Modelsimuleringer af PCEoprensning ved kemisk oxidation i moræneler
5 Resultater
- 5.1 Scenarium 1 - Basisscenarium
- 5.2 Scenarium 2 - Øget ledningsevne i sandsliren
- 5.3 Scenarium 3 - Reduceret afstand mellem sandlinser
- 5.4 Scenarium 4 - Reduceret startkoncentration af PCE
- 5.5 Scenarium 5 - Aftagende PCE koncentration i leren
- 5.6 Scenarium 6 - Femdobling af tilsat permanganat
- 5.7 Scenarium 7 - Fordoblet reaktiv zone i leren
- 5.8 Scenarium8 - Øget diffusionskonstant
Resultater fra de enkelte scenarier beskrives i det følgende. For hvert scenarium er der præsenteret gennembrudskurver for PCE og for permanganat i sandslirens nedstrøms ende, dvs. 30 m nedstrøms injektion af permanganat. For basisscenariet er der desuden udtegnet gennembrudskurver 15 m nedstrøms injektionsboringen. Placeringen af injektionsboring og observationsboringer fremgår af figur 5-0.
Figur 5-0: Afgrænsning af model sammen med 2 observationspunkter hvorfra gennembrudskurver er udtaget, samt placering af cellerne hvor permanganat tilføres.
Basisscenariet præsenteres desuden sammen med gennembrudskurverne for hvert enkelt scenarium, således at scenarierne efterfølgende kan sammenlignes. Endelig er der beregnet en samlet massebalance for stofferne PCE og permanganat til tiden 15 år.
5.1 Scenarium 1 - Basisscenarium
I basisscenariet er der simuleret det tilfælde, hvor sandsliren og lerlaget fra start er tildelt en fast koncentration i vandfasen på 82 mg/l svarende til den observerede koncentration. For dette basisscenarium er modellen kørt med en samlet simuleringsperiode på 50 år.
Herudover er der udført en simulering, hvor der tilføres kaliumpermanganat for at fremme nedbrydningen af PCE. Permanganaten er ved beregningerne tilført som en tilbagevendende puls af 1 måneds varighed hver 4. måned, med en stofmasse, der i afværgeperioden resulterer i en permanganatkoncentration på 1000 mg/l i det gennemstrømmende vand.
Tilførelsen af kaliumpermanganat ophører efter 10 år, hvorefter PCE-koncentrationen i sandsliren alene styres af diffusionen ud af leren. PCE nedbrydes efter 10 år af den resterende permanganat i systemet, og fjernes herefter alene ved
udvaskning gennem sandsliren.
Gennembrudskurver for basisscenariet med og uden afværge er præsenteret i Figur 5-1. Koncentrationerne er gældende for vandfasen.
Figur 5-1a: Gennembrudskurver for PCE og permanganat i sandsliren 15 m nedstrøms injektion med afværge (10 års tilførsel af permanganat) hhv. konservativ udvaskning uden afværge. Samlet simuleringsperiode er 50 år.
Figur 5-1b: Gennembrudskurver for PCE i nedstrøms ende af sandsliren med afværge (10 år tilførsel af permanganat) hhv. konservativ udvaskning uden afværge. Samlet simuleringsperiode er 50 år.
For det konservative tilfælde uden tilførsel af permanganat ses udløbskoncentrationen af PCE at være halveret efter ca. 20 år i observationsboringen 30 m nedstrøms injektionsboringen. Efter 50 år er PCE koncentrationen reduceret til ca. 30 mg/l eller til ca 35% af startkoncentrationen (Figur 5-1b). I observationsboringen 15 m nedstrøms injektionsboringen er PCE-koncentrationen halveret allerede efter ca. 5 år som følge af den relativt store vandgennemstrømning (Figur 5-1a).
Ved tilsætning af permanganat konstateres et overskud af permanganat i sandsliren 15 m nedstrøms injektionen. 30 m nedstrøms injektionsboringen er alt permanganat forbrugt, og slår derfor ikke igennem ved en behandlingsperiode på 10 år. Det erkendes endvidere, at alt PCE er omsat i sandsliren, når der påvises et overskud af permanganat. 15 m nedstrøms injektionsboringen er PCE’en følgelig fuldstændig omsat i sandsliren i oprensningsperioden, men 30 m nedstrøms injektionen er permanganaten opbrugt, og der påvises betydelige, men aftagende, PCE koncentrationer i afværgeperioden.
Det bemærkes endvidere fra afværgescenariet, at der kommer et væsentligt tilbageslag af PCE, når tilførslen af kaliumpermanganat ophører. 15 m nedstrøms injektionboringen ses PCE koncentrationen at stige kraftigt mod 18 mg/l og toppe til tiden 20 år. Herefter aftager PCE-koncentrationen langsomt og konvergerer mod scenariet uden afværge (ren udvaskning). Til tiden 50 år er PCE-koncentrationen i sandsliren knap 15 mg/l og kun marginalt forskellig fra udvaskningsscenariet.
Et tilsvarende kurveforløb ses at være gældende i sandsliren 30 m nedstrøms injektionsboringen. Her er tilbageslaget imidlertid mindre som følge af, at permanganaten ikke er brudt igennem til denne afstand fra injektionen.
Det erkendes på baggrund af forskellene mellem gennembrudskurverne, at afværgescenariet reducerer stofmængden i systemet, dog uden at ændre væsentligt på udløbskoncentrationen på en 30-50 års horisont.
Årsagen til at der konstateres et så markant og vedholdende tilbageslag skyldes, at der efter endt afværge fortsat er en stor mængde stof tilbage i systemet. I Figur 5-1c er præsenteret fordelingen af PCE i modellen til tiden 15 år. Det erkendes heraf, at omkring sandsliren domineres modellen af den blå farve svarende til lav PCE koncentration. Den indre del af leren er derimod domineret af den røde nuance svarende til høj PCE-koncentration. Den mørkerøde farve som angiver koncentrationer over 70 mg/l ses at dominere den indre del af leren. Af Figur 5-1c erkendes ligeledes, at PCE-koncentrationen i gennem sandsliren er stigende til tiden 15 år som følge af konstant uddiffusion af PCE fra lermatricen og fraværet af permanganat til nedbrydning af PCE i den nedstrøms ende. Dette forhold erkendtes ligeledes af gennembrudskurverne i Figur 5-1a,b.
Figur 5-1c: Fordeling og koncentration af PCE i vandfasen for det modellerede regime til tiden 15 år med placering af tværprofilsnit præsenteret i Figur 5-1d, samt udbredelse af permanganat mellem to tilsætninger.
I figur Figur 5-1c er ligeledes præsenteret udbredelsen af permanganat mellem to tilsætninger. Permanganaten findes alene i sandsliren men opbruges fuldstændigt inden for 20 m efter injektion.
I Figur 5-1d er præsenteret koncentrationsprofiler for to tværsnit vinkelret på strømningsretningen placeret umiddelbart igennem injektionsfeltet for permanganat samt ca. 30 m nedstrøms injektionsfeltet. Placeringen af profilerne fremgår af Figur 5-1c.
De fire præsenterede koncentrationsprofiler viser fordelingen af PCE gennem lermatricen for situationen med tilsætning af permanganat samt den tilsvarende situation med ren udvaskning.
Det fremgår at de inderste 10 cm af lermatricen, dvs. 40-50 cm fra sandsliren, er næsten upåvirket af omsætning og udvaskning af PCE i sandsliren. Koncentrationen i vandfasen er her blot marginalt lavere end startkoncentrationen på 82 mg/l. Dette forhold er gældende for alle de fire præsenterede profiler
I afstanden 30-40 cm fra sandsliren konstateres en større reduktion i PCE-koncentrationen, men niveauet er fortsat omkring 70 mg/l eller derover i profilerne omkring injektionspunktet. For profilerne 30 m nedstrøms injektionspunktet er PCE-koncentrationen fortsat over 75 mg/l.
Fra en afstand på 30 cm inde i leren indtil sandsliren nås i 3 cm falder koncentrationen næsten lineært til 0 ved injektionspunktet. For profilerne 30 m nedstrøms injektionspunktet falder koncentrationen i mindre grad, og niveauet i sandsliren er på dette sted hhv. 29 mg/l og 46 mg/l for situationen med og uden afværge.
Figur 5-1d: Koncentrationsprofiler for PCE fra den inderste del af leren til midten af sandsliren for basisscenariet. Dybden 0-0,03 m udgøres af sandsliren. Koncentrationen er gældende for vandfasen.
Forskellen i de to koncentrationsprofiler ved injektionspunktet er kun meget lille i situationen med hhv. uden afværge. Grunden til dette er, at sandsliren gennemstrømmes af rent vand som tilføres umiddelbart opstrøms injektionspunktet. Dermed haves en konstant lav PCE-koncentration i sandsliren på dette sted, som opretholder en høj koncentrationsgradient mellem ler og sandslire, også uden tilsætning af permanganat.
I sandslirens nedstrøms ende er PCE koncentrationen på knap 30 mg/l i sandsliren i situationen med afværge, men 46 mg/l uden afværge. Denne markante forskel skyldes at permanganaten i situationen med afværge omsætter en væsentlig mængde PCE og opretholder en lav PCE-koncentration i sandsliren og dermed en høj koncentrationsgradient mod sandsliren.
De fire kurver viser tilsammen det udfaldsrum, som forskellige doserings- og injektionsstrategier kan have på oprensningsgraden. Koncentrationsprofilet gennem injektionsfeltet i situationen med afværge er en omtrentligt beskrivelse af den mulige massefjernelse ved tilsætning af permanganat. Ved optimal permanganatdosering i flere injektionsboringer kan en PCE-koncentration på 0 mg/l opretholdes i hele sandslirens længde, hvilket vil resultere i et koncentrationstværprofil som det viste i gennem hele modellens længde. Kontrasten hertil beskrives af koncentrationstværprofilet 30 m nedstrøms injektionsfeltet uden afværge.
For at vurdere den præsenterede oprensningsmetodes effektivitet, set i forhold til den samlede massefjernelse, er der opstillet en akkumuleret massebalance for de to stoffer efter 15 år, som er præsenteret grafisk i Figur 5-1e.
Figur 5-1e: Akkumuleret massebalance for PCE og permanganat efter 15 år ved scenarium 1.
De to første søjler repræsenterer opgørelsen af PCE uden hhv. med afværge, mens søjle tre er en opgørelse af den tilførte permanganat. PCE’en repræsenterer til start en samlet masse på ca. 3.000 g, mens den tilførte mængde permanganat er på i alt ca. 1.400 g. Det fremgår, at knap 20% af PCE-mængden udvaskes i løbet af 15 år uden afværge. I situationen med afværge reduceres den udvaskede PCE-mængde til 10% mens 14% omsættes af permanganat. Den samlede massefjernelse er blot 8% point større ved afværgescenariet end det tilsvarende scenarium uden afværge. Det fremgår endvidere, at op mod 70% af den tilførte mængde permanganat diffunderer ind i den reducerede del af leren og omsættes af organisk stof, og at kun godt 30% af den tilførte mængde permanganat går til reduktion af PCE. I bilag 3 er massebalancen opgjort samlet i hhv. [g ] og [%] for dette og de øvrige scenarier.
Forskellene i gennembrudskurverne hhv. 15 og 30 m nedstrøms injektionsboringerne viser sammen med massebalanceopgørelserne, at en forbedret oprensning kan opnås ved at placere flere injektionsboringer i sandsliren og optimere doseringen af tilført permanganat.
5.2 Scenarium 2 - Øget ledningsevne i sandsliren
Ved det udførte scenarium 2 er ledningsevnen i sandsliren forøget med en faktor fem. Herved opnås en vandgennemstrømning i sandsliren der er fem gange større end basisscenariet. Gennembrudskurverne for dette scenarium er præsenteret i Figur 5-2a.
I det rene udvaskningsscenarium aftager koncentrationen af PCE i sandsliren væsentligt hurtigere end det tilsvarende udvaskningsscenarium med den lavere ledningsevne. 30 m nedstrøms injektionsboringen er PCE-koncentrationen aftaget til knap 10 mg/l efter 30 år.
Figur 5-2a: Gennembrudskurver for scenarium 2 i den nedstrøms ende af sandsliren med afværge (10 års tilførsel af permanganat) hhv. konservativ udvaskning uden afværge. Samlet simuleringsperiode er 30 år.
Ved tilsætning af permanganat konstateres et gennembrug igennem hele sandslirens længde i oprensningsperioden. Permanganatens periodiske tilsætning ses at slå igennem hele sandsliren. 30 m nedstrøms injektionsboringen ses permanganatindholdet at fluktuere mellem 0 og 35 mg/l. PCE-koncentrationen erkendes i denne periode at være i modfase med permanganaten. Efter endt tilsætning af permanganat ses igen et tilbageslag af PCE i sandsliren. Koncentrationskurven herfor er efterfølgende overvejende konstant på knap 10 mg/l og konvergerer mod udvaskningsscenariet. I forhold til basisscenariet er PCE-koncentrationen ca. tre gange lavere som følge af den øgede vandgennemstrøming.
Betragtes massebalancen for de to stoffer, Figur 5-2b, ses det, at der efter 15 år er udvasket godt 25% af den initielle PCE-masse.
Figur 5-2b: Akkumuleret massebalance for PCE og permanganat efter 15 år ved scenarium 2.
Ved tilsætning af permanganat reduceres den udvaskede PCE-mængde til 8% mens 21% nedbrydes. Den samlede massefjernelse er således 29%, hvilket er 3% større end tilfældet uden afværge. Dvs. restforureningen i systemet til tiden 15 år er således blot marginalt mindre i situationen med afværge end det tilsvarende udvaskningsscenarium, dog er den udvaskede mængde PCE reduceret til mindre end en tredjedel.
5.3 Scenarium 3 - Reduceret afstand mellem sandlinser
I scenarium 3 er afstanden mellem sandlinserne reduceret fra 1 m til 32 cm. De øvrige hydrauliske parametre er fastholdt, ligesom startkoncentrationen af PCE i systemet og permanganat doseringen er som i basisscenariet. Den samlede PCE-mængde i systemet er dog reduceret til ca. en tredjedel i forhold til basisscenariet.
Gennembrudskurver for dette scenarium er præsenteret i Figur 5-3a.
Figur 5-3a: Gennembrudskurver for PCE for scenarium 3 i den nedstrøms ende af sandsliren med afværge (10 års tilførsel af permanganat) hhv. konservativ udvaskning uden afværge. Samlet simuleringsperiode er 30 år.
I det konservative tilfælde uden tilsætning af permanganat er PCE-koncentrationen reduceret til 20 mg/l efter 30 år. Gennembrudskurven aftager kraftigere som følge af den kortere diffusionsvej fra den inderste del af leren.
Ved afværgescenariet opnås en yderligere reduktion i koncentrationsniveauet for PCE. Koncentrationsniveauet efter 30 år ligger her på 10 mg/l svarende til ca. 50% af koncentrationsniveauet for det konservative udvaskningsscenarium. I forhold til basisscenariet er denne koncentration ca. tre gange mindre.
Mht. massebalancen for PCE erkendes det af Figur 5-3b, at knap 55% af massen er udvasket efter 15 år uden afværge. Ved tilførsel af permanganat nedbrydes 44% af den samlede mængde PCE, 32% udvaskes, mens blot 24% af den totale PCE-mængde tilbage efter 15 år. I forhold til udvaskningsscenariet er restforureningen halveret i oprensningsperioden. Af den tilførte permanganat er 70% omsat ved reaktion med organisk stof, mens de resterende 30% har reageret med PCE.
Figur 5-3b: Akkumuleret massebalance for PCE og permanganat efter 15 år ved scenarium 3.
Der er gennemført tilsvarende beregninger for afstand mellem sandslirerne på mellem 10 og 60 cm. Resultaterne herfor er præsenteret i afsnit 6.4
I Figur 5-3c er præsenteret profilsnit af PCE koncentrationen vinkelret på strømningsretningen i to snit placeret hhv. gennem injektionsfeltet for permanganat og 30 m nedstrøms dette punkt svarende til placeringen vist i Figur 5-1c. Profilsnittene beskriver fordelingen af PCE fra den inderste del af leren indtil midten af sandsliren for scenarium 3.
Forskellig fra basisscenariet ses her en betydelig reduktion i PCE koncentrationen i den inderste del af leren i forhold til startkoncentrationen på 82 mg/l for samtlige profilsnit. I profilsnittet ved injektionsboringen er PCE koncentrationen reduceret til 12 mg/l i situationen med afværge og 21 mg/l i situationen uden afværge i den inderste del af leren. Disse værdier aftager gradvist mod 0 i retning mod sandsliren.
Af profilsnittene 30 m nedstrøms ses en maksimal PCE koncentrationen på hhv. 42 og 64 mg/l for situationen med og uden afværge. PCE koncentrationen aftager i retning mod sandsliren og når en værdi på hhv. 20 mg/l og 40 mg/l i midten af sandsliren for de to udvaskningssituationer.
Ligesom ved basisscenariet ses her en væsentlig forskel mellem koncentrationsprofilet ved afværgescenariet i forhold til det rene udvaskningsscenarium 30 m nedstrøms injektionsboringen, mens forskellen mellem de samme kurver er begrænset i profilerne gennem injektionsboringen. Forklaringen er her som ved basisscenariet, at lokalt omkring injektionsboringen er vandtilførelsen med til at opretholde en høj diffusionsgradient selv uden tilførsel af permanganat, hvorimod tilført permanganat er nødvendigt for at opretholde den større diffusionsgradient 30 m nedstrøms injektionsfeltet.
Figur 5-3c: Koncentrationsprofiler for PCE fra den inderste del af leren til midten af sandsliren for scenarium 3. Koncentrationen er gældende for vandfasen.
5.4 Scenarium 4 - Reduceret startkoncentration af PCE
I scenarium 4 reduceres startkoncentrationen med en faktor to i forhold til basisscenariet. De tilhørende gennembrudskurver og den samlede massebalance er præsenteret i Figur 5-4a og Figur 5-4b.
Gennembrudskurverne og koncentrationsfordelingen ligner i høj grad situationen med den højere startkoncentration. PCE-koncentrationen halveres over de 30 år for situationen med ren udvaskning.
Figur 5-4a: Gennembrudskurver for scenarium 4 i den nedstrøms ende af sandsliren med afværge (10 års tilførsel af permanganat) hhv. konservativ udvaskning uden afværge. Samlet simuleringsperiode er 30 år.
Ved tilsætning af kaliumpermanganat er hovedparten af PCE mængden i hele sandslirens længde oxideret mod slutningen af afværgeperioden og PCE koncentrationen i den nedstrøms ende er blot på 5 mg/l. Der opnås dog ikke gennembrud af kaliumpermanganat til sandslirens nedstrøms ende. Des ses endvidere, at tilbageslaget af PCE når et koncentrationsniveau på ca. 15 mg/l og nærmer sig kurven hørende til ren udvaskning. De præsenterede kurver ligger på et niveau der, svarer til ca. 50% af niveauet for de tilhørende kurver fra basisscenariet.
Figur 5-4b: Akkumuleret massebalance for PCE og permanganat efter 15 år ved scenarium 4.
Masseopgørelsen til tiden 15 år ligner ligeledes basisscenariet. Uden afværge er den relative andel af udvasket stof den samme. Der tilsættes dog samme mængde permanganat som i basisscenariet, hvilket betyder, at den relative andel af permanganat i forhold til PCE er dobbelt så stor set i forhold til basisscenariet. Der konstateres derfor en større nedbrydning af PCE i oprensningsperioden. 18% af PCE-massen omsættes af permanganat ved dette scenarium, hvilket skal ses i forhold til basisscenariets 14%. Det bør bemærkes at restforureningen i de to scenarier er den samme, hhv. 74% og 75%.
5.5 Scenarium 5 - Aftagende PCE koncentration i leren
Scenarium 5 ligner scenarium 4, men i stedet for generel lavere koncentration af PCE aftager koncentrationen af PCE ind i leren. Koncentrationen er højest i og omkring sandsliren og svarer her til basisscenariet, 82 mg/l i vandfasen. Fra sandsliren aftager koncentration igennem leren og i den inderste del af leren er startkoncentrationen i vandfasen reduceret til 10 mg/l med ligevægt til den sorberede fase. På grund af diffusion ændrer denne koncentrationsfordeling sig med tiden. Gennembrudskurver for dette scenarium er præsenteret i Figur 5-5a.
Figur 5-5a: Gennembrudskurver for scenarium 5 i den nedstrøms ende af sandsliren med afværge (10 års tilførsel af permanganat) hhv. konservativ udvaskning uden afværge. Samlet simuleringsperiode er 30 år.
Gennembrudskurvernes forløb med hhv. uden afværge minder om basisscenariet. Permanganaten når, ligesom i basisscenariet, ikke at slå igennem 30 m nedstrøms injektionen og der er dermed et overskud af PCE i sandsliren i hele oprensningsperioden. Efter endt permanganattilsætning ses tilbageslag af PCE. Dette tilbageslag er dog væsentligt mindre end det der konstateres ved basisscenariet.
Grunden til at tilbageslaget bliver mindre skyldes at PCE’en diffunderer ind i den dybere del af leren i samme takt som det diffunderer ud i sandsliren pga. gradientforskellene i leren. Dette betyder, at PCE’en i den første del af oprensningsperioden fortsat diffunderer ind i leren. På længere sigt vil diffusionsligevægten resultere i, at der alene optræder en diffusionsgradient ud af leren, og diffusionsvejen vil alene være rettet mod sandsliren.
Af gennembrudskurverne ses tilbageslaget af PCE at nå 14 mg/l efter ca. 15 år og langsomt aftagende mod 10 mg/l efter 30 år. I forhold til scenariet uden afværge er koncentrationen ca. 30% lavere.
Massebalancen for scenariet er opgjort i Figur 5-5b. Det fremgår heraf, at der uden afværge udvaskes 31% af PCE-massen i løbet af 15 år. Ved tilsætning af permanganat reduceres den udvaskede PCE-mængde til 19%. 28% af PCE-massen nedbrydes af den tilførte permanganat, og der er 53% af den initielle PCE-masse tilbage i systemet efter 15 år. I forhold til situationen uden afværge er restforureningen reduceret med 16%-point. Af den tilførte permanganat er 27% omsat af PCE mens de resterende 73% er omsat af organisk stof. Denne fordeling ligner i høj grad basisscenariet.
Figur 5-5b: Akkumuleret massebalance for PCE og permanganat efter 15 år ved scenarium 5.
5.6 Scenarium 6 - Femdobling af tilsat permanganat
I scenarium 6 er den tilførte mængde permanganat forøget med en faktor fem i afværgeprogrammet, således at permanganatkoncentrationen er forøget fem gange ved hver puls. Herved opnås en permanganat koncentration omkring injektionsfeltet på ca. 5.000 mg/l. Gennembrudskurver for dette scenarium er præsenteret i Figur 5-6a.
Figur 5-6a. Gennembrudskurver for PCE for scenarium 6 i den nedstrøms ende af sandsliren med afværge (10 års tilførsel af permanganat) hhv. konservativ udvaskning uden afværge. Samlet simuleringsperiode er 30 år.
Det fremgår at PCE-koncentrationen i sandsliren reduceres fuldstændig fra år 6 til år 11. I dette tidsrum ses endvidere et gennembrud af permanganat, som viser at sandsliren er oprenset for PCE. Tilbageslaget efter endt afværge konstateres at nærme sig gennembrudskurven for basisscenariet, og efter 30 år er PCE koncentrationen for de to scenarier stort set ens. Massebalancen for scenariet er præsenteret i Figur 5-6b.
Det rene udvaskningsscenarium svarer til basisscenariet. Ved tilsætning af permanganat omsættes 22% af den samlede PCE-mængde hvilket er 8% point mere end basisscenariet. Den øgede omsætning resulterer i en reduceret udvaskning, der her er 5% af den samlede PCE mængde ved start.
Den resterende PCE mængde i systemet er efter 15 år reduceret med 10% point ved tilsætning af permanganat i forhold til ren udvaskning. Dette er 2% point mere end ved basisscenariet. Af den tilførte mængde permanganat er 90% omsat af organisk stof. Omkring 1 ‰ er udvasket.
Figur 5-6b: Akkumuleret massebalance for PCE og permanganat efter 15 år ved scenarium 6.
5.7 Scenarium 7 - Fordoblet reaktiv zone i leren
I scenarium 7 er der simuleret en situation, hvor den reaktive zone i leren er udvidet med 100%. Dvs. den oxiderede ler er antaget at udgøre 4 cm på hver side af sandsliren. Dette scenarium repræsenterer en antagelse om, at den oxiderede zone på sigt vokser i takt med, at der tilsættes permanganat. Ellers svarer scenariet til basisscenariet. Resultaterne er præsenteret i Figur 5-7.
Figur 5-7a: Gennembrudskurver for PCE for scenarium 7 i den nedstrøms ende af sandsliren med afværge (10 års tilførsel af permanganat) hhv. konservativ udvaskning uden afværge. Samlet simuleringsperiode er 30 år.
Gennembrudskurvernes forløb ved denne simulering ligner i høj grad resultaterne fra scenarium 6, hvor permanganat tilførslen blev forøget med en faktor fem. Alt PCE er omsat i sandsliren mellem år 7,5 og år 11, og der er i denne periode et lille overskud af permanganat i sandslirens nedstrøms ende. Tilbageslaget nærmer sig basisscenariet.
Efter 15 år er der 23% af PCE massen omsat af permanganat. 6% er udvasket mens der fortsat er 71% PCE tilbage i systemet. Set i forhold til det rene udvaskningsscenarium er restforureningen 12% point lavere, og den udvaskede mængde PCE er en tredjedel. I forhold til basisscenariet er massefjernelsen 4% point større og udvaskningen er samtidig 4% point mindre.
Figur 5-7b: Akkumuleret massebalance for PCE og permanganat efter 15 år ved scenarium 7.
5.8 Scenarium 8 - Øget diffusionskonstant
I scenarium 8 er der anvendt en diffusionskonstant for PCE, der er tre gange større end den i basisscenariet anvendte. Den større diffusionskonstant betyder at PCE’en i leren hurtigere vil diffundere ud i sandsliren og medfører højere koncentrationer i sandsliren. Samtidig vil en større stofmængde blive omsat ved behandling. Diffusionskonstanten for permanganat er ligeledes øget med en faktor tre som følge af de initielle randbetingelser vedr. diffusionskonstanterne. I Figur 5-8 er de respektive gennembrudskurver præsenteret for dette scenarium.
For situationen uden afværge ses et betydelig PCE-indhold i sandsliren i hele den betragtede tidshorisont. PCE-koncentrationen aftager fra 82 mg/l til godt 50 mg/l over de 30 år. Koncentrationsniveauet efter 30 år er således knap dobbelt så højt som den tilsvarende udvaskning ved basisscenariet. I situationen med afværge konstateres en reduktion i PCE-koncentrationen, der dog er væsentlig mindre end basisscenariet. Det ses at permanganaten ikke slår igennem ved den nedstrøms ende af sandsliren. Den større PCE koncentration skyldes større uddiffusion og fravær af permanganet i en stor del af sliren. På grund den lille reduktion af PCE koncentrationen under oprensning ses der kun et svagt tilbageslag, og kun som en ændret hældning på den aftagende kurve. I forhold til basisscenariet med afværge er koncentrationen her ca. 50% højere efter 30 år.
Figur 5-8a: Gennembrudskurver for PCE for scenarium 8 i den nedstrøms ende af sandsliren med afværge (10 års tilførsel af permanganat) hhv. konservativ udvaskning uden afværge. Samlet simuleringsperiode er 30 år.
Massebalancen for scenariet er præsenteret i Figur 5-8b. Den øgede diffusion i det konservative tilfælde uden tilførsel af permanganat giver anledning til en forøget udvaskning for PCE på 4% point i forhold til basisscenariet. Dette betyder, at der efter 15 år er udvasket 21%, men fortsat er 79% tilbage i systemet.
Ved den øgede diffusionskonstant konstateres en stigning i PCE-koncentrationen i sandsliren i forhold til basisscenariet, da udvaskningen ikke sker i samme takt som uddiffusionen fra matrix. Den øgede PCE koncentration i sandsliren reducerer diffusionsgradienten mellem ler og sandsliren og dæmper følgelig diffusionsfluxen ud fra lermatrix, navnlig i den nedstrøms ende af sandsliren. Dette forklarer den ringe merudvaskning i forhold til basisscenariet.
Ved tilførsel af permanganat nedbrydes 12% af PCE massen, mens udvaskningen af PCE reduceres til 19%. Efter 15 år er der fortsat 69% PCE tilbage i systemet. Den ringe mereffekt i forhold til basisscenariet skyldes overvejende at omsætningen af PCE ikke er tilstrækkelig til at opretholde en høj diffusionsgradient mellem lermatrix og sandslire. For dette scenarium er der ikke optegnet koncentrationsprofiler på tværs af strømningsretningen, men der ville konstateres en langt større kontrast mellem koncentrationsprofilet gennem injektionsboringen og det tilsvarende profil 30 m nedstrøms. Data udtrukket fra modellen viser en 25 % reduktion i PCE- koncentrationen i den inderste del af leren ud fra injektionsboringen til tiden 15 år. 30 m nedstrøms injektionsboringen er den inderste del af leren fortsat upåvirket til tiden 15 år.
Det skal endelig noteres, at en betydelig del af permanganaten fortsat forbruges til omsætning af organisk stof i den reducerede ler. Der fremgår at ca. 25% af permanganeten er omsat af PCE, mens den resterende del er omsat af organisk stof.
Figur 5-8b: Akkumuleret massebalance for PCE og permanganat efter 15 år ved scenarium 8.
Version 1.0 November 2007, © Miljøstyrelsen.