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

Termisk assisteret vakumekstraktion af PCE. Hovedrapport

Sammenfatning og konklusioner

Dette projekt er udført under Miljøstyrelsens Teknologiprogram for jord- og grundvandsforurening i samarbejde med Fyns Amt.

En undersøgelse i 1999 påviste en kraftig forurening med tetrachlorethylen (PCE) af jord og grundvand under et renseri på Vesterbro 28 i centrum af Odense. I poreluften har forureningen bredt sig over et område på mere end 10.000 m² og påvirket indeklimaet i flere hundrede boliger. Forureningsniveauet har været så højt, at embedslægen har erklæret flere boliger for uegnede til mennesker.

Jordforureningen i den umættede zone er oprenset med vakuumekstraktion, suppleret med en opvarmning af kildeområdet ved hjælp af dampinjektion. Grundvandsforureningen oprenses efterfølgende ved kemisk oxidation med injektion af kaliumpermanganat.

Formålet med afværgeforanstaltningerne er at sikre arealanvendelsen i de boliger, der er påvirket af forureningen fra Vesterbro 28. Hovedformålet med teknologiprojektet er at dokumentere, om opvarmningen af den umættede zone fremmer massefjernelsen i forhold til en normal "kold" vakuumventilation, om det er muligt at styre opvarmningen samt om opvarmningen medfører en uhensigtsmæssig spredning af forureningen.

Geologi og hydrogeologi

Jordlagene på lokaliteten består øverst af 1-2 m fyld, herunder ca. 8 m sand med siltindslag, der underlejres af moræneler. Grundvandsspejlet er frit og står 6-7 m u.t.

Forurening

De gennemførte undersøgelser viser en kraftig forurening med chlorerede opløsningsmidler i jord, poreluft og grundvand. I kildeområdet er der i jorden fundet fri fase med PCE-indhold op til 26.000 mg/kg TS. De højeste koncentrationer knytter sig til de mere siltede lag fra 1-5 m‘s dybde. I poreluften er der ligeledes fundet meget højt indhold af PCE med koncentrationer op til 66.000 mg PCE/m3. I det øvre sekundære magasin (terrænnære grundvand) er der fundet forurening med PCE-indhold op til 13.000 µg/l. Forureningen fra renseriet påvirker indeklimaet i flere hundrede lejligheder i den centrale del af Odense med PCE-indhold på op til 3-4000 µg/m3. Til sammenligning er kvalitetskriteriet på 6 µg/m3.

Afværgestrategi

Forureningen i den umættede zone oprenses ved vakuumventilering. For at få en hurtigere frigivelse af PCE fra de finkornede lag suppleres oprensningen i den umættede zone med en opvarmning af jorden ved dampinjektion. Da den væsentligste forurening kun ligger 1-5 m under eksisterende boliger, ville det være dyrt og sandsynligvis ikke muligt at udføre opvarmningen, hvor dampen eksempelvis injiceres udefra og ind mod kildeområdet, uden at dette ville medføre en uacceptabel påvirkning af installationerne i jorden og gulvene i husene. Strategien har derfor været at opvarme den mest forurenede del af jorden nedefra ved hovedsagelig varmeledning.

Til den injicerede damp er der tilsat luft for at reducere eventuel kondensation af PCE til et minimum.

I den mættede zone er der gennemført oppumpning af forurenet grundvand til fanekontrol under dampoprensningen. Til oprensning af grundvandsforureningen i kildeområdet og umiddelbart nedstrøms herfor er der efterfølgende injiceret kaliumpermanganat.

Den anvendte oprensningsstrategi med dampinjektion har givet anledning til en vis bekymring, idet der kunne være risiko for ukontrolleret spredning af forureningen både vertikalt og horisontalt og spredning af damp op i overliggende bygninger. Der har ligeledes været bekymring for, om opvarmningen ville medføre sætninger på bygninger eller ødelægge underjordiske installationer. Disse forhold blev gennemgået i projekteringsfasen, og oprensningen blev tilrettelagt for at imødegå disse problemer. Der blev bl.a. under projekteringen udført edb-modellering af dampudbredelsen til støtte for dimensioneringen af injektionsmængder og -dybde. Den kritiske temperatur blev vurderet til at være 50ºC i 1,5 m‘s dybde, og det blev ligeledes beregnet, at dampzonen ikke må udbredes højere end 3 m u.t.

Behandlingsanlæg

Pga. de vanskelige adgangsforhold er vakuumekstraktionen gennemført med 2 stk. 40 m lange horisontale filtersatte boringer, som er beliggende ca. 4 m u. t. Boringerne er udført som styrede underboringer og filtersat bagfra (blindhole teknik) med hver 4 stk. 50 mm stålfiltre for bedre at kunne fordele luftstrømmen over den lange filterstrækning. Herudover er der etableret 2 stk. vertikale ventilationsboringer i de mest forurenede områder. Da der sker en kraftig opvarmning af jorden, er de boringer, som påvirkes af dampinjektionen, udført i varmeresistent materiale (stål eller polypropylen). Til afpropning af boringerne er der anvendt cementstabiliseret bentonit (storebæltsblanding). Materialevalget samt anvendelse af storebæltsblandingen har fungeret meget tilfredsstillende. Ingen af boringerne har taget skade som følge af opvarmningen, og forseglingen med storebæltsblanding har været meget effektiv og sikret, at der ikke er sket nogen dampspredning opadtil gennem boringerne.

Den opsugede luft blev renset over kulfilter. Ventilationspumpe, kompressor, køleanlæg, vandudskiller, manifoldsystem, flowmålere, manometre, frekvensomformere og andet udstyr blev indbygget i en støjdæmpet 20" container. Dampen blev genereret fra et mobilt dampanlæg med oliedrevet kedel. Hele anlægget blev styret og overvåget af et SRO-anlæg.

Monitering

Da dampinjektionen sker under et boligområde, er der etableret et omfattende overvågningsprogram med henblik på at overvåge temperaturudbredelsen i jorden og eventuelle geotekniske ændringer i jorden. Der er ligeledes gennemført en omfattende monitering af forureningen i den mættede og umættede zone for at undersøge, om der sker en uhensigtsmæssig spredning af forureningskomponenter som følge af dampinjektionen. Herudover er der sket en detaljeret monitering af massefjernelsen ved måling af forureningsindholdet i det ekstraherede poreluft og grundvand.

Drift

Drift af in-situ oprensningen startede den 4. januar 2001. Den første fase af in-situ oprensningen omfattede traditionel vakuumekstraktion fra de 10 vakuumfiltre samt grundvandsoppumpning nedstrøms kildeområdet. Der blev ekstraheret ca. 500 m3 poreluft pr. time med kontinuerlig drift. Efter ca. 4½ måneders drift af vakuumventileringen blev injektionen af damp udført fra én boring i kildeområdet gennem et 1,0 m filter, som var placeret omkring grundvandsspejlet (6-7 m‘s dybde). Dampanlægget har i alt kørt ca. 3½ måneder, og der er i alt injiceret 231 tons damp. Injektionsraten har typisk været 150-200 kg/h. Den injicerede damp er iblandet trykluft for at reducere kondensation af PCE i dampfronten og for at minimere tabet af PCE til den mættede zone.

Temperaturmålingerne viser, at et område på ca. 400 m² er påvirket af dampinjektionen, heraf er temperaturen i et område på ca. 300 m² opvarmet til temperaturer over 90 grader (radius på ca. 10 m fra injektionsboring). Dampfronten har primært bredt sig horisontalt ud for dampboringen. Opvarmningen har været kraftigst fra grundvandsspejlet i ca. 6,5-7 m‘s dybde til 4 m u.t. I hotspotområdet har dampzonen bredt sig op til 3,5 m‘s dybde. Opvarmningen over 3,5 m‘s dybde er primært sket ved varmeledning. Målingerne over temperaturudbredelsen viser, at det er lykkedes at styre temperaturen af damp/luftblandingen således, at den vertikale kondensationsfront ikke er nået højere op end ca. 3,5-4 m u.t. Ifølge modelberegninger kan det generelt konkluderes, at dampzonens udbredelse i stor grad kan kontrolleres ved hjælp af den strømning, som vakuumekstraktionen giver anledning til. Det skal dog bemærkes, at denne konklusion kun gælder i tilfælde, hvor vakuumekstraktionen foretages umiddelbart over injektionen.

Driftsproblemer

Projektet har ikke forløbet uden vanskeligheder. De væsentligste driftsproblemer har været at opnå tilstrækkelig køling under dampinjektionen. Det har ligeledes været vanskeligt at overholde støjkravet på 40 db om natten grundet støj fra kølekompressoren. Andre problemer har været tilklokning af dampinjektionsboring, hyppige uforklarlige stop af dampgenerator samt lille ydelse i nogle af de horisontale vakuumekstraktionsfiltre. Selv med disse problemer har det været muligt at overholde tidsplanen for oprensningen, og den intensive oprensning af kildeområdet blev færdig 3 måneder tidligere end forventet.

Effekt af oprensning

Der i alt ekstraheret ca. 3.580.000 m3 poreluft, svarende til en udskiftning af poreluften på ca. 2.400 gange. Der er sket et eksponentielt fald i PCE-koncentrationerne fra 5.500 mg/m3 til 4-5 mg/m3 i perioden før dampinjektionen. Under dampinjektionen steg PCE-indholdet op til 120 mg/m3 i den ekstraherede poreluft. Ved stop af dampinjektionen var PCE-indholdet faldet til et niveau på ca. 10 mg/m3. Efter 16 måneders samlet drift var PCE-indholdet under 1 mg/m3, og anlægget blev stoppet og efterfølgende nedtaget i juni 2002.

Før dampinjektionen var der fjernet ca. 250 kg PCE ved vakuumekstraktionen, og 3½ måneder senere var der fjernet ca. 280 kg, altså en øgning på ca. 30 kg. Hvis ikke der var injiceret damp, ville der i den samme periode være fjernet skønsmæsigt 5 kg PCE, dvs. at massefjernelsesgevinsten har været ca. 25 kg, svarende til en reduktion i drifttiden på mindst 2 år. Den relative andel af PCE som er fjernet under selve dampinjektionen har været mindre end forventet, idet den kun udgør omkring 10 % af den samlede massefjernelse ved vakuumekstraktionen. Der er selvfølgelig en vis usikkerhed ved beregning af massefjernelsen, idet der kun er udtaget stikprøver af forureningsindholdet i den ekstraherede poreluft. Afkogning af fri fase kan være sket inden for korte tidsperioder og er ikke nødvendigvis blevet registreret ved COWI‘s målinger. Det kan derfor ikke afvises at massefjernelsen er underestimeret. Det vides heller ikke om der er sket en vådoxidation af PCE som følge af opvarmningen, hvor PCE omdannes til kuldioxid og vand. Selv om der kun er fjernet omkring 10 % af forureningen under dampinjektionen, er erfaringen fra andre in-situ projekter at det netop de resterende 10 % af forureningen der volder problemer med tilbageslag og medfører at mange in-situ projekter ikke kan afsluttes inden for en rimelig tidshorisont.

Resultaterne viser, at forureningsindholdet i poreluften inden for influensområdet er blevet reduceret meget effektivt. Fra et indhold på op til 66.000 mg/m3 i kildeområdet er indholdet efter 1 års drift under 5 mg/m3. Resultaterne viser således, at der ikke er sket nogen uhensigtsmæssig spredning af PCE i den umættede zone som følge af dampinjektionen. Uden for ventileringens teoretiske influensradius (dvs. områder med vakuum under 1 mbar) er der ligeledes sket en effektiv reduktion af forureningsindholdet, som følge af vakuumventileringen.

Resultaterne af tilbageslagsmålinger viser at forureningsniveauet i kildeområdet ligger i intervallet 1,3 til 5,7 mg/m3, hvilket er meget lavt i forhold til forureningsniveauet før oprensningen, hvor der blev målt indhold op til 66.000 mg/m3. Kildeområdet under væskespildtanken er nu oprenset, men der er stadig en mindre forurening i området af mere diffus karakter.

Forureningsbidraget af PCE fra jordforureningen til indeklimaet på Vesterbro 30 er nu langt under kvalitetskriteriet, som er på 6 µg/m3. Det vurderes, at indeklimaproblemerne i hele området på Vesterbro nu er løst.

Forureningsniveauet i det oppumpede grundvand viser et generelt fald i forureningsniveauet. Massefjernelsen gennem det oppumpede grundvand har været meget lille, i størrelsesordenen under 1 kg.

Under oprensningen er der sket et markant fald i forureningsindholdet i selve kildeområdet omkring væskespildtanken fra et niveau på 10-15.000 µg/l til under 100 µg/l. Resultaterne af moniteringen viser, at der ikke som frygtet er sket noget tab til grundvandet i kildeområdet som følge af dampinjektionen. Det vurderes, at tilsætning af luft til dampen har medført, at den frigivne PCE-forurening i den umættede zone er blevet tilført vakuumekstraktionsanlægget og ikke kondenseret og tilgået grundvandet.

Radonmålinger

Undersøgelsen demonstrerer, at radon kan anvendes som sporgas for jordluftindtrængning til huse på forurenede renserigrunde, og til vurdering af influenszonen for vakuumanlæg. Anvendelse af kontinuerte radonmålinger forekommer at være særligt egnet til undersøgelser, hvor der allerede er installeret afværgetiltag (dvs. hvor der kan laves "tænd og sluk" målinger)

Geotekniske forhold

Præcisionsnivellementer viser, at der er sket en generel hævning af fundamenterne på 1-3 mm under selve opvarmningen. Efter stop af dampinjektionen skete der en hurtig sætning af fundamenterne til udgangsniveauet fra før opvarmningen. Efterfølgende er der sket en yderligere sætning på typisk 1-5 mm. Det vurderes sammenfattende at opvarmningen har medført en sætning af fundamenterne på 1-5 mm.

Miljøvurderinger

Til opvarmningen er der forbrugt ca. 20.000 l fyringsolie til injektionen af 231 tons damp. Til drift af vakuumpumpe, køleanlæg og kompressor er der forbrugt ca. 123.000 kWh, hvoraf de ca. 50.000 kWh er en følge af dampopvarmningen..

Ud fra miljøvurderingen fremgår det, at de belastende miljøeffekter hovedsageligt udgøres af miljøeffekterne drivhuseffekt, volumenaffald og farligt affald. Miljøgevinsterne udgøres af persistent- og humantoksiske effekter. Generelt vurderes det, at miljøbelastninger og -gevinster forbundet med den valgte afværgestrategi nogenlunde stemmer overens. Der vurderes dog at være en lille overvægt på belastningssiden. Set ud fra de foretagne beregninger og vurderinger overskrides det miljømæssige budget og der er således ikke nogen væsentlig gevinst ved oprensningen med den valgte afværgestrategi. Det er især dampoprensningen som giver miljøbelastninger i form af stort energiforbrug. Metoden tager ikke højde for psykologiske aspekter i forhold til berørte grundejere eller økonomiske forhold. Set i forhold til at flere hundrede mennesker har været berørt af forureningen både økonomisk og psykologisk, vurderes oprensningen at have haft en stor samfundsmæssig gevinst

Økonomi

De samlede udgifter til oprensningen har udgjort ca. 5,8 mil. kr. excl. moms, heraf har udgifter betalt af Teknologipuljen udgjort 1,3 mill. kr. En tilsvarende kommerciel oprensning i dag vurderes at kunne udføres for ca. 4 mill. kr.

Perspektivering

Senere års afprøvning af de mange nye afværgemetoder, der konstant dukker op, viser, at der ikke findes én metode, som effektivt kan løse et forureningsproblem. Vesterbroprojektet er et eksempel på, hvordan en problematisk forurening under vanskelige adgangsforhold håndteres ved at kombinere flere forskellige afværgemetoder på en gunstig måde. Det vurderes, at det netop er den rigtige kombination af forskellige metoder, som er nøglen til at løse forureningsproblemerne i jord og grundvand.


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