Miljøprojekt Nr. 1202 2007 Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening – Modelsimuleringer af PCEoprensning ved kemisk oxidation i moræneler

Modelsimuleringer af PCEoprensning ved kemisk oxidation i moræneler

7 Konklusion

Der er med udgangspunkt i feltdata fra lokaliteten på Dalumvej 34B, Fyn, opstillet en numerisk strømningsmodel til evaluering af de hydrogeologiske og reaktionskemiske processer, der er styrende for kemisk oxidation som afværgestrategi. Der er med modellen udført forskellige afværge- og modelscenarier, hvor randbetingelserne vedr. hydraulik, nedbrydningszone, fordeling og koncentration af forurening samt tilførsel af kaliumpermanganat som oxidationsmiddel er varieret.

De udførte simuleringer med ændring i de reaktionskemiske parametre har vist at:

• En ændret fordelingen/startkoncentration af PCE i leren ændrer ikke væsentligt på tidshorisonten for fuld oprensning.

• En øget dosering af kaliumpermanganat reducerer udløbskoncentrationen i perioden med afværge, men ændrer ikke oprensningsgraden væsentligt målt i massefjernelse, ligesom tidshorisonten for fuld oprensning ikke ændres væsentligt.

• En større reaktionszone og indtrængningsdybde for kaliumpermanganat giver en øget massefjernelse og reducerer PCE-koncentrationen i udløbet, men reducerer ikke tidshorisonten for fuld oprensning væsentligt.

• En øget uddiffusion af PCE ud af lermatrix øger stoffluxen til sandsliren. Under de givne forhold er massefjernelsen for det samlede system beskeden i forhold til basisscenariet, da den øgede PCE-masse i sandsliren ikke omsættes/udvaskes i samme grad som uddiffusionen fra matrix. En optimal doseringsstrategi af permanganat vil for denne situation kunne reducere den samlede oprensningshorisont.

Disse simuleringer viser, at en øget tilførsel af permanganat eller udvidelse af den reaktive zone forbedrer oprensningen, men har begrænset effekt på den PCE-mængde, der findes i den inderste del af leren. Uddiffusion af PCE fra leren er vist at være styrende for den reaktionstilgængelige PCE-mængde i oxideret sand og ler og dermed også for den samlede oprensningshorisont.

De udførte simuleringer med ændring i det hydrauliske system har endvidere vist at:

• En øget vandgennemstrømning i sandsliren sikrer en bedre spredning af det tilførte oxidationsmiddel og fastholder en større diffusionsgradient ud af leren. Der opnås en øget oprensning, men tilsætningen af permanganat øger blot den samlede massefjernelse i begrænset omfang ligesom tidshorisonten for fuld oprensning ikke ændres væsentligt.

• En reduceret afstand mellem sandslirerne øger oprensningens effektivitet væsentligt. Massefjernelsen målt relativt øges i forhold til udgangsscenariet, ligesom tidshorisonten for oprensningen reduceres. Der opnås dog ikke fuld oprensning inden for den betragtede periode med mindre afstanden mellem sandslirerne reduceres til 20-30 cm.

• Koncentrationen af PCE i den inderste del af leren afhænger i høj grad af både afstanden mellem sandslirerne og den betragtede afstand nedstrøms injektionsboringen. I stor afstand fra permanganatinjektionen er den inderste del af leren næsten upåvirket af afværgetiltaget. En øget vandgennemstrømning og/eller øget permanganatdosering udjævner dog koncentrationsforskellen i den indre del af leren langs profilsnittet.

Disse simuleringer viser, at ændringer i det hydrauliske system kan give en forbedret oprensningsgrad som følge af den øgede diffusionsgradient, øget relativ vandgennemstrømning og reducerede diffusionsafstande.

På baggrund af de præsenterede modelscenarier vedr. kemisk oxidation som afværgestrategi, kan det samlet set konkluderes at:

• Ved stor afstand imellem sandslirerne er massefjernelsen ved afværgestrategien beskeden.

• Reduceres afstanden mellem sandslirerne øges massefjernelsen ved afværge.

• Det er muligt at reducere koncentrationen i forureningens nedstrøms ende ved at regulere på strømningshastighed i sandsliren eller afstanden mellem injektionspunkterne.

• Afværgeteknikkens effektivitet målt i massefjernelse er i mindre grad afhængig af startkoncentrationen og fordeling i leren.

• En væsentlig koncentrationsøgning af permanganat giver en fuldstændig omsætning af PCE i sandsliren i oprensningsperioden, men har blot en mindre effekt på den samlede massefjernelse.

• Den tilførte mængde permanganat er ikke nok til at oxidere det organiske materiale i leren og dermed øge den reaktive zone i den betragtede oprensningsperiode.

• En delvist øget reaktiv zone giver en total omsætning af PCE i sandsliren i oprensningsperioden, men har blot en beskeden effekt på den samlede massefjernelse.

• Ved en øget diffusionskonstant mobiliseres PCE fra den inderste del af leren og der konstateres en koncentrationsreduktion i den inderste del af leren omkring injektionsfeltet.

• Oprensning ved hjælp af den anvendte metode kan ikke fjerne PCE fra den indre del af lermatrix inden for en 10-20 årig oprensningshorisont, såfremt afstanden mellem sandslirerne er som på lokaliteten Dalumvej 34B.

Endelig er der udført en simulering for et modelregime, hvor et tilført oxidationsmiddel alene reagerer med PCE uden at reagere med andre stoffer. Denne simulering har vist, at ca. 90% af den betragtede forureningsfane kan fjernes i løbet af 15 år, under forudsætning af, at det tilsatte oxidationsmiddel i langt mindre grad reagerer med organisk stof eller andre stoffer i lermatrix. En oprensningsstrategi med tilsætning af oxidationsmiddel kan således effektivt fjerne PCE under forudsætning af, at det tilførte oxidationsmiddel kun omsættes ved reaktion med PCE. Fremtidsperspektivet ved afværgemetoden afhænger således af, hvorvidt det er muligt at finde et oxidationsmiddel, der i langt mindre grad reagerer med andre stoffer end de klorerede stoffer.