Afprøvning af reaktiv jernvæg til grundvandsrensning

Sammenfatning og konklusioner

I 1976 startede Vapokon Petrokemisk Industri A/S genindvinding af opløsningsmidler ud fra brugte væsker, malerrester mm. Virksomheden blev etableret på Snavevej i Søndersø. Virksomheden gik i 1996-97 konkurs og ejendommen blev overtaget af Søndersø Kommune.

En undersøgelse i 1989 viste, at grunden var forurenet. Der er siden udført en række undersøgelser, og i 1998 er der udført et skitseprojekt for afværgetiltag. På baggrund af skitseprojektet, samt på baggrund af miljømæssige og økonomiske vurderinger er det valgt at etablere et "Funnel & Gate"-system med en reaktiv væg suppleret med opgravning af hot-spot. Denne løsning forhindrer yderligere spredning af forureningen. I den reaktive væg, der består af jernspåner, nedbrydes en række chlorerede komponenter ved anaerob jernkorrosion, der medfører en reduktiv dechlorering.

Afværgeprojektet består af forundersøgelser, detailprojektering inklusiv modellering, udførelse/etablering af afværgeforanstaltningerne, samt efterfølgende monitering. Formålet med moniteringen er at dokumentere effektiviteten af afværgeforanstaltninger, samt at vurdere kvaliteten af oppumpet drænvand med henblik på at overholde udledningskravene.

Afværgeprojektet er gennemført af RAMBØLL for Fyns Amt. Projektet er et Teknologiudviklingsprojekt under Miljøstyrelsens Teknologiudviklingsprogram for jord- og grundvandsforurening.

Tidligere undersøgelser

De tidligere udførte undersøgelser viste bl.a., at:
Der er en kraftig jordforurening med BTEX'er, chlorerede opløsningsmidler og nedbrydningsprodukter. Hot-spot, der udgør et areal på ca. 775 m2, omfatter ca. 70 % af den samlede jordforurening på ca. 4.700 kg BTEX'er og ca. 2.500 kg chlorerede opløsningsmidler.
Grundvandsforureningen er spredt ca. 200 m nedstrøms grunden, og fanen har en bredde på ca. 80 m. Grundvandsforureningen er kraftigst under Vapokongrunden med op til 40.000 µg/l af BTEX og chlorerede opløsningsmidler. Vertikalt er forureningen kraftigst i den øverste del af magasinet.
Der er med de nuværende strømningsforhold ikke risiko for eksisterende vandindvinding, der ligger opstrøms Vapokongrunden, men der er forureningspåvirkning af Holmebækken, der løber sydøst for grunden, samt grundvandsressourcen.

Forundersøgelser

Før detailprojektering af afværgeforanstaltningerne er der udført en række forundersøgelser med henblik på:
kortlægning af forureningsfanens horisontale og vertikale fordeling
belysning af tilklogning af den reaktive væg
belysning af strømningens vertikale fordeling
placering af omfangsdrænvurdering af de geotekniske forhold ved etablering af spuns og reaktiv væg

Forureningsfanen er endelig afgrænset ved udførelse af Geoprobeboringer filtersat i top, midt og bund af grundvandsmagasinet. Kortlægningen viste, at forureningsfanen siden tidligere undersøgelse er blevet ca. 50 m længere, men i øvrigt er sammenlignelig med den tidligere konstaterede fane.

Grundvandsanalyserne viste, at der nedstrøms Vapokongrunden og nedstrøms den planlagte placering af den reaktive væg sker en naturlig nedbrydning af opløsningsmidlerne.

Resultater af forundersøgelser har ikke givet anledning til ændring af placering af den reaktive væg ("gate") i forhold til skitseprojektet. Kernen af jerngranulat vurderes på baggrund af slugtests og forureningens vertikale fordeling at skulle have samme tykkelse i hele sin dybde. Tilklogning af væggen er vurderet på baggrund af de nye og eksisterende data for vandets indhold af an- og kationer, samt laboratorieforsøg udført af Envirometal Technologies Inc. (ETI).

Forundersøgelser, Fyns Amts udledningskriterier, samt anlægstekniske betragtninger har givet anledning til ændringer (i forhold til skitseprojektet) af placering af spunsvægge ("funnel") og omfangsdræn.

Modelling og detailprojektering

Der er opstillet en grundvandsstrømnings- og stoftransportmodel. Modellen er bl.a. anvendt til at optimere dimensioneringen af den reaktive væg og omfangsdrænet. Tykkelsen af jerngranulatvæggen er beregnet til 0,8 meter og verificeret ved efterfølgende detailmodellering.

Der er udført projektering af nedramning af spunsvægge ("funnel") samt nedramning af en spunskasse og efterfølgende udgravning heri, samt etablering af den reaktive væg i udgravningen. Endelig er omfangsdrænet dimensioneret.

Udførelse af afværgeforanstaltninger

Forud for bortgravning af hotspot er det tidligere produktionsanlæg nedrevet og bortskaffet. Der er i alt opgravet og bortskaffet ca. 4.600 tons forurenet jord og ca. 13 tons tromler og andet affald.

Der er etableret omfangsdræn med 7 drænbrønde. I drænbrøndene er der etableret et stigrør til styring af drænniveauet. Dette gør det muligt at styre vandmængden, der skal ledes igennem den reaktive væg.

"Funnel" er etableret som en rammet spunsvæg, der er rammet til 12 m under terræn, svarende til minimum 1 m ned i moræneleren.

Ved etablering af den reaktive væg er jorden i spunskassen opgravet, og der er etableret en kerne af jerngranulat. For at sikre en ensartet strømning gennem hele kernen er der etableret et filter af højpermeabelt materiale på begge sider af jerngranulatet, før spunskassen er trukket op. Det har været nødvendigt at gennemføre en grundvandssænkning i forbindelse med udgravningsarbejdet.

Monitering

Først er der udført en omfattende indledende moniteringsrunde, og på baggrund af resultater af denne og økonomiske overvejelser er den videre monitering udført. Der er moniteret fra februar 2000 til december 2001. Der er i alt udført 7 moniteringsrunder.

Drænvand

Indhold af kontrolparametre i drænvand har overskredet udledningstilladelsen ved hver moniteringsrunde. Med henblik på at hindre udledning af forurenet vand er drænniveauet justeret to gange, der er taget analyse af vandprøver udtaget fra de 7 drænprøver, og der er udført synkonpejlerunder.

For bedre at kunne styre drænet er det i oktober 2001 opdelt i 7 individuelle drænstrækninger, hvorefter tilstrømningstest og analyser har givet tilstrækkelige oplysninger til, at et nyt drænniveau nu kan vurderes.

Fordeling af forurening i og omkring den reaktive væg

Analyseresultater af chlorerede komponenter og BTEX viser, at der er en ujævn fordeling af forurening i filtre i og omkring væggen. Beregninger viser, at strømningshastigheder i og omkring væggen er inhomogene. Det vurderes, at den ujævne fordeling af koncentrationsniveauer kunne skyldes de inhomogene vandbevægelser.

Tidsmæssig variation i forureningsniveau

Koncentrationsniveauet for de fleste chlorerede komponenter og BTEX før væggen er generelt markant højere i september 2000 end de var i februar/marts 2000 og i de tidligere udførte forureningsundersøgelser. Det vurderes, at når der ca. 10 måneder efter etableringen af afværgeforanstaltninger konstateres højere koncentrationer af forureningsparametre før væggen end tidligere målt, kunne det være en effekt af afværgeforanstaltningerne. Desuden har befæstningen på grunden været fjernet i perioden fra december 1999 til december 2000, hvilket kan have medført en øget udvaskning af forureningskomponenter til grundvandet i denne periode.

Rensning i den reaktive væg

Der ses en kraftig reduktion af chlorerede opløsningsmidler ved passage gennem væggen. Udover nogle få undtagelser er indholdet af kontrolparametre under oprensningskriteriet på 10 µg/l ved bagkanten af væggen. Koncentrationen af nedbrydningsprodukter ved væggens bagkant er dog relativ høj (op til 3047 µg/l). Filtre ved bagkanten er placeret ca. 10 cm fra kanten. Indholdet af nedbrydningsprodukter vurderes derfor at være lavere end målt, når vandet forlader væggen.

Dichlormethan og 1,2-dichlorethan samt BTEX nedbrydes ikke ved korrosion af jern. Af resultaterne ses imidlertid, at disse komponenter reduceres kraftigt fra før væggen til væggens bagkant. Dette indikerer, at der udover nedbrydning ved jernkorrosion sker en biologisk nedbrydning i væggen. Udviklingen i sulfidindhold ved passage gennem væggen tyder også på, at der sker en biologisk nedbrydning i væggen.

Tilklogning af den reaktive væg

Udviklingen i hydrauliske ledningsevner viser en tendens til, at den hydrauliske ledningsevne er faldende, og at der er sket nogen - om end lille - tilklogning. Ligevægtsberegninger for karbonatsystemet samt udvikling i pH og ioner viser, at der sker udfældning i væggen.