|
Reaktive vægge og filtre med jernspåner - en sammenfatning 6 Sammenfattende statusI dette afsnit vil blive givet en kort status for brugen af jernspåner i reaktive vægge og on-site filtre. Indledningsvist gives en oversigt over de vigtigste fordel og ulemper ved reaktive vægge som afværgeteknologi. Herefter gives, med udgangspunkt i de nævnte fordele og ulemper en status for dels jernspånevægge og jernspånefiltre, hvor der vil blive fokuseret på hvad vi pt. ved, samt på hvilke områder der er et forskningsbehov. Der tages udgangspunkt i rapporterede udenlandske erfaringer, samt de danske erfaringer fra projekterne gennemført under Teknologiudviklingsprogrammet. 6.1 Fordele og ulemper ved jernspånevæggeFølgende fordele kan fremtrækkes:
Følgende ulemper bør nævnes:
6.2 Status for jernspånevæggeIndtil nu har der på verdensplan været installeret mindst 70 jernspånevægge - de fleste i USA. Ved de fleste af dem virker afværgesystemet efter hensigten, idet der renses ned til de krævede kvalitetskriterier. Der rapporteres dog også om forskellige problemer, bl.a. af hydrauliske karakter (se senere). Teknologien adskiller sig således ikke fra de fleste andre teknologier, hvor der også rapporteres om forskellige problemer. Generelt har der været meget stor forskningsmæssig fokus på jernspåner som afværgeteknologi – det er mit indtryk at ingen anden teknologi kan udvise den samme forskningsaktivitet. Jernspånevægge er effektive til reduktion af en række metaller, hvor krom (VI) nok er den vigtigste i hvert fald i danske sammenhænge. Danske undersøgelser har vist at kommercielt tilgængelige jernmaterialer har en begrænset kromfjernelseskapacitet (typisk i området 1-3 mgCr(VI)/g jernmateriale) /5/. Dette kan være fuldt tilstrækkeligt ved mindre kromforureninger, men kan gøre væggens volumen uforholdmæssig stor ved kraftige kromforureninger. Skal jernspånevægge benyttes til kromreduktion er det nødvendigt i forundersøgelserne, at estimere den tilstedeværende krommængde, som forventes at strømme gennem væggen, da denne er afgørende for dimensioneringen af jernspånevæggen. Forsøg på at forbedre jernets kromfjernelseskapacitet ved tilsætning af sand faldt ikke heldigt ud. Inden for de sidste par år er det vist, at også arsen kan fjernes i jernspånevægge. I USA er der i øjeblikket ved at blive etableret den første jernvæg til behandling af arsenforurenet grundvand. Jernspånevægge har vist sig særdeles effektive til nedbrydning af klorerede opløsningsmidler som PCE, TCE og TCA med halveringstider langt under hvad findes ved mikrobielle metoder. Flere undersøgelser har dog vist at jernets effektivitet ikke holder evigt. På grund af de høje pH-værdier, der opstår som følge af den anaerobe jernkorrosion, kan der ske udfældninger af salte, især forskellige former for calciumcarbonater og jernhydroxider. Sådanne udfældninger sætter sig på jernets reaktive overflader og forringer jernets reduktionskapacitet. Der er også observeret sulfatreduktion, som kan give yderligere udfældninger i form af jernsulfider, og grundvandets indhold af nitrat og silikat kan også påvirke reaktiviteten i negativ retning. Det er således logisk, at grundvandets naturlige indhold af forskellige makroioner vil være afgørende for hvor meget udfældningsprodukt, der ophobes i jernspånevæggen, og om denne "passivering" bliver så omfattende indenfor jernspånevæggens planlagte levetid, at det er ødelæggende for afværgeanlæggets langsigtede funktion. En langsigtet vurdering af reaktiviteten i de danske jernspånevægge har ikke kunne gennemføres på grund af projekterne relativt korte løbetid. Det skal anbefales at gennemføre et opfølgningsprojekt om cirka tre års tid, hvor jernspånernes tilstand vurderes ved udtagning af intakte prøver og efterfølgende mikrobiologisk og mineralogisk analyse. Med udgangspunkt i den nuværende forståelse kan det med meget stor sandsynlighed forventes, at blødt vand uden væsentlig nitratindhold forurenet med klorerede opløsningsmidler eller kromat kan behandles effektivt i jernspånevægge. Her forventes reaktiviteten at kunne holde i flere årtier. Der er i den interationale literatur ikke på nuværende tidspunkt en forståelse for udfældningsreaktionerne, som gør det muligt at forudsige hvor hurtigt denne passivering vil foregå, således at der kan udstikkes vejledninger under hvilke danske forhold, at jernspånevægge ikke er anbefalelsesværdige. Der er således – set med danske øjne, hvor der er store geografiske forskelle i grundvandets hårdhed, sulfatindhold, mm. – et stort behov for målrettet forskning indenfor passivering af jernspånereaktionerne. Jernspånevægges langsigtede reaktivitet er genstand for en stor international forskningsindsats, og det er min forventning at vi om 5 år har en betydelig bedre forståelse for årsag og virkning, som vil kunne indgå i dimensioneringen. Indtil at den langsigtede reaktivitet kan forudsiges udfra en måling af diverse lokalspecifikke faktorer, anbefales det, at der laves et "treatability study" dvs., at procesforløbet undersøges i laboratoriet med grundvand fra den konkrete lokalitet, førend at en fuldskala jernspånevæg etableres. De seneste par års forskning har vist at mikrobielle processer spiller en meget større rolle i jernspåner end først antaget. Der er rapporteret flere eksempler på kombinerede abiotiske og mikrobielle reaktioner i jernspåner, og der er isoleret forskellige anaerobe bakterier. De anaerobe mikrobielle processer kan medvirke i nedbrydningen af nogle af de klorerede stoffer som ikke nedbrydes via den kemiske nedbrydning, men kan også betyde at der dannes en større andel af deklorerede nedbrydningsprodukter, som nedbrydes langsommere, såvel abiotisk som mikrobielt. Bakterierne kan i teorien også bidrage til den før omtalte passivering af de reaktive jernoverflader ved dannelse af biofilm. På nuværende tidspunkt er det således svært at afgøre om/hvornår tilstedeværende mikrobielle processer er en fordel eller en ulempe, så mere forskning indefor dette felt er nødvendig. For en god funktion er det ikke kun nødvendigt at jernmaterialets har den fornødne reaktivitet, jernspånevæggen må også være tilstrækkelig permeabel for at grundvandet strømmer igennem den. Der er flere eksempler - både i udlandet og i Danmark – på at der er sket en reduktion i permeabiliteten over tiden. Dette kan være en direkte udlægger af de førnævnte udfældningsreaktioner eller biofilmdannelse, som jo vil give en reduktion i porøsiteten, men kan måske også skyldes ophobning af gasformigt brint, som dannes ved den anaerobe jernkorrosion. Der er dog også eksempler på at udfældningsreaktioner har været observeret uden at dette har haft en mærkbar betydning for permeabiliteten. Så også på dette område må der mere forskning til. Generelt bliver det mere og mere almindeligt i et konkret tilfælde at kombinere forskellige afværgeteknologier i et tilpasset afværgesystem, som kan klare oprensningskravene for færrest midler. Der har allerede været eksempler på at jernspånevægge har været brugt i kombination med en delvis kildefjernelse, hydraulisk fanekontrol eller naturlig nedbrydning. Specielt kombinationen jernspånevæg/naturlig nedbrydning til oprensning af klorerede opløsningsmidler kan vise sig at være god. Jernspånevæggen er således effektiv til at give en kraftig reduktion i koncentrationsnivau, men kan danne relativt lave koncentrationsniveauer af nedbrydningsprodukter. Nedbrydningsprodukterne og de lavere niveauer af "moderprodukterne" kan med den fornødne opholdstid nedstrøms væggen klares "naturligt" af tilstedeværende anaerobe bakterier. Etableringen af jernspånevæggen bidrager generelt ganske væsentligt til den samle udgift til afværgesystemet. Dette skyldes dels jernmaterialets relativt høje pris og høje omkostninger ved installation af jernmaterialet i grundvandszonen (spunsning). Der er de seneste år udviklet en ny konstruktionsmetode (bioslurrymetoden) som ikke kræver spunsning, og derfor er billigere. Hvis jernspånevægge skal have en større udbredelse i Europa (herunder Danmark) er det nødvendigt at finde lokale jernproducenter, så den fordyrende (og ikke særlig miljømæssig bæredygtige) lange transport af jernet fra USA kan undgås, og at få implementeret de billigere etableringsmetoder. Det er min klare fornemmelse, at der findes en række barriere indenfor danske bygherrer og rådgiverne imod at bruge jernspånevægge til fjernelse af faner af klorerede opløsningsmidler. De vigtigste barrierer er efter min opfattelse:
En ny amerikansk sammenligning af økonomien i jernspånevægge og pump-and-treat anlæg viser, at jernspånevæggen i mange tilfælde vil være mere økonomisk /65/. Hvis man i et konkret forureningstilfælde overvejer at benytte spredningskontrollerende løsningsalternativer synes jeg at reaktive vægge bør indgå i overvejelserne. 6.3 Status for jernspånefiltreJernspånefiltre har international slet ikke haft den udbredelse, som jernspånevæggene har haft. Dette kan skyldes at jernspånefiltrene er en bestanddel af en "pump-and-treat"-løsning, som er en afværgeløsning man generelt prøver at undgå på grund af høje driftudgifter. De to udenlandske jernspånefiltre er begge rapporteret positivt. Det nyeste /13/ har dog kun kørt i kort tid. I det første anlæg er der dog blevet observeret problemer med skorpedannelse på toppen af jernlagene, som gav hydrauliske problemer /12/. Tilsvarende problemer har været meget udtalte i Lyndby Rens, og har faktisk ledt til at anlægget bliver stoppet før oprindeligt planlagt. Det lykkedes desværre ikke at fastlægge årsagen til den voldsomme clogging af filtrene i Lyndby Rens anlægget. Anlæggene i Skt. Clara Vej til fjernelse af kromat har derimod været succesfulde, da de virkede efter hensigten, og samtidig har været relativt billige at anlægge og drive /4/. På nuværende tidspunkt må det konkluderes at for stoffer som kan fjernes med aktivt kul (som PCE, TCE og lignende) er det svært at få øje på fordele ved at benytte jernspånefiltre i stedet for aktivt kul, som jo har en betydelig lavere etableringspris. For kromat, som jo ikke kan fjernes med aktivt kul, virker jernspånefiltre som en oplagt afværgeteknologi, forudsat at kromkoncentrationerne ikke er for høje.
|