Oprensning af klorerede opløsningsmidler ved stimuleret reduktiv deklorering

Oprensning af klorerede opløsningsmidler ved stimuleret reduktiv deklorering

Sammenfatning og konklusioner

Nærværende rapport omhandler resultatet af et pilotforsøg med stimuleret reduktiv deklorering af en forurening med klorerede opløsningsmidler. Forureningen stammer fra et tidligere renseri beliggende på Jægersborg Allé 24, Gentofte. Omkring 1983 blev renseriet nedlagt. I samme periode blev et nyt renseri på den nærliggende adresse; Trunnevangen 2, åbnet.

Efterfølgende er der konstateret forurening såvel ved det tidligere, som det nuværende renseri. Forureningen har på begge lokaliteter spredt sig til et sekundært grundvandsmagasin. Den primære bestanddel af den opløste del af forureningen er PCE og de to forureningsfaner vurderes at overlappe hinanden. Den kraftigste forurening hidrører fra det tidligere renseri beliggende på Jægersborg Allé 24, hvor fanen har en udbredelse på minimum 200 meter i længden og 50 meter i bredden. Kildeområdet er ved at blive renset op ved airsparging og vakuumventilation.

Testfeltet, hvor pilotforsøget er gennemført, er beliggende ca. 100 meter nedstrøms det tidligere renseri på Jægersborg Allé 24, og omfatter en del af forureningsfanen i det sekundære grundvandsmagasin.

Geologi og hydrogeologi
I testfeltet træffes der generelt 1-4 meter fyld og eller moræneler under befæstelsen. Laget underlejres af smeltevandssand til ca. 17 meter under terræn, hvor et regionalt lag af moræneler træffes. Det sekundære grundvandsmagasin knytter sig til aflejringen af smeltevandssand. Magasinforholdene i testfeltet skifter fra semiartesiske til artesiske. Grundvandets strømningshastighed er ca. 190 m/år.

Forurening og redoxforhold
Forureningen består primært af PCE og i mindre grad TCE. Der er ikke konstateret betydende indhold af nedbrydningsprodukter som eksempelvis cis-DCE. De højeste koncentrationer er set øverst i magasinet (ca. 500 µg/l), mens der er lavere koncentrationer i den nedre del af magasinet (ca. 50 µg/l). De naturlige redoxforhold er svagt aerobe i toppen af magasinet og anoxiske i den mellemste- og nedre del af magasinet.

Injektion af substrat
Der blev injiceret ca. 1.800 kg HRC og HRC Primer omkring 1. maj 2001. Den primære bestanddel i substraterne er laktat (mælkesyre) og begge substrat typer er doneret af det amerikanske firma Regenesis. Substratet blev injiceret i 9 punkter fordelt på to rækker på tværs af grundvandsstrømningsretningen. Injektionen blev foretaget ved hjælp af en Geoprobe-borerig, tilkoblet en kraftig stempelpumpe, blandekar og kontrolenhed. Injektionen blev foretaget med en ”open tip”, hvor substratet skydes ud gennem en røråbning i bunden af borestængerne, mens disse trækkes retur.

Monitering
Forud og efter injektionen er grundvandsforholdene mht. substrat, geokemi og forureningskemi, blevet undersøgt. Moniteringsprogrammet har omfattet samtlige 10 filtersatte boringer (hver installeret med filtre i tre niveauer). Dele af moniteringen har omfattet enkelte moniteringsrunder med prøvetagning af samtlige filtre, mens andre dele har omfattet tidsserier i udvalgte filtre.

Resultater
Den vertikale fordeling af substratet er meget ujævn, og stort set hele substratmængden er at finde i den nedre del af grundvandsmagasinet. Den efterfølgende fokus har derfor været på grundvandskemien i den nedre del af magasinet. Effekten af det tilsatte substrat på redoxforholdene har været ganske tydelig, idet der er set et hurtigt forbrug af nitrat og sulfat samt dannelse af jern(II) og senere metan i grundvandet. I enkelte områder af den nedre del af magasinet har der tilsyneladende i en længere periode været optimale forhold for reduktiv deklorering. Resultaterne viser imidlertid, at der ikke sker den forventede fjernelse af PCE og dannelse af klorerede nedbrydningsprodukter i disse områder. Dette skyldes sandsynligvis en kombination af manglende tilstedeværelse eller lav aktivitet af de rette mikroorganismer og længden af perioden, hvor de optimale redoxforhold har været tilstede.

Økonomi
Ved stimuleret reduktiv deklorering ændres grundvandskemien, fra de eksisterende forhold til forhold, der er optimale for processerne. Afhængig af udgangspunktet kan der være tale om markante ændringer, eksempelvis fra oxiderede redoxforhold til stærkt reducerede redoxforhold. Det afgørende for substratbehovet er ikke forureningsgraden, men mængden af konkurrerende elektronacceptorer, der skal fjernes før de klorerede opløsningsmidler kan nedbrydes. Typisk anvendes langt under 10% af substratet til den egentlige omsætning af de klorerede opløsningsmidler.

Det afgørende for de økonomiske forhold er derfor substratbehovet. Det behandlede volumen er også af betydning, da der kan opnås betragtelige besparelser ved behandling af større volumener. Den beregnede pris for behandling af en kubikmeter grundvand på den undersøgte lokalitet er ca. 150 kr. Prisen bør opfattes som en anlægsomkostning, dvs. prisen for at etablere et netværk af boringer samt etablering af de rette redoxforhold i grundvandsmagasinet. Driftsprisen for at opretholde de rette redoxforhold vil være væsentlig mindre.

Konklusion
Pilotforsøget har givet et detaljeret kendskab til de hydrauliske, grundvandskemiske og forureningsmæssige forhold i testfeltet. Det er lykkedes at etablere et testfelt, hvor effekten af tilsætning af HRC og HRC primer har kunnet undersøges.

De vigtigste konklusioner er følgende:

Det er ikke lykkedes at få fordelt substratet jævnt over dybden af grundvandsmagasinet. Substratet findes primært i bunden af magasinet. Den ujævne fordeling tilskrives primært injektionsmetoden i forhold til geologien.
I områder med substrat, er der observeret stærkt reducerede redoxforhold. I flere områder er redoxforholdene tilsyneladende ideelle for reduktiv deklorering.
Der er ikke observeret tegn på stimuleret reduktiv deklorering, idet der ikke er set fald i PCE koncentrationen og stigning i nedbrydningsprodukter heraf (særligt cis-DCE).
Der kan være forskellige forklaringer på den udeblevne reduktive deklorering, men det vurderes mest sandsynligt at årsagen skyldes manglende tilstedeværelse/eller aktivitet af de rette typer mikroorganismer.

Perspektivering
Pilotforsøget har vist, at det er muligt at skabe reducerede redoxforhold i grundvandet ved tilsætning af et substrat. Dette vurderes at kunne gennemføres med en lang række substrat typer. At initiere reduktiv deklorering er derimod vanskeligere og kræver tilstedeværelse af de rette mikroorganismer og de rette redoxforhold over et længere stykke tid. Potentialet for stimuleret reduktiv deklorering, som afværgeteknik overfor klorerede opløsningsmidler, vurderes dog at være betydeligt. Dels er der tale om en decideret in-situ teknik med et minimum af energiforbrug, dels er der tale om at stimulere processer, der allerede forgår naturligt i grundvandssystemer.

Kommentarer
Regenesis, der har doneret HRC, har sammenfattet generelle kommentarer til rapporten. Disse kommentarer er vedlagt i bilag M sammen med nogle generelle økonomiske vurderinger af oprensning baseret på HRC sammenlignet med andre afværgeteknikker.