Dampoprensning med vacuumekstraktionIndholdsfortegnelse
1. Indledning og baggrund 2. Beskrivelse af lokaliteten 3. Beskrivelse af fuldskalaanlæg 4. Beskrivelse af forsøgsområde og måleudstyr 5. Bestemmelse af fysiske/kemiske parametre 6. Permeabilitetstest 7. Monitering af tryk og temperatur 8. Monitering af stofindhold i poreluft 9. Monitering af stofindhold i afkastluft 10. Monitering af vand 11. Konklusion og anbefalinger Bilag 1. Situationsplan med forureningsudbredelse og pla-cering af damp- og ekstraktionsboringer Bilag 4. Situationsplan med forsøgsområde Bilag 6. Analyserapporter fra Geoteknisk Institut og Vandkvalitetsinstituttet Bilag 7. Beregning af opvarmning ved varmeledning og teoretisk temperaturstigning Bilag 8. Måleprogram for permeabilitetstest Bilag 9. Tryksænknings- og stigningskurver Bilag 10. Tolkning af permeabilitetstest Bilag 12. Koncentrationsforløb i moniteringsboringer Bilag 13. Situationsplan med placering af pilotanlæg Bilag 14. Analyserapporter fra A/S AnalyCen Bilag 15. Beregning af nedsivning af forureningskomponenter til det primære grundvand Bilag 16. Datablade for vacuumpumper ForordDenne rapport beskriver de resultater, som er opnået i forbindelse med afprøvning af in-situ teknologi under Miljøstyrelsens teknologiprogram på en ejendom, forurenet med chlorerede opløsningsmidler. I forbindelse med Brüel & Kjærs frivillige oprensning af en industriejendom i Nærum har Miljøstyrelsen bevilget et beløb til dokumentation af damprensning som oprensningsmetode for in-situ oprensning af forurenet jord inde under en bygning. Projektet er gennemført under en styregruppe bestående af:
Det praktiske arbejde med gennemførelse af målinger, behandling af måleresultater og efterfølgende beregninger er udført af Jord · Miljø A/S ved civilingeniørerne Marianne Kastberg, Pia Arensberg, Lise Poulsson og Ole Stang. Styregruppens sekretær har bidraget med konstruktiv kritik og ideer til udformningen af nærværende rapport.
1. Indledning og baggrundBrüel & Kjær har siden 1951 udviklet og produceret elektroniske måleinstrumenter på matr. nr. 4ap af Nærum. Miljøtekniske undersøgelser i perioden 1986-94 har vist, at der på ejendommen er sket en forurening af jorden med chlorerede opløsningsmidler. Ejendommen er derfor af Københavns Amt registreret som affaldsdepot nr. 181-2. Der er 1986-87 udført undersøgelser af tungmetalindholdet i jord /2/ og grundvand /3,4/ og i 1994 undersøgelse af poreluften /5/ under gulvet i bygning 01 på ejendommen. Endvidere er der i 1997 udført en miljøteknisk undersøgelse /6/ af området omkring fabriksbygningen på ejendommen og syregården i tilknytning hertil. Søllerød Kommune og Københavns Amt har herudover i 1990 udført en række undersøgelser af grundvandsforureningen /7,8/, og Amtet har iværksat afværgepumpning på grundvandet i området. For at opnå en afmelding af ejendommen som affaldsdepot har Brüel & Kjær igangsat en frivillig oprydning. Denne oprydning har bl.a. omfattet etablering af et damprensningsanlæg med vacuumekstraktion for rensning af jordforureningen med chlorerede opløsningsmidler. Da der ikke tidligere har været gennemført oprensning med denne metode i Danmark har Miljøstyrelsen suppleret projektet med en teknologiudviklingsdel bestående af permeabilitetstest, bestemmelse af fysisk/kemiske parametre i jordlagene samt monitering af tryk, temperatur og koncentrationsudvikling i jordlagene under dampinjektion /1/. Afværgeforanstaltningerne er gennemført i et område under fabriksbygningen (bygning 01) og under et befæstet gårdareal (syregården), som har været anvendt til opbevaring af kemikalier. Der har i bygning 01 været placeret to affedtningsanlæg og et trikar, hvor der i 70'erne har været anvendt trichlorethylen (TCE) og tetrachlorethylen (PCE). Placeringen af bygning 01 og syregården fremgår af figur 1.1 på modstående side. Der er i forsommeren 1997 udført et pilotprojekt med damprensning og vacuumventilering /9/, hvor der forsøgsvis er injiceret damp i en enkelt boring og sat vacuum på tre omkringliggende boringer. Pilot-projektet viste, at det fra det forurenede område var muligt at oppumpe 20-40 kg chlorerede opløsningsmidler pr. døgn i gennemsnit i løbet af en driftperiode på 6 uger. Endvidere blev der ved udførelse af kontrolboringer dokumenteret en god rensningseffekt i jorden i de områder, hvor temperaturen havde været mellem 50 og 100°C. På baggrund af erfaringerne fra pilotanlægget, er der i sommeren 1997 udarbejdet et detailprojekt for et fuldskalaanlæg til in-situ rensning af det forurenede område /10/. Nærværende rapport omhandler de resultater, som er opnået ved drift af fuldskala damp- og vacuumekstraktionsanlægget og målingerne, finansieret ved teknologiudviklings-projektet. Dokumentation af, at Københavns Amts kriterier for afmeldning af affaldsdepotet er opfyldt foreligger i særskilt rapport. 1.1 Formål Formålet med teknologiudviklingsprojektet er at etablere et forsøgsmiljø, der kan frembringe dokumentation og erfaringer med brugen af damprensning, herunder at
2. Beskrivelse af lokaliteten2.1 Geologi og hydrogeologi 2.1 Geologi og hydrogeologi De geologiske og hydrogeologiske forhold på ejendommen er beskrevet i /2/, /6/ og /7/, og er kort opsummeret i det følgende. Terrænnet i det forurenede område ligger omkring kote 28 og er relativt fladt. Under fyldlag, som formentlig er etableret i forbindelse med byggeriet af bygning 01 findes altovervejende lag af fint, siltet sand. Dette sandlag har en mægtighed på ca. 60 m og omkring 15 m under terræn træffes et sekundært grundvandsspejl. Under sandlaget træffes Danien kalk. Grundvandets strømningsretning under bygning 01 er tidligere bestemt til at være nord-nordøstlig /7/. Der er konstateret forurening af grundvandet under bygningen med TCE og PCE, og forureningsfanen strækker sig ca. 200 m opstrøms for bygning 01. Søllerød Kommune foretager indvinding af grundvand fra boringer, som ligger langs Kighanerenden ca. 500 m nedstrøms for bygningen. Vandindvindingen foregår dels fra det sekundære grundvandsreservoir i smeltevandssandet og dels fra det primære grundvandsreservoir i den underliggende kalk. For at sikre kildepladsen imod forurening har Københavns Amt i 1995 etableret afværgepumpning /11/ fra en række boringer nord, syd og øst for fabriksbygningen. Ved denne afværgepumpning oppumpes forurenet grundvand, som renses og ledes ud i Kighanerenden og en nærliggende mose. Udledningen anvendes til opretholdelse af minimumsvandføringen i vandløbssystemet. Ud fra undersøgelserne i forbindelse med etablering af fuldskalaanlægget kan lokalgeologien i undersøgelsesområdet opdeles i 3 lag - et øvre sandlag, en mellemliggende siltformation og et nedre sandlag. Placeringen og mægtigheden af de enkelte lag varierer indenfor få meters afstand. 2.2 Forureningsforhold De gennemførte undersøgelser /5,6/ har vist, at der i området omkring affedtnings-anlæggene er koncentrationer af TCE og PCE på op til 20.000 mg/m3 i poreluften under gulvet, og at der findes jordforurening med TCE og PCE i et område på 1.000-1.500 m2 omkring syregården. Årsagen til forureningen er sandsynligvis udsivning af TCE- og PCE-holdigt spildevand fra utætte kloakledninger i syregården. Ud fra feltobservationerne og analyseresultater af prøver udtaget ved etablering af pilot- og fuldskalaanlægget har det vist sig, at jordforureningen er koncentreret i de øverste 7 m af jordlagene. De højeste koncentrationer af TCE og PCE (10-500 mg/kg TS) i jorden er fundet i sand- og siltlagene i 3-5 meters dybde, og der er ikke påvist væsentlig forurening i jorden dybere end 10 m under terræn. Det vurderes på baggrund heraf, at det forurenede jordvolumen er af størrelsesordenen 15.000 m3. Den vurderede udbredelse af jordforureningen fremgår af situationsplanen i bilag 1. 3. Beskrivelse af fuldskalaanlæg3.1 Dampgenerator Fuldskalaanlægget til damprensning med vacuumekstraktion er opbygget som vist på principskitsen i figur 3.1 på modstående side. Figur 3.1 Se her! Den valgte rensemetode indebærer, at den forurenede jord opvarmes ved injektion af damp, hvorefter dampe af chlorerede opløsningsmidler og vanddamp opsuges af de omkringliggende ekstraktionsboringer. Herefter køles luften og renses i kulfiltre, hvorfra TCE og PCE regenereres. Kondenseret vanddamp med TCE og PCE er transporteret til destruktion på Kommunekemi. Den fysiske placering af dampgenerator og vacuumanlæg hos Brüel & Kjær er vist på bilag 2. 3.1 Dampgenerator Som det fremgår af figur 3.1 er dampen til injektion i jorden leveret fra en stor oliedrevet dampgenerator. Kapaciteten på generatoren i dette projekt har været 1000 kg damp pr. time. Pilotforsøget med dampinjektion på boring D1 havde vist, at det var muligt uden problemer at nedpumpe denne mængde damp i jordlagene i området. Dampgeneratoren var forbundet med én dampboring af gangen med 2" dampslange. Dampgeneratoren var forsynet med manometer, termometer og vandmåler på vandtilledningen for måling af dampmængde. Dampen blev produceret med et tryk på 6-7 bar, svarende til en temperatur på ca. 160°C. Generatoren blev drevet med let fyringsolie og indrettet til 24 timers drift. Driften var fjernovervåget via modemopkobling til telefonnettet. 3.2 Boringer Boreprofilerne for dampboringerne D1-D4 og ekstraktionsboringerne E1-E18 er vist i bilag 4. Som det fremgår af profilerne er boringerne ført til 10-15 m under terræn Der er ikke udarbejdet boreprofiler for de senere udførte ekstraktionsboringer E19-E22, da de er beliggende i et område, hvor geologien er velbeskrevet ved de øvrige boreprofiler. Boringerne E19-E22 er 10 m dybe. Grundvandsspejlet findes ca. 15 m under terræn. Boringerne er filtersat i den umættede zone fra ca. 1,5 m under terræn til boringernes bund. De dybeste boringer er placeret centralt i det forurenede område, hvor undersøgelserne havde vist, at jordforureningen var trængt dybest ned. De fire dampboringer samt nogle af de centralt placerede ekstraktionsboringer blev for at kunne modstå de høje temperaturer filtersat med ø63 mm perforerede stålrør, omviklet med fint ståltrådsnet. De perifere ekstraktionsboringer blev filtersat med ø63 mm PP-H filterrør og blindrør. Boringerne er placeret i en indbyrdes afstand på 6-8 m. Denne afstand er valgt ud fra erfaringerne med pilotprojektet, som har vist, at ved mindre afstande sker der en utilsigtet oppumpning af dampen fra vacuumboringerne, hvis der køres samtidig med vacuum og dampinjektion. Ved større afstande end 6-8 m vil renseeffekten falde betydeligt. Vurderingen af boringernes effektive radier er blevet bekræftet ved permeabilitetstesterne i /9/. For at sikre imod spredning af forurening og minimere energiforbruget er det valgt at foretage dampinjektionen centralt i det forurenede område, og placere ekstraktionsboringerne udenom injektionsboringerne. Der er foretaget afpropning og tætning af alle borehuller med beton ved terræn for at sikre mod utilsigtet udslip af TCE- og PCE-dampe til omgivelserne under dampinjektionen. På alle ekstraktionsboringerne er monteret manometer (-250 til 250 mbar), termometer (0-120°C) og en måleventil til regulering af oppumpningen fra de enkelte boringer i driftfasen. I vacuumekstraktionsfasen efter dampinjektionen blev det vurderet, at oprensningen ville kunne fremskyndes væsentligt i nærområdet omkring de tidligere affedtningsanlæg ved etablering af yderligere ekstraktionsboringer. Der er således udført fire yderligere ekstraktionsboringer udover de projekterede 18 boringer. 3.3 Vacuumpumper Ekstraktionsboringerne var tilsluttet 3 stk. Rietschle SKG 420/2V (50 Hz) vacuumpumper. Pumperne yder 200 m3/time med et vacuum på 200 mbar i henhold til arbejdskurverne i bilag 4. Der var tilsluttet 6 ekstraktionsboringer til hver pumpe via 3 manifolder. Ekstraktionsboringerne var forbundet med manifolderne med 2" galvaniserede jernrør, afsluttet med 2" armeret plastslange. 3.4 Luftkøleanlæg Efter vacuumpumperne er luftstrømmen afkølet til under 25oC for at muliggøre opsamling af TCE- og PCE-dampene på kulfiltrene. Afkølingen er foretaget med tre vandkølere, hvor koldt vand løber modstrøms luftstrømmen. På hver af vandkølerne var tilsluttet en cyklon til udskilning af kondensvand. Kondensvandet blev ført til opsamlingstankene. Kølevandet i vandkølesystemet er holdt afkølet til ca. 5oC i et lukket kølesystem, hvor der er tilsluttet et industrikøleaggregat. I den periode, hvor der blev injiceret damp viste det sig nødvendigt at supplere vandkølesystemet med tre luftkølere, hvor ventilatorer nedkølede luften, før den blev ledt til vandkølerne. Efter afslutningen af dampinjektionen kunne luftkølerne igen demonteres. 3.5 Genvindingsanlæg Den afkølede luft med temperaturer på 15-25oC er ledt gennem et genindvindingsanlæg for chlorerede opløsningsmidler, hvor det aktive kul bliver regenereret. Genindvindingsanlægget består af to beholdere med henholdsvis 250 og 500 kg aktivt kul i hver. Kun ét genvindingsanlæg er tilsluttet vakuumpumperne ad gangen. Det ikke tilsluttede kulfilter regenereres i mellemtiden med damp fra en mindre elektrisk dampkedel. Der sker automatisk omkobling mellem de to kulfiltre med 6 timers mellemrum. Kondensvand fra cyklonerne og genindvindinganlægget samt genvundet TCE og PCE er opsamlet i palletanke og er transporteret til destruktion på Kommunekemi. Den rensede afkastluft er ledt op gennem et afkast over taget. 4. Beskrivelse af forsøgsområde og måleudstyrTil udførelse af målinger og tests i forbindelse med teknologiudviklingsprojektet er området omkring dampboring D4 udvalgt til forsøgsområde. Området er valgt, fordi det vurderes at være det mest forurenede område, tæt ved afløbet fra PCE-anlægget. Området fremgår af situationsplanen i bilag 4. Der er i dette område etableret boringer med tre filtre til permeabilitetstest, boring V1 og til moniteringsboringer M1-M3. Boringernes placering fremgår af situationsplanen i bilag 4. Boringerne er udbygget med 3 filtre, for at kunne undersøge de forskellige jordlag i området. På baggrund af boreprofilerne er der opstillet følgende geologiske model for forsøgsområdet: øverst findes et fint sandlag (nogle steder siltet) på ca. 6 meters tykkelse, herunder et finere lag, hovedsagligt silt, på ca. 3 meters tykkelse, og nederst et sandlag fra 9 m under terræn til grundvandsspejlet 15 m under terræn. I flere af boringerne er sandet i det nedre sandlag grovere end i det øvre sandlag. Boring V1 er udbygget med 3 stk. ø63 mm polypropylen filterrør med 2 m filter. Filtrene er placeret henholdsvis 1,0-3,0 m u.t., 6,3 -8,3 m u.t. og 9,8-11,8 m u.t, således at de repræsenterer hver af de tre geologiske lag. Filterstrækningerne er adskilt fra hinanden med bentonitpropper. Boreprofil for boring V1 fremgår af bilag 5. Boring M1-M3 er udbygget med 3 stk. ø25 mm stålfilterrør hver med 1 meter filter. Filtrene er placeret ca. 2-3 m u.t, 6-7 m u.t og 11-12 m u.t. således, at de repræsenterer de 3 geologiske lag. I hver af de 9 filterrør er der nedsænket en thermosonde af typen PT100 til bunden af filteret . Filterrørene er over terræn forlænget med et målerør med udgang til thermosonderne samt en silikoneslange til poreluftmålinger. I toppen af målerørene er der monteret WIKA tryktransmittere. Alle samlinger er tætnet med gevindtape således, at der ikke suges falsk luft ind i boringerne. Thermosonderne og tryktransmitterne er tilkoblet Anville 410 dataloggere, og dataloggerne er tilkoblet en PC'er. 5. Bestemmelse af fysiske/kemiske parametre5.1 Kornstørrelsesfordeling Til beskrivelse af jordlagenes fysiske/kemiske parametre er der udvalgt 6 jordprøver, der repræsenterer de forskellige jordlag i forsøgsområdet. Prøverne er opstillet i nedenstående tabel 5.1.
Tabel 5.1 5.1 Kornstørrelsesfordeling Der er udført sigte/slemmeanalyser til bestemmelse af kornstørrelsesfordelingen. Sigtekurverne fremgår af bilag 6. På baggrund af de optegnede sigtekurver er prøverne karakteriseret geologisk. Resultaterne af sigtekurvebestemmelsen fremgår af nedenstående tabel. d50 angiver den kornstørrelse i mm, som 50 % af kornene er mindre end eller lig med. Uensformighedstallet, U er defineret som d60/d10, og angiver sorteringsgraden af jord-prøverne.
-: kan ikke bestemmes Tabel 5.2 Som det fremgår af resultaterne i tabel 5.1 og tabel 5.2 er der en rimelig overensstemmelse mellem den geologiske feltbeskrivelse og prøvekarakteristikken udfra sigtekurverne. De udtagne jordprøver er generelt usorterede med indhold af både sand og silt. Prøve E2 2,5-3,5 m og E16 11,5-12,5 m er i felten beskrevet som sand. Kornkurvebestemmelsen viser, at prøverne indeholder en stor sandfraktion, men at indholdet af silt og ler resulterer i at prøverne karakteriseres som silt. 5.2 Organisk stofindhold og vandindhold Der er endvidere bestemt glødetab og naturligt vandindhold på de 6 jordprøver. Resultaterne fremgår af Geoteknisk Instituts rapport af 13. november 1997, som er vedlagt i bilag 6. Resultaterne er gengivet i nedenstående tabel 5.3.
Tabel 5.3 Glødetabet er et relativt primitivt mål for jordens indhold af organisk materiale, idet det antager, at alt organisk materiale forbrændes ved udglødning af jordprøverne. En mere nøjagtig bestemmmelse af det organiske kulstofindhold fås ved udførelse af en kemisk analyse for NVOC (ikke-flygtigt organisk kulstof). Resultaterne fremgår af Vandkvalitetsinstituttets analyserapport af 24. februar 1998, som er vedlagt i bilag 6 og gengivet i tabel 5.4.
Tabel 5.4 Resultaterne af total organisk kulstof er ca. en faktor 10 mindre end glødetabet, svarende til, at der i glødetabet også indgår andre stoffer end kulstof. Resultaterne i tabel 5.4 ligger i underkanten af, hvad der i /17/ er angivet for danske jordarter. 5.3 Varmekapacitet Varmekapacitet er defineret som forholdet mellem tilført varmemængde og den dertil svarende temperaturændring, og er derved et udtyk for jords evne til at oplagre varme. Der er målt varmekapacitet på den fasteste og løseste lejring, som er mulig at opnå ved laboratorieforsøg, idet varmekapaciteten ved naturlig lejring vil befinde sig indenfor dette interval. Målingerne er udført i henholdsvis tør og vandmættet stand. På baggrund af måleresultaterne er varmekapaciteten ved naturligt vandindhold beregnet. Resultater af varmekapacitetmålinger og målemetode fremgår af Geo-teknisk Instituts rapport af 13. november 1997, som er vedlagt i bilag 6. Resultaterne er gengivet i tabel 5.5 på følgende side. Wnat angiver det målte naturlige vandindhold i jordprøverne, og Sw,nat angiver den beregnede vandmætningsgrad.
Tabel 5.5 Resultaterne er i tabel 5.6 inddelt efter den geologiske model opstillet i kapitel 4.
Tabel 5.6 5.4 Varmeledningsevne Varmeledningsevne er defineret som et stofs evne til at overføre energi fra et legeme til et andet uden at der foregår stoftransport, og er derved et udtryk for jordens evne til at lede varme til og fra omgivelserne. Der er målt varmeledningsevne på den fasteste og løseste lejring, som er mulig at opnå ved laboratorieforsøg, idet varmeledningsevnen ved den naturlige lejringsfasthed vil befinde sig indenfor dette interval. Målingerne er udført i henholdsvis tør og vandmættet stand. På baggrund af måleresultaterne er varmeledningsevnen ved naturligt vandindhold beregnet. Resultater af varmeledningsevne og målemetoden fremgår af Geo-teknisk Instituts rapporter af 13. og 24. november 1997, som er vedlagt i bilag 6. Resultaterne er gengivet i tabel 5.7 på følgende side.
Tabel 5.7 I tabel 5.8 er resultaterne inddelt efter den geologiske model opstillet i kapitel 4.
Tabel 5.8 5.5 Karakteristik af forsøgsområdet På baggrund af bestemmelsen af de fysiske-/kemiske parametre kan forsøgsområdet karakteriseres som bestående af altovervejende groft silt og fint sand, dog med et dybereliggende sandlag, som er grovere og mere homogent end det øverste sandlag. Andelen af organisk kulstof i jordlagene andrager kun 0,5-1 promille, og dette betyder, at der kun i ubetydeligt omfang kan ske adsorption af TCE eller PCE i jordlagene. Hoved-parten af forureningen vil være opløst i porevandet, og dette indikerer, at mulighederne for en fuldstændig rensning af jordlagene ved opvarmning er gode. Varmekapaciteten er bestemt til i gennemsnit 0,55 kWh/m3°C i de to øvre jordlag og i gennemsnit 0,35 kWh/m3°C i det nederste sandlag. Tilsvarende er varmeledningsevnen ca. 4 gange højere i de to øvre jordlag end i det nederste sandlag. Som det fremgår af ovenstående er varmekapaciteten for det nedre sandlag lavere end for de to øvre jordlag. Dette skyldes, at luftindholdet i tørt grovkornet homogent sand er højt i forhold til i fugtigt silt, og da varmekapaciteten for luft er væsentlig lavere end for jord og vand, resulterer dette i en lavere varmekapacitet. Analogt til dette ses, at varmelednings-evnen for det nedre sandlag er lavere end for de to øvre lag, hvilket skyldes, at luft leder væsentlig dårligere end jord og vand. Der er således opnået resultater i samme størelsesorden for det øverste og midterste lag, mens resultaterne for det dybereliggende sandlag er lavere. Dette skyldes uden tvivl, at modellen med de tre adskilte lag er meget forenklet, og at de øverste ca. 9 m består af blandet silt og sand. Dette understøttes endvidere af boreprofilerne fra boringerne omkring D4. Boreprofilerne viser, at de øvre jordlag er meget vekslende med en blanding af mere eller mindre sandede og siltede lag, og at jordlagene bliver tydeligt mere homogene og grovkornede med dybden. 5.6 Opvarmning af siltlag ved varmeledning 5.6.1 Tosidig opvarmning af siltlag ved varmeledning På baggrund af målingerne af varmekapacitet og varmeledning kan der udføres teoretiske beregninger af muligheden for at opvarme det lavpermeable siltlag ved hjælp af varmeledning fra de omkringliggende sandlag. Beregningerne er foretaget ved anvendelse af analytiske løsninger af den ikke-stationære varmeledningsligning /14/. De anvendte ligninger fremgår af bilag 7. Siltlaget er regnet homogent, og varmeledningsevnen og varmekapaciteten er sat til henholdsvis 1,3 W/m°C og 0,55 kWh/m3 jvf. tabel 5.6 og tabel 5.8. Tykkelsen af siltlaget er sat til 3 m. Temperaturen i de over- og underliggende jordlag er antaget at være konstant 100°C i de tre beregnede eksempler. Starttemperaturen i siltlaget er antaget at være henholdsvis 10 og 40°C.
Tabel 5.9 Som det fremgår af overstående tabel 5.9 vil det ifølge teoretiske beregninger gennemsnitlig tage ca. 2 uger at opvarme midten af siltlaget til 50°C, og ca. en måned at opvarme midten af siltlaget til 90°C ved varmeledning fra de omkringliggende sandlag. Resultaterne viser, at det er 1,5-2 gange hurtigere at få opvarmet siltlaget de første 40°C end de sidste 40°C. Til sammenligning med de indsamlede moniteringsdata er det endvidere beregnet, at det tager 7 døgn at opvarme siltlaget fra 40 til 60°C. 5.6.2 Ensidig opvarmning af siltlag ved varmeledning Til beregning af, hvor lang tid det vil tage at opvarme et lavpermeabelt lag ved varmeledning fra et over- eller underliggende højpermeabelt lag benyttes ligningerne i bilag 7. Der er ved de udførte beregninger regnet med et uendelig tykt siltlag, og varmeledningsevnen og varmekapaciteten er sat til henholdsvis 1,3 W/m°C og 0,55 kWh/m3 jvf. tabel 5.6 og tabel 5.8. Temperaturen i det over- eller underliggende jordlag er antaget at være konstant 100°C i de beregnede eksempler. Starttemperaturen i siltlaget er antaget at være 10°C, og det er beregnet hvor længe det tager at opvarme de første 3 m af siltlaget til over 90°C.
Tabel 5.10 Som det fremgår af overstående tabel 5.10 vil det ifølge teoretiske beregninger gennemsnitlig tage ca. 3 måneder at opvarme et siltlag til 50°C, og ca. 3 år at opvarme et siltlag til 90°C ved ensidig varmeledning. Resultaterne viser, at det er ca. 8 gange hurtigere at få opvarmet siltlaget de første 40°C end de sidste 40°C. Sammenholdes resultaterne fra tabel 5.8 og tabel 5.9 ses, at en temperaturstigning fra 10 til 50°C tager ca. 9 gange så lang tid ved ensidig varmeledning som ved varmeledning fra begge sider. Endvidere fremgår det, at en temperaturstigning fra 10 til 90°C tager ca. 31 gange så lang tid ved endsidig varmeledning som ved varmeledning fra begge sider. På baggrund af de teoretiske beregninger vurderes således, at opvarmning ved varmeledning fra omkringliggende højpermeable lag er en effektiv måde at opvarme lav-permeable lag på. Derimod er det en langsommelig proces at opvarme et lavpermeabelt lag udelukkende ved varmeledning fra et over- eller underliggende højpermeabelt lag, hvilket betyder, at en sådan løsning i praksis vil være forbundet med store omkostninger. 5.7 Teoretisk temperaturstigning i det forurenede område På baggrund af kendskab til den tilførte varmemængde kan der udføres en teoretisk beregning af, hvor lang tid det vil tage at opnå en temperaturstigning fra 10 til 100°C i jordlagene. Beregningerne fremgår af bilag 7. Der er ved beregningerne regnet med homogene jordlag, og der er set bort fra varmetab til omgivelserne. Jordlagene på ejendommen er opvarmet med en kapacitet på 1000 kg damp pr. døgn med et damptryk på ca. 6-7 bar og en temperatur på ca. 165°C over en periode på 25 døgn. Dette har resulteret i et damptryk på ca. 1 bar i dampboringerne. Ved aflæsning på en damptabel giver dette en damptemperatur på ca. 120°C og et totalt varmeindhold i dampen på 2706 kJ/kg. Varmekapaciteten for de to øverste jordlag er i gennemsnit 0,55 kWh/m3°C og varmekapaciteten for det nedre sandlag er i gennemsnit 0,35 kWh/m3°C. Resultaterne fremgår af nedenstående tabel 5.11.
Tabel 5.11 Det forurenede jordvolumen er vurderet til ca. 15.000 m3. Under forudsætning af, at de øverste ca. 9 m består af blandet silt og sand og de nederste 6 m består af sand vil det gennemsnitlig tage ca. 35 dage at opvarme hele det forurende område til 100°C. Dampen er reelt tilført i 25 døgn, og på baggrund heraf kan den gennemsnitlige teoretiske temperatur i jordlagene efter opvarmning af hele området i 25 dage beregnes til 64°C. Da udgangstemperaturen i jorden er ca. 10°C medfører dette en teoretisk temperatur på 74°C. På baggrund af resultaterne i tabel 5.10 kan det endvidere beregnes, hvor lang tid det vil tage at opvarme jordlagene i boring M1-M3 til 100°C. Beregningerne fremgår af bilag 7. Der er ved beregningerne regnet med homogene cylindre, og der er set bort fra varmetab til omgivelserne. Resultaterne er opstillet i nedenstående tabel 5.12.
Tabel 5.12 Det tager således 1-2 timer at opnå 100°C i M1, 7-16 timer at opnå 100°C i M2, og 1-3 døgn at opnå 100°C i M3. 6. Permeabilitetstest6.1 Udførelse af permeabilitetstest 6.1 Udførelse af permeabilitetstest Der er udført permeabilitetstest på ejendommen med det formål at bestemme de forskellige jordlags permeabilitet for luft samt at bestemme over hvor store afstande det er muligt at etablere luftstrømning gennem jordlagene. Testen er udført med prøvepumpning af luft ved tilkobling af en vacuumpumpe til de tre filtre i pumpeboringen V1. Flowet i pumpeboringen er aflæst på en flowmåler monteret på boringen. Til observation af tryktab i jordlagene omkring pumpeboringen er der udvalgt 5 moniteringsboringer, som er placeret i forskellig afstand og retning fra pumpeboringen. Der blev forsøgsvis valgt 5 observationsboringer i afstanden 2,3-16,8 m fra pumpeboringen, men da der ikke blev registreret tryktab i boringerne længst væk fra pumpeboringen, blev det besluttet at udføre testen med observationsboringer placeret tættere på pumpeboringen. Permeabilitetstesten er således udført med observationsboringerne E2, M3, E4, E18 og E7, som er placeret henholdsvis 1,5 m, 2,3 m, 4,8 m, 6,8 m og 8 m fra pumpeboringen. Alle øvrige boringer i hele området er lukket tæt, enten ved afpropning eller ved at lukke afspæringsventilen på boringerne. Data for pumpe- og observationsboringer fremgår af nedenstående tabel 6.1.
Tabel 6.1 Figur 6.1 --- Testen er indledt med at sætte vaccum på det øverste filter, V1 3m, afproppe de to øvrige filtre i boring V1, og registrere trykfaldet i observationsboringerne. Herefter er der udført måleserier med prøvepumpning på det mellemste filter, V1 8m, mens det øverste og det nederste filter er afproppet. Tilsidst er der udført måleserier, hvor de øverste filtre er afproppet, og der er sat vacuum på det nederste filter. Tryktabet i observationsboringerne er registreret af tryktransmittere, der er tilkoblet dataloggere og PC'er. Dataerne er logget med en frekvens på 3-5 sek. Der er både registreret data med tryktransmittere med et måleområde på -1-1,5 bar og -250-0 mbar. Der er påtrykt vacuum på mellem 230-440 mbar på de forskellige filtre, og registreret flow på 50-170 m3/h. Måleprogrammet for permeabilitetstestene fremgår af bilag 8. På baggrund af de indsamlede data kan jordlagenes permeabilitet, eventuel lækage og den effektive pumperadius beregnes. 6.2 Beregning af permeabiliteter uden lækage Ud fra de målte værdier af tryk i boringerne er tryksænknings- og stigningskurverne optegnet. På figur 6.1 på modsatte side fremgår kurverne for boring M3 3 m, 7 m og 12 m under terræn ved pumpning fra de tilsvarende filtre i boring V1. Tryksænknings- og stigningskurverne fremgår af bilag 9. På baggrund af tryksænknings- og stigningskurverne er permeabiliteten for hver af boringerne, og derved hver af de geologiske lag, beregnet. Dette er gjort ved at tilnærme kurveforløbet af de målte data ved hjælp af lineær regression og en traditionel Theis-løsning for et system uden lækage /15/. De optegnede kurver og de anvendte formler til beregning af permeabiliteter fremgår af bilag 10.Teorien er udviklet for at beskrive trykvariationerne i et enkelt, permeabelt lag, når der pumpes fra dette permeable lag. Teorien kan derfor ikke anvendes til beskrivelse af trykvariationerne i et andet lag end det, der pumpes fra. De beregnede permeabiliteter er gengivet i tabel 6.2 på følgende side, hvor permeabiliteten er angivet i Darcy, hvor 1 Darcy er defineret som 10-12 m2. Usikkerheden for de beregnede permeabiliteter er angivet ved korrelationskoefficienten R2, som er et udtryk for forklaringsgraden af variationen i data beskrevet ved de anvendte beregninger. De bestemmelser, der har resulteret i lave værdier af R2 (< ca. 0,7), er vurderet for usikre, og er derfor ikke medtaget i tabellen. Som det fremgår af tabel 6.2 på følgende side er der ved de udførte permeabilitetstest bestemt horisontale permeabiliteter mellem 9 og 871 darcy. Den laveste værdi er fundet i siltlaget i 6-9 meters dybde og den højeste værdi er fndet i det nederste sandlag.
Tabel 6.2 I nedenstående tabel 6.3 er de målte horisontale permeabiliteter opstillet efter den geologiske model i kapitel 4.
Tabel 6.3 Som det fremgår af tabel 6.3 har det nedre sandlag en betydelig højere permeabilitet end de to øvre lag. Forskellen mellem de to øvre lag ikke særlig stor. Sidstnævnte forhold skyldes uden tvivl, at modellen med de tre adskilte lag ikke gælder for hele det påvirkede område, og at de øverste ca. 9 m reelt består af blandet silt og sand. 6.3 Beregning af permeabiliteter med lækage Beregning af permeabiliteter i et system med lækage er udført ved hjælp af Hantush-Jacob-løsningen /15/. Beregningerne fremgår af bilag 10. Teorien er udviklet for at beskrive trykvariationerne i et enkelt, permeabelt lag med lækage, når der pumpes fra dette permeable lag. Teorien kan derfor ikke anvendes til beskrivelse af trykvariationerne i et andet lag end det, der pumpes fra. Resultaterne fremgår af tabel 6.4 på følgende side.
Tabel 6.4 I nedenstående tabel 6.5 er de beregnede lækager efter den geologiske model i kapitel 4. Den vertikale permeabilitet for dæklaget over det øverste sandlag er beregnet ud fra en tykkelse af dæklaget på 0,1 m svarende til tykkelsen af betongulvet i bygning 01.
Tabel 6.5 I nedenstående tabel 6.6 er de målte horisontale permeabiliteter opstillet efter den geologiske model i kapitel 4.
Tabel 6.6 Den horisontale permeabilitet er betydelig højere i det nedre sandlag end i de to øvre lag. Endvidere er permeabiliteten i de to øvre lag i samme størrelsesordenen. Ved sammenligning af resultaterne af de horisontale permeabiliteter beregnet både i et system med og uden lækage ses, at resultaterne stort set er ens. På baggrund heraf vurderes, at lækagen fra atmosfæren ikke har stor betydning for strømningsmønstret i jordlagene. Den vertikale permeabilitet er væsentlig lavere end den horisontale permeabilitet. Dette skyldes de geologiske forhold med lagdeling med sand- og siltlag, hvilket betyder, at luftstrømningen horisontalt i jordlagene foregår let igennem de højpermeable sandlag, hvorimod luftstrømningen vertikalt i jordlagene bremses af siltlagene. 6.4 Effektiv radius Den effektive radius er defineret ved afstanden, hvor der ved stationære forhold er et tryktab på 1 mbar. De effektive radier er beregnet udfra et lineært fit til den stationære trykfordeling. Tryktabene ved stationære forhold fremgår af tabel 6.7 på næste side.
Tabel 6.7 Som det fremgår af tabel 6.7 falder det målte tryk med afstanden fra pumpeboringen ved pumpning fra det øvre filter i V1. Ved pumpning fra det mellemste filter i V1 er det målte trykfald i E2 og E4 meget lave, på trods af at boringerne er placeret forholdsvis tæt på pumpeboringen. Dette skyldes sandsynligvis, at der i disse to boringer findes siltlag med relativ stor udstrækning, som bremser luftstømmen i disse retninger. For målingerne ved pumpning fra V1 12 m ses, at de målte trykfald for E2 og E18 er forholdsvis lave. Det fremgår af boreprofilerne fra disse boringer, at der i E2 findes silt ned til boringens bund 9,5 m under terræn, og at der i E18 findes et dybtliggende siltlag i 9 meters dybde. Beregningerne af effektiv radius fremgår af bilag 11, og er gengivet i tabel 6.8. Som det fremgår af tabellen er de effektive radier i 8 og 12 meters dybde meget usikkert bestemt, idet R2 ligger omkring 0,5, og resultaterne kan derfor ikke tillægges nogen væsentlig værdi. På baggrund af pilotprojektet er den effektive radius i det forurenede område estimeret til 6-8 m /10/, og dette er således i rimelig overensstemmelse med resultaterne af permeabilitetstesten.
Tabel 6.8 Figur 7.1 --- --- --- 7. Monitering af tryk og temperatur7.1 Moniteringsboringer 7.1 Moniteringsboringer Til beskrivelse af dampfrontens horisontale udbredelse i hver af de 3 jordlag er der foretaget kontinuerte målinger af tryk og temperatur i fra forskellige dybder (3, 7 og 12 m under terræn) i M1-M3. Målingerne er udført ved dataopsamling fra tryktransmittere og thermofølere i moniteringsboringerne M1-M3. Datalogningen er startet ved opstart af vaccumekstraktionsanlægget og fortsat til 6 måneder efter ophør af vacuumekstraktionen. Boring M1-M3 er placeret henholdsvis ca. 1, ca. 3 og ca. 6 m fra dampboring D4. Tryk- og temperaturudviklingsforløbet i hver af boringerne fra opstart til dag 36 er optegnet som funktion af tiden på kurverne, som fremgår af figur 7.1 på modsatte side. Som det fremgår af figur 7.1 har temperaturen i boring M1 nået 100°C i alle jordlag nogle timer efter påtrykning af damp. I M2 når temperaturen i det øvre og nedre sandlag 100°C i løbet af et døgn, mens siltlaget først når 100°C efter 2-3 døgn. I M3 ses tydeligt, at dampfronten udbreder sig hurtigst i det højperemable dybtliggende sandlag og lidt langsommere i det øvre sandlag, hvor 100°C nås efter ca. 9 døgn. Opvarmningen af siltlaget i midten sker betydeligt langsommere end i sandlagene. I nedenstående tabel 7.1 er de teoretiske beregnede værdier og de faktisk målte værdier opstillet.
Tabel 7.1 Som det fremgår af tabel 7.1, er de målte resultater i rimelig overensstemmelse med de teoretiske beregninger i kapitel 5. Det vurderes, at grunden til, at temperaturstigningen foregår langsommere end teoretisk beregnet er, at der i beregningerne ikke er medregnet varmetab til omgivelserne. Temperaturstigningen i siltlaget fortsætter efter, at dampen er slukket. Dette viser, at opvarmningen sker ved varmeledning fra sandlagene over og under siltlaget, som teoretisk beskrevet i afsnit 5.6.1. Det fremgår af de teoretiske beregninger, at det tager 7 døgn at opvarme midten af siltlaget til fra 40 til 60°C ved varmeledning fra omkringliggende 100°C varme sandlag. Dette stemmer rimeligt overens med de faktiske målte data der, som det fremgår af graferne M3 på figur 7.1, viser at der er opnået en temperaturstigning fra ca. 40 til 60 °C i siltlaget på 14 dage. Årsagen til at temperaturstigningen i boring M3 har foregået lidt langsommere end teoretisk beregnet er, at temperaturen i de omkringliggende sandlag har været mindre end 100°C efter, at dampen er slukket og at der i praksis sker varmetab til omgivelserne. Det fremgår endvidere af figuren, at der før dampinjektionen har været et vacuum i forsøgsområdet på 25-35 mbar, og at trykket er steget til overtryk i dampfronten. Efter at dampfronten er passeret, har trykket stabiliseret sig til samme niveau som før dampinjektionen. Måleresultaterne er i god overensstemmelse med de tidligere teoretiske overvejelser. Temperaturmålingerne viser endvidere, at varmeafgivelsen i jorden - som forventet - sker i dampfronten. Langt hovedparten af den energi, som afsættes i jordlagene, afsættes ved fortætning af dampen i dampfronten. Dette fremgår endvidere ved aflæsning på en damp-tabel, hvoraf det ses, at i 120°C varm damp er ca. 80 % af det totale varmeindhold fordampningsvarme og kun 20 % væskevarme. 7.2 Ekstraktionsboringer Der er dagligt i perioden med dampinjektion aflæst vacuum og temperatur på alle ekstraktionsboringerne. Undertrykket i boringerne har varieret mellem 5 og 220 mbar, og temperaturene har varieret mellem 10 og 100°C. De aflæste temperaturer i ekstraktionsboringerne stemmer godt overens med den teoretiske beregning, som viser en gennemsnitlig temperatur på 74°C i jordlagene. --- Figur 8.1 8. Monitering af stofindhold i poreluft8.1 Moniteringsboringer 8.1 Moniteringsboringer Der er løbende målt koncentrationer af trichlorethylen og tetrachlorethylen i poreluften i M1-M3. Målingerne er udført ved opstilling af luftpumper af typen SKC 222, som suger luft gennem rør indeholdende aktivt kul. Ved måling af flygtige forbindelser er det væsentligt, at luften suges langsomt igennem rørene således, at eventuelt opsamlet trichlorethylen og tetrachlorethylen ikke "blæses af", og der er derfor benyttet pumper med et flow på ca. 1 ml/s. Målingerne er udført over en periode på ca. 15 minutter. Der er endvidere udført målinger med Brüel & Kjærs Multigas-monitor type 1302 i M-boringerne. Måleresultaterne fremgår af bilag 12. Summen af PCE og TCE-koncentrationerne i boring M1-M3 i perioden, hvor vacuum-ekstraktionsanlægget har været i drift, fremgår af figur 8.1 på modstående side. Der mangler målinger fra boring M1 og M2 for perioden, hvor der har været dampinjektion i området. Dette skyldes, at målingerne ikke kunne gennemføres på grund af de høje temperaturer og kondensvand i måleslangerne. Startkoncentrationerne i disse boringer har sandsynligvis været på niveau med de målte koncentrationer i boring M3. Som det fremgår af figur 8.1 sker afgivelsen af flygtige forurenede stoffer i kondensations-fronten. Poreluftkoncentrationerne i moniteringsboringerne er reduceret med op til en faktor 1000 i perioden, hvor fuldskalaanlægget har været i drift. Som det fremgår af figur 8.1 har den kraftigste forurening været bundet i siltlaget (7 m u.t.), hvorimod koncentrationsniveauet i henholdsvis det øvre og nedre sandlag generelt har været væsentlig lavere. Sammenlignes det øvre og nedre sandlag ses endvidere, at koncentrationerne er højere i det øvre sandlag. Disse resultater stemmer godt overens med de øvrige resultater, som indikerer, at de øverste lag består af blandet sand og silt, og at det nederste sandlag er væsentligt mere grovkornet og homogent, og derfor renses væsentlig hurtigere end de overliggende jordlag. Det fremgår endvidere af resultaterne, at det tager længere tid at fjerne forureningen fra siltlaget end fra de øvrige lag på grund af den lavere permeabilitet. --- --- Figur 8.2 8.2 Ekstraktionsboringer Der er udført målinger med Brüel & Kjærs Multi-gas-monitor type 1302 i alle ekstraktionsboringerne. Målingerne har vist et stigende indhold af forurening i forbindelse med opvarmning af jorden, hvorefter der ses eksponentielt aftagende koncentrationer. To eksempler på udviklingen af temperatur og koncentration i luften i vacuumboringer er vist på figur 8.2 på modstående side. Begge boringer ligger i det værst forurenede område. Graferne i figur 8.2 viser, hvordan forureningen frigives i dampfronten. Graferne for boring E2 viser endvidere, at oprensningen også er meget effektiv i siltlag, da boringen består af silt fra ca. 4 m u. t. til boringens bund 9,5 m u.t. 8.3 Porelufthuller Som tidligere nævnt er der i 1994 /5/ foretaget målinger af koncentrationerne af TCE og PCE i en række porelufthuller under gulvet i bygning 01. Disse målinger viste, at der på daværende tidspunkt var koncentrationer af TCE og PCE på op til 20.000 mg/m3 i poreluften under gulvet omkring de tidligere affedtningskar. Målingerne blev udført med Brüel & Kjærs Multi-gas-monitor type 1302. I forbindelse med den frivillige oprydning er der udført tilsvarende målinger med samme måleudstyr i 39 huller i betongulvet for dokumentation af, at der ikke er sket en horisontal spredning af forureningen ved dampinjektionen og til vurdering af oprensningseffekten. Porelufthullernes placering fremgår af situationsplanen i bilag 2. To måneder efter, at dampen er slukket, og hvor temperaturen i de lavpermeable dele af jordlagene stadig er ca. 60°C, er koncentrationerne under gulvet i hovedparten af området reduceret til under 1 mg/m3 for hvert af stofferne TCE og PCE. Enkelte porelufthuller viser koncentrationer op til ca. 5 mg/m3. Sammenlignes poreluftmålingerne under og efter driften af afværgeanlægget med målingerne udført i /5/ ses, at poreluftforureningen i det mest forurenede område er reduceret med en faktor 2000. På figur 8.3 og figur 8.4 på de følgende sider fremgår udviklingen i poreluftkoncentrationer af TCE og PCE før opstart af fuldskalaanlægget, under dampinjektion i D4, og 170 dage efter igangsætning af fuldskalaanlægget, svarer til 27 dage efter, at vacuumekstraktionsanlægget er slukket. Som det fremgår af figurerne 8.3 og 8.4 er poreluftforureningen blevet kraftigt reduceret i hele det forurende område, og forureningen er ikke blevet spredt horisontalt under driften af in-situ anlægget. 8.4 Kontrolmålinger i bygningen I forbindelse med de daglige (i driftsperioden 2 gange daglige) målerunder ved manifolderne, og ved de ugentlige målerunder i porelufthullerne med Brüel & Kjærs Multi-gas-monitor type 1302, er der mellem hver måling udført en måling af indeluften. Dette er gjort ved efter hver måling at tømme målekammeret ved suge luft ind fra omgivelserne. Der er således målt 18-36 gange dagligt på indeluften ved manifolderne og ugentligt målt 39 steder i bygning 01. De målte indeklimakoncentrationer af TCE og PCE har været under 0,3-0,4 mg/m3. Det er således ved kontrolmålinger i bygningen kontrolleret, at der ikke er sket spredning af forurening til indeklimaet. --- --- 9. Monitering af stofindhold i afkastluftDer er målt indhold af TCE og PCE for hver af de tre manifolder før kulfiltrering. Endvidere er der målt indhold af TCE og PCE efter kulfiltrering. Den oprensede mængde TCE og PCE pr. dag er optegnet på figur 9.1 på modstående side. Den totale mængde oprensede chlorerede opløsningsmidler er endvidere indtegnet på figuren. Som det fremgår af figur 9.1, er der i alt oprenset 830 kg TCE og PCE under drift af fuldskalaanlægget. Endvidere er der ved driften af pilotanlægget fjernet ca. 2.000 kg TCE og PCE, hvilket betyder, at der i alt er oprenset ca. 2.800 kg chlorerede opløsningsmidler. Årsagen til, at driften af pilotanlægget har fjernet så store mængder chlorerede opløsningsmidler i forhold til driften af fuldskalaanlægget skal uden tvivl søges i det forhold, at der frigives store mængder af de flygtige opløsningsmidler ved blot en ganske svag opvarmning af de forurenede jordlag. Varmen fra dampinjektionen i D1 har i løbet af de 3-4 måneder, som pilotanlægget har kørt i, bredt sig til en meget stor del af det forurenede område. Og selvom opvarmningen i størstedelen af området måske kun har været 10-20oC, har dette haft en meget væsentlig effekt på frigivelsen af TCE og PCE fra jordlagene. 10. Monitering af vand10.1 Kondensat Der er dagligt udtaget vandprøver af den opsamlede kondensat. De målte koncentrationer i kondensatet er forholdsvis lave, hvilket sandsynligvis skyldes, at der er bundfældet ren TCE og PCE i tankene, og at de analyserede vandprøver er udtaget af den overliggende væske. Der er observeret ren TCE og PCE i udskilningstankene til kulfiltrene. 10.2 Grundvand Der er udført to boringer til grundvandspejlet ca. 15 m under terræn. Boringerne er benævnt G1 og G2, og fremgår af situationsplanen i bilag 2. Boring G1 er placeret opstrøms damp- og vacuumanlægget, og boring G2 er placeret nedstrøms anlægget. Endvidere har der frem til den 30. maj 1997 været en grundvandsboring i midt i syregården på ejendommen, hvorefter boringen er skredet sammen som følge af opvarmningen af jordlagene under driften af pilotanlægget. Boringen er benævnt BK og fremgår af situationsplanen i bilag 13. Under pilotprojektet er der udtaget vandprøver fra BK-boringen, og der er i forbindelse med fuldskalaanlægget udtaget vandprøver fra boring G1 og G2. Resultaterne af vandprøver udtaget i ovennævnte boringer fremgår af A/S AnalyCens rapporter, som er vedlagt i bilag 14. Resultaterne er gengivet i tabel 10.1 på følgende side.
-: ikke målt Tabel 10.1 Som det fremgår af tabel 10.1 ses der ikke uvæsentlige udsving i koncentrationerne i de enkelte boringer, men der er ikke påvist højere indhold af TCE og PCE nedstrøms det rensede område end opstrøms. Ved pilotprojektet blev der injiceret damp i perioden 20-28/5 1997. Størstedelen af dampen er kondenseret i jorden, og en mindre del er pumpet op via ekstraktionsboringerne nærmest injektionsstedet. Den kondenserede damp har i første omgang bidraget til at øge vandindholdet i jordlagene fra de naturlige 1-25% (tabel 5.5) op til vandmætning. Det kan ikke undgås, at dele af jorden umiddelbart omkring dampboringerne vil blive vandmættet, og der vil derfor ske en vis nedsivning af forurenet vand i dette område. Som det fremgår af tabel 10.1 ses der derfor en koncentrationsstigning i grundvandet i boring BK i syregården i perioden, hvor der injeceres damp. På baggrund af de målte grundvandskoncentrationer før og efter dampinjektionen samt resultaterne af vandprøver udtaget af den opsamlede kondensat, er nedsivningen under dampinjektionen beregnet. Beregningerne fremgår af bilag 15. Der er ved beregningerne set bort fra nedbrydning og sorption. Den naturlige nedsivning er sat til 0, idet hovedparten af det forurenede område er befæstet. Nedsivningen af kondensat under dampinjektionen er beregnet til N = 1,5?10-3 m/døgn 550 mm/år, hvilket svarer til ca. 5-6 gange den naturlige nedsivning i ubefæstede områder /16/. Den totale mængde nedsevet chlorerede opløsningsmidler i hele det forurende område under såvel pilot- som fuldskalaprojektet er i bilag 15 beregnet til ca. 1,2 kg. Dette svarer til 0,4 % af den totale mobiliserede forurening. Der har således i forbindelse med dampinjektionen kunnet påvises en kortvarig, svag nedsivning af forurenede stoffer til grundvandet, og metoden skal derfor kombineres med en afværgepumpning på grundvandet. 11. Konklusion og anbefalingerPå baggrund af det gennemførte oprensningsprojekt kan der opstilles følgende generelle retningslinjer for afværge med vacuumekstraktion assisteret med damprensning
12. Referencer/1/ Miljø- og Energiministeriet, Miljøstyrelsen (1997): Brev af 11. juli 1997 vedr. Teknologiprogram. Oprensningsprojekt på affaldsdepot nr. 181-2, Brüel & Kjær A/S. Tilbage /2/ Søllerød Kommune (1986): Søllerød. Skodsborgvej. Tungmetalforurening. Rapport nr. 4 med bilag 18-23. Geoteknisk Institut, 20. oktober 1986.Tilbage /3/ Søllerød Kommune (1986): Søllerød. Skodsborgvej.
Tungmetalforurening. Rapport nr. 5. Geoteknisk Institut, 9. december 1986. /4/ Søllerød Kommune (1987): Søllerød. Skodsborgvej.
Tungmetalforurening. Rapport nr. 6. Geoteknisk Institut, 30. januar 1987. /5/ Brüel & Kjær A/S (1994): Poreluftmålinger. Rapport 7. Geoteknisk Institut, 3. juni 1994. Tilbage /6/ Brüel & Kjær A/S (1997): Miljøteknisk undersøgelse. Affaldsdepot nr. 181-2, matr. nr. 4ap af Nærum. JORD?MILJØ A/S, 6. marts 1997. Tilbage /7/ Søllerød Kommune/Københavns Amt (1990): Forureningsundersøgelse ved Nærum kildeplads og industriområde, 2. fase. Kemp & Lauritzen A/S, november 1990.Tilbage /8/ Søllerød Kommune (1990): Forureningsundersøgelse ved Nærum kildeplads og industriområde. Kemp & Lauritzen A/S, februar 1990. Tilbage /9/ Brüel & Kjær A/S (1997): Oplæg til gennemførelse af pilotprojekt med damprensning og vacuumekstraktion. Brüel & Kjær A/S bygning 01, Nærum - affaldsdepot 181-2. JORD?MILJØ A/S, 24. april 1997. Tilbage /10/ Brüel & Kjær A/S (1997): Detailprojekt for in-situ rensning af jord. Affaldsdepot nr. 181-2, matr. nr. 4ap af Nærum. JORD ?MILJØ A/S, 4. juli 1997.Tilbage /11/ Københavns Amt (1994): Afværgeforanstaltninger for Nærum industriområde. Detailprojekt, november 1994.Tilbage /12/ Udell, K.S. & Stewart, L.D. (1989): Mechanisms of In Situ Remediation og Soil and Groundwater Contamination by Combined Stream Injection and Vacuum Extraction. Paper no. 119d presented at the Symposium on Thermal Treatment of Radioactive and Hazardous Waste at the AIChE Annual Meeting San Frasisco, California. November 6. 1989. Tilbage /13/ Miljøstyrelsen 1995: Projekt om jord og grundvand fra Miljøstyrelsen. Nr. 12 1995. Toksikologiske kvalitetskriterier for jord og drikkevand. Tilbage /14/ Carslaw, H.S., and Jaeger, J.C. (1959): Conduction af Heat in Solids, Oxford University Press.Tilbage /15/ Beckett, C. D., and Huntley, David (1994): Characterization of Flow Parameters Controlling Soil Vapor Extraction. Ground Water, Vol. 32, No. 2, March-April 1994.Tilbage /16/ Linde-Jensen, J.J. m. fl. 1976: Vandforsyningsteknik. Polyteknisk forlag 1976.Tilbage /17/ Miljøministeriet Miljøstyrelsen (1992): Generel branchevejledning for forurenede grunde. Vejledning nr. 3 1992.Tilbage 13. Appendix 1ØkonomiHovedposterne for omkostningerne ved gennemførelse af damprensningsprojektet, inklusive tilskuddet fra Teknologiprojektet er gengivet i det følgende. Alle priser er excl. moms. Pilotprojekt, inklusive projektering af fuldskalaanlæg kr. 750.000 Fuldskalaanlæg --- Bilag 1--- Bilag 2--- Bilag 3
Bilag 4--- Bilag 5--- Bilag 6
Se bilag HER Bilag 7: VarmeledningsberegningerVarmeledningsberegninger Tosidig opvarmning af siltlag ved varmeledning I det følgende er tosidig opvarmning af et siltlag ved varmeledning fra omkringliggende sandlag beregnet. Temperaturen i de omkringliggende lag er antaget at være konstant 100?C. Det er beregnet, hvor lang tid det tager at opvarme midten af et 3 m tykt siltlag til ca. 90?C, således at hele siltlaget er 90?C eller derover. I beregningerne er siltlaget regnet homogent, og varmeledningsevnen er sat til 1,3 W/m?C og varmekapaciteten er sat til 0,55 kWh/m3?C. Der er ikke medregnet varmetab til omgivelserne. Til beregning af opvarmning af et siltlag ved varmeledning fra omkringliggende sandlag benyttes følgende udtryk for varmestrømmen: hvor Såfremt der indsættes følgende dimensionsløse parametre --- kan formlen omskrives til --- Temperaturdistributionen til forskellige tidspunkter i intervallet -l < x < l ved overfladetemperatur H er optegnet i /14/. Tallene på kurverne angiver værdierne af kt/l2. --- hvor Der er regnet med en starttemperatur på henholdsvis 10 og 40oC i siltlaget. På baggrund af ovennævnte forudsætninger kan kt/l2 aflæses af figuren i /14/ til henholdsvis 0,3, 0,8 pg 0,18 for opvarmning fra henholdvis 10 til 50oC, 10 til 90oC og 40 til 60oC. De beregnede opvarmningstider fremgår af nedenstående tabel.
Ensidig opvarmning af siltlag ved varmeledning I det følgende er ensidig opvarmning af et uendelig tykt siltlag ved varmeledning fra et over- eller underliggende sandlag beregnet. Temperaturen i det over- eller underliggende sandlag er antaget at være konstant 100oC. Det er beregnet, hvor lang tid det tager at opvarme 3 m af siltlaget til ca. 90oC, således at temperaturen i de 3 første m af siltlaget er 90oC eller derover. I beregningerne er siltlaget regnet homogent, og varmeledningsevnen er sat til 1,3 W/moC og varmekapaciteten er sat til 0,55 kWh/m3oC. Der er ikke medregnet varmetab til omgivelserne. Til beregning af opvarmning af et siltlag ved ensidig varmeledning fra et over eller underliggende sandlag benyttes følgende udtryk: --- Den analytiske løsning til ovennævnte udtryk kan findes i /14/ : --- hvor Der er regnet med en starttemperatur på 10oC i siltlaget. På baggrund af ovennævnte forudsætninger kan tabelværdien af b aflæses til 0,6 i /14/ for opvarmning af siltlaget fra 10 til ca. 50oC, og tabelværdien af b aflæses til 0,2 i /14/og ved beregning af opvarmning fra 10 og ca. 90oC.. De beregnede opvarmningstider fremgår af nedenstående tabel.
Teoretisk temperaturstigning i det forurenede område Til beregning af hvor lang tid det teoretisk vil tage, at opnå en temperaturstigning til 100oC benyttes følgende udtryk: --- hvor Temperaturstigningen i jordlagene er Dh = 90oC. Den anvendte dampgenerator har en kapacitet på 1000 kg damp pr. time, hvilket medfører, at Q = 0,28 kg/s. Det totale varmeindhold i 120oC varm damp er aflæst af en damptabel til M = 2706 kJ/kg = 2706 kWs/kg. Rumfanget af det forurenede område er 15.000 m3.
Under forudsætning af at de øverste 9 m består af blandet silt og sand og de nederste 6 m af sand vil det gennemsnitlig tage: t = 4 min/m3*9000 m3 + 2,5 min/m3*6000 m3 = 35,4 døgn På baggrund af ovennævnte resultater kan det beregnes hvor lang tid det vil tage at opvarme jordlagene i boring M1-M3.
Beregning af den teoretiske temperaturstigning ved opvarmning i 25 døgn Til beregning af den teoretiske temperaturstigning ved opvarmning af jordlagene i 25 dage benyttes følgende udtryk: --- hvor Q = 0,28 kg/s og t = 600 timer. Det totale varmeindhold i 120oC varm damp er aflæst af en damptabel til M = 2706 kJ/kg = 2706 kWs/kg. Den gennemsnitlig varmekapacitet er beregnet til c = 0,6*0,55 + 0,4*0,35 = 0,47. Den gennemsnitlige temperaturstigning i jordlagene: Dh = 64oC, hvilket medfører en teoretisk gennemsnitlig temperatur på 74oC. Bilag 8--- Bilag 9
Bilag 10
---
Bilag 11
Se tabel HER ---
Se tabel HER ---
Se tabel HER ---
Bilag 12
Bilag 13
Bilag 14
Bilag 15Beregning af nedsivning af forureningskomponenter til det primære grundvand Ved beregning af nedsivningen til det primære grundvand er driftresultaterne indsamlet under pilotprojektet anvendt. Der er udtaget vandprøver i B&K-boringen, som indtil den skred sammen den 30/5-97 var placeret umiddelbart nedstrøms for dampinjektionsboringen D1. Boringens placering fremgår af situationsplanen i bilag 13. Vandprøverne er udtaget før, under og efter dampinjektionen. Analyseresultaterne fremgår af bilag 14, og er gengivet i tabel 10.1 i rapporten. Til beregning af nedsivning af forureningskomponenter til det primære grundvand kan der opstilles en massebalance for fluxen i området, hvor pilotprojektet er udført: --- --- heraf fås følgende udtryk for nedsivningen til det primære grundvand: --- --- --- hvor N er nedsivning til det primære grundvand (m/døgn) Cg,efter er koncentrationen i det primære grundvand efter dampinjektion (mg/l) Cg,før er koncentrationen i det primære grundvand før dampinjektion (mg/l) h er de øverste 2 meter af grundvandsmagasinet (m) Kprimær er den hydrauliske ledningsevne (m/døgn) Iprimær er den horisontale gradient i det primære grundvand (m/m) L er længden af det forurende område parallelt med strømningsretningen (m) CN er koncentrationen i det nedsivende vand (mg/l Der kan opstilles følgende forudsætninger for beregningerne: - Det nedsivende, forurenede vand opblandes med grundvandet i de øverste 2 meter af det primære grundvandsmagasin. - På baggrund af prøvepumpninger udført i /8/ er den gennemsnitlige transmissivitet i området bestemt til 5 ? 10-3 m2/s på en vandmættet lagtykkelse på ca. 10 meter. Den hydrauliske ledningsevne i det primære magasin kan således beregnes til Kprimær = 43 m/døgn. - Den horisontale gradient i det primære grundvand er i /8/ bestemt til Iprimær = 5 ? 10-3 m/m. - Længden af det forurenede område parallelt med strømningsretningen opstrøms boring B&K er sat til 13 meter. Arealet af hele det forurende område er ca. 1.500 m2. - Koncentrationen af chlorerede opløsningmidler i det primære grundvand før dampinjektion er sat til den koncentration, der er målt i B&K-boring den 12/5-97, hvilket vil sige, at Cg,før = 273 mg/l. - Koncentrationen af chlorerede opløsningsmidler i det primære grundvand efter dampinjektion er sat til den maksimale koncentration, der er målt i B&K-boringen, hvilket vil sige, at Cg,før = 1.010 mg/l. - Koncentrationen af chlorerede opløsningsmidler i det nedsivende vand er beregnet ud fra analyseresultaterne af opsamlet kondensat under pilotprojektet. Analyseresultaterne fremgår af bilag 13. Den gennemsnitlige koncentration af det nedsivende grundvand kan beregnes til 17.000 mg/l. - Der ses bort for nedbrydning og sorption af forureningen under transporten i grundvandet. - Den naturlige nedsivning er sat til 0, idet hovedparten af det forurenede område er befæstet. På baggrund af ovenstående forudsætninger kan nedsivningen beregnes til følgende: --- Nedsivning under dampinjektionen er således beregnet til 1,5 ? 10-3 m/døgn, hvilket svarer til ca. 550 mm/år. I henhold til /16/ er nettonedbøren for Københavns Amt 180 mm/år. En del af nettonedbøren bliver til overfladisk afstrømning via udsivning til dræn, grøfter, vandløb og søer. Endvidere vil også transpiration fra vegetationen reducere den del af nettonedbøren, der er til rådighed til grundvandsdannelse. Københavns Vandforsyning har ved en række undersøgelser i nordøstsjælland /16/ konstateret en nedsivning på ca. 100 mm/år. Den beregnede nedsivning ved dampinjektionen svarer således til 5-6 gange den naturlige nedsivning i ubefæstede områder. Den totale mængde nedsevet forurening under dampinjektion ved pilot- og fuldskalaanlæg kan beregnes ud fra følgende: --- hvor t er dampinjektionsperioden Dampinjektionen er foretaget over en periode på i alt 31 døgn. Såfremt der regnes med samme nedsivningshastighed og samme gennemsnitlige nedsivningskoncentration i hele det forurenede område, fås en total mængde nedsevet forurening på: --- Der er i alt ved oprensningen mobiliseret ca. 2.800 kg chlorerede opløsningsmidler. Mængden af forureningskomponenter, der er nedsevet til grundvandet udgør således ca. 0,4 % af den totale mobiliserede mængde. Bilag 16
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||