumatisk opsprækning er det påstået, at den efterfølgende driftstid for en almindelig in-situ oprensning vil være forkortet. Denne påstand er dog næsten umulig at dokumentere, og der er kun fundet dokumentation for forøgede fjernelsesrater i litteraturen.

Udgifter til leje over en 2-ugers periode af udstyr til pneumatisk opsprækning og monitering er i 1993 beregnet til ca. kr. 170.000 (EPA, 1993). Inkluderet er en kompressor 12 HK (hestekræfter), 340 atm., 12 trykcylindre samlet via en manifold, rørsystem, instrumenter, 2 pakkersystemer, feltgaschromatograf, computer, software, m.m. Ca. halvdelen af udstyrsprisen stammer fra opsprækningsudstyr og ca. halvdelen fra moniteringsudstyr. Yderligere udgifter til honorar i denne 2-ugers periode udgør ca. kr. 95.000.

Prisen for fjernelse af TCE ved vacuumventilering over en periode på 1 år er ligeledes beregnet for en sag, der indledes med pneumatisk opsprækning. Beregningen er baseret på mange antagelser, herunder at fjernelsesraten, der blev opnået ved et 4-times forsøg, falder lineært til 90% i løbet af driftsåret.

Lokaliteten er antaget at være ca. 7 m dyb og 1500 m² i areal, således at 15 ventilationsboringer var påkrævet (hver med en effektradius på ca. 8 m). TCE-koncentrationen i afkastluften er antaget til ca. 50 ppm og et totalt luftflow til ventilering på 8 m³/min. Der anvendes aktiv kulfilter til fjernelse af TCE fra afkastluft.

På denne baggrund er der beregnet en pris på 1.800 kr./kg fjernet TCE eller en samlet pris på 110 kr./t jord behandlet med pneumatisk opsprækning efterfulgt af vacuum ventilation (1993 priser, kurs på 6 kr./USD).

Ved et andet prisoverslag (Schuring, et al., 1995) er merprisen alene for behandling ved pneumatisk opsprækning opgjort til ca. kr. 25 - 60 kr. pr. tons jord (1995 priser, kurs på 6 kr./USD). Denne merudgift skal opvejes mod de potentielle besparelser ved gennemførelse af den efterfølgende in-situ oprensning. De nævnte besparelser fokuserer på følgende 2 punkter:

• reduktion i antallet af nødvendige ventilationsboringer
• formindskelse af driftstiden

I visse tilfælde vil pneumatisk opsprækning gøre det muligt at gennemføre en in-situ løsning, hvor der ellers skulle anvendes traditionel bortgravning. Her skal in-situ projektets omkostninger sammenlignes med bortgravningsprojektets omkostninger.

I forbindelse med den udenlandske erfaringsopsamling er der undersøgt en række andre kilder for oplysninger om stødvis ventilering og pneumatisk opsprækning. Disse kilder omfatter litteratursøgning på DIALOG, BFSS databasen, US Air Force, US Army Corps of Engineers, konferencer og internettet.

Ved flere af de ovennævnte kilder er der kun fundet ganske få eller slet ingen relevante oplysninger. Resultatet af disse undersøgelser er alligevel medtaget, således at der er dokumentation for, såvel hvor der findes relevante oplysninger, som hvor der ikke findes relevante oplysninger.

Resultaterne fra den udenlandske erfaringsopsamling findes i bilag 1.