|
Termisk assisteret oprensning af høfdedepotet, Høfde 42, Harboøre Tange 4 Matrice til screening af risiko-reduktion i forhold til prisen på afværge
Dette kapitel præsenterer en matrice til at vurdere/estimere den relative reduktion i risiko for de mulige termiske løsninger ved Høfde 42, i relation til prisen for afværgeløsningen. Udarbejdelsen af den komparative matrice har til formål at identificere de/den mest lovende af de undersøgte termiske metoder. Der anvendes en række skøn og antagelser, som er præciseret i det følgende. Afslutningsvis vurderes de testede termiske metoder indbyrdes, og den mest lovende metode udvælges i forhold til forslag til eventuelt pilotprojekt. 4.1 Metoder og antagelserMassereduktion er estimeret direkte ud fra % reduktion af ethyl-parathion koncentrationen i sediment fra reaktor-forsøgene. Andre færdigvarer er til stede i mindre mængde og fjernes mere effektivt. Resultater for Hg er ikke medtaget i denne vurdering, da Hg koncentrationen kun påvirkes væsentligt i forsøget ved 300 °C. Mængden af P1 og P2-syrer er heller ikke vurderet. Det skal derfor huskes, at dannelsen og fjernelse af disse stoffer skal medtages i den termiske løsning, der eventuelt vælges at arbejde videre med. Mængder af færdigvarer over/under lerlag og inden for/uden for spuns er angivet i tabel 4.1 og tabel 4.2. De angivne værdier stammer fra [NIRAS, 2005], hvor forureningsmassen i høfdedepotet er estimeret for en række udvalgte parametre. Omtrent halvdelen af forureningsmassen, som er estimeret at være beliggende uden for spunsen, hidrører et mindre hotspot område placeret på forstranden umiddelbart syd for selve høfden. Tabel 4.1 Massen af parathion beliggende over og under det indskudte lerlag [NIRAS, 2005].
Tabel 4.2 Massen af parathion beliggende henholdsvis inden for og uden for den planlagte spuns. [NIRAS, 2005]
I [NIRAS, 2005] er det endvidere estimeret, at langt hovedparten af massen af parathion forekommer i sandlaget beliggende mellem afgravningsniveauerne i henholdsvis 1971 og 1981 og oversiden af det indskudte ler-/gytjelag, jf. tabel 4.3. Tabel 4.3 Fordeling af massen af parathion i sediment, grundvand og fri organisk fase [NIRAS, 2005].
(*) Parathion vurderes at forekomme som dels residual fri fase og dels bundet til organisk materiale i kornmatrix. (**) Opløst i grundvand. Der antages følgende:
Prisen på afværgescenarierne er estimeret/skønnet ud fra erfaringstal. Som et basisscenarium antages en oprensning med damp over og under det indskudte lerlag inden for den nuværende spuns. Prisen for dette scenarium er i de relative sammenligninger med andre scenarier sat til 1 (basis-scenariet). Grove skøn er anvendt til estimering af relative priser til afvanding (nødvendigt for behandling ved 300 °C), anvendelse af ISTD, anvendelse af injektion af varmt vand, og forskel på størrelsen og type af behandlingsanlæg. De følgende antagelser er anvendt til bestemmelse af effektiviteten for de enkelte scenarier:
Temperaturen i oprensningsområdet overstiger ikke ca. 70 °C pga. køling og ekstraktion. Dette skyldes, at det i praksis er vanskeligt at injicere vand ved temperaturer over 90 °C, og at der er varmetab og opblanding med koldt grundvand. For at sikre hydraulisk kontrol oppumpes altid mere vand, end der injiceres hvorfor det ikke kan forventes, at der opnås en gennemsnitstemperatur på over 70 °C. I felten vil reaktionstiden være længere end de 7 dage reaktorforsøget varede, men der vil også være mindre optimal opblanding. Det er også muligt, at mængden af reagerede færdigvarer er begrænset af dannelsen af syre, som reducerer pH og bremser hydrolyse-reaktionerne. Der er således ikke en solid basis for at hæve tallet for % reduktion fra laboratorie- til feltskala. Derfor anvendes tallene fra reaktorforsøget med en ca. 22 % reduktion i massen af parathion direkte. Dette kan være optimistisk, idet fuldstændig opblanding i feltskala ikke er sandsynligt.
Det antages, at gennemsnitstemperaturen kommer op på 90 °C, idet opdrift på damp og vand vil føre til mindre effektiv opvarmning i bunden af laget (hvor koldt vand kommer ind/op pga. den hydrauliske kontrol/aflastning). Toppen af laget kan opvarmes til 100 °C, men ikke hele lagets tykkelse. Størstedelen af færdigvarerne er i den nederste halvdel af laget over det indskudte lerlag. Derfor antages resultatet ved 90 °C at svare bedst til effektiviteten for dette scenarium. Dette svarer til 81 % reduktion i massen af parathion.
Her anvendes resultaterne fra reaktorforsøget ved 90 °C i det nederste lag (82 % fjernelse), og resultaterne fra 100 °C i øverste lag (91 % fjernelse). Det vil være muligt at opnå damptemperaturer i det øverste lag pga. opvarmning af det indskudte lerlag med dampen, som injiceres nederst.
Denne metode kan anvendes til opvarmning til 100 °C i hele intervallet, da varmelegemerne sættes ca. 1,5 m dybere end behandlingsdybden, både hvis der renses over og under det indskudte lerlag. Derfor anvendes 92 % reduktion i massen af parathion.
Her kræves afvanding for at opnå udtørring og opvarmning over damptemperatur. Dette er muligvis urealistisk under det indskudte lerlag, men scenarier er medtaget i beregningerne. I matricen estimeres reduktion i risiko for hvert scenarium, den relative pris samt forholdet mellem disse. Herved fremkommer et tal mellem 0 (ingen risiko-reduktion i forhold til omkostningerne) og 100 (repræsenteret ved 100% risiko-reduktion ved en relativ udgift på 1). Det højeste tal viser scenarier, hvor udgiften giver anledning til den højeste risikoreduktion pr. krone. 4.2 ResultaterScreening-matricen er vist i Bilag K, og opsummeret i tabel 4.1. Tabel 4.4 Resultat af screenings-matrix beregninger.
Bemærk, at den maksimale reduktion af risikoen er 92.6 %, idet massen uden for både den etablerede spuns og den foreslåede udvidelse udgør ca. 7.4 % af den samlede risiko. Det ses, at fjernelses-procenten varierer fra 99,1 % (behandling ved 300 °C inden for og uden for spunsen) til 22 % (varmt vand injektion over lerlaget). Ingen af disse ekstreme løsninger har en høj værdi for %fjernelse/pris eller risikoreduktion/pris. De høje værdier (over 50) forekommer, hvor der fokuseres på lag og områder med store mængder færdigvarer, og opvarmning til 90-100 °C. Denne matrice-metode vil altid være behæftet med usikkerhed og afhænge meget af input-parametrenes nøjagtighed. I det følgende har vi anbefalet en praktisk termisk løsning med skelen til værdierne i matricen, men også med erfaringer og praktiske begrænsninger i betragtning. 4.3 Vurdering og valg af termiske metode til videre behandling4.3.1 Hydrolyse og varmt vand cirkulationFjernelses-procenten for denne metode er ikke tilstrækkelig, selv hvis man antager, at den forøgede kontakttid i fuldskala medfører en væsentlig større reduktion i ethyl-parathion koncentrationerne end de målte 22 %. Desuden må det forventes, at varmt vand injiceret i permeabelt sand vil stige opad, hvilket kan medføre en dårlig kontakt med færdigvarerne, som er sunket til bunds som DNAPL. Denne metode er derfor ikke behandlet yderligere. 4.3.2 Opvarmning til 90 °C (varmt vand suppleret med ISTD, eller dampinjektion)Opvarmning til 90 °C og gennemskylning med varmt vand førte til reduktion af koncentrationerne af færdigvarer (81 % for ethyl-parathion og fjernelse til under detektionsgrænsen for øvrige stoffer). Da en temperatur på 90 °C i felten ikke umiddelbart kan opnås med injektion af varmt vand alene opnås den ved en kombination af cirkulation af varmt vand og ISTD eller ved dampinjektion. Dampinjektion i et lag med høj permeabilitet og kold bund forventes at føre til opvarmning af den øvre del til 100 °C, men mindre effektiv opvarmning i lagets bund grundet dampens opdrift. Derfor regnes med en effektivitet svarende til 90 °C i det nederste lag, der behandles med damp. For scenarier, hvor der skal behandles termisk under det indskudte lerlag, vurderes dampinjektion at være simplere og billigere end kombineret varmt vand-ISTD. 4.3.3 Opvarmning til 100 °C (dampinjektion eller ISTD)Dampinjektion kan alene anvendes til opvarmning til 100 °C i lag, hvor der også varmes nedenunder, hvilket hindrer, at bunden forbliver kold. Denne metode er relativt simpel og har været anvendt i Danmark. Den lovende effektivitet kombineret med den etablerede danske erfaring med metoden gør dette til den mest lovende af de termiske metoder, hvis der ikke nødvendigvis kræves 100 % fjernelse af færdigvarerne. Tabel 4.1 viser høje værdier for % massefjernelse og % risikoreduktion for scenarierne med damp anvendt over og under det indskudte lerlag. I praksis vurderes det, at løsningen med damp i begge lag er den mest hensigtsmæssige, idet der sikres optimal behandlingsgrad over lerlaget, hvor færdigvarerne forventes at befinde sig som henholdsvis residual og fri DNAPL. Det er vigtigt at opnå damptemperatur i hele lagtykkelsen over det indskudte lerlag, så der kan etableres tryk-cyklusser, som fører til opblanding af vand, færdigvarer og damp samt forøget forureningsfjernelse fra de mest finkornede dele af sedimentet. 4.3.4 Opvarmning til 300 °C (ISTD med udtørring)Afvanding og termisk behandling ved 300 °C vil medføre en fuldstændig fjernelse af de målte organiske stoffer, og ca. 85 % reduktion i koncentrationen af Hg. I praksis kan afvanding være yderst vanskeligt og kræve oppumpning af store mængder grundvand til behandling. Den relativt høje pris på ISTD metoden skyldes, at varmelegemerne til opvarmning til 300 °C placeres med maksimalt 3 m’s afstand, hvilket ville kræve mange tusinde varmeboringer. Derfor er tallene for reduktion divideret med pris relativt lave, og denne metode er ikke valgt til videre behandling. 4.3.5 Behandling over det indskudte lerlag eller både over og underDa færdigvarerne er koncentreret i et 2-3 meter mægtigt sandlag beliggende umiddelbart over det indskudte lerlag, viser scenarierne med behandling over lerlaget størst risiko-reduktion relativ til pris. Men grundet mængden, der forventes at være under det indskudte lerlag, fjernes mere masse, når der behandles under dette. Termisk behandling under lerlaget vil påvirke behandlingen oven over lerlaget positivt, idet varmen har en tendens til at stige. Hvis der f.eks. injiceres damp under det indskudte lerlag, opvarmes undersiden af lerlaget effektivt, og gennem eventuelle huller/revner i lerlaget vil der være en opadrettet strømning af damp i stedet for relativt koldt grundvand. Dette øger effektiviteten i laget over det indskudte lerlag. Derfor er opvarmning af det nedre lag fordelagtigt. Det bør endvidere nævnes, at perforering/gennemboring af det indskudte lerlag i forbindelse med dampinjektion under det indskudte lerlag ikke umiddelbart vurderes at være problematisk i forhold til yderligere spredning af DNAPL. Dette skyldes, at temperaturen lokalt, hvor det indskudte lerlag gennembrydes, jo netop vil stige meget markant i forbindelse med injektionen af damp, hvorefter evt. mobiliseret DNAPL efterfølgende vil blive mobiliseret og oprenset. 4.3.6 Behandling inden for nuværende spuns og alternativt både indenfor og udenforVed sammenligning af scenarierne med fjernelse af mellem 80 % og 95 % af færdigvarerne er risiko-reduktionen per krone størst for scenarier, hvor der også behandles uden for den nuværende spuns. Forskellen er dog lille (værdier på 79 % og 85 % for scenarierne med damp over og under det indskudte lerlag). 4.3.7 Valg af termisk løsning til viderebehandlingPå baggrund af ovenstående vurderes det oprensningsmæssigt, økonomisk og praktisk mest optimale oprensningsscenarium at være termisk behandling ved minimum 90 °C under det indskudte lerlag, og termisk behandling ved 100 °C over det indskudte lerlag. En sådan oprensning kan opnås enten ved cirkulation af varmt vand og ISTD eller ved injektion af damp i begge lag. Da oprensningen ved hjælp af damp er velafprøvet/udviklet i fuld-skala i Danmark og desuden anses for billigere på den aktuelle sag er det i denne rapport valgt at arbejde videre med dette oprensningskoncept. Hvis der kun behandles inden for den eksisterende spuns fjernes ca. 90 % af massen af færdigvarer ved Høfde 42, og risikoen reduceres med ca. 79 %. Hvis området uden for den nuværende spuns inddrages, fjernes ca. 91 % af massen, og risikoen reduceres med ca. 85 %. Dette forventes at være en ønskelig forbedring på trods af den højere pris på denne løsning. Denne løsning har trods den højere pris den højeste samlede værdi for risikoreduktion/pris (81). Det skal bemærkes, at andre termiske kombinationer kan være fordelagtige afhængigt af, hvordan effektivitet versus pris vurderes politisk. Eksempelvis er den valgte løsning ikke velegnet til reduktion af Hg koncentrationen i depotet, hvorimod behandling ved 300 °C viste ca. 85 % reduktion.
|