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

Reaktiv Jern-Væg til rensning af grundvand for TCE og Chromat, Kolding Hårdkrom A/S

4 Valg af afværgeteknik

4.1 Kriterier for valg af afværgeteknik

Efter en nøje gennemgang af de forudgående undersøgelser og risikovurderinger besluttede Vejle Amt, at der skulle iværksættes skitseprojektering af afværgeforanstaltninger over for den konstaterede forurening af det øvre grundvand. Afværgeforanstaltningerne skulle tage sigte mod en nedbringelse af koncentrationerne af Cr(VI) og TCE i det terrænære grundvand.

4.2 Dimensioneringsgrundlag for jernvæg

I forbindelse med skitseprojekteringen af den reaktive væg blev der af Carl Bro as udtaget repræsentative vandprøver, som i specialbeholdere blev sendt til kemisk analyse hos leverandøren af den reaktive væg, EnviroMetal Technologies, Inc.(ETI), Ontario, Canada.

Der er af ETI udført kolonneforsøg for at vurdere halveringstider og gennemslagstider for de indgående forureningskomponenter. De hydrauliske data fra de indledende undersøgelser blev ligeledes anvendt.

På baggrund af gennemførte overvejelser blev det besluttet at etablere en ca. 50 m lang reaktiv væg af jernspåner langs depotets vestlige side. Væggen er dermed placeret på tværs af grundvandsstrømningen, som er vestlig / nordvestlig /5/.

4.3 Jernvæggens funktion

Som omtalt i ovenstående afsnit er den benyttede afværgeteknik anvendt med henblik på at udføre in situ rensning af grundvandets indhold af TCE og Cr(VI). De kemiske processer, der danner grundlag for metoden, er beskrevet i det følgende (se i øvrigt /9/).

Reduktion af chromat - oxidation af jern

Reduktion af chromat - og samtidig oxidation af jern (f.eks. jernspåner) - kan ske ved følgende reaktion:

Fe^{0 +} CrO₄- + 4 H₂O ® Fe(OH)₃ + Cr(OH)₃ + 2 OH^-

Cr(OH)₃, som er tungt opløseligt, udfældes derefter - evt. som komplex af typen (Cr_x,Fe_1-x)(OH)₃ :

Grundvandets iltindhold kan initiere oxidationen af jern i et vandigt miljø, idet denne proces først sker under forbrug af den tilstedeværende ilt efter (proces 1) eller (proces 2):

Når ilten er forbrugt, kan den anaerobe jernoxidation herefter ske under dannelse af fri brint (proces 3):

Det bemærkes, at oxidation af nul-valent jern som beskrevet er syreforbrugende og derfor kan give anledning til pH-forhøjelse. I ref. /7/ refereres til laboratorieforsøg med chromatreduktion i jernspånholdige kolonner, hvor der inden for ca. 1 time er observeret en pH-forhøjelse fra ca. 6,5 til ca. 11,7.

Et højt pH kan give anledning til dannelse og udfældning af Fe(OH)₂ og Fe(OH)₃, ligesom balancen i carbonatsystemet kan forskydes. Der kan endvidere opstå risiko for carbonatudfældning på / mellem jernspånerne. Resultatet af udfældningerne kan blive, at jernvæggens permeabilitet formindskes, at strømningsforholdene ændres, og at jernspånernes reelt tilgængelige reaktive overflade reduceres.

Tilstedeværelse af ilt vil kunne fremme dannelsen af Fe(OH)₃ og jernoxider (rust), og ved drift af den reaktive væg bør det derfor tilstræbes at holde jernspånerne under vand i et iltfrit miljø. Sidstnævnte vil kunne vanskeliggøres af vandspejlssænkninger i det berørte grundvandsmagasin.

Rustdannelse på jernspånerne vil endvidere kunne ske, hvis disse opbevares i fugtig luft.

Nedbrydning af klorerede alifater, herunder TCE

Nedbrydning af en række klorerede alifater kan ske ved reduktiv dehalogenering /7/.

Traditionelt antages de kemiske reaktioner bag nedbrydning af halogenerede alifater at kunne beskrives på følgende måde:

Ovenstående nedbrydning kan give anledning til dannelse af følgende komponenter /8/:

Dannelse af det kræftfremkaldende stof vinylchlorid forventes ikke at udgøre et miljømæssigt problem, idet det som beskrevet i (proces 5) vil kunne nedbrydes til henholdsvis ethen og ethan.

Endvidere kan nedbrydning af TCE ske ved reduktiv dehalogenering til kloracetylen med efterfølgende nedbrydning til acetylen, ethen og ethan (ref. /8/):

/7/ refererer, at der i litteraturen - på trods af store forskelle i nedbrydningsrater for halogenerede alifater - generelt er observeret en korrelation mellem stoffernes halogeneringsgrad og nedbrydningstid: jo større halogeneringsgrad, jo højere nedbrydningsrater. Det skal i den forbindelse nævnes, at redoxpotentialet øges med stigende halogeneringsgrad.

Som det fremgår af ovenstående, er også nedbrydningen af chlorerede alifater syreforbrugende med en deraf følgende risiko for pH-stigning i grundvandet.

Redoxpotentiale og pH

Af hensyn til optimering af nedbrydningsprocesserne er det vigtigt, at grundvandets redoxpotentiale er lavt; dvs. under -s100 mV og helst under -200 mV. Tilstedeværelse af ilt i grundvandet kan reducere mulighederne for at opnå et sådant optimalt redoxpotentiale.

Nedbrydningsprocesserne i grundvandet påvirkes i øvrigt af pH-forholdene, idet tidligere erfaringer har vist, at processen er optimal ved pH under ca. 9 (ref. /7/).