| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Elektrodialytisk rensning af jord fra træimprægneringsgrunde

8. Diskussion

Danske træimprægneringsarealer er oftest forurenet med både Cu, Cr og As, men alt efter hvilket tidsrum forureningen har fundet sted, kan arealet være forurenet med Cu alene eller med Cu og As. Bortgravning og deponering af jorden fra træimprægneringsarealerne har indtil nu været den eneste mulige løsning til håndtering af sådanne arealer.

Træimprægneringsarealer hører til de mest vanskelige tungmetalforurenede arealer at håndtere med elektrokemiske metoder, pga. forureningskomponenternes meget forskellige kemiske egenskaber, men elektrodialytisk rensning af arealerne kan blive fremtidens mulighed. Det arbejde, som er præsenteret i denne rapport, har ikke givet det endegyldige svar, men der er resultater, som giver grund til optimisme, og så er der opnået værdifulde erfaringer.

For jord hvor Cu og As udgør forureningskomponenterne er ammoniak et additiv, som kan bruges til at mobilisere forureningen til elektrokemisk fjernelse. Dette var entydigt for de tre forskellige træimprægneringsjorde, som blev undersøgt i laboratorieskala. Hvis jorden indeholder Cu, Cr og As kan ammoniak ikke benyttes som additiv, idet ammoniakken ikke mobiliserer Cr. Der blev udført et laboratorieeksperiment, som sandsynliggjorde, at ammoniumcitrat kan være et godt additiv til jorde forurenet med alle tre forureningskomponenter samtidig.

Det blev fundet på baggrund af Megalabanlægget, at en grundig opblanding af jorden med en stærk ammoniakopløsning var altafgørende for rensningssuccesen for Cu og As fjernelsen. Forbehandlingen er meget vigtig, fordi det kan være vanskeligt at tillede ammoniak nok til jorden under processen. Fordelagtigt vil det dog uden tvivl også være, at placere tilledningsenheder i jorden, hvorfra ammoniak kan sive. En god tæt tildækning af jorden kan sandsynligvis være med til at mindske ammoniakforbruget under processen, idet tabet til fordampning kan mindskes på denne måde.

Megalabanlægget og pilotanlægget viste forskellige svagheder, som ikke er relateret til, at det var træimprægneringsjord, som skulle renses, men til anlæggenes udformninger. Det er svagheder, som det alle er muligt at lave forholdsvis simple tekniske løsninger til. For det første skal den vej, som ionerne skal vandre gennem jorden afkortes til ca. 30 cm for at opnå rimelige rensningstider. Dette kan gøres ved indskydning af opsamlingsenheder. Membranholdbarheden i ammoniaksystemet var kun ca. 6-7 måneder i megalabanlæget og pilotanlægget. Dette gav flere problemer. Elektrodeenhederne skulle derfor graves op fra jorden inden membranerne skulle skiftes, og det er forholdsvis uhåndterligt at få dem fri fra en ammoniakmættet jord. Det er bestemt mest hensigtsmæssigt, at elektrodeenhederne kan sidde i jorden under hele rensningsprocessen, og med afkortede rensningstider pga. den kortere afstand for elektromigrerende ioner i en ændret anlægstype, bør dette også være muligt. De utætte elektrodeenheder gav et andet alvorligt problem, at de væsker, hvori tungmetallerne var opkoncentreret sivede langsomt tilbage i jorden. Dette skal naturligvis undgås, og her bør tungmetallerne fjernes kontinuert fra procesvæskerne. Dette kan gøres ved at cirkulere elektrolytterne over en ionbytterkolonne eller for kobbers vedkommende ved elektrolytisk fældning.

For visse forureningsgrader vil jordkvalitetskriteriet kunne opnås, medens det, for meget kraftigt forurenede jorde, vil være et mere realistisk mål med rensningen at opnå, at jorden ikke skal deponeres, men kan anvendes til forskellige formål, f.eks. en klasse 2 eller klasse 3 jord med hensyn til forureningen (Forurenet og renset jord på Sjælland og Lolland-Falster. Vejledning i Håndtering og bortskaffelse). Når ammoniak anvendes som reagens, vil jorden indeholde høje ammoniakkoncentrationer, ved rensningens afslutning. Dette skal der tages hensyn til, når slutanvendelsen for jorden skal bestemmes. Citrat må forventes blive nedbrudt af bakterier.

Der bør udføres en ny pilotskalarensning med de forbedringsmuligheder som er blevet fundet på baggrund af de hidtidige kørsler, og som er blevet diskuteret ovenfor:

Det vurderes, at hvis anlægget forbedres på disse punkter, vil det være muligt at rense en træimprægneringsjord med ca. 3000 mg/kg af hver af de tre elementer på 6 mdr. med en strømtæthed på 3 A/m². Spændingen skønnes, ved denne strømtæthed og ved god tilledning af reagens, at ligge på ca. 20 V. Ud fra disse parametre vil effektforbruget blive 3A*20V*6mdr = 3A*20V*4320 timer = 259 kWh/m³. Med en massefylde på 1,6 ton/m³ svarer det til 160 kWh/ton.

Til jorde, som er forurenet med As og Cr, hvor ammoniak kan anvendes som reagens og hvis alt ammoniakken gik til at danne kobberaminkomplekser skulle der til 1 ton jord med en Cu koncentration på 3000 mg/kg, bruges hvad der svarer til 14 l koncentreret ammoniak.

Ammoniak dissocierer ikke i særlig stor udstrækning, så derfor vil en stor del af den tilsatte ammoniak stadigvæk være i jorden som NH₃, som jo netop en den forbindelse som danne komplekserne med Cu. Desuden vil en altafgørende mængde af NH₃ danne komplekser med Cu, såfremt der er Cu til stede. Der kan også dannes aminkomplekser med andre tungmetaller, som Zn, Cd eller Ag, men disse forbindelser er sjældent til stede i træimprægneringsjorde, og derfor ses der bort fra et "ammoniak tab" til komplekser med disse. Dissociation af ammoniak og ammoniak som ikke danner komplekser med den tilstedeværende Cu giver ikke tilnærmelsesvis så betydende en faktor for den mængde ammoniak, som skal bruges, som fordampningen gør. Fordampningen vil være den altafgørende faktor for hvor meget mere end de 14 l konc. ammoniak/ton jord der skal bruges. Såfremt en tæt overdækning af jorden opnås, vurderes det, at der skal benyttes ca. 30-40 l konc. ammoniak /ton jord. En del af ammoniakken vil kunne genbruges, idet ammoniakken fjernes fra jorden ud i katodeopkoncentreringskamrene under rensningsprocessen. I væsken her kan Cu fjernes fra aminkomplekset, og væsken består herefter af ammoniak, som kan hældes over jorden igen.

I forbindelse med ammoniumcitrat er det betydelig vanskeligere at skønne forbruget. En væsentlig faktor er, at Cu vil danne komplekser med både ammoniak og citrat, og forholdet mellem disse komplekser er vanskeligt at vurdere, når der er tale om Cu i jord. En anden væsentlig ting er at det optimale forhold mellem ammoniak og citronsyre i reagensen ikke kendes. Erfaringsmaterialet er endnu for spinkelt til at der kan gives tommelfingerregeler.

Rensning af træimprægneringsjord med en elektrokemisk metode bør udføres on-site eller ex-situ. Additiver som ammoniak og ammoniumcitrat benyttes for at desorbere og mobilisere metallerne således at de kan fjernes med det påtrykte elektriske felt, men idet metallerne er blevet mobiliseret, vil udvaskningsfaren til de dybere jordlag eller grundvandet være øget betydelig, hvis rensningen foretages in-situ. Rent praktisk vil det også være vanskeligt at få fordelt additivet i jorden, hvis ikke denne graves op, og erfaringsmæssigt er det af afgørende betydning for rensningsprocessen.