Miljøprojekt Nr. 1196 2007 – Basisk Hydrolyse – Indledende Laboratorieforsøg & Forslag til Demonstration i Pilotskala – Høfde 42, Harboøre Tange

Basisk Hydrolyse – Indledende Laboratorieforsøg & Forslag til Demonstration i Pilotskala

Sammenfatning

Erfaringer fra aktiviteterne afrapporteret her viser at en afværgemetode baseret på ”in-situ basisk hydrolyse” har meget gode chancer for at virke efter hensigten. Trods sin enkelthed, er der tale om en hel ny og spændende metode til oprensning. Der skal blot injiceres lud, hvorefter de dannede hydrolyse-rester oppumpes og renses. Selve hydrolyse-processen er veldokumenteret i litteraturen. Faktisk anses basisk hydrolyse for at være et problem, da processen kan ske så hurtigt, at virkningen af organofosfor pesticider kan reduceres væsentligt allerede i landmandens sprøjtetank inden man når at udbringe dem.

Litteraturstudiet viste at interessen for basisk hydrolyse generelt har været fokuseret omkring vandrensning, hvor der er behov for at hydrolysereaktionen sker indenfor en opholdstid for vandet på minutter/timer. På grund af spunsen, er der i den aktuelle sag ikke behov for at fremskynde reaktionen, der forventes at foregå med en hastighed på uger/måneder under in-situ forhold. Derfor er opvarmning i kombination med basisk hydrolyse en unødig udgift med en række miljømæssige ulemper. Litteraturen viser at hydrolysereaktionens temperaturafhængighed er begrænset.

En titrering af en forurenet jordprøve viste, at den mængde lud, der er nødvendig for at hæve pH-værdien i magasinet til f.eks. pH=11 er begrænset. Da lud er forholdsvis billigt, er omkostninger forbundet med indkøb af dette derfor rimelige. Neutralisering af de ekstreme sure forhold i magasinet vurderes også at være gavnlig for spunsens levetid.

Laboratorieforsøgene viste, at hydrolysen foregår til ende allerede i løbet af 2 måneder, blot man hæver pH med lud (97 % reduktion af EP3 på 2 måneder). Det største problem ved laboratorieforsøgene var, at hydrolysen foregår så hurtigt, at de dannede hydrolyse-rester straks sænker pH-værdien. På grund af den lave bufferkapacitet i forsøgsglassene, lykkedes det kun at holde pH-værdien hævet i et sæt. Beregninger baseret på jordens bufferkapacitet og den mængde syre, der dannes ved hydrolyse giver nu et godt bud på, hvor meget lud der skal injiceres i hot-spot området (ca. 1½ kg pr. ton forurenet jord).

Da den lud, der skal injiceres har pH på ca. 15, dannes en meget stor koncentrationsgradient for hydroxidionen. Som bekendt er pH-skalaen logaritmisk, hvorfor en fortynding med en faktor 10.000 stadig vil efterlade en pH på ca. 11, der stadig hydrolyserer forureningen. Til sammenligning, vil injektion af ilt ved biologisk nedbrydning kun tillade en fortynding på en faktor 10 (fx fra 10 mg/l ilt til 1 mg/l ilt) før reaktionen går i står. Dette er en meget væsentlig forskel og vurderes at være helt afgørende for projektets succes. Den høje koncentrationsgradient medfører hurtigere diffusion, mindre problemer i forbindelse med fortynding som følge af inhomogeniteter i magasinet, m.m.

Afværgepumpninger med oprensning som formål (frem for hydraulisk kontrol) har erfaringsmæssigt og historisk set ofte slået fejl. De dårlige erfaringer skyldes følgende 2 forhold: langsom desorption af forureningen fra jorden samt inhomogeniteter i magasinets hydrauliske ledningsevne. Begge af disse forhold betyder, at afværgepumpning ikke kan fremskyndes – jo hurtigere oppumpning, jo mindre effektivitet. Disse udfordringer er imødekommet ved det afværgekoncept, der er præsenteret i denne rapport.

Ved ”in-situ basisk hydrolyse” regnes desorption som værende uproblematisk. Årsagen er, at de dannede hydrolyse-rester er negativt ladede (anioner). Denne ladning medfører en voldsom stigning i stoffernes opløselighed i vand samtidig med, at der ikke sker sorption til de negativt ladede lerpartikler i magasinet.

Det andet forhold – hydrogeologiske inhomogeniteter – er gældende for den aktuelle grund som ved så mange andre grunde. For at imødegå dette, udføres afværgepumpning i en helt anden hastighed end en typisk afværgepumpning. Denne hastighed giver bedre tid til diffusionsprocesserne, og formindsker inhomogeniteternes betydning. Hermed har vi givet denne nye metode sit eget navn – ”langsom oppumpning” for netop at adskille den fra en typisk afværgepumpning.

Foreløbige dimensioneringer af afværgemetoder viser, at det er tilstrækkeligt at oppumpe blot 1 porevolumen pr. år. Denne hastighed svarer til den vandmængde, som man i forvejen vurderer, kan være nødvendig at fjerne for at holde det ønskede vandspejl indenfor spunsen (højst 5 m³/t).

Behandling af hydrolyse-rester ved en biologisk metode er gennemtestet i fuldskala gennem mange år, da metoden anvendes i dag med stor succes af Cheminova til behandling af spildevand. Ved denne metode nedbrydes hydrolyse-rester til kuldioxid og vand (samt mindre mængder fosfat, nitrat og sulfat) og kviksølv bindes til slammet. Hermed er der heller ikke her tale om en ny eller uafprøvet metode. Der sigtes foreløbig mod at placere denne behandling i Kulhuset, men det er også muligt at lede det oppumpede vand til Cheminovas renseanlæg.

Sundhedsrisici i forbindelse med afværge af Høfde 42 bør være en central emne ved valg af metode. Risici forbundet med ”in-situ basisk hydrolyse” er meget begrænsede. Der er ikke tale om høje temperaturer, høje tryk, fordampning af forurening, eller kontakt med forurenet jord. Selve nedsættelsen af toksiciteten sker in-situ (hydrolysen medfører at toksiciteten falder dramatisk, da hydrolyse-rester er langt mindre farlige end færdigvarerne). Forsigtighed i forbindelse med håndtering af natronlud skal naturligvis planlægges og udvises.

Afværgemetoden ”in-situ basisk hydrolyse” er formentlig langt mindre omkostningskrævende end de fleste andre metoder. Et foreløbigt overslag viser at udgifter til en fuldskala oprensning vil beløber sig til i størrelsesorden 25 mio. kr. over en periode på ca. 7 år.

For at danne grundlag for projektering af et fuldskala afværgeanlæg foreslås udførelse af en demonstration i pilotskala. Kapitel 6 beskriver i detaljer aktiviteterne til denne demonstration og angiver en tidsplan og et økonomisk overslag.