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

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

6 Diskussion

6.1 Anlægskomponenter

De enkelte anlægskomponenter blev designet udfra specifikke krav til bl.a. funktion og driftssikkerhed. I det følgende vurderes udfra driftserfaringerne fra den 2-årige måleperiode, i hvilket omfang disse krav er blevet opfyldt.

6.1.1 Prototype-systemet

På de to lokaliteter i Allerød er prototype-systemet, beskrevet i afsnit 3.3 (se figur 3.1 og figur 4.2), implementeret. Det skal ved brug af dette design sikres, at selve dækslet på brønden hviler på en gummipakning, således at brønden er helt tæt. Der kan også med fordel monteres en lille vandnæse på undersiden af dækslet, således at den vanddamp, der i perioder kondenserer her, ledes ud i siden af brønden og ikke drypper ned på kulfiltret, hvor det kan forårsage en kraftig korrosion. Der har ikke været problemer med vand i disse brønde, hvorimod der i selve moniterings-brøndene, der består af 2 stablede betonkegler, har været problemer med vandindtrængning gennem utætte samlinger imellem ringene. Det har her været nødvendigt at installere en pumpesump med en fastmonteret drænpumpe (se figur 4.3). Der har ikke været problemer med øvrige komponenter (filterrør, blindrør, overgangsstykke til kulfilter, svanehals til afkast).

Til ensretning af luftflowet i boringen og for at opnå et minimalt tryktab, har der været anvendt en specialdesignet en-vejs-ventil, jf. afsnit 3 og bilag 1. En-vejs- ventilen har teknisk set fungeret efter hensigten, og det har ikke været nødvendigt at foretage udskiftninger eller ændringer i designet. Der har kunnet konstateres en smule korrosion på metaltrådene i ventilen, men dette har ingen betydning for funktionen, da trådene alene fungerer som stop for selve plasticklappen, jf. bilag 1.5. Ved enkelte moniteringsrunder, er der fundet et eller flere stykker af kulgranulatet fra GAC-enheden i selve ventilen. Få stykker kulgranulat vil ikke kunne forhindre ventilen i at fungere, men det kan overvejes at lave de indvendige huller i GAC-enheden en anelse mindre for at forhindre kulgranulat i at falde igennem hullerne. Der er kun foretaget måling af det samlede tryktab for luftens passage igennem hhv. en-vejs-ventilen og kulfiltret (Allerød), og en-vejs-ventil samt rørføring fra brønd og til afkast over tag (Askov). Det vurderes, at der i hele målerperioden har været et tryktab på under 0,5 mBar for luftflow op til 10-15 m³/t, og dette bekræfter således de tidligere gennemførte laboratorieforsøg, jf. bilag 1.5.

Til rensning af den udstrømmende poreluft før udledning til atmosfæren, har der været anvendt et specialdesignet kulfilter - i denne rapport også benævnt en GAC-enhed (GAC er en engelsk forkortelse for "Granular Activated Carbon"), jf. afsnit 3 og bilag 1. Filtrene har teknisk set fungeret som forventet, og det har ikke været nødvendigt at ændre designet. Som for metaldelene i en-vejs-ventilerne, har der på ydersiden af enkelte filtre været tegn på kraftig korrosion. I et enkelt tilfælde har dette medført, at der er opstået en 5-10 cm lang revne i kulfiltret. Ved dette filter kunne det samtidig konstateres, at kondensvand var løbet ned på ydersiden af filtret, og at der havde været gennembrud på filtret i en periode. Kombinationen af en meget høj PCE-koncentration i luften og en fugtig metaloverflade har givetvis medført et meget korrosivt miljø. Tryktabet igennem filtret alene vurderes i hele måleperioden at være negligeabelt, og bekræfter således de tidligere gennemførte laboratorieforsøg, jf. bilag 1.6. Der er således ikke noget, der indikerer, at modstanden i kulfiltret øges over tid som følge af kondens af vanddamp på kullenes overflade.

Kulfiltrenes evne til at tilbageholde den primære forureningskomponent, PCE, kan vurderes udfra de gennemførte analyser på stikprøver af kul udtaget fra i alt 12 filtre. Den gennemsnitlige mætningsgrad af chlorerede opløsningsmidler for filtre, hvor der er registreret et gennembrud er ca. 3% (w/w), svarende til at der er adsorberet ca. 450 g på de i alt ca. 13,6 kg kul i hvert filter. Kun et enkelt filter viste en mætningsgrad på 8% (w/w), svarende til at der er tilbageholdt lidt over 1 kg chlorerede opløsningsmidler i filtret. Generelt udgør PCE 95% af den totale masse af chlorerede opløsningsmidler opsamlet i filtrene. Den målte gennemsnitlige mætning på ca. 3% er noget lavere end den forventede på ca. 20% (w/w). I praksis betyder dette, at sorbtionskapaciteten for et filter er ca. 450 gram, hvilket er noget lavere end den forventede kapacitet på 1-2 kg. Årsagen til at sorbtionskapaciteten er noget lavere end forventet, er sandsynligvis den relativt høje luftfugtighed i poreluften (5-10 g vand/m³).

6.1.2 System med længere rørføringer før afkast

På lokaliteterne i Askov og Fakse er der fra hvert enkelt filter en rørføring på op til ca. 25 m, inden afkast direkte til atmosfæren (Askov) eller til et samlet manifold med et centralt kulfilter (Fakse), jf. afsnit 4.5.4 og 4.4.4. De forventede tryktab for de valgte 2" hhv. 3" rør over disse rørstrækninger vil hovedsageligt findes som enkelttab ved rørbøjninger, jf. bilag 1.3.

For lokaliteten i Askov er der under kortvarige perioder med relativt store flow på op til ca. 10 m³/t målt et samlet tryktab på ca. 1-2 mBar. Dette svarer til ca. 50% af det samtidigt målte differenstryk i referencefiltret. Den helt overvejende del af dette tryktab sker i selve rørføringerne, mens en-vejs-ventilens bidrag til det totale tryktab udgør under 30-50%. Som helhed vurderes systemet kun at reducere flowet marginalt, og kun i de relativt kortvarige perioder med meget store flow (>15-20 m³/t) vil tryktabet virke svagt dæmpende på flowet. Denne dæmpende effekt ved store flow vurderes også at være årsagen til, at det gennemsnitlige flow fra et meget langt filter (15 m) relativt til et standardfilter, der er filtersat over en kortere strækning (5 m), ikke er ca. 300% men kun ca. 200% større. På lokaliteter som denne med meget store flow og en meget tyk umættet zone, bør det derfor overvejes at anvende 3" eller 4" filtre, hvis der kun ønskes ét filter i hver boring.

For lokaliteten i Fakse, er det gennemsnitlige luftflow fra de enkelte filtre generelt meget lavere end i Askov, og tryktabet i de enkelte filtre og rørføringer frem til det fælles manifold er minimalt. Den største enkeltmodstand i det samlede system vurderes at være selve manifolden, hvor der vil forekomme en del turbulens under de største flow. Da det gennemsnitlige flow fra det samlede system (9 filtre) kun er ca. 1,6 m³/t, vil tryktabet dog være minimalt. Med de registrerede flow, vurderes det anvendte design at virke tilfredsstillende. På lokaliteter, hvor det naturlige flow er væsentligt højere, bør det overvejes evt. at opdele systemet i flere delsystemer med hvert sit kulfilter, eller alternativt at øge dimensioner på rør og manifold, således at et uønsket stort tryktab undgås.

6.1.3 System med mini vakuum pumpe

På lokaliteten i Fakse er der på en enkelt boring filtersat i kalken monteret en mini-vakuumpumpe drevet af strøm fra et 100W solcellepanel og en 285 W vindgenerator (mini-vindmølle). Fakse kommune har givet en midlertidig tilladelse til opstilling af den ca. 7 m høje mast, hvorpå solcellepanel og vindgenerator er monteret, se figur 4.5. Teknisk set har systemet kørt tilfredsstillende, og har kun været ude af drift i en kort periode på grund af en teknisk fejl i et laderelæ. Solcellerne har indladet ca. 80% af de totalt 6000Ah indladet på batterierne. Kun i de mørkeste vintermåneder indlader vindgeneratoren nogenlunde samme effekt som solcellerne. Vindgeneratoren har generelt indladet mindre effekt på batterierne end forventet, og årsagen hertil er sandsynligvis, at meget højere bygninger på nabogrunden medfører en vis læpåvirkning og øget turbulens. Der har været strøm nok på batterierne til at vakuumpumpen har været i drift ca. 50% af måleperioden, og den har i gennemsnit ydet ca. 1 m³/t i drift. Da det naturlige passive flow fra filtret er meget lavt (<0,1 m³/t), er det totale flow – og dermed også massefjernelsen fra dette filter - totalt domineret af ydelsen fra vakuumpumpen.

Ved fremtidige systemer i bebyggede områder bør der primært anvendes solcelle- paneler, idet de både er mere cost-effektive i forhold til vindgeneratoren, og samtidig er nemmere at placere, uden at de generer naboer visuelt. Med den anvendte type af pumpe med en maksimal ydelse på ca. 1 m³/t, vil det primært være interessant at anvende dem, hvor det naturlige passive flow er lavt og permeabiliteten høj. I sådanne situationer vil det være muligt at opretholde et lavt flow igennem en lang driftsperiode (>2 år), men til en relativt lav pris for både anlæg og drift. Siden implementeringen af systemet i Fakse, er der udviklet en speciel model af vakuumpumpen, der kan kobles direkte til et solcellepanel, hvorved der opnås en markant besparelse, da laderelæer mv. kan udelades. En sådan pumpe, inklusive 1 stk. 100W solcellepanel, vurderes at kunne købes for ca. kr. 20.000 (januar 2002 prisniveau og dollarkurs).

6.2 Drift og monitering

I det følgende vurderes de indhøstede driftserfaringer fra den 2-årige måleperiode, og der præsenteres et paradigma for, hvordan moniteringen af fremtidige anlæg kan udføres og dokumenteres.

6.2.1 Funktionskontrol af anlæg

For prototype-systemerne i Allerød har der været udført funktionskontrol i forbindelse med de enkelte monteringsrunder, dvs. 3-4 gange om året. Ved denne kontrol er kulfiltret demonteret og undersøgt for tæring og en-vejs-ventilen er taget ud af bunden af filtret og kontrolleret. Evt. vand i brønden er registreret, og årsagen hertil søgt klarlagt og fejlen udbedret. Endelig er den afkastede poreluft fra svanehalsen screenet for flygtige forbindelser, herunder PCE, ved hjælp af en PID-måler. Set i lyset af det aftagende luftflow, observeret hen igennem måleperioden, burde dybden til vandspejlet i boringerne have været målt manuelt noget hyppigere.

For systemet i Fakse, er der gennemført en kontrol som beskrevet for prototype systemerne i Allerød. Der er dog herudover, med 1-2 måneders interval, foretaget en kontrol af det aktive system. Denne kontrol har omfattet aflæsning af timetællere for indladet effekt fra solceller og vindgenerator, samt kontrol af laderegulator og anden elektronik. Endvidere er syreindholdet og batteriernes tilstand i øvrigt kontrolleret én gang årligt.

For systemet i Askov, hvor poreluften ikke renses inden afkast til atmosfæren, er der udført funktionskontrol i forbindelse med de enkelte monteringsrunder, dvs. 3-4 gange om året. Ved denne kontrol er en-vejs-ventilen kontrolleret. Evt. vand i brøndene er registreret, og årsagen hertil søgt klarlagt og fejlen udbedret. Ved den fortsatte drift bør det med mellemrum også kontrolleres, at der ikke sker en tilpropning af de rør, som er ført op over taget, fx ved at fugle bygger reder.

Sammenfattende vurderes det, at de anvendte anlægskomponenter til prototype-systemet er særdeles robuste og kun kræver minimal vedligeholdelse. Det vil således i de fleste tilfælde være tilstrækkeligt at gennemføre en funktionskontrol med 1-2 års mellemrum. I de tilfælde, hvor der kan forventes et gennembrud på kulfiltrene indenfor 1 års drift, kan frekvensen afpasses i forhold hertil. Der kan da evt. hyppigere udføres en begrænset kontrol alene for gennembrud på kulfiltrene.

For anlæg, hvor der indgår egentlige mekaniske komponenter og elektronik, vil der være behov for en hyppigere funktionskontrol for at sikre en kontinuert drift. Dette vil have en væsentlig betydning for driftsomkostningerne i forhold til de helt passive systemer uden elektronik mv.

6.2.2 Løbende måling af nøgleparametre

De primære nøgleparametre til vurdering af effekten af passiv ventilation er størrelsen af luftflow og differenstryk, samt koncentrationen i den afkastede poreluft. Herudover kan koncentrationen i underliggende grundvandsmagasiner være interessant at følge.

Da en udstrømningsperiode for en passivt ventilerende boring er afhængig af et fald i atmosfæretrykket af en vis størrelse og varighed, er det forbundet med en række problemer at planlægge en målekampagne. Oftest vil det være nødvendigt at tage stilling fra dag til dag, da vejrprognoserne for atmosfæretrykket ikke er pålidelige udover 12-24 t. I forbindelse med dette projekt har der været en del forgæves forsøg på at gennemføre målerunder, og dette har været specielt udtalt i sommerperioderne, hvor atmosfæretrykket ikke varierer nær så meget som i vinterhalvåret. Der er dog en del forskel på lokaliteterne på grund af de geologiske forhold, og det har i Askov ikke været nær så svært at gennemføre målerunderne som i Fakse, hvilket skyldes, at differenstrykket hurtigere udlignes (og derved forsvinder luftflowet) på grund af det tyndere dæklag i Fakse.

Koncentrationen af PCE, TCE og TCA i den udstrømmende poreluft har i dette projekt været gennemført ved hjælp af en Innova 1312A gasmåler, der har vist sig at være et robust og stabilt instrument. Det vil dog i de fleste tilfælde være tilstrækkeligt at anvende en PID-måler til kontrol af forureningsniveauet i poreluften under selve prøvetagningen. Dette kræver naturligvis, at der ved de indledende undersøgelser er skabt klarhed over forureningssammensætningen. En egentlig kvantitativ analyse udføres med det nuværende prisniveau for analyser, mest økonomisk ved at opsamle en luftprøve på kulrør, der herefter analyseres på et akkrediteret laboratorium.

Under en udstrømningsperiode for poreluft, kan størrelsen af luftflowet måles med et simpelt håndinstrument til måling af lufthastighed. I dette projekt har der været anvendt et instrument af fabrikatet TSI. Efter lufthastigheden er målt, afblændes boringen med en prop med en målestuds, hvortil der tilsluttes en differenstrykmåler. Efter at trykket har stabiliseret sig, hvilket oftest sker indenfor 1-20 sek., aflæses størrelsen af differenstrykket. På baggrund af disse to parametre kan boringens specifikke ydelse beregnes, og det kan vurderes, om der over en årrække sker en ændring. Dette er, som nævnt i afsnit 5.3 og 5.4, observeret i Allerød, og vil have betydning for effektiviteten af systemet, da et aftagende luftflow vil medføre en aftagende massefjernelse.

Som beskrevet i afsnit 2.3, er det muligt at beregne størrelsen af luftflowet fra en passivt ventilerende boring udfra en historisk tidsserie for atmosfæretrykket. Dette kræver dog, at der er gennemført et minimalt pilotforsøg, hvor både luftflow og differenstryk er målt over en kort periode, således at permeabiliteten af både dæklag og den umættede zone kendes. Da dette normalt vil være tilfældet, vurderes det at være tilstrækkeligt at beregne det årlige flow udfra en tidsserie for atmosfæretryk, der fx kan rekvireres fra DMI. Herved undgås det at skulle montere elektroniske flowmålere som anvendt i dette projekt, og omkostningerne til monitering kan reduceres væsentligt.

Alternativt til at måle, mens luften naturligt strømmer ud af boringen, kan der prøvetages ved at anvende en elektrisk vakuumpumpe, som kobles direkte til den ønskede boring. Det må anbefales at køre med et lavt flow på fx 1 m³/t, og kun pumpe i ca. 10-15 min. Under hele forløbet registreres PID-niveauet i poreluften, og efter ca.10 min., eller når PID-niveauet er stabilt, opsamles en prøve på kulrør. Ved at have udstyr med til at gennemføre denne procedure, kan en planlagt målekampagne altid gennemføres.

Til yderligere kontrol af den fjernede mængde forureningskomponenter, bør der udtages og analyseres blandeprøver af kulmaterialet fra de enkelte GAC-enheder, efterhånden som de udskiftes. Selvom der evt. har været gennembrud på filtret, kan der estimeres en minimumsmængde fjernet i perioden.

6.2.3 Eksempel på drifts- og moniteringsinstruks

Baseret på erfaringerne, opnået gennem dette projekt, er der udarbejdet en drifts- og moniteringsinstruks for lokaliteten i Allerød. Dette paradigma kan anvendes på andre lokaliteter, og indeholder de nødvendige skemaer til dokumentation af de relevante nøgleparametre, diskuteret i det tidligere afsnit. Ved udskiftning af GAC-enhederne er det erfaret, at det kan være nødvendigt med en trefod til at løfte enhederne ud af brøndene.

6.3 Opnåede oprensningseffekter på de 4 lokaliteter

I det følgende vurderes de indhøstede måleresultater fra den 2-årige måleperiode, og resultaterne fra de enkelte lokaliteter sammenlignes.

6.3.1 Poreluft-volumen afkastet

For de 4 lokaliteter er de vigtigste nøgletal for luftflowet anført i tabel 6.1. Der er ikke medtaget data fra kalken på Nygade i Fakse, da der her kun er to filtre, hvoraf luftflowet fra det ene er domineret af den aktive pumpe og således ikke repræsenterer det naturlige passive flow.

Tabel 6.1
Sammenfatning af boringernes ydelse og antallet af porevolumen udskiftninger på de enkelte lokaliteter.