Afværge teknikker for MTBE-forurenet grundvand

4. Afværgeteknikker

4.1 Indledning
4.2 Naturlig nedbrydning – Intern rensning
4.2.1 Indledning
4.2.2 Metodebeskrivelse
4.2.3 Case studies
4.2.4 Metodens begrænsninger/fordele
4.2.5 Monitering
4.2.6 Økonomi
4.3 Stimuleret kemisk/biologisk in situ nedbrydning
4.3.1 Indledning
4.3.2 Metodebeskrivelse
4.3.3 Case studies
4.3.4 Metodens fordele/begrænsninger
4.3.5 Oprensningseffektivitet
4.3.6 Monitering
4.4 Afværgepumpning
4.4.1 Metodebeskrivelse
4.4.2 Metodens begrænsninger/fordele
4.4.3 Oprensningseffektivitet
4.5 Cirkulationsboringer
4.5.1 Metodebeskrivelse
4.5.2 Case studies
4.5.3 Metodens begrænsninger/fordele
4.5.4 Oprensningseffektivitet
4.5.5 Monitering
4.6 Air sparging/biosparging
4.6.1 Metodebeskrivelse
4.6.2 Case studies
4.6.3 Metodens begrænsninger/fordele
4.6.4 Oprensningseffektivitet
4.6.5 Monitering
4.7 Vakuumventilering
4.7.1 Metodebeskrivelse
4.7.2 Metodens begrænsninger/fordele
4.7.3 Oprensningseffektivitet
4.7.4 Økonomi

4.1 Indledning

Dette kapitel beskriver afværgeteknikker til oprensning af jord og grundvand forurenet med MTBE. Detaljer omkring oprydningerne og afprøvninger, der er gennemgået i dette kapitel, er beskrevet i bilag 2. De medtagne afværgeteknikker er valgt primært udfra, om de har været anvendt ved forureninger til oprensning af MTBE eller om metoderne anses for teknisk relevante til afværge af MTBE-forurening. Desuden er de afværgeteknikker medtaget, som er eller vil blive afprøvet af firmaer eller universiteter i laboratorie- eller pilotforsøg.

De afværgeteknikker, der er udvalgt udfra de opstillede kriterier, er:

• naturlig nedbrydning eller intern rensning,
• stimuleret biologisk/kemisk in situ nedbrydning,
• traditionel afværgepumpning og med in-well stripning,
• air sparging
• vakuumventilering,
• cirkulationsboringer,
• aktiv kul filtrering,
• biologiske filtre.

Afværgeteknikker, der ikke er medtaget

Der er ingen tvivl om, at de termiske teknikker virker over for MTBE. Der er imidlertid ikke fundet konkrete oprensninger med MTBE. Der er heller ikke fundet oplysninger om temperaturafhængige parametre som opløselighed og damptryk. Derfor er de termiske teknikker ikke medtaget. Der henvises i øvrigt til Miljøstyrelsen (1998c), hvori de forskellige termiske afværgeteknikker er gennemgået.

Phytoremediering er heller ikke inkluderet, idet MTBE ofte er et grundvandsforureningsproblem, og phytoremediering er mest effektiv i den umættede zone. Der foregår forskning med phytoremediering af MTBE forureninger (se bilag 6).

Monitering

Moniteringen af de enkelte afværgeteknikker for MTBE er kun medtaget i det omfang, at det er nødvendigt at inkludere andre parametre, end der normalt anvendes ved benzinforureninger.

Økonomi og case studies

Økonomien for de enkelte afværgeteknikker er kun medtaget i det omfang, at der findes oplysninger om det. Case studies er inkluderet, hvis der er oprydninger, laboratorie- eller feltforsøg med MTBE forureninger.

4.2 Naturlig nedbrydning – Intern rensning

Miljøstyrelsen (1998e) har defineret naturlig nedbrydning/intern rensning ud fra, at der sker en massereduktion uden tilsætning af hjælpestoffer. Denne definition medfører, at der reelt skal ske en nedbrydning af stofferne i modsætning til f.eks. i USA, hvor fortynding i princippet er gyldig ved intern rensning.

4.2.2 Metodebeskrivelse

Intern rensning kan karakteriseres som kontrolleret naturlig nedbrydning. Metoden er nærmere beskrevet af Miljøstyrelsen (1998d og e) og Bjerg og Arvin (1998). Ifølge sidstnævnte består kontrollen i følgende delelementer:

1. Dokumentation for at der foregår en massefjernelse i felten
2. Tilvejebringelse og sammenstilling af forureningsdata og geokemiske data til sandsynliggørelse af stofnedbrydning
3. Evt. etablering af bevis for nedbrydning af forureningsstoffer gennem laboratorieforsøg
4. Bestemmelse af faneudvikling og tidshorisont for oprensning
5. Risikovurdering
6. Udarbejdelse af plan for langtidsmonitering og handlingsplan

4.2.3 Case studies

Oprensning af MTBE gennem naturlig nedbrydning befinder sig på et indledende niveau i og med, at det endnu er ukendt, hvor hyppigt man vil kunne påvise omsætning af MTBE under feltforhold. Der foreligger p.t. 3 veldokumenterede feltundersøgelser, hvoraf de 2 sandsynliggør, at nedbrydning af MTBE kan finde sted i grundvandet. I den ene blev der konstateret en nedbrydning på 97% (Schirmer og Barker, 1998), mens der i det andet studie blev observeret en nedbrydning på ca. 50% (Borden et al., 1997). I en tredje undersøgelse kunne der ikke konstateres nogen bionedbrydning i felten, hvorimod tilhørende laboratorieundersøgelser viste en meget langsom, men signifikant bionedbrydning (Landmeyer et al, 1998). I alle tre tilfælde var der aerobe forhold i den opstrøms uforurenede akvifer.

En endnu ikke publiceret feltundersøgelse har vist, at MTBE under de undersøgte forhold kan nedbrydes anaerobt (Hurt et al., 1999).

En omfattende undersøgelse i Texas om udbredelsen af forureningsfaner af benzen og MTBE fra benzinspild har vist en overraskende ringe udbredelse af både benzen og MTBE, men det vides ikke p.t., om den ringe udbredelse skyldes nedbrydning (Mace og Choi, 1998).

4.2.4 Metodens begrænsninger/fordele

Der er endnu meget ringe dokumentation for afværgeteknikkens duelighed, herunder betydningen af redoxforhold for den biologiske nedbrydning.

4.2.5 Monitering

Moniteringen skal omfatte analyse af vandprøver for MTBE, BTEX’er og redoxsensitive parametre (ilt, nitrat, ammonium, jern, mangan, sulfat, hydrogensulfid og methan).

4.2.6 Økonomi

Omkostningerne omfatter:

• boringer til udtagning af sediment- og vandprøver
• analyser af vandprøver for MTBE, BTEX’er og redoxsensitive parametre (f.eks. ilt, nitrat, ammonium, jern, mangan, sulfat, hydrogensulfid, methan)
• geokemisk analyse af sedimentprøver
• udførelse af laboratorieforsøg til dokumentation af nedbrydning
• sammenstilling af eksisterende forureningsdata
• modelberegning af retrospektiv og fremtidig forureningsudbredelse
• risikovurdering
• opstilling af moniterings- og handlingsplan
• omkostninger til fremtidige analyser, databehandling og rapportering

Det fremgår af ovenstående, at afværgeteknik baseret på naturlig nedbrydning er karakteriseret ved relativt små omkostninger til maskinelt udstyr, men til gengæld medfører betydelige omkostninger til analyser, konsekvensvurderinger, etc.

4.3 Stimuleret kemisk/biologisk in situ nedbrydning

Stimuleret kemisk og biologisk nedbrydning består i at fremme nedbrydningen af MTBE ved at skabe optimale forhold for de aktuelle processer. Følgende forhold beskrives:

• Tilsætning af iltningsmiddel til biologisk og kemisk nedbrydning af MTBE.
• Tilsætning af primærsubstrat som f.eks. butan for at stimulere bakterier, der kan nedbryde MTBE cometabolisk.

4.3.2 Metodebeskrivelse

Tilsætning af iltningsmidler

Tilsætning af iltningsmidler er beskrevet i USEPA (1998a), Regenesis (1998) og K-V Associates (1998). De relevante iltningsmidler ved in situ nedbrydning af MTBE er ozon, hydrogenperoxid og magnesiumperoxid. Iltningsmidlerne kan tilsættes i boringer eller i permeable vægge. Iltningsmidlerne kan tilsættes som rene stoffer, der langsomt opløses i det grundvand, der strømmer forbi. De kan også opløses i vand og tilsættes vha. pumper. Ozon skal tilsættes kontinuert enten opløst i vand eller som luft (ozon er en luftart).

Kemisk/biologisk nedbrydning

Når der in situ tilsættes iltningsmidler som ozon, hydrogenperoxid eller magnesiumperoxid, er det svært at vurdere, om den stimulerede proces er kemisk eller biologisk, når det drejer sig om relativt let bionedbrydelige stoffer. Det skyldes, at ovenstående iltningsmidlerne relativt hurtigt bliver til ilt, og at ilten i sig selv kan stimulere bionedbrydning af stofferne.

Kommercielle produkter

Kommercielt er der fundet følgende produkter:

• ORC^® (magnesiumperoxid) er udviklet og testet af Regenesis. Baltec har rettighederne til produktet i Danmark.
• C-Sparge™ system (ozon i små bobler).
• hydrogenperoxid med forskellige katalysatorer bl.a. ISOTEC™ , der er baseret på Fenton´s Agent (hydrogenperoxid m. jernkatalysator) og et stof, der forsinker dannelsen af de reaktive hydroxyler.

Tilsætning af primær substrater

Tilsætning af primær substrater til opformering af bakterier, der kan nedbryde MTBE, er ikke afprøvet under feltforhold. Laboratorieforsøg har vist, at det især er C3-C6 alifatiske kulbrinter (propan, butan, pentan og hexan), der har vist sig anvendelige til stimulation af cometabolisk MTBE-nedbrydning. Der henvises til afsnit 3.4 for en nærmere beskrivelse af den foreliggende viden.

ORC^®

ORC^® indeholder bl.a. magnesiumperoxid (MgO₂), der langsomt afgiver ilt ved kontakt med vand. Afgivelsen af ilt varer i mellem 6 og 12 måneder afhængigt af forholdene på den enkelte lokalitet og den tilsatte mængde. ORC^® kan installeres i boringer, hvor det nemt kan udskiftes og erstattes, når det mister evnen til at afgive ilt. ORC^® kan også blandes med jord, der benyttes til opfylding ved udgravninger, eller tilsættes ved Geo-probe teknik.

Effekten af ORC^® på MTBE kendes ikke i detaljer. På 3 lokaliteter er det blevet observeret, at MTBE nedbrydes hurtigere ved anvendelse af ORC (halveringstid mellem 5 og 61 dage) sammenlignet med de sædvanlige aerobe nedbrydningshastigheder (halveringstid mellem 30 og 182 dage). Det skyldes muligvis de høje iltkoncentrationer, der er nedstrøms tilsætningen af ORC^® , men forløbet er endnu ikke eftervist i laboratorieforsøg.

pH af ORC^® i en mættet opløsning er 9-10, så ORC^® resulterer i forhøjet pH. Det høje pH betyder, at væksten af bakterier lige omkring boringer er hæmmet, hvilket medfører, at tilstopning af boringer som følge af vækst af bakterier ikke er et problem. Iltningen vil påvirke andre reducerede stoffer f.eks. jern og mangan. Derfor vil der, hvis grundvandet indeholder jern, ske udfældninger af jern, som giver problemer med tilstopning af boringen.

C-Sparge™

C-Sparge™ er et air sparging system, hvor der i stedet for ren luft tilsættes en blanding af ozon og luft. Ideen er, at de flygtige stoffer fordeler sig til de luftbobler, der tilsættes. Inden i boblerne foregår den kemiske nedbrydning af stofferne (K-V Associates, 1998).

Et demonstrationsprojekt med PCE viste en 20% forøgelse i fjernelsen ved at tilsætte en blanding af ozon og luft (91%) i forhold til kun luft (71%) (bilag 2). Dette viser, at systemet i forhold til PCE ikke er så effektivt. Det er umuligt at vurdere om teknikken kan formindske oprensningstiden for MTBE-forureninger.

4.3.3 Case studies

Hydrogenperoxid og ozon er blevet anvendt ved mindst 20 oprydninger i USA, hvoraf 1 omhandlede MTBE (USEPA, 1998a). ORC^® er ifølge firmaets egne oplysninger blevet anvendt ved omkring 3200 oprydninger i hele verden bl.a. også i Danmark. Mindst 6 af dem omhandler MTBE, hvoraf der er fundet information om de 5.

Tabel 4.1 : Se her

Oversigt over oprensninger, hvor iltningsmidler er blevet brugt til MTBE forurenet grundvand (Regenesis, 1998; USEPA, 1998a).

De 5 oprensninger med ORC^® af MTBE forureninger omtalt i tabel 4.1 viser, at det er lykkedes at få nedbrudt noget af den tilstedeværende MTBE og de øvrige oliekomponenter. Det er imidlertid svært at vurdere, hvor stor en effekt anvendelsen af ORC^® havde i forhold til bare at tilsætte ilt. Der er ingen af sagerne, hvor oprensningen er færdig. Den eneste grund, der er næsten færdigoprenset, er en af servicestationerne i Wisconsin, hvor der i de to moniteringsboringer efter 280 dage ikke kunne måles MTBE. Det er imidlertid ikke muligt at vurdere kvaliteten af oprensningen ud fra kun 2 boringer.

4.3.4 Metodens fordele/begrænsninger

Fordelen ved kemisk iltning er, at processen er relativ hurtig i forhold til f.eks. biologisk nedbrydning.

Et problem ved kemisk iltning er, at en stor del af de øvrige reducerede stoffer herunder reduceret jern og mangan både i sediment og grundvand også bliver iltet. Dette resulterer i et stort forbrug af iltningsmiddel og medfører omdannelse af bromid til bromat, der er kræftfremkaldende. Der er fastsat en grænseværdi af EU for bromat i grundvand på 10 µg/l (Europæiske Fællesskabers Tidende, 1998).

Kemisk set vurderes ORC^® at være et fordelagtigt produkt, fordi det langsomt afgiver ilt til grundvandet, når grundvandet strømmer forbi.

ORC^® er nemmere at kontrollere end eksempelvis air sparging, hvor det er vanskeligt at forudse, hvor luftboblerne strømmer, og derved er det svært at vide, hvilken områder, der påvirkes. ORC^® er en passiv teknologi, der ikke bruger strøm eller kræver luft. Der produceres heller ikke hverken forurenet luft eller vand, der skal renses.

Begrænsningen i anvendelsen af ORC^® er hydraulisk, idet det er relativt lidt grundvand, der passerer en boring. Spredningen af ilt nedstrøms afhænger af dispersionen (den transversale, horisontale dispersion, dvs. den dispersion, der spreder stoffet på tværs af strømningsretningen i det vandrette plan), som normalt er forholdsvis lille. Derfor kræves der mange boringer.

4.3.5 Oprensningseffektivitet

Teoretisk kan kemisk iltning bringe koncentrationen af MTBE ned på hvilket som helst niveau. Reaktionskinetisk er der dog et koncentrationsniveau, hvorunder iltningen bliver gradvis langsommere.

Den biologiske del af iltningsmiddeltilsætning er kun effektiv overfor aerobt bionedbrydelige stoffer, fordi tilsætningen kun sikre, at der er ilt tilstede. Derfor er effektiviteten, målt som slutniveauet, den samme som ved biologisk nedbrydning. Langt de fleste af stofferne i benzin er bionedbrydelige under aerobe forhold. Der kan være problemer med toksiske stoffer, der hæmmer nedbrydningen, eller interaktioner mellem stoffer, der mindsker nedbrydningshastigheden (Dyreborg, 1996).

4.3.6 Monitering

Ved kemisk iltning skal der udover at måle på forureningskomponenterne måles for andre stoffer, som kan blive dannet under den kemiske iltning. Eksempelvis bør der måles for bromid og bromat, hvis der anvendes ozon som iltningsmiddel, idet bromid findes naturligt i grundvandet. Der findes ingen målinger af bromidkoncentrationer i dansk grundvand.

Tabel 4.2
Oversigt over parametre, der skal eller muligvis skal måles ved anvendelse af kemisk iltning som in situ afværgeteknik overfor MTBE i grundvand.

4.4 Afværgepumpning

Afværgepumpning er beskrevet i detaljer i f.eks. National Research Council (1994) og Miljøstyrelsen (1995). Ved en afværgepumpning pumpes forurenet vand op fra &eacuten eller flere boringer filtersat i grundvandszonen. Det oppumpede grundvand skal afhængigt af koncentrationen og typen af forureningen renses eller udledes direkte til f.eks. kloak eller recipient. Princippet i afværgepumpningen er vist i figur 4.1.

Figur 4.1. Princip i afværgepumpning (Fetter, 1992).

Formål

Formålet med en afværgepumpning kan være at fjerne hele forureningen i grundvandet eller at kontrollere/forhindre den videre spredning af forureningen.

Aktiv kulfiltrering og air stripning benyttes ofte til at rense det oppumpede grundvand. Forskellige typer af biologiske filtre benyttes også i begrænset omfang på forsøgsbasis. On site rensningsteknikkerne for MTBE i vand er nærmere beskrevet i kapitel 5.

Multi-Stage In-Well Aerator er en stripningsenhed, hvor stripningen foregår i selve afværgeboringen i specielt designede enheder (Davis Environmental,1998). Målet med systemet er, at det vand, der kommer op, er så rent, at det ikke kræver yderligere rensning. Den luft, der kommer op, skal renses. Multi-Stage systemet består af en nedre beluftningsenhed, der er næsten magen til luftindblæsningen i cirkulationsboringer (se kap. 4.5).

Teknikken er ikke afprøvet på MTBE forurenet grundvand, men på en chloroform-forurening. Pilotforsøg med 140 µg/l chloroform i grundvandet viste bl.a., at med en 8" boring blev der med et vandflow på 40 l/min renset ned til 1-2 µg/l (98-99%) og med et vandflow på 200 l/min ned til 23 µg/l (84%). Enheden er ikke så effektiv overfor MTBE p.g.a. stoffets lavere Henry’s konstant end chloroforms, men tilgengæld vil BTEX`er, der har en højere Henry`s konstant end chloroform, blive fjernet nemmere end chloroform. Så afhængig af sammensætningen af forureningen og kriterier for udledning af det rensede vand kan metoden være et alternativ til on site rensning.

4.4.2 Metodens begrænsninger/fordele

Som afværgeteknik virker afværgepumpning bedst overfor stoffer, der ikke sorberer kraftigt til jorden, idet oprensningstiden ellers forøges meget. Teoretisk forøges oprensningstiden med R (retardationsfaktor) gange for sorberende stoffer. Da MTBE ikke sorberer signifikant til jorden, kræver afværgepumpning af MTBE forurenet grundvand ikke oppumpning af store vandvolumener i forhold til f.eks. ved afværgepumpning af phenantren forurenet grundvand.

I geologiske formationer med meget lavpermeable lag, hvor strømningen er meget lille, er oprensningen begrænset af diffusion ud fra disse lag. Dette forøger oprensningstiden væsentligt, også for MTBE.

Ulempen ved afværgepumpning er, at metoden for det meste kræver en on-site rensning af det oppumpede vand og evt. betaling af vandafledningsafgift.

4.4.3 Oprensningseffektivitet

Generelt virker en afværgepumpning kun effektivt i højpermeable geologiske formationer. I lagdelte formationer er det mindst permeable lag bestemmende for den endelige oprensningstid.

Hvis formålet med afværgepumpning er fuldstændig oprydning i løbet af en overskuelig tidshorisont, skal forureningen ikke bestå af f.eks. olieprodukter som fri fase, idet de opløses langsomt og derved bidrager med forurening over en lang tidshorisont (20-100 år). Den frie fase kan pumpes eller graves op, eller skærmes af med barrierer.

4.5 Cirkulationsboringer

4.5.1 Metodebeskrivelse

Teknik

Metoderne er beskrevet i detaljer i Miller og Roote (1997) og USEPA (1998b). Metoderne medfører, at der etableres et vertikalt flow i formationen omkring en boring med to filtersætninger, jvf. figur 4.2. Vandet løftes fra det nederste filter, hvor vandet strømmer ind, ved hjælp af luftbobler op til det øverste filter, hvor det behandlede vand strømmer ud i formationen igen. Den injicerede luft benyttes udover til at løfte vandet også til at strippe flygtige stoffer og til at ilte vandet. Derved opnås ligesom ved air sparging en kombination af stripning og iltning, der vil kunne forøge bionedbrydningen, hvis den er begrænset af ilt.

Figur 4.2. Princip i en cirkulationsboring (DDC systemet).

Kommercielle systemer

Der er forskellige kommercielle udgaver af teknikken bl.a.:

• No VOC™ systemet er udviklet af Stanford University og sælges af EG&G Environmental i USA og af Elsam i Danmark,
• UVB systemet er udviklet i Tyskland og sælges af IEG Technologies Corporation i USA,
• DDC (Density Driven Circulation) systemet er udviklet og sælges af Wasatech Environmental i USA og af Krüger i Danmark.

I bilag 2 er princippet i de enkelte metoder vist.

4.5.2 Case studies

Metoderne har været anvendt ved demonstrationsoprensninger i USA og Tyskland, dog ikke ved MTBE forureninger.

4.5.3 Metodens begrænsninger/fordele

Det største problem med cirkulationsboringer er, at der kan ske en uhensigtsmæssig horisontal spredning af forureningen, hvis boringen ikke opfanger det cirkulerende grundvand fuldstændigt.

Hvis jorden og grundvandet er reduceret, vil der ske en iltning af de reducerede stoffer. Dette iltbehov kan forøge den tid, det tager at opnå en rensning.

Iltningen af jern og mangan kan også give problemer med tilstopning af boringen, og iltningen kan forårsage forhøjede sulfat- og nikkelkoncentrationer, hvis sedimentet indeholder f.eks. pyrit.

Når vandet strømmer rundt, kan den oprindelige forurening blive spredt over et større vertikalt område.

Den største fordel ved metoden er, at vand tvinges igennem kontinuerte vandrette lav permeable lag, hvorved disse også bliver renset.

Teknikken skaber intet forurenet vand, der skal renses eller udledes til en recipient, men den luft, der kommer op til jordoverfladen skal som oftest renses, hvilken kan være et problem, når det drejer sig om MTBE (se kapitel 5).

Teknikken er desuden ikke afgrænset til bestemte dybder eller magasintyper. En oprensning i USA gik ned til 90 m under grundvandsspejlet.

Under ideelle betingelser kan der opnås en virkningsradius på 50 m. Virkningsradius afhænger af jordlagenes hydrauliske ledningsevne, filterinterval og filterstrækning.

Idet filterintervallet til en vis grad bestemmer virkningsradiusen, kræves der forholdsvis mange boringer ved oprensning i et magasin med lille vertikal udstrækning i forhold til et magasin med en stor vertikal udbredelse. Derfor er økonomien alt andet lige bedre, hvis den vertikale udbredelse har en vis størrelse.

4.5.4 Oprensningseffektivitet

Antallet af cyklus’er er bestemmende for rensningseffektiviteten. Derfor kan oprensningen altid nå det fastsatte mål for oprensningen. Den sidste del af forureningen er, som ved de fleste andre teknikker, relativt dyr at rense.

Ved en cyklus kan der for aromatiske kulbrinter opnås en fjernelse på 70-99% (Krüger, 1998).

For DCC er der beregnet følgende fjernelser af MTBE for en cyklus ved luft/vand-forhold på 20:1 31%, 40:1 48%, 60:1 58%, 80:1 65%, 100:1 70% (Krüger, 1998).

4.5.5 Monitering

I reducerede miljøer bør der måles på de uorganiske stoffer, der også vil blive iltet. Det er primært nitrat, nitrit, ammonium, jern(II), mangan(II), sulfat og sulfid. Desuden bør nikkel inkluderes, hvis sedimentet indeholder pyrit.

Hvis der tilsættes eksempelvis propan eller andre stoffer for at forøge nedbrydningen af MTBE, bør der måles for disse.

4.6 Air sparging/biosparging

Air sparging er beskrevet i detaljer i Johnson et al. (1993). Air sparging er en in-situ teknik, hvor der injiceres luft under grundvandsspejlet, jvf. figur 4.3. De flygtige stoffer fordeler sig mellem vand- og luftfasen, hvorved stofferne fjernes fra vandfasen. Luften transporteres opad som luftbobler eller –kanaler igennem den mættede zone og op til den umættede zone. Derfor vil det ofte være nødvendigt at vakuumventilere i den umættede zone for at kontrollere spredningen af forureningen. I kapitel 4.7 er ventileringsteknikken beskrevet.

Da den injicerede luft indeholder ilt, vil lufttilførslen medfører et forøget indhold af ilt i grundvandet. Dette kan forøge den aerobe biologiske nedbrydning af forureningen.

Der kan tilsættes hjælpestoffer (f.eks. propan) til den injicerede luft for at forbedre effektiviteten af oprensningen ved at opformere specielle typer af bakterier. Propanoxiderende bakterier kan, som beskrevet i afsnit 3.4, nedbryde MTBE cometabolisk.

Den injicerede luftmængde afhænger af, om formålet med air sparging er at tilføre ilt til grundvandet eller at strippe stofferne. I det første tilfælde vil luftmængden være relativt lille, hvorimod der injiceres en stor luftmængde, hvis formålet er at strippe forureningen.

Air sparging anlæg kan drives alternerende, hvorved der kun injiceres luft i kortere tidsintervaller. Ideen bag alternerende drift er, at de kanaler, der eventuelt dannes, kun er der en tid. Næste gang der injiceres luft, vil der ideelt set dannes nye kanaler andre steder, end hvor de var tidligere. Der er dog ingen resultater, der entydigt viser, at alternerende drift er bedre end kontinuert drift.

Ved oprensning af oliestoffer og klorerede opløsningsmidler har air sparging været anvendt til mange fuldskala oprensninger. 57 af disse sager er samlet i en database (Bruell et al., 1997). Der er ikke fundet information om fuld skala oprensninger af MTBE forurenet grundvand med air sparging, men metoden er, som beskrevet i næste afsnit, blevet testet i to laboratorieforsøg.

Laboratorieforsøgene har vist, at der ved air sparging kan fjernes store mængder MTBE, men at den sidste rest på 10-15% tager lang tid. Disse forsøg er udført under optimale forhold med homogent sand/glaskugler og en ny forurening. Under inhomogene forhold vil andelen af MTBE, der er svær at fjerne ved air sparging, forøges.

Tabel 4.3
Oversigt over forsøg og fuldskalaoprensninger, hvor air sparging er blevet anvendt ved MTBE forurenet grundvand.

Air sparging virker bedst i homogene geologiske aflejringer, hvor luften vil fordeles ensartet. Luften vil følge de højere permeable områder, hvorfor oprensningen er begrænset til disse områder. I de mindre permeable områder, er oprensningen kontrolleret af diffusion.

Air sparging kan ofte fjerne en stor del af massen på relativt kort tid.

Metoden er også begrænset af, at den teoretiske viden om transport af bobler i grundvandszonen er mangelfuld. Derfor er der kun en begrænset eksakt viden, hvorimod der er megen praktisk erfaring omkring metoden.

Som udgangspunkt udtrykker Henry’s konstant, hvor effektivt et stof fjernes fra vandfasen. Henry’s konstant for MTBE er 10 gange mindre end for benzen. Dette bevirker, at under ideelle forhold vil MTBE blive fjernet 10 gange langsommere end benzen. Men når den lettilgængelige del af forureningen er blevet fjernet, er oprensningen begrænset af diffusion, hvorefter der ikke er stor forskel på de organiske stoffer, fordi deres diffusionskoefficienter i vand er næsten ens.

Laboratorieforsøgene viste, at 80-85% af MTBE`en blev fjernet forholdsvist hurtigt i homogene medier. I inhomogene medier vil denne oprensningseffektivitet være lavere. Resten kan sagtens fjernes, men det tager meget lang tid, og fordyrer derved oprensningen.

4.6.5 Monitering

Hvis der tilsættes stoffer f.eks. propan til luften for at stimulere den biologiske nedbrydning af MTBE, bør der også måles for disse.

4.7 Vakuumventilering

Vakuumventilering er detaljeret beskrevet i bl.a. Miljøstyrelsen (1998f). Vakuumventilering er en in-situ afværgeteknik, der ved ekstraktion og eventuel injektion af luft skaber en lufttransport igennem den umættede zone. Formålet med denne lufttransport kan være dels at fjerne den flygtige del af forureningen (soil vapor extraction, SVE), dels at forøge jordens indhold af ilt (bioventilering). Det sidste kan medføre en forøget biologisk nedbrydning. SVE benyttes ved flygtige forureninger som f.eks. chlorerede opløsningsmidler og BTEX`er. Bioventilering benyttes i forbindelse med de mindre flygtige, men bionedbrydelige forureningskomponenter.

Princippet i vakuumventilering er, at der udføres en eller flere lodrette/vandrette/skrå boringer, som filtersættes over en given dybde. Der sættes vakuum på boringerne, hvilket resulterer i transport af luft hen imod disse. Denne luft kommer enten fra jordoverfladen eller fra passive eller aktive luftinjektionsboringer. Vakuumventilering er som nævnt en nødvendighed i det fleste oprensninger med air sparging.

4.7.2 Metodens begrænsninger/fordele

Vakuumventilering kan fjerne en stor masse på kort tid af de flygtige stoffer. Vakuumventilering producerer forurenet luft, som skal renses i aktiv kul filtre eller i biologiske filtre (se kap. 5).

Vakuumventilering af MTBE er effektiv i homogene medier.

4.7.3 Oprensningseffektivitet

Af de 19 oprensninger med benzin og gasolie, der blev gennemgået i Miljøstyrelsen (1998f), var der kun 4, der var færdigoprensede, hvoraf de 2 nåede de opstillede oprensningskriterier. De 2 øvrige var meget lerede lokaliteter, hvor ventilering ikke er effektiv, fordi luften kun strømmer i sprækker eller højpermeable lag.

4.7.4 Økonomi

I Miljøstyrelsen (1998f) angives priser for vakuumventilering på 200-1600 kr./m³ forurenet jord eller 200-500 kr./kg forurening. Disse priser gælder for olie- eller gasolie forurenet jord.