Gasværkspakkeprojekterne

6. Esbjerg Gasværk

Projektet er udført af Birch og Krogboe A/S /35,36,37/ med laboratorieforsøg af Vandkvalitetsinstituttet /38/. Projektet er finansieret 50% af Esbjerg Kommune og 50% af Miljøstyrelsen.

6.1 Grundlag for afværgeprojekt

Forureningsforhold

Gasværket blev nedlagt i 1964. Et areal på ca. 20.000 m² var forurenet med svagt indhold af tjære på 20 - 200 mg total tjære /kg. Omkring tjærebeholder, tjæreudskiller, tjæreledning mellem tjærebeholder og tjæredestillationsanlæg samt destillationsanlægget var der fundet kraftig jordforurening med flydende tjære. Under vejkasser og langs kloakledninger var ligeledes sket udsivning af ren tjære.

Det sekundære grundvandsmagasin var fo rurenet på grund af udvaskning fra tjære og tjæreforurenet jord. Grundvandsbevægelser var påvirket af adskillige kloak- og vandledninger. På grund af utætheder i kloakkerne blev grundvandet hovedsagelig drænet til Esbjerg Øst rensningsanlæg og ikke til den nærmeste recipient /39,40/.

Risikovurdering

Risikovurderingen for grunden belyste, at jordforureningen primært udgjorde et problem for den fremtidige arealanvendelse.

Målsætning

6.2.1 Målsætning

Afgravning

Til oprensning omkring tjærebeholderen valgtes at afgrave og behandle (termisk) forurenet jord. Ved oprensningen blev der opgravet i alt 4.700 tons tjæreforurenet jord fra tjære- og ammoniakbeholderen.

Termisk behandling

Den kraftigt forurenede jord skulle behandles termisk.

Kompostering

Den svagt forurenede jord (<5%) skulle behandles biologisk ex-site. Jorden blev sorteret, således at svagt forurenet jord (i alt 2.751 tons med mindre end 1% tjære) som forsøg blev behandlet biologisk med overfladeaktive stoffer. I alt 573 tons kraftigt forurenet jord (1 - 5 % tjære ) blev behandlet traditionelt med milekompostering hos Bioteknisk Jordrens A/S.

6.2.2 Teoretisk princip

Målsætning

Målsætningen for den biologiske behandling er, at forureningen nedbringes til 200 ppm /41/. Oprensning til 200 ppm ville tillade deponering på fyldplads eller kontrolleret losseplads, eller at jorden anvendes til afdækning eller retablering af lossepladser.

Den valgte afværgeteknik består af åben kompostering i miler. Det generelle princip for kompostering er beskrevet i afsnit 5.2.2 vedrørende Frederiksberg Gasværk. Ved Esbjerg Gasværk er der for at fremme komposteringseffektiviteten og omsætningshastigheden tilsat vandig opløsninger af detergenter til jorden.

Principskitsen for oprensningsteknik er vist i figur 10.

6.2.3 Laboratorieforsøg

Laboratorieforsøg

Ved forsøgsprojektet blev der udført laboratorieforsøg til fastlæggelse af nedbrydningsbetingelser /38/. Disse forsøg omfattede valg af detergenter og forsøg med tilsætning af tjærenedbrydende bakterier.

Valg af detergenter

Valg af detergenter er baseret på, at de skal være relativt stabile i jorden i forhold til nedbrydningstider, men at de nedbrydes fuldstændigt over en længere periode. De ioniske detergenter (f.eks. anioniske, kationiske og amfotere detergenter) er uegnede til anvendelse i jord, idet de reagerer med jorden. Det er også væsentligt, at detergenterne kan håndteres ved feltforsøg samt at de kan trænge d i jordstrukturen og opnå kontakt til tjæreforurening på jordpartiklens overflade. Der er afprøvet 6 non-ioniske detergenter i laboratorieforsøgene.

Tilsætning af en detergentopløsning på 0,02% har ikke medført forøget udvaskning af tjærekomponenter. Ved laboratorieforsøg blev nedbrydningen ved anvendelse af lave koncentrationer af detergenter (10 – 100 µg/g) forøget 1,5 gange. Højere koncentrationer på 1000 µg/g (0,01%) medførte en betydelig hæmning. Forøgelsen af nedbrydningshastigheden skyldes sandsynligvis ikke en forøgelse af PAH-forbindelsernes opløselighed, men kan muligvis være forårsaget af, at detergenterne svækker adsorptionen til jordpartikeloverfladen, således at tjærestofferne bliver mere tilgængelige for bakteriel nedbrydning. På baggrund af forsøgene blev der udvalgt en alkohol-ethoxylat med butylether detergent (tilføjet hydrofile grupper) til feltforsøget.

Tilsætning af tjærenedbrydende bakterier

Laboratorieforsøg viste desuden, at jord med mindre end 1% tjære var biologisk aktiv og indholdt tjære-nedbrydere, mens tilsætning af fremmede tjærenedbrydende bakterier (Tarco Nord Rensningsanlæg) hæmmede nedbrydningsprocessen. Der er derfor ikke tilsat bakterier i feltforsøgene.

6.2.4 Tekniske detaljer

Den mest tjæreforurenede jord med mere end 5% tjære (3.160 tons) skulle afbrændes på kulfyret kraftværk (Vestkraft), hvor forurenet jord blandes med kul (ca. 1:20) i kulmøllen før termisk behandling. Den behandlede jord indgår i slagger fra kraftværket. Jorden behandles efter frasortering af større genstande. Forurenede større genstande blev lagt i mellemdepot. Forurenet jord med indhold af kviksølv eller cyanid må ikke afbrændes på kraftværker.

Fri tjære

Ved afgravning af fri tjære i tjærebeholderen var det nødvendigt at blande 3 dele sand med 3 dele tjære. I alt blev 3.161 tons jord med mere end 5% tjære sendt til termisk rensning, hvilket svarede til ca. 2.600 tons mere end projekteret. 2.751 tons jord med mindre end 1% tjære blev som forsøg behandlet biologisk med tilsætning af overfladeaktive stoffer.

Feltforsøg

Feltforsøg fandt sted på det nærliggende jordrensningsanlæg i Måde, og bestod i forceret nedbrydning og udvaskning af tjærestoffer fra forurenet gasværksjord med vanding, iltning, gødskning og tilsætning af detergenter. Den behandlede jord bestod af fyldjord med blandet sand, grus og ler. Forsøget er påbegyndt i slutningen af april 1993. Den forurenede jord er udlagt i 5 miler på 1,5 -l 2 m højde og 4 - 5 m bredde, dvs. ca. 500 tons pr. mile. Desuden er der udlagt en kontrolmile, B, på 200 tons.

Opstartsperiode

Milerne blev i opstartsperioden vendt en gang om ugen. Der blev ligeledes i opstartsperioden tilsat 400 kg NPK gødning 2 gange ved udstrøning over de 6 miler. Efter udstrøning af gødning blev milerne vandet i 6 timer over 3 - 4 dage via et sprinkleranlæg med en kapacitet på 11 m³/time. Samtidigt blev der tilsat detergenter med en koncentration på 1,2 kg/ m³ vand, dog ikke til kontrolmilen. Perkolat opsamles og recirkuleres/anvendes til vanding. Se figur 11.

Driftsperiode

Efter opstartsperioden vendes milerne mindst hver 3. uge eller efter behov, dvs. ved lavt iltindhold. Milerne blev vandet efter behov. Målsætningen var at opnå en koncentration på maksimalt 100 mg detergent/kg jord (0,001%). Da detergenten er nedbrydelig, skal den tilsættes i hele forsøgsperioden. Der tilsættes NPK gødning, ca. 250 kg til de 6 miler pr. måned. Der er beregnet et forbrug på 700 g/tons jord (0,007%). Ved gødning er beregnet et støkiometrisk forhold, C:N:P på 35:7:1.

6.2.5 Resultater

Der er ved opstart samt efter 8, 16 og 28 uger udtaget en blandingsprøve fra mile 1, 5 og B samt en blandingsprøve fra mile 2, 3 og 4.

Blandingsprøver

Blandingsprøver er udtaget i en dybde af 50 cm fra 10 steder i jordmilerne og blandet i en spand med en håndspade. Herefter er udtaget ca. 40 g i et 100 ml pyrex "redcap glas" med teflonbelagt gummipakning.

Total tjære og 8 PAH

Ekstraktet fra jordprøven er analyseret ved GC/FID-analyse efter omrystning i 60 minutter med dichlormethan og vand. Der er kvantificeret total indhold af tjære for 8 PAH´er (naphthalen er inkluderet som en PAH).

Iltindhold

Iltindhold i poreluft er målt hyppigt med henblik på at optimere vending af milerne.

Vandprøver

Der er efter henholdsvis 16 og 28 uger udtaget to vandprøver af perkolat fra komposteringsanlægget. Disse er analyseret for PAH´er, BTX (Benzen, toluen, xylen) og phenol.

Effekt af detergent

Resultaterne, jf. figur 12, viste et fald i total tjæreindhold på 10 til 50% (men 30 – 70% for sum af PAH´er) for alle miler, inklusiv kontrolmilen, uden detergenttilsætning. Kontrolmålinger ved opstart på milen uden detergenter viste mod forventning både et lavere indhold af tjære og et lavere procentindhold af PAH´er end målinger ved opstart for de fem miler med detergenttilsætning.

Tjærelugt og misfarvning

Efter 8 uger har jorden mistet en del af tjærelugten og misfarvningen, dog kunne der findes tjæreforurenede lerklumper. Det antages, at lugten skyldes mercaptanforbindelser, og evt. NSO-forbindelser.

Indholdet af de 3-ringede PAH´er (illustreret i figur 13 og 14 med phenanthren og fluoranthren) blev inden for de første 8 uger reduceret i betydeligt omfang såvel med som uden detergenttilsætning. Disse PAH´er er de mest vandopløselige og dermed de mest tilgængelige PAH´er, men også de mest flygtige. Derfor kan den hyppige vending af milerne også have betydning for reduktionen, udover den biologiske omsætning.

Der kunne ikke konstateres nogen signifikant nedbrydning af 5-ringede PAH´er (illustreret i figur 15 med benzo(a)pyren) inden for forsøgsperioden.

Det er ikke muligt af det gennemførte 6-måneders forsøg at udlede, hvornår nedbrydningskurven vil flade ud, eller at give et bud på slutkoncentrationerne efter nedbrydning i flere år.

I tabel 7 illustreres reduktionen over tid for mile 1.

Generelt ses et fald i koncentrationerne inden for de første 2 måneder af forsøget.

Iltforbrug

Det er konstateret, at iltindholdet i poreluften faldt fra ca. 8 - 10% til ca. 2,5% inden for 5 dage efter vending, mens atmosfærens iltindhold er 21%.

Perkolat

Ved to analyser af perkolat fra miler analyseret efter 16 og 28 uger er kun fundet henholdsvis 6 µg total PAH/l og 23 µg total PAH/l. Det totale indhold af kulbrinter i den sidste prøve var 2,6 mg/l, hvilket skyldtes tilsætning af detergenter. Der er analyseret for phenoler i perkolatprøve efter 16 ugers udvaskning, men der er ikke påvist phenoler i prøven.

Stabiliseringsfase

Det kan sammenfattende vurderes, at nedbrydningen af jord fra Esbjerg Gasværk illustrerer "stabiliseringsfasen", jf. afsnit 5.2.2, idet der tilsyneladende ses et hurtigt fald i de lavere PAH´er.

6.3.1 Målsætning

Oprensning af perkolat

Perkolatet er her det vand, som opsamles i tjæreudskilleren på gasværksgrunden. I dette område blev jorden ikke renset, men der blev etableret et dræn. Drænvandet ledes til Esbjergs kommunale renseanlæg /37/, hvor der sker en biologisk rensning af det tjære forurenede grundvand.

6.3.2 Teoretisk princip

Til vurdering af rensningen af perkolat for tjærekomponenter i et almindeligt renseanlæg, blev der etableret et pilotanlæg på det kommunale renseanlæg.

Esbjerg Rensningsanlæg

Esbjerg Øst rensningsanlæg er et fuldt udbygget biologisk rensningsanlæg med kemisk forfældning med jernklorid. Anlægget benytter anaerob slamstabilisering i rådnetank af både slam fra primær- og sekundærfældning efter de aktive slamtanke. Den hydrauliske belastning var i gennemsnit 33.200 m³. Den gennemsnitlige opholdstid er ca. 3 døgn. Ved kemisk fældning produceres der gennemsnitligt 3.600 m³ primær-slam/måned og i det biologiske trin 5.550 m³ sekundær-slam/måned.

Pilotanlæg

Pilotanlægget er bygget på samme principper som fuldskala-anlægget, bortset fra at det indledende mekaniske trin er udeladt. Pilotanlægget kan behandle 25 m³ spildevand/døgn, med en opholdstid på 1 døgn.

6.3.3 Tekniske detaljer

Fortynding

Drænvand fra afværgedræn blev fortyndet med spildevand 100 gange og ledt til pilotanlægget med en gennemstrømning på 15 m³/døgn. Det svarer til en opholdstid på 2 døgn. Det blev vurderet, at den normale fortynding ved tilslutning af afværgedræn til spildevandssystemet i gennemsnit vil være 1.000 gange.

6.3.4 Resultater

Drænvand

Drænvandet indeholdt 1 - 3 mg tjærestoffer /l, hvor hovedparten var PAH´er og en mindre del BTEX, mens der ikke blev påvist phenoler.

Fjernelse i pilotanlæg

Indholdet af tjærestoffer i indløb og udløb samt i primær- og sekundærslam blev målt ved start og efter ophold svarende til 2 slamaldre. De opløste tjærestoffer fjernes 100% for BTX. I primærslam er der konstateret mindre indhold af BTX og PAH på henholdsvis 10 µg/l og 4 µg/l. I det sekundære slam er ikke fundet spor af BTX eller PAH.

Det er konkluderet, at tjæreforurenet grundvand i en fortynding på ca. 100 gange ikke vil forstyrre spildevandsbehandlingen i et biologisk rensningsanlæg.