Miljøprojekt, 1148; Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening – Pilotprojekt med stimuleret in situ reduktiv deklorering - Hovedrapport

Pilotprojekt med stimuleret in situ reduktiv deklorering - Hovedrapport

Sammenfatning og konklusioner

Klorerede opløsningsmidler udgør et betydeligt grundvandsproblem i Danmark. Der er mange udfordringer forbundet med oprensningen af disse, både i forureningens kildeområde og i forureningsfaner. Indenfor de seneste år er der internationalt sket en stærk udvikling i in situ metoder til oprensning af grundvandsforureninger. Der er derfor en stærk interesse for løbende at afprøve lovende afværgemetoder under danske forhold.

Stimuleret reduktiv deklorering i et aktivt system er med lovende resultater afprøvet i et pilotforsøg på Rugårdsvej 234-238 i Odense. Pilotforsøget er etableret i et sekundært sandmagasin, som er overlejret af moræneler. Moræneleren er stærkt forurenet med klorerede opløsningsmidler.

Ved tilsætning af donor (kulstof) og bakterier er den anaerobe deklorering stimuleret i sandmagasinet, så sammensætningen af de klorerede opløsningsmidler er ændret signifikant. Inden forsøgets start dominerede cis-DCE i alle boringer i behandlingsområdet. Efter 201 dages drift dominerer vinylklorid og ethen som et resultat af anaerob deklorering.

Moniteringen umiddelbart nedstrøms forureningens kildeområde har i august 2006 vist indhold af DCE på 21 µg/l og VC på 21 µg/l. Til sammenligning var indholdet af DCE og VC i samme område før oprensningen 2.420 µg DCE/l og 12 µg VC/l. I selve kildeområdet er koncentrationerne også mindsket, men ikke i samme grad. Her tilføres cis-DCE fra den overliggende moræneler til sandlaget. Betydningen af dette er ikke kvantificeret, men ved anvendelse af andre afværgeteknologier vil der ske det samme så længe, at der er forurening tilbage i moræneleren.

Stimuleret reduktiv deklorering som afværgeteknologi baserer sig på, at klorerede ethener kan omsættes trinvist under anaerobe forhold:

Triklorethylen -> Diklorethylen -> Vinylklorid -> Ethen/Ethan

Processen kan stimuleres ved tilsætning af en elektrondonor, som skaber reducerede forhold og danner brint. Brinten anvendes i dekloreringsprocessen som elektrondonor, mens de klorerede ethener anvendes som elektronacceptorer. Processen skal løbe helt til ende, så der dannes ugiftigt ethen/ethan frem for giftige mellemprodukter som vinylklorid. Anaerob deklorering kræver tilstedeværelse af deklorerende bakterier, som enten er naturligt til stede i jorden eller skal tilsættes (bioaugmentation).

Laktat har været anvendt til at stimulere den anaerobe deklorering. Det er lykkedes at omsætte laktaten til brint og acetat og dermed skabe de rette redoxbetingelser i grundvandet (sulfatreducerende forhold) for den anaerobe deklorering i løbet af de første 3 måneder. I forsøget er der tilsat deklorerende bakterier (KB-1^TM bakteriekulturen), men det er ikke afklaret, om det har givet en forøget deklorering. Der er generelt opnået en betydelig vækst i antallet af deklorerende bakterier, hvilket er meget positivt.

Pilotforsøget har været drevet som et aktivt anlæg med recirkulering, som har kørt kontinuerligt i ca. 200 dage. Det behandlede område er ca. 40 m langt og 20 m bredt. Der har været nedpumpet grundvand (ca. 3.500 l/dag) i 3 injektionsboringer og oppumpet en tilsvarende mængde grundvand. Grundvandets hastighed er ved tracerforsøg bestemt til ca. 0,5 m/dag. Opholdstiden har været ca. 60 dage svarende til, at 3 porevolumener er blevet recirkuleret.

Projektet har vist, at det er muligt at designe, etablere og drive et aktivt system med oppumpning og recirkulation af grundvand tilsat donor. I designfasen har den grundige karakterisering af lokaliteten været af stor betydning. De væsentligste driftsproblemer skyldes trykopbygning i sammenhæng med tilklogning i injektionsboringerne. I fremtidige afværgeanlæg bør der gøres grundige overvejelser med hensyn til pumpevalg (driftsikkerhed og ydeevne), filtrering af oppumpet grundvand og regenerering af boringer.

Risikovurderingen af pilotforsøget viser, at tilsætning af laktat til grundvandet i sig selv er uproblematisk. Omsætningen af laktat ved sulfatreduktion giver grundvandet en dårlig lugt af sulfid i behandlingsområdet. Dannelse af metan har ikke givet problemer. Oppumpningen – den hydrauliske kontrol - har været effektiv, så recirkuleringen har ikke givet forøget spredning af klorerede opløsningsmidler nedstrøms. Der er sket en større spredning af donor i sydlig-østlig retning end forventet, men den vurderes ikke at være problematisk.

Udgifterne til pilotprojektet har været 1,9 mio. kr. I forhold til et behandlingsområde på ca. 900 m³ svarer det til udgifter på ca. 2.000 kr/m³ jord. Den høje pris skyldes, at der har været tale om et demonstrationsprojekt, hvor det har været vigtigt med en omfattende dokumentation af hydrauliske forhold og de geokemiske og biologiske processer. Et tilsvarende kommercielt pilotprojekt med et aktivt anlæg vurderes at kunne være udført for ca. 1.000 kr/m³ jord. Beløbet svarer til andre sammenlignelige in situ metoder som eksempelvis kemisk oxidation.

Stimuleret anaerob deklorering har på baggrund af det gennemførte pilotforsøg på Rugårdsvej 234-238 vist sig at have et stort potentiale til oprensning af klorerede ethener. En forurening domineret af TCE/cis-DCE er blevet nedbrudt. Metodens største fordele er, at den er baseret på en biologisk proces, som kan fortsætte, selvom injektionen af donor er stoppet. Den største ulempe er at der undervejs dannes nedbrydningsprodukter, så processen skal køre til ende før en oprensning er en succes. På Rugårdsvej vurderes det, at omdannelsen til ethen ville have været komplet i løbet af 12 måneder, hvis der ikke løbende var tilført cis-DCE fra den overliggende moræneler.

Aktive og passive anlæg har hver især fordele og ulemper. For at kunne drive et aktivt afværgeanlæg er en god hydraulisk ledningsevne en forudsætning. Dette har været opfyldt for Rugårdsvej og vil være opfyldt på mange lokaliteter i Danmark. Omvendt vil der være lokaliteter, hvor forholdene ikke er egnede til aktive anlæg. Der er derfor behov for at udvikle og anvende både aktive og passive anlæg. Nogle anlæg vil efter ½-1 år overgå fra aktiv til passiv drift. På Rugårdsvej er anlægget overgået til passiv drift efter 250 dage.

Stimuleret anaerob deklorering vil kunne anvendes på et bredt udsnit af danske lokaliteter. Det er optimalt, hvis der fra naturens hånd er anaerobe forhold. Afværgeteknologien vil under disse betingelser være økonomisk sammenlignelig med andre in situ metoder. Det konkrete valg mellem anaerob deklorering og andre in situ metoder bør foretages på baggrund af en samlet vurdering af fordele og ulemper for oprensningen af den givne lokalitet.