Airsparging og jordventilation med vandrette boringer

4 Konklusion

4.1 Design
4.2 Etablering
4.3 Drift
4.4 Oprensningseffekt
4.5 Økonomi

4.1 Design

Forundersøgelserne omfattede dels de oprindelige forureningsundersøgelser samt en supplerende SVE-test og en IAS-test på lodrette boringer til fastlæggelse af dels de jordfysiske parametre, men også mere subjektive parametre som "influensradius". Udfra en samlet vurdering af vidensniveauet på tidspunktet for designfasen i forhold til efter installation og prøvetagning af de niveauspecifikke filtre i 17 boringer, kan følgende generelle forhold fremhæves:
I forhold til grundens størrelse og forureningens kompleksitet var vidensniveauet omkring udbredelsen af forureningskomponenter for ringe, hvilket delvist skyldes de vanskelige adgangsforhold.
På grund af det generelt lave vidensniveau omkring forureningsudbredelsen er der anlagt en konservativ strategi ved designet af SVE- og IAS-systemet, for herved at sikre en vis robusthed over for evt. ukendte hotspots.

Influensradius for IAS blev vurderet til 3-4 m for de lodrette boringer, mens der forventedes en noget større influensradius (5-6 m) for de vandrette boringer. Den gennemførte monitering og tracerforsøg på IAS-systemet indikerer, at:
Der ved IAS med vandrette boringer placeret ca. 2,5 m under grundvandspejlet kan opnås en transport af injiceret luft ud i en afstand af ca. 6-7 m vinkelret på filtret.
Der inden for denne afstand samt fra grundvandspejlet og til 5 m herunder kan konstateres en række både ønskede og uønskede ændringer i vandkemi og forureningssammensætning (se senere), og at dette volumen derfor må beskrives som det egentlige behandlingsvolumen.
Begrebet "influensradius" er vanskeligt at definere og operere med, da det er meget afhængigt af selve driftsformen, om der er fri fase og for opløste stoffer, deres flygtighed og samspil indbyrdes.

Vakuumventilations systemet blev designet udfra et generelt kriterie om udskiftning af ca. 1500 porevolumener (PV) over den anslåede driftstid på 2 år, men med en forventning om et nødvendigt større luftskifte i et delområde med terpentin (1500-5000 PV) i forhold til den generelle forurening med primært PCE (1500 PV). Den gennemførte monitering og tracerforsøg på SVE-systemet indikerer, at:
Der er god overensstemmelse mellem den indbyrdes placering, længde, flow og vakuum i vandrette SVE-filtre, beregnet ved simulering af de forventede luftstrømninger og målinger foretaget ved de senere gennemførte tracertest.
Der har kunnet måles et vakuum på mindst ca. 1 mBar i samtlige filtre i den umættede zone, og der er ikke indikationer på nogen markant variation i jordens horisontale permeabilitet. Dette kan ikke generelt antages at være gældende, og det må anbefales at have flere informationer om den arealmæssige variation og geologien end tilfældet var her.
Kriteriet baseret på udskiftning af porevolumener kan ikke bruges i områder med fri fase terpentin på grundvandet, idet en væsentlig massefjernelse her er styret af stripning i den kapilære zone forårsaget af driften af IAS-systemet.
Efter 6 måneders indledende drift af SVE-systemet alene, og en fjernelse af 2-300 porevolumener iagttages en næsten konstant koncentration af PCE og terpentin, og det kan konkluderes at der er indtrådt en diffusionsbegrænsning i jorden. Det samme fænomen gør sig også gældende ved afslutningen af driften.

Der er designet en moniteringsboring, der giver mulighed for niveauspecifik prøvetagning i både umættet (3 filtre) og mættet zone (3 filtre) , samt mulighed for pejling af grundvandsstand og evt. fri fase. Systemet leveres præfabrikeret på en stor rulle, og nedsættes direkte i et åbent 7"-borehul. Montejus-systemet anvendes i den mættede zone, og muliggør hurtig udtagning af grundvandsprøver af høj kvalitet. Endvidere er in-situ ilttransducere integreret i enkelte af filtrene med henblik på udførsel af respirationstest.

Behandlingsanlægget blev dimensioneret til et totalt SVE-flow på 1000 m3/t, mens IAS-flowet blev fastlagt til max. 375 m3/t. Anlægget blev udbudt med funktionskrav omkring flow, materialer, GC-målestation osv. /ref. 7/. Behandlingsanlægget blev indbygget i en standard 20’ container, og blev bestykket med 2 kompressorer til IAS, 3 ventilatorer til SVE, varmeveksler på luftsiden, 2x500 kg kulfiltre samt on-line målesystem på de enkelte SVE-filtre og det samlede afkast. Udfra de ønskede ydelser til anlægget blev følgende væsentlige valg truffet:
For at sikre så høj en adsorbtionskapacitet i kulfiltret som muligt er der anvendt en varmeveksler på luftsiden mellem sidekanalblæserne og kulfiltre. For et behandlingsanlæg med kapacitet som i dette projekt blev det indledningsvist konkluderet, at varmeveksleren kunne forlænge levetiden af kullene væsentligt.
Det er udfra en totaløkonomisk betragtning valgt at anvende sidekanalblæsere frem for kapselbæsere.

4.2 Etablering

Monteringsboringerne blev stort set etableret uden de store problemer. Af de 47 enkeltfiltre i den umættede zone var 4 defekte efter installation, mens der i den mættede zone ud af 45 filtre var 6 defekte filtre. Årsagen til de defekte filtre er sandsynligvis klemte slanger under installationen.

Installation af vandrette boringer ved hjælp af "blind-hole" teknik er en kompliceret proces, og følgende væsentlige erfaringer kan fremhæves:
På grund af meget stenede horisonter lokalt på den nord-vestlige del af grunden, der ikke kunne gennembores, blev et af de planlagte SVE-filtre aldrig installeret. Det må derfor anbefales, at gennemføre omfattende jordartskarakterisering, idet forekomst af større sten (>100 mm), mindre flintesten samt underjordiske fundamenter kan medføre store ekstraudgifter for bygherren, og at det ønskede antal filtre ikke kan installeres.
Der bør vælges filtertyper uden pålimet filtervæv, idet dette blev revet itu under indpresningen i borehullet. Ledningsføringer fra filter og til behandlingsanlægget bør laves med så få bøjninger som muligt for at sikre adgang med rense-/spuleudstyr samt for at mindske tryktab.
Håndteringen og slutdisponering af forurenet boremudder skal overvejes nøje, og i dette tilfælde blev mængden af boremudder væsentlig større end forventet på grund af de stenholdige horisonter.
Borearbejdet var til stærk gene for den lokale trafik og påførte de nærmeste ejendomme støjgener, da en del af arbejdet foregik om aftenen. Disse gener bør minimeres gennem valg af hensigtsmæssige arbejdsprocedurer og information til naboejendomme.
Blind-hole boreteknikken vurderes egnet på lokaliteter, hvor det ikke er fysisk muligt at etablere både afsender- og modtagegrube, og hvor andre in-situ teknikker end den her gennemførte ikke vurderes med fordel at kunne tages i anvendelse. Desuden kræves, at der ikke forekommer sten eller andre fysiske obstruktioner, som gør borearbejdet endnu mere vanskeligt end det gennemførte i denne sag, hvor det reelt kun var muligt at etablere 7 af de 9 planlagte vandrette filtre. Dog er teknikken endnu meget ny, og det anbefales, at bygherrer entrerer med eksperter inden for denne specielle boreteknik, for at sikre størst mulig chance for succes. Uden amerikansk fagtilsyn ved Dana Brock, Veizades & Ass., ville arbejdet ikke have kunnet gennemføres.

Etableringen af behandlingsanlægget i midterrabatten af Jagtvejen forløb uden problemer.

4.3 Drift

Moniteringsboringerne har teknisk set fungeret tilfredsstillende under hele projektet. En fuld prøverunde med poreluftprøver fra 43 filtre i umættet zone og vandprøver fra 39 filtre i mættet zone har kunnet gennemføres på ca. 4-5 arbejdsdage. I relation til selve prøvetagnings- og analysearbejdet kan følgende fremhæves:
Forsøg viste, at tilfredsstillende måling af vinylchlorid kunne opnås ved opsamling af poreluft på kulrør ved et luftflow på 1 l/min. Den efterfølgende analyseprocedure for chlorerede opløsningsmidler og terpentin baseret på GC/FID, kombineret med GC/MS på udvalgte prøver, blev tilpasset den specifikke forureningssammensætning på lokaliteten, og en betydelig besparelse blev opnået.
Prøverne af poreluft blev udtaget efter stop af IAS og SVE i 3 dage, for at opnå en ligevægtssituation mellem adsorberet stof, stof opløst i porevandet og poreluften. Der er ikke gennemført forsøg til belysning af denne problemstilling for de miljøfremmede stoffer, men i området med den kraftige terpentinforurening viser in-situ iltmålingerne, at ilten i den umættede zone forbruges i løbet af få dage.
Prøverne af grundvand blev udtaget med anlægget i drift, idet forsøg viste at der skete væsentlige ændringer i koncentrationsniveauer indenfor få dage efter stop af anlægget. Det vurderes sandsynligt, at dette problem er helt generelt for airsparging.

Funktionen af de vandrette boringer til IAS og SVE under den 2-årige driftsperiode kan overordnet sammenfattes som følger:
SVE-boringernes ydelse steg markant (10-20 gange) i løbet af de første par måneder og nåede pånær ét filter stort set op på de forventede flow. Den manglende ydelse fra et enkelt filter skyldes sandsynligvis en kombination af en for lille blæser og store tryktab. Vakuummet i boringerne vurderes at ligge under 35 mBar, hvilket er lidt større end de forventede (5-20 mBar). Selve tryktabet fra filteret i jorden og til kulfilter inden afkastet er i størrelsesordenen 100 mBar. Dette tab vurderes primært at kunne henføre til ledningsføringen i jorden samt de mange enkelttab i selve containeren (flowmålere, vandudskiller, bøjninger, indsvævringer, varmeveksler, kulfilter mv.)
IAS-boringernes flow steg efter kort tid til et stabilt niveau – og nåede stort set de forventede flow ved de påtrykte tryk fra kompressorerne.
Der er ikke konstateret tegn på tilklogning af IAS- eller SVE-filtrene under driften.

Funktionen af behandlingsanlægget under den 2-årige driftsperiode kan overordnet sammenfattes som følger:
Kulfiltre, varmeveksler og pumperne til både IAS og SVE har teknisk set fungeret udmærket, og kun de anvendte flowmetre ("Rotametre") har måttet udskiftes.
Det installerede on-line system til måling af koncentrationer i poreluften fra de enkelte SVE-strenge har i praksis ikke fungeret, og der er derfor regelmæssigt udtaget kulrørsprøver til dokumentation af oprensningsforløbet. Problemerne med on-line systemet har endvidere medført, at anlægget kun har været i drift i 80% af tiden.

4.4 Oprensningseffekt

Udfra målingerne i behandlingsanlægget kan følgende konkluderes:
Der er med SVE-systemet totalt fjernet ca. 370 kg chlorerede opløsningsmidler samt ca. 3500 kg terpentin. Fjernelsesraterne har været på maksimalt 70 g chlorerede opløsningsmidler hhv. 460 g terpentin pr. døgn, men er aftaget eksponentielt til et stabilt niveau i løbet af 6 måneders drift.
Driften af IAS-systemet medfører en markant stripning af flygtige oliestoffer fra den fri fase i området med oliekilden. Der ses ingen tilsvarende effekt i området med kilden med chlorerede opløsningsmidler, hvilket vurderes at være årsag til, at der ikke erkendes tilsvarende forøgelse i fjernelsen af chlorerede opløsningsmidler.
SVE-systemet har kørt med et flow på 400-600 m3/t, hvilket er lidt lavere end de planlagte 1000 m3/t. Det totale antal porevolumen udskiftninger er ca. 900, hvilket også er noget lavere end det planlagte på mindst 1500.

Med hensyn til effekten af airsparging i den mættede zone, kan følgende konkluderes:
Koncentrationen af flygtige forbindelser som BTEX og chlorerede opløsningsmidler samt disses nedbrydningsprodukter reduceres væsentligt (60-95%), mens den lavt flygtige andel af kulbrinter fra terpentinen kun reduceres i mindre grad.
Der observeres en stofspecifik effekt på koncentrationen i grundvandet ned til 2,5 m under niveauet for airsparging samt i en afstand af 5-6 m både opstrøms og nedstrøms airspargingfiltret. Effekten aftager med aftagende flygtighed.
Ved tilstedeværelsen af fri fase terpentin ses ingen reduktion i koncentrationen af tungere olieforbindelser, men en øgning af koncentrationen nedstrøms kilden samt under kilden, som følge af en accelereret opløsning og udvaskning.
I området, hvor kilden med olie og chlorerede opløsningsmidler overlapper hinanden, ses en opretholdelse af koncentrationen af chlorerede nedbrydningsprodukter.
Koncentrationen af ilt øges over hele lokaliteten, men mest nær airspargefilterne og uden for oliekilden.
Driften af IAS bevirker tilsyneladende en vis vertikal grundvandstransport omkring IAS-filtret, hvorved grundvand med et højt indhold af ikke flygtige stoffer transporteres/spredes til ca. 2,5 m under niveauet for IAS-filtret. De flygtige stoffer når tilsyneladende at blive strippet og bliver derfor kun i mindre grad spredt til større dybde.
Der observeres ikke tilbageslag af nævneværdigt omfang for hverken chlorerede opløsningsmidler, BTEX eller oliekomponenter.

Med hensyn til effekten af vakuumventilationen i den umættede zone, kan følgende konkluderes:
Iltkoncentrationen forøges under drift af airsparging til 15-20 vol%, men iltforbrugende processer, som nedbryder olien, reducerer i løbet af kort tid efter stop (1 dag) koncentrationen væsentligt.
Koncentrationen af total kulbrinter reduceres ikke over oliekilden (fri fase), men på den resterende del af lokaliteten reduceres koncentrationen til under detektionsgrænsen.
Koncentrationen af chlorerede opløsningsmidler reduceres væsentligt i poreluften (75-98%), men der observeres også et tilbageslag over kilden med chlorerede opløsningsmidler.
Koncentrationen af nedbrydningsprodukter fra chlorerede opløsningsmidler øges over området, hvor kilden med olie og chlorerede opløsningsmidler overlapper.
For chlorerede opløsningsmidler og oliekomponenter opnås der allerede efter udskiftning af 2-300 porevolumener en diffusionsbegrænset fjernelsesrate, og det valgte kriterie på 1500 porevolumener er relativt højt i forhold hertil.
Oliekomponenterne "fjernes fuldtændigt" alene med SVE uden for området med oliekilden, mens den fri fase i den kapilære zone i kildeområdet først skal mobiliseres ved IAS, før den kan fjernes ved SVE.

Ud fra poreluftpøver i det kapilabrydende lag under kældergulvet kan det konkluderes, at:
Airsparging kombineret med vakuumventilering forårsager en væsentlig reduktion af PCE i poreluften under gulv (10-500) gange. Udfra gentagne poreluftmålinger over 1 år efter stop af afværgeanlægget vurderes denne reduktion at være permanent.

4.5 Økonomi

De samlede udgifter forbundet med etablering, indkøring, drift samt afrapportering af teknologiudviklingsprojektet beløber sig til ca. 8 mill. kr., excl. moms. Dette svarer til, at prisen for behandling/oprensning af 1 ton jord i umættet zone har beløbet sig til overslagsmæssigt 140 kr./ton i den aktuelle sag. Medregnes også den mættede zone i behandlingsvolumenet, fås en behandlingspris på 50-75 kr./ton.

I forbindelse med gennemførelse af et størrelsesmæssigt lignende afværgeprojekt uden for teknologiudviklingsregi med tilsvarende geologi, hydrologi og forureningsforhold vurderes det, at den samlede udgift til etablering, indkøring, drift (2 år) samt afslutning overslagsmæssigt vil beløbe sig til 5 mill. kr., excl. moms.