Gasværkspakkeprojekterne

4. Hjørring Gasværk

Projektet er gennemført af Nellemann, Nielsen & Rauschenberger og med laboratorieforsøg på Laboratoriet for teknisk Hygiejne (LtH), Danmarks Tekniske Højskole. Desuden har flere studerende fra Laboratoriet for Miljøteknik, Aalborg Universitet, udført afgangsprojekter vedrørende oprensning af gasværksgrunden.

Projektet er finansieret 50% af Hjørring kommune og 50% af Miljøstyrelsen.

4.1 Grundlag for afværgeprojekt

Forureningsforhold

Hjørring Kommunale Gasværk blev etableret i 1903 og producerede gas baseret på forgasning af stenkul frem til 1968.

Der er i perioden 1987 - 89 gennemført undersøgelser /23,24 / som viste diffus tjære- og cyanidforurening fra jordoverfladen til mere end 10 m.u.t. Herudover blev der konstateret egentlige hot-spots af tjære og cyanid omkring forureningskilder som f.eks. tjæretanke.

Grundvandsspejlet i området ligger ca. 8-11 m.u.t., hvorfor den omtalte forurening hovedsageligt optrådte som jordforurening i den umættede zone. Undersøgelser af grundvandsforureningen viste, at grundvandet var forurenet med især benzen, toluen og naphthalen samt phenoler.

Risikovurdering

Risikovurderingen belyste, at jordforureningen ikke udgjorde så stort et problem ved daværende anvendelse, idet de fleste arealer var befæstede, men at der var risiko for indeklimaproblemer i eksisterende bygninger samt risiko for direkte eksponering på de ubefæstelse arealer. Jordforureningen udgjorde imidlertid et problem ved fremtidig arealanvendelse og ved nybyggeri. Uden indgreb blev det vurderet, at jordforureningen vil afstedkomme en betydelig forurening af grundvandet under gasværksgrunden over en meget lang periode.

Den fundne grundvandsforurening truede ikke direkte den eksisterende grundvandsindvinding i Hjørring, men det blev vurderet, at en fortsat forureningsspredning til recipient og grundvand på længere sigt vil være uønsket.

Målsætning for afværge- projektet

Afværgeprojektets overordnede målsætning /25/ var, at der med den mindst energikrævende oprensning skulle opnås sundheds- og miljømæssige forbedringer af forholdene på Hjørring Gasværk. Formålet var, at arealet kunne frigives til erhvervsformål inden for en realistisk tidsmæssig og økonomisk ramme.

Med henblik på at formindske den periode, hvor jordforureningen vil afstedkomme en betydende grundvandsforurening, blev der stillet forslag om at fjerne særlig kraftig jordforurening (hotspots) og at behandle den diffuse, dybereliggende jordforurening in-situ.

Der blev fastlagt følgende strategi for afværgeprojektet på Hjørring Gasværk:

4.2.1 Målsætning

Forceret udvaskning

Til oprensning af den diffuse, dybereliggende forurening blev det valgt at afprøve et anlægskoncept baseret på forceret udvaskning og stimulering af den naturlige nedbrydning (biovanding), dvs. oppumpning og nedsivning af store mængder behandlet grundvand gennem de forurenede jordlag via et infiltrationsanlæg.

Målsætning for oprensning

Målet er at få udvasket og nedbrudt de mobile forureningskomponenter, således at restforureningen reduceres til immobil forurening uden fare for omgivelserne. Desuden var det et mål at dokumentere, at udvaskning fra den diffuse jordforurening ikke vil udgøre et miljømæssigt problem i fremtiden.

4.2.2 Teoretisk princip

Biovanding

Afværgeteknikken /26/ er baseret på forceret udvaskning, og er blevet kaldt "biovanding" på grund af de biologiske aktiviteter, som iværksættes ved infiltration af iltet grundvand, jf. figur 5. Grundvand beriges med ilt og næringssalte og infiltreres herefter for at skabe optimale betingelser for frigørelse og omsætning af miljøfremmede stoffer i jordens umættede zone (over grundvandsspejlet) og i grundvandszonen.

Teknikken kan opfattes som et lavteknologisk renseanlæg, der stimulerer de naturlige biologiske nedbrydningsprocesser ved at der i jorden dannes zoner med forskellige redoxforhold med deraf følgende forbedret nedbrydning af flere forskellige stofgrupper. I forbindelse med gasværker er der især interesse for BTEX, phenoler, og NSO-forbindelser.

Dette anlægskoncept giver mulighed for at forbedre nedbrydningsbetingelserne under aerobe forhold ved:

Endvidere giver konceptet mulighed for frigivelse af gasværksgrunden til anden anvendelse, parallelt med at in-situ oprensningen gennemføres, idet infiltrationsanlægget er underjordisk.

4.2.3 Laboratorieforsøg

I 1993 blev der foretaget en række litteraturstudier og laboratorieforsøg som baggrund for projektering af anlægget og fastlæggelse af driftstrategien. De indledende litteraturstudier og laboratorieforsøg blev gennemført af Laboratoriet for Teknisk Hygiejne (LtH), Danmarks Tekniske Højskole. Desuden har en række studerende fra Laboratoriet for Miljøteknik, Aalborg Universitet, udført afgangsprojekter, som vedrører oprensning af gasværksgrunden.

De indledende studier og forsøg /26/ gav bl.a. følgende konklusioner:

4.2.4 Tekniske detaljer

Afgravning af hotspots

En del af de tidligere gasværksbygninger og de tre gasbeholdere er nedrevet. Gasbeholdernes fundamenter og bunde samt tjæretanke er fjernet, mens gasbeholdernes sider kun er nedbrudt til en passende kote med henblik på etablering af in-situ anlæg.

Ca. 1.025 tons tjæreforurenet jord blev afgravet. Jorden er sorteret i et mobilt sorteringsanlæg med et 60 mm sold. Jordfraktioner mindre end 60 mm, svarende til ca. 936 tons stærkt forurenet jord, blev kørt til termisk behandling på Nordkraft, hvor ca. 5% jord blandes med kul i kulmøllen før termisk behandling. Gennemsnitskoncentrationerne var 1.300 mg "totaltjære"/kg og ca. 400 mg cyanid/kg.

Kommunekemi

Fraktioner større end 60 mm blev, efter manuel sortering for fjernelse af klumper af tjære eller myremalm, tilbagefyldt i de tre gasbeholdere sammen med nedknust bygningsmateriale fra området. Ca. 9 tons stærkt tjære- og cyanidholdigt affald (tjæreklumper m.v.) blev sendt til destruktion hos Kommunekemi i Nyborg.

Herefter blev arealet planeret og infiltrationsanlægget etableret på den afrettede overflade. Ovenpå infiltrationsanlægget blev der udlagt ren råjord og muld, således at det nuværende terræn ligger min. 1,0 meter over den forurenede overflade.

Diffus restforurening

Efter fjernelse af hotspots blev det vurderet, at der er efterladt en let diffus forurening med tjære og cyanid i topjorden på mindre end 2.000 mg tjære/kg og 500 mg cyanid/kg. I dybder større end 1 meter forventes en diffus restforurening med enkelte hotspots, idet der ved prøvegravninger er fundet lokale dybereliggende forureninger.

Infiltrationsanlæg

Infiltrationsanlæggets formål er at fordele vandstrømmen over hele det forurenede område på ca. 8.000 m². Fra gasværkets tidligere indvindingsboring ved siden af infiltrationsområdet føres grundvandet til en behandlingsbygning, hvor det iltes med komprimeret luft, hvorefter jernforbindelser fjernes i et sandfilter for at reducere okkerudfældning (jern) i infiltrationsanlægget.

Behandlingsanlæg

Behandlingsanlægget er etableret som en "traditionel" vandværksløsning, dvs. et sandtrykfilter med tilhørende hjælpeudstyr.

Infiltrationsområder

Fra behandlingsbygningen pumpes vandet ud til 8 fordelerbrønde, hvorfra det ledes ud i de 8 delinfiltrationsområder. Fra infiltrationsrørene løber vandet ud i et 15 cm tykt stenlag, hvor den endelige fordeling af vandet sker. Med henblik på at tilpasse infiltration i de enkelte delområder reguleres udstrømningen i den enkelte brønd ved hjælp af en manuelt betjent reguleringsventil. På grund af jordegenskaberne har de enkelte delområder forskellige infiltrationsrater. Ved udstrømningen i fordelerbrøndene iltes vandet yderligere, idet udstrømningsstudsen er placeret minimum 1 meter over vandspejlet i brønden.

Moniteringsboringer

Til at følge udviklingen i grundvandskemien og forureningsforholdene i grundvandet er der etableret 10 moniteringsboringer /27/, som er filtersat i flere dybder.

Figur 6 viser en skitse over infiltrationsområdet og moniteringsboringer.

Infiltrationsanlægget blev idriftsat i juni 1993 med en infiltrationsrate på ca. 29 m³/h /27/. Efter en indkøringsperiode med kontinuer infiltration blev driften omlagt til start/stop drift med en frekvens på 84 timer. Formålet med stop/start driften er at opnå en vis iltning med atmosfærisk luft i den umættede zone.

Infiltrationsraten

Infiltrationsraten i de enkelte områder var mellem 1,9 l/m²/h og 5,3 l/m²/h. Når der tages højde for start/stop driften, svarer disse infiltrationsrater til en gennemsnitsinfiltration på 16.200 mm/år for hele området. Dette svarer til, at den gennemsnitlige infiltration var forøget ca. 50 gange i forhold til den naturlige infiltration.

I juli 1994 blev anlæggets start/stop frekvens ændret til en 3 ugers cyklus. Ændringen blev foretaget for at tilstræbe en mere markant vekslen mellem hhv. vandmættede og beluftede forhold i jordprofilet. Samtidig blev den gennemsnitlige infiltrationsrate reduceret til ca. 9.000 mm/år, svarende til ca. 30 gange den naturlige infiltration.

Iltindhold

Infiltrationsvandet har typisk et iltindhold på 7 - 8 mg/l inden udledning i infiltrationsstrengene.

Tilsætning af nitrat

Fra september 1994 blev der som et forsøg tilsat 17-20 mg natrium/l og 50-60 mg NO₃/l til infiltrationsvandet i form af natriumnitrat (natronsalpeter, NaNO₃). Nitrat kan i tilfælde af anaerobe (iltfri) forhold fungere som et alternativ elektron acceptor ved biologisk nedbrydning.

Figur 6 Se her
Infiltrationsområdet og moniteringsboringer.
Infiltration area and monitoring wells.

Drift og vedligeholdelse

Anlæggets daglige drift er varetaget af Hjørring Vandforsyning, som ligeledes har forestået mindre vedligeholdelsesopgaver. Tilsynsfrekvensen har været begrænset til ca. 2 besøg pr. uge i driftsperioderne.

Infiltrationsanlægget har fungeret uden driftsproblemer i hele driftsperioden, og det har derfor ikke været nødvendigt at foretage modifikationer på anlægget.

Derimod har infiltrationsvandet givet anledning til visse problemer i området på grund af udsivning gennem gamle afbrudte eller gennemtærede ledningstraceer. Gasværksgrunden ligger højt i området og de fleste ledningstraceer har derfor fald væk fra gasværksgrunden.

For at løse problemet er alle ledningstraceer bort fra området blevet lokaliseret og opgravet eller afbrudt ved udstøbning med beton.

4.2.5 Resultater

Moniteringsprogram

For at følge ændringerne i vandkemien som følge af den forcerede infiltration er der udført et stort antal grundvandsanalyser fra de 10 moniteringsboringer, som er filtersat i flere dybder. Analyseparametrene har omfattet:

Undersøgelsesresultater

De indledende forureningsundersøgelser (1987-1989) viste, at grundvandet var belastet med tjærekomponenter, især benzen (1- 1.400 µg/l), toluen og naphthalen (2 - 60 µg/l) samt phenoler, methylphenoler og dimethylphenoler (0,1- 11 µg/l). Forureningen blev påvist i flere undersøgelsesboringer, inklusive indvindingsboringen.

Grundvandsforurening ved opstart af projektet

Ved opstart af infiltrationsanlægget er der kun konstateret grundvandsforurening af betydning i moniteringsboring M7. Der er dog fundet spor af forurening (< 1 µg/l) i andre boringer på selve gasværksområdet, men ingen tendens til et stigende forløb under driften af infiltrationsanlægget.

Forureningsforhold, M7

Det øverste filter i M7 (M7-1) er det mest forurenede. Boringen er forurenet med benzen, mindre mængder naphthalen, samt store mængder phenol, methylphenoler og dimethylphenoler. Figur 7 viser udviklingen i koncentrationen af tjærekomponenter over tid.

Koncentrationerne falder over de første 6 - 13 måneder. Herefter er koncentrationerne steget, og er efter 29 måneder 3 - 4 gange højere end startkoncentrationerne.

Phenol, som er et let nedbrydeligt stof, er oprindelig fundet på et lavt niveau, men koncentrationen er efter opstart steget til et maksimum efter 26 måneders drift og aftager i koncentration herefter.

PAH- og NSO-forbindelser er kun analyseret 6 gange i løbet af projektet, idet koncentrationerne er lave, 1 - 24 µg/l. Den højeste koncentration på 24 µg/l er målt for benzothiophen.

Vandprøver er også udtaget fra et dybere filter i M7 (M7-2) 15 - 18 m under grundvandspejlet. Det er hovedsagelig benzen, som dominerer i vandprøverne med meget varierende koncentrationerne fra 15 - 70 µg/l, men med en stigende tendens over tid. Udviklingen i forureningskoncentrationen i M7-2 indikerer, at forureningen er flyttet nedad på grund af den forcerede infiltration.

Udvaskning vs. nedbrydning

De konstaterede variationer i forureningskoncentrationerne i området omkring boring M7 indikerer, at der efter 29 måneder ikke er opnået et stabilt forhold mellem den øgede udvaskning af tjærekomponenter og nedbrydningen i den umættede zone i dette område. Der er imidlertid ikke konstateret organisk forurening i moniteringsboringerne nedstrøms den forurenede zone. At de nedstrøms boringer faktisk er påvirket af vand fra gasværket, underbygges af, at der er konstateret stigninger i de uorganiske forureningsparametre, bl.a. sulfat, som er en typisk indikatorparameter for gasværksforurening.

Moniteringsprogrammet indikerer, at den forcerede infiltration har medført en øget udvaskning af forurening fra den umættede zone af både tjærekomponenter og de uorganiske komponenter, såsom sulfat, men at tjære- og cyanidforureningen i grundvandet er begrænset til en zone omkring den mest forurenede boring. At den organiske forurening ikke er konstateret i moniteringsboringerne nedstrøms, må skyldes, at forureningen nedbrydes i den umættede zone inden grundvandsspejlet eller i den mættede zone inden for en relativ kort afstand fra kilden.

Afslutning

Som planlagt er infiltrationsprojektet afsluttet efter 29 måneder. Infiltrationsraten har svaret til ca. 30 gange den naturlige infiltration. Der var ikke længere miljømæssigt behov for at fortsætte driften af infiltrationsanlægget, idet resultaterne fra projektet har dokumenteret, at restforureningen på gasværksgrunden ikke under normale infiltrationsforhold vil udgøre en kilde til forureningsspredning nedstrøms for gasværket.