|
Reaktiv Jern-Væg til rensning af grundvand for TCE og Chromat, Kolding Hårdkrom A/S 7 Monitering og drift7.1 Drift af anlæggetDen enkle installation med en niveaustyret oppumpning har bevirket et reduceret driftstilsyn. Efter indkøringsfasen er anlægget kun efterset og reguleret i forbindelse med vandprøvetagningen. Målerstand er aflæst og noteret i forbindelse med driftstilsynet. Reguleringerne har primært bestået i hævning / sænkning af følerniveauet for den niveaustyrede pumpe for at undgå nedpumpning af grundvandsspejlet i væggen. I perioder (om sommeren) har dette betydet, at recirkulationen ikke har været aktiv. I nedenstående figur 14 er den gennemsnitlige oppumpning/døgn illustreret.
Figur 14: Den totale gennemsnitlige oppumpning over hele perioden er ca. 3 m3/døgn. Ses der bort fra den særligt høje oppumpning i perioden omkring den 20. januar 1999 (entreprenøren valgte at gennemskylle systemet) er den reelle gennemsnitlige oppumpning/døgn beregnet over hele perioden til ca. 2 m3/døgn. Der har været lange perioder, hvor recirkulationssystemet slet ikke har kørt. Dette har skyldes meget store variationer i vandspejlet i det terrænnære magasin. Variationerne er illustreret i nedenstående figur 15, som viser det observerede vandspejl i boring M4 under hele moniteringsperioden.
Figur 15: Figur 15 viser tydeligt, at vandspejlet i det terrænnære magasin svinger op til 1 m afhængig af årstid og nedbørsforhold. Sammenlignes de to figurer, ses det, at specielt i sommerperioderne har forholdene været således, at oppumpningen er standset grundet niveaustyringen. Dette er naturligvis sket for at undgå risiko for tørlægning af væggen. 7.2 MoniteringsprogramSom en integreret del af projektet er der udført monitering af grundvandets indhold af miljøfremmede stoffer, primært chrom og TCE. Det overordnede formål med moniteringen var (som fastlagt ved skitseprojekteringen) at beskrive:
Udgangspunktet for boringsplaceringen var derfor:
De udvalgte moniteringsparametre var følgende:
samt
Ved skitseprojekteringen var udgangspunktet, at moniteringen skulle foregå over 2 år med månedlige prøvetagninger. Endvidere er der udtaget prøver til analyse for uorganiske parametre. I forbindelse med prøveudtagningen måles der ilt- og redoxforhold on-line på det oppumpede grundvand. Der er foretaget pejling af samtlige boringer ved hver prøvetagningsrunde. 7.2.1 GrundvandsstrømningDen hydrauliske kontrol, der udføres i forbindelse med oppumpningen, har til formål at fastholde vandets strømning ind mod væggen uden at forstyrre den naturlige afstrømning alt for meget. På baggrund af de foretagne pejlinger er der optegnet 3 potentiale kort som vist i nedenstående figurer. De viste perioder er december 1998 (før start af oppumpningen), maj 1999 (efter ca. 3 mdr. oppumpning) samt maj 2001, hvor der ikke er foretaget oppumpning i ca. 6 måneder. Kortet fra december måned 1998 viser tydeligt, at afstrømningen kan ske forbi væggen både syd og nord om. På kortet i fig. 17 fra maj måned 1999 (der viser situationen efter opstart af oppumpning) ses det imidlertid, at den hydrauliske kontrol virker, og at langt hovedparten af afstrømningen sker gennem væggen. Figur 16: Det fremgår af figuren, at det er lykkedes at fastholde gradienten ind mod væggen, og at det er lykkedes at ændre strømningsbilledet markant. Selvom potentialebilledet antyder, at der i den nordlige del kan ske strømning nord om væggen, er der i dette område nedgravet en betonitvæg, som forhindrer dette. Det er dog i denne del af området, at der ikke er hydraulisk sammenhæng i det øvre grundvandsmagasin, og koncentrationerne af TCE og Cr(VI) i grundvandet er herudover meget mindre, når der sammenlignes med den sydlige del af området, hvor der formodentligt er et mere sammenhængende grundvandsmagasin. I figur 18 er vist et potentialebillede optegnet på baggrund af pejledata fra maj måned 2001. Der er på daværende tidspunkt ikke foretaget oppumpning i mere end 6 måneder, altså skulle billedet kunne sammenlignes med figur 17. Ved optegning af figur 18 er pejledata fra de nye boringer i og omkring væggen medtaget. Hvis der tages højde for støjen i randen af billedet, ses det, at afstrømningsbilledet er meget lig med forholdene før iværksættelse af oppumpningen. Der er dog en meget stor gradient hen over væggen, hvilket kan skyldes, at retablering af vandspejlet i væggen går meget langsomt. Potentialebilledet omkring væggen antyder, at der i den sydlige del godt kan ske en vandbevægelse langs væggen på dele af denne. Dette forhold kan dog ikke kvantificeres nærmere på dette grundlag. Figur 17: Figur 18: 7.2.2 Sammenfatning om grundvandsstrømningMoniteringen af grundvandsspejlet viser, at pumpning på drænet har den ønskede effekt. Det er muligt at ændre grundvandsstrømningen ind mod væggen, hvilket generelt har haft en positiv virkning på oprensningseffekten. De lokalhydrogeologiske forhold er imidlertid så komplicerede, at oppumpningen har været standset over længere perioder som følge af fald i grundvandsstanden. Herved sker en retablering af strømningsmønstret svarende nogenlunde til forholdene før oppumpning blev iværksat. Det kan ikke afvises, at den 'naturlige' strømning betinger en langsgående strømningskomponent langs væggen. Hvis dette forhold skyldes tab af hydraulisk ledningsevne i og tæt ved den sydlige del af væggen, har det den positive effekt, at belastningen af væggen flyttes mod nord, hvor der formodentligt er større jernkapacitet i væggen. Mens oppumpningen har stået på, kan det ikke afvises, at pumpningen har ændret gennemstrømningshastigheden i væggen lokalt. Dette har en negativ effekt på nedbrydningen af forureningskomponenterne, der er afhængig af opholdstiden. 7.3 Grundvandskemi7.3.1 TCE og Cr(VI)Som beskrevet i afsnit 6 er der sket en udvidelse af projektet, som har bevirket en ændring i prøvetagningshyppighed og antal prøvetagne boringer. Således har fokus i 2001 været på monitering af forholdene tæt på væggen. Monitering er foregået i perioden januar 1999 til maj 2001. For overskuelighedens skyld illustreres resultaterne fra moniteringen i en række plots, hvor boringer henholdsvis i hot-spot område, ved kortslutningsrender, i væggen samt bag væggen er grupperet. Der vises kun plots for indhold af TCE og Cr(VI) og kun for boringer, hvor der er tidsserier med mere end 4 målinger. I nedenstående figurer 19-22 er resultaterne vist.
Figur 19:
Figur 20: Generelt ser det ud til, at der er en faldende tendens i koncentrationerne såvel for Cr(VI) som for TCE i hot-spot området (beskrevet ved H- og MK-boringerne). Tendenserne er dog langt fra entydige. F.eks. viser MK3 en stigning i koncentrationen af Cr(VI) siden opstart af anlægget frem til det sidste år af moniteringsperioden, hvor koncentrationen er stabil omkring ca. 30 mg/l. Det vurderes dog også, at med de slutkoncentrationer, der er påvist i hot-spot, er der formodentlig stadig en forholdsvis stor kilde af specielt Cr(VI) tilbage i hotspot. Variationen i koncentration inden for den enkelte boring afspejler formodentlig variationer i nedbør og dermed recirkulationsmængderne; relativt større nedsivning giver større udvaskning, men samtidig kan ændringer i vandspejlsniveau også lokalt medføre direkte kontakt til forurenede jordlag i den temporært umættede zone. Det kan derfor forventes, at der efter perioder med megen nedbør (og dermed relativt større recirkulation) vil ske en stigning i mængden af specielt Cr(VI) i grundvandet, men sammenstilles oppumpede mængder vand med analyseresultaterne, er der dog ingen sammenhæng i variationerne. Det skal dog også tilføjes, at selvom forøget nedsivning vurderes at forøge mængden af opløst Cr(VI), behøver dette ikke entydigt at give en større koncentration pga. fortynding.
Figur 21: Resultaterne fra moniteringen i væggen viser, at der er konstateret såvel TCE som Cr(VI) i boring MV1, der står i den sydlige ende af væggen. Dette er overraskende, idet der jo ikke burde være forureningskomponenter i det vand, der står i væggen. Resultaterne omkring marts måned 1999 skyldes formodentligt, at pumpningen på drænet har været for stor; derved øges grundvandshastigheden gennem væggen, og denne er afgørende for nedbrydningen af såvel TCE som Cr(VI). Fra august måned 1999 og frem til maj måned 2000 er der en stigende tendens i indholdet af Cr(VI), hvilket kan skyldes, at der er begyndende gennembrud af Cr(VI) i væggen (se senere). Efterfølgende er niveauet reduceret, hvilket kan skyldes, at mængderne af forurenet vand, der passerer væggen, er reduceret som følge af reduktion i oppumpningen, eller at kildestyrken i hot-spot området er reduceret.
Figur 22: Moniteringen umiddelbart nedstrøms væggen viser generelt en faldende tendens henover perioden. Dette skyldes formodentligt, at den del af fanen, der er passeret før væggens etablering, pumpes tilbage i drænet bag ved væggen. Boring M9 skiller sig dog ud fra de øvrige boringer. Boringen har et væsentlig højere indhold af Cr(VI) end de øvrige moniteringsboringer nedstrøms væggen. Indtil maj måned 2000 er der et generelt fald i koncentrationsniveauet for M9. I slutningen af moniteringsperioden er der en tendens til en svag stigning i koncentrationsniveauet, som dog kun udgør ca. 1/6 af startniveauet. Boring M9 ligger i et område, som formodentlig ikke er hydraulisk sammenhængende med de øvrige terrænnære magasiner. En mulig forklaring på observationerne kan derfor være, at der er tale om residualvand, der strømmer frem og tilbage som følge af variationer i oppumpningen på drænet bagved væggen. Vandprøver udtaget i målebrønd før recirkulation af vandet viser ringe indhold af TCE og Cr(VI). Med hensyn til monitering af grundvandskemi i den sidste del af moniteringsperioden, der har koncentreret sig om forholdene tæt ved væggen og på nabogrunden, er resultaterne ikke repræsenteret i tidsserier som ovenfor, da der er tale om få målinger. Det er i stedet valgt at vise resultaterne som konturflade kort med de seneste analyseresultater. Disse er vist i figur 23 og 24. Figur 23: Figur 24: Figurerne viser overordnet, at det konstaterede niveau af forureningskomponenterne Cr(VI) og TCE nedstrøms væggen er meget lavt, hvilket indikerer, at væggen har den ønskede effekt også uden pumpning på drænet nedstrøms væggen. Samtidigt fremgår det af figurerne, at Cr(IV)-indholdet i grundvandet har to maksima - henholdsvis langs den nordlige og den sydlige del (ved kortslutningsrenderne <1> og <3>), mens TCE-indholdet topper ved kortslutningsrende <3>. Fordelingen i den sydlige del er sammenhængende med de hydrauliske forhold. At der er konstateret forhøjede koncentrationer langs den nordlige del af væggen, kan dels skyldes en ringe hydraulisk ledningsevne (langsom grundvandsstrømning) kombineret med resultatet af den ændrede nedsivningsstrategi, der er anvendt ved recirkulationen i den sidste periode. Ved den ændrede strategi blev belastningen af den sydlige del af væggen søgt flyttet ved at reinjicere en relativ større del af oppumpet grundvand på den nordlige del af grunden. 7.3.2 Uorganisk vandkemiDer er på udvalgte boringer foretaget en overordnet sammenstilling af analyseresultaterne for makroioner fra de gennemførte analyserunder. Sammenstillingen er af overordnet karakter, idet følgende forhold formodentlig har givet en variation i analyseresultaterne, som ikke er forårsaget af væggens tilstedeværelse.
For moniteringsboringerne MK1, MP S, MV1, MV2 og M9 er der analyseret prøver fra den 24.11.1999, 30.03.2001 og den 02.05.2001. For boring M4 er der analyseret prøver fra den 30.03.2001 og 02.05.2001. For boringerne MH1, MH2, MH3, MH4, MH5, MK2, MK3, M3 og M5 er der analyseret prøver fra den 24.11.1999. Grafisk fremstilling af analyseresultaterne fremgår af appendix 3. Data er opstillet, således at fra venstre mod højre følges grundvandsstrømmen fra hot-spot til boringerne bag ved væggen. Der er stor variation på vandtypen i de 5 hot-spot boringer (boring MH1-MH5), da de varierer mellem oxisk / anoxisk. pH varierer mellem 6,6-9,5, og på de øvrige parametre er der også stor variation. Det vurderes, at variationen skyldes spild af forskellige kemiske forbindelser forskellige steder på grunden. I de enkelte vandprøver er der påvist både nitrat, nitrit og ammonium, hvilket viser, at vandprøverne er i ubalance. Tilstedeværelsen af alle tre stoffer kan måske afspejle, at forureningen af jord og grundvand med f.eks. cyanid, metaller mv. inhiberer biologisk aktivitet. Vandprøverne nedstrøms kortslutningsrenderne (boring MK1-MK3) afspejler delvis ovenstående variation. For boring MK1, hvor der er udtaget prøver for makroioner i 1999 og 2001, viser den tidslige udvikling, at for flere af analyseparametrene er koncentrationen i prøverne fra 2001 mere end halveret siden prøven fra den 24.11.1999. Det samme billede ses for TCE og Cr(VI) i MK1. Den tidslige udvikling i koncentration kan muligvis tolkes som en kombination af fortynding med recirkuleret vand og en fremskreden udvaskning eller en kanaldannelse i recirkuleringssystemet omkring MK1. Dette underbygges bl.a. af, at nedsivningstesten viste en meget hurtig respons i MK1. Analysedata fra vandprøver i væggen (boring MV1 og MV2) viser som forventet, at pH er højt, og at der ikke er ilt tilstede. Endvidere er nitrat omsat (formodentlig kemisk) i væggen. Der påvises dog stadig nitrat i vandprøverne fra boring MV1, mens nitrat i boring MV2 er væk. Dette tolkes således, at vandets opholdstid i væggen er forskellig ved de to målepunkter, og at den hydrauliske belastning / opholdstiden i væggen ved boring MV1 måske er kritisk lav. Analysedata indikerer endvidere, at der udfældes kalk og formodentlig jernkarbonat i væggen, idet koncentrationen af calcium og specielt opløst jern er meget lav for alle analysedatoer. Det skal dog påpeges, at den formodede udfældning ikke umiddelbart kan erkendes ud fra analyserne for hydrogencarbonat, da koncentrationen af hydrogencarbonat i prøverne fra væggen ligger i niveau med koncentrationerne opstrøms væggen. Den visuelle bedømmelse af jernspånerne har ikke påvist udfældninger på selve spånerne. Dette kan måske forklares ved, at udfældningerne sker i det vandfyldte porerum mellem spånerne. Analysedata for pumpebrønden viser, at vandprøven fra den 24.11.1999 hovedsagelig er vand, der har været i kontakt med væggen, mens der for vandprøverne fra den 30.03.2001 og 02.05.2001 tydeligvis er sket en opblanding med vand stammende fra området nedstrøms væggen. I de to vandprøver fra 2001 er der calcium og nitrat, pH er lavere end i væggen, og der er påvist ilt. Dette tyder således på, at der i foråret 2001 har været en sænkningstragt ved drænet umiddelbart nedstrøms væggen. En anden hypotese til forklaring af tilstedeværelsen af ilt, nitrat og calcium i vandet fra pumpesumpen i 2001 kunne være, at der var gennembrud mange steder på væggen. Dette vurderes dog ikke at være tilfældet, idet de målte koncentrationer for TCE og Cr(VI) i pumpesump og nedstrøms væggen ikke viser nogen stigning i koncentration. Analysedata for udvalgte boringer nedstrøms væggen (boring M3, M4, M5 og M9) tyder på, at der i disse boringer er sket en fortynding med vand, der ikke har været i kontakt med væggen. Dette underbygges af, at der er ilt i alle prøverne (kan stamme fra diffusion), pH er lavere end i væggen, og der er nitrat i alle boringerne. Specielt ser det ud til, at for boring M9 er det et spørgsmål, om vandet overhovedet har været i kontakt med væggen. pH er stabil omkring 7, hvilket vurderes at være for lavt, hvis vandet havde været i kontakt med væggen. Desuden er der et højt iltindhold samt calciumindhold i prøverne. Dette er konsistent med, at boringen er placeret i et område, hvor der er ringe hydraulisk kontakt til væggen, og som omtalt under TCE- og Cr(VI)-analyserne kan der være tale om residualvand, der står og svinger frem og tilbage som følge af variationer i oppumpningen på drænet nedstrøms væggen. Vedr. analyseresultaterne for MPS og M3, M4 og M5 ligger pH i intervallet 8,7-10. Samtidigt er der påvist indhold af aggressiv kuldioxid i prøverne i størrelsesordenen 10 mg/l. Dette forhold kan ikke umiddelbart forklares, men det vurderes, at pH resultaterne er pålidelige. Med den store heterogenitet på analyseresultaterne in mente kan en samlet overordnet tolkning af analyseresultater på makroioner kortfattes i nedenstående punkter.
7.3.3 Sammenfatning - grundvandskemiGenerelt ser det ud til, at det er lykkedes at nedbringe koncentrationerne såvel for Cr(VI) som for TCE i hot-spot området, men også specielt i vandet nedstrøms væggen. Principielt vurderes det, at princippet med den reaktive væg således fungerer. Sammenstilles generelle tendenser / tolkninger ud fra analyserne af TCE og Cr(VI) med tendenser / tolkninger ud fra analyserne af makroioner, er der rimelig / god overensstemmelse mellem disse. Det vurderes, at der stadig er en ikke ubetydelig kilde til specielt Cr(VI) i hot-spot. På baggrund af analyseresultaterne i den sydlige del af væggen er der indikationer på, at der ikke foregår en rensning af vandet i det omfang, som var forudsat. Det skal dog påpeges, at "gennembruddet" ved MV1 måske er af begrænset omfang, idet de fundne koncentrationer af Cr(VI) i pumpesump og nedstrøms væggen har været mindst en størrelsesorden mindre en koncentrationen i MV1. 7.3.4 Den reaktive vægs renseeffektPå baggrund af de historiske oplysninger og de foretagne undersøgelser har det - trods den forholdsvis detaljerede tilgang - ikke været muligt at estimere en kildestyrke for forureningen. Dette skyldes primært 3 forhold:
Der er derfor ikke nogen udgangssituation at sammenligne med, når væggens effektivitet skal beskrives. På baggrund af den rensede mængde kan der dog gives et groft overslag over kildestyrken (se senere). I det følgende gives derfor et skøn over de oprensede mængder. Mængdemæssigt kan der udarbejdes grove overslag ved at anvende gennemsnit for vandets indhold af TCE og Cr(VI) i moniteringsboringerne ved kortslutningsrenderne foran væggen og sammenholde disse med den oppumpede vandmængde i perioden, som er 6.150 m3 vand. Ved en gennemsnitsbetragtning bliver den teoretisk beregnede oprensede mængde af de to stoffer:
Hvis man betragter nedbringelse af koncentrationerne i hot-spot områderne, vil et kvalificeret skøn være ca. 50% reduktion i forhold til udgangssituationen. Anvendes denne forudsætning, vil en tilbageregning give følgende kildestyrke, før væggen blev etableret:
(Der er her ikke taget højde for det CR(VI), som er bundet i moræneleren). Betragtes moniteringsresultaterne fra boringerne ved kortslutningsrenderne, fremgår det, at koncentrationerne ved boring MK1 og MK2 er væsentligt højere end ved boring MK3 og MK4. Dette indikerer, at belastningen af væggen som forventet er større i den sydlige del. I flere af de tilgængelige referencer om reaktive vægge nævnes det, at det ved blandingsforureninger af TCE og Cr(VI) formodentligt vil være Cr(VI), der opbruger elektrondonatoren (det nul-valente jern i væggen) først. Ved nyere undersøgelser (/7/) angives det, at mængden af Cr(VI), der kan fjernes af et givent rumfang jern, er ca. 3 mg Cr(VI)/g nul-valent jern. Denne kapacitet er afhængig af jernets kvalitet, specifikke overflade mv. Kapaciteten af de anvendte jernspåner i dette projekt sættes konservativt til 1-2 mg Cr(VI)/g nul-valent jern. Hvis det ud fra en konservativ betragtning antages, at ovennævnte ca. 50-100 kg Cr(VI) fjernes ved passage gennem den sydlige del af væggen, vil der teoretisk blive brugt ca. 50-100 tons nul-valent jern, hvilket svarer til måske halvdelen af væggens samlede kapacitet over for Cr(VI). Da den største belastning af væggen sker i den sydlige halvdel, kan det ud fra ovenstående teoretiske betragtning ikke afvises, at væggens kapacitet her vil blive brugt relativt hurtigere. Reelt er forholdene mere komplicerede. Inhomogeniteter i den geologiske lagfølge og i væggen betinger formodentligt et strømningsbillede, som giver en anden belastning af væggen. Samtidig er det netop forsøgt at flytte belastningen af væggen fra syd mod den nordlige del ved regulering af nedsivningen. Dette giver naturligvis store usikkerheder i forbindelse med overslagsberegninger som de ovenstående. Den resterende levetid af væggen kan skønsmæssigt sættes til 2 år svarende til den forudgående periode, hvor ca. halvdelen af væggens kapacitet er opbrugt. Da det er skønnet, at 50% af den oprindelig kildestyrke er fjernet, skønnes det, at væggen teoretisk kan fjerne den resterende del af den konstaterede forurening i det øvre grundvand.
|
