| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Afprøvning af In-Well Aerator

1. In-Well Aerator

Dette afsnit omfatter en teknisk beskrivelse af stripningsmetoden In-Well Aerator, herunder anvendelsesmuligheder og begrænsninger.

1.1 Baggrund

In-Well Aerator teknologien er udviklet i 1995 hos University of California, Davis, som et alternativ til traditionelle metoder til oprensning af grundvand forurenet med flygtige organiske stoffer /1/ og videreudviklet i Danmark af Adept Technologies A/S. Baggrunden for udvikling af teknologien er nærmere beskrevet i kapitel 4.

1.2 Teknisk beskrivelse

In-Well Aerator er en teknik til oppumpning og rensning af forurenet grundvand.

Teknologien er en in-situ teknik, hvor grundvandet renses ved indblæsning af luft i boringen gennem en belufter. Ved indblæsningen opnås dels oppumpning af grundvandet ved lufthæveprincippet /2/ og dels en stripning af eventuelle forureningskomponenter fra det oppumpede grundvand.

In-Well Aeratoren består af et system af PVC rør, som illustreret i figur 1. In-Well Aeratoren nedsænkes i en traditionel, filtersat boring. Rørene fungerer dels som stigrør i forbindelse med lufthævepumpning dels som beluftere.

For at hindre indblæsning af luft i formationen er der indskudt et PVC-rør mellem luftindblæsningspunktet i boringen og boringens filtersætning. Derved hindres en eventuel forureningsspredning ud i formationen, og vandbehandlingen foregår under kontrollerede forhold inde i boringen.

Niveauet for In-Well Aeratorens indblæsningspunkt og filterets placering i boringen projekteres på baggrund af de aktuelle geologiske forhold, dybden til grundvandsspejlet og de forureningsmæssige forhold.

For at opnå tilstrækkelig plads til de nødvendige installationer skal boringen som minimum udføres i ø200 – ø300 mm.

1.2.2 Virkemåde

In-Well Aeratoren kombinerer grundvandsoppumpning ved lufthæve-princippet med forureningsfjernelse ved stripning. Der sker en stripning af forureningskomponenterne både i forbindelse med oppumpningen/lufthæve-princippet og med forskellige beluftere i boringen.

Figur 1.
Principskitse In-Well Aerator

Der indblæses luft ca. 1 meter fra bunden af boringen. Hermed opnås at densiteten af væskesøjlen inde i boringen reduceres, og der etableres en trykgradient fra formationen til boringen, således at der opnås en pumpeeffekt.

Når luftboblerne stiger op gennem vandsøjlen inde i boringen, vil de flygtige stoffer overføres fra vand til luftfase. Den stigende luft transporterer de flygtige stoffer op mod toppen af boringen/In-Well Aeratoren. Vandet ledes videre forbi en eller flere beluftere, hvor der sker en yderligere stripning af de flygtige stoffer. Antallet af beluftere afhænger blandt andet af oprensningskravet samt koncentrationerne af de forurenende stoffer, og In-Well Aeratoren dimensioneres på baggrund heraf.

1.2.3 Installation

In-Well Aerator installeres manuelt af 2 personer i løbet af en arbejdsdag. Størstedelen af systemet er placeret i boringen. Over jorden eller i en brønd under terræn installeres en kompressor/blæser samt en reguleringsboks på ca. 1 x 1 meter.

Udover kompressor og reguleringsboks består de nødvendige installationer af en trykluftsslange for lufttilførsel og et afgangsrør for oppumpet, renset grundvand samt et afkastrør for luft, eventuelt med et kulfilter til rensning af afkastluften.

Der sker i sagens natur ingen forrensning, før vandet behandles i In-Well Aeratoren. Erfaringer fra USA /1/ og afprøvningen i Danmark viser, at der ikke opstår nævneværdige udfældninger i In-Well Aeratorens dele, hvilket formentlig skyldes, at In-Well Aeratoren udelukkende består af PVC rør, der er forholdsvis glatte, samtidig med den kontinuerlige vandbevægelse i Aeratoren.

1.3 Udledning/afkast

Efter den kombinerede oppumpning og stripning af det forurenede grundvand afledes forureningskomponenterne hovedsagelig på luftform.

1.3.1 Vand

Det behandlede vand kan afledes til kloak eller reinjiceres til grundvandsmagasinet.

Ved et projekt i USA udføres reinjektion til grundvandsmagasinet. Strømningsmønstret og en eventuel cirkulation af grundvand i magasinet (influensradius) ved disse forsøg er ikke dokumenteret.

Ved reinjektion kan opnås en udvaskning af forurening fra den umættede zone, og forureningen transporteres til den mættede zone, hvorfra det opsamles og behandles. For visse forurenende stoffer vil tilførslen af ilt forøge den biologiske nedbrydning af forureningen i magasinet. Ved reinjektion af det behandlede vand er det meget vigtigt, at der nøje føres kontrol for at sikre, at forureningen ikke spredes yderligere i magasinet.

1.3.2 Luft

Afkastluften fra In-Well Aeratoren kan udledes til atmosfæren gennem et aktivt kulfilter. Såfremt forureningsniveauet er under emissionskravene, kan luften udledes direkte til atmosfæren.

1.4 Energi

Der anvendes trykluft som drivkraft i In-Well Aeratoren. Trykluften leveres af en kompressor eller en luftblæser afhængig af det nødvendige tryk og flow.

Ved design af et anlæg er det nødvendigt at beregne luftmængde og indblæsningstryk. Anvendelse af korrekt dimensioneret blæser eller kompressor er meget vigtigt set fra en driftsøkonomisk synsvinkel.

Driftsomkostningerne er en central parameter, da anlæg til oprensning af chlorerede opløsningsmidler ofte vil have en driftstid på flere år.

Under indkøring af In-Well Aeratoren udføres flere pumpeforsøg for at opnå den bedst mulige rensningseffekt ved det laveste energiforbrug.

1.5 Lufthæveprincippet

1.5.1 Teori

Princippet bag lufthævepumpning er, at der tilføres luft til bunden af boringen, hvorved massefylden af vandsøjlen inde i borerøret reduceres. Herved etableres en trykgradient - og således en grundvandsstrømning - fra formationen til toppen af boringen.

Ved indblæsningen af luft, samt under strømningen op gennem boringen, vil flygtige forureningskomponenter opløst i grundvandet kunne afdampe (strippes) til luftfasen og fjernes via denne.

Pumpeeffekten er afhængig af højden af vandsøjlen over
luftindblæsningspunktet i forhold til den totale løftehøjde:

Hvor

H_s er den vertikale afstand fra vandspejl til luftindblæsningspunkt

H_luft er den vertikale afstand fra luftindblæsningspunkt til udledningspunktet.

Figur 2.
Skitse af lufthæveprincip

Neddykningsforholdet er vigtigt for regulering af pumpeydelsen, energiforbrug og rensningsgraden i In-Well Aeratoren. Ved design tilstræbes neddykningsforholdet at ligge så tæt på 1 som muligt og mindst have størrelsen 0,3.

Eksempler på beregning af neddykningsforholdet findes i afsnit 2.4 og 3.4, der omhandler de aktuelle afprøvningssituationer.

1.6 Anvendelsesområder

Anvendelsesområdet er oprensning af opløst grundvandsforurening med flygtige organiske stoffer, herunder chlorerede opløsningsmidler og de lettere fraktioner af olie- og benzinprodukter.

VOC - flygtige organiske stoffer - er stoffer, der på grund af deres høje flygtighed (høj Henry’s konstant og damptryk) har let ved at diffundere fra væske over på dampform. Disse stoffer vil således optræde med forholdsvis høje koncentrationer i gasfasen i et system med væske og gasfase.

Tabel 1.
Udvalgte stoffers flygtighed /4/

For mere detaljeret beskrivelse af stofferne henvises til Miljøstyrelsens projekt nr. 20 /4/.

Der er ikke p.t. udført forsøg med stripning af olieprodukter med In-Well Aerator.

Henry’s konstant for BTEX’er (0,22-0,32) svarer omtrent til værdien for TCE og cis-1,2-dichlorethylen (0,39 og 0,17). Damptrykket for BTEX’erne er ligeledes på niveau med værdierne for de chlorerede opløsningsmidler, jf. tabel 1. Det kan derfor forventes, at stripning af de lettere komponenter i olieprodukter vil være forholdsvis effektivt.