Miljøprojekt, 984; Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening – Stimuleret in situ reduktiv deklorering. Vidensopsamling og screening af lokaliteter. Appendiksrapport

Stimuleret in situ reduktiv deklorering. Vidensopsamling og screening af lokaliteter

Appendiks D Fel™etoder

Push-pull tests
In situ mikrokosmos
Pilotforsøg

Push-pull tests

Push-pull testen er en slug test der udføres i en enkelt boring for at angive størrelsen af forskellige fysiske, kemiske og biologiske forhold i akviferen. Metoden var oprindelig udviklet til at måle grundvandshastighed, effektiv porøsitet og dispersivitet (Gelhar and Collins 1971; Bachmat et al. 1988; Hall et al. 1991). Nylige modifikationer af metoden tillader analyser af akviferens evne til biologisk nedbrydning og kvantificering af forureningsnedbrydningsrater ved tilstedeværelse af forskellige elektrondonorer og/eller bakteriekulturer (Istok et al. 1997; Reinhard et al. 1997; Hageman et al. 2001). En detaljeret liste over referencer mht. til dette emne kan findes på http://ccee.oregonstate.edu/research/grl/push-pull/literature.htm.

Push-pull testen udgøres af 3 faser:

I den første fase pumpes en mængde forurenet grundvand op af en enkelt boring, og tilsættes derefter relevante elektrondonorer mm. til vurdering af biologisk nedbrydning. Herudover tilsættes en konservativ tracer.
I den anden fase bliver grundvandet reinjiceret (pushed) ned i boringen og optager derved et "testvolumen" i grundvandsmagasinet omkring den filtersatte del af boringen. Såfremt den injicerede sammensætning af tilsætningsstoffer er effektiv, bør der kunne observeres fermentering af elektrondonorerne og deklorering af de klorerede forbindelser inden for få dage efter injektionen.
I den tredje fase udtrækkes (pulled) den injicerede væske langsomt ved pumpning i den samme boring. Koncentrationerne af traceren, reaktanter og eventuelle omdannede stoffer måles periodisk for at bestemme gennembrydningskurver for hvert opløst stof. Traceren giver et billede af fortyndingsefekt. Snodgrass og Kitanidis (1998) samt Haggerty et al. (1998) forelægger en simpel fremgangsmåde til at estimere forureningsnedbrydningsrater direkte fra koncentrationsmålinger og uden brug af numerisk modellering.

In situ mikrokosmos

In situ mikrokosmos (ISM) er en metode til at frembringe fel™ålinger af det biologiske nedbrydningspotentiale, biologiske nedbrydningsrater og sorptionsparametre. Gillham et al. (1990) udviklede ISM for at fremskaffe en metode der sammenlignet med laboratorie mikrokosmosforsøg var mere representativ for de aktuelle forhold i forureningsfanen. ISM har været benyttet til bestemmelse af biologiske nedbrydningsrater for mange forskellige slags organiske kemikalier (Acton and Barker 1992; Nielsen et al. 1996).

En typisk ISM er konstrueret som et modificeret rustfrit stål rør der benyttes til at isolere ca. 2 liter mættet akvifermateriale. ISM enheden er udstyret med mindre rør (slanger) i rustfri stål der tillader at pumpe vand ind eller ud af den isolerede del af akviferen. ISM enheden bliver installeret ved at presse den ned i en boring der er udført til grundvandsspejlet. ISM enheder er installeret ved både hulsneglsboringer og gennem forede håndboringer (Gillham et al. 1990; Nielsen et al. 1996b), og de har været brugt i dybder til ca. 6 m u.t.

Måden at gribe en ISM test an på kan sammenlignes med en push-pull test. Grundvand bliver først oppumpet fra en boring eller et piezometer der støder op til ISM enheden, og dernæst bliver grundvandet tilført bionedbrydnings tilsætningsstofferne og en konservativ tracer inden grundvandet langsomt bliver pumpet ind i ISM enheden. ISM enheden er dernæst analyseret over dage, uger eller måneder for at bestemme reduceringen af forureningsmassen relativt til traceren. Nedbrydningsraten kan bestemmes ved en 1-D strømningsmodel der inkluderer både sorption og 1. ordens biologisk nedbrydning. Yderligere vejledning i modelleringen af nedbrydningsrater fra en ISM enhed er givet i Nielsen et al. (1996).

Pilotforsøg

Et udkast til en vejledning fra U.S. Depar™ent of Defense og the U.S. Environmental Protection Agency (Morse et al. 1998), anbefaler at pilotprojekter for anaerob biologisk nedbrydning af klorerede opløsningsmidler benytter tre injektionsboringer, to pumpeboringer og en serie moniteringsboringer placeret mellem injektions- og pumpeboringer (se figur 4-1). Pilotprojekter der er udført i overenstemmelse med vejledningen varer normalt 6 måneder.

Vejledningen anbefaler følgende udformning vedr. pilotprojekter:

1. At fordele og lede strømmen af elektrondonorer/ næringsstoffer gennem behandlingsområdet uden at fortrænge forurenet grundvand med 'rent' vand eller opløsninger af elektrondonorer.

2. Opnå en hydraulisk opholdstid der er kort nok til at sikre at elektrondonorerne udtyndes og dekloreringen begynder, men lang nok til at observere ændringer i koncentrationerne af forurening og elektrondonor.

3. Optimere den hydrauliske kontrol mht. til opnåelse af det minimale krav til oppumpning af forurenet grundvand.

4. Muliggøre præcis og pålidelig prøvetagning af gundvandet fra behandlingsområdet.

5. Forhindre tilgroning eller tilstopning fra biologiske og kemiske processer grundet tilsætningen, herunder uorganisk udfældninger og opbygning af gaslommer (fx methan gas).

Pilotforsøget kan afgøre, om der skal forsættes med fuldskala implementering. Metodens anvendelighed bør evalueres udfra hvor fuldendt stimuleret in situ reduktiv deklorering har været, og om resultaterne er i overenstemmelse med de regulative krav samt tekniske og administrative mål med projektet (Morse et al. 1998). Hvis nedbrydningseffektiviten eller nedbrydningsraterne i pilotforsøget ikke lever op til projektets mål, samt hvis der ikke er stærke beviser for at behandlingseffektiviteten eller nedbrydningsraterne forbedres med tiden (evt. i kombination med andre nedbrydningsteknikker) vil det være mest hensigtsmæssigt at udelukke stimuleret reduktiv deklorering som nedbrydningsteknik i behandlingsområdet. I tilfælde hvor pilotforsøg er udført uden tilsætning af bakteriekulturer (bioagumentation) af fx Dehalococcoides kulturer, samt at DCE or VC er ophobet og stadig eksisterer seks måneder, kan det være hensigtsmæssig at tilsætte bakteriekulturer og udføre pilotforsøget endnu engang.