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

Passiv ventilation til fjernelse af PCE fra den umættede zone - Hovedrapport

4 Beskrivelse af feltlokaliteter

4.1 Generelt om valg af lokaliteter

For at få belyst effekten af passiv ventilation (PV) under forskellige typiske geologiske forhold er der valgt 3 typelokaliteter, hhv. Nordsjælland (Allerød), Sydsjælland (Fakse) og Midtjylland (Askov). Den principielle geologi og hydrogeologi på de 3 typelokaliteter fremgår af figur 4.1. Typelokaliteten i Allerød er repræsenteret ved to grunde beliggende med få hundrede meters afstand.

Lokaliteterne repræsenterer de væsentligste magasinbjergarter i Danmark (Sand og Kalk), varierende tykkelse af den forurenede umættede zone (3-25 m), varierende dæklagstykkelser (7-15m) og varierende placering af de forurenede lag i forhold til de omgivende lag og deres permeabilitet.

Figur 4.1
Principiel geologi og hydrogeologi på feltlokaliteterne

4.2 Overordnet måleprogram

Der er implementeret en række måleinstrumenter, med det formål at kunne følge systemernes funktion over den 2-årige forsøgsperiode. Instrumenteringen inkluderer bl.a. termofølere til måling af den udstrømmende porelufts temperatur, trykmålere til registrering af differens- og atmosfæretryk, flowmeter til at måle volumenstrømmen gennem GAC-systemet og videre til atmosfæren samt vandstandstransducere. Med en frekvens på mellem 3-6 måneder er der gennemført on-line monitering af koncentrationer (PCE,TCE,TCA, cis-1,2-DCE) for at kunne bestemme den tidslige udvikling i koncentrationer og massefjernelsesrater fra de enkelte boringer.

4.3 Prins Valdemars Alle 14 og Amtsvej 2-4, Allerød

4.3.1 Geologi og hydrogeologi

Geologien på begge lokaliteter er karakteriseret ved et ca. 10 m tykt lag af moræneler, underlejret af mindst ca. 10 m smeltevandssand. Porevandsmætningen i september 1999 varierer omkring ca. 85-90% i moræneleret og ned til ca. 20-50% i det umættede sand, jf. bilag 2.2 og bilag 3.2. Den effektive luftporøsitet i den umættede zone skønnes til ca. 0,2-0,32 (-), svarende til 50-80% af totalporøsiteten. Det primære magasin udgøres af sandlaget, og det fri vandspejl findes ca. 12-15 mut. Afhængig af den præcise dæklagstykkelse i den enkelte boring, er der en umættet zone i sandlaget med en mægtighed på op til ca. 2-2,5 m. Den årlige nettoinfiltration gennem moræneleren vurderes at være i størrelsesordenen 10-50 mm, svarende til et typisk byområde med en relativ stor befæstelsesgrad.

4.3.2 Forureningsbeskrivelse

Der er ved de indledende undersøgelser af de to tidligere renserier påvist en forurening med PCE i moræneleren på begge lokaliteter. Jordforureningen skønnes i begge tilfælde at have en horisontal udbredelse på ca. 600 m² . Som udgangspunkt for massebalance-beregninger vurderes det, at porevandets gennemsnits-koncentration i dette område ligger i intervallet 0,05-5 mg/l . I den umættede zone er der ved opstarten af projektet påvist op 300 mg PCE/m³ i poreluften. Udover PCE er der påvist spor af nedbrydningsprodukterne af PCE. I det primære grundvandsmagasin er der påvist faner med chlorerede opløsningsmidler med koncentrationer af PCE op til ca. 500-600 µg/l på selve grundene.

4.3.3 Massebalance for PCE

Med udgangspunkt i de tidligere anførte forudsætninger, kan der opstilles følgende udtryk for den årlige flux af PCE gennem moræneleren og til den umættede zone i sandlaget:

M_PCE [g/år]=Areal [m ²] x Nedsivning [m/år] x Koncentration [g/m³]

Ved indsætning af de anførte værdiers variationsbredde kan den årlige transport af PCE til den umættede zone estimeres til mellem 0,3 og 150 g/år. Estimatet er behæftet med en væsentlig usikkerhed.

Figur 4.2
Standard system med GAC-enhed i brønd på Prins Valdemars Alle 14, Allerød.
  

Figur 4.3
Moniteringsbrønd med GAC-enhed fjernet. Prins Valdemars Alle 14, Allerød.

På begge lokaliteter er der installeret et standardsystem som beskrevet i afsnit 3.3. Systemet består af en række filterboringer, hver med et kulfilter i en brønd og afkast ført til atmosfæren via en svanehals. Selve filtersætningen er udført med ø63 mm PEH rør og er ført fra bunden af boringen og ca. 1-2 m op i moræneleren.

På lokaliteten Prins Valdemars Alle er der installeret i alt 5 boringer til passiv ventilation (PV1-PV5). Boringernes placering fremgår af situationsplanen i bilag 2.1. Boreprofiler og beregning af jordprofilets vandmætning fremgår af bilag 2.2. På figur 4.2 er vist, hvordan en typisk installation fremtræder visuelt.

4.3.5 Instrumentering

På hver af de to lokaliteter i Allerød er en af de 5 brønde udført i noget større dimension for at gøre plads til diverse datalogger-udstyr og andet måleudstyr, og der er fremført 220V. På figur 4.3 ses ned i en sådan målebrønd, hvor GAC-enheden er afmonteret. I målebrønden ses en grå box, der indeholder en standard dataopsamlingsenhed af mærket Campbell CR10X. Inde i boxen og tilkoblet dataloggeren, er der monteret et elektronisk barometer (Vaisala Model CD105), en type-K termoføler (Campbell Model 105T) til måling af overfladetemperaturen på GAC-enheden, differenstryk-transmittere (Honeywell) til måling af differenstrykket i selve boringen for passiv ventilation og i en referenceboring, filtersat i samme niveau som de passivt ventilerende boringer, men forseglet mod atmosfæren. Til måling af luftflowet ud af boringen for PV er der monteret en lufthastighedsmåler (TSI Model 8465). På billedet ses denne forbundet til den grå box med en sort ledning. Endelig er der på Amtsvej 2-4 også tilkoblet en hydrostatisk tryktransducer (Druck) til registrering af vandspejlsvariationer i det primære magasin. Data er opsamlet med en målefrekvens på 15 min., og dataloggerne er løbende tappet med bærbar PC.

På situationsplanerne for de to lokaliteter (bilag 2.1 og bilag 3.1) er der anført, hvilke parametre, der automatisk registreres i de forskellige målepunkter for de to grunde.

4.4 Nygade 37, Fakse

4.4.1 Geologi og hydrogeologi

Geologien er karakteriseret ved et dæklag af moræneler med en mægtighed på ca. 7-8 m. Herunder træffes et umættet sand-/gruslag med en mægtighed på ca. 2-4 m, hvorefter der igen træffes et morænelerslag med en mægtighed på ca. 2-3 m. I ca. 12-15 meters dybde træffes kalken. Jordprofilets poremætning ned til 10 m u.t. er ca. 85% i moræneleren og ca.10% i det umættede sand, jf. bilag 4.2. Den effektive luftporøsitet i det umættede sandlag kan således skønnes til ca. 0,32 (-), svarende til 90% af totalporøsiteten. Kalken må formodes at være opsprækket, og dens væsentligste bulktransport-egenskaber for både vand og luft er knyttet til sprækkesystemer. Den effektive luftporøsitet i kalken er ikke målt, men skønnes til ca. 0,05 (-). Der er ikke registreret et egentligt sammenhængende sekundært magasin i de kvartære aflejringer, og kun lokalt i den øvre moræneler er der observeret et vandspejl. Det primære magasin findes i kalken, og vandspejlet er her beliggende i ca. 35-40 meters dybde. Der er således en sammenhængende umættet zone i det indlejrede sandlag og i de øvre ca. 25 m af kalken. Den årlige nettoin-filtration gennem moræneleren vurderes at være i størrelsesordenen 50-200 mm, svarende til en lav befæstelsesgrad.

4.4.2 Forureningsbeskrivelse

Der er ved de indledende undersøgelse af det tidligere renseri påvist en forurening med PCE i den øvre moræneler, lokalt op til 380 mg/kg TS. Jordforureningen skønnes at have en horisontal udbredelse på ca. 500 m². Som udgangspunkt for massebalance-beregninger vurderes det, at porevandets gennemsnitskoncentration i dette område ligger i intervallet 0,05-5 mg PCE/l. Denne opløste forurening er transporteret igennem moræneleren og til den umættede zone i sandet, hvor der ved pilotforsøg med passiv ventilation er påvist op til 260 mg PCE/m³ poreluft. Udover PCE er der påvist TCE i poreluften (op til 80 mg/m³) samt spor af nedbrydningsprodukterne af TCE. I kalken er der ved forsøg med aktiv ventilation, målt et indhold af PCE i poreluften på 3-15 mg/m³, samt nedbrydningsproduktet cis-1,2-DCE som den dominerende komponent.

Forureningskomponenterne skal bevæge sig gennem både den umættede zone i sandet og herefter en ca. 25 m tyk umættet zone i kalken for at nå selve grundvandszonen.

4.4.3 Massebalance for PCE

Med udgangspunkt i de tidligere anførte forudsætninger kan der opstilles følgende udtryk for den årlige flux af PCE gennem moræneleren og til den umættede zone i sandlaget:

MPCE [g/år]=Areal [m²] x Nedsivning [m/år] x Koncentration[g/m³]

Ved indsætning af de anførte værdiers variationsbredde kan den årlige transport af PCE til den umættede zone i sandlaget estimeres til mellem 1 og 250 g/år. Estimatet er behæftet med en væsentlig usikkerhed, og udover PCE vil der også komme et mindre bidrag af TCE.

4.4.4 Installation af anlægskomponenter

Der er etableret i alt 8 filtersatte boringer (SB1-SB6, KB1,KB2). Alle boringer er filtersat med ø63 mm PEH-filterrør i det umættede sandlag ca. 8-10 m u.t. To af boringerne (KB1, KB2) er ført videre ned i kalken, og der er installeret separate ø63mm PEH-filtre fra ca. 15 til 20 m u.t. Boringernes placering fremgår af situationsplanen i bilag 4.1. Boreprofiler og den målte vandmætning ned igennem profilet fremgår af bilag 4.2.

Samlet afkast
Den opstrømmende luft fra boringerne ledes via udluftningsrør frem til en manifold, hvor luften fra boringerne samles for videre fremføring til brønd med kulfilter, jf. principskitse på figur 4.4.

Der er således kun anvendt ét kulfilter, hvilket i dette tilfælde, ud fra en øko-nomisk betragtning, vurderes som fordelagtigt fremfor montering af kulfiltre ved hver af de etablerede boringer, da grunden er ubebygget. Beslutningen om, hvorvidt der skal monteres kulfilter ved hver af boringerne eller om den opstrømmende luft skal samles til større afkast, skal foretages efter en afvejning af udgifterne ved installering af kulfiltre og udgifterne ved etablering af udluftningsrør til samlet afkast.

Figur 4.4
Princip for opbygning af anlæg, Nygade 37, Fakse

Samlet tryktab

Ved det valgte design anvendes der langt større længder af udluftningsrør end for prototype-systemet, og egentlige rørbøjninger forekommer også på systemet. Der må derfor forventes et noget større tryktab. Der bør derfor i forbindelse med projektering af sådanne alternative systemer foretages en vurdering af det samlede tryktab gennem systemet for vurdering af, i hvilken grad dette vil have betydning for systemets udluftningskapacitet.

Rørbøjninger

På lokaliteten er der ved et forventet maksimalt flow på 8 m³/time pr. boring estimeret et tryktab i det samlede system på omkring 3,5 mBar, mens der ved et gennemsnitligt flow på 1,5 m³/time i perioder med udstrømning er estimeret et tryktab i systemet på omkring 0,4 mBar. Langt størsteparten af tryktabet kan henføres til 90° bøjningen mellem manifold og kulfilter og skyldes, at der her er en stor hastighed og dermed turbulens i rørsystemet. Da der tidligere er observeret drivtryk på op til 7 mBar, svarende til maksimalt flow, vurderes der imidlertid ikke at være problemer med for store tryktab i systemet i Fakse.

Kulfilter

Da flowet gennem kulfilteret øges ved samling af afkastet fra de 7 boringer, sker der samtidig en reduktion af opholdstiden. Ved et forventet maksimalt flow gennem kulfilteret i Fakse på 64 m³/time, vil opholdstiden i kulfilteret reduceres til omkring 0,3 sek., hvilket er tilfredsstillende, jf. afsnit i bilag 1.6.

OML-beregning på afkast

Ved den udførte OML-beregning på systemet er der regnet med en højde af skorstenen på 2,5 meter over terræn. Der er regnet med en samlet emmission på 340 mg/m³ af chlorerede opløsningsmidler, primært PCE og TCE. Det dimensionsgivende flow er sat til 1,33 m³/time ~ 0,0004 m³/sek., svarende til det tidligere registrerede gennemsnitlige flow i perioder med flow ud af PV-boringer. Dette flow er imidlertid mindre end hvad OML-programmet kan håndtere. Det mindste flow, OML-modellen kan håndtere, er 0,01 m³/sek, hvorfor denne værdi er anvendt. Emissionerne er inden indsætning i OML-modellen omregnet til 340 mg/m³ x 0,0004 m³/sek = 0,126 mg/sek.

Overholdelse af B-værdier

Den maksimale koncentration af chlorerede opløsningsmidler i udeluften er d fra OML-modellen beregnet til omkring 0,005 mg/m³ inden for en afstand af 5 meter fra skorstenen. Da B-værdien for hhv. PCE og TCE er 0,01 mg/m³ og 0,04 mg/m³, er B-værdi-kravet overholdt med minimum en faktor 2, jf. bilag 1.7. På trods af overholdelse af emmissionskravene er det alligevel valgt at montere kulfilter på det samlede afkast fra systemet, men med mulighed for senere udeladelse og derved afkast af urenset luft fra skorsten.

For at undersøge muligheden for at optimere systemet af passivt ventilerende boringer, er der på en af disse boringer (KB2) monteret en lille 12V vakuum-ventilationspumpe med en maksimal ydelse på ca. 1 m³/t. Pumpen drives af strøm genereret med et enkelt solcelle-panel (100W) kombineret med en mini-vindmølle (285W). For at kunne opnå så effektiv drift som muligt, er der i brønden omkring boringen installeret 2 stk. 12V akkumulatorer og diverse elektronik til kontrol af indladningen og driften af pumpen. På figur 4.5 ses den praktiske installation på et 7 m højt stålrør. Før opstillingen blev der indhentet en tilladelse fra Fakse Kommune. Specifikationer og leverandøroplysninger på de enkelte komponenter for det aktive system er samlet i bilag 4.3.

4.4.5 Instrumentering

Datalogger

For at få plads til datalogger udstyr og andet måleudstyr er der opsat et lille målerskab og fremført 220V. I målerskabet er der placeret en standard data-opsamlingsenhed af mærket Campbell CR10X. Inde i boxen og tilkoblet dataloggeren er der monteret et elektronisk barometer (Vaisala Model CD105), differenstryk-transmittere (Honeywell) til måling af differenstrykket i selve målebrøndene og i en referenceboring filtersat i samme niveau som de passivt ventilerende boringer, men forseglet mod atmosfæren. Til måling af luftflowet ud af et filter i både sandlaget og i kalken er der monteret lufthastighedsmålere (TSI Model 8465). På figur 4.6 ses luftflowmåleren monteret ovenpå det venstre blå blindrør, der er koblet til filtret i kalken i boring KB2. Denne flowmåler registrerer således summen af det naturlige luftflow forårsaget af variationerne i atmosfæretrykket, og flowet genereret af vakuumpumpen, når denne kører. En tilsvarende luftflowmåler er monteret på boring SB2 filtersat i sandlaget. Data er opsamlet med en målefrekvens på hvert 15. min, og dataloggeren er løbende tappet med bærbar PC.

På situationsplanen i bilag 4.1 er der anført, hvilke parametre der måles i de forskellige målepunkter.

Figur 4.5
Solcelle og vindmølle placeret på stålmast. I baggrunden ses samlebrønden hvor kulfiltret er monteret. Nygade 37, Fakse.
   

Figur 4.6
Mini vakuumpumpen (sort) ses under den grå box til højre i billedet. De to blå rør er tilkoblet filtrene for hhv. sandlaget og kalken. Nygade 37, Fakse.

4.5 Møllevej 12, Askov

4.5.1 Geologi og hydrogeologi

Geologien er karakteriseret ved et ca. 6-8 m tykt lag af moræneler, underlejret af mindst 70 m smeltevandssand. Jordprofilets poremætning er ikke målt direkte, men skønnes at variere omkring ca. 85-90% i moræneleret og ned til ca. 20% i det umættede sandlag. Den effektive luftporøsitet i den umættede zone i sandet kan skønnes til ca. 0,30 (-), svarende til 80% af total-porøsiteten. Det sekundære magasin udgøres af sandlaget, og det fri vandspejl findes ca. 30 m u.t. Der er således en umættet zone i sandlaget med en mægtighed på ca. 20-25 m. Den årlige nettoinfiltration gennem moræneleren vurderes at være i størrelsesordenen 50-100 mm, svarende til et område med en relativt lav befæstelsesgrad.

4.5.2 Forureningsbeskrivelse

Der er ved de indledende undersøgelser af det tidligere industrirenseri påvist en forurening med PCE i den øvre moræneler, lokalt op til ca. 1 mg/kg i jordprøver og 350 ug/l i porevandet. Jordforureningen skønnes at have en horisontal udbredelse på ca. 900 m². Som udgangspunkt for massebalance-beregninger vurderes det, at porevandets gennemsnitskoncentration i dette område ligger i intervallet 0,05-5 mg PCE/l. Denne opløste forurening er transporteret igennem moræneleren og til den umættede zone i sandet, hvor der ved pilotforsøg med passiv ventilation er påvist op til 600 mg PCE/m³ poreluft. Udover PCE er der påvist et lavt indhold af TCE i poreluften. Den samlede masse af PCE i den umættede zone skønnes overslagsmæssigt til ca. 5 kg PCE, heraf er sandsynligvis 1-2 kg sorberet eller opløst i porevandet. I det sekundære grundvandsmagasin er der påvist chlorerede opløsningsmidler, med koncentrationer af PCE op til ca. 100-730 µg/l på selve grunden.

Forureningskomponenterne skal således bevæge sig gennem både dæklaget af moræneler og herefter en ca. 20-25 m tyk umættet zone i sandet for at nå selve grundvandszonen.

4.5.3 Massebalance for PCE

Med udgangspunkt i de tidligere anførte forudsætninger kan der opstilles følgende udtryk for den årlige flux af PCE gennem moræneleren og til den umættede zone i sandlaget:

MPCE [g/år]=Areal [m²] x Nedsivning [m/år] x Koncentration[g/m³]

Ved indsætning af de anførte værdiers variationsbredde kan den årlige transport af PCE til den umættede zone estimeres til mellem 2 og 450 g/år. Estimatet er behæftet med en væsentlig usikkerhed, og udover PCE vil der også komme et mindre bidrag af TCE.

4.5.4 Installation af anlægskomponenter

Der er etableret i alt 6 filtersatte boringer (PV1-PV6). Alle boringer er filtersat med 2 separate 5 m lange ø63 mm PEH-filterrør i det umættede sandlag. Filtrene er placeret i toppen af den umættede zone, ca. 7-12 m u.t., og centralt i den umættede zone, 15-20 m u.t. I en enkelt af boringerne (PV5) er der kun etableret et langt filter, idet dette dækker den umættede zone fra 6 til 20 m u.t. Boringernes placering fremgår af situationsplanen i bilag 5.1. Et par typiske boreprofiler og en liste over samtlige filtersætninger fremgår af bilag 5.2.

Den udstrømmende luft fra de to filterrør i hver boring er samlet i et fælles afkast placeret i siden af brønden og ført via ø75 mm PVC-rør over taget på den eksisterende bygning, jf. principskitse på figur 4.7. In-line ventilerne er placeret i toppen af filtrene i selve brønden, jf. figur 4.8.

Figur 4.7
Princip for anlæg uden kulfilter og samlet afkast over tag, Møllevej 12, Askov.

Tilsvarende anlægget i Fakse, er der foretaget en OML-beregning for dokumentation af, at Miljøstyrelsens Luftvejledning /ref.1/ overholdes. Der er forudsat en gennemsnitskoncentration fra filtrene på 0,06 mg/sek. af chlorerede opløsningsmidler, primært PCE og en volumenstrøm på 0,5 m³/time.

Figur 4.8
Brønd med filterrør monteret med in-line ventiler, Møllevej 12, Askov.

Desuden er der indregnet et afkast fra en "In-Well Stripping" enhed med en emission på 12 mg/sek. Den maksimale immission er ud fra OML-modellen beregnet til 0,000174 mg/m³. B-værdien for PCE er som tidligere nævnt 0,01 mg/m³, hvorfor emissionskravet overholdes med over 50 gange.

Pilotforsøg
Der er under et tidligere pilotforsøg på lokaliteten registreret et maksimalt flow på ca. 10 m³/time pr. filter, mens det gennemsnitlige flow i perioden med udstrømning er registreret til ca. 5 m³/time. Under maksimalt flow er der registreret et maksimalt drivtryk på op til 6 mBar.

Under de ovenstående driftsmæssige forudsætninger kan det ikke teoretisk udelukkes, at der, på baggrund af den valgte anlægsudformning med en række enkelttab i form af rørbøjninger og i korte perioder med meget store flow, er en mulighed for problemer med tryktab, der resulterer i en begrænsning i luftudstrømningen. I praksis vurderes tryktabet i systemet imidlertid ikke at være et problem, idet luftflowet i gennemsnit er relativt lavt.

4.5.5 Instrumentering

Datalogger

For at få plads til datalogger-udstyr og andet måleudstyr er der opsat et lille målerskab og fremført 220V. I målerskabet er der placeret en standard data-opsamlingsenhed af mærket Campbell CR10X. Inde i boxen og tilkoblet dataloggeren er der monteret et elektronisk barometer (Vaisala Model CD105), differenstryk-transmittere (Honeywell) til måling af differenstrykket i selve målebrøndene og i en referenceboring, filtersat i samme niveau som de passivt ventilerende boringer, men forseglet mod atmosfæren. Til måling af luftflowet ud af et filter i både toppen og bunden af den umættede zone er der monteret lufthastighedsmålere (TSI Model 8465) i de to filtre i boring PV4. På figur 4.9 ses målerskabet med datalogger-systemet (grå box) og de to Innova 1312 gasmålere til on-line måling af primært PCE i udstrømningsluften. Data er opsamlet med en målefrekvens på 15 min., og dataloggeren er løbende tappet med bærbar PC. På situationsplanen i bilag 5.1 er der anført, hvilke parametre, der måles i de forskellige målepunkter.

Figur 4.9
Måleskab med datalogger system og 2 stk. Innova 1312 gasmålere til on-line måling af PCE fra to filtre i boring PV4, Møllevej 12, Askov.

Gasmålere og tracerforsøg

Gasmålerne har, udover måling af PCE-koncentrationer, også målt et evt. gennembrud af gassen CO. Denne gas har været anvendt som inert tracer til vurdering af indfangningsområdet omkring en udvalgt passivt ventilerende boring. Til disse delforsøg, udført både på Møllevej 12 og på Nygade 37 i Fakse, er der tilsat tracer til et observationspunkt i den umættede zone, og udstyret til den praktiske dosering af traceren fremgår af figur 4.10.

Figur 4.10
Dosering af tracergas (CO) til observationspunkt, Møllevej 12, Askov.

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