Basisk Hydrolyse – Indledende Laboratorieforsøg & Forslag til Demonstration i Pilotskala
4 Strategi og afværgekonceptet
4.1 Strategi
I dette kapitel angives de strategiske overvejelser, der lægger til grund for forslag til afværgekoncept. Herefter beskrives afværgekonceptet. De strategiske overvejelser er meget væsentlige, da de leder frem til et syn, der afviger på vigtige punkter fra den helt traditionelle tankegang (hvor der ofte sigtes mod en fuldstændig oprensning indenfor en kort årrække på et begrænset areal). Afværgekonceptet danner grundlaget for afværgemetoden, der omtales videre i kapitel 5.
4.1.1 Målsætning
Ikke alle afværgeforanstaltninger sigter mod en genopretning af ”den hidtidige tilstand” som der kræves i Loven om forurenet jord /Miljø- og energiministeriet, 1999/. I Oprydningsvejledningen /Miljøstyrelsen, 1998/ er der flere steder en opblødning på genopretningskravet. Målsætninger kan inkludere: genopretning, massereduktion, kontrol af spredning og monitering. I en artikel /Ramsay, 2000/ er forskellige afværgeteknikkers muligheder til at opfylde disse målsætninger vurderet.
I den aktuelle sag er målsætningen angivet i opfordringsskrivelsen /1/ til at være en ”væsentlig massereduktion”, som blandt andet er baseret på en risikovurdering i forhold til recipientkvaliteten. Denne målsætning er mere lempelig end en målsætning om genopretning, hvorfor mindre intensive afværgeteknikker kan komme i betragtning.
4.1.2 Tidsramme
Tidsrammen for afværgeforanstaltningen er indtil spunsvæggen ikke længere er hydraulisk tæt. Dette tidspunkt kan ikke fastlægges nøjagtig. Man må formode, at spunsen vil blive utæt lidt efter lidt, så det er et definitionsspørgsmål om hvornår væggen ikke længere er hydraulisk tæt. Umiddelbart kunne et bud være i størrelsesorden 15 år.
Dette er en forholdsvis lang tidsramme for en afværgeforanstaltning, hvorfor mindre intensive afværgeteknikker igen kan komme i betragtning. Ved at udnytte hele tidsrammen, kan man ved visse afværgemetoder opnå en økonomisk fordel som følge af mindre anlægsdimensioner, m.m..
4.1.3 Grundens størrelse
Det aktuelle område, der skal oprenses udgør i størrelsesorden 2 hektar og må dermed betegnes som meget stor. Denne størrelsesmæssige udfordring medfører naturligvis at udgifterne forbundet med afværgeforanstaltningen vil alt andet lige være meget større end for en mere typisk forurenede industrigrund (som ofte udgøre 1 procent af det aktuelle område). Hvis udgifterne stiger proportionel med udgifterne til oprensning af et mindre område, kan udgifter blive meget store. Hvis udgifter er for høje, er der risiko for at den politiske vilje svigter.
Disse faktorer peger i retning af, at en mere pragmatisk tilgang med ekstensive metoder ville være mest egnet.
4.2 Beskrivelse af afværgekonceptet
Med baggrund i de angivne strategiske overvejelser og resultaterne fra laboratorieforsøgene, er der udarbejdet et afværgekoncept baseret på 3 trin. Disse trin er 1) injicering af natronlud, hvor færdigvarerne hydrolyseres og hermed mobiliseres, 2) langsom oppumpning, der sikre hydraulisk kontrol og oppumper de dannede hydrolyse-rester og 3) biologisk rensning af det oppumpede vand. Figur 4-1 viser de 3 trin i afværgekonceptet sammen med et udvalgt af vigtige aspekter omkring hvert trin.
Figur 4-1 afværgekonceptets 3 trin.
Den endelige udformning af afværgekonceptet vil naturligvis tilpasses senere faser af arbejdet, herunder resultater af pilotforsøget samt vurderinger ved udarbejdelse af udbudsmaterialet.
De følgende afsnit er en overordnet beskrivelse af aktiviteterne. I følgende beskrivelse, antages for enkelthedens skyld, at spunsen omfatter et areal på 20.000 m² og at der ligger 3 m magasin over det indskudte lerlag (efter et vandspejl i kote -1 er etableret) og 6 m magasin under det indskudte lerlag. Ved at antage en porøsitet på 0,25, fås at 1 porevolumen (PV) er 15.000 m³ og 35.000 m³ i hhv. det øvre og det nedre magasin.
4.2.1 Injicering af natronlud
Der er behov for relativ mange boringer, for at sikre at luden og forureningen ikke skal bevæge sig så langt i magasinet. Boringerne skal fordeles horisontalt og vertikalt. Vi forestiller os en større tæthed af boringer i hot-spot-området samt mange filtre i dybden lige omkring det indskudte lerlag. Hermed opnår man den mest intensiv behandling ved de højeste forureningskoncentrationer.
Det forventes, at injicering baseres på diskrete behandlinger, fx 3 gange med et års mellemrum. Det forventes endvidere, at oppumpning baseres på alternerende drift, hvor afværgeboringerne i drift ændres med fx måneders mellemrum. På den måde forøges kontakten mellem lud og forurening.
Straks efter lud kommer i kontakt med foreningen går hydrolysen i gang. Selv om hydrolyse danner hydrolyse-rester, der skal fjernes ved langsom oppumpning, er det vigtigt at holde for øje, at hydrolysereaktionen reducerer toksiciteten og dermed risikoen afgørende.
4.2.2 Langsom oppumpning
Afværgepumpning er én af de ældste metoder, der er blevet anvendt i forbindelse med grundvandsforurening. Som bekendt har afværgepumpning været anvendt til to meget forskellige formål, nemlig 1) hydraulisk kontrol og 2) oprensning. Mens metoden har oftest fungeret efter hensigten i forbindelse med hydraulisk kontrol har der været mange skuffelser i oprensningssager. Årsagerne til disse skuffelser – sorption, spænding mellem faser og magasin inhomogeniteter - er dog nu erkendte. En tredje årsag til vanskeligheder er tilklogning af boringer som følge af vandspejlssænkninger, der forårsager udfældning af jern i filtret.
Ved at anvende en speciel langsom oppumpningsteknik kan en del af problemerne i forbindelse med oprensningssager imødekommes. Ved normal afværgepumpning er strømningshastigheden i de groveste lag meget større end i de finere lag. Desuden er der ikke tid til at der kan opnås desorptionsligevægt eller for at diffusion kan spille en væsentlig rolle. Jo større ydelse man pumper med, jo værre bliver disse forhold, med en mindre effektivitet til følge. Ved at anvende en meget langsom oppumpningsteknik, formindskes disse problemer. Der trækkes mere jævnt fra grovere og finere lag i inhomogene magasiner. Diffusion af forureningen over en koncentrationsgradient mellem fine og grove aflejringer spiller en større og større rolle. Endelig giver en langsom oppumpning mere tid til desorption af svært adsorberet forurening. Hertil komme det faktum, at hydrolysen danner anioner, der i kraft af deres negativ ladning opløses lettere i vandet og adsorbere ikke til det negativt ladede lerpartikler. Endelig vil en langsom oppumpning sikre, at der ikke sker vandspejlssænkninger, hvormed man undgår tilklogningsproblemer. Omkring 30 års erfaringer ved afværgepumpning i området omkring Cheminova har vist, at tilklogningsproblemer kan være alvorlige. På basis af disse argumenter, er det klart, at afværgepumpning (med oprensning som formål) ikke kan fremskyndes. For at imødegå disse problemer regnes der med en meget langsom oppumpning i dette projekt.
I det planlagte projekt med etablering af spunsvæg omkring den mest forurenede del af høfdedepotet skal der oppumpes op mod 5 m³/t ad hensyn til den hydrauliske kontrol. I dette projekt, vil de oprindelige afværgeboringer stoppes, og der vil oppumpes fra et stort antal boringer i stedet for.
Ved metoden planlægges at differentiere mellem det øvre magasin over og det nedre magasin. Som regneeksempel oppumpes 1 PV om året fra det øvre magasin og 0,5 PV fra det nedre. Hermed der tale om oppumpning af ca. 15.000 + ½ x 35.000 m³ = 32.200 m³ om året. Denne mængde skal sammenlignes med den mængde, der i forvejen skal oppumpes for at sikre hydraulisk kontrol indenfor det spunsede område. Fjernelse af 5 m³/time af hensyn til den hydrauliske svarer til fjernelse af ca. 44.000 m³ grundvand om året. Hermed kræver langsom oppumpning faktisk en mindre ydelse end den i forvejen planlagt hydraulisk kontrol under worst case.
For at mindske den afstand, som forureningen skal bevæge sig inden oppumpning, planlægges oppumpning indledningsvis at ske fra et meget tæt net af boringer. Hvis der anvendes fx 200 boringer og en totalydelse på 32.500 m³ om året, er ydelsen pr. boring knap 20 liter/time.
Fastlæggelse af den nødvendige ludmængde bør ske på basis af resultater fra den foreslåede demonstration i pilotskala, se senere. En foreløbig opgørelse baseret på at hæve pH i hele området til 11 angives her:
Som det ses, er den nødvendige mængde lud pr. behandling begrænset. Med en pris på knap 1.000 kr./t 27 % natronlud, er der tale om under 2 mio. kr. pr. behandling. Ved behandling af hot-spot alene, er prisen mindre.
4.2.3 Biologisk vandrensning
Biologisk vandrensning anvendes til daglig på Cheminova i forbindelse med spildevandsrensning. Hermed er der mange års erfaringer, der viser, at denne rensning er en succes. Det oppumpede vand (fx 5 m³/t) skal renses på lignende vis. Dette kan løses ved 2 fremgangsmåder:
- udledning til Cheminovas nuværende anlæg
- opbygning af nyt mini-renseanlæg
ad 1) Samfundsøkonomisk er der nærliggende at anvende det nuværende renseanlæg for at undgå dobbeltarbejde. Dette vil blot kræve, at der lægges en rørledning fra depotet til anlægget. Oppumpningen er en forholdsvis lille mængde i forhold til den mængde, der behandles i forvejen samtidig med, at der er tale om mange af de samme stoffer. Til gengæld, vil denne løsning medføre politiske udfordringer i form af anlæggets kontrol. For eksempel, hvis udledningskrav overskrides, vil det være vanskeligt at placere ansvaret for evt. tiltag til udbedring af situationen.
ad 2) Denne løsning er fri for politiske vanskeligheder. Anlæggets størrelse vil være begrænset på grund af den forholdsvis lille vandmængde, der skal behandles. Behandling består af flere processer. Indledningsvis skal der ske en forbehandling for at fjerne grundvandets naturlige indhold af jern. Herefter skal der ske en neutralisering af de oppumpede natronlud, for at sikre en optimal pH for mikroorganismer. Hovedprocessen er en biologisk nedbrydning af hydrolyse-resterne. Denne proces danner slam, hvor bl.a. kviksølv erfaringsmæssigt adsorberes.
Version 1.0 September 2007, © Miljøstyrelsen.