Afprøvede teknologier under Miljøstyrelsens Teknologiprogram for jord- og grundvandsforurening

2 Teknikker til kildeoprensning

2.1 Vakuumventilation
2.1.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.1.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.1.3 Økonomi
2.2 Air sparging
2.2.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.2.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.2.3 Økonomi
2.3 Dampstripning
2.3.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.3.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.3.3 Økonomi
2.4 Termisk ledningsevne
2.4.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.4.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.4.3 Økonomi
2.5 Frakturering
2.5.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.5.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.5.3 Økonomi
2.6 Passiv ventilation
2.6.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.6.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.6.3 Økonomi
2.7 Accelereret nedbrydning med Petrotech
2.7.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.7.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.7.3 Økonomi
2.8 Elektrodialytisk jordrensning
2.8.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.8.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.8.3 Økonomi
2.9 Forceret udvaskning af tjæreforurening
2.9.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.9.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.10 Jordvask
2.10.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.10.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.10.3 Økonomi
2.11 Termisk jordbehandling
2.11.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.11.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.11.3 Økonomi
2.12 Geooxidation
2.12.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.12.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.12.3 Økonomi
2.13 Fytooprensning af olie- og tjæreforureninger
2.13.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.13.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.13.3 Økonomi
2.14 Fytooprensning af metalforurenet jord
2.14.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.14.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.14.3 Økonomi
2.15 Fytooprensning i kombination med genmodificerede bakterier
2.15.1 Formål og teknologiaktiviteter
2.15.2 Resultater af teknologiaktiviteter
2.15.3 Økonomi

I dette kapitel gives en overordnet præsentation af virkemåde, udførte teknologiaktiviteter samt hovedresultater og vurderinger heraf for teknikker beregnet til oprensning af kildeområder (områder med betydende jordforurening; residual eller mobil fri fase).

2.1 Vakuumventilation

Vakuumventilation er en in situ afværgeteknik baseret på oppumpning af luft fra den umættede zone. Den engelske betegnelse for teknikken er Soil Vapor Extraction (SVE).

Vakuumventilation er baseret på fjernelse af gasfasen af stoffer med et højt damptryk fra jordlagene, så som BTEX´er og chlorerede opløsningsmidler (flygtige stoffer). Som en sidegevinst medfører ekstraktionen typisk en tilførsel af iltholdig jordluft til oprensningsområdet, hvorved en eventuel biologisk nedbrydning af f.eks. oliekomponenter kan forceres.

Vakuumventilation kan anvendes i sandede jordlag – eller grovere – og en typisk begrænsning i oprensningseffekten er langsom diffusiv frigørelse af forureningskomponenter fra finkornede lavpermeable/vandmættede jordlag i den umættede zone samt fra kapillarzonen.

Jordventilation anvendes typisk overfor kildeområder for forurening, men i særlige tilfælde kan små simple ekstraktionsanlæg desuden med fordel anvendes udenfor kildeområder, f.eks. til afværge af forureningsspredning til huse over grundvandsfaner.

2.1.1 Formål og teknologiaktiviteter

Følgende projekter er udført med særlige teknologiudviklende aktiviteter finansieret af Miljøstyrelsens teknologiprogram:

2.1.1.1 Strøget, Ikast

Projektet omfattede oprensning af en PCE forurening fra den umættet zone, fra toppen af den mættede zone i sandede jordlag samt i et terrænnært lerlag. Den umættede zone havde en vertikal udbredelse på ca. 18 meter. Oprensningen blev foretaget ved en kombination af vakuumventilation i det umættede sand og ler samt afværgepumpning.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:
At tilvejebringe vidensgrundlag med henblik på at optimere anvendelsen af vakuumventilation under danske forhold.
At dokumentere effekten af vakuumventilation på den aktuelle grund.
At identificere nøgleparametre for dimensionering, monitering og afslutning af oprensninger med vakuumventilation.
At udarbejde retningslinier for etablering, drift, monitering og afslutning af oprensningen på den aktuelle grund.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:
Etablering af et on-line GC-system til fastlæggelse af forureningsniveau i ekstraheret poreluft.
Detaljeret monitering af forureningsudbredelsen i poreluften (ved hjælp af boringer) terrænnært og dybt i den umættede zone samt i grundvandet i et udvalgt område.
Valg af modelværktøj og opstilling af en model til brug for vurdering af design, tests og driftsresultater.
Detaljeret monitering under forskellige driftsformer (kontinuert, cyklisk og ved ekstraktion fra forskellige grupper af filtre mv.).

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til ref. 1.

2.1.1.2 Drejøgade, København

Projektet omfattede oprensning af forurening med terpentin og PCE/TCE samt nedbrydningsprodukter fra ca. 8 – 9 meter umættet zone og toppen af grundvandszonen i sandede jordlag. Oprensningen blev foretaget ved en kombination af vakuumventilation og airsparging fra vandrette boringer. Aktiviteter og resultater vedrørende airsparging er præsenteret i afsnit 2.2.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:
At dokumentere vakuumventilation under danske forhold.
At fastlægge dimensionsgivende parametre.
At fastlægge det nødvendige moniteringsprogram til drift og indkøring.
At fastlægge det nødvendige moniteringsprogram til afslutning af sagen.
At udarbejde retningslinier for dimensionering, drift og afslutning af sådanne oprensninger, der kan anvendes af bygherrer, myndigheder og rådgivere.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:
Design og installation af multilevel samplere.
Indledende tests til fastlæggelse af hydrauliske/pneumatiske parametre.
Modellering af konfigurationer og længder af ekstraktionsfiltre.
Installation af horisontale ventilationsfiltre.
Etablering af et on-line GC-system til fastlæggelse af forureningsniveau i ekstraheret poreluft.
Detaljeret monitering under forskellige driftsformer (kontinuert, cyklisk, ekstraktion fra forskellige filtre mv.).
Tracertest til vurdering/kontrol af anlæggets dimensionering.
Monitering for tilbageslag.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 1/.

2.1.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:
Vakuumventilation er en anvendelig teknik til oprensning af flygtige stoffer fra den umættede zone. Forekomst af lavpermeable forurenede jordlag samt puljer af fri fase kan dog afføde vanskeligheder med at nå oprensningsniveauer svarende til eliminering af forureningsrisici. Dette skyldes langsom diffusiv frigivelse af forurening fra de lavpermeable lag samt langsom opløsning/afdampning af stof fra eventuel fri fase. Problemerne med at opnå tilstrækkelig oprensning kunne ikke elimineres ved en højere ekstraktionsrate for poreluften. Det var således ikke luftudskiftningen som begrænsede forureningsfjernelsen.
Der kan tilvejebringes et rimeligt dimensioneringsgrundlag ved in situ tests med mobilt ekstraktionsudstyr. Disse tests udføres typisk på et mindre antal boringer på lokaliteten og består i samhørende vakuumekstraktion med mobilt udstyr af poreluft fra en boring og registrering af vakuumudbredelsen i omkringliggende boringer eller poreluftsonder. Oprensningsstrategien bør dog løbende revurderes og korrigeres under driften.
Den markant største reduktion af poreluftens forureningsniveau er opnået indenfor de første få dage til to uger. Herefter blev forureningsfjernelsen bestemt af diffusion fra lavpermeable lag samt opløsning/afdampning fra fri fase som nævnt ovenfor.
Efter pumpestop ses signifikante tilbageslag i poreluftens forureningsniveau. Tilbageslagene var omtrent fuldt udviklede efter ca. en måned og aftog i niveau med antallet af ekstraktionscyklusser. På denne baggrund anbefales tilsvarende anlæg drevet cyklisk med genstart af ekstraktionen, når tilbageslaget er omtrent fuldt udviklet.
På projekterne er der opnået større forureningsfjernelse ved samtidig ekstraktion fra boringer i periferien af og centralt i kildeområdet end ved ekstraktion kun fra centrum af kildeområdet.
Monitering af forureningsniveauet i afkastluft med on-line GC-systemer har medført en lang række forskellige problemer. Systemerne har gennemgående været meget omkostningskrævende, ustabile og har ikke givet data af den forventede kvalitet. På denne baggrund kan den anvendte type GC-systemer først anbefales ved lignende oprensninger efter en væsentlig videreudvikling.
Anvendelse af modeller i forbindelse med vakuumventilationsprojekter skal ske udfra en meget klart defineret målsætning, og det bør kritisk vurderes, hvorvidt der foreligger eller kan tilvejebringes et tilstrækkeligt detaljeret datagrundlag for modellen. Simuleringer af forureningsfjernelse fordrer modeller med moduler til dynamisk beregning af fasefordelinger. Sådanne modeller kræver dog en erfaren operatør og er forholdsvis omkostningskrævende at opstille og anvende.

2.1.3 Økonomi

I tabel 2.1 er de omtrentlige omkostninger til den gennemførte oprensning angivet. Det skal bemærkes, at udgifterne omfatter projektets totale omkostninger til såvel vakuumventilation som air sparging. Udgifterne til aktiviteter under teknologipuljen er ikke indeholdt i tabellen.

Tabel 2.1.
Skønnede samlede projektomkostninger eksklusiv udgifter til aktiviteter afholdt under Teknologiprogrammet. Hele 1000 kr. ekskl. moms, prisniveau 2001. For detaljerede oplysninger vedrørende projekterne henvises til reference 1. De anvendte teknikker har i projektperioden været under udvikling/afprøvning, hvorfor overslagene i tabel 2.1 kan være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager.

Se her!

2.2 Air sparging

Air sparging er en in situ afværgeteknik baseret på indblæsning af atmosfærisk luft i og/eller under den forurenede del af den mættede zone. Ofte foretages indblæsningen 1,0- 1,5 meter under de forurenede jordlag.

Indblæsningen kan dels foretages med henblik på fjernelse af stoffer med et højt damptryk fra jordlagene, såsom BTEX´er og chlorerede opløsningsmidler (flygtige stoffer), og dels med henblik på at øge den mikrobielle omsætning af aerobt nedbrydelige stoffer, såsom let og tung gasolie, ved tilførsel af ilt med den atmosfæriske luft. Air sparging som udelukkende sigter mod forceret biologisk nedbrydning benævnes ofte "bio sparging".

Ved air sparging vil der oftest være behov for at etablere et vakuumventilations system til opsamling af flygtige stoffer som overføres (strippes) fra grundvandszonen til den indblæste luft.

Air sparging kan anvendes i sandede jordlag eller grovere jordtyper. Den typiske begrænsning i oprensningseffekten er langsom diffusiv frigørelse af forureningskomponenter fra finkornede lavpermeable jordlag i den mættede zone samt fra kapillarzonen. Endvidere kan sådanne lavpermeable jordlag i den mættede zone udgøre en barriere for luftstrømningen og medføre, at den indblæste luft under opstigningen i grundvandszonen strømmer ud af oprensningsområdet og ikke berører de forurenede jordlag. Anvendelse af air sparging i opsprækkede medier som kalk er overordentligt problemfyldt på grund af vanskeligheder med at kontrollere strømningen af den indblæste luft.

Air sparging anvendes overfor kildeområder for forurening på residual fri fase. Større puljer af mobil fri fase bør oppumpes før etableringen af air sparging. På grund af forholdsvis høje driftsudgifter kan air sparging som hovedregel ikke anbefales anvendt overfor forureningsfaner i grundvandet.

2.2.1 Formål og teknologiaktiviteter

Med støtte fra Miljøstyrelsens teknologiprogram er der på en enkelt lokalitet udført særlige teknologiudviklende aktiviteter.

Projektet blev gennemført på Drejøgade i København og omfattede oprensning af forurening med terpentin og PCE/TCE samt nedbrydningsprodukter fra ca. 8 – 9 meter umættet zone og toppen af grundvandszonen i sandede jordlag. Oprensningen blev foretaget ved en kombination af vakuumventilation og air sparging fra vandrette boringer. Aktiviteter og resultater vedrørende vakuumventilationen er præsenteret i afsnit 2.1.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:
At dokumentere anvendelsen af air sparging under danske forhold.
At fastlægge dimensionsgivende parametre.
At fastlægge det nødvendige moniteringsprogram til drift og indkøring.
At fastlægge det nødvendige moniteringsprogram til afslutning af sagen.
At udarbejde retningslinier for dimensionering, drift og afslutning af sådanne oprensninger, der kan anvendes af bygherrer, myndigheder og rådgivere.

Med henblik på at opfylde disse formål er der i det samlede projekt med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:
Design og installation af multilevel samplere i den umættet og mættet zone.
Indledende test til fastlæggelse af hydrauliske parametre.
Installeret horisontale boringer med filtre til indblæsning af atmosfærisk luft.
Etableret et on-line GC-system til fastlæggelse af forureningsniveau i ekstraheret poreluft. Systemet blev anvendt til registrering af eventuelle ændringer i forureningsniveauet som følge af start eller standsning af air spargingen.
Detaljeret monitering under forskellige driftsformer (kontinuert og cyklisk).
Monitering for tilbageslag.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 1 og 1b/.

2.2.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:
På lokaliteter med dårlige plads- og adgangsforhold kan horisontale filtre over og under grundvandsspejlet installeres ved hjælp af såkaldt "blind-hole" teknik. Denne installation stiller dog særlige krav til materialevalg og erfaringsgrundlag hos entreprenør og rådgiver. Forekomst af større sten i jordlagene kan komplicere eller umuliggøre installationen.
Air sparging er en anvendelig teknologi til oprensning af flygtige stoffer fra den mættede zone. Forekomst af lavpermeable forurenede jordlag samt puljer af fri fase kan dog medføre betydelige vanskeligheder med at nå tilstrækkelig høj oprensningseffekt. Dette skyldes langsom diffusiv frigivelse af forurening fra de lavpermeable lag samt langsom opløsning/afdampning af stof fra eventuel fri fase.
Monitering af forureningsniveauet i afkastluft med on-line GC-systemer har medført en lang række forskellige problemer. Systemerne har gennemgående været meget omkostningskrævende, ustabile og har ikke givet data af den forventede kvalitet. På denne baggrund kan den anvendte type GC-systemer først anbefales ved lignende oprensninger efter en væsentlig videreudvikling.

2.2.3 Økonomi

I tabel 2.2 er de omtrentlige omkostninger til den gennemførte oprensning angivet. Det skal bemærkes, at udgifterne omfatter projektets totale omkostninger til såvel vakuumventilation som air sparging. Udgifterne til aktiviteter under teknologipuljen er ikke indeholdt i tabellen.

Tabel 2.2.
Skønnede samlede projektomkostninger eksklusiv udgifter til aktiviteter afholdt under Teknologiprogrammet. Hele 1000 kr. ekskl. moms, prisniveau 2001. For detaljerede oplysninger vedrørende projektet/erne henvises til reference 1 og 1b. De anvendte teknikker har i projektperioden været under udvikling/afprøvning, hvorfor overslagene i tabel 2.2 kan være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager.

Se her!

2.3 Dampstripning

Dampstripning tilhører en gruppe af termiske teknikker som kan anvendes ved in situ oprensning af forurenet jord og grundvand i kildeområder.

De termiske teknikker er baseret på en række mekanismer som optræder når temperaturen i det forurenede kildeområde hæves markant, herunder: At flygtigheden af de fleste stoffer øges markant, at bindingen til jorden ved sorption svækkes for de fleste stoffer, at mobiliteten af frie faser i jordmiljøet øges, at kogning af fri fase og vand starter ved en relativ lav temperatur, at kogning af porevand medfører dannelse af gasfase overalt i jordlagene, at reduceret vandindhold som følge af kogning medfører større pneumatisk ledningsevne, at visse stoffer nedbrydes kemisk in situ mv.

Oprensningsmetoden dampstripning er udviklet i USA og anvendes ved oprensning af chlorerede opløsningsmidler, olieprodukter og creosot i sandede jordlag med indlejrede horisonter af silt og ler.

Ved dampstripning opvarmes jordlagene af den varme som afgives, når damp kondenserer ved kontakt med kold jord/grundvand. Ved opstart af dampinjektionen opvarmes jordlagene umiddelbart omkring boringerne gradvis til damptemperatur, hvorefter der udbredes en dampzone fra injektionsboringerne. Dampinjektionen indledes typisk fra en række boringer i periferien af kildeområdet, således at der opnås en sammenhængende ring af damp omkring kildeområdet og herefter en mobilisering af forureningen mod den centrale del af kilden. I den centrale del af kildeområdet foretages ekstraktion af poreluft, grundvand og damp med henblik på at opnå en dampstrømning fortrinsvis ind mod kildeområdet samt for at opnå en opsamling af den mobiliserede forurening på gas- og væskeform.

Dampstripningen foretages typisk med kontinuert injektion til hele oprensningsområdet har nået damptemperatur efterfulgt af en periode med cyklisk drift. Ved cyklisk drift foretages en pludselig trykaflastning i det opvarmede område, hvorved der kan opnås en forøget oprensningseffekt i grundvandszonen samt i lavpermeable jordlag som ligger i omkring dampzonen. Ved oprensning i den umættede zone kan det i visse tilfælde være fordelagtigt at tilsætte atmosfærisk luft til den injicerede damp.

Ved dampinjektionen tilføres ilt med dampen og typisk også som led i vakuumventilationen til opsamling af damp, forurening og poreluft. Herved hæves redoxpotentialet i oprensningsområdet, og det er dokumenteret, at der i det varme, vandholdige, iltede miljø kan forekomme en kemisk oxidation (vådoxidation) af forureningskomponenter.

De væsentligste ulemper ved dampstripning er knyttet til opvarmning af bygninger, brugsvand, kloakledninger mv. En teoretisk mulig ulempe ved dampstripning er risikoen for vertikal mobilisering af fri fase forurening som følge af ansamlinger heraf i kondensationsfronten. Dette har været genstand for både teoretiske og praktiske undersøgelser. P.t. tyder intet på, at problemet eksisterer, men der forskes stadig intensivt i emnet.

Til brug for design af anlæg til dampstripning har Miljøstyrelsen udviklet en regnearksbaseret model, hvormed dampzoners og injektionsraters udvikling over tid kan estimers. Modellen samt brugermanual kan downloades fra Miljøstyrelsens hjemmeside.

2.3.1 Formål og teknologiaktiviteter

Med støtte fra Miljøstyrelsen er der gennemført to projekter med dampstripning og yderligere to oprensninger pågår. Det følgende omhandler kortfattet disse projekter.

2.3.1.1 Brüel og Kjær, Nærum

Projektet er afsluttet i 1998 og omfattede oprensning af PCE fra en 15 meter tyk umættet zone primært bestående af sand med indslag og indlejrede silt- og lerlag. Oprensningen blev foretaget ved dampinjektion på skift i tre boringer centralt i kildeområdet og samtidig vakuumventilation i syv til ni boringer omkring injektionsstedet.

Miljøstyrelsen blev engageret i projektet relativt sent i forløbet - efter at anlægget var sat i drift og driftsstrategien fastlagt. Aktiviteterne under teknologipuljen har derfor primært omhandlet supplerende monitering og redegørelse for teorien bag dampoprensning samt rapportering af data fra oprensningen.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:
At beskrive teorien bag dampstripning som oprensningsmetode.
At foretage supplerende monitering til belysning af udbredelsen af dampzoner og oprensningseffekt.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:
Foretaget en grundig teoretisk gennemgang og beskrivelse af dampstripning som oprensningsmetode.
Foretaget supplerende monitering af temperatur og tryk. Moniteringen af temperatur er foretaget med termofølere med automatisk dataopsamling, mens trykmålingerne er foretaget ved terræn på målerør på forskellig dybde i den umættede zone.
Foretaget supplerende monitering af forureningsniveauet i den ekstraherede gasfase ved hjælp af måleudstyr udviklet af Brüel og Kjær suppleret med akkrediterede kulrørsmålinger.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 2/.

2.3.1.2 Industrivej, Hedehusene

Projektet omfatter oprensning primært af PCE i en ca. 6 - 8 meter tyk umættet zone primært bestående af sand med indslag og indlejrede lag af silt og ler. Desuden søges den øverste ca. halve meter af et underliggende lerlag oprenset. Oprensningen bliver foretaget i tre delområder på skift og er netop afsluttet i det første delområde. Der er i alt etableret ca. 150 kombinerede injektions- og ekstraktionsboringer og boringer til oppumpning af sekundært grundvand umiddelbart over ovennævnte lerlag. Grundvandsoppumpningen er suppleret med sugespidsanlæg. Oprensningen foretages ved dampinjektion i forureningens periferi og ekstraktion af poreluft, damp, grundvand og kondensat centralt i kildeområderne.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:
At belyse oprensningseffekten i oprensningsintervallet og i den øvre del af den underliggende moræneler.
At belyse en mulig horisontal forureningsspredning.
At tilvejebringe en detaljeret belysning af dampfrontens udseende og udvikling over tid.
Dokumentere oprensningseffekten under cyklisk drift.
At dokumentere eventuelle geotekniske ændringer.
At undersøge ændringer i terrænnær jordstruktur samt plante- og dyrelivet i de terrænnære jordlag.
At dokumentere eventuelle ændringer i den grundvandskemiske sammensætning af vandet i det opvarmede sekundære magasin umiddelbart over lerlaget.
At dokumentere tidshorisonten for afkøling af jordlagene efter standsning af dampinjektionen.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:
Sonderinger med MIP sonde før og efter oprensningen i udvalgte felter samt analyse af et stort antal jord- og vandprøver.
Poreluftmålinger i og udenfor oprensningsområdet før og efter oprensningen.
Detaljeret temperaturmonitering horisontalt og vertikalt ved hjælp af termofølere for hver 10 – 25 cm i udvalgte boringer opkoblet til SRO samt for hver 0,5 til 0,75 m i boringer som aflæses manuelt.
Udvidet dokumentation af forureningsniveauet i den ekstraherede gas- og vandfase under cyklisk drift ved henholdsvis felt-GC og akkrediterede analyser.
Præcisionsnivellementer før, under og efter oprensningen.
Analyse af jordprøver samt plante- og dyrearts bestemmelser og tællinger før og efter opvarmningen.
Grundvandsprøvetagning i det opvarmede sekundære magasin over lerlaget før og efter oprensningen.
Halvårlig temperaturmonitering i udvalgte boringer i en treårig periode efter standsning af opvarmningen.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 2/.

2.3.1.3 Østerbro, Aalborg

Projektet omfattede oprensning af terpentin og PCE i umættet og mættet zone. Forureningen var knyttet til umættet sand til ca. 1,7 m u.t. og mættet sand til ca. 3,7 m u.t. Herunder er der smeltevandsler til stor dybde. Den største del af forureningens kildeområde var beliggende under det tidligere renseri og tilstødende bygninger. Oprensningen et foretaget ved dampinjektion i forureningens periferi og ekstraktion af poreluft, damp, grundvand og kondensat centralt i kildeområderne. Projektet er afsluttet i foråret 2001.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:
At tilvejebringe en detaljeret dokumentation af den horisontale temperaturudbredelse i og omkring kildeområdet.
At tilvejebringe en detaljeret belysning af dampfrontens vertikale udseende og udvikling over tid udvalgte steder i kildeområdet.
At belyse eventuel vertikal mobilisering af fri fase ned i lerlaget under oprensensningsområdet.
At dokumentere trykforholdene i og omkring dampzonen under forskellige driftsscenarier.
På et helt overordnet niveau at dokumentere en eventuel forureningsfjernelse ved in situ oxidation (vådoxidation).
At tilvejebringe en detaljeret dokumentation af forureningsfjernelsen under cyklisk drift.
At belyse variationer i fugtigheden af den ekstraherede gasfase under cyklisk drift.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:
Foretaget manuelle temperaturmålinger i et stort antal boringer, herunder injektions/ekstraktionsboringer, i alt ca. 280 termofølere.
Foretaget automatisk registrering af temperaturen hvert femte minut i udvalgte boringer - forsynet termofølere for hver 10 cm.
Udtaget intakte jordkerner fra toppen af lerlaget og udført analyser centralt i kildeområdet før og efter oprensningen.
Etableret målerør for tryk i fem forskellige dybder i to boringer. Målingerne udført ved at etablere (påtrykke målerørene) og registrere det nødvendige tryk for netop at etablere et svagt luftflow.
Hyppig måling af ilt og kuldioxid i den ekstraherede luft før under og efter dampinjektionen.
Hyppig registrering af forureningsniveauet i den ekstraherede luft under den cykliske drift. Målingerne blev foretaget med PID apparat suppleret med akkrediterede kulrørsanalyser.
Automatisk registrering af fugtigheden i den ekstraherede gasfase inden køling og væskeudskilning ved hjælp af en sensor af typen Rense HX-730-M-02 monteret med datalogger.

2.3.1.4 Vesterbro, Odense

Projektet omfatter oprensning af PCE fra den umættede zone i sandede og siltede jordlag fra ca. 2 – 6 m u.t. Oprensningen foretages ved en termisk assisteret vakuumventilation, hvor der foretages dampinjektion i en boring under forureningen samt vakuumventilation fra to sektionerede horisontale boringer og én vertikal boring i de forurenede jordlag. Sideløbende hermed foretages grundvandsoppumpning fra områdets terrænnære magasin umiddelbart under oprensningsområdet.

Aktiviteterne finansieret af Miljøstyrelsens teknologiprogram har følgende formål:
At styrke designgrundlaget for oprensningen ved modelstudier af varmeudbredelsen i forbindelse med dampinjektionen.
At tilvejebringe en detaljeret dokumentation af fjernelsesraten for PCE.
At foretage en detaljeret monitering af forureningsforholdene i den mættede zone under oprensningsområdet.
At foretage en detaljeret temperaturmonitering horisontalt og vertikalt under oprensningen.
At dokumentere en eventuel forureningsspredning i grundvandszonen.
At dokumentere en eventuel forureningsspredning i den umættede zone.
At dokumentere eventuelle geotekniske sætninger som følge af oprensningen.
At opstille et totalt miljøregnskab for oprensningen.

Med henblik på at opfylde disse formål udføres der med støtte fra Teknologiprogrammet følgende:
Modelsimuleringer af damp-, varme- og trykudbredelse for forskellige injektions- og ekstraktionsscenarier. Arbejdet udføres med henblik på at kunne designe dampanlægget og indrette driften således, at uacceptabelt høje temperaturer terrænnært undgås.
Monitering af forureningsniveauet i den ekstraherede gasfase ved laboratorieanalyser og ved automatiske samt manuelle PID-målinger.
Monitering af forureningsforholdene i den mættede zone under oprensningsområdet ved laboratorieanalyse af ekstraheret grundvand/kondensat.
Temperaturmonitering ved hjælp af temperaturboringer til manuel aflæsning og boringer opkoblet til SRO-anlæg og placeret nær/under bygninger eller eksterne ledninger.
Analyse af grundvandsprøver før, under og efter opvarmningen.
Analyse af poreluftprøver før, under og efter opvarmningen.
Fotodokumentation og præcisionsnivellementer før, under og efter oprensningen.
Udarbejdelse af overordnet og detaljeret miljøregnskab for projektet ved hjælp af en model udviklet af Banestyrelsen under LIFE 96.

2.3.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:
Dampstripning er en effektiv teknik til opvarmning af sandede jordlag og kan være effektiv til at øge forureningsfjernelsen i forhold til konventionel vakuumventilation.
Opvarmning til kogepunktet af et tre meter tykt lavpermeabelt lag mellem to dampzoner tager generelt omkring en måned.
Ved jordkoncentrationer af PCE i den umættede zone på over ca. 1.000 mg/kg kan der ved yderligere opkoncentrering i kondensationsfronten forekomme vertikal mobilisering af fri fase. For de chlorerede opløsningsmidler generelt har TCM størst potentiale for vertikal mobilisering. For TCM anses niveauer i jorden på ca. 125 mg/kg at udgøre den nedre grænse for hvornår vertikal mobilisering eventuelt kan forekomme.
En strategi med dampudbredelse udefra ind mod hot spot sikrer bedst mod utilsigtet forureningsspredning, men medfører desuden energitab til opvarmning af jordlag som støder op til kildeområdet.
Iblanding af luft i dampen medfører en løbende fjernelse af mobiliseret forurening på gasfase og nedsætter risikoen for vertikal mobilisering. Efter damp/luft gennembrud til ekstraktionsboringen/-erne kan der opnås højere temperaturer ved injektion af ren damp. Iblandingen af luft under grundvandsspejlet forudsætter meget grundige overvejelser med hensyn til geologisk lagdeling og bør som udgangspunkt ikke foretages.
Cyklisk dampinjektion efter fuld opvarmning af kildeområdet kan lette oprensningen af lavpermeable jordlag og forurening i kondensationsfronter.
Ved dampinjektion overfor dybtliggende forurening er varmetabet til terræn negligeabelt.
Der bør ikke anvendes forseglingsmaterialer baseret på bentonit alene. På ét projekt blev bentonitforseglingen utæt (forsvandt) i flere injektions/ekstraktions- og moniteringsboringer og måtte udskiftet med storebæltsblanding (lav-alkali, sulfatbestandig cement, bentonit, støbesand og beto-kem). Denne type forsegling har p.t. fungeret efter hensigten.
Ved anvendelse af kombinerede injektions- og ekstraktionsboringer med tilhørende manifold/ventilsystem kan der opstå problemer med tilkitning med ekstraheret finkornet materiale af ventiler, måleudstyr, måleflanger mv.
Ved placering af ekstraktionspumpen/erne for gasfase før enheder til køling og kondensatudskilning kan der opstå store problemer med tilkalkning.
Når forurenet jord og grundvand opvarmes bliver det ekstremt aggressivt overfor anlægskomponenterne. Kraftig korrosion af boringer, rørledninger og anlægskomponenter kan – specielt ved lange driftsperioder – medføre behov for omkostningsfulde servicearbejder/udskiftninger. Forsyningsledninger, anlægskomponenter mv. kan med fordel etableres overjordisk med gode adgangsforhold for inspektion og reparation. På ét projekt er der med succes anvendt en speciel Grundfos dykpumpe med overdimensioneret motor og køleribber. På to projekter har det været nødvendigt at installere varmevekslere udført i rustfrit syrefast stål.
Detaljeret vertikal temperaturmonitering har meget stor værdi i vurderingerne af forløbet af afdræning af grundvand og/eller vurderinger af forløbet af oprensninger.
I to projekter er der påvist signifikant forhøjede indhold af CO2 i den ekstraherede gasfase. Dette indhold af CO2 kan ikke alene stamme fra afgasning fra grundvand som følge af opvarmningen, men kan også skyldes vådoxidation af betydelige mængder forureningskomponenter.
Forud for design af anlægget bør variationen i grundvandsstanden i området dokumenteres med længst mulige tidsserier. Foreligger der ikke pejletidsserier bør filtersætninger og estimater af nødvendig grundvandsoppumpning baseres på vurderinger af de seneste års nedbørsforhold, og hvorvidt disse er repræsentative.
Opvarmning af jorden og specielt påvirkning af kloakker i og udenfor oprensningsområdet kan medføre væsentlige lugtgener primært ved lavtrykspassager.
Anvendes recirkulation af procesvand, kan bakterievækst medføre problemer med bio-fouling. Således er der på et projekt fjernet 30 – 50 liter biologisk materiale fra en koalescensudskiller.
Ved oprensninger under bygninger hvor temperaturen hæves væsentligt terrænnært, er der risiko for, at der sker en betydelig opvarmning af rum i stueniveau, og at der forekommer mindre sætninger af de pågældende bygninger samt revnedannelser. I visse tilfælde kan damp direkte slå op i vægge og hulrum. Moniteringen på en sag indikerer, at sætningerne helt eller delvist retableres under afkølingen af jordlagene efter opvarmningen. Dette er dog usikkert og undersøges nærmere.
Sikker hydraulisk kontrol med oprensningsområdet er meget vigtig. Eventuel uhindret indstrømning af grundvand kan markant forlænge driftstiden eller eventuelt hindre fuld oprensning.
Korte driftsstop på ekstraktionsanlægget ved samtidig dampinjektion kan medføre en meget hurtig temperaturudbredelse bort fra oprensningsområdet.
Dampstripning kræver intensiv monitering, hyppige tilsyn og hurtig beslutningsgang for bygherre, rådgiver og entreprenør.
De anvendte metoder til monitering af tryk i dampzonen og fugtighed i den ekstraherede gasfase på projektet i Ålborg viste sig ikke at være velegnede. Metoderne er beskrevet i /ref. 2/.
Modellering med modellen T2VOC er med rimelig succes på én sag anvendt som led i design af anlægsopbygning og planlægning af driftsstrategi.
Registrering af forureningsniveauet i ekstraheret luft ved PID måling med et automatisk system var forbundet med mange tekniske vanskeligheder og blev aldrig anvendeligt.
I visse tilfælde kan der som led i opvarmning og afkøling af injektionsboringer forekomme udfældninger af kalk i filteråbningerne i et omfang som markant nedsætter boringernes injektionskapacitet.

2.3.3 Økonomi

I tabel 2.3 er de omtrentlige omkostninger til de gennemførte oprensninger angivet. Udgifterne til aktiviteter under teknologipuljen er ikke indeholdt i tabellen. Da dampstripning i projektperioden har været under udvikling/afprøvning, kan udgifterne til de aktuelle gennemførte projekter være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager. Udgifterne for et tilsvarende efterfølgende projekt svarende til Østerbro, Aalborg er baseret på grove skøn.

Tabel 2.3.
Skønnede projektomkostninger eksklusiv udgifter til aktiviteter afholdt under Teknologiprogrammet. Hele 1000 kr. ekskl. moms, prisniveau 2001. For detaljerede oplysninger vedrørende projektet/erne henvises til reference 2. De anvendte teknikker har under projekterne været under udvikling/afprøvning, hvorfor udgifterne til de aktuelle gennemførte projekter typisk vil være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager.

Se her!

2.4 Termisk ledningsevne

Oprensningsmetoden "Termisk ledningsevne" tilhører en gruppe af termiske teknikker som kan anvendes ved in situ oprensning af forurenet jord og grundvand i kildeområder.

De termiske teknikker er baseret på en række mekanismer som optræder, når temperaturen i det forurenede kildeområde hæves markant, herunder: At flygtigheden af de fleste stoffer øges markant, at bindingen til jorden ved sorption svækkes for de fleste stoffer, at mobiliteten af frie faser i jordmiljøet øges, at kogning af fri fase og vand starter ved en relativt lav temperatur, at kogning af porevand medfører dannelse af gasfase overalt i jordlagene, at reduceret vandindhold, som følge af kogning, medfører større pneumatisk ledningsevne, at visse stoffer nedbrydes kemisk in situ mv.

Termisk ledningsevne som oprensningsmetode er udviklet i USA og i første omgang tiltænkt oprensning af stoffer med høje kogepunkter, som PCB, creosot og tjære, der ikke - eller kun meget vanskeligt - kan oprenses med andre in situ metoder. Teknikken forventes at være effektiv til oprensning af stoffer med forholdsvis lave kogepunkter, såsom chlorerede opløsningsmidler og gasolie.

Ved oprensning med termisk ledningsevne placeres filtersatte boringer (stål) udstyret med varmelegemer i det forurenede område. Varmelegemerne opvarmes til 700 - 1.000 ° C hvorved de omkringliggende jordlag opvarmes som følge af varmeledning. Afhængig af opvarmningstiden og afstanden til varmelegemerne kan der i praksis opnås jordtemperaturer på op til ca. 700 ° C. Ved denne opvarmning bringes al jordvæske samt langt de fleste forureningskomponenter på gasfase. Ved vakuumekstraktion fra boringerne med varmelegemerne samt eventuelle supplerende vakuumboringer fjernes vanddamp og forureningskomponenter på gasfase. En stor del af forureningskomponenterne vil oxideres i de ekstremt varme områder umiddelbart omkring og i boringerne. Der vil dog være behov for køling af den ekstraherede gasfase, udskilning af kondensat samt rensning af poreluft og kondensat.

Varmelegemerne installeres typisk i boringer placeret centralt i forureningen og opvarmningen foretages således "indefra- og ud". Ved den meget kraftige opvarmning bringes forureningskomponenterne på gasform og ekstraheres i retning mod varmeboringerne. Opvarmningen ved varmeledning foregår forholdsvis langsomt, mens forureningsfjernelsen ved ekstraktion af gasfasen er hurtig. Endvidere er den pneumatiske ledningsevne i de opvarmede og udtørrede jordlag markant højere end i de omkringliggende ikke-udtørrede områder. Herved minimeres risikoen for utilsigtet spredning af forureningen fra den centrale del af kildeområdet.

Metodens største ulempe er, at opvarmningen ved termisk ledningsevne er langsom og meget energikrævende. Metoden kan ikke anvendes på steder, hvor der er stor tilstrømning af grundvand til det opvarmede område, idet kogning af dette vand vil være bekosteligt og nedsætte energitilførslen til de omkringliggende jordlag. Endelig medfører de høje arbejdstemperaturer risiko for sætninger samt behov for sikring af udstyr, sikring mod opvarmning af bygninger/ledninger mv.

2.4.1 Formål og teknologiaktiviteter

Med støtte fra Miljøstyrelsen gennemføres i 2001 og 2002 en oprensning ved termisk ledningsevne af PCE forurenet moræneler på en tidligere renserigrund på Ravnsbjergvej, Alsønderup. Forureningen er beliggende fra ca. 1 – 10 m u.t. i et velafgrænset kildeområde (radius på 2 – 3 meter) delvis under den tidligere renseribygning.

Oprensningen foretages ved termisk ledningsevne fra tre kombinerede varme- og ekstraktionsboringer. Anlægget er etableret men er på grund af tekniske problemer med varmelegemerne ikke i planmæssig drift.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet har til formål:
At dokumentere temperaturudbredelsen i oprensningsområdet rummeligt og tidsmæssigt. Temperaturen moniteres i to traceer fra centrum af forureningskilden og bort herfra.
At belyse risikoen for væsentlige geotekniske ændringer af jordlagene som følge af opvarmningen
At dokumentere eventuelle sætninger af terræn, bygninger mv. samt geotekniske ændringer som følge af oprensningen.
At belyse hvilke effekter opvarmningen har på bakterieantallet i jorden der har været opvarmet.
At udarbejde et totalt miljøregnskab for oprensningen.
At foretage en detaljeret dokumentation af oprensningseffekten.
At foretage en detaljeret dokumentation af forureningsniveauet i den ekstraherede poreluft samt chlorid indholdet i kondenseret væske.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet planlagt/udført følgende:
Detaljeret monitering af temperaturen i to traceer gennem centrum af forureningskilden.
Laboratorieundersøgelse med opvarmning og belastning af intakte jordprøver udtaget på lokaliteten til dokumentation af volumen og styrkeændringer.
Præcisionsnivellementer før og efter opvarmningen til dokumentation af eventuelle sætninger af terræn, bygninger mv.
Analyse af total kimtal på jordprøver før og efter opvarmningen
Udarbejdelse af overordnet og detaljeret miljøregnskab for projektet ved hjælp af en model udviklet af Banestyrelsen under LIFE 96. Til sammenligning opstilles et tilsvarende regnskab for en tænkt oprensning af samme forurening ved opboring af kilden efter nedrivning af bygningen på grunden.
Udtagelse af intakte jordkerner til 15 m u.t. før og efter oprensningen samt analyse af et stort antal prøver.
Analyse af ekstraheret poreluft og headspace fra kondensat. Endvidere registreres NaOH forbruget i behandlingsanlægget samt chlorid i den ekstraherede væske til estimering af mængden af PCE som oxideres under ekstraktionen.

2.4.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne som er igangsat i slutningen af 2001:
Laboratorieundersøgelser af jordprøver fra lokaliteten har vist, at opvarmningen af en 10 meter jordsøjle kan medføre vertikale sætninger på ca. 2 cm. Desuden viser undersøgelserne, at der kan forekomme signifikante svind i horisontal retning. Dette kan medføre horisontale differenssætninger mellem fundament og vægge/tagkonstruktion og moniteres under driften.
Ved opvarmning terrænnært kan der opnås væsentlige energibesparelser ved isolering af terrænoverfladen i oprensningsområdet.
De meget høje temperaturer, der opnås i behandlingsboringer og ekstraktionsanlæg, nødvendiggør brug af robuste materialer. Det er observeret, at høje temperaturer i forbindelse med jordens naturlige indhold af klorider, samt dannet klorid og syre ved termisk oxidation af PCE, giver endog meget reaktive miljøer. Kombinationen af de høje temperaturer og korrosive gasser øger destruktionshastigheden af selv højt legerede ståltyper i et omfang, der kræver helt specielle legeringer til boringsinstallationen og beskyttelseskapperne omkring varmelegemerne.
For at hindre sammensmeltning af varmelegemer er det afgørende, at effekten til varmelegemerne reguleres individuelt udfra temperaturen ved de enkelte varmelegemer.

2.4.3 Økonomi

I tabel 2.4 er de omtrentlige omkostninger til den planlagte oprensning angivet. Udgifterne til aktiviteter under teknologipuljen er ikke indeholdt i tabellen. Da termisk ledningsevne i projektperioden er under udvikling/afprøvning, kan udgifterne til det aktuelle projekt være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager. Derfor er der i tabel 2.4 desuden angivet groft skønnede beløb for tilsvarende efterfølgende projekter.

Tabel 2.4.
Skønnede projektomkostninger eksklusiv udgifter til aktiviteter afholdt under Teknologiprogrammet. Hele 1000 kr. ekskl. moms, prisniveau 2001. For detaljerede oplysninger vedrørende projektet henvises til reference 2. Den anvendte teknik er under udvikling/afprøvning, hvorfor udgifterne i tabel 2.4 typisk vil være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager. Beløbene angivet for de efterfølgende projekter udgør således grove skøn.

Se her!

2.5 Frakturering

Frakturering er en in situ teknik, hvor en kunstig sprække dannes ved injektion af gas eller vand/boremudder i jordlagene ved hjælp af boringer med en særlig indretning.

Princippet i frakturering er, at der i lavpermeable og muligt opsprækkede jordlag (ler, kalk, hårde bjergarter) etableres tynde horisonter (lag) med en høj ledningsevne. Disse højpermeable lag vil dels have kontakt til den lavpermeable jordmatrice over en stor flade og vil dels stå i hydraulisk forbindelse med eventuelle naturlige højpermeable sprækkezoner i jordlagene. Herved øges muligheden for ekstraktion af væske og gas fra formationen.

Fraktureringsteknikkerne er oprindeligt udviklet i olieindustrien og indenfor vandforsyning med henblik på at øge ydelsen af boringer og den samlede oppumpning fra olie- eller grundvandsreservoirer.

Gennem de senere år er fraktureringsteknikkerne tilpasset anvendelse terrænnært (fra ca. 1-2 m u.t. til ca. 8 m u.t.) og brugt ved oprensning af jord og grundvandsforurening. I oprensningsprojekter anvendes frakturering således ofte i kombination med vakuumventilering, dobbeltfase ekstraktion (Engelsk: Dual Phase Extraction, DPE) og oppumpning af fri fase.

De kunstige frakturer kan etableres på flere måder. Der kan således anvendes følgende typer af væske og gas til etablering af sprækkerne: Trykluft/gas, rent vand, samt en specielt udformet geléagtig klæbende boremudder, der består af guargummi gelé, sand og vand. Når der injiceres luft eller gas benævnes metoden pneumatisk frakturering. Såfremt der anvendes rent vand eller vand tilsat gelé (oftest guargummi) og eventuelt sand benævnes metoden hydraulisk frakturering.

En kunstig sprækkes form og geometri vil være bestemt af lokalitetsspecifikke geologiske og geotekniske forhold. Sprækken vil ideelt set formes som en oval tallerken, men opnår i praksis ofte andre former og udbredelser. Erfaringer viser, at sprækkerne ofte vil få en foretrukken vandret udbredelse i dybder fra én til otte meter under jordoverfladen, mens sprækker der etableres i den øverste meter eller dybere end otte meter oftest bliver orienteret skråt eller lodret. Diameteren af sprækkerne kan blive op til 20 meter, og sprækkeåbningen kan være fra få mm til 2 cm.

2.5.1 Formål og teknologiaktiviteter

Med støtte fra Miljøstyrelsens teknologiprogram er der gennemført et udredningsprojekt vedrørende stødvis ventilation og pneumatisk frakturering, et litteraturstudium vedrørende fraktureringsteknikker generelt samt to feltprojekter med hydraulisk frakturering. I feltprojekterne blev der etableret horisontale sprækker fra henholdsvis vertikale og horisontale boringer. Hovedresultater fra udredningsprojekterne ses i afsnit 2.2.2, mens feltprojekterne beskrives kortfattet i det følgende:

2.5.1.1 Vestergade 10, Haslev

På lokaliteten er der i moræneler kortlagt en kraftig jord- og grundvandsforurening med PCE overvejende fra 2,5 – 5,0 m u.t. ved og under en bygning. Med henblik på at hindre fortsat spredning af opløst PCE i retning mod områdets primære grundvandsmagasin er det valgt at etablere frakturer fra lodrette boringer. Disse boringer står i hydraulisk kontakt til frakturerne og er anvendt til afværgepumpning ved såkaldt dobbeltfase ekstraktion, hvor poreluft og porevand ekstraheres fra jorden ved hjælp af et kraftigt vakuum.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet er udført på en uforurenet del af lokaliteten og havde til formål:
At dokumentere anvendeligheden af fraktureringsteknikken på den aktuelle lokalitet.
At dokumentere udbredelse, tykkelse og orientering af sprækker etableret på lokaliteten.
At foretage en specifik kvantificering af effekten af frakturering ved sammenligning af de hydrauliske egenskaber af boringer med og uden frakturering.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:
Etablering af to testsprækker på hhv. 4,5 og 8,0 meters dybde fra to forskellige boringer ved hydraulisk frakturering.
Registrering af sprækkernes udbredelse ved registrering af jordhævningen i en afstand op til 5 m fra injektionsstedet.
Udført kerneprøvetagning til bestemmelse af sprækkeudbredelsen for de to testsprækker samt tykkelse og orientering af sprækkerne.
Foretaget tests med to fase ekstraktion på de to boringer før og efter etableringen af de kunstige sprækker.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 3/.

2.5.1.2 Slagelsevej, Næstved

På lokaliteten er der i moræneler kortlagt en kraftig jord- og grundvandsforurening med klorbenzen, klornitrobenzen og kloraniliner fra en tidligere sødemiddel- og galvaniseringsproduktion. Forureningen er påvist under og omkring bygningerne på grunden. Med henblik på at hindre fortsat spredning af opløste forureningskomponenter i retning mod områdets primære grundvandsmagasin er det valgt at iværksætte et projekt, hvor to vandrette boringer/dræn i fem meters dybde blev etableret. Langs delstykker af de vandrette boringer/dræn blev der etableret et antal horisontale sprækker ved horisontal hydraulisk frakturering (Engelsk: Horizontal Hydraulic Fracturing, HHF). Efterfølgende dobbeltfase ekstraktion på den horisontale boring med de kunstige sprækker i ca. 5 meters dybde skulle medvirke til at skabe en opadrettet hydraulisk gradient i grundvandsmagasinet under forureningskilden.

På baggrund af modelberegninger blev det vurderet, at horisontale dræn med en sprækkeudbredelse på 4-8 meter og en sprække apertur (sprækkevidde) på max. 25-30 mm fyldt med mellemkornet sand ville have en influensradius på 5-10 meter. Det blev desuden vurderet, at to horisontale dræn med frakturer ville have samme effekt som 3-5 dræn uden frakturer.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet er udført på en uforurenet del af lokaliteten og havde til formål:
At belyse, hvorvidt hydraulisk frakturering fra vandrette boringer / dræn er en økonomisk fordelagtig og effektiv afværgeteknik i en lavpermeabel leraflejring som findes på aktuelle lokalitet.

Med henblik på at opfylde dette formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:
Vurdering af designparametre og generelle retningslinier for dimensionering af henholdsvis kunstige sprækker ved hydraulisk frakturering, vandrette dræn og moniteringsboringer.
Erfaringsopsamling fra gennemførelse af projektets anlægsfase og betydningen heraf for fremtidige projekter.
Etableret to vandrette boringer med i alt otte sandfyldte sprækker samt et vandret dræn uden sprækker.
Dokumentation for udbredelsen af sprækkerne ved kerneprøvetagning.
Etableret niveauspecifikke filtre til dokumentation af de hydrauliske forhold omkring drænene/sprækkerne.
Dokumentation for og sammenligning af opnåede hydrauliske ydelser for vandrette dræn etableret i ufraktureret henholdsvis fraktureret moræneler.
Dokumentation af den opnåede hydrauliske afsænkning ("grundvandssænkning") omkring ovennævnte to typer dræn.
Vurdering af anlægsudgifterne forbundet med etablering af vandrette dræn i hydraulisk fraktureret henholdsvis ufraktureret moræneler.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 3/.

2.5.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:
For mættet zone i moræneler er der tendens til øget influensradius/hydraulisk effekt af lodrette boringer med horisontale frakturer.
Det er rimeligt at forvente en afkortet driftstid af oprensningen på danske afværgeprojekter i moræneler. Ingen danske erfaringer er opnået endnu.
Fraktureringsmetoden står sjældent alene men kan anvendes i kombination med en lang række andre afværgeteknikker.
Indgående geologisk og geoteknisk karakterisering af en potentiel fraktureringslokalitet er nødvendig, da den opsprækkede geologiske formation muligvis har tilstrækkelig permeabilitet, så en yderligere frakturering ikke behøves.
Frakturering nær bygninger og rørledninger behøver en forudgående vurdering af eventuelle skader som følge af jordhævning. Bygningsfundamenter kan grundet sin vægt afbøje den kunstige sprække, så den får en utilsigtet udbredelse.
Den nøjagtige geometri og udbredelse af en kunstig sprække er ikke mulig at dokumentere forud for etablering af sprækken. Eksisterende sprækkemodeller som prognoseværktøj for forudsigelse af sprækkeudbredelsen er utilstrækkelige. Det vurderes imidlertid at være nyttigt at benytte CIRFRX modellen til dimensionering af specielt de initielle injektionstryk ved etablering af hydrauliske sprækker.
Som tommelfingerregel vil gælde, at trykniveauet i den lavpermeable formation, omkring den induceret sprække, påvirkes med en influensradius der er omkring tre gange den inducerede sprækkes egen radius, under forudsætning af at sprækkeaperturen er på omkring 3-6 mm og en propant med en hydraulisk ledningsevne på omkring 3 størrelsesordener større end formationens.
Fyldmaterialer der anvendes i hydraulisk inducerede sprækker skal være så velsorterede som muligt med meget lille kornstørrelsesvariation i sandfraktionen. Derved opnås størst mulig effektiv porøsitet og højest permeabilitet.
Den mindste sprækkeapertur der kan injiceres med sandfyldning er teoretisk set ca. 1 mm, svarende til en sprække fyldt med et enkelt lag af sandkorn. Erfaringen viser dog i praksis, at de fleste sprækker får en apertur på 5–10 mm.
Den hyppigst anvendte kornstørrelse for granulære fyldmaterialer er mellem- til grovkornet sand der har en hydraulisk ledningsevne på 10-2-10-3 m/s.
Permeabilitetskontrasten mellem fyldmaterialet og den omgivende formation har vist sig af være en kritisk faktor. Fyldmaterialets kornstørrelsesfordeling skal dimensioneres således, at permeabiliteten af sandfyldningen er mindst 1000 gange højere end den omgivende lavpermeable jord. Derved opnås optimal hydraulisk influens i den lavpermeable formation ved pumpning på den sandfyldte sprække.
Ved direkte at opmåle jordoverfladens nettohævning kan sprækkestørrelsen (dvs. sprækkelængde og -apertur) kvantificeres for inducerede sprækker, der etableres i maksimalt 5-8 meters dybe. Nettohævningen er ligefrem proportional med sprækkens apertur efter at injektionstrykket er taget af sprækken. Sprækkens længde bliver i mange situationer typisk 3 gange afstanden fra jordoverfladen til injektionspunktet i dybder indtil 5-8 m u.t. Når en sprække etableres i mere end ca. 5-8 meters dybde bliver forholdet mellem sprækkelængde og dybde normalt mindre end 3, da sprækken til start udvides ved, at overjorden komprimeres før en egentlig jordhævning finder sted.
Injektionstryk ved hydraulisk frakturering vil typisk være fra 2,5-3,5 atm i den initiale fase, aftagende til ca. 1 atm i vækstfasen. Trykgradienten med dybden er for vand på 0,15-0,2 atm pr. meters injektionsdybde.
Ved pneumatisk frakturering kræves typisk et noget højere initial injektionstryk end ved hydraulisk frakturering, da der normalt ikke laves indskæringer i boringsvæggen ved denne fraktureringsmetode. Trykgradienten ved brug af luft stiger med 0,67-1,11 atm pr. meters injektionsdybde.
Ved hjælp af lodrette boringer er der uden større tekniske vanskeligheder etableret sprækker henholdsvis 4,5 og 8,0 m u.t. Sprækkerne fik omtrent den forventede udstrækning og orientering. Pumpetest har vist, at der er opnået en væsentlig forøgelse af morænelerens hydrauliske og pneumatiske ledningsevne. Påvirkningsradius for pumpningen blev forøget ca. 10 gange i visse retninger fra boringen. Hvorvidt den fulde effekt af fraktureringen er varig, eller hvorvidt frakturerne lukkes med tiden, er p.t. usikkert.
Erfaringer fra etableringen af testsprækker fra lodrette boringer har vist, at en sprække initieret ca. 4,5 m u.t. resulterede i en maksimal jordhævning på ca. 10 mm og en sprækkeradius på ca. 5 meter. Sprækkens tykkelse var ca. 3 – 10 mm. Den tilsvarende terrænhævning ved etablering af en sprække med udgangspunkt 8 m.u.t var ca. 3 mm, og sprækken havde en radius på ca. 3 meter. Den gennemførte sprækkeidentifikation har vist, at det er muligt at identificere sprækkerne (propanten) op til 1 – 1,5 m fra injektionspunktet, hvilket er en klart mindre afstand end forventet.
Erfaringer fra etablering af sprækker fra lodrette boringer har vist, at det er vanskeligt at forudsige sprækkernes resulterende orientering.
Projektet med frakturering fra vandrette boringer har vist, at det er muligt at etablere sandfyldte sprækker med en tykkelse på 1-20 mm ud til en afstand på mindst 3-4 m fra drænet (svarende til en samlet sprækkebredde på 6-8 meter). Etableringen har dog været forbundet med omfattende tekniske vanskeligheder og det er desuden vanskeligt at forudsige sprækkernes orientering.
Det anbefales at gennemføre denne type projekter i perioder, hvor temperaturen ikke kommer under ca. 10º C, og hvor lufttemperaturens døgnvariation ikke bliver for store. Er dette forhold ikke opfyldt, bliver dosering af optimal breaker-enzym mængde meget vanskelig, med heraf forøget risiko for tilstopning af injektionssystemet.
Udfra kortvarige hydrauliske og pneumatiske tests af frakturer etableret fra vandrette boringer kan det konkluderes, at det horisontale påvirkningsområde for henholdsvis ufrakturerede og frakturerede dræn er i størrelsesordenen 1- 2 m og ca. 6 m fra drænene (svarende til et samlet påvirkningsområde på henholdsvis 4 og 12 m). Dette er i god overensstemmelse med de gennemførte modelberegninger samt amerikanske erfaringer.
Ved frakturering fra to vandrette dræn er der ikke opnået nogen betydende forøgelse af den hydrauliske kapacitet i forhold til et ikke fraktureret vandret dræn.

2.5.3 Økonomi

Tabel 2.5.
Skønnede projektomkostninger eksklusiv udgifter til aktiviteter afholdt under Teknologiprogrammet. Hele 1000 kr. ekskl. moms, prisniveau 2001. For detaljerede oplysninger vedrørende projektet henvises til reference 2. Den anvendte teknik er under udvikling/afprøvning, hvorfor udgifterne i tabel 2.5 typisk vil være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager. Beløbene angivet for de efterfølgende projekter udgør således grove skøn.

Se her!

2.5.3.1 Frakturering fra lodrette boringer - litteraturværdier

Som udgangspunkt er prisen på at etablere kunstige sprækker fra lodrette boringer med luft eller vand/boremudder ens. Erfaringen viser, at stykprisen for en kunstig sprække er afhængig af flere forhold, hvor den mest betydelige er antallet af sprækker der skal etableres i den enkelte boring.

Den amerikanske miljøstyrelse har beregnet en typisk pris til mellem 950 og 1.450 US$ (1993 pristal) pr. sprække dvs. omkring kr. 10.000 (1 US$ = kr. 8.0). En anden opgørelse af sprækkeprisen er foretaget af det amerikanske rådgivende firma FrX. Denne opgørelse er foretaget på baggrund af projekter udført de seneste fem år i USA. Projekterne omfatter frakturering i kombination med vakuumekstraktion, biologisk oprensning og dobbeltfaseekstraktion. Priserne for etableringen af sprækkerne har varieret fra under 1.500 US$ og op til 2.500 US$ svarende til ca. kr. 28.000,-. Prisen per sprække for eksperimentelle forskningsprojekter med elektroosmose og barriereteknologi er noget højere; over 2.500 US$.

2.5.3.2 Frakturering fra lodret boring – værdier fra teknologiprojekter

Jævnfør tabel 2.5 er anlægsudgiften forbundet med komplet installation af to lodrette testboringer med frakturering i én dybde i hver boring har beløbet sig til i alt ca. kr. 250.000,- eller ca. kr. 125.000,- pr. boring udbygget med frakturering (2001 prisniveau, ekskl. moms). I de angivne priser er indregnet alle udgifter til entreprenør, amerikansk konsulent, udgifter til indledende geotekniske undersøgelser og vurdering af byggeriets tilstand. Derimod er udgifter forbundet med sprækkeidentifikation, hydrauliske tests, etablering af moniteringsboringer, tilsynsrapport samt udgifter til rådgiverydelser ikke indeholdt. Dette skyldes, at disse aktiviteter ikke forventes at være del af etablering af en "kommerciel dansk sprække" fra en lodret boring.

De anførte priser vurderes af projektets rådgiver at være høje, idet der er afsat beløb til forsøgsopstilling samt amerikansk konsulent i fuld tid under etableringen. Endvidere havde entreprenøren kalkuleret med ekstra mandskab under frakturering for at sikre succesfuld og problemfri projektgennemførelse. Det vurderes, at etablering af en afværgeboring (5-10 m dyb) udbygget med en hydraulisk sprække på kommercielle vilkår kan udføres for ca. kr. 50.000,- - 75.000,- pr. stk. Herudover skal der regnes med ca. kr. 50.000,- til geotekniske undersøgelser samt ca. kr. 10.000,- per lokalitet til tilstandsvurdering af bygninger. Enhedsprisen vil naturligvis være afhængig af den aktuelle opgaves omfang, herunder antal af boringer og sprækker, samt de aktuelle dybder. Med en stigende erfaringsopbygning hos entreprenøren og rådgiver må det desuden forventes, at behovet for ekstern konsulent bliver mindre.

2.5.3.3 Frakturering fra horisontal boring / dræn – værdier fra teknologiprojektet

Jævnfør tabel 2.5 beløber anlægsudgiften, ved komplet etablering af to horisontalt frakturerede dræn (ø 110 mm) på 35 meter, sig til kr. 7.100,- per løbende meter dræn (lbm) eller en totaludgift på ca. kr. 500.000,- (prisniveau 2000, ekskl. moms). I den angivne pris per lbm er indregnet totaludgifterne til entreprenør, amerikansk konsulent, samt udgifter forbundet med indledende geologiske og geotekniske undersøgelser (sigteanalyse, OCR-værdi bestemmelse, mv.). Derimod er udgifterne forbundet med den gennemførte sprækkeidentifikation, hydrauliske tests, supplerende geologiske undersøgelser (sonderinger, incl. georadarsondering), etablering af nye moniteringsboringer samt udgifter til rådgiverydelser ikke indeholdt.

I det konkrete projekt skønnede rådgiveren, at to frakturerede dræn ville have samme hydrauliske effekt som 3-5 almindeligt etablerede horisontale dræn (uden frakturering). Anlægsudgiften til de frakturerede dræn skal derfor sammenholdes med udgiften til etablering af 3-5 ikke frakturerede dræn med en længde på 35 m. Denne udgift er anslået til ca. kr. 3.400,- pr. lbm., eller en totaludgift på mellem kr. 360.000,- og kr. 600.000,-. Den anførte lbm-pris for komplet etablering af frakturer fra vandrette dræn vurderes dog at være for lav i relation til efterfølgende projekter. Dette skyldes, at fraktureringsarbejdet på den aktuelle lokalitet skønnes at være udført af entreprenøren uden fortjeneste.

Set i lyset af ovenstående, samt ud fra det faktum, at hydraulisk frakturering ved horisontal boreteknik stadig er på forsøgsstadiet i Danmark, og hermed kræver store udgifter til såvel rådgivnings- og entreprenørydelser, vurderes pris per løbende meter på kr. 10.000,- - 15.000,- at være realistisk ved fremtidige projekter herhjemme.

Det har ikke været muligt at finde udenlandske opgørelser på anlægsudgifter ved frakturering af horisontale dræn / boringer.

2.6 Passiv ventilation

Afværgeteknikken passiv ventilation er udviklet i USA gennem de senere år. Teknikken har primært været benyttet til fjernelse af flygtige organiske komponenter (chlorerede opløsningsmidler og benzin) fra den umættede zone. Afhængig af de geologiske og forureningsmæssige forhold samt kravene til oprensningsniveau og -hastighed kan metoden anvendes såvel i som udenfor kildeområder.

Ved passiv ventilation anvendes der i modsætning til den velkendte aktive vakuumventilation ingen former for mekanisk ventilering. I stedet udnyttes udelukkende de naturligt forekommende trykgradienter mellem jordens umættede zone og atmosfæren, forårsaget af ændringer i lufttrykket i forbindelse med passage af vejrfronter.

Trykgradienterne mellem atmosfæren og jordmiljøet skyldes forsinkelsen af trykforplantningen mellem atmosfæren og den umættede zone. Størrelsen af trykforskellen samt -forsinkelsen afhænger blandt andet af den overliggende jords tykkelse og effektive permeabilitet samt den hastighed, hvormed atmosfæretrykket ændrer sig. På grund af trykforsinkelse og -dæmpning vil der stort set altid være en trykgradient af varierende størrelse og retning. Størrelsen af luftflowet mellem atmosfæren og den umættede zone er proportionalt med denne trykgradient og luftpermeabiliteten i den umættede zone.

Under faldende atmosfæretryk vil forsinkelsen i trykforplantningen medføre, at trykket i atmosfæren til ethvert tidspunkt er lavere end trykket i den umættede zone, hvorved poreluften fra den umættede zone vil strømme op gennem jordens porer til terræn. Omvendt medfører stigende barometertryk, at atmosfærisk luft vil presses ned i jorden.

Ved passiv ventilation som afværgeteknik etableres filtersatte boringer i den umættede zone centralt i det forurenede område. Disse boringer forsynes med en-vejs ventiler som tillader udstrømning af poreluft ved faldende atmosfæretryk og som lukker ved stigende lufttryk. Den lave strømningsmodstand i blindrør og en-vejs ventil medfører, at udstrømningen af poreluft til atmosfæren under faldende lufttryk overvejende foregår gennem boringerne. Ved de naturlige variationer i lufttrykket opnås herved en pulserende strømning af poreluft hen mod boringerne og herfra til terræn. Før udledning til atmosfæren kan luften renses i specielt udviklede radiale kulfiltre med meget lav strømningsmodstand. Ved montage af en svanehals på boringerne kan en-vejs ventilerne desuden anvendes til forceret tilførsel af atmosfærisk luft. I denne situation "vender ventilen om" og tillader luft at strømme ned i boringerne under stigende lufttryk. Sådanne "injektionsboringer" kan placeres i periferien af en forurening og kan - i situationer hvor der ønskes tilførsel af iltholdig atmosfærisk luft til stimulering af biologisk nedbrydning af forurening - anvendes i kombination med passiv ekstraktion fra forureningens centrum.

For at der opstår trykgradienter af en tilstrækkelig størrelse (minimum ca. 1 mbar) til at muliggøre passiv ventilation skal der over den forurenede umættede zone være et lavpermeabelt lag med en vis vertikal og en stor horisontal udbredelse. Alternativt skal de ventilerede jordlag ligge mere end 10 – 15 m u.t. Eventuelle højpermeable "huller" i dæklaget over de ventilerede lag vil medføre en hurtig trykudligning mellem disse og atmosfæren og vil hermed umuliggøre afværge baseret på passiv ventilation.

2.6.1 Formål og teknologiaktiviteter

I Danmark gennemføres der tre oprensninger med passiv ventilation støttet af Teknologiprogrammet. Projekterne er igangsat ultimo 1999 og forventes afsluttet i 2002. Herudover er der i Danmark igangsat en række andre projekter med metoden. På de tre teknologiprojekter undersøges en række faktorers indflydelse på massefjernelsen af klorerede opløsningsmidler, idet alle tre grunde er forurenet med PCE. På den ene grund undersøges udover den passive ventilation også virkning af små sol- og vinddrevne pumper til understøtning af udpumpningen i perioder med stigende eller stabilt atmosfæretryk.

Det tre projekter som udføres med særlige teknologiudviklende aktiviteter under Teknologiprogrammet er:

2.6.1.1 Allerød

Lokaliteten i Allerød omfatter tre grunde i samme område og med omtrent samme geologiske opbygning. Grundene er primært forurenet med PCE fra tidligere renserivirksomhed. Området er opbygget af ca. 10 meter moræneler fra terræn, underlejret af minimum 10 meter smeltevandssand, hvoraf de øverste to til fem meter er umættede. Niveauet af PCE i moræneleren var før oprensningen ca. 50 – 500 mg/m3.

Formålet med aktiviteterne under Teknologiprogrammet er:
At belyse oprensningseffekten af passiv ventilation i den umættede zone og i toppen af den underliggende mættede zone.
At belyse sammenhængen mellem trykforhold, luftflow og forureningsfjernelse i udvalgte perioder.

Med henblik på at opfylde disse formål er der udført/udføres følgende:
Etablering af afværgeboringer centralt i de forurenede områder. Boringerne er forsynet med envejsventiler og kulfiltre.
Logning af atmosfæretryk samt differenstryk mellem atmosfæren og niveauer i den umættede zone i udvalgte perioder.
Logning af luftflow og forureningskoncentration i den udstrømmende luft i udvalgte perioder.
Analyse af grundvandsprøver fra den øvre del af den mættede zone.

2.6.1.2 Askov

Forureningen i Askov består overvejende af PCE fra et tidligere renseri. Geologien på lokaliteten er karakteriseret ved et ca. 10 meter tykt lag af moræneler som er underlejret af skiftende smeltevandsaflejringer ned til 90 m u.t. Det frie vandspejl findes ca. 30 m u.t., og den umættede zone under leren er således ca. 20 m tyk. Koncentrationen af PCE i poreluften i den sandede del af den umættede zone var før oprensningen på 40-600 mg/m³. I porevand i moræneleren er der fundet op til 350 m g-PCE/l, og i toppen af grundvandszonen er der konstateret ca. 100 m g-PCE/l.

Formålet med aktiviteterne under Teknologiprogrammet er:
At belyse oprensningseffekten af passiv ventilation i den umættede zone og i toppen af den underliggende mættede zone.
At belyse sammenhængen mellem trykforhold, luftflow og forureningsfjernelse i udvalgte perioder.

Med henblik på at opfylde disse formål er der udført/udføres følgende:
Etablering af seks boringer med i alt 11 filtre i det forurenede område. Filtrene er etableret henholdsvis fra ca. 10 – 14 m u.t. og fra 14 – 16 m u.t. Boringerne er forsynet med envejsventiler.
Logning af atmosfæretryk samt differenstryk mellem atmosfæren og niveauer i den umættede zone i udvalgte perioder.
Logning af luftflow og forureningskoncentration i den udstrømmende luft i udvalgte perioder.
Analyse af grundvandsprøver fra den øvre del af den mættede zone.

2.6.1.3 Fakse

Forureningen i Fakse består overvejende af PCE fra et tidligere renseri. Geologien på lokaliteten består af seks til syv meter moræneler fra terræn underlejret af et ca. to meter tykt sandlag. Herunder findes et nyt morænelerslag på tre til fire meter underlejret af opsprækket kalk. Der er et frit vandspejl i kalken ca. 50 m u.t.

Ved forureningsundersøgelserne er der i den terrænnære moræneler påvist indhold af PCE på op til 390 mg/kg svarende til forekomst af fri fase. I poreluften i det underliggende sandlag er der konstateret indhold af PCE på op til ca. 260 mg/m³ og i poreluften i kalken op til 80 mg/m³.

Formålet med aktiviteterne under Teknologiprogrammet er:
At belyse oprensningseffekten af passiv ventilation i den umættede zone og i toppen af den underliggende mættede zone.
At belyse sammenhængen mellem trykforhold, luftflow og forureningsfjernelse i udvalgte perioder.
At dokumentere effekten af at supplere den passive ventilation med aktiv ventilation ved hjælp af en lille sol- og vinddreven vakuumpumpe.

Med henblik på at opfylde disse formål er der udført/udføres følgende:
Etablering af otte filtre i det trufne sandlag og to filtre i den opsprækkede kalk. Filtrene er forsynet med envejsventiler og er placeret med en indbyrdes afstand på ca. 10 meter. De to filtre i kalken er tilsluttet den aktive ventilation.
Logning af atmosfæretryk samt differenstryk mellem atmosfæren og niveauer i den umættede zone i udvalgte perioder.
Logning af luftflow og forureningskoncentration i den udstrømmende luft i udvalgte perioder.
Tracerforsøg med injektion af kulstofmonooxid i en poreluftsonde to meter fra et ventilationsfilter. Koncentrationen af CO er efterfølgende logget i ekstraktionsboringen.
Analyse af grundvandsprøver fra den øvre del af den mættede zone.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 4/.

2.6.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:
Anvendelse af passiv ventilation forudsætter en speciel geologi, med lavpermeabelt lag tæt på terræn underlejret af tørt sand/opsprækket kalk. Desuden forudsætter metoden relativt høje horisontale permeabiliteter for at opnå tilstrækkeligt flow, typisk svarende til mellemkornet sand eller grovere i de lag der filtersættes.
Metoden forventes i visse tilfælde at være egnet til hindring af tilbageslag efter en oprensning ved f.eks. traditionel vakuumventilation. Desuden forventes passiv ventilation i visse situationer at kunne hindre eller nedsætte spredning til den mættede zone af forureningskomponenter som langsomt udvaskes fra et kildeområde i den umættede zone.
Passiv ventilation har lave etableringsomkostninger.
Metoden har lave driftsomkostninger, men oftest en lang driftsperiode.
Passiv ventilation er "lavintensiv" og kan ikke anvendes til akut indsats overfor kraftig forurening.
Metoden er en "grøn" teknologi, idet materialebehovet er begrænset, og drivkraften er variationer i atmosfæretrykket.
Ventilationsboringerne kræver begrænset plads og boringsafslutning samt eventuelt kulfilter kan placeres en underjordisk brønd.
Afhængig af design forventes metoden at kunne anvendes til fysisk fjernelse af forurening eller til stimuleret biologisk nedbrydning ved lufttilførsel.
Ved forsøgsprojekterne er der i de udvalgte måleperioder opnået gennemsnitlige luftflow (udstrømning) på 0,75 – 2 m3/time per lokalitet med maksimale luftflow på 6 – 25 m3/time. For en lokalitet er der estimeret en influensradius for ventilationsboringerne på cirka fem meter. De drivende differenstryk har for de tre lokaliteter været op til henholdsvis 5,0, 7,6 og 8,2 mbar.
Ved forsøgsprojekterne er der i 2000 fjernet henholdsvis ca. 5, 70 og 1 kg PCE. Den største fjernelse er opnået i Askov, hvor koncentrationen af PCE i poreluften er reduceret med ca. 60 %. På de øvrige lokaliteter er der ikke påvist generelt aftagende poreluftkoncentrationer.
På de tre forsøgsprojekter er der ikke påvist signifikante reduktioner af PCE koncentrationen i grundvandszonen under de ventilerede jordlag.
Ved at supplere den passive ventilation med en sol- og vinddreven aktiv ventilation er der på en lokalitet opnået omtrent en fordobling af den ekstraherede luftmængde i forhold til passiv ventilation alene. Den primære effekt af den aktive ventilation er opnået ved hjælp af solenergi.
I hvert enkelt tilfælde skal det nøje vurderes, hvorvidt effekten af en eventuel passiv ventilation er tilstrækkelig til at opnå den ønskede reduktion i forureningsspredningen fra et kildeområde, det være sig i retning mod underliggende grundvand eller mod indeklimaet i nærliggende bygninger. Der foreligger ikke en fast og sikker procedure for disse vurderinger.

2.6.3 Økonomi

I tabel 2.6 er de omtrentlige omkostninger til de gennemførte projekter angivet. Udgifterne til aktiviteter under teknologipuljen er ikke indeholdt i tabellen. Da passiv ventilation i projektperioden er under udvikling/afprøvning, kan udgifterne til de aktuelle projekter være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager.

Tabel 2.6.
Skønnede samlede projektomkostninger eksklusiv udgifter til aktiviteter afholdt under Teknologiprogrammet. Hele 1000 kr. ekskl. moms, prisniveau 2001. For detaljerede oplysninger vedrørende projektet/erne henvises til reference 4.

Se her!

2.7 Accelereret nedbrydning med Petrotech

Produktet Petrotech er et effektivt og miljøvenligt brandslukningsmiddel, som anvendes i forbindelse med oliebrande. Efter producentens oplysninger kan produktet desuden forøge den biologiske nedbrydning af oliestoffer in situ eller on site. Oprydningen efter brande skulle således kunne begrænses, idet den forurenede jord renses biologisk på stedet.

2.7.1 Formål og teknologiaktiviteter

Følgende projekter er udført med særlige teknologiudviklende aktiviteter finansieret af Miljøstyrelsens teknologiprogram:

2.7.1.1 Laboratoriestudium

Forud for en planlagt feltafprøvning af stoffet PetroTech er der gennemført laboratoriestudier med tilsætning af PetroTech til dieselforurenet jord.

Formålet med forsøgene var:
At undersøge om tilsætning af Petrotech til dieselolieforurenet jord medfører analytiske problemer.
At undersøge om tilsætningen af PetroTech har en effekt på fordampningen og udvaskningen af kulbrinter fra jorden.

2.7.1.2 Feltforsøg

Med henblik på at dokumentere hvorvidt tilsætningen af PetroTech forøgede den biologiske nedbrydning af oliekomponenter, blev der udført et feltforsøg med dieselforurenet jord. Forsøget omfattede følgende:
20 tons dieselforurenet jord blev manuelt iblandet fem tons sand for at forbedre den meget lerede jords struktur.
Den blandede jord blev udlagt i to flade bunker med en højde på 20-40 cm, og der blev tilsat 20 l Petrotech som en 8% opløsning til den ene af de to bunker.
I en periode på tre måneder blev der udført monitering af oliekomponenter, ilt, temperatur, pH, vandindhold. Endvidere blev der udført respirationstests (iltforbrugsbestemmelser), mineraliseringtests og bakterietællinger.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 5/.

2.7.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:
Tilsætning af PetroTech medfører ikke væsentlige analytiske problemer og indvirker ikke i nævneværdig grad på fordampningen af dieselkompomenter fra forurenet jord.
Feltforsøget viste, at der indenfor forsøgsperioden ingen forskel var på koncentrationen af dieselolie i jorden henholdsvis med og uden Petrotech. Petrotech havde altså ingen effekt på den biologiske nedbrydning af dieselolie i den undersøgte jord.

2.7.3 Økonomi

Da der er ikke er påvist nogen oprensningsmæssig effekt af PetroTech ved teknologiaktiviteterne anses det ikke for relevant at angive økonomioverslag for teknikken.

2.8 Elektrodialytisk jordrensning

Med henblik på oprensning af tungmetalforurenet jord er der gennem en årrække udført forsøg med forskellige elektrokemiske metoder.

Elektrokemisk oprensning omfatter dels elektrokinetiske metoder og dels elektrodialytiske metoder. Fælles for disse to grupper af teknikker er, at den forurenede jord tilføres en elektrisk jævnstrøm, hvorved positive (metal)ioner transporteres mod den negative elektrode (katoden), og negative ioner vil transporteres mod den positive elektrode (anoden). Transporten sker i jordvæsken.

Ved elektrokinetisk oprensning etableres tre kamre adskilt af selektivt permeable membraner. Således vil elektroderne placeres i de yderste kamre omkring den forurenede jord. Alle kamre tilføres en elektrolytopløsning, og der påføres en jævnstrøm. Med tiden vil metallerne fra den forurenede jord opkoncentreres i elektrolytopløsningen omkring elektroderne og kan genvindes herfra. Samtidig vil produktion af brintioner ved anoden medføre udbredelse af en forsuringsfront herfra, mens en basisk front vil udbredes fra katoden. Disse pH påvirkninger er af betydning for mobiliseringen af en del metaller. Generelt vil tungmetaller som Cu, Zn, Pb og Cd således desorbere under sure forhold og adsorbere til jordpartiklerne ved højere pH-værdier.

I forhold til de elektrokinetiske metoder indskydes der ved elektrodialytisk oprensning yderligere to kamre mellem elektroderne og den forurenede jord. Disse kamre huser elektrolytopløsning og ionbyttermembraner for henholdsvis anioner og kationer. Ionbyttermembranerne tillader kun passage af henholdsvis anioner og kationer og har til formål at hindre udbredelsen af en basisk front gennem jorden samt at øge den del af strømmen, som går til at fjerne tungmetaller. Ionbyttermembranerne forhindrer således transport gennem jorden af harmløse ioner i elektrolytopløsningen. Ionbyttermembranerne medfører, at der ved elektrodialytisk jordrensning kan opnås lavere slutkoncentrationer af tungmetaller i jorden end ved elektrokinetisk oprensning.

De elektrokemiske jordrensningsmetoder er særligt velegnede til at rense lerede og siltede jorde, og kan umiddelbart anvendes til fjernelse af kobber, zink, bly, nikkel og cadmium. Ved rensningsprocessens afslutning er tungmetallerne opkoncentreret i elektrolytvæske, hvorfra genindvinding er mulig.

Elektrokemiske metoder kan teoretisk set anvendes både in-situ, on-site og ex-site. Der er dog en række forhold som gør, at in-situ rensning ofte ikke kan lade sig gøre.

2.8.1 Formål og teknologiaktiviteter

Med speciel fokus på oprensning af kobber, chrom og arsen, som i stor udstrækning her været anvendt til træimprægnering, er der med støtte fra Miljøstyrelsens teknologiprogram udført følgende:

2.8.1.1 Laboratorieforsøg

Formålet med laboratorieforsøgene var at belyse, hvorvidt effekten af den elektrodialytiske oprensning af chrom, kobber og arsen kan øges ved tilsætning af specielle elektrolytopløsninger.

Forsøgene blev udført i et kammer som kunne rumme 1 kg jord, og der blev anvendt jordprøver fra tre forskellige lokaliteter. Elektrodeafstanden var 15 cm. Til jord forurenet med kobber og arsen blev der tilsat ammoniakvand, mens der til jord forurenet med kobber, chrom og arsen blev tilsat henholdsvis ammoniakvand og en blanding af ammoniakvand og citronsyre.

2.8.1.2 "Lille" og "stort" pilotanlæg

Med henblik på opskalering af metoden til feltskala blev der etableret et "lille" og et "stort" anlæg til pilotforsøg.

Det lille pilotanlæg kunne rumme 200 kg jord og blev opbygget med en elektrodeafstand på ca. 60 cm. Anlægget blev drevet i to perioder af ni måneders varighed, og der blev blandt andet udført forsøg med kobber- og arsenforurenet jord.

Det store forsøg blev udført på 8.000 kg jord i en fire meter lang container forsynet med fire elektrodeenheder med en indbyrdes afstand på 110 cm. Forsøgene blev udført over seks måneder med tilsætning af ammoniakvand.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 6/.

2.8.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:
Ved laboratorieforsøg blev det vist, at tilsætning af ammoniakvand til elektrolytopløsningen medfører en forøget mobilisering af kobber og arsen men ikke af chrom. Laboratorieforsøgene viste desuden, at såvel chrom, kobber som arsen kunne mobiliseres ved samtidig tilsætning af citronsyre og ammoniakvand.
Forsøg i et lille pilotanlæg (200 kg jord), hvor der kun er tilsat ammoniakvand, viste efter ni måneders rensning gode resultater for kobber og mindre gode resultater for arsen. Der blev ikke fjernet chrom af betydning. Det blev vist, at effektiviteten blev øget ved forudgående blanding af jorden med koncentreret ammoniak. Ved forsøgene kunne det desuden konstateres, at rensningsprocessen foregår, selvom jorden er placeret udendørs i perioder med frostvejr.
Ved forsøg over et halvt år i et "stort" pilotanlæg med tilsætning af koncentreret ammoniak blev der beregnet en kobberfjernelse på 430 g, men dette afspejlede sig ikke i en signifikant reduktion af det samlede forureningsniveau i jorden.
Erfaringerne fra pilotanlæggene viser, at såfremt rensningen skal foregå indenfor et acceptabelt tidsinterval, skal den strækning, som forureningskomponenterne skal vandre gennem jorden, være mindre end i pilotanlæggene i dette projekt (hhv. 60 og 110 cm). En oprensning af jorden anvendt i pilotforsøgene (Niveau af Cr, Cu og As på ca. 1.000 mg/kg) indenfor et halvt år vil således overslagsmæssigt forudsætte, at der anvendes en elektrodeafstand på højst 30 cm eller etableres specielle opsamlingsenheder mellem elektroderne med dette interval.
Rensningstiden afhænger af startkoncentrationerne i jorden, således at høje startkoncentrationer generelt medfører lange oprensningstider.
Rensningsprocessen bør ikke forløbe i mere end seks måneder, idet holdbarheden af nogle centrale membraner i anlægget ser ud til at være af denne størrelsesorden.
En altafgørende faktor for at der kan udføres en rensning er, at den væske, som skal frigøre tungmetallerne fra jorden, bliver blandet godt i jorden i en forholdsvis høj koncentration fra starten. Der skal tillige løbende tilledes væske til jorden. Ved in situ oprensning kan det være vanskeligt at styre denne væsketilsætning og dermed sikre, at forureningen ikke spredes utilsigtet. Derfor kan en in situ rensning af arealer forurenet med chrom, kobber og arsen ikke umiddelbart anbefales. Jordrensningen skal således foregå on site eller ex site.
Det vurderes, at den elektrodialytiske metode kan forbedres ved god forbehandling af jorden med reagens (sandsynligvis ammoniumcitrat ved forurening med Cu, Cr og As) samt ved anvendelse af en højere strømtæthed end der blev benyttet i det store pilotanlæg. Det vurderes, at ca. 3-4 A/m2 vil være passende, medens der i det store pilotanlæg blev renset med 0,3 til 0,5 A/m2. Endelig anbefales en tæt overdækning af jord for at undgå fordampning af ammoniak.
Ved optimeringer af anlægget/processen som foreslået ovenfor vurderes det, at det vil være muligt at rense en træimprægneringsjord forurenet med kobber, chrom og arsen i niveauer på ca. 3000 mg/kg på seks måneder med en strømtæthed på 3 A/m2. Spændingen skønnes, ved denne strømtæthed og ved god tilledning af reagens, at ligge på ca. 20 V, hvilket svarer til et effektforbrug på 259 kWh/m3. Med en massefylde på 1,6 ton/m3 svarer det til 160 kWh/ton. Endvidere forventes der forbrugt 30-40 l koncentreret ammoniak pr. ton jord. Forbruget af citronsyre kan ikke estimeres ud fra de gennemførte forsøg

2.8.3 Økonomi

Metoderne til elektrodialytisk jordrensning er under udvikling, og der er endnu ikke grundlag for økonomiske overslag for jordrensning i kommerciel skala.

2.9 Forceret udvaskning af tjæreforurening

Forceret udvaskning af tjærekomponenter er en billig og simpel in situ teknik som kan anvendes overfor store områder med diffus tjæreforurening i moderat til højpermeable jordlag. Hovedideen bag teknologien er at øge infiltrationen af vand gennem de forurenede jordlag, og herved forøge udvaskning af diffus forurening i den umættede zone. Endvidere sigter teknikken mod, at optimere de naturlige nedbrydningsforhold for tjærekomponenterne i den umættede og mættede zone ved, at anvende behandlet grundvand som bæremedie for ilt, alternative iltningsmidler, næringstoffer mv.

Den forøgede infiltrationen opnås typisk ved etablering at et cirkulationssystem, hvormed forurenet grundvand oppumpes, behandles og reinfiltreres. Reinfiltrationen kan med fordel foretages nær terræn, hvorved det infiltrerende vand formentlig vil følge samme transportveje, hvorigennem forureningen i sin tid er spredt. Metoden forudsætter relativt gode og veldefinerede strømningsforhold i den umættede og mættede zone og kan således som udgangspunkt ikke anvendes i lavpermeable eller opsprækkede medier.

Den relativt lave opløselighed af ilt i vand betyder, at forceret udvaskning ikke er den mest effektive metode til iltning af den umættede og mættede zone. Andre iltningsmetoder som indblæsning af luft eller ren ilt (bioventilation jf. afsnit 2.1), indblæsning af ozon eller tilsætning af hydrogenperoxid, kaliumpermanganat eller Fentons reagens (Hydrogenperoxid og ferro-jern) kan i mange situationer have væsentligt højere iltningseffekt men har ligeledes markant højere omkostninger. Der vil dog være mulighed for at opnå en forøget effekt af den forcerede udvaskning ved kombination af teknikker.

Udvaskning af tjærestoffer fra dråber eller klumper af fri tjære medfører dannelsen af en sej, lavpermeabel skal på overfladen af tjæren. Denne indkapsling medfører, at forceret udvaskning ikke kan anbefales på lokaliteter med forekomst af større mængder tjære på fri fase.

2.9.1 Formål og teknologiaktiviteter

Med støtte fra Miljøstyrelsens program for forsøgsprojekter til oprensning af gasværksgrunde og program for teknologiudvikling inderfor jord- og grundvandsforurening er der i tilknytning til en oprensning af diffus tjæreforurening på Hjørring gasværk udført følgende:

2.9.1.1 Laboratorieforsøg

Parallelt med oprensningen er der udført kolonne og batch forsøg samt målinger med TDR-prober (bestemmelse af vandindhold) på jord fra lokaliteten. Forsøgene er udført på Aalborg Universitets Center med henblik på:
At belyse nedbrydningsforholdene og -potentialet for BTX, phenol og methylphenoler under aerobe og anaerobe forhold i forskellige jordtyper udtaget på lokaliteten fra henholdsvis den umættede og mættede zone. Forsøgene er udført med forskellige stofkoncentrationer.
At undersøge adsorptionsforholdene for ammonium og naphthalen.
At udvikle en model til at belyse tidsforløbet for naturlig geniltning af den umættede zone efter standsning af den forcerede infiltration.

2.9.1.2 Fuldskalaoprensning- Hjørring gasværk

Som nævnt har projektet omfattet en fuldskala oprensning af diffus tjæreforurening på det tidligere Hjørring gasværk. Efter opgravning af de værst forurenede dele af lokaliteten er der i et område på cirka 8.000 m2 efterladt en diffus forurening med typiske tjærerelaterede komponenter; PAH, BTEX, phenoler, NSO-forbindelser, cyanider og sulfat. Forureningen er truffet fra terræn og var primært beliggende i den umættede zone. Den øvre del af grundvandszonen var dog ligeledes belastet med opløste forureningskomponenter. Jordlagene på lokaliteten er overvejende sandede.

Oprensningen er foretaget ved oppumpning, behandling og reinfiltration af grundvand. Grundvandsoppumpningen er foretaget fra en boring på lokaliteten. Vandbehandlingen har bestået af iltning og filtrering i et sandfilter. Grundvandet er reinfiltreret over et område på cirka 8.000 m2 ved hjælp af ø 63 mm infiltrationsrør etableret i et terrænnært lag af nøddesten (16 – 31 mm). Anlægget er drevet cyklisk (aktivt en uge, standset to uger), og der er opnået en forøgelse af den naturlige infiltration på cirka 30 gange (9.000 mm/år).

Aktiviteterne støttet af Miljøstyrelsen havde til formål:
At tilvejebringe erfaringer med fuldskala design, drift og monitering af et anlæg til forceret udvaskning af tjærekomponenter.
At beskrive det hydrauliske system på lokaliteten før og under driften af anlægget, herunder bestemmelse af vandets strømningshastighed og –retning.
At dokumentere effekten af den forøgede infiltration på udvaskningen samt nedbrydningen af de forskellige forureningskomponenter.

Med henblik på at opfylde ovennævnte formål er der:
Etableret og drevet et fuldskalaanlæg gennem en periode på i alt otte år, heraf de sidste fire år under Teknologiprogrammet.
Udført et stort antal moniteringsboringer til forskellig dybde i det forurenede grundvandsmagasin.
Foretaget detaljeret monitering af grundvandskemien samt potentiale- og forureningsforhold før under og efter driften af infiltrationsanlægget.
Udført tracerforsøg til vurdering af hydrauliske parametre, grundvandshastigheder mv.
Opstillet en strømningsmodel for grundvandet på og omkring lokaliteten.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 7/.

2.9.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:
Forceret udvaskning har relativt lave etablerings- og driftsudgifter.
Teknikken kan kombineres med andre afværgeteknologier, f.eks. kemisk oxidation med henblik på at forbedre nedbrydningen og begrænse behandlingstiden. Herved kan omkostningerne dog stige væsentligt.
I anlægsfasen forstyrres arealanvendelsen meget væsentligt som følge af omfattende gravearbejder. I driftsfasen er der derimod næsten ingen begrænsninger eller gener for lokalitetens anvendelse.
Metoden har et lavt tilsynsbehov og mulighed for fuldautomatisk drift.
Ved laboratorieforsøgene er der påvist et højt nedbrydningspotentiale for BTX'er og phenoler i såvel den umættede- og mættede zone på Hjørring Gasværk.
Laboratorieforsøgene indikerer at de undersøgte hovedforureningskomponenter nedbrydes ved både høje og lave stofkoncentrationer inden for få døgn under aerobe forhold. Nedbrydningstiden forlænges under anaerobe forhold med en faktor 5-15 i forhold til aerobe forhold. En undtagelse herfra er benzen, hvor der indenfor 78 dage ikke kunne konstateres nedbrydning under anaerobe forhold.
Vurderet udfra laboratorieforsøgene vil omsætningen af hovedforureningskomponenterne selv under anaerobe forhold være tilendebragt inden for få meter fra kilden ved den aktuelle grundvandshastighed på cirka 10 cm/døgn. Specielt benzen vil dog kræve tilstedeværelse af ilt for at blive omsat.
Den udførte monitering dokumenterer, at infiltrationsvandet bidrager til en væsentlig forøget udvaskning af forureningskomponenter fra restforureningen i den umættede zone, men der er kun i et begrænset område registreret væsentligt gennembrud til grundvandszonen.
Da infiltrationsvandet bidrager til en væsentlig udvaskning af forureningskomponenter i den umættede zone vurderes det, at nedbrydningsprocesser i den umættede zone reducerer de udvaskede forureningskomponenter, inden disse når grundvandsspejlet i hovedparten af området.
I et mindre område er der konstateret gennembrud af de udvaskede forureningskomponenter til grundvandszonen. Resultaterne indikerer, at denne forurening nedbrydes i toppen af den mættede zone inden for kort afstand fra kildeområdet. Dokumentationsgrundlaget for benzenforureningen i den dybere anaerobe del af magasinet er dog ikke tilstrækkeligt til en endelig konklusion vedrørende transport og nedbrydning for dette stof i større dybde.
Med den anvendte driftsstrategi med naturlig iltning ved hjælp af det reinfiltrerede grundvand er ikke lykkedes at ændre væsentligt på redoxforholdene dybt i den umættede og i den mættede zone. Arbejdet med iltdiffusionsprocesserne viser således, at afdræningsforløbet og den efterfølgende naturlige geniltning af jordprofilet i den umættede zone efter stop af grundvandsinfiltration er en langvarig proces (flere måneder).
Resultaterne indikerer således, at perioden mellem to infiltrationsforløb skal være længere for at tillade en optimal naturlig diffusion af ilt ned i de forurenede jordlag. Fuld geniltning af et jordprofil på 10 m som på Hjørring gasværk vil dog i praksis kræve urealistisk lange pauser mellem infiltrationsforløbene.
Såfremt oprensningen er afhængig af en væsentlig og hurtig ændring af redoxforholdene i den umættede og mættede zone, vil det være nødvendigt med tilsætning af et iltningsmiddel.
Idet udvaskningen af forureningskomponenter fra tjæreforureninger ofte er diffusionsstyret, må der afhængig af de aktuelle forureningskomponenter og forureningssammensætning forventes relativt lange behandlingstider i forhold til mere radikale oprensningsteknologier.
Metoden kræver, at der kan etableres et lukket hydraulisk kredsløb med henblik på at undgå utilsigtet forureningsudbredelse udenfor lokaliteten. Dette kan imidlertid være svært at opnå i praksis og er blandt andet ikke opnået på lokaliteten i Hjørring.

2.9.3 Økonomi

I tabel 2.7 er de omtrentlige omkostninger til det gennemførte projekt angivet. Tabel 2.7 omfatter udelukkende udgifter til etablering, monitering og drift af det beskrevne anlæg til forceret udvaskning. Herudover har projektet omfattet en række andre aktiviteter der, ligesom aktiviteterne under teknologipuljen, ikke er medtaget i prisoverslaget. Da forceret udvaskning i projektperioden har været under udvikling/afprøvning, kan udgifterne til det aktuelle projekt være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager.

Tabel 2.7.
Skønnede samlede projektomkostninger eksklusiv udgifter til aktiviteter afholdt under Teknologiprogrammet. Hele 1000 kr. ekskl. moms, prisniveau 2001. For detaljerede oplysninger vedrørende projektet henvises til reference 7.

Se her!

2.10 Jordvask

Jordvask er en gruppe af metoder til rensning af forurenet jord on-site eller på et jordbehandlingsanlæg. Metoderne er principielt velegnede til en række forskellige forureningstyper, og i udlandet er der er gennem årene afprøvet en række forskellige teknikker til vask af jord eller til separation af jordens forskellige fraktioner. De fleste eksisterende anlæg anvender en kombination af vask og separation.

Formålet med vask af jord er at frigøre forureningskomponenterne fra jordmatricen og overføre disse til en rensevæske. Denne væske kan eksempelvis udgøres af vand tilsat overfladeaktive stoffer eller methylenchlorid som fungerer som et ekstraktionsmiddel.

Formålet med separationen af jordens forskellige fraktioner er at adskille de grove - og ofte svagt forurenede - dele af jorden (sten, grus og evt. sand) fra de finkornede - og ofte kraftigere forurenede - dele af jorden (ler, silt, finsand mv.). Efter separationen kan de forskellige fraktioner afhængig af forureningsniveau deponeres eller renses yderligere. Separationen kan foretages ved hjælp af specielle sigter eller i anlæg, hvor der tilsættes vand for at fremme separationsprocessen eventuelt med overfladeaktive stoffer. Som nævnt kan vandet tilsættes overfladeaktive stoffer der kan nedsætte overfladespændingen mellem fri fase forurening og vand og herved øge opløseligheden og mobiliteten af visse stoffer. Jorden kan gennemskylles med vand og hjælpestoffer, eller der kan foretages indblæsning af luft i den væskefyldte jord, hvorved der kan dannes en slags skum, hvori forureningskomponenterne opkoncentreres.

2.10.1 Formål og teknologiaktiviteter

I 1999 blev der på KK Miljøteknik AS' anlæg i Rødby igangsat et projekt med jordvask. Projektet blev støttet af Teknologiprogrammet og omfattede rensning af jord forurenet med tungmetaller og tjære/PAH. Det anvendte anlæg er udelukkende baseret på separation af jordens forskellige fraktioner. Projektet omfattede rensning af i alt seks forskellige typer forurenet jord. Projektet blev afbrudt midt i forløbet af årsager som ikke vedrører teknologiprojektet eller de foreløbige resultater heraf. Det planlagte undersøgelsesprogram blev således ikke fuldt gennemført.

Formålet med projektet var:
At dokumentere at det pågældende jordvaskanlæg var velegnet overfor danske jordtyper, herunder at vurdere dets egnethed overfor forskellige jordfraktioner, forureningstyper og –koncentrationer.
At vurdere jordrensningsmetodens konkurrencedygtighed.
At udvikle en test som kan indgå i forundersøgelserne og som har til formål at bestemme en jordtypes egnethed til jordvask i det pågældende anlæg.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udvalgt fem forskellige jordtyper forurenet med et eller flere af følgende stoffer: Kulbrinter, bly, kobber og zink. Med støtte fra Teknologiprogrammet er der:
Foretaget rensning af seks batches af de udvalgte jordtyper, hvoraf rensning af en batch skete med støtte fra Teknologiprogrammet.
Udført jordanalyser før og efter rensning.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 8/.

2.10.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne med en separationsteknik:
Jordvask blev fundet anvendelig til rensning af visse jorde.
Der kunne ikke dokumenteres forskel på resultaterne af rensningen for tungmetaller og for tunge olieprodukter.
Det kunne ikke vurderes om behandlingen af jorden under rensningen flyttede forurening mellem de forskellige jordfraktioner.
På grund af inhomogeniteter i jordtyper og forureningsfordeling var det ikke muligt at vurdere rensningseffektiviteten. De udførte forsøg giver således ikke grundlag for konklusioner med hensyn til separationsteknikkens anvendelighed og effektivitet overfor danske jorde.
Teknikker som udelukkende er baseret på separation har væsentlige begrænsninger: Den forurenede jordtype skal have en tilpas geologisk sammensætning, hvor de fine fraktioner ikke må udgøre for stor en andel. Jorden må ikke indeholde metallisk bly, olie- eller tjæreklumper, slagger eller andet, som vil gøre den grove fraktion uanvendelig til genbrug eller deponering på fyldplads.
Der er behov for udvikling af metoder til fjernelse af forskellige typer af forurening i større partikler/klumper, i det disse ødelægger muligheden for genanvendelse eller billig deponering af de grove fraktioner.
Separationen bør optimeres/justeres, således at de fine og grove fraktioner kan separeres bedst muligt.
Det vurderes, at effektiv jordvask forudsætter tilsætning af hjælpestoffer. Disse hjælpestoffer skal således være harmløse for miljøet og bør desuden ikke påvirke mulighederne for genanvendelse af de mindst forurenede fraktioner.

2.10.3 Økonomi

Med udgangspunkt i de udførte forsøgsrensning af seks batches forurenet jord kan der estimeres udgifter for jordvasken (separationen) til energi, vand, transport, arbejdsløn og deponering på cirka 300,- til 500,- kr. per tons renset jord.

2.11 Termisk jordbehandling

Termisk jordbehandling er en gruppe af teknikker til ex site eller on site rensning af jord forurenet med en lang række organiske forureningskomponenter, herunder chlorerede opløsningsmidler, gasolie, tjæreprodukter, PAH mv. Metoderne er baseret på opvarmning af jorden til mellem 200 og 700 ° C, typisk 500 – 550 ° C, og kan dels bestå i en egentlig forbrænding af jorden, hvor der er direkte kontakt mellem jord og forbrændingsgasser/flamme og dels i en indirekte termisk behandling ved opvarmning af et kammer indeholdende den forurenede jord. I dette kammer er der ikke direkte kontakt mellem jord og forbrændingsgasser. Ved opvarmningen desorberer og fordamper forureningskomponenterne (termisk desorption) og ved de høje temperaturer vil en del forureningskomponenter oxideres eller omdannes ved pyrolyse. Anlæg uden direkte kontakt mellem forbrændingsgasser/flamme og jord vil typisk indrettes med en efterbrænding af de fordampede forureningskomponenter.

Anlæg til termisk jordbehandling omfatter desuden forskelligt udstyr til for- og efterbehandling mv.

2.11.1 Formål og teknologiaktiviteter

Med støtte fra Teknologiprogrammet er der gennemført en rensning af jord forurenet med PAH, oliekomponenter og tungmetaller på RGS 90´s anlæg i København. Rensningen er foretaget i en roterende ovn med en kapacitet på 10 – 15 tons jord per time. Før behandling er sten, bygningsaffald og andre større emner frasorteret. Herefter er jorden opvarmet indirekte i den forreste del af rotérovnen til i alt 550°C, efterfulgt af en yderligere direkte opvarmning med en oliebrænder i den bageste del af ovnen. De dannede gasser er renset i røggasfiltre og ledt til en efterbrænder. Røggassen er vasket i en røggasscrubber før udledning til atmosfæren.

Formålet med projektet var:
At dokumentere det pågældende jordbehandlingsanlægs rensningseffekt for forskellige jordtyper forurenet med PAH-forbindelser, olieprodukter og tungmetaller.
At belyse forandringer af den behandlede jord af betydning for produktets genanvendelse herunder specielt geotekniske egenskaber og frigivelse af tungmetaller og/eller uorganiske salte.
At skabe grundlag for en økonomisk og miljømæssig vurdering af den termiske behandlingsmetode.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:
Termisk behandling over 24 timer af to forskellige typer jord (hhv. fyld og ler) med forskellige forureningsniveauer af PAH, oliekomponenter (hhv. 3.900 og 650 mg/kg) og tungmetaller. Under testen blev der udtaget prøver forskellige steder i anlægget for at tilvejebringe bedst mulig dokumentation for anlæggets rensningseffekt.
Registreret forbrug af el, olie, vand mv. under rensningen.
Spildevand og røggas er analyseret.
Geotekniske undersøgelser før og efter behandlingen, herunder analyse af kornstørrelsesfordeling, udførelse af komprimeringsforsøg, jordkemiske analyser og mikroskopi af tyndslib af jordprøver.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 9/.

2.11.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:
Den termiske jordbehandling medførte en drastisk reduktion af indholdet af olie- og tjærestoffer. Oprensningsgraden for de enkelte olie-/tjæreparametre lå på 96,4 – 99,8 % for fyldjorden og over 99 % for alle parametre for lerjorden. Indholdet af kviksølv blev reduceret med godt 95% som følge af afdampning.
Forsøget viste en forøget udvaskning af arsen med en faktor tre fra den behandlede jord, hvorimod udvaskningen af samtlige andre tungmetaller blev reduceret signifikant ved jordbehandlingen.
Opvarmningen medførte en markant sortfarvning af jorden. Desuden observeredes en stigning i kornstørrelsen, og jorden blev mere grynet/sandet ved behandlingen. Jordens geotekniske egenskaber blev ligeledes forandret som følge af den termiske behandling. Således kunne den behandlede jord komprimeres til en større rumvægt.
Anlægget havde et relativt stort energiforbrug per renset tons jord. Opgørelsen er præget af, at energiforbruget ved opstart og nedlukning vægter forholdsvis meget i så kort en driftsperiode. Olieforbruget var væsentligt større ved behandling af lerjorden end ved fyldjorden.

2.11.3 Økonomi

I tabel 2.8 er de omtrentlige omkostninger til de gennemførte projekter angivet. Udgifterne til aktiviteter under teknologipuljen er ikke indeholdt i tabellen. Da den termiske jordbehandling som led i projektet var under udvikling/afprøvning, kan udgifterne til de aktuelle projekter være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager.

Tabel 2.8.
Skønnede samlede projektomkostninger eksklusiv udgifter til aktiviteter afholdt under Teknologiprogrammet. Hele 1000 kr. ekskl. moms, prisniveau 2001. For detaljerede oplysninger vedrørende projektet/erne henvises til reference 9.

Se her!

2.12 Geooxidation

"Geooxidation" er betegnelsen for en elektrokemisk metode til in situ oprensning af organiske forureningskomponenter fra jord og grundvand, herunder specielt benzin og gasolie. Metoden er baseret på, at den forurenede jordmatrice påføres en relativ svag elektrisk jævnstrøm. Strømmen påføres ved hjælp af elektroder, som oftest i form af jernspuns eller jernrør. Metoden kan anvendes såvel i den mættet som i den umættet zone og er specielt rettet mod lerede jordlag, da lerets relativt høje ledningsevne tillader udbredelse af den svage jævnstrøm.

Geooxidation udbydes af to tyske entreprenører. Der foreligger ikke en fyldestgørende dokumentation for metodens oprensningsmekanismer samt for tidligere udførte oprensninger. Den angivne oprensningseffekt kan skyldes flere mekanismer, hvor der overordnet skelnes mellem elektrokinetisk transport og elektrokemisk inducerede reaktioner i jordmatricen.

De elektrokinetiske transportprocesser er teoretisk velbeskrevet processer, hvor opløste stoffer kan transporteres i det elektriske felt som følge af bl.a. elektromigration, elektroosmose og diffusion. Fordelene ved de elektrokinetiske metoder er især muligheden for at behandle lavpermeable jorde in situ. Inden for de sidste ca. 10 – 15 år er der sket en kraftig udvikling i anvendelsen af elektrokinetiske metoder til oprensning af tungmetalforurenet jord jf. afsnit 2.6. De seneste år er der endvidere udviklet og afprøvet elektrokinetiske metoder til oprensning af organiske forureningskomponenter. De elektrokinetiske metoder er i laboratorieforsøg og enkelte feltforsøg blandt andet anvendt til oprensning af svage organiske syrer og phenoler, PAH'er, BTEX´er og kulbrinteblandinger, chlorerede opløsningsmidler og herbicidet 2,4-dichlorphenoxycarboxylsyre (2,4 D).

De elektrokemisk inducerede reaktioner i jordmatricen er ikke tidligere studeret/anvendt som led i oprensning af jord og grundvand. Sideløbende med ovennævnte elektrokinetiske processer forventer de entreprenører, der anvender metoden, at den påtrykte jævnspænding medfører en række elektrokemisk inducerede reaktioner, hvorved forureningskomponenter i jordmatricen mellem elektroderne nedbrydes. Det er således angivet, at metoden "Geooxidation" overvejende er baseret på de elektrokemisk inducerede reaktioner i jordmatricen. Selve forureningsfjernelsen foregår angiveligt enten ved kemisk oxidation på sedimentkornenes overflade med stærke oxidationsmidler som dannes i det svage spændingsfelt eller ved elektrokemisk inducerede redox reaktioner på overfladen af naturligt forekommende ledende mineraler som grafit og magnetit. I begge tilfælde er det angivet, at forureningskomponenterne omdannes til kuldioxid og vand.

Baggrunden for teknologiprojektet er således, at der uden forudgående videnskabelig dokumentation er iværksat en række oprensninger med den elektrokemiske metode, og at der er konstateret en væsentlig generel interesse for at tilvejebringe et udbygget kendskab til metodens eventuelle oprensningseffekt.

Sammenfattende må det konkluderes, at dokumentationen af mekanismerne bag og effekten af geooxidation er meget mangelfulde. På baggrund af det udførte projekt støttet af Miljøstyrelsen har det med metoden ikke været muligt at påvise nogen signifikant oprensningseffekt.

2.12.1 Formål og teknologiaktiviteter

Under Miljøstyrelsens teknologipulje er det valgt at foretage en erfaringsopsamling for geooxidation med henblik på at sammenstille den eksisterende viden om metodens virkemåde og effekt. Desuden er der i tilknytning til et oprensningsprojekt på en lokalitet på Østergade i Gram udført undersøgelse af korrosionsrisici samt en række supplerende moniteringsaktiviteter.

På lokaliteten i Gram er der kortlagt en omfattende jord- og grundvandsforurening med benzin, gasolie og MTBE primært i moræneler fra ca. 1 – 6 m u.t. Moræneleret indeholder sandede partier samt tynde sandlag. Forureningen var beliggende delvis under en bygning. Oprensningen er søgt foretaget ved hjælp af i alt 12 elektroder udført som nedborede jernrør til ca. 6 m u.t. Fire elektroder har været anvendt som anoder, fire som katoder og fire har været placeret midt i feltet. Der er anvendt et fast spændingsfald på 120V mellem anoder og katoder. Strømstyrken har afhængig af jordmodstanden været 90-95A. Under oprensningen har entreprenøren sideløbende udført en relativt svag vakuumventilation i ventilationsboringer midt i oprensningsområdet. Formålet hermed har ifølge entreprenøren været dels at opnå en fjernelse af flygtige kulbrinter, dels at monitere oprensningseffektiviteten via målinger af CO2 og O2 i afkastluften.

Under Teknologiprogrammet er der udført følgende:
Erfaringsopsamling for ni projekter. Formålet med erfaringsopsamlingen var at sammenstille og vurdere resultaterne fra samtlige oprensninger udført med metoden i Danmark. Herved etableres et grundlag for mere generelle vurderinger af metodens effekt overfor forskellige forureningstyper og i forskellige jordlag.
Undersøgelse af korrosionsrisici. Ved anvendelse af geooxidation påtrykkes behandlingsområdet en jævnspænding i hele oprensningsperioden. Elektrisk ledende materialer som er i kontakt med den behandlede jord påvirkes ligeledes af spændingsfeltet og vil være udsat for galvanisk tæring (korrosion). Med henblik på at belyse omfanget af en sådan korrosion og angive mulige forebyggende foranstaltninger er der udført målinger af spændingsfeltet på og omkring lokaliteten på Østergade, Gram og potentiale skift ved afbrydelse/tilslutning af strømmen.

Endvidere er der udført supplerende monitering for at:
Belyse metodens oprensningseffekt.
Undersøge risikoen for en forøget spredning af forureningen med grundvandet som følge af oprensningen.
Undersøge risikoen for forøget afdampning af flygtige forureningskomponenter.
Vurdere risikoen for opkoncentrering af tungmetaller ved elektroderne.
Undersøge ændringer i kemiske ligevægte i jord og grundvand samt jordens temperatur som følge af den påførte elektriske jævnstrøm.
Fastlægge eventuelle andre negative sideeffekter som den elektrokemiske metode kan give anledning til, herunder risikoen for overgang i, og tæring af installationer, risikoen for sætninger og påvirkning af mikrobiologiske parametre.
Vurdere eventuelle udviklingsmæssige perspektiver for metoden

Med henblik på at tilfredsstille ovennævnte formål har moniteringen omfattet følgende:
En kortvarig prøvepumpning til fastlæggelse af hydrauliske parametre for et vandførende sandlag.
Udvælgelse af fire målestationer: 1 m2 store områder ved en katode, midt i feltet, ved en anode og opstrøms det forurenede område. Ved hver målestation er der etableret en ø63 mm moniteringsboring.
Prøvetagning af jord før, under og efter oprensningen. Prøverne er analyseret for indhold af oliekomponenter, tungmetaller samt for kimtal, ledningsevne, pH og temperatur.
Prøvetagning af grundvand før, under og efter oprensningen. Under prøvetagningen er der registreret pH, ledningsevne, temperatur og iltindhold i det oppumpede vand. Prøverne er analyseret for indhold af oliekomponenter, MTBE og som udvidet boringskontrol.
Prøvetagning af poreluft fra de etablerede boringer ved målestationerne. Under prøvetagningen er der registreret CO2, O2 og CH4 i det oppumpede luft. Prøverne er analyseret for indhold af oliekomponenter.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 10/.

2.12.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:
Der eksisterer ikke p.t. et velunderbygget teoretisk fundament, der kan forklare en eventuel fjernelse af organiske forureningskomponenter i jordmatricen mellem elektroderne som følge af en elektriske jævnstrøm. Metoden er primært udviklet in situ, og den er ikke kritisk testet og dokumenteret under kontrollerede laboratorieforhold.
Resultaterne fra det gennemførte feltprojekt samt de generelle erfaringer fra øvrige forsøgsprojekter med den elektrokemiske metode; geooxidation i Danmark viser, at der generelt ikke er dokumenteret en oprensningseffekt i forhold til jord- og grundvandsforureninger med olieprodukter. Ingen af de gennemførte oprensninger har således kunnet afsluttes alene på baggrund af den elektrokemiske oprensning.
Oprensningerne er søgt gennemført på både benzin- og dieselolieforureninger i en række forskellige jordtyper og under varierende redoxbetingelser. Der har ikke kunnet påvises en sammenhæng mellem oprensningseffekt og oprensningsbetingelser.
Forud for eventuelle fremtidige anvendelser af teknikken bør der tilvejebringes et betydeligt bedre dokumentationsgrundlag fra kontrollerede laboratorieforsøg samt feltforsøg i pilot skala.
Der er generelt konstateret meget varierende forureningskoncentrationer i moniteringsboringer, hvor prøver er udtaget omkring samme boring i samme dybde. Datamaterialet fra forsøgsprojekterne er derfor ikke tilstrækkeligt til entydigt at vurdere, hvorvidt der er opnået en massefjernelse, der kan henføres til den elektrokemiske oprensning på forsøgsprojekterne.
De sikkerhedsmæssige forhold, risikoen for korrosionsskader og potentielt også risikoen for sætningsskader, bør vurderes i hvert enkelt tilfælde ved anvendelse af elektrisk jævnstrøm in situ. Der bør bl.a. foretages en kortlægning af alle installationer i og omkring spændingsfeltet med henblik på at foretage en vurdering af behovet for korrosionsbeskyttelse af udsatte installationer.
Der er ikke konstateret væsentlige ændringer i den grundvandskemiske sammensætning, herunder pH og iltindhold, ved de relativt svage feltstyrker, der er anvendt under feltprojektet. Der er endvidere ikke sket ændringer i tungmetalkoncentrationen eller pH ved elektroderne under gennemførelsen af feltprojektet.
Det er observeret, at metoden kan resultere i en temperaturstigning som følge af afsætning af energi i jorden. Specielt ved katoden kan modstanden øges under oprensningen som følge af udfældning af metaller og mineraler eller som følge af udtørring. Der er indikationer på, at ovenstående afsætning af energi i jorden (opvarmning) kan resultere i en øget afdampning af forureningskomponenter.
Den elektrokemiske metode, som er vurderet i dette projekt, har ikke været designet til at udnytte de elektrokinetiske transportprocesser ved påføring af en elektrisk jævnstrøm til jordmatricen. En række af de felterfaringer mht. installation, monitering og sikkerhedsaspekter, der er gjort i nærværende projekt, vil dog givetvis kunne overføres til andre in situ metoder, hvor der anvendes en elektrisk jævnstrøm til oprensning af forurenet jord.

2.12.3 Økonomi

I tabel 2.9 er de omtrentlige omkostninger for den gennemførte oprensning angivet. Udgifterne til aktiviteter under teknologipuljen er ikke indeholdt i tabellen. Da geooxidation i projektperioden har været under udvikling/afprøvning, kan udgiften til det gennemførte projekt være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager.

Tabel 2.9.
Skønnede projektomkostninger eksklusiv udgifter til aktiviteter afholdt under Teknologiprogrammet. Hele 1000 kr. ekskl. moms, prisniveau 2001. For detaljerede oplysninger vedrørende projektet/erne henvises reference til 10.

Se her!

2.13 Fytooprensning af olie- og tjæreforureninger

Begrebet "fytooprensning" har fået følgende generelle definition: „Anvendelsen af grønne planter og disses mikroflora, jordtilsætninger, og agronomiske teknikker til at fjerne, tilbageholde eller uskadeliggøre uønskede kemiske stoffer i miljøet".

Teknikkerne til fytooprensning kan opdeles i metoder til oprensning af organiske forureningskomponenter, som omtales i dette afsnit, og metoder til opkoncentrering og fiksering af tungmetaller i planter jf. afsnit 2.14.

Fytooprensningen af organiske komponenter har til formål at oprense grundvands- og/eller jordforurening i kildeområder, og de mest anvendte planter er poppel, pil, rajgræs og lucerne. Mekanismerne bag oprensningen af de organiske komponenter er ikke endeligt kortlagte. For vandopløselige stoffer er optag, ophobning og nedbrydning i planterne samt fordampning herfra mulige mekanismer, mens fjernelsen for sværtopløselige stoffer overvejende foregår ved mikrobielle processer i planternes rodzone. Planternes rodnet og vandoptag påvirker desuden jordstrukturen samt ilt- og vandindhold, hvilket ligeledes kan stimulere biologisk nedbrydning af mange stoffer.

Som følge af planternes begrænsede roddybde kan fytooprensningen kun anvendes forholdsvis terrænnært (til ca. 2 m u.t.). Den væsentligste ulempe ved teknikkerne er dog, at oprensningsperioden er meget lang, og at det er usikkert, om relevante kvalitetskriterier kan nås.

2.13.1 Formål og teknologiaktiviteter

Under Miljøstyrelsens teknologiprogram er der udført følgende aktiviteter:

2.13.1.1 Litteraturstudium

Litteraturstudiet er udført med henblik på at beskrive teknologiens stade internationalt. I studiet er der fokuseret på olie- og tjæreprodukter, og sammenskrivningen omfatter særskilte afsnit om PAH, BTEX og MTBE. Litteraturstudiet er publiceret på Miljøstyrelsens hjemmeside i 2001 som Miljøprojekt nr. 644, hvortil der henvises for yderligere oplysninger.

2.13.1.2 Laboratoriestudium

Projektet omfattede forsøg med jord udtaget på en af tre lokaliteter, hvor der sideløbende blev udført feltforsøg.

Formålet med laboratoriestudierne var:
At identificere de relevante processer under fytooprensning.
At vurdere toxiciteten af dieselolie og benzin på piletræer.
At videreudvikle en matematisk model for forudsigelse af oprensningseffekten.

Med henblik på at opfylde disse formål er der foretaget vækstforsøg med pil og energipil i jord med forskelligt forureningsniveau samt løbende moniteret for en række relevante parametre. Laboratorieforsøgene er publiceret i /ref. 11c, d, e og f / hvortil der henvises for detaljerede oplysninger.

2.13.1.3 Feltforsøg

Projektets feltaktiviteter omfattede tre lokaliteter:
Et nedlagt tankanlæg ved Rønnede, "Axelved", hvor jorden indtil 3 meter under terræn var forurenet primært med gasolie. Det forurenede areal udgjorde cirka 1.400 m2.
En nedlagt asfaltfabrik i Vassingerød "Villadsens fabrikker", hvor jorden indtil maksimalt 5,5 meter under terræn var forurenet med dieselolie og kultjære. Det forurenede areal udgjorde cirka 3.500 m2.
Et område i Valby som er opfyldt blandt andet med slam fra et renseanlæg. Forureningen består overvejende af oliekomponenter og PAH. Der er desuden påvist indhold af LAS, plastblødgørere og tungmetaller. Forureningen dækker et område på 1.300 m2 som benævnes "Valbyparken".

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet har til formål:
At belyse oprensningseffekten overfor olie- og tjæreprodukter.
At undersøge tidshorisonten for en oprensning samt anlægs- og driftsomkostninger.
At undersøge hvorledes det hydrologiske kredsløb påvirkes af beplantningen.

Med henblik på at opfylde disse formål udføres der med støtte fra Teknologiprogrammet følgende:
Beplantning med pil og poppel på ovennævnte tre lokaliteter.
Monitering af relevante forurenings- og dyrkningsmæssige parametre.

Feltforsøgene er under udførelse, og for mere detaljerede oplysninger henvises til /ref. 11/.

2.13.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne. Feltforsøgene er endnu ikke afsluttet,hvorfor det er begrænset hvad der p.t. kan konkluderes. De foreløbige hovedresultater er:
Litteraturstudier indikerer, at fytooprensning af organiske forureninger er en billig og lavteknologisk teknik med lille miljøbelastning. I denne vurdering er der ikke taget højde for eventuelle manglende indtægter på det forurenede areal i oprensningsperioden. Teknikken er på forsøgsstadiet herhjemme og en række grundlæggende mekanismer er ikke klarlagt.
I henhold til den internationale litteratur kan metoden tilsyneladende anvendes overfor de fleste organiske forureningskomponenter herunder blandingsforureninger. Den naturlige biologiske omsætning af forureningen stimuleres ved øget ilttilførsel og opvækst af biomasse som følge af etableringen af flerårige rodnet.
For vandopløselige stoffer er optag, ophobning og nedbrydning i planterne samt fordampning herfra mulige mekanismer, mens fjernelsen for sværtopløselige stoffer overvejende må forventes at foregå ved mikrobielle processer i planternes rodzone. Planternes rodnet og vandoptag påvirker desuden jordstrukturen samt ilt- og vandindhold, hvilket ligeledes kan stimulere biologisk nedbrydning af mange stoffer.
På de enkelte lokaliteter anbefales plantetypen primært udvalgt udfra evnen til vækst under de aktuelle betingelser. I Danmark regnes lucerne, pil og poppel blandt de hurtigst voksende plantearter.
Metodens største ulemper er, at der kræves en meget lang oprensningsperiode (formentlig 5 – 15 år), og at der ikke er dokumentation for muligt oprensningsniveau. Endvidere udgør den opnåelige roddybde en begrænsning i teknikkens anvendelighed. Generelt anses oprensningsdybder på op til 2 m for realistiske (lucerne muligvis op til 4 m), men i specielle tilfælde vil der med pælerødder kunne optages forurenet grundvand fra ned til 10 m u.t. Til overfladenær grundvandsforurening (indtil max. 5 m u.t.) med BTEX, MTBE og TCE kan der formentlig anvendes planter med pælerødder som poppel, lucerne og pil.
Det er påvist, at opløst forurening med MTBE kan reduceres ved planteoptag og efterfølgende fordampning. Der foreligger ikke oplysninger om start- og oprensningsniveau, oprensningsperiode mv.
I laboratoriestudier er det vist, at visse planter, herunder pil, kan tåle meget høje koncentrationer af cyanid, og at cyaniderne hurtigt optages og nedbrydes i pileplanter. Der foreligger ikke oplysninger om start- og oprensningsniveau, oprensningsperiode mv.
Planterne til fytoremediering udvælges i hvert enkelt tilfælde udfra forureningens karakter og beliggenhed og udfra planternes specifikke egenskaber. Således er rug karakteriseret ved et stort rodnet, poppel for hurtig vækst, pil for hurtig vækst samt evnen til ilttransport og lucerne for stor rodvækst og symbiosen med nitrogenfikserende bakterier.
Energipil er relativt robust overfor BTEX og hexadecan. Grænsen for vækst af energipil er estimeret til ca. 5.000 – 8.000 mg-total kulbrinter/kg. I praksis betyder dette, at der ikke kan etableres energipil i kraftige forureningskilder.
For en af feltlokaliteterne (tidligere servicestation) er der på baggrund af pils vandforbrug og effekt på iltnedtrængning i jorden gennemført en estimeret beregning af oprensningsperioden til ca. 12 år.
Opvæksten af såvel pil som poppel er følsom overfor kraftig vind, mangelfuld lugning og naturligvis ringe nedbør. Følsomheden er mest udtalt i den første vækstsæson.
Generelt har det være nemmere at etablere plantedække af pil end af poppel.
Da jorden på forurenede lokaliteter ofte ikke er forberedt til etablering af plantedække (næringsstoffer, jordart og –struktur mv.) kan det anbefales at anvende længere stiklinger end ved etablering på landbrugsarealer. For pil og poppel anbefales således anvendt stiklinger på minimum 60 cm.
Behovet for gødskning bør vurderes nøje, og fjernelse af sten kan undlades for at bevare jordens hydrauliske egenskaber.
Ved planlægningen af fytooprensninger bør der foretages tests for fytotoxicitet, og der bør inddrages fagfolk med erfaring i etablering af plantedække under dårlige jordforhold.

2.13.3 Økonomi

I tabel 2.10 er de anslåede omkostninger til de gennemførte feltprojekter angivet. Da oprensningsteknikkerne i projektperioden er under udvikling/afprøvning, kan udgifterne til de aktuelle gennemførte projekter være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager.

Tabel 2.10.
Skønnede projektomkostninger eksklusiv udgifter til aktiviteter afholdt under Teknologiprogrammet. Hele 1000 kr. ekskl. moms, prisniveau 2001. For detaljerede oplysninger vedrørende projektet/erne henvises til reference 11. De anvendte teknikker er under udvikling/afprøvning, hvorfor udgifterne til de aktuelle gennemførte projekter typisk vil være højere end ved tilsvarende efterfølgende sager.

Se her!

2.14 Fytooprensning af metalforurenet jord

Begrebet "fytooprensning" har fået følgende generelle definition: „Anvendelsen af grønne planter og disses mikroflora, jordtilsætninger, og agronomiske teknikker til at fjerne, tilbageholde eller uskadeliggøre uønskede kemiske stoffer i miljøet".

Teknikkerne til fytooprensning kan opdeles i metoder til oprensning af forurening med tungmetaller, som omtales i dette afsnit, og metoder til fiksering, nedbrydning eller evapotranspiration af organiske forureningskomponenter jf. afsnit 2.13.

Fytoekstraktion af tungmetaller udnytter visse planters evne til at ekstrahere metaller fra jorden samt optage og opkoncentrere disse i visse plantedele. Princippet i metodens anvendelse som in situ jordrensningsteknik er, at planterne via jordvæsken optager metal, der frigives fra jorden. I planten optages metaller i rødderne, hvorefter der sker en større eller mindre transport fra rødderne til overjordiske dele af planten. Disse (og i nogle tilfælde underjordiske plantedele) kan efterfølgende høstes, hvorved planternes metalindhold fjernes fra arealet.

Der er herefter flere muligheder for efterbehandling af det høstede plantemateriale. Det er ønskeligt at kunne genanvende eller nyttiggøre plantematerialet direkte eller efter foraskning i forbindelse med metaloparbejdning.

Som følge af planternes begrænsede roddybde kan fytoremedieringen kun anvendes forholdsvis terrænnært (til ca. 0,5 – 1 m u.t.). Den væsentligste ulempe ved teknikkerne er dog, at oprensningsperioden er meget lang, og at det er usikkert, om relevante kvalitetskriterier kan nås. Med det aktuelle udviklingsstade kan teknikkerne ikke anbefales anvendt i feltskala herhjemme.

2.14.1 Formål og teknologiaktiviteter

Under Miljøstyrelsens teknologiprogram er der udført følgende aktiviteter:

2.14.1.1 Forsøg i drivhus

Forud for planlagte fuldskala oprensninger på fire lokaliteter er der gennemført forsøg i drivhus med jordprøver fra lokaliteterne.

Forsøgene havde til formål at tilvejebringe et forbedret vidensgrundlag vedrørende valg af plantearter, betydningen af jordbundsforhold og metodens effektivitet.

Forsøgene omfattede følgende aktiviteter:
Vækstforsøg med fire forskellige planter i to jordprøver fra hver lokalitet.
Analyse af plantematerialer for indhold af tungmetaller.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til /ref. 11b/.

2.14.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:
De udførte drivhusforsøg har vist, at raten for optag af tungmetaller i plantearterne alpepengeurt, sareptasennep, opret amarant og pil generelt er lille. Oprensningsperioden ved fytooprensning af cadmium vil være 10 – 20 år og for de øvrige metaller væsentligt længere. Desuden er det meget usikkert, om jordkvalitetskriterierne for metallerne kan nås.
En yderligere ulempe er, at der ofte forekommer forurening med flere metaller samtidig, og at det formentlig er problematisk at finde/udvikle en plante, som er effektiv for flere metaller. Desuden indgår bly meget ofte i metalforureninger i Danmark, og tilsyneladende er effekten af fytooprensning meget lille overfor dette metal.
På baggrund af drivhusforsøgene kan det p.t. ikke anbefales at anvende fytooprensning overfor tungmetalforurenet jord i Danmark. Metoden bør dog revurderes om ca. 10 år, idet udvikling og forædling af plantesorter kan gøre teknikken attraktiv fremover.

2.14.3 Økonomi

Med det gennemførte projekt er der ikke grundlag for at estimere udgifterne forbundet med anvendelse af teknikken i fuld skala. Udgifter til udplantning og høst af afgrøder må dog forventes at være af samme størrelse som ved fytooprensning af organiske forureningskomponenter jf. afsnit 2.13. Ved fytooprensning af tungmetaller kan bortskaffelsen af metallerne foretages relativt billigt ved deponering, eller der kan gennemføres en mere omkostningskrævende oparbejdning og genanvendelse af metallerne.

2.15 Fytooprensning i kombination med genmodificerede bakterier

Begrebet "fytooprensning" har fået følgende generelle definition: „Anvendelsen af grønne planter og disses mikroflora, jordtilsætninger, og agronomiske teknikker til at fjerne, tilbageholde eller uskadeliggøre uønskede kemiske stoffer i miljøet".

Teknikkerne til fytooprensning kan opdeles i metoder til oprensning af henholdsvis organiske forureningskomponenter og tungmetaller. Disse teknikker er omtalt i afsnit 2. 13 og 2.14 samt i /ref. 11 og 11b/.

I det følgende omhandles et projekt, hvor mulighederne for forøget planteoptag/nedbrydning af PCB, TCE og PAH ved anvendelse af gensplejsede bakterier er undersøgt. Ideen i denne teknik er, at genmodificerede bakterier vokser i tilknytning til planters rodnet og nedbryder forureningskomponenterne ved cometabolisme. Herved udbredes bakterierne i hele rodzonen og planternes vandoptag medvirker til transport af opløste forureningskomponenter til de områder hvor nedbrydningen finder sted.

Kombinationen af genmodificerede bakterier og fytooprensning undersøges i det fælleseuropæiske forsknings- og udviklingsprojekt "Integrated Plant/GEM Systems for in situ Soil Bioremediation" (Bioremediering ved hjælp af planter og gensplejsede bakterier), som er støttet af Teknologiprogrammet og Europakommissionens bioteknologiprogram. Der er via Teknologiprogrammet givet støtte til den danske del af projektet.

2.15.1 Formål og teknologiaktiviteter

Det overordnede formål med projektet var at udvikle og afprøve bakteriel teknologi til anvendelse i fytooprensning primært af PCB forurenet jord og sekundært af forurening med TCE og PAH. Forurening med PCB på tidligere industrigrunde er et stort problem specielt i USA og i tidligere østeuropæiske lande. Projektet havde følgende underformål:
At tilvejebringe en markant forøget produktion af nedbryderenzymer ved hjælp af alternativ genregulering med højere aktivitet, og desuden opnå en styring af generne med "miljø-signaler", f.eks. rodeksudater.
At udvikle en bakterie og styre dens overlevelse efter podning ved at splejse gener der styrer bakteriestammens konkurrencedygtighed under kontrol af rodeksudater.
At udvikle metoder for effektiv podning af planterødder med bakterier til anvendelse i fytooprensning.
At udvide konceptet fra nedbrydning af PCB’er til nedbrydning af andre forureningsstoffer, herunder TCE og PAH.
At udvikle værktøj for specifikt at overvåge de gensplejsede bakterier i forbindelse med udsættelsesforsøg.
At forberede og søge om tilladelse til udsættelse af mindst én gensplejset bakteriel nedbryder og at gennemføre udsættelsesforsøget.

Arbejdet er foretaget ved forsøg i laboratoriet. For en mere detaljeret beskrivelse af de udførte forsøg henvises til /ref. 12/.

2.15.2 Resultater af teknologiaktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra det udførte projekt:
Fytooprensning med gensplejsede bakterier vil potentielt kunne anvendes in situ, og feltaktiviteterne adskiller sig ikke væsentligt fra skov- eller landbrugsmæssig dyrkning af planter. Ved en tilstrækkelig effekt kan fytooprensning således udgøre en billig, lavteknologisk metode med ringe miljøbelastning.
Der mangler dokumentation for oprensningens effekt, og for hvilke oprensningsniveauer der kan opnås.
En af de største ulemper ved fytooprensning er at oprensningsperioden må forventes at være lang, formentlig 10 år eller mere.
Ved gensplejsning er der udviklet rodkoloniserende bakterier, der nedbryder lavtchlorerede PCB’er i jord. De gensplejsede bakterier kan anvendes ved podning af frø eller stiklinger.
Udsættelsen af en gensplejset bakteriel nedbryder af PCB er blevet forberedt. Den økologiske og sikkerhedsmæssige karakterisering er afsluttet og resultaterne er fremlagt i en ansøgning om et udsættelsesforsøg.
Der er udviklet værktøjer til at overvåge de gensplejsede bakterier ved udsættelsesforsøg. Metoderne er dog under fortsat udvikling, og der arbejdes blandt andet på at udvikle en stamme af Pseudomonas fluorescens F113 som detektorer med et specifikt PCR primer sæt.
Forøget ekspression af nedbryder genkomplekset bph blev opnået med konstruktion af en specifik stamme af Pseudomonas fluorescens F113 (L:1180), hvori en genregulator fra Sinorhizobium meliloti anvendes. Men som en stor overraskelse er regulatoren i Pseudomonas fluorescens F113 altid aktiv. Det var forventet, at genekspression var under kontrol af rodeksudater fra lucerne, dvs. at den kun er aktiv i rodzonen af lucerne.
Der blev udviklet stammer af Pseudomonas fluorescens F113 med begrænset overlevelse, men det lykkedes ikke at udvikle en bakteriestamme med overlevelse under kontrol af rodeksudater.
Metoder til effektiv podning af planterødder til anvendelse i fytooprensning af organiske stoffer blev udviklet og er klare til brug.
Under projektet blev der ikke som planlagt udviklet bakteriestammer til nedbrydning af TCE, PAH mv.
Teoretisk kan teknikken anvendes overfor et stort antal organiske forureninger, herunder forureningsblandinger. Teknologien kræver dog formentlig udvikling af specielle gensplejsede bakteriestammer for hver enkelt forureningskomponent eller grupper heraf.
Anvendelse af gensplejsede bakterier forudsætter omfattende økologiske tests og risikovurderinger.

2.15.3 Økonomi

Med de gennemførte undersøgelser er der ikke grundlag for at estimere udgifterne forbundet med anvendelse af gensplejsede bakterier som led i fytooprensning i fuld skala.