Passiv ventilation til fjernelse af PCE fra den umættede zone - Hovedrapport
3 Design af prototype-system
3.1 Resultater fra indledende pilotforsøg
Pilotforsøg
I forbindelse med de gennemførte pilottests med passiv ventilation på 3 af de 4 forsøgslokaliteter, er der over en måleperiode på 2-4 uger pr. 15 min. registreret sammenhørende værdier af atmosfæretryk, differenstryk, luftflow og koncentration af bl.a. PCE og TCE /ref. 2-4/.
Differenstryk
De gennnemførte målinger af differenstryk viste, at der i perioder med aftagende atmosfæretryk kunne registreres maksimale differenstryk mellem den filtersatte del af den umættede zone og atmosfæren på op til ca. 10 mBar, og et gennemsnitligt differenstryk i udstrømningsperioderne på ca. 2-3 mBar.
Luftflow
Tilsvarende kunne der for de registrerede flow af poreluft ud af boringerne beregnes et gennemsnitligt luftflow på mellem 0,25 og 1 m3/t og et maksimalt luftflow (ved maksimalt differenstryk) på 10-15 m3/t.
Målte fjernelsesrater
Koncentrationsmålingerne viste en maksimal totalkoncentration af chlorerede opløsningsmidler (PCE,TCE,TCA og cis-1,2-DCE) på mellem 100 og ca. 500 mg/m3. Baseret på de sammenhørende værdier af luftflow og total koncentration, kunne der estimeres en forventet årlig maksimal fjernelsesrate pr. boring på 0,1-2 kg chlorerede opløsningsmidler.
3.2 Kravspecifikationer til enkeltkomponenter
Baseret på pilotforsøgene, kan de overordnede funktionelle krav til de enkelte komponenter beskrives.
Krav til differenstryk
Den begrænsende faktor for størrelsen af luftflowet ud af en boring til passiv ventilation, er den til rådighed værende trykdifferens. Trykdifferencen er forskellen i tryk mellem det filtersatte niveau i den umættede zone og atmosfæren, og udgør den drivkraft, som skal drive luftstrømmen gennem systemet af rør og GAC-filter. Hvis det tilgængelige differenstryk således ikke er væsentlig større end tryktabet gennem systemet, vil der kun registreres et minimalt luftflow. Da der i gennemsnit kun er få mBar differenstryk til rådighed, er det valgt at dimensionere samtlige komponenter, således at tryktabet er mindst muligt, hvilket i praksis vil sige under 0,1-0,5 mBar.
Kulfilter (GAC)
Da der som udgangspunkt ønskes et system, som ikke udleder forurenings-komponenter til atmosfæren, er det nødvendigt at lede poreluften igennem et kulfilter før udledning til atmosfæren. Den nødvendige størrelse af kulfilteret blev indledningsvist skønnet udfra de estimerede årlige maksimale fjernelsesrater og et ønske om et kulskifte højst en gang om året. Med udgangspunkt i de gennemførte test, og en konservativ forventning om en adsorptionskapacitet på kun 10-20% af kullenes vægt, er der designet og testet en prototype af et aktivt kulfilter (GAC) med en samlet kulmængde på ca. 14 kg.
Indbygning i brønde
For at kunne implementere systemet uden at have egentlige installationer over terræn, blev der stillet krav om, at alle systemkomponenter skulle kunne være i én brønd og at brøndens dimension blev mindst mulig.
Test af komponenter
Baseret på de opstillede krav, er der gennemført laboratorieforsøg til dokumentation af bl.a. en-vejs-ventilers og GAC-systemets faktiske tryktab. Udover selve forsøgene, er der gennemført teoretiske beregninger af de forventede tryktab for en række af komponenterne, og disse er sammenlignet med de faktiske målinger. Samtlige målinger og beregninger er samlet i bilag 1.
3.3 Samlet beskrivelse af prototype-systemet
Med udgangspunkt i de opstillede krav til design og funktion er der skitseret et prototype-system. Dette system er opbygget af følgende hovedkomponenter, jf. figur 3.1:
 | Filtersat boring |
| Overgangs-/moniteringsstykke |
| En-vejs-ventil |
| Kulfilter |
| Udluftningsbrønd med luft- og vandtæt dæksel |
Boringen filtersættes i den umættede zone i det niveau, hvorfra der ønskes opsamlet forurenet poreluft.
Filteret monteres med et blindrør, der for enden monteres et overgangs-/moniteringsstykke. Ovenpå overgangs-/moniteringsstykket monteres evt. et kulfilter for opsamling/rensning af den opstrømmende forurenede luft, alt afhængig af de aktuelle forureningskoncentrationer og imissionskravene på den enkelte lokalitet.
Bunden af kulfilteret monteres med en studs med udvendigt gevind for montering af kulfilter på overgangs-/moniteringsstykket. Indvendigt i studsen installeres en en-vejs-ventil, der hindrer luft i at strømme ned i boringen ved stigende atmosfæretryk med risiko for spredning og fortynding af den allerede konstaterede forurening. En-vejs-ventilen tillader således kun, at der strømmer luft ud af boringen. Efter rensning i kulfilter strømmer luften ud i brønden, hvorfra det via udluftningsrør ledes til atmosfæren.
3.4 Forventede specifikationer for prototype designet
Tryktab
Efter at have testet de anvendte anlægskomponenter kan det sammenfattes, at der selv ved et forventet maksimalt flow på 15 m3/time ikke forventes registreret et tryktab i hverken overgangs-/moniteringsstykket eller i kulfilteret. Derimod vil filter, blindrør og in-line ventil bidrage med et tryktab på omkring 1,5 mBar under forudsætning af, at boringen for passiv ventilation (PV) er filtersat ca. 25 meter under terræn. Ved de små drivtryk og i den gennemsnitlige driftssituation forventes tryktabet i systemet at være under 0,1-0,5 mBar, og det må derfor forventes, at der selv ved små overtryk i PV-boringen vil kunne generes et flow ud af systemet.
Figur 3.1
Princip for opbygning af prototype systemet. For detaljer omkring opbygning
af brønd og kulfilter henvises der til Bilag 1.
Service
Servicering og vedligeholdelse af anlægget vurderes primært at omfatte skift af kul i kulfiltre, ligesom der kan forekomme behov for rengøring af en-vejs-ventiler og udluftningsbrønde. De resterende komponenter vurderes at være vedligeholdelsesfrie.
3.5 Skønnet influensradius udfra pilotforsøg
Skønnet influensradius
På baggrund af de udførte test på de i alt 4 lokaliteter, er det skønnet, at PV- boringerne bør placeres med en indbyrdes afstand på 10-15 meter – svarende til en influensradius pr. boring på 5 – 7,5 meter. Forudsætningerne for dette valg er et skønnet gennemsnitligt luftflow ud af PV-boringerne på 0,5 – 1 m3/time, svarende til 4000 – 8000 m3 luft pr. år. Dette giver under ideelle strømningsforhold en indfangning af forureningskomponenter fra yderområdet i løbet af ~ 1 – 7 mdr., under forudsætning af en umættet zone med en tykkelse på 5-15 meter.
Dette indledende skøn er i kapitel 6 underkastet en nærmere vurdering på baggrund af de gennemførte 2 års drift og monitering.