[Forside] [Indhold] [Forrige] [Næste]

Rensning af kromforurenet jord vha. jernspåner og jernsulfat

4. Gennemførte forsøg

4.1 Principgennemgang af forsøg
4.2 Opsummering af resultater
4.3 Resultater og diskussion
4.3.1 Anvendelsen af jernspåner til stabilisering af jorden
4.3.2 Partikelstørrelsens betydning
4.3.3 Karakteristik af jordprøverne
4.3.4 Anvendelse af jernsulfat til stabilisering af jorden

4.1 Principgennemgang af forsøg

Dette afsnit indeholder en princip-gennemgang af de gennemførte forsøg mens den aktuelle, detaljerede fremgangsmåde for de enkelte forsøg er beskrevet i bilag A.

De gennemførte forsøg havde til formål at undersøge behandlingen af jord, dvs. dels at undersøge jorden før hhv. efter behandlingen for at fastslå effektiviteten af behandlingen. Dels at undersøge forskellige parametre ved behandlingen for at optimere denne. Endelig at undersøge to forskellige behandlingsformer: Behandling med jernspåner og behandling med jernsulfatopløsninger. Et komplet forsøg indeholder således tre faser:

• Fase 1   ’Status’ før behandlingen

• Fase 2   Behandling

• Fase 3   ’Status’ efter behandlingen

’Status’ referer her til en bestemmelse af jordprøvens egenskaber. Dette kan være jordens samlede kromindhold eller bestemmelse af udvaskningen af krom(VI) fra prøven. Er der eksempelvis tale om bestemmelse af udvaskningen fra prøven kan dette gøres på mange måder og man må vælge en eller flere metoder (flere metoder = flere batch). Vælges i fase 1 et givet L/S-forhold (se bilag A) og varighed af udvaskningsforsøget bør vælges tilsvarende parametre i fase 3 således at resultaterne er så direkte sammenlignelige som muligt.

Fase 2, som repræsenterer selve behandlingen af jorden kan varieres på mange måder. Først og fremmest om der behandles med jernspåner eller med jernsulfatopløsning.

Anvendes jernspåner, er de vigtigste parametre den tilsatte mængde af jernspåner i forhold til mængden af jordprøve samt mængden af væske i forhold til mængden af jordprøve plus jernspåner. Det drejer sig naturligvis om at anvende så lille en mængde jernspåner som muligt samtidig med at der skal nås et tilfredsstillende behandlingsresultat. Tilsvarende medfører meget væske i systemet at der afslutningsvis vil være mere spildevand som skal håndteres på den ene eller anden måde hvorfor det også er ønskeligt at minimere vandtilsætningen.

Anvendes jernsulfatopløsning er de vigtigste parametre: Koncentrationen af jernsulfatopløsningen og igen forholdet mellem væske og jordprøve. Igen gælder, at det er ønskeligt at minimere begge størrelser under forudsætning af tilstrækkeligt behandlingsresultat.

Uanset om prøverne behandles vha. jernspåner eller vha. jernsulfatopløsning, er prøvens tilberedning yderligere en parametrer. Visse af de anvendte jordprøver er relativt hårde (karakter af sandsten), og det er her nødvendigt nøje at overveje kornstørrelsen som således bliver endnu en parameter som kan varieres. For andre prøver består tilberedningen primært i at sikre, at der er tale om en homogen prøvemængde til alle batch samt at sikre at der eksempelvis ikke er større klumper imellem, og i disse tilfælde bliver kronstørrelsen ikke som sådan en parameter som kan varieres. Ved til sætning af vand opslemmes disse prøver fuldstændigt i vandet i modsætning til de før omtalte hårde prøver som typisk forbliver som ’klumper’ behandlingen igennem.

Som en del af fase 1 kan tillige være en yderligere karakterisering af prøverne ligesom pH for eksempel kan måles til forskellige tidspunkter under behandlingsforløbet. Dette tjener til en bedre forståelse af hele forløbet. Således er også gennemført forsøg som alene havde til formål at belyse udvaskningen fra den ene (’hårde’) jordprøve som funktion kornstørrelsen.

Forsøgsforløbet er skitseret i figur 3 herunder:

Figur 3: Se her. Oversigt over et standardforsøg.

Som tidligere nævnt findes den detaljerede forsøgsgennemgang i bilag A.

4.2 Opsummering af resultater

Dette afsnit indeholder for at lette overblikket en kort opsummering af de fundne forsøgsresultater.

Jernspåner
De indledende forsøg havde til formål hurtigt at vurdere potentialet i anvendelse af jernspåner til rensning af kromforurenet jord. Dette blev undersøgt ved at tilsætte jernspåner til jordprøver (op til 20% af prøvens masse) og derefter måle udvaskningen fra prøverne. På baggrund af forsøget konkluderedes det, at anvendelse af jernspåner ikke var den rette vej, idet der vil kræves urealistisk store mængder jern.

Partikelstørrelse
Den næste problemstilling, som blev belyst i forsøgsrækken omhandlede betydningen af partikelstørrelsen for udvaskningen og dermed behandlingen af garverikalken. Det viste sig som ventet, at desto større klumper der er tale om, desto langsommere er udvaskningen. Derudover blev det demonstreret, at omrøringen også har betydning for udvaskningen. Det blev vist, at forskellen på stillestående batch og batch i rotérkasse faldt med faldende partikelstørrelse, - desto mindre partikelstørrelse, desto mindre betydning havde omrøringen.

Jernsulfat
De resterende forsøg havde til formål at undersøge potentialet for rensning / stabilisering af jorden vha. jernsulfat. Her fandtes det i første omgang i forsøg nr. 5, at udvaskningen fra garverikalken tilsyneladende kunne minimeres ved tilsætning af tilstrækkeligt kraftig jernsulfat-opløsning. Efterfølgende i forsøg nr. 6 blev det demonstreret, at dette også var muligt for de to øvrige prøver fra Hård Krom og fra Stenholtvang, dog krævedes væsentligt lavere niveauer for disse prøver. De ’rensede’ prøver af garverikalk blev underlagt yderligere undersøgelser i form af en måling af det resterende kromindhold (efter ’behandlingen’) samt udvaskningstest. Udvaskningstestene blev gennemført dels på prøver som fortsat havde form af ’klumper’ og dels på nedknuste prøver for herved at kunne vurdere om der var sket en effektiv indkapsling af krom inde i klumperne af garverikalk. Målingerne viste, at der ikke kunne påvises en forskel på de nedknuste og de ikke nedknuste prøver. Dette indikerer, at nævnte teori om en fysisk indkapsling af den resterende krom i klumperne af garverikalken ikke kunne påvises. En tilsvarende diskussion af indkapsling er meningsløs for de to øvrige prøver (Hård Krom og Stenholtvang) da disse prøver ikke danner klumper på samme måde. Det sidste forsøg bestod af en behandling samt en efterfølgende vurdering af udvaskningen fra de to resterende prøver fra Hård Krom og Stenholtvang. Forsøget viste, at udvaskningen efter behandlingen var ganske lav, men problematikken omkring detektionsgrænser betød at resultaterne var behæftet med en vis usikkerhed, ligesom det ikke kunne udelukkes at nogle af prøverne indeholdt krom(III) som ikke udvaskes som forklaring på at der ikke kunne konstateres den store effekt af behandlingen.

4.3 Resultater og diskussion

4.3.1 Anvendelsen af jernspåner til stabilisering af jorden

Forsøg nr. 1
Forsøg nr. 1 omfattede som tidligere nævnt forsøg med to forskellige dele af garverikalken samt en jordprøve fra Sct. Clara Vej i Roskilde. Den indledende del af forsøget bestod af en syreoplukning (måling af det samlede kromindhold, se bilag A) af prøverne til bestemmelse af kromindholdet i de aktuelle prøver. Resultaterne heraf fremgår af nedenstående tabel 1.

Tabel 1: Totalt kromindhold bestemt ved syreoplukning af prøverne. Forsøg 1.

Detaljerede forsøgsdata fra forsøg 1 fremgår af bilag B. De to øvrige dele af forsøg 1 var dels en udvaskningstest og dels et forsøg på behandling ved tilsættelse af jernspåner. Af tabel 2 og tabel 3 fremgår forsøgsparametre og resultater af hhv. udvaskningstest og behandling.

Tabel 2: Resultater af udvaskningstest med tre prøver fra Sct. Clara Vej, hver testet ved to forskellige L/S-forhold. Forsøg nr. 1.

Betragtes tabel 1 og tabel 2 fremgår det at garverikalken medfører et højt pH uanset hvilken del af garverikalken der er tale om (prøve A eller prøve B). Derudover ses, at udvaskningen fra de tre prøver er forskellig. Sammenlignes prøve A og prøve B (de to prøver af garverikalken) ses det at prøve B (med det laveste kromindhold) medfører den største udvaskning, både i mg krom udvasket per kilogram prøve og således også i procent af det målte kromindhold. Endelig ses det at der fra prøve C (jordprøven) kun udvaskes forsvindende mængder krom. Dette kan enten skyldes at den tilstedeværende mængde krom er stærkt bundet, eller at det evt. forefindes som stabilt krom(III) og dermed ikke udvasker. På baggrund heraf valgtes det ikke at inddrage denne prøve i behandlingsdelen af forsøg nr. 1.

Tabel 3: Resultater efter behandling i forsøg nr. 1. Alle prøver er behandlet ved L/S=2, men med varierende mængde jernspåner tilsat (3. kolonne). Forsøg nr. 1.

Tabel 3 viser data fra behandlings- og vurderingsdelen af forsøg nr. 1. Af tabellens 2. kolonne fremgår forholdet mellem massen af prøven og massen af jernspåner tilsat. For alle prøver var L/S-forholdet 2. Tabellens 3. kolonne angiver udvaskningen fra prøven efter behandlingen i % af udvaskningen fra en ubehandlet prøve. Som det fremgår af tabellens sidste kolonne, kunne der kun i et enkelt tilfælde (sidste linie) observeres et svagt fald i udvaskningen fra prøverne. I den pågældende prøve var tilsat jernspåner svarende til en femtedel af jordprøvens masse. På baggrund heraf vurderedes det umiddelbart, at stabilisering vha. jernspåner ikke var en realistisk fremgangsmåde idet forbruget af jernspåner vil være urealistisk stort. Dette vil ikke alene fordyre metoden urealistisk, men tillige forøge mængden af forurenet (evt. dog stabiliseret) jord til efterfølgende håndtering.

4.3.2 Partikelstørrelsens betydning

Forsøg nr. 2 + 3
Forsøg nr. 2 og forsøg nr. 3 havde til formål at belyse betydningen af partikelstørrelsen for udvaskningen af krom fra garverikalken. Baggrunden herfor var en formodning om, at størrelsen af partiklerne (klumperne) vil kunne være en begrænsende faktor ved rensning / stabilisering af garverikalken. Forsøg nr. 2 blev gennemført som en udvaskningstest med tre forskellige størrelsesfraktioner af garverikalken (fra 1-20 millimeter). Alle prøver blev opstillet med et L/S-forhold på 5 og alle prøver blev placeret i roterkasse i ca. 24 timer. Ved forsøgets afslutning viste det sig imidlertid, at visse af prøverne var blevet pulveriseret undervejs i forsøget og dermed ikke kunne siges at have haft en veldefineret partikelstørrelse. Resultaterne af analyserne af kromindholdet i vandfasen synes svære at tolke på logisk vis og det blev derfor besluttet at gentage / udbygge forsøget. Resultaterne af forsøg nr. 2 fremgår af bilag C. I forhold til forsøg nr. 2 var både spænd og antal af størrelsesfraktioner udvidet således at der i forsøg nr. 3 var fem størrelsesfraktioner i intervallet fra 0,6 mm op til ca. 40 mm. For at kunne opnå brugbare resultater selv hvis klumperne igen skulle blive knust undervejs i forsøget blev et sæt prøver opstillet magen til de øvrige, men i stedet for at anbringes disse i rotérkasse blev prøverne opbevaret stillestående. Dette medfører en ringere omrøring, hvorved også denne parameter kunne belyses.

Alle test i forsøg nr. 3 blev gennemført ved L/S=5 og igen over ca. 24 timer. I modsætning til forsøg nr. 2 var resultaterne af forsøg nr. 3 mere klare. Resultaterne fremgår af tabel 4, detaljerede data om forsøget findes i bilag D. I tabel 2’s 2. kolonne angiver ’R’ at prøven har været placeret i rotérkasse mens et ’S’ angiver at den har været stillestående. Sidste kolonne i tabellen angiver kromindholdet målt i vandfasen efter 24 timer.

Tabel 4: Udvaskning fra garverikalken som funktion af partikelstørrelse. Forsøg nr. 3.

På baggrund af tabel 4 erkendes to parametre at påvirke udvaskningen fra klumperne af garverikalken. Først og fremmest som forventet størrelsen af partiklerne. Her ses, at udvaskningen viser en faldende tendens således, at udvaskningen er omvendt proportional med partikelstørrelsen. Dette er gældende for både de stillestående batch samt for batch i roterkassen. Dernæst påvirkes udvaskningen af omrøringen (rotérkasse eller stillestående). Her ses for alle partikelstørrelsers vedkommende, at udvaskningen er større fra de prøver, som har været placeret i rotérkasse end de prøver som har stået stille. Samtidig ses det, at forskellen mellem prøverne fra rotérkassen og de stillestående prøver falder i takt med partikelstørrelsen. Dette harmonerer med teorien om at transporten ud af garverikalken meget vel ville kunne blive en begrænsende faktor, specielt såfremt oprensningen skal foregå vha. jernspåner. Her er kromen (som omtalt i teoriafsnittet) nødt til at trænge ud af klumperne og ud i vandig opløsning og møde jernoverfladerne før en reduktion kan finde sted. Resultaterne sandsynliggør, at behandling med jernsulfat vil være en mere fremkommelig metode, i hvert fald til rensning / stabilisering af garverikalken.

4.3.3 Karakteristik af jordprøverne

Forsøg nr. 4
Forud for forsøgene med egentlig rensning / stabilisering af prøverne som indgik i de resterende forsøg gennemførtes en kortfattet karakteristik af disse. Denne omfattede to uafhængige bestemmelser af det totale kromindhold i prøverne, en glødetabsbestemmelse (organisk kulstofindhold) samt bestemmelse af jord-pH. Resultaterne af denne indledende karakteristik af de tre jordprøver fremgår af nedenstående tabel 5, detaljerede forsøgsdata fremgår af bilag E.

Tabel 5: Resultater af karakteristik af jordprøver: Kromindhold, glødetabsbestemmelse samt jord-pH. Forsøg nr. 4.

[Forside] [Indhold] [Forrige] [Næste] [Top]