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

Statusprojekt

2 Teknikker til kildeoprensning

• 2.1 Vakuumventilation
• 2.2 Airsparging
• 2.3 Multi-fase ekstraktion
• 2.4 Forceret udvaskning af tjæreforurening
• 2.5 Flushing
• 2.6 Jordvask (ex-situ)
• 2.7 Dampstripning
• 2.8 Termisk ledningsevne
• 2.9 Termisk jordbehandling (ex-situ, on-site)
• 2.10 Elektrokemisk jordrensning (ex-situ, on-site)
• 2.11 Stimuleret biologisk nedbrydning - oxidation
• 2.12 Stimuleret biologisk nedbrydning - reduktion
• 2.13 Fytooprensning
• 2.14 Kemisk oxidation
• 2.15 Geooxidation
• 2.16 Hydraulisk frakturering
• 2.17 Pneumatisk frakturering

I dette kapitel gives en overordnet præsentation af en række rensnings- og afværgeteknikker, der har været afprøvet i Danmark enten under Teknologiprogrammet eller i andet regi. Der tages udgangspunkt i teknikker, der har været anvendt til kildeoprensning, hvilket her karakteriseres som oprensning af forurening med tilstedeværelse af betydelig forurening (residual eller mobil fri fase). Der henvises til kapitel 3 for teknologier, der har været anvendt til spredningskontrol.

2.1 Vakuumventilation

2.1.1 Afværgeprincip

Vakuumventilation er en velafprøvet in situ afværgeteknik, der er baseret på fysisk fjernelse og således reduktion af flygtige forureningskomponenter (klorerede opløsningsmidler, benzin, BTEX’er mv.) fra den umættede zone.

Ved vakuumventilation etableres en række filtersatte ventilationsboringer centralt i det forurenede område (behandlingszonen) som påtrykkes et vakuum vha. en ventilator. Herved pumpes poreluft og forureningskomponenter på gasform gennem jordmatricen til de filtersatte boringer og videre til et vakuumventilationsanlæg på terræn. Som en sidegevinst medfører vakuumventilationen typisk en tilførsel af iltholdig jordluft til behandlingszonen, hvorved en eventuel aerob biologisk nedbrydning af f.eks. oliekomponenter kan stimuleres (bioventilation).

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.

Vakuumventilation 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.

Afhængig af forureningstype og forureningskoncentrationer vil det typisk være nødvendigt at foretage rensning af luftafkastet.

I tabel 2.1.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

Tabel 2.1.1. Overordnede karakteristika for vakuumventilation som afværgeteknik

2.1.2 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført to afværgeprojekter med vakuumventilation støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 480 (1999), 487 (1999), 678 (2002) og 898 (2004). Herudover er der i 1998 under Teknologiprogrammet ligeledes foretaget en gennemgang af afværgesager med vakuumventilering gennemført af Oliebranchens Miljøpulje (OM), jf. Miljøprojekt 421 (1998).

Ved siden af aktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet er der ligeledes igangsat en række andre afværgeprojekter af mere driftsmæssig karakter. Disse projekter er primært finansieret af Miljømyndighederne i forbindelse med den offentlige indsats over for jord- og grundvandsforurening samt af en række private bygherre, f.eks. OM og Forsvarets Bygnings- & Etablissementtjeneste (FBE).

I nedenstående afsnit tages der udgangspunkt i udviklingsaktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet, mens erfaringer fra sager af mere driftsmæssig karakter indgår som en del af en samlet perspektivering af afværgeteknikken senere i kapitlet.

Formålet med de gennemførte aktiviteter præsenteres kortfattet, hvorefter der følger en samlet præsentation af resultater og perspektivering. For detaljerede beskrivelser af projekterne henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

2.1.2.1 Strøget, Ikast

På Strøget i Ikast har Rambøll Vand & Miljø gennemført et fuldskala afværgeprojekt med vakuumventilation. Projektet er gennemført for det tidligere Ringkjøping Amt (nuværende Region Midtjylland) og Miljøstyrelsen, som et led i Teknologiprogrammet. Aktiviteterne under Teknologiprogrammet er afrapporteret i Miljøprojekt 898 (2004).

Projektet omfattede oprensning af en forurening med primært PCE fra den umættet zone. Geologien på lokaliteten bestod overordnet af sand med indskudte lerlag af varierende tykkelse. På hovedparten af lokaliteten fandtes ligeledes et terrænnært lerlag på op til 6,5 meters tykkelse. Den umættede zone havde en vertikal udbredelse på ca. 17 meter.

Oprensningen blev foretaget ved en kombination af vakuumventilation (fra 6 ventilationsboringer med 1-2 filtre i hver) i det umættede sand og ler samt afværgepumpning (gennemsnitsydelse 4 m³/t). Vakuumventileringen foregik over 3 år fordelt på 7 forskellige driftsscenarier, adskilt af en pause mellem hver. Ud over oprensningseffekten har hvert scenario haft til formål at belyse ét af flere forskellige aspekter ved vakuumventilationen.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:

• At tilvejebringe videngrundlag 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 automatisk on-line GC-system til løbende fastlæggelse af forureningsniveau i ekstraheret poreluft.
• Detaljeret monitering af forureningsudbredelsen i poreluften (ved hjælp af moniteringsboringer) terrænnært og dybt i den umættede zone samt i grundvandet i et udvalgt område. Moniteringen har fundet sted henholdsvis før og efter hvert driftsscenario.
• Udtagning af jordprøver omkring en ventilationsboring efter driftsscenario 6 til vurdering af ligevægte mellem forureningsindholdet i jorden og i poreluften.
• 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.).

2.1.2.2 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 2.3.

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 blev 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.

2.1.2.3 Yderligere aktiviteter

Ud over udviklingsprojekterne finansieret af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, er der ligeledes kendskab til en række andre gennemførte afværgeprojekter, hvor vakuumventilation har været anvendt som afværgeteknik, men hvor aktiviteterne har været af mere driftsmæssig karakter. Projekterne er primært gennemført af Miljømyndighederne samt af private bygherre som OM og FBE.

Projekterne beskrives ikke nærmere i denne rapport, idet der ikke vurderes at være tale om udviklingsprojekter, men snarere afværgeprojekter af driftsmæssig karakter. Dokumentationsmaterialet i relation til metodens principper, begrænsninger og effekt vurderes derfor at være for spinkelt. Projekterne ligger imidlertid til grund for besvarelsen af spørgeskemaerne, jf. afsnit 1.3 og bilag 1, og har således betydning for den samlede perspektivering af vakuumventilation som afværgeteknik.

2.1.3 Resultater af aktiviteter

Nedenfor præsenteres de væsentligste overordnede resultater og vurderinger fra de gennemførte aktiviteter.

• 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 og forlænge driftstiden betydeligt.
• En grundig kortlægning af den geologiske lagfølge i behandlingszonen er vigtig for at kunne placere ventilationsboringerne optimalt og derved opnå størst mulig afværgeeffekt.
• 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.
• Gennemførelse af en længerevarende ventilationstest kan give information om, hvordan sænknings- og stigningskurver for forureningskoncentrationer i poreluften forløber. Denne information anvendes til planlægning af pumpestrategi og til en vis grad til forudsigelse af oprensningsforløbet.
• Den markant største reduktion af poreluftens forureningsniveau opnås typisk indenfor de første få dage til uger. Herefter bestemmes forureningsfjernelsen generelt af diffusion fra lavpermeable lag samt opløsning/afdampning fra fri fase og evt. fra afdampning fra grundvandsforurening.
• Efter pumpestop er der observeret tilbageslag i poreluftens forureningsniveau. På Drejøgade i København var tilbageslagene omtrent fuldt udviklede efter ca. en måned og aftog i niveau med antallet af ekstraktionscyklusser. På strøget i Ikast forsatte tilbageslaget med en næsten lineær stigning (især i kildeområdet) i mere end et halvt år. Gennemsnitskoncentrationen i kildeområdet var oppe på 15 % af startkoncentrationen 15 måneder efter pumpestop. Generelt vurderes tilbageslagets omfang og hastighed at afhænge af lokalitetsspecifikke faktorer, herunder primært geologi (forekomst af lavpermeable formationer) samt forureningstype og omfang (tilstedeværelse af fri fase, påvirkning fra grundvand mv.).
• Effektiviteten af vakuumventilation er hæmmet af desorption af forureningsstoffet fra indlejrede lerlag samt fordampning af forureningsstoffer fra grundvandet og eventuel fri fase forurening. Disse faktorer kan bevirke, at oprensningen tager betydeligt længere tid end forventet ud fra koncentrationerne i poreluften alene.
• Det vurderes i mange tilfælde at være en teknisk og økonomisk fordel at drive vakuumventilationsanlæg cyklisk med korte driftsperioder efterfulgt af lange pauseperioder, hvor tilbageslag af forurening forekommer.
• 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.
• Pumpeydelsen er påvist at betyde mindre for oprensningseffekten, idet en fordobling af ydelsen ikke medførte væsentlig bedre oprensningseffekt.
• Der er observeret størst effekt ved ekstraktion fra dybe filtre, idet luften trækkes ned fra terræn. Derved opnås både påvirkning af terrænnære og dybere forurenede områder. Effekten er dog mindre i områder med et terrænnært lerlag.
• Resultater af ligevægtsberegninger indikerer, at ligevægt mellem en grundvandsforurening og poreluft er flere år om at indstille sig. Derimod indikerer resultaterne at ligevægtsindstillingen mellem jordforureninger og poreluft sker hurtigere.
• 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 ud fra 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.

2.1.4 Perspektivering

Erfaringerne med anvendelse af vakuumventilation i forbindelse med projekter gennemført under Teknologiprogrammet såvel som projekter gennemført i andet regi er generelt gode. Teknikken er velafprøvet i forbindelse med såvel små som større afværgeprojekter og har vist sig effektiv til reduktion af forurening med flygtige forureningskomponenter i den umættede zone.

Der er på nuværende tidspunkt ikke foretaget en tilbundsgående samlet dokumentation af resultater og erfaringer opnået igennem de sidste 5-10 års drift af vakuumventilationsanlæg på en række udvalgte repræsentative fuldskala afværgeprojekter i Danmark. En sådan dokumentation ligger uden for formålet med dette statusprojekt men vurderes at kunne bidrage med nyttig viden til anvendelse i forbindelse med projektering, etablering og drift af fremtidige afværgeprojekter med vakuumventilation.

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. vakuumventilation som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. På baggrund af spørgeskemaundersøgelsen, kan følgende overordnet konkluderes vedrørende regionernes erfaringer i relation til teknikkens anvendelse samt regionernes vurdering af behov for yderligere teknologiudvikling:

• Vakuumventilation anvendes som en del af afværgestrategien på et stort antal danske lokaliteter, hvor de lokalitetsspecifikke forhold (geologi, forureningsomfang mv.) muliggør/favoriserer anvendelse.
• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at resultater, opnået ved aktiviteter gennemført som en del af Teknologiprogrammet, er blevet anvendt i forbindelse med valg af teknik, design af anlæg og projektering af vakuumventilation som afværgeteknik på andre danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige at der i regionerne kun vurderes at være et mindre behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med vakuumventilation.

2.1.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.2.1/ Miljøprojekt Nr. 421, 1998: Vakuumventileringssager fra Oliebranchens Miljøpulje. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.2.2/ Miljøprojekt Nr. 480, 1999: Airsparging og vakuumventilation fra vandrette boringer på Drejøgade 3-5: Design og anlæg. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.2.3/ Miljøprojekt Nr. 487, 1999: Airsparging og vakuumventilation fra vandrette boringer på Drejøgade 3-5: Statusrapport. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.2.4/ Miljøprojekt Nr. 678, 2002: Airsparging og jordventilation med vandrette boringer. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.2.5/ Miljøprojekt Nr. 898, 2004: Vakuumventilering - erfaring med monitering og optimering af drift. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.2 Airsparging

2.2.1 Afværgeprincip

Airsparging er en in situ afværgeteknik, der er 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 flygtige forureningskomponenter (klorerede opløsningsmidler, benzin, BTEX´er mv.) ved stripning til gasfasen, og dels med henblik på at øge den mikrobielle omsætning af aerobt nedbrydelige stoffer (f.eks. 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 vakuumventilationsanlæg til kontrolleret opsamling af flygtige forureningskomponenter som overføres (strippes) fra grundvandszonen til gasfasen i den indblæste luft.

Tabel 2.2.1. Overordnede karakteristika for airsparging

Airsparging 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.

Airsparging 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.

I tabel 2.2.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

2.2.2 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført ét afværgeprojekt med airsparging støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 480 (1999), 487 (1999) og 678 (2002). Ved siden af aktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet er der ligeledes gennemført en række andre afværgeprojekter af mere driftsmæssig karakter. Disse projekter er primært finansieret af Miljømyndighederne i forbindelse med den offentlige indsats over for jord- og grundvandsforurening samt af en række private bygherre, f.eks. Oliebranchens Miljøpulje (OM) og Forsvarets Bygnings- & Etablissementtjeneste (FBE).

I nedenstående afsnit tages der udgangspunkt i udviklingsaktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet, mens erfaringer fra sager af mere driftsmæssig karakter indgår som en del af en samlet perspektivering af afværgeteknikken senere i kapitlet.

Formålet med de gennemførte aktiviteter præsenteres kortfattet, hvorefter der følger en samlet præsentation af resultater og perspektivering. For detaljerede beskrivelser af projekterne henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

2.2.2.1 Drejøgade, København

På Drejøgade i København har NIRAS A/S gennemført et fuldskala afværgeprojekt med kombineret airsparging og vakuumventilering. Projektet er finansieret af den tidligere Københavns Kommunes Miljøkontrol (nuværende Region Hovedstaden) og Miljøstyrelsen som led i Teknologiprogrammet.

Lokaliteten var primært forurenet med terpentin og PCE/TCE samt nedbrydningsprodukter og geologien udgøres af fint sand med et frit vandspejl ca. 8,5 m u.t. Lokaliteten blev således fundet velegnet til både airsparging og vakuumventilation. Aktiviteter og resultater vedrørende vakuumventilationen er præsenteret i afsnit 2.2 ”Vakuumventilation”.

Afværgeprojektets primære formål var at reducere forureningspåvirkningen af indeklimaet i beboelserne på ejendommen.

Airsparging blev gennemført ved installation af vandrette filtre 2,5 m under grundvandsspejlet ved ”blind-hole” boreteknik, hvorved der fra en grube udenfor selve ejendommen kunne installeres filtre op til 130 m ind under lokaliteten. Driften af airsparging skete ved forskellige driftcykler, for at vurdere effekten af pulserende henholdsvis kontinuerlig airspargingdrift.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:

• At dokumentere anvendelsen af air sparging under danske forhold.
• At fastlægge dimensionsgivende parametre for design af filtre samt tilhørende behandlingsanlæg.
• At fastlægge det nødvendige moniteringsprogram til drift, indkøring og afslutning af afværgeindsatsen.
• 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.

2.2.2.2 Yderligere aktiviteter

Ud over udviklingsprojekterne finansieret af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, er der ligeledes kendskab til en række andre gennemførte afværgeprojekter, hvor airsparging har været anvendt som afværgeteknik, men hvor aktiviteterne har været af mere driftsmæssig karakter. Projekterne er primært gennemført af Miljømyndighederne samt af private bygherre som OM og FBE.

Projekterne beskrives ikke nærmere i denne rapport, idet der ikke vurderes at være tale om udviklingsprojekter, men snarere afværgeprojekter af driftsmæssig karakter. Dokumentationsmaterialet i relation til metodens principper, begrænsninger og effekt vurderes derfor at være for spinkelt. Projekterne ligger imidlertid til grund for besvarelsen af spørgeskemaerne, jf. afsnit 1.3 og bilag 1, og har således betydning for den samlede perspektivering af airsparging som afværgeteknik.

2.2.3 Resultater af teknologiaktiviteter

Nedenfor præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra de gennemførte aktiviteter.

• 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.
• På Drejøgade i København har monitering af forureningsniveauet i afkastluft med on-line GC-systemer 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.

2.2.4 Perspektivering

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. airsparging som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for perspektiveringen af teknikken i dette projekt.

På baggrund af spørgeskemaundersøgelsen, kan følgende overordnet konkluderes vedrørende regionernes erfaringer i relation til teknikkens anvendelse samt regionernes vurdering af behov for yderligere teknologiudvikling:

• Airsparging anvendes som en del af afværgestrategien på danske lokaliteter, hvor de lokalitetsspecifikke forhold (geologi, forureningsomfang mv.) muliggør anvendelse.
• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at resultater opnået ved aktiviteter, der er gennemført som en del af Teknologiprogrammet, er blevet anvendt i forbindelse med design og projektering af airsparging som afværgeteknik på danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne kun vurderes at være et mindre behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med airsparging.

2.2.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.3.1/ Miljøprojekt Nr. 480, 1999: Airsparging og vakuumventilation fra vandrette boringer på Drejøgade 3-5: Design og anlæg. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.3.2/ Miljøprojekt Nr. 487, 1999: Airsparging og vakuumventilation fra vandrette boringer på Drejøgade 3-5: Statusrapport. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.3.3/ Miljøprojekt Nr. 678, 2002: Airsparging og jordventilation med vandrette boringer. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.3 Multi-fase ekstraktion

2.3.1 Afværgeprincip

Multi-fase ekstraktion er en in situ afværgeteknik, der er baseret på en samtidig oppumpning af flygtige organiske forureningskomponenter fra poreluft og grundvand samt eventuel forurening på fri fase. Dette sker fra boringer, hvor filteret er placeret delvis i den mættede og delvis i den umættede zone. Boringerne skal være lufttætte for at skabe vakuum, så der kan oppumpes poreluft.

Idet der oppumpes poreluft vil metoden virke bedst i finsandede eller siltede aflejringer (k = 10^-5 – 10^-7m/s), fordi der ved lerede aflejringer (k < 10^-8m/s) vil være en ringe virkningsgrad og ved højpermeable aflejringer vil være risiko for tab af effektivitet pga. kortslutning af luftens strømningsveje og utilstrækkeligt vakuum.

En fordel ved metoden er, at der ved hjælp af vakuummet kan frigøres residual fri fase forurening, som ellers er bundet i kapillarzonen af kapillarkræfter, som er mindre end det atmosfæriske tryk.

Der anvendes typisk en af to følgende konfigurationer for ekstraktionen:

1. Oppumpning ved hjælp af to pumper
2. Oppumpning ved hjælp af en enkelt pumpe

Ved begge metoder ledes vand og luft til videre behandling, eksempelvis adskillelse i luft- og vandfase af eventuelt emulgeret olieprodukt (fra fri fase forekomster i formationen), kulfiltrering af luftafkast, beluftning eller kulfiltrering af vand til en renhedsgrad, der kan ledes ud til recipient.

2.3.1.1 Oppumpning ved hjælp af to pumper

I denne opsætning sker oppumpningen af grundvand på traditionel vis ved hjælp af en dykpumpe, mens der ved hjælp af en vakuumpumpe etableres et vakuum til oppumpning af poreluft fra den umættede zone.

Udover at vakuumpumpen fjerner flygtig forurening, som fordamper til poreluften, øger vakuummet samtidig effektiviteten af den konventionelle grundvandsoppumpning. Denne forbedring sker ved at der skabes en større trykgradient hen mod pumpeboringen, hvilket er specielt nyttigt i tilfælde, hvor der ikke kan skabes en større sænkning. Den øgede trykgradient øger således den mulige oppumpning af vand samtidig med at flygtige forbindelser i den umættede zone samt evt. fri fase i kapillarzonen mobiliseres og fjernes ved hjælp af vakuummet.

2.3.1.2 Oppumpning ved hjælp af en enkelt pumpe

Ved anvendelse af en enkelt pumpe oppumpes der en blanding af grundvand og poreluft ved nedsænkning af en ekstraktionsslange (drop-tube) i boringen koblet til en vakuumpumpe på terræn. Denne metode er generelt begrænset til dybder, der er mindre en 10 m, da vand ikke kan løftes højere ved totalt vakuum. Er ekstraktionsslangen imidlertid dimensioneret tilstrækkelig tynd vil luftens hurtige bevægelse i slangen medvirke til at rive vand med op i en søjle bestående af luft, vand, luft, vand osv. (entrainment/medrivning), hvilket kan øge løftehøjden. I praksis vil metodens effektivitet dog ofte være begrænset, hvis grundvandsspejlet står dybere end 7-8 m u.t. Placeres ekstraktionsslangens indsugning lige i overfladen af en fri forureningsfase, kaldes metoden ofte for bio-slurping.

2.3.1.3 Dimensionering

Antal og placering af filtre samt størrelse af pumper vurderes og beregnes på baggrund af en række tests i nye boringer indrettet til formålet. Disse tests skal bl.a. belyse påvirkningsradius og afsænkning målt ved forskellige oppumpninger fra mættet zone samt tryktab i umættet zone målt i forskellig afstande fra en vakuumboring. Kombinationen af oppumpning og vakuum skal ligeledes testes for at vise forøgelsen af oppumpningens effektivitet.

Vakuumsystemet dimensioneres og specificeres således, at der er et rimeligt kraftoverskud. Rørforbindelser, ventiler, samlinger m.m. dimensioneres ud fra luftflowet således, at tryktabet over disse komponenter er minimalt set i forhold til tryktabet over filtrene og således, at der opnås en entrainment-/medrivningseffekt (for én-pumpe systemer).

Når delelementerne i anlægget er dimensioneret fastlægges designet af systemet bestemt ud fra forureningens placering i forhold til indretningen af ejendommen herunder adgangsveje, bygninger m.m.

I tabel 2.3.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

Tabel 2.3.1. Overordnede karakteristika for multi-fase ekstraktion

2.3.2 Udførte aktiviteter

Der er ikke gennemført særlige teknologiudviklende aktiviteter med anvendelse af multi-fase ekstraktion støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet i Danmark. I et udredningsprojekt vedrørende metoder til oprensning af en restforurening af benzin på Nykøbingvej i Radsted er der imidlertid foretaget en gennemgang af teknikken og dens anvendelsesmulighed på den aktuelle lokalitet, jf. Miljøprojekt 1117, 2006.

Ved den gennemførte dataindsamling i forbindelse med dette projekt, jf. afsnit 1.3, er der ligeledes ikke blevet fundet projekter af særlig teknologiudviklende karakter. Der er dog kendskab til at teknikken anvendes som en del af afværgestrategien på en række sager i Danmark. Oprensningsaktiviteterne har på disse sager dog mere driftsmæssig karakter og vil ikke blive beskrevet i forbindelse dette projekt.

2.3.3 Resultater af aktiviteter

Der er ved dataindsamlingen, jf. afsnit 1.3, ikke fundet oplysninger om teknologiudviklende aktiviteter gennemført i forbindelse med etablering af multi-fase ekstraktion som afværgemetode.

2.3.4 Perspektivering

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. multi-fase ekstraktion som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for perspektiveringen af teknikken i dette projekt.

På baggrund af spørgeskemaundersøgelsen, kan følgende overordnet konkluderes vedrørende regionernes erfaringer i relation til teknikkens anvendelse samt regionernes vurdering af behov for yderligere teknologiudvikling:

• Multi-fase ekstraktion anvendes som en del af afværgestrategien på danske lokaliteter, hvor de lokalitetsspecifikke forhold (geologi, forureningsomfang mv.) muliggør anvendelse.
• Der er på nuværende tidspunkt ikke gennemført feltaktiviteter finansieret af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet inden for afværge med multi-fase ekstraktion.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være et behov for teknologiudvikling inden for afværge med multi-fase ekstraktion.

2.3.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

Miljøprojekt Nr. 1117, 2006: Metoder og økonomi til fjernelse af restforurening af benzin - Nykøbingvej 295, Radsted. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.4 Forceret udvaskning af tjæreforurening

2.4.1 Afværgeprincip

Forceret udvaskning af f.eks. tjærekomponenter er en billig og simpel in situ afværgeteknik som kan anvendes overfor store områder med diffus tjæreforurening i moderat til højpermeable jordlag. Den primære idé bag teknikken 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, næringsstoffer 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, 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.

I tabel 2.4.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

2.4.2 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført ét afværgeprojekt med forceret udvaskning af diffus tjæreforurening støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 492 (1999) og 1059 (2006). I nedenstående afsnit beskrives udviklingsaktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet, der omfatter forsøg gennemført i forbindelse med en fuldskala oprensning af diffus tjæreforurening på Hjørring gasværk.

Formålet med de gennemførte aktiviteter præsenteres kortfattet, hvorefter der følger en samlet præsentation af resultater opnået i Danmark og en perspektivering. For detaljerede beskrivelser af projekterne henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

Tabel 2.4.1. Overordnede karakteristika for forceret udvaskning af tjæreforurening

2.4.2.1 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).

2.4.2.2 Laboratorieforsøg

Parallelt med oprensningen på Hjørring gasværk 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 BTEX, 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.

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.

2.4.3 Resultater af aktiviteter

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 BTEX'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 ud fra 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.

2.4.4 Perspektivering

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. forceret udvaskning som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for perspektiveringen af teknikken i dette projekt.

På baggrund af spørgeskemaundersøgelsen, kan følgende overordnet konkluderes vedrørende regionernes erfaringer i relation til teknikkens anvendelse samt regionernes vurdering af behov for yderligere teknologiudvikling:

• Forceret udvaskning anvendes kun som en del af afværgestrategien på få danske lokaliteter.
• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at resultater opnået ved aktiviteter, der er gennemført som en del af Teknologiprogrammet, kun er anvendt i begrænset omfang i forbindelse med design og projektering af forceret udvaskning som afværgeteknik på danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være et behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med forceret udvaskning.

2.4.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.4.1/ Miljøprojekt Nr. 492, 1999: Resumerapport over gasværkspakke. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.4.2/ Miljøprojekt Nr. 1059, 2006: Forceret udvaskning på Hjørring Gasværk - Afslutningsrapport. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.5 Flushing

2.5.1 Afværgeprincip

Flushing er en in situ afværgeteknik til oprensning af forureningskilder, hvor fri fase forurening er til stede. Flushing er baseret på afværgepumpning, der er velkendt for sin værdi i situationer, hvor forureningsspredning ønskes stoppet ved hydraulisk kontrol. Afværgepumpning er imidlertid ikke egnet til oprensning af fri fase, hvor målsætningen er kildeoprensning.

Oprensning af fri fase ved hjælp af almindelig afværgepumpning begrænses af flere forhold, der resulterer i et behov for oppumpning af uhensigtsmæssigt mange porevoluminer for at opnå en massereduktion. De vigtigste af disse forhold er:

• Kapillarkræfter: Disse kræfter fikserer fri fase (residual fase) i sedimentet, således at de ofte ikke mobiliseres ved afværgepumpning. I områder med residual fri fase forurening nedsættes den hydrauliske ledningsevne for grundvandet drastisk, hvorved grundvandsstrømningen (herunder ved afværgepumpning) fortrinsvist sker uden for området med fri fase og således udenfor området som ønskes oprenset. Dette fører til en begrænset massereduktion.
• Langsom opløsning: På grund af overfladespænding mellem grundvand og forurening på fri fase bliver overfladearealet af den fri fase minimeret ved, at den trækker sig sammen i dråber og stave. Den høje overfladespænding og det lille areal medfører en langsom opløsning af den fri fase i vandfasen.
• Langsom desorption: For stoffer med et højt oktanol/vand-forhold sker desorptionen fra sedimentet langsomt.

Ved tilsætning af forskellige overfladeaktive forbindelser (surfactants eller co-solvents) via injektionsboringer til behandlingszonen ændres en række fysisk-kemiske forhold omkring en fri fase forurening, der fremmer forureningens opløsning og/eller mobilisering, hvorefter forureningen kan fjernes via strategisk placerede pumpeboringer (en slags kemisk assisteret afværgepumpning). Flushing egner sig således til situationer, hvor målsætningen er at opnå massereduktion i kildeområder med fri fase.

De overfladeaktive forbindelser har principielt to virkemåder. Visse forbindelser nedsætter således overfladespændingen mellem grundvandet og den frie forureningsfase og øger herved opløseligheden af den pågældende frie fase. Andre overfladeaktive forbindelser har en hydrofob og en hydrofil ende, som ”griber fat i” henholdsvis vandmolekyler og den frie forureningsfase. Herved løsrives mikroskopiske dråber af fri fase (mi-celler) som efterfølgende ”svæver” i vandfasen og kan ekstraheres ved afværgepumpning.

Flushing har et meget specifikt anvendelsesområde. Hvis teknkken anvendes udenfor dette specifikke område, kan der ikke nødvendigvis forventes succes. Flushing er en såkaldt aggressiv metode (i modsætning til passive metoder) og er dermed en relativt hurtig metode. Flushing bør kun anvendes, hvis der er tale om tilstedeværelse af fri fase. Da omkostningerne stiger kraftigt med størrelsen af det behandlede område, er flushing kun egnet til mindre kildeområder.

Valg af overfladeaktiv komponent er en af de mest centrale opgaver ved dimensionering af oprensning med flushing. Dette valg afhænger hovedsageligt af det forurenende stof, der skal oprenses, men også af sedimentets og grundvandets sammensætning.

En anden opgave ved dimensionering er fastlæggelse af boringskonfiguration. Den hydrogeologiske situation skal være meget velbeskrevet før boringskonfigurationen kan fastlægges. Ofte vil det være en fordel at have en grundvandsmodel opstillet for det aktuelle område. En typisk opstilling består af en afstand mellem injektionsboringer på 1-3 m.

Det skal bemærkes, at behandlingsanlægget for ekstraheret forurening skal designes under hensyntagen til, hvilken overfladeaktiv komponent der anvendes. Således er faseseparation oftest vanskeligere ved dannelse af uni-celler og visse overfladeaktive komponenter har udpræget sæbe-karakter og skummer voldsomt ved beluftning.

En typisk fremgangsmåde for gennemførelse af flushing består i at tilsætte et kemisk stof over en periode på dage eller uger i flere injektionsboringer samtidig med, at der oppumpes fra flere afværgeboringer. Efter injektion af det tilsatte stof ophører, fortsættes oppumpning i en længere periode for at fjerne forureningen og det tilsatte stof.

I tabel 2.5.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

2.5.2 Udførte aktiviteter

Der er ikke gennemført særlige teknologiudviklende aktiviteter med anvendelse af flushing støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet i Danmark. Der er imidlertid gennemført et udredningsprojekt, hvor teknikken beskrives på baggrund af internationale erfaringer, jf. Miljøprojekt 725, 2002.

Ved den gennemførte dataindsamling i forbindelse med dette projekt, jf. afsnit 1.3, er der ligeledes ikke blevet fundet projekter af særlig teknologiudviklende karakter. Der er ligeledes ikke kendskab til at teknikken anvendes som en del af afværgestrategien på sager i Danmark.

Tabel 2.5.1. Overordnede karakteristika for flushing som afværgeteknik

2.5.3 Resultater af aktiviteter

Der er ved dataindsamlingen, jf. afsnit 1.3, ikke fundet oplysninger om teknologiudviklende aktiviteter gennemført i forbindelse med etablering af flushing som afværgemetode.

2.5.4 Perspektivering

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. flushing som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for perspektiveringen af teknikken i dette projekt.

På baggrund af spørgeskemaundersøgelsen, kan følgende overordnet konkluderes vedrørende regionernes erfaringer i relation til teknikkens anvendelse samt regionernes vurdering af behov for yderligere teknologiudvikling:

• Flushing anvendes kun som en del af afværgestrategien på få danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være et behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med flushing. Internationalt er der erfaringer med at kombinere flushing med andre kemiske eller biologiske metoder til kildeoprensning og teknikken vurderes at have udviklingsmuligheder i Danmark.

2.5.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

Miljøprojekt Nr. 725, 2002: Afværge af grundvandsforurening ved kombination af Flushing og MPPE-vandrensning. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.6 Jordvask (ex-situ)

2.6.1 Afværgeprincip

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 forbindelser 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.

2.6.2 Udførte aktiviteter

I 1999 blev der på KK Miljøteknik A/S' anlæg i Rødby igangsat et projekt med jordvask. Projektet blev støttet af Miljøstyrelsen under 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. For detaljerede beskrivelser henvises til Miljøprojekt 616, 2001.

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.

2.6.3 Resultater af aktiviteter

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.

2.6.4 Perspektivering

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. jordvask som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for perspektiveringen af teknikken i dette projekt.

På baggrund af spørgeskemaundersøgelsen, kan følgende overordnet konkluderes vedrørende regionernes erfaringer i relation til teknikkens anvendelse samt regionernes vurdering af behov for yderligere teknologiudvikling:

• Der er ikke kendskab til om resultaterne opnået ved de gennemførte aktiviteter under Teknologiprogrammet er blevet anvendt i forbindelse med design og projektering af jordvask på behandlingsanlæg.
• Der vurderes ikke at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med jordvask.

2.6.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

Miljøprojekt Nr. 616, 2001: Afprøvning af jordvask. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.7 Dampstripning

Dampstripning tilhører en gruppe af termisk assisterede afværgeteknikker 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  blandt andet klorerede opløsningsmidler, olieprodukter og creosot i sandede jordlag evt. med tynde indlejrede horisonter af silt og ler samt i opsprækket kalk eller klippe.

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 indtil 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 eller omkring dampzonen. I visse situationer kan det være fordelagtigt at tilsætte atmosfærisk luft til den injicerede damp, hvorved en del af den mobiliserede forurening ekstraheres umiddelbart med den ikke-kondenserbare gas.

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 problemstillingen undersøges stadig.

Tabel 2.7.1. Overordnede karakteristika for dampstripning som afværgeteknik

Til brug for design af anlæg til dampstripning har Miljøstyrelsen udviklet en regnearksbaseret model, hvormed dampzoners og injektionsraters udvikling over tid kan estimeres. Modellen samt brugermanual kan downloades fra Miljøstyrelsens hjemmeside, jf. Miljøprojekt 679 (2002).

I tabel 2.7.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

2.7.1 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført 4 feltprojekter med dampstripning samt en litteraturgennemgang og erfaringsopsamling støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet. I de følgende afsnit tages der udgangspunkt i erfaringer opnået igennem aktiviteter gennemført med støtte fra Teknologiprogrammet.

Formålet med de gennemførte aktiviteter præsenteres kortfattet for hver lokalitet, hvorefter der følger en samlet præsentation af de opnåede resultater i Danmark og en perspektivering. For detaljerede beskrivelser af projekterne henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

2.7.1.1 Brül & Kjær, Nærum

Brül & Kjær har på deres ejendom i Nærum gennemført frivillig afværge med dampstripning i perioden 1997-1998. Projektet er gennemført med Jord & Miljø A/S som rådgiver og er støttet af Miljøstyrelsen som led i Teknologiprogrammet. Miljøstyrelsen blev først engageret efter at anlægget var sat i drift og driftsstrategien fastlagt. Aktiviteterne under Teknologiprogrammet er afrapporteret i Miljøprojekt 543 og 552 (2000).

Afværgeprojektet omfattede oprensning af en blanding af PCE og TCE fra en 15 meter tyk umættet zone primært bestående af smeltevandsaflejringer af sand med indslag og indlejrede silt- og lerlag. Under oprensningszonen træffedes et sekundært grundvandsspejl i ca. 15 meters dybde.

Oprensningen blev foretaget ved dampinjektion på skift i 5 forskellige boringer centralt i kildeområdet og samtidig vakuumventilation i syv til ni boringer omkring injektionsstedet. Boringernes indbyrdes afstand var ca. 6-8 m. Dampen blev produceret i en dampgenerator med en kapacitet på op til 1.000 kg damp per time. Der blev injiceret damp i 29 døgn med en samlet injektion på ca. 700 tons damp. Ekstraktionen blev drevet af 3 vakuumpumper, der ydede 200 m³/time med et vakuum på 200 mbar.

Målsætningen med afværgeprojektet var overordnet at oprense forureningen således, at ejendommen kunne blive afmeldt som affaldsdepot. Den samlede stoffjernelse forbundet med både et indledende injektionsforsøg (pilottest) såvel som fuldskalaoprensningen blev estimeret til 1.400-1.500 kg. I poreluften vurderes forureningen generelt at være nedbragt med 1-2 størrelsesordener men forureningen vurderes at være spredt til et større område.

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

Der blev i denne forbindelse gennemført supplerende monitering af temperatur- og trykudvikling i en udvalgt del af behandlingszonen samt supplerende monitering af forureningsniveauet i den ekstraherede gasfase. De supplerende målinger blev gennemført med det formål, at tilvejebringe dokumentation for oprensningseffekten samt at udarbejde retningslinier for drift og monitering af dampstripning.

Afværgeprojektet mundede på denne baggrund ud i en række retningslinier for etablering af afværge med dampstripning og vakuumventilation. Der henvises til nedenstående afsnit 2.8.3 for en samlet præsentation af resultaterne.

2.7.1.2 Østerbro, Ålborg

På Østerbro i Ålborg har NIRAS A/S i samarbejde med Ove Arkil A/S gennemført et afværgeprojekt med dampstripning i efteråret 2000 og foråret 2001. Projektet er gennemført for det tidligere Nordjyllands Amt (nuværende Region Nordjylland) og er støttet af Miljøstyrelsen som led i Teknologiprogrammet. Aktiviteterne under Teknologiprogrammet er afrapporteret i Miljøprojekt 749 (2003).

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 8 boringer i forureningens periferi og 3 boringer centralt i behandlingszonen. Ekstraktion af poreluft, damp, grundvand og kondensat er foretaget fra 2 boringer centralt i kildeområderne. Boringernes indbyrdes afstand var ca. 5-8 m. Dampen blev produceret i en dampgenerator med en kapacitet på op til 1.200 kg damp per time. Der blev foretaget kontinuert dampinjektion i knap 3 måneder med enkelte driftsstop (samlet ca. 70 dages injektion) efterfulgt af cyklisk drift i ca. 1 måned. Der er injiceret op til 950 kg damp per time.

Målsætningen med afværgeprojektet var overordnet at oprense forureningskilden på ejendommen så den fremtidige arealanvendelse ikke var forbundet med risiko for indånding af gasarter og så en fremtidig forureningsspredning til dybereliggende grundvand hindredes. Den samlede stoffjernelse forbundet med 4 måneders drift (3 måneders kontinuert og 1 måneds cyklisk drift) blev estimeret til ca. 1.000 kg, og det vurderes, at mere end 99 % af den tilstedeværende forurening i behandlingszonen blev fjernet ved oprensningen.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål at udvide moniteringen af udviklingen af temperatur og tryk til belysning af dampfrontens udbredelse og vertikale udseende samt at vurdere omfanget af vådoxidation og evt. vertikal mobilisering af fri fase forurening. 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.

Afværgeprojektet mundede på denne baggrund ud i en række overordnede resultater og erfaringer vedrørende dampstripning, der er beskrevet i nedenstående samlede resultat-/erfaringsafsnit 2.8.3.

2.7.1.3 Vesterbro, Odense

På Vesterbro i Odense har COWI A/S gennemført et afværgeprojekt med dampstripning i starten af 2001. Projektet er gennemført for det tidligere Fyns Amt (nuværende Region Syddanmark) og er støttet af Miljøstyrelsen som led i Teknologiprogrammet. Aktiviteterne under Teknologiprogrammet er afrapporteret i Miljøprojekt 823 (2003).

Projektet omfatter oprensning af PCE fra den umættede zone i sandede og siltede jordlag fra ca. 2 – 6 m u.t. Oprensningen blev foretaget 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. Der blev således injiceret damp i ca. 3,5 måneder med en samlet injektion på ca. 231 tons damp. Sideløbende hermed foretages grundvandsoppumpning fra områdets terrænnære magasin umiddelbart under oprensningsområdet.

Målsætningen med afværgeprojektet var overordnet at oprense forureningskilden, så den fremtidige arealanvendelse i berørte boliger ikke var forbundet med risiko. Efter samlet 16 måneders drift af vakuumventilationsanlægget, herunder 3,5 måneder med dampinjektion, var indholdet af PCE i aftræksluften faldet til under 1 mg/m³. Det vurderes at dampinjektionen reducerede driftstiden med minimum 2 år. Resultater af tilbageslagsmålinger viser koncentrationer af PCE på mellem 1,3 og 5,7 mg/m³ i kildeområdet. Før oprensningen blev der målt op til 66.000 mg/m³.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde overordnet til formål at dokumentere, om opvarmningen af den umættede zone fremmede massefjernelsen i forhold til en normal "kold" vakuumventilation. Herudover skulle det undersøges, om det var muligt at styre opvarmningen samt om opvarmningen medførte en uhensigtsmæssig spredning af forureningen. Endelig skulle eventuelle sætninger på bygninger dokumenteres og der skulle udarbejdes et samlet 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.

Afværgeprojektet mundede på denne baggrund ud i en række overordnede er faringer og konklusioner vedrørende dampstripning, der er beskrevet i nedenstående samlede resultat-/erfaringsafsnit 2.8.3.

2.7.1.4 Industrivej, Hedehusene

På Industrivej i Hedehusene har det tidligere Hedeselskabet Miljø og Energi A/S (nuværende Orbicon) gennemført et afværgeprojekt med dampstripning i perioden 1998 til 2002. Ove Arkil A/S har været hovedentreprenør. Projektet er gennemført for det tidligere Københavns Amt (nuværende Region Hovedstaden) og er støttet af Miljøstyrelsen som led i Teknologiprogrammet. Aktiviteterne under Teknologiprogrammet er afrapporteret i Miljøprojekt 877 (2005).

Projektet omfattede oprensning af primært PCE i en ca. 6 - 8 meter tyk umættet zone 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 blev foretaget i tre delområder på skift. 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 blev gennemført ved dampinjektion i forureningens periferi og ekstraktion af poreluft, damp, grundvand og kondensat centralt i kildeområderne.

Målsætningen med afværgeprojektet var overordnet at reducere mængden af forureningsstoffer således, at der ikke var risiko for overskridelser af henholdsvis grundvandskvalitetskriteriet i det primære magasin og risiko over for indeklimaet i bygninger på arealerne, der anvendes til beboelse. Efter afslutningen af afværgeprojektet var der opnået stor oprensningseffekt på henholdsvis 97 % eller mere i umættet zone og 93 % i den mættede zone (sekundært magasin). Den efterladte restforurening har i størstedelen af området været begrænset og målsætningen vurderedes at være nået. Oprensningen i det underliggende lerlag var imidlertid begrænset primært pga. at tilstrømmende grundvand har forhindret en effektiv opvarmning.

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.

Afværgeprojektet mundede på denne baggrund ud i en række overordnede er faringer og konklusioner vedrørende dimensionering, etablering og drift af anlæg til dampstripning, der er beskrevet i nedenstående samlede resultat- og erfaringsafsnit 2.8.3.

2.7.1.5 Yderligere aktiviteter

Ud over udviklingsprojekterne finansieret af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, er der ligeledes kendskab til andre gennemførte afværgeprojekter, hvor dampstripning har været anvendt som afværgeteknik, men hvor aktiviteterne har været af mere driftsmæssig karakter. Udvalgte projekter gennemført af Miljømyndighederne, hvor dampstripning blev etableret som en del af afværgestrategien, er f.eks.:

• Cliprens, Hærvejen i Rødekro (Region Syddanmark)
• Hedensted (tidligere Vejle Amt, nuværende Region Syddanmark)

Projekterne beskrives ikke nærmere i denne rapport, idet der ikke vurderes at være tale om udviklingsprojekter, men snarere afværgeprojekter af driftsmæssig karakter.

Med opstart i juni 2008 gennemfører Region Syddanmark et projekt under Teknologiprogrammet, hvor dampstripning anvendes i kombination med in situ termisk desorption. Data fra dette projekt forventes publiceret i 2009.

2.7.2 Resultater af aktiviteter

Nedenfor præsenteres de væsentligste overordnede resultater og vurderinger fra de gennemførte aktiviteter.

• 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 klorerede 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.
• 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.
• 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.
• 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.

2.7.3 Perspektivering

Dampinjektion er en udviklet, dokumenteret og afprøvet teknik til oprensning af semi-permeable formationer med en permeabilitet på mere end ca. 1 darcy. Et fremtidigt potentielt vigtigt anvendelsesområde for dampstripning er oprensning af opsprækkede medier, herunder specielt kalk. Den store udfordring ligger i at der i opsprækket kalk ikke med sikkerhed kan etableres hydraulisk/pneumatisk kontakt mellem injektions- og ekstraktionspunkter. Opvarmningen og ekstraktion af forureningskomponenter skal således foretages fra samme punkt, hvilket kræver en udvikling af oprensningskonceptet for at risikoen for spredning af forurening imødegås.

Et andet potentielt fremtidigt anvendelsesområde er på mindre projekter, hvor dampstripning som afværgeteknik implementeres på en standardiseret måde for hurtigt og effektivt at fjerne små kildeforureninger.

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. dampstripning som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for nedenstående vurdering/perspektivering af teknikken.

• Dampstripning anvendes som en del af afværgestrategien på få danske lokaliteter, hvor de lokalitetsspecifikke forhold (geologi, forureningsomfang mv.) favorisere anvendelse.
• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at resultater opnået ved aktiviteter, der er gennemført som en del af Teknologiprogrammet, er blevet anvendt i forbindelse med valg af teknik, design og projektering af dampstripning som afværgeteknik på danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være et behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med dampstripning. Det vurderes, at der f.eks. er et behov for en opsamling, dokumentation og sammenfatning af resultater og erfaringer opnået efter de første 8-10 års drift med teknikken på udvalgte repræsentative fuldskala afværgeprojekter.

2.7.4 Referencer

I kapitlet er der refereret til følgende projekter:

/2.8.1/ Termisk assisterede oprensninger. Miljøprojekt Nr. 409, 1998. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.8.2/ Oprensning af klorerede opløsningsmidler ved dampstripning. Miljøprojekt Nr. 543, 2000. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.8.3/ Dampoprensning med vacuumekstraktion. Miljøprojekt Nr. 552, 2000. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.8.4/ Dampoprensning under en bygning. Miljøprojekt Nr. 749, 2003. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.8.5/ Termisk assisteret vakuumekstraktion af PCE. Hovedrapport. Miljøprojekt Nr. 823, 2003. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.8.6/ Termisk assisteret vakuumekstraktion af PCE. Bilagsrapport. Miljøprojekt Nr. 824, 2003. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.8.7/ Dampoprensning af klorerede opløsningsmidler på tidligere industrigrund i Hedehusene. Miljøprojekt Nr. 877, 2004. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.8 Termisk ledningsevne

2.8.1 Afværgeprincip

Termisk ledningsevne tilhører en gruppe af termisk assisterede afværgeteknikker 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.

Ved oprensning med termisk ledningsevne placeres boringer (udført i stål) udstyret med varmelegemer i det forurenede område. Varmelegemerne opvarmes til 300 - 700 °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. 400 °C. I de fleste oprensninger er det dog ikke nødvendigt at foretage en opvarmning til højere temperaturer end porevandets kogepunkt. Ved opvarmningen mobiliseres forureningskomponenterne på gas- og vandfasen og fjernes ved vakuumekstraktion samt supplerende grundvandsboringer. En del af forureningskomponenterne vil oxideres i de meget 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.

Da den termiske ledningsevne – i modsætning til den hydrauliske ledningsevne – ikke varierer væsentligt mellem sand, silt og ler vil opvarmningen ved termisk ledningsevne foregå forholdsvist jævnt over oprensningsdybden. Da opvarmningen ved varmeledning desuden foregår forholdsvis langsomt er varmeudbredelsen forholdsvist nem at styre, så uønsket opvarmning af installationer mv. kan undgås.

Den pneumatiske ledningsevne i de opvarmede og delvist udtørrede jordlag vil være markant højere end i de omkringliggende mere vandfyldte områder. Herved sikres mulighed for vakuumventilation i lerlag og herved en hurtig fjernelse af forurening på gasfase, hvorved risikoen for utilsigtet spredning af forureningen fra oprensningsområdet minimeres.

Metodens største ulempe er, at jordlag med kraftig grundvandsstrømning kan være vanskelige at opvarme pga. vandets kølende effekt. Metoden kan således 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. Anvendelsen af metoden under sådanne forhold forudsætter således etablering af hydraulisk kontrol med grundvandet og eventuelt sænkning af vandspejlet i oprensningsområdet.

I tabel 2.8.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

Tabel 2.8.1. Overordnede karakteristika for termisk ledningsevne som afværgeteknik

2.8.2 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført ét projekt med termisk ledningsevne støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet. Der er ligeledes gennemført enkelt pilotforsøg i andet regi. I de følgende afsnit tages der udgangspunkt i erfaringer opnået igennem aktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet såvel som udvalgte aktiviteter gennemført i andet regi.

Formålet med de gennemførte aktiviteter præsenteres kortfattet, hvorefter der følger en samlet præsentation af de opnåede resultater i Danmark og en perspektivering. For detaljerede beskrivelser af projektet henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

2.8.2.1 Ravnsbjergvej, Alsønderup

På Ravnsbjergvej i Alsønderup har det tidligere Hedeselskabet Miljø og Energi A/S (nuværende Orbicon) i samarbejde med entreprenørfirmaet Vand-Schmidt A/S opstartet et afværgeprojekt med termisk ledningsevne i 2001. Projektet skulle gennemføres for det tidligere Frederiksborg Amt (nuværende Region Hovedstaden) og blev støttet af Miljøstyrelsen som led i Teknologiprogrammet.

Projektet omfattede en planlagt oprensning ved termisk ledningsevne af PCE forurenet moræneler beliggende fra ca. 1 – 10 m u.t. i et velafgrænset kildeområde (ca. 75 m²) delvis under en tidligere renseribygning. Oprensningen skulle foretages ved termisk ledningsevne fra tre kombinerede varme- og ekstraktionsboringer. På baggrund af simpel modellering blev en afstand på ca. 5 meter mellem varmelegemerne og en temperatur på 5-600 °C blev fundet til at være optimal, ud fra et tids- og fordelingsmæssigt synspunkt.

På grund af anlægsnedbrud umiddelbart efter opstart blev oprensningen imidlertid ikke ført til ende. Efter ca. 24 timers drift opstod der således fejl på varmelegemerne og anlægget blev stoppet. Ved undersøgelse af varmelegemerne blev det konstateret, at disse var ødelagt pga. gennemtæring og oprensningen blev derfor ikke gennemført med denne metode.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet har på denne baggrund haft til formål at uddrage erfaringer fra det gennemførte afværgeprojekt, herunder hvad der gik galt samt en beskrivelse af den nuværende viden på området. Der henvises til nedenstående afsnit 2.9.3 for en samlet præsentation af erfaringsopsamlingen som ligeledes er afrapporteret i Miljøprojekt 1177 (2007).

2.8.2.2 Vestergade, Skuldelev

På Vestergade i Skuldelev har NIRAS A/S i samarbejde med Krüger A/S gennemført et pilotprojekt med termisk ledningsevne i slutningen af 2006. Projektet er gennemført for det tidligere Frederiksborg Amt (nuværende Region Hovedstaden).

På lokaliteten er der fundet markant forurening med PCE, herunder store mængder fri fase. I pilottestfeltet består geologien overordnet af ca. 1,5 m fyld underlejret af 1,5-2 m højorganiske moseaflejringer. Herunder træffes vekslende lag af ler og sand med varierende tykkelse. I ca. 5,5 m u.t. findes et tykt gennemgående lerlag, der afgrænser testfeltet nedadtil. Forureningen med PCE er udbredt i et terrænnært sekundært magasin, der er knyttet til moseaflejringerne og de underliggende lag af ler og sand.

Pilottesten blev gennemført ved etablering af 4 varme- og ekstraktionsboringer, 9 temperatur-moniteringsboringer samt grundvandsoppumpning for hydraulisk kontrol. Testperioden varede 60 dage.

Formålet med pilotprojektet var at dokumente opvarmningen i testfeltet og den følgende effekt på forureningskoncentrationerne. Det har ligeledes været et formål at teste udstyrets bestandighed under de givne forhold samt at optimere designet af en evt. efterfølgende fuldskalaoprensning.

Generelt blev der konstateret en reduktion af forureningskoncentrationer under testforløbet. Af procesmæssige erfaringer var primært tilstedeværelsen af vand en udfordring. Der blev ikke konstateret indikationer på tæringer på boringer eller problemer med overbelastning af varmeboringerne. Der har således været 100 % drift på systemet igennem hele testperioden.

2.8.2.3 Yderligere aktiviteter

Ud over ovennævnte projekter pågår der på nuværende tidspunkt projektering af en oprensning med klorerede opløsningsmidler på Knullen, Odense, fra en formation af moræneler og et sandmagasin ved en kombination af termisk ledningsevne og dampstripning. Som et uundværligt led i designet af den samlede oprensning er der anvendt det termiske simuleringsværktøj STARS (Steam, Thermal and Advanced processes Reservoir Simulator) udviklet af CMG Ltd., Canada. For yderligere informationer vedrørende STARS henvises til www.cmgl.ca. Simuleringerne har været afgørende for at dimensionere den samlede afværgeforanstaltning.

Der er ligeledes foretaget en pilottest på en lokalitet i Søborg, hvor termisk ledningsevne er testet som afværgeteknik overfor en forurening med terpentinstoffer (primært Xylen). Pilottesten er gennemført af Krüger A/S i første halvdel af 2007. Ved pilottesten blev det konstateret muligt at oprense terpentinkomponenterne i jorden ved termiske ledningsevne selv i en lavpermeabel formation af moræneler. Ved en afstand på 3 meter mellem varmeboringerne var det muligt at opnå fuldstændig opvarmning af jorden.

2.8.3 Resultater af aktiviteter

Nedenfor præsenteres de væsentligste overordnede resultater, erfaringer og vurderinger fra de gennemførte aktiviteter.

• Metoden er dokumenteret meget effektiv både overfor de flygtige forureninger som PCE, TCE, TCA etc., men også for mindre flygtige komponenter som PAH, pentachlorphenol, gasolier mv. I danske såvel som amerikanske oprensninger er oprensningseffektiviteten i de fleste tilfælde større end 99 %.
• I forhold til teknikkens anvendelse vurderes det, udover prisen, at der er udfordringer i to retninger. Dels er der en række patenter der beskytter metoden og således reducerer konkurrencen, dels er der muligvis geotekniske problemer, specielt ved udtørring af jorden. Laboratorieforsøg udført af GEO i forbindelse med evalueringen af metoden i Alsønderup indikerer mulige volumenreduktioner på op til 2-3 %. Det er dog usikkert om ændringerne under feltforhold er de samme.
• 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 specielle legeringer til boringsinstallationen og beskyttelseskapperne omkring varmelegemerne. I mange sammenhænge kan korrosionsproblematikken takles ved valg af større godstykkelse af standard ståltyper.
• For at hindre sammensmeltning af varmelegemer er det afgørende, at effekten til varmelegemerne reguleres individuelt ud fra temperaturen ved de enkelte varmelegemer. Der findes patenterede driftsikre varmelegemer.
• Ved pilottesten i Skuldelev betød gennemstrømmende vand i oprensningsområdet, at der ikke kunne etableres kogepunktstemperaturer i de permeable aflejringer, hvor den kraftigste forurening var samlet.
• Metoden er relativt dyr og energikrævende. For flygtige stoffer er det beregnet ved dimensioneringen, at der skal anvendes ca. 300 kWh/m³. I amerikanske oprensninger er der ved samme typer stoffer i et dokumenteret tilfælde brugt ca. 360 kWh/m³.

2.8.4 Perspektivering

Termisk ledningsevne er en af kun få metoder, hvorved det er muligt at foretage en fuldstændig oprensning af kildeområder med store mængder forurening på fri fase. Endvidere rummer teknikken mulighed for oprensning af mange komplekse stofblandinger samt af stoffer med lav flygtighed og mobilitet.

Termisk ledningsevne kunne anvendes til målrettet oprensning af små volumener forurenet jord placeret på stor dybde, eller svært tilgængelige steder, f.eks. restforurening med olie eller klorerede opløsningsmidler under veje, bygninger mv.

Endelig rummer teknikken mulighed for oprensning af opsprækkede bjergarter, herunder kalk, såfremt det foregår under umættede forhold, eller der kan etableres hydraulisk kontrol med oprensningsområdet.

Der er fortsat et behov for tilpasning af teknikken til danske forhold, herunder nedskalering og konceptudvikling i forhold til f.eks. oprensning af små vanskeligt tilgængelige forureninger. Endvidere er der behov for at videreudvikle designværktøjer for metoden.

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. termisk ledningsevne som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for nedenstående vurdering/perspektivering af teknikken.

• Termisk ledningsevne er stadig kun afprøvet på få lokaliteter i Danmark.
• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at resultater opnået ved aktiviteter, der er gennemført som en del af Teknologiprogrammet, er blevet anvendt i forbindelse med design og projektering af termisk ledningsevne som afværgeteknik på andre danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være et stort behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med termisk ledningsevne.

2.8.5 Referencer

I kapitlet er der refereret til følgende projekter:

/2.9.1/ Termisk assisterede oprensninger. Miljøprojekt Nr. 409, 1998. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.9.2/ Termisk assisteret vakuumventilation. Miljøprojekt Nr. 1177, 2007. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.9.3/ ISTD pilottest, Vestergade 5, Skuldelev. Udarbejdet for Frederiksborg Amt af Krüger A/S, Februar 2007.

/2.9.4/ ISTD pilotoprensning (ikke offentliggjort rapport), Udført af Krüger, August 2007.

2.9 Termisk jordbehandling (ex-situ, on-site)

2.9.1 Afværgeprincip

Termisk jordbehandling tilhører en gruppe af termisk assisterede afværgeteknikker, som kan anvendes til ex-site eller on-site rensning af jord forurenet med en lang række organiske forureningskomponenter, herunder klorerede opløsningsmidler, gasolie, tjæreprodukter, PAH mv.

Teknikken 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.

2.9.2 Udførte aktiviteter

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 Miljøprojekt 705, 2002.

2.9.3 Resultater af aktiviteter

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.

2.9.4 Perspektivering

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. termisk jordbehandling som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for perspektiveringen af teknikken i dette projekt.

På baggrund af spørgeskemaundersøgelsen, kan følgende overordnet konkluderes vedrørende regionernes erfaringer i relation til teknikkens anvendelse samt regionernes vurdering af behov for yderligere teknologiudvikling:

• Der er ikke kendskab til om resultater opnået ved de gennemførte aktiviteter under Teknologiprogrammet er blevet anvendt i forbindelse med design og projektering af termisk jordbehandling på behandlingsanlæg.
• Der vurderes ikke at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med termisk jordbehandling (ex-situ, on-site).

2.9.5 Referencer

I kapitlet er der refereret til følgende projekter:

/2.10.1/ Miljøprojekt Nr. 705, 2002. Rensning af jord med blandingsforureninger ved hjælp af termisk jordbehandlingsanlæg. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.10 Elektrokemisk jordrensning (ex-situ, on-site)

2.10.1 Afværgeprincip

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.

2.10.2 Udførte aktiviteter

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

2.10.2.1 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.

2.10.2.2 ”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 Miljøprojekt 626, 2001.

2.10.3 Resultater af aktiviteter

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

2.10.4 Perspektivering

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. elektrokemisk jordrensning som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for perspektiveringen af teknikken i dette projekt.

På baggrund af spørgeskemaundersøgelsen, kan følgende overordnet konkluderes vedrørende regionernes erfaringer i relation til teknikkens anvendelse samt regionernes vurdering af behov for yderligere teknologiudvikling:

• Der er ikke kendskab til anvendelse af elektrokemisk jordrensning som en del af afværgestrategien på danske lokaliteter.
• Der er ikke kendskab til om resultater opnået ved de gennemførte aktiviteter under Teknologiprogrammet er blevet anvendt i forbindelse med evt. design og projektering af elektrokemisk jordrensning.
• Udviklingsbehovet inden for elektrokemisk jordrensning vurderes at være mindre.

2.10.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.10.2/ Miljøprojekt Nr. 626, 2001: Elektrodialytisk rensning af jord fra træimprægneringsgrunde. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.11 Stimuleret biologisk nedbrydning - oxidation

2.11.1 Afværgeprincip

Stimuleret biologisk nedbrydning er en in situ afværgeteknik, hvor naturligt forekommende bakteriers nedbrydning af organiske forureningskomponenter stimuleres/optimeres. I dette kapitel fokuseres på den type biologisk nedbrydning, der forløber i aerobe miljøer, hvor forureningskomponenter (primært olie- og benzinkomponenter) kan oxideres under aerobe forhold. Stimuleringen kan enten ske ved at tilsætte nødvendige næringsstoffer og/eller ved at tilføre ilt til behandlingszonen. Teknikken kan kombineres med tilsætning af specifikke bakterier (bioaugmentation). I kapitel 2.13 ”Stimuleret biologisk nedbrydning - reduktion” fokuseres på jord- og grundvandsmiljøer, hvor nedbrydningen sker uden tilstedeværelse af ilt.

Mange forureningskomponenter kan nedbrydes under aerobe forhold, men ved kraftige forureninger kan alt tilgængeligt ilt være opbrugt ved nedbrydningsprocesserne. I disse situationer kan tilførsel af ilt derfor fremme nedbrydningen.

Ilt kan tilføres på flere forskellige måder. I den umættede zone benyttes bioventilationsanlæg ofte, hvor atmosfærisk luft eller ren ilt pumpes ned i behandlingszonen. Denne teknik virker bedst i permeable aflejringer og er derfor blandt andet sensitiv overfor et højt vandindhold.

Luft, ren ilt, iltholdigt vand eller faste iltfrigivende matierialer (f.eks. ORC^®) kan pumpes ned i boringer i den mættede zone. Luft kan f.eks. tilføres ved at pumpe det ned gennem slanger i boringerne, hvorigennem ilten diffunderer ud i vandet. Designet kan f.eks. udføres som en iltholdig biobarriere på tværs af strømningsretningen. Ved alle iltleveringssystemerne i den mættede zone er en af de primære udfordringer, at der kan ske en tilklogning på overfladen af boringerne. Tilklogning kan både skyldes bakterievækst samt oxidation og udfældning af reducerede komponenter i vandet omkring boringen.

Inden etablering af stimuleret biologisk nedbrydning som afværgeforanstaltning er det afgørende at sandsynliggøre, at det fysisk er muligt, at tilføre de nødvendige mængder ilt og næringssalte inden for den planlagte oprensningsperiode.

Det skal nævnes, at afværgemetoden vil være uforholdsmæssigt tidskrævende (mange årtier), på lokaliteter med tilstedeværelse af væsentlig/stor forureningsmasse og evt. fri fase. Forekomst af kraftig kildeforurening bør derfor fjernes indledningsvist ved anvendelse af en anden afværgemetode.

I tabel 2.11.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

Tabel 2.11.1. Overordnede karakteristika for stimuleret biologisk nedbrydning - oxidation

2.11.2 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført to afværgeprojekter med stimuleret biologisk nedbrydning støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 519 (2000), 860 (2003) og 1060 (2006). Ved siden af aktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet er der ligeledes igangsat en række andre afværgeprojekter af mere driftsmæssig karakter. Disse projekter er finansieret af Miljømyndighederne i forbindelse med deres lovpligtige oprensning af forurenede grunde eller private bygherre, f.eks. oliebranchens Miljøpulje (OM).

I nedenstående afsnit tages der udgangspunkt i udviklingsaktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet såvel som erfaringer fra udvalgte sager fra private bygherre (OM). Sager af mere driftsmæssig karakter indgår som en del af en samlet perspektivering af afværgeteknikken sidst i kapitlet.

Formålet med de gennemførte aktiviteter præsenteres kortfattet, hvorefter der følger en samlet præsentation af resultater opnået i Danmark og en perspektivering. For detaljerede beskrivelser af projekterne henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

2.11.2.1 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.

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.

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.

2.11.2.2 BioGel/BioVand

I forbindelse med at Hvidovre Kommune i 2001 igangsatte en forsøgsrensning af olieforurenet moræneler ved tilsætning af Bio-Gel, har Miljøstyrelsen ydet støtte under Teknologiprogrammet til supplerende monitering på oprensningsforløbet.

Der er gennemført et forsøg på at foretage en in-situ biologisk rensning af et 1.500 m² stort område, som er forurenet med let fyringsolie. Forsøget er gennemført ved at tilføre jorden Bio-Gel og Bio-Vand (en blanding af bakterier, næringsstoffer og elektronacceptor i form af ilt) dels ved injektion med højtrykslanser, dels ved tilførsel via horisontale, perforerede rør, som er nedboret i den forurenede horisont. Den forurenede horisont består af fast moræneler, som er forurenet fra 1-4 meters dybde.

2.11.2.3 Høgelundvej, Give

Dansk Miljørådgivning A/S (DMR) iværksatte på foranledning af Oliebranchens Miljøpulje (OM) og Topdanmark Forsikring, samt efter aftale med Vejle Amt og Give Kommune, en biologisk oprensning af en konstateret fyringsolieforurening på lokaliteten Høgelundvej, Give.

Der er tale om et spild på mellem 555 og 685 l fyringsolie beliggende i et velafgrænset jordvolumen af en 3 meter dyb umættet zone bestående af sand.

Afværgen er baseret på tilførsel af olienedbrydende mikroorganismer, næringssalte og ilt til behandlingszonen. Mikroorganismer og næringssalte tilføres via infiltration ned gennem behandlingszonen og tilførsel af ilt (bioventilering) sker ved en nænsom vakuumventilation i centrum af behandlingszonen samt nænsom indblæsning af atmosfærisk luft i filtersatte boringer i periferien af behandlingszonen.

For at sikre hydraulisk kontrol med grundvandsforurening, infiltrerede mikroorganismer og næringssalte er der endvidere etableret en afværgeboring umiddelbart nedstrøms behandlingszonen.

2.11.2.4 Yderligere aktiviter

Ud over ovennævnte aktiviteter er der kendskab til at Dansk Geo-service A/S (DGE) har udviklet en metode der omfatter tilsætning af overiltet vand til behandlingszonen for på den måde at stimulere biologisk nedbrydning. Metoden er på nuværende tidspunkt anvendt på flere danske lokaliteter til oprensning af primært olie- og benzinprodukter.

2.11.3 Resultater af aktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra teknologiaktiviteterne:

2.11.3.1 Petrotech

Følgende kunne konkluderes på baggrund af de gennemførte aktiviteter med PetroTech:

• 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.

2.11.3.2 Biogel/Biovand

Følgende kunne konkluderes på baggrund af de gennemførte aktiviteter med bio-gel og bio-vand:

• Der kunne ikke i moniteringsperioden påvises en reduktion af olieforureningen i det forurenede område.
• Der har ikke kunnet påvises nogen sikre tegn på en forøget biologisk aktivitet i det forurenede område som følge af tilsætningen af Bio-Gel og Bio-Vand.

En af de bakterier, som Bio-Gel og Bio-Vand angiveligt skulle indeholde kunne ikke genfindes i prøver af Bio-Gel og Bio-Vand eller i jordlagene i det behandlede område. Imidlertid har det vist sig at være forbundet med store vanskeligheder at presse Bio-Vand ud i den tætte lerformation, og det er således vanskeligt at afgøre om Bio-Vand har kunnet udøve sin ønskede virkning ude i formationen i den aktuelle situation.

2.11.3.3 Høgelundvej, Give

På baggrund af de gennemførte aktiviteter er der efter 2,5 års afværge vurderet følgende:

• Der vurderes at være etableret kontrol med luftstrømningerne i og omkring behandlingszonen via den etablerede ventilation, dels til sikring af indeklimaet i boligen og dels til sikring af en effektiv ilttilførsel til behandlingszonen. Endvidere er der i behandlingszonen konstateret indhold af kulbrinter i poreluften, der er reduceret med mere end 98 % siden afværgens igangsætning (efter 2,5 år).
• Der vurderes ikke at være sket en uacceptabel mobilisering af forureningen til grundvandszonen som følge af infiltration af næringssalte eller i forbindelse med afværgepumpningen.
• Der vurderes at være opnået stimulering af den biologiske nedbrydning af olieforureningen i hele behandlingszonen, og der er især sket en væsentlig fjernelse af de lettere oliefraktioner (BTEX’er) i alle prøvetagningsmedier (poreluft, grundvand og jord).
• Der vurderes at være fjernet mellem ca. 305 og 435 liter olie siden igangsætning af den biologiske afværge, svarende til mellem ca. 55 og 64 % af den samlede mængde fyringsolie ved afværgens igangsætning. Heraf vurderes den biologiske massefjernelse at udgøre mere end ca. 97 % af den samlede massefjernelse.
• Overordnet konkluderes det, at det efter ca. 2½ år af det planlagte oprensningsforløb på 3 år er opnået en betydelig reduktion i forureningsmængden i behandlingszonen, og at det er muligt, at videreføre dette forløb til en yderligere nedbringelse af forureningsmængden i behandlingszonen.
• Overordnet vurderes metoden at være bedst egnet til mindre koncentrerede forureninger (f.eks. med maksimale koncentrationer på ca. 5.000 mg/kg TS).

2.11.4 Perspektivering

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. stimuleret biologisk nedbrydning som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for perspektiveringen af teknikken i dette afsnit.

På baggrund af spørgeskemaundersøgelsen, kan følgende overordnet konkluderes vedrørende regionernes erfaringer i relation til teknikkens anvendelse samt regionernes vurdering af behov for yderligere teknologiudvikling:

• Stimuleret biologisk nedbrydning (oxidation) anvendes som en del af afværgestrategien på et stort antal danske lokaliteter, hvor de lokalitetsspecifikke forhold (geologi, forureningsomfang mv.) muliggør/favoriserer anvendelse.
• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at resultater opnået ved aktiviteter, der er gennemført som en del af Teknologiprogrammet, kun er anvendt i begrænset omfang i forbindelse med design og projektering af stimuleret biologisk nedbrydning som afværgeteknik på danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være et behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med forceret udvaskning.

2.11.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.10.3/ Miljøprojekt Nr. 519, 2000: Effekt af tilsætning af Petrotech til dieselforurenet jord. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.10.4/ Miljøprojekt Nr. 860, 2003.: Forsøg med Bio-Gel/Bio-Vand til rensning af olieforurenet jord. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.10.5/ Miljøprojekt Nr. 1060, 2006: BioGel til rensning af olieforurenet jord. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.10.6/ Stimuleret biologisk nedbrydning af fyringsolie – Feltresultater der viser muligheder og begrænsninger. ATV Vintermøde 2007.

/2.10.7/ Statusrapport nr. 4 for stimuleret biologisk nedbrydning af fyringsolie. Høgelundvej, Give. Udarbejdet Af Dansk Miljørådgivning A/S, 30. april 2007.

2.12 Stimuleret biologisk nedbrydning - reduktion

Miljøstyrelsen gennemførte i 2005 en vidensopsamling vedrørende stimuleret reduktiv deklorering, jf. Miljøprojekt 983, 2005. Nedenstående beskrivelser af afværgeprincippet er primært baseret på denne udgivelse, som der henvises til for yderligere detaljer.

De efterfølgende afsnit vedrørende udførte aktiviteter i Danmark er baseret på indhentet materiale primært fra regionerne såvel som materiale udgivet under Teknologiprogrammet.

2.12.1 Afværgeprincip

Stimuleret reduktiv deklorering anvendes i dag som en in situ afværgeteknik til oprensning af lokaliteter forurenet med klorerede opløsningsmidler. Teknikken er baseret på naturligt forekommende mikrobiel nedbrydning af forureningskomponenterne under anaerobe forhold til uskadelige nedbrydningsprodukter.

Teknikken har primært været anvendt over for forureninger med klorerede ethener (perklorethylen (PCE) eller triklorethylen (TCE)), hvorfor nedenstående beskrivelser tager udgangspunkt i disse stoffer. Det er dog påvist, at 1,1,1-triklorethan (1,1,1-TCA) kan dekloreres til klorethan (CA), hvilket åbner mulighed for, at teknikken også kan anvendes over for forureninger af denne type. Det skal dog bemærkes, at CA ikke nedbrydes ved reduktiv deklorering og derfor potentielt ophobes.

2.12.1.1 Mikrobiel nedbrydning

Reduktiv deklorering er en redoxproces, hvor visse bakterier under anaerobe forhold anvender de klorerede ethener som elektronacceptorer og hydrogen som primær elektrondonor til generering af energi i en respirationsproces kaldet (de)halorespiration. Ved dekloreringen substitueres kloratomer sekventielt med hydrogenatomer, så der fra PCE sker en trinvis dannelse af først TCE efterfulgt af diklorethylen (primært cis-DCE), vinylklorid (VC) og endelig ethen. I naturlige jord- og grundvandsmiljøer er den reduktive deklorering af klorerede ethener imidlertid ofte begrænset af utilstrækkelig tilstedeværelse af elektrondonor.

Reduktiv deklorering af PCE eller TCE til cis-DCE kan forestås af en lang række naturligt forekommende halorespirerende bakterier i jord- og grundvandsmiljøet. Der er imidlertid i dag kun kendskab til en enkelt gruppe mikroorganismer tilhørende typen Dehalococcoides (Dhc), der er påvist i stand til at reducere PCE eller TCE fuldstændigt til ethen. Reduktiv deklorering anvendt i forbindelse med afværge over for jord- og grundvandsforureninger med klorerede ethener er derfor betinget af tilstedeværelsen af Dhc.

Det er dog ikke alle typer Dhc, der er i stand til reduktivt at deklorere VC til ethen, da denne del af dekloreringsfølgen er betinget af, at bakterierne besidder genet vinylkloridreduktase (Vcr). Besidder Dhc ikke Vcr kan omdannelsen af VC til ethen i nogle tilfælde ske ved anaerob oxidation eller ved co-metabolisme.

Da den fuldstændige nedbrydning af klorerede ethener således er betinget af tilstedeværelsen af Dhc (og typisk Vcr) blandt de halorespirerende bakterier, kan der på lokaliteter forurenet med klorerede ethener i mange tilfælde observeres en ophobning af cis-DCE eller VC.

2.12.1.2 Afværgeteknik

Når reduktiv deklorering anvendes som afværgeteknik tilsigtes en optimering af forholdene i jord- og grundvandsmiljøet, så den reduktive dekloreringsproces stimuleres (Stimuleret Reduktiv Deklorering, SRD). Dette involverer som udgangspunkt tilførsel af en elektrondonor som oftest i form af organisk stof samt næringsstoffer for at stimulere mikrobiologisk vækst i zonen, der ønskes behandlet (behandlingszonen). Ved den mikrobiologiske vækst omdannes den tilførte elektrondonor til brint og organiske fede syrer (f.eks. acetat og propionat) i en række redoxprocesser, hvor uorganiske elektronacceptorer (f.eks. jern(III) og sulfat) reduceres. Tilførsel af elektrondonor skaber således anaerobe forhold, tilfører brint til dekloreringsprocessen og sikrer opretholdelse af mikrobiologisk aktivitet.

Viser det sig ved indledende dimensionerende laboratorieforsøg med jord og/eller grundvand fra den aktuelle lokalitet, at de nødvendige deklorerende mikroorganismer (Dhc) ikke er til stede eller at nedbrydningen ikke er tilstrækkelig hurtigt ved tilsætning af elektrondonor alene, må en bakteriekultur af deklorerende mikroorganismer tilføres behandlingszonen sammen med elektrondonor. Tilsætning af elektrondonorer alene (uden tilsætning af en deklorerende bakteriekultur) benævnes ”biostimulering”. Tilsættes der samtidig bakteriekultur benævnes det ”bioaugmentation”.

Der findes i dag en række forskellige donortyper på markedet med forskellige karakteristika. De forskellige donortyper opdeles overordnet i hurtigt omsættelige elektrondonorer og langsomt omsættelige elektrondonorer. Elektrondonorer, der karakteriseres som hurtigt omsættelige er f.eks. fødevarebaserede syrer (acetat eller laktat), alkoholer (metanol eller ethanol) mv., mens elektrondonorer, der karakteriseres som langsomt omsættelige f.eks. omfatter laktatbaserede polymerer, oliebaserede langsomt frigivende forbindelser, opløselige forbindelser såsom sukkerstoffer (melasse) mv.

Grundlaget for valget af elektrondonor afhænger primært af de lokalitetsspecifikke forhold og det konceptuelle design for afværgestrategien på de konkrete lokaliteter, og der kan ikke generelt udpeges en donortype, der er mere effektiv end en anden. Forhold vedrørende geologi, hydrogeologi, forureningssituation og adgangsforhold danner således sammen med afværgestrategien/-formålet (f.eks. behandlingszone og oprensningstid) grundlaget for valget af injektionsmetode og donortype.

Overordnet er de hurtigt omsættelige elektrondonorer dog typisk anvendelige i permeable aflejringer som sand- og grusmagasiner eller sprækkede formationer som kalkmagasiner, hvor en hurtig kontakt mellem donor og klorerede ethener kan forventes, og hvor afværgestrategien ikke beror på en lang levetid af elektrondonor. Injektionsstrategien omfatter i denne sammenhæng ofte et aktivt system, jf. nedenstående afsnit. De langsomt omsættelige elektrondonorer er typisk anvendelige i lavpermeable aflejringer, hvor kontakten mellem donor og klorerede ethener er baseret på diffusive processer, og hvor afværgestrategien beror på lang levetid af elektrondoner. Her er der typisk tale om passive injektionssystemer, jf. nedenstående afsnit.

2.12.1.3 Injektionsstrategi

Afhængig af de lokalitetsspecifikke forhold og afværgestrategien på en given lokalitet anvendes forskellige metoder til injektion og fordeling af elektrondonor og evt. bakteriekultur i behandlingszonen. Der opereres typisk med aktive og passive injektionssystemer.

Ved aktive systemer bliver grundvand oppumpet fra det forurenede magasin, tilsat elektrondonorer (og evt. bakteriekulturer, næringsstoffer og pH buffere) og reinjiceret i behandlingszonen. Konstant eller pulserende tilførsel af elektrondonorer er med til at udvikle en biologisk aktiv zone. Herved sikres den bedst mulige spredning af både elektrondonoren og evt. bakteriekulturen. Aktive systemer kan anvendes i aflejringer med god hydraulisk ledningsevne som sand/grus aflejringer samt opsprækkede formationer som kalkmagasiner.

Ved passive systemer injiceres elektrondonor og bakteriekultur typisk i en række behandlingspunkter i kildeområdet eller på tværs af forureningsfanen. Ved anvendelse af langsomt omsættelige elektrondonorer kan en biologisk aktiv barriere (bio-barriere) herved etableres. Barrieren har til formål at nedbryde de klorerede ethener, der transporteres med grundvandet. For at sikre en langtidsholdbar kapacitet af en bio-barriere skal elektrondonoren tilsættes i den rette mængde, så der for en given tidshorisont og grundvandshastighed kan behandles et planlagt antal porevolumener.

Passive systemer er generelt teknisk simple at implementere, idet der ikke er behov for boringsbestykning, rørføringer, elinstallationer mv. Det kan imidlertid være vanskeligt at opnå en jævn fordeling af donor og evt. bakteriekultur i behandlingszonen, da et passivt system ikke er forbundet med hydraulisk kontrol og da passive systemer ofte anvendes i mere lavpermeable formationer. Behandlingsboringernes influensradius vil ligeledes typisk være mindre end i et aktivt system, hvilket betyder, at det ofte vil være nødvendigt med et større antal behandlingspunkter.

Det må vurderes konkret i hver enkelt sag hvilken injektionsstrategi, der er optimal på en given lokalitet. Dette er ikke nødvendigvis kun aktiv eller passiv tilførsel men kan også være en kombination af de to injektionsmetoder. På nogle lokaliteter kan der således med fordel etableres en biologisk aktiv zone med et aktivt injektionssystem, hvorefter zonen opretholdes biologisk aktiv ved efterfølgende periodevis passiv tilførsel af elektrondonor og evt. bakteriekultur.

Ved anvendelse af stimuleret reduktiv deklorering som afværgeteknik bør det i øvrigt undersøges om de injicerede stoffer kræver en særskilt godkendelse fra miljømyndighederne inden tilsætning.

Tabel 2.12.1. Overordnede karakteristika for stimuleret reduktiv deklorering (SRD)

Tabel 2.12.2: Oversigt over projekter med stimuleret reduktiv deklorering præsenteret i kapitlet

Klik her for at se Tabel 2.12.2

2.12.1.4 Opsummering

I tabel 2.12.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

2.12.2 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført 2 større afværgeprojekter med stimuleret reduktiv deklorering støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 833 og 834 (2003) samt Miljøprojekt 1146, 1148 og 1149 (2007). Herudover er der gennemført en erfaringsopsamling støttet af Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 983 og 984 (2005).

Ved siden af aktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet er der i Danmark ligeledes igangsat en række andre afværgeprojekter med denne teknik i andet regi.

Formålet med de gennemførte aktiviteter præsenteres kortfattet for hver lokalitet, hvorefter der følger en samlet præsentation af resultater opnået i Danmark og en perspektivering. For detaljerede beskrivelser af projekterne henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

I tabel 2.12.2 er der en samlet oversigt over de projekter der præsenteres i kapitlet.

2.12.2.1 Jægersborg Allé, Gentofte

Der henvises til afsnit 3.3 ”Biologisk reaktiv barriere – reduktion” i kapitlet vedrørende spredningskontriol for beskrivelser af aktiviteter gennemført på denne lokalitet.

2.12.2.2 Rugårdsvej (Sandprojekt)

På Rugårdsvej 234-238 i Odense er der gennemført et afværgeprojekt med stimuleret reduktiv deklorering for det tidligere Fyns Amt (nuværende Region Syd) og Miljøstyrelsen som led i Teknologiprogrammet. Projektet er gennemført i et samarbejde mellem COWI A/S, Orbicon A/S, Miljø & Ressourcer DTU, GeoSyntec samt GEUS i perioden 2004 til 2006.

Afværgeprojektet omfattede en række indledende dimensionerende undersøgelser, jf. Miljøprojekt 1146 (2007), og et efterfølgende pilotforsøg med stimuleret reduktiv deklorering, jf. Miljøprojekt 1148 og 1149 (2007).

Lokaliteten er primært forurenet med TCE og cis-DCE. Den geologiske lagfølge består overordnet af ca. 50 m kvartære aflejringer af moræneler med forekomst af vandførende lag af smeltevandssand. I dybder fra ca. 10 til 15 m u.t. træffes således 1-2 m vandførende smeltevandssand (sekundært magasin). Forureningskilden er lokaliseret i en formation af moræneler over det sekundære grundvand.

Der er generelt reducerede forhold i det sekundære grundvand i kildeområdet, og der er ved analyse konstateret indhold af bakteriekulturen Dehalococcoides på mellem 1x10³ og 2,4x10⁴ celler per liter.

Pilotforsøgets formål var at belyse anvendeligheden af stimuleret reduktiv deklorering som afværgeteknologi i det sekundære grundvandsmagasin. Konkret skulle pilotforsøget belyse forhold vedrørende nødvendigheden af at tilsætte bakterier (bioaugmentation), udviklingen af redox-forhold samt oprensningseffekten i forsøgsfeltet. Herudover skulle pilotforsøget belyse forskellige ingeniørtekniske problemstillinger (f.eks. injektionsstrategi, tilklogning af boringer, blanding af elektrondonorer/næringsstoffer/bakterier, monitering mv.).

Pilotforsøget blev gennemført ved tilsætning af elektrondonor (natriumlaktat) og en bakteriekultur (KB-1™) i det sekundære grundvandsmagasin. Der er etableret et aktivt system med recirkulation, hvor injektion og ekstraktion er foretaget i henholdsvis 3 injektionsboringer og 1 ekstraktionsboring. Grundvandets hastighed i testfeltet er ved tracerforsøg bestemt til ca. 0,5 m/dag, svarende til at ca. 3 porevolumener er blevet recirkuleret i forsøgsperioden.

Det oppumpede grundvand blandes med natriumlaktat (60 w/w % opløsning) ved pulstilsætning inden reinjektion. Der er samlet tilsat 273 kg natriumlaktat (ca. 20 % mindre end planlagt). Efter 70 dage med laktattilsætning blev der foretaget injektion af bakteriekulturen KB-1™ (ca. 27 l) i 3 injektionsboringer. Efter injektionen af bakteriekultur fortsatte den aktive fase i ca. 180 dage med tilsætning af natriumlaktat til injektionsvandet. Efter 250 dages aktiv drift af anlægget er driften overgået til passiv drift med injektion af langsomt frigivende donor (Newman Zone).

Pilotforsøget mundede ud i en række generelle anbefalinger vedrørende dimensionering af afværge i form af stimuleret reduktiv deklorering på lokaliteten. Der henvises til nedenstående samlede resultat- og erfaringsafsnit 2.13.3 for en præsentation af generelle erfaringer og anbefalinger.

2.12.2.3 Rugårdsvej (lerprojektet)

På Rugårdsvej i Odense er der tillige gennemført et pilotprojekt finansieret af det tidligere Fyns Amt (nuværende Region Syd). Projektet er gennemført i et samarbejde mellem COWI A/S, Orbicon A/S, Miljø & Ressourcer DTU og GeoSyntec.

Lokaliteten er primært forurenet med TCE og cis-DCE. Den geologiske lagfølge består overordnet af ca. 50 m kvartære aflejringer af moræneler med forekomst af vandførende lag af smeltevandssand. Forureningskilden er lokaliseret i en formation af moræneler.

Pilotforsøgets formål var at belyse anvendeligheden af stimuleret reduktiv deklorering som afværgeteknologi i lavpermeable aflejringer. Konkret skulle pilotforsøget belyse forhold vedrørende:

• Injektionsstrategi (herunder hydraulisk frakturering) i de lavpermeable aflejringer på lokaliteten.
• Redoxforhold samt forhold vedrørende naturligt forekommende nedbrydning af klorerede ethener.
• Behovet for elektrondonorer og bakteriekultur samt afprøvning af potentielle elektrondonorer (5 forskellige) ved nedbrydningsforsøg.
• Oprensningseffekt ved tilsætning af elektrondonor og bakteriekultur i lavpermeable aflejringer i feltskala.
• Generel vurdering af teknikkens potentiale i forhold til en fuldskala oprensning på lokaliteten.
• Overordnet vurdering af omkostninger forbundet med en oprensning.

Pilotforsøget blev gennemført i to områder ved tilsætning af elektrondonor og en bakteriekultur. Tilsætningen af elektrondonor og bakteriekultur skete i det ene forsøgsområde (sandslirefeltet) til naturligt forekommende tynde sandlag og sandstriber mens tilsætningen i det andet område (frakturfeltet) skete til kunstigt sandfyldte sprækker etableret ved hydraulisk frakturering i moræneleren. I begge forsøgsområder har oprensningsstrategien taget udgangspunkt i et passivt system, hvor elektrondonor og bakteriekultur injiceres til behandlingszonen, hvorefter oprensningseffekten følges ved monitering.

Som elektrondonor og bakteriekultur blev anvendt de kommercielle produkter, henholdsvis Newman Zone™ (emulgeret sojabønneolie tilsat laktat) og KB-1™. Inden injektion blev Newman Zone blandet (5 % opløsning) med svagt reduceret grundvand. Bakteriekulturen blev injiceret direkte til injektionsboringen under anaerobe forhold ved pulsinjektion af skiftevis elektrondonor og bakteriekultur. Der blev samlet tilsat ca. 200 l elektrondonor, svarende til 10 kg Newman Zone™, og ca. 7,5 l bakteriekultur til hvert forsøgsområde.

Pilotforsøget mundede ud i følgende overordnede erfaringer:

• Der sker nedbrydning af klorerede ethener i selve lermatrix, idet der findes specifikke nedbrydere og fermenteringsprodukter fra donor i lermatrix.
• Da hovedparten af forureningsmassen findes i selve lermatrix vil diffusionsprocesser være styrende for oprensningen.
• Behandling i sprækker/sandlinser med en indbyrdes afstand på op til 30-50 cm i en formation af moræneler kan medføre en betydelig reduktion af koncentrationerne i ler-matricen over en periode på ca. 10 år.
• Udfordringerne er at få elektrondonor og bakteriekultur spredt i formationen af moræneler og at holde gang i systemet i behandlingsperioden.

Der henvises i øvrigt til nedenstående samlede resultat- og erfaringsafsnit 2.13.3 for en præsentation af generelle erfaringer og anbefalinger.

For beskrivelser af resultaterne af frakturforsøget henvises til afsnit 2.17 vedr. hydraulisk frakturering.

2.12.2.4 Sortebrovej, Tommerup

På Sortebrovej i Tommerup har det tidligere Hedeselskabet Miljø og Energi A/S (nuværende Orbicon) i 2006 gennemført et fuldskala afværgeprojekt med stimuleret reduktiv deklorering. Projektet er finansieret af det tidligere Fyns Amt (nuværende Region Syd).

Afværgeprojektet omfattede indledningsvis en række dimensionerende undersøgelser, herunder treatabilityforsøg med stimuleret reduktiv deklorering.

Lokaliteten er primært forurenet med TCE og den geologiske lagfølge udgøres overordnet af moræneler, hvori der findes vandførende sandslirer og tynde sandlag. Der er generelt konstateret reducerede forhold i grundvandsprøver fra både sekundært og primært grundvand, og der er konstateret et lavt indhold af bakteriekulturen Dhc.

Afværgeprojektets formål var at reducere nedsivningen af klorerede opløsningsmidler til det primære grundvandsmagasin, således at risikoen for en uacceptabel påvirkning af den nærtliggende vandindvinding minimeredes.

Afværgeprojektet blev gennemført ved tilsætning af elektrondonor og en bakteriekultur (passivt system) til 47 injektionsboringer (filtersat i flere niveauer). Der er således foretaget injektion i 93 filtre, hvoraf 80 er filtersat i sprækker og sandslirer i moræneler (10-20 m u.t.) og 13 er filtersat i sandlag i moræneler (20-30 m u.t.). Injektionen i moræneleren havde til formål at reducere forureningens kildestyrke, mens injektionen i sandlaget havde til formål at etablere en bufferzone, der hindrer fortsat nedsivning mod det primære magasin.

Som elektrondonor og bakteriekultur blev anvendt de kommercielle produkter, henholdsvis EOS^® (emulgeret vegetabilsk olie) og KB-1™. Inden injektion blev EOS^® blandet (ca. 10 % opløsning til morænelerformationen og ca. 1 % opløsning til sandlaget) med reduceret grundvand. Bakteriekulturen blev injiceret direkte til injektionsboringen under anaerobe forhold.

For at sikre optimale forhold for bakterierne blev der indledningsvist tilsat 25-33 % af den samlede mængde substrat, for at sikre anaerobe forhold i formationen. Der blev foretaget pulsinjektion af skiftevis elektrondonor og bakteriekultur. Der blev samlet tilsat ca. 4.640 l EOS^® som blev opblandet i 100.617 l grundvand, og ca. 220 liter bakteriekultur.

Selve oprensningen forventes at ville strække sig over en længere årrække og der kan på nuværende tidspunkt ikke konkluderes på effekten af den gennemførte afværge. I en flerårig periode fremover skal der gennemføres monitering med henblik på at overvåge, om forholdene i grundvandet betinger, at der kan foregå en stadig nedbrydning af de klorerede opløsningsmidler i behandlingsområdet ved reduktiv deklorering. Ud fra moniteringsresultaterne kan det vise sig, at der på et tidspunkt bliver behov for at skulle tilføre yderligere substrat til boringerne i behandlingsområdet.

Afværgeprojektet mundede ud i en række generelle erfaringer vedrørende gennemførelse af stimuleret reduktiv deklorering i fuldskala som er beskrevet i det samlede erfarings- og resultatafsnit 2.13.3.

2.12.2.5 Industrivej, Glostrup

På Industrivej i Glostrup (Glostrup Regnvandsbassin) har NIRAS A/S i samarbejde med Miljø & Ressourcer DTU, gennemført et pilotforsøg til afprøvning og dokumentation af stimuleret reduktiv dechlorering kombineret med pneumatisk frakturering. Projektet er finansieret af det tidligere Københavns Amt (nuværende Region Hovedstaden).

Forureningen på lokaliteten omfatter primært triklorethylen (TCE) og cis-DCE i kildeområdet og geologien består overordnet af moseaflejringer (tørv og gytje) over et lag af sand, morænesand og silt underlejret af moræneler. Sandlaget udgør et lokalt sekundært magasin. Der er påvist methanogene forhold i kildeområdet og igangværende reduktiv dechlorering i stort omfang i sand- og gytjelaget og et stort potentiale for yderligere stimulering ved tilsætning af elektrondonor.

Pilotforsøgets formål var dels at undersøge fordelingen af substrat i gytje-/siltlaget som følge af pneumatisk frakturering og dels, at belyse effekten af substratinjektion ved pneumatisk frakturering på den igangværende nedbrydning af klorerede ethener, herunder specielt spredning og omsætning af substrat, udvikling i redoxforhold, stimulering af anaerob dechlorering samt vækst af specifikke dechlorerende bakterier. Endelig skulle pilotforsøget give grundlag for anbefalinger vedrørende anvendelse af pneumatisk frakturering til kildereduktion i fuld-skala på Industrivej 3, Glostrup.

Pilotforsøget blev gennemført ved udførelse af frakturering i et interval (3-4 m u.t.) og efterfølgende injektion af substrat i to intervaller (2-3 og 3-4 m u.t.). Der er injiceret ufortyndet protomylasse ved hydraulisk injektion, hhv. ca. 425 liter i intervallet 3-4 m.u.t. og ca. 375 liter i intervallet 2-3 m u.t. Protomylasse er et hollandsk restprodukt fra kartoffelstivelsesproduktion. Substratet er injiceret hydraulisk.

Pilotforsøget mundede ud i følgende overordnede erfaringer:

• Det er lykkedes at injicere og sprede substrat i testfeltet
• Som følge af substrattilsætning er der sket en øget stimulering den reduktive deklorering af klorerede ethener.
• Stimuleret reduktiv dechlorering har et potentiale som afværgeteknologi på lokaliteten.

Pilotforsøget mundede i øvrigt ud i en række generelle erfaringer vedrørende gennemførelse af stimuleret reduktiv deklorering som er beskrevet i det samlede erfarings- og resultatafsnit 2.13.3.

For beskrivelser af resultaterne af frakturforsøget henvises til afsnit 2.18 vedr. pneumatisk frakturering.

2.12.2.6 Flensborggade, Kbh. V

På Flensborggade i København har NIRAS A/S gennemført et pilotforsøg med stimuleret reduktiv deklorering. Forsøget er gennemført for den tidligere Københavns Kommunes Miljøkontrol (nuværende Region Hovedstaden).

Pilotforsøget er gennemført i et sekundært magasin i ca. 3-4 m u.t., der er kraftigt forurenet med primært PCE. Der er generelt svagt reducerede forhold, og der er ved analyse af grundvandsprøver ikke konstateret indhold af bakteriekulturen Dehalococcoides.

Formålet med pilotforsøget var at belyse anvendeligheden af stimuleret reduktiv deklorering som afværgeteknologi til kildereduktion og afskærende horisontal barriere på lokaliteten under faktiske forhold. Konkret skulle de tekniske forhold i relation til etablering af injektionsboringer og gennemførelse af væskeinjektion (substrat og deklorerende bakteriekultur), den resulterende fordeling, spredning og levetid af substrat og deklorerende bakteriekultur samt oprensningseffekten vurderes.

Pilotforsøget blev gennemført ved infiltration af det kommercielle substrat EOS^® sammen med en bakteriekultur fra en deklorerende bioreaktor i 3 injektionsboringer i testfeltet (passivt system). Infiltrationen blev foretaget ved gravitation (ca. 15 l/time) i én boring ad gangen fra serieforbundne tanke. Under infiltrationen blev systemet holdt anaerobt ved kontinuert tilførsel af nitrogen til infiltrationstankene. Der blev i alt infiltreret ca. 25 kg EOS^® opblandet i ca. 1.750 l væske fra en bioreaktor indeholdende bakteriestammen Dhc.

Pilotforsøget mundede ud i følgende overordnede erfaringer:

• I influensområdet på ca. 0,9 m på tværs af strømningsretningen og ca. 1,2-1,5 m i nedstrøms retning af injektionsboringerne konstateredes efter 9 måneder fortsat høje koncentrationer af substrat.
• I influensområdet er der skabt stærkt reducerede (methanogene) forhold i magasinet.
• Injektionen af substrat og biomasse har igangsat en omfattende reduktiv dechlorering i influensområdet.
• De væsentligste problemer i forbindelse med injektionen relaterede sig til trykopbygning på grund af tilklogning i injektionsboringerne.
• Stimuleret reduktiv deklorering vurderes på baggrund af pilotforsøget at have potentiale til oprensning af klorerede ethener på lokaliteten.

Der foretages på nuværende tidspunkt monitering på lokaliteten og der kan derfor ikke konkluderes noget endeligt hvad angår den samlede afværgeeffekt.

Pilotforsøget mundede i øvrigt ud i en række generelle erfaringer vedrørende gennemførelse af stimuleret reduktiv deklorering som er beskrevet i det samlede erfarings- og resultatafsnit 2.13.3.

2.12.2.7 Gl. Kongevej, Kbh. V

Der henvises til afsnit 3.3 ”Biologisk reaktiv barriere – reduktion” i kapitlet vedrørende spredningskontriol for beskrivelser af aktiviteter gennemført på denne lokalitet.

2.12.2.8 Yderligere aktiviteter

Ud over ovenstående udviklingsprojekter, er der ligeledes kendskab til en række andre gennemførte afværgeprojekter, hvor stimuleret reduktiv deklorering har været anvendt som afværgeteknik, men hvor aktiviteterne har været af mere driftsmæssig karakter. Udvalgte projekter gennemført af Miljømyndighederne og private bygherre, hvor stimuleret reduktiv deklorering er etableret som en del af afværgestrategien, er f.eks.:

• Gl. Kongevej 39, København
• Vesterbrogade 116, København
• Industrigrund, Sydfyn

Projekterne beskrives ikke nærmere i denne rapport, idet der ikke vurderes at være tale om udviklingsprojekter, men snarere afværgeprojekter af driftsmæssig karakter. Dokumentationsmaterialet i relation til metodens principper, begrænsninger og effekt vurderes derfor at være for spinkelt. Projekterne ligger imidlertid til grund for besvarelsen af spørgeskemaerne, jf. afsnit 1.3 og bilag 1, og har således betydning for den samlede perspektivering af passiv ventilation som afværgeteknik.

2.12.3 Resultater af aktiviteter

Nedenfor præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra de gennemførte aktiviteter.

Generelt kan følgende konkluderes:

• Stimuleret reduktiv deklorering vurderes på baggrund af de gennemførte aktiviteter at have stort potentiale til oprensning af klorerede ethener på et stort antal forurenede lokaliteter i Danmark.
• I forbindelse med de gennemførte aktiviteter er det således ved adskillige projekter påvist, at der i områder med effektiv fordeling af substrat kan skabes stærkt reducerede redoxforhold og således optimale forhold for reduktiv deklorering.
• For at opnå tilstrækkelig hurtig og effektiv reduktiv deklorering indikerer erfaringer fra flere gennemførte projekter, at det er nødvendigt at tilsætte en deklorerende bakteriekultur (Dhc).
• En af de afgørende faktorer for omkostningerne forbundet med stimuleret reduktiv deklorering er substratbehovet, der afhænger af redoxforholdene og de hydrauliske forhold i behandlingsområdet.
• I forbindelse med de gennemførte aktiviteter er flere forskellige elektrondonorer blevet anvendt. Der kan imidlertid ikke gives en entydigt anbefaling af en specielt egnet elektrondonor, idet dette afhænger af de lokalitetsspecifikke forhold og det konceptuelle design for afværgestrategien.

Generelt kan følgende konkluderes vedrørende behandling af højpermeable formationer af sand eller grus:

• Ingeniørteknisk er der gode erfaringer med at designe, etablere og drive et aktivt system med oppumpning og recirkulation af grundvand tilsat substrat (og evt. deklorerende bakterier) under hydraulisk kontrol i behandlingszonen. En grundig indledende karakterisering af den konkrete lokalitet mht. bl.a. hydrogeologi og forureningsfordeling vurderes at være af stor betydning i designfasen.
• De væsentligste problemer i relation til driften af et aktivt recirkulationssystem har været trykopbygning i sammenhæng med tilklogning i injektionsboringerne.
• Stimuleret reduktiv deklorering vurderes på baggrund af de gennemførte aktiviteter at have stort potentiale til oprensning af klorerede ethener i permeable formationer. Forureninger domineret af TCE/cis-DCE er således blevet påvist nedbrudt til under kvalitetskriterierne ved drift af et aktivt recirkulationssystem med tilsætning af substrat og deklorerende bakterier til injektionsvandet.
• Injektion af substrat med Geoprobe ”open tip” nedefra og op i en højpermeabel formation har resulteret i ujævn fordeling over dybden, hvor substrat primært blev fordelt i bunden af magasinet. Forskelle i massefylde, viskositet og temperatur mellem substrat og grundvand vurderedes ikke at have signifikant betydning for den ujævne fordeling.

Generelt kan følgende konkluderes vedrørende behandling af lavpermeable formationer af (opsprækket) ler eller kalk:

• Resultater fra kerneprøver udtaget i en lavpermeabel formation af ler i forbindelse med et pilotprojekt med stimuleret reduktiv deklorering viser, at der sker nedbrydning af klorerede ethener i selve lermatrix. Der blev således påvist specifikke nedbrydere og fermenteringsprodukter fra donor i lermatrix.
• I lavpermeable formationer vil diffusionsprocesser være styrende for oprensningen, idet hovedparten af forureningsmassen findes i selve lermatrix.
• Resultater af en pilottest i lavpermeable formationer indikerer, at behandling i sprækker/sandlinser med en indbyrdes afstand på op til 30-50 cm i en formation af moræneler kan medfører en betydelig reduktion af koncentrationerne i ler-matricen over en periode på ca. 10 år. Udfordringerne er at få elektrondonor og bakteriekultur spredt i formationen af moræneler og at holde gang i systemet i behandlingsperioden.
• Det er ved et pilotforsøg lykkedes at injicere og sprede substrat i lavpermeable aflejringer ved anvendelse af både hydraulisk og pneumatisk frakturering. Der henvises til afsnit 2.17 og 2.18 vedrørende henholdsvis hydraulisk og pneumatisk frakturering for yderligere detaljer.

2.12.4 Perspektivering

Feltaktiviteter gennemført med støtte fra Miljøstyrelsen under teknologiprogrammet såvel som feltaktiviteter gennemført i andet regi med stimuleret reduktiv deklorering viser lovende resultater. Der er dog forsat behov for udvikling af teknikken.

Nedenstående emner viser, hvor der bl.a. vurderes at være behov for udvikling af inden for stimuleret reduktiv deklorering som afværgeteknologi på feltskala i Danmark.

• Injektionsstrategier:
  Der vurderes at være behov for en erfaringsopsamling og sammenligning af de strategier, der på nuværende tidspunkt er afprøvet, for tilførsel af substrat og bakteriekultur (passive eller aktive systemer) under forskellige geologiske og hydrogeologiske forhold. Bl.a. bør den resulterende fordeling af bakterier i behandlingzonen samt zonens robusthed under forskellige forhold vurderes.

• Geologi i behandlingszonen:
  Der vurderes at være behov for en større procesmæssig forståelse for etablering af stimuleret reduktiv deklorering specielt i lavpermeable formationer som opsprækket kalk/ler, herunder f.eks. interaktion mellem sprækker og matrix for såvel substrat som bakterier.

• Substrat
  Der vurderes at være behov for en erfaringsopsamling og sammenligning samt yderligere afprøvning af forskellige substrattyper i forskellige geologiske formationer og ved forskellig dosis. Der er f.eks. kun ringe kendskab til levetiden af forskellige substrattyper og hvilke parametre (dosis, geologi, redoxforhold mv.), der influerer på levetiden.
  
  Yderligere er der behov for at belyse forholdende vedrørende problematikker omkring methanproduktion, under den biologiske aktivitet, herunder hvad der skal til for at belyse denne problematik bedre.

• Bakteriekultur
  Der vurderes at være behov for yderligere forståelse af under hvilke forhold bakterier går fra at være aktive til at være inaktive og om de efterfølgende kan aktiveres igen (f.eks. mellem 2 substratinjektioner i en passiv fase).

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. stimuleret reduktiv deklorering som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for nedenstående vurdering/perspektiveringen af teknikken.

• Stimuleret reduktiv deklorering anvendes som en del af afværgestrategien på flere danske lokaliteter, hvor de lokalitetsspecifikke forhold (geologi, forureningsomfang mv.) muliggør/favoriserer anvendelse.
• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at resultater opnået ved aktiviteter, der er gennemført som en del af Teknologiprogrammet, er blevet anvendt i forbindelse med valg af teknik, design og projektering af stimuleret biologisk nedbrydning (reduktion) som afværgeteknik på danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være et stort behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med stimuleret biologisk nedbrydning (reduktion).

2.12.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.13.1/ Miljøprojekt Nr. 833, 2003: Oprensning af klorerede opløsningsmidler ved stimuleret reduktiv deklorering. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.13.2/ Miljøprojekt Nr. 834, 2003: Oprensning af klorerede opløsningsmidler ved stimuleret reduktiv deklorering - bilagsrapport. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.13.3/ Miljøprojekt Nr. 983, 2005: Stimuleret in situ reduktiv deklorering - Hovedrapport. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.13.4/ Miljøprojekt Nr. 984, 2005: Stimuleret in situ reduktiv deklorering - Appendiksrapport. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.13.5/ Miljøprojekt Nr. 1148, 2007.: Pilotprojekt med stimuleret in situ reduktiv deklorering - Hovedrapport. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.13.6/ Miljøprojekt Nr. 1149, 2007: Pilotprojekt med stimuleret in situ reduktiv deklorering - Bilagsrapport. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.13 Fytooprensning

2.13.1 Afværgeprincip

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 fiksering, nedbrydning eller evapotranspiration af organiske forureningskomponenter og metoder til opkoncentrering og fiksering af tungmetaller i planter.

2.13.1.1 Organiske forureningskomponenter

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 fortsat er usikkert, om relevante kvalitetskriterier kan nås.

2.13.1.2 Tungmetaller

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 til oprensning af tungmetaller ikke anbefales anvendt i feltskala herhjemme.

2.13.1.3 Genmodificerede bakterier

Fytoremediering kan ligeledes etableres ved anvendelse af gensplejsede bakterier for forøget planteoptag. 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.

2.13.1.4 Sammenfatning af karakteristika

I tabel 2.13.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

2.13.2 Udførte aktiviteter

2.13.2.1 Olie- og tjæreforureninger

Under Miljøstyrelsens teknologiprogram er der udført følgende aktiviteter:

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 som Miljøprojekt nr. 644 (2001), hvortil der henvises for yderligere oplysninger.

Tabel 2.13.1. Overordnede karakteristika for fytooprensning

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 som Miljøprojekt nr. 644 (2001), hvortil der henvises for yderligere oplysninger.

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 havde 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 fortsat under udførelse, og for mere detaljerede oplysninger henvises til Miljøprojekt nr. 644 (2001). Endvidere udgives i 2008/2009 en statusrapport vedrørende de tre feltforsøg. Konklusionerne fra statusrapporten er medtaget i denne rapport.

2.13.2.2 Cyanider

På Søllerød gasværk i Holte har det tidligere Hedeselskabet Miljø & Energi A/S (nuværende Orbicon) i samarbejde med Miljø & Ressourcer DTU gennemført et afværgeprojekt med fytooprensning kombineret med afværgepumpning. Projektet blev opstartet i 2000 for det tidligere Københavns Amt (nuværende Region Hovedstaden) og omfattede delvis tilplantning af området, der skulle oprenses, med ca. 2.500 små poppeltræer.

Området er primært forurenet med cyanid og geologien består overordnet af tørv/fyld i de øverste jordlag underlejret af hovedsageligt moræneler og smeltevandssand.

Der udarbejdes på nuværende tidspunkt dokumentation af oprensningseffekten af fytoremedieringen, og resultaterne er således ikke medtaget i denne rapport.

2.13.2.3 Tungmetaller

Under Miljøstyrelsens teknologiprogram er der udført følgende aktiviteter:

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 Miljøprojekt 536, 2000.

2.13.2.4 Genmodificerede organismer

Kombinationen af genmodificerede bakterier og fytooprensning er undersøgt 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.

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 Miljøprojekt 714, 2002.

2.13.3 Resultater af aktiviteter

2.13.3.1 Olie- og tjæreforureninger

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 ud fra 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 10 – 20 år, måske flere), og at der ikke er dokumentation for muligt oprensningsniveau. Det kan på basis af de eksisterende data fra feltforsøg ikke beregnes, hvad tidshorisonten ved fytoremediering er. Datagrundlaget er fortsat for lille.
• 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 ud fra forureningens karakter og beliggenhed og ud fra 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.
• 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.
• Overordnet blev det observeret på alle tre lokaliteter, der har været undersøgt med støtte fra Miljøstyrelsen, at etablering af vegetationen varede omkring 3 vækstsæsoner..
• 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.
• Ved de 3 feltforsøg viste det sig, at de overjordiske plantematerialer ikke indeholdt toksiske organiske stoffer. Dog var der på en af lokaliteterne en mistanke om toksicitet ved tungmetalforureninger, især Cd. Under forudsætning af, at der ikke dyrkes føde- eller fodervarer på forurenede grunde, opstår der ikke problemer pga. af eksponering af de overjordiske plantedele til mennesker og naturen. Ved betydelig tungmetalforurening bør plantematerialerne tjekkes for tungmetalindhold af hensyn til muligvis nødvendige sikkerhedsforanstaltninger.
• Pile- og poppeltræer kan under danske forhold anvendes til at fremme nedbrydning af kulbrinter, naftalen og BTEX i jordens umættede zone, samt zoner med fluktuerende vandstand. Anvendelse af nitrat for at forøge nedbrydningsraten bør i de fleste tilfælde overvejes. Der er ikke fundet forskel mellem pilearter eller mellem pile- og poppeltræer med hensyn til deres evne til at fremme nedbrydning af kulbrinter.
• Fytoremediering er på nuværende tidspunkt ikke egnet til at oprense jord for tjærestoffer (PAHer og NSO-forbindelser) indenfor en overskuelig tidsramme. Ligeledes er fytoremediering ikke egnet som oprensningsteknologi for visse slamrelaterede stoffer (DEHP, NPE og LAS).

2.13.3.2 Tungmetaller

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.

2.13.3.3 Genmodificerede organismer

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 lavtklorerede 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.

2.13.4 Perspektivering

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. fytoremediering som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for perspektiveringen af teknikken i dette afsnit.

På baggrund af spørgeskemaundersøgelsen, kan følgende overordnet konkluderes vedrørende regionernes erfaringer i relation til teknikkens anvendelse samt regionernes vurdering af behov for yderligere teknologiudvikling:

• Fytoremediering anvendes som en del af afværgestrategien på danske lokaliteter, hvor de lokalitetsspecifikke forhold (geologi, forureningsomfang mv.) muliggør/favoriserer anvendelse.
• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at resultater opnået ved aktiviteter, der er gennemført som en del af Teknologiprogrammet, er blevet anvendt i forbindelse med design og projektering af fytoremediering som afværgeteknik på danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med fytoremediering.

2.13.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.14.1/ Miljøprojekt Nr. 536, 2000.: Phytooprensning af metaller. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.14.2/ Miljøprojekt Nr. 644, 2001: Fytoremediering af forurening med olie- og tjæreprodukter. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.14 Kemisk oxidation

2.14.1 Afværgeprincip

Ved kemisk oxidation som afværgeteknik tilsættes stærke oxidationsmidler til forureningszonen, for på den måde at nedbryde de aktuelle forureningskomponenter ved aggressive oxidationsreaktioner. Ved nedbrydningen kan en lang række forureningskomponenter blive omdannet til ufarlige nedbrydningsprodukter, eller de kan blive mineraliseret (nedbrudt totalt) til kuldioxid, vand og uorganiske salte. Oxidationen af sediment og grundvand kan i øvrigt medføre en stimulering af efterfølgende aerob biologisk nedbrydning af nogle forureningskomponenter.

Kemisk oxidation er anvendelig til oprensning af de fleste klorerede opløsningsmidler, lettere og tungere olieprodukter samt mange pesticider. Også PAH’er kan nedbrydes ved kemisk oxidation.

Oxidationsmidler, der anvendes i dag, omfatter ozon, hydrogen peroxid (specielt som Fentons reagens), persulfat samt natrium- og kaliumpermanganat. Oxidationsmidlerne kan enten tilsættes som fast stof, på opløst form eller som gas (O₃). Endvidere findes der en lang række varemærkebeskyttede kommercielle oxidationsmidler som f.eks. ORC, RegenOx mv.

Fentons reagens og ozon er hurtige reagenser med kort levetid, der kun virker ved lave pH-værdier. Der findes dog også en modificeret Fentons reagens, som virker ved neutrale pH. Fentons reagens tilføres i vandig opløsning og ozon tilføres som gas.

Permanganat og persulfat er i modsætning hertil langsommere reagenser med længere levetid. De kan tilsættes som vandige opløsninger eller som fast fase, som så opløses af infiltrerende regnvand eller gennemstrømmende grundvand. Persulfat kan aktiveres ved opvarmning samt ved tilsætning af metaller eller base, hvorved reaktionshastigheden og effektiviteten øges.

Under danske forhold (med ofte velbufrede forhold) vurderes permanganat og persulfat ofte at være de bedst egnede oxidationsmidler.

På nuværende tidspunkt er det imidlertid kun kaliumpermanganat, hydrogenperoxid og ozon, der har været afprøvet og anvendt som oxidationsmidler i Danmark. Hovedparten af alle afværgeprojekter med kemisk oxidation i Danmark er dog gennemført med kaliumpermanganat som oxidationsmiddel til nedbrydning af klorerede ethener (PCE, TCE mv.).

Den helt afgørende faktor for at opnå succes ved anvendelse af kemisk oxidation er at få kontakt mellem forureningskomponent og oxidationsmiddel. Herudover kræver anvendelse af metoden et kendskab til den naturlige kemi i undergrunden, der kan have væsentlig indflydelse på de kemiske reaktioner og således dimensioneringen af afværgemetoden. Den kemiske oxidation er således ikke stofspecifik, og ved siden af nedbrydning af forureningskomponenter vil der ske reaktion med en lang række andre naturligt forekommende organiske og uorganiske forbindelser i jorden. Denne reaktion karakteriseres som ”naturligt forbrug” af oxidationsmiddel og vil i mange sager være dimensionsgivende i forhold til det samlede forbrug af oxidationsmiddel i jorden.

Afhængig af de lokalitetsspecifikke forhold og afværgestrategien på en given lokalitet anvendes forskellige metoder til injektion og fordeling af oxidationsmiddel i behandlingszonen. Der opereres typisk med aktive injektionssystemer med recirkulation eller punktinjektion, hvor oxidationsmiddel tilføres behandlingszonen under tryk eller med passive injektionssystemer, hvor oxidationsmiddel tilføres ved gravitation.

Ved recirkulationssystemer bliver oppumpet grundvand tilsat oxidationsmiddel inden det reinjiceres til behandlingszonen, hvorved spredningen/fordeling-en af oxidationsmiddel optimeres. Recirkulationssystemer kan anvendes i aflejringer med god hydraulisk ledningsevne som sand/grus aflejringer.

Ved punkttilsætning tilføres oxidationsmiddel typisk i en række behandlingspunkter i kildeområdet eller på tværs af en forureningsfane. Tilsætningen kan ske via boringer, jordspyd (Geo-probe), permeable vægge (reaktive barrierer) samt gravninger herunder omblanding af kemisk oxidationsmiddel i den jord, der benyttes til opfyldning. Systemer med punkttilsætning er generelt teknisk simple at implementere, idet der ikke er behov for boringsbestykning, rørføringer, elinstallationer mv. Det kan imidlertid være vanskeligt, at opnå en jævn fordeling af oxidationsmiddel i behandlingszonen, da et system baseret på punkttilsætning ikke er forbundet med hydraulisk kontrol. Til gengæld kan injektion med f.eks. jordspyd målrettes områder med lav permeabilitet, hvilket ikke er muligt med recirkulationssystemer.

Det må vurderes konkret i hver enkelt sag hvilken injektionsstrategi, der er optimal på en given lokalitet. De forskellige metoder har forskellige fordele og ulemper således at én metode er bedre på en given lokalitet sammenlignet med en anden metode, mens det på en anden lokalitet kan forholde sig omvendt.

Der skal i øvrigt foretages en løbende monitering af afværgeforanstaltningernes effektivitet samt kontrol af oxidationsmidlets spredning (pga. oxidationsmidlernes potentielle toksiske egenskaber er det essentielt at sikre, at der ikke sker en uønsket påvirkning af recipienter eller det primære magasin og eventuelle vandindvindinger). Derudover kan anvendelse af et oxidationsmiddel medføre uhensigtsmæssige afledte geokemiske effekter i jord- og grundvandsmiljøet (f.eks. mobilisering af metaller, påvirkning af pH mv.). Et moniteringsprogram bør således justeres i henhold til forureningskomponenter, oxidationsmiddel samt lokalitetsspecifikke faktorer.

De væsentligste parametre, der afgør om en oprensning med kemisk oxidation bliver en succes er listet nedenfor:

• Geologisk opbygning af behandlingszonen, herunder inhomogeniteter. Succesen er afhængig af, at forurening og oxidationsmiddel bringes i kontakt. Oprensning af lavpermeable jordlag (ler/silt) med kemisk oxidation er således særdeles vanskelig.
• Valg af korrekt doseringsmetode og oxidationsmiddel.
• Mulighed for tildeling af tilstrækkelige mængder oxidationsmiddel i områder med kraftig forurening uden tilklogning af udstyr eller formation.
• Tilstedeværelsen af større mængder organisk stof i jorden. Dette kan forøge forbruget af oxidationsmiddel og i værste fald betyde alvorlige geotekniske ændringer efter endt oprensning.
• Nærhed af overfladevand/recipienter. Hvis der er overfladerecipienter i umiddelbar nærhed, skal det meget nøje overvejes, om risikoen ved anvendelsen er uacceptabel i forhold til recipienterne.
• Lokalitetens/behandlingszonens sårbarhed overfor urenheder i det tilførte oxidationsmiddel (metaller). En vurdering af risikoen for uønsket spredning/mobilisering af metaller i eller omkring behandlingszonen bør indgå som en del af grundlaget for valget af denne metode.

Ved anvendelse af kemisk oxidation som afværgeteknik bør det i øvrigt undersøges om oxidationsmidlet kræver en særskilt godkendelse fra miljømyndighederne inden tilsætning.

I tabel 2.14.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

Tabel 2.14.1. Overordnede karakteristika for kemisk oxidation som afværgeteknik

2.14.2 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført 2 fuldskala afværgeprojekter med kemisk oxidation støttet af miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 872 (2003) samt et Miljøprojekt, der er under udarbejdelse. Herudover er der under Teknologiprogrammet gennemført en række forsøg i laboratorieskala vedrørende omsætningshastigheder og behandling af lavpermeable formationer af ler, jf. Miljøprojekt 1066 (2006).

Ved siden af aktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet er der ligeledes igangsat en række andre afværgeprojekter af mere driftsmæssig karakter med denne teknik. Disse projekter er primært finansieret af miljømyndighederne i forbindelse med deres lovpligtige oprensning af forurenede grunde samt af private bygherre, herunder f.eks. Oliebranchens Miljøpulje (OM).

I nedenstående afsnit tages der primært udgangspunkt i udviklingsaktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet, mens erfaringer fra sager af mere driftsmæssig karakter indgår som en del af en samlet perspektivering af afværgeteknikken senere i kapitlet.

Formålet med de gennemførte aktiviteter præsenteres kortfattet, hvorefter der følger en samlet præsentation af resultater opnået i Danmark og en perspektivering. For detaljerede beskrivelser af projekterne henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

2.14.2.1 Vesterbro, Odense

På Vesterbro i Odense har COWI A/S i samarbejde med Miljø & Ressourcer DTU gennemført et afværgeprojekt med kemisk oxidation for det tidligere Fyns Amt (nuværende Region Syddanmark) og Miljøstyrelsen som led i Teknologiprogrammet. Aktiviteterne under Teknologiprogrammet er afrapporteret i Miljøprojekt 872 (2003).

Projektet omfattede oprensning af primært PCE fra kildeområdet på lokaliteten. Geologien bestod overordnet af 1-2 m fyld, herunder ca. 8 sandede og siltede jordlag underlejret af moræneler. Grundvandsspejlet stod frit i ca. 6 m u.t. Oprensningen med kemisk oxidation blev foretaget i den mættede del af formationen, mens den umættede del blev oprenset ved hjælp af dampstripning, jf. afsnit 2.8.

Målsætningen med etablering af afværgeforanstaltninger med kemisk oxidation var at oprense den mættede zone i kildeområdet, således at grundvandsforureningen ikke fortsat ville udgøre en potentiel risiko overfor indeklimaet i de overliggende beboelsesejendomme.

Kemisk oxidation blev implementeret ved injektion af i alt ca. 60 m³ opløst kaliumpermanganat (5 %) under tryk via perforerede jernspyd i niveau med grundvandsspejlet opstrøms kildeområdet. For at opnå maksimal horisontal spredning i behandlingszonen, blev der gennemført afværgepumpning nedstrøms for at trække kaliumpermaganaten i denne retning.

Formålet med aktiviteterne under Teknologiprogrammet var at skaffe dokumentation for metodens effektivitet for oprensning af klorerede stoffer i den mættede zone. Med henblik på at opfylde disse formål blev der gennemført udvidet monitering ved udtagning af vandprøver til undersøgelse af farveændringer, redoxforhold, indhold af klorerede opløsningsmidler, uorganiske makroioner og spormetaller. Der er desuden tilført og analyseret for bromidtracer sammen med kaliumpermaganaten til vurdering af den horisontale og vertikale spredning af injektionsvæske.

Ved projektet blev det konstateret, at koncentrationerne af PCE blev reduceret markant både i kildeområdet og i nedstrøms retning, og det vurderes, at der her er sket en næsten fuldstændig oprensning både horisontalt og vertikalt.

Der henvises i øvrigt til nedenstående samlede resultat- og erfaringsafsnit 2.15.3 for en præsentation af generelle erfaringer og anbefalinger.

2.14.2.2 Grønnegade, Fåborg

På Grønnegade i Fåborg har COWI A/S gennemført et afværgeprojekt med kemisk oxidation for det tidligere Fyns Amt (nuværende Region Syddanmark) og Miljøstyrelsen som led i Teknologiprogrammet. Aktiviteterne under Teknologiprogrammet er på nuværende tidspunkt ved at blive afrapporteret.

Forureningen på lokaliteten bestod primært af PCE og geologien i behandlingszonen (sekundært magasin) bestod overordnet af smeltevandssand med stedvise siltindslag underlejret af moræneler.

På lokaliteten er der tidligere gennemført airsparging og vakuumekstraktion, men der er efterladt en relativt kraftig restforurening i jorden og grundvandet, som er forsøgt oprenset med kemisk oxidation. Afværgeforanstaltningerne er således gennemført med henblik på at reducere restforurening for på den måde at minimere risikoen for indeklimaet i beboelsesejendomme på lokaliteten. Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål at belyse forskellen i oprensningseffekten ved airsparging og kemisk oxidation i den mættede zone.

Kemisk oxidation blev gennemført ved tilsætning af kaliumpermanganat over flere injektionsrunder. Der blev samlet tilsat 82 m³ opløst kaliumpermanganat (ca. 3 %).

For at undersøge oprensningseffekten er der udtaget og analyseret af vandprøver for farveændringer, klorerede opløsningsmidler, uorganiske makroioner og spormetaller. Der er desuden tilført og analyseret for bromidtracer sammen med kaliumpermaganaten til vurdering af den horisontale og vertikale spredning af injektionsvæske.

Ved projektet blev det konstateret, at injektionen af kaliumpermanganat resulterede i at koncentrationerne af PCE blev markant reduceret både i kildeområdet og nedstrøms herfor. Det blev vurderet at den residuale fri fase i kildeområdet stort set er oprenset. I områder, hvor fordelingen af kaliumpermanganat ikke har været effektiv, er oprensningseffektiviteten tilsvarende lav.

Det kunne overordnet konstateres at kemisk oxidation på lokaliteten var betydeligt mere effektiv end airsparging til oprensning af kildeområdet.

Der henvises i øvrigt til nedenstående samlede resultat- og erfaringsafsnit 2.15.3 for en præsentation af generelle erfaringer og anbefalinger.

2.14.2.3 Yderligere aktiviteter

Ud over udviklingsprojekterne finansieret af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, er der ligeledes kendskab til en række andre gennemførte afværgeprojekter, hvor kemisk oxidation har været anvendt som afværgeteknik, men hvor aktiviteterne har været af mere driftsmæssig karakter. Udvalgte projekter gennemført af Miljømyndighederne, hvor kemisk oxidation blev etableret som en del af afværgestrategien, er f.eks.:

• Dalumvej, Odense (Region Syddanmark)
• Ravnsbjergvej, Alsønderup (Region Hovedstaden)
• Frydensbergvej, Stenløse (Region Hovedstaden)
• Godthåbsvej, København (Region Hovedstaden)
• Tværvej (Region Syddanmark)
• Hedensted (Vejle Amt, Region Syddanmark)

Kerneprøver af moræneler fra lokaliteten Dalumvej i Odense har indgået i en række laboratorieforsøg gennemført af Miljø & Ressourcer DTU med støtte fra Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 1066, 2006. Da der er tale om laboratorieforsøg indgår resultaterne ikke i denne opsamling. Udvalgte relevante resultater er dog medtaget i nedenstående resultatafsnit.

Kemisk oxidation indgår desuden som en mulig strategi for oprensningsindsatsen på Kærgård Plantage (Grindstedværket), hvor der er gennemført dimensionerende laboratorieforsøg og på Høfde 42 (Cheminova), hvor der ligeledes er gennemført laboratorieforsøg i forbindelse med vurderingen af mulige afværgestrategier.

Ved siden af den offentlige indsats pågår der ligeledes aktiviteter med kemisk oxidation for private bygherre. F.eks. gennemføres på nuværende tidspunkt et projekt for oliebranchens Miljøpulje (OM), hvor persulfat afprøves som oxidationsmiddel.

2.14.3 Resultater af aktiviteter

Nedenfor præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra de gennemførte aktiviteter.

Generelt kan følgende konkluderes:

• Kemisk oxidation vurderes på baggrund af de gennemførte aktiviteter at have stort potentiale til oprensning af specielt klorerede stoffer men også olie- og benzinkomponenter, PAH’er og pesticider på et stort antal forurenede lokaliteter i Danmark.
• I forbindelse med de gennemførte projekter blev der således påvist, at i områder, hvor oxidationsmidlet er fordelt effektivt er koncentrationerne af klorerede stoffer reduceret markant. Det vurderes at der er sket næsten fuldstændig oprensning i disse områder.
• Fordelingen af oxidationsmiddel i behandlingszonen er helt central for effektiviteten af oprensningen.
• Den horisontale spredning af opløst kaliumpermanganat er observeret at ske hurtigere end forventet. Årsagen til den hurtigere spredning blev i den konkrete sag vurderet at skyldes den forøgede gradient, som opstod, da der både blev pumpet og injiceret samtidig og strømningen var sandsynligvis hurtigere i de mere grovkornede lag i magasinet.
• Kaliumpermaganaten har været udbredt i både top og bund af magasinet. Den horisontale udbredelse er dog primært sket i de sandede aflejringer og mindre i de siltede lag.
• Den noget højere vægtfylde for opløst kaliumpermanganat (ca. 1,07 kg/l), har på en sag haft en væsentlig betydning for observeret nedsynkningen i magasinet.
• Tilførsel af kaliumpermanganat medfører tilførsel af tungmetaller (urenheder i kaliumpermanganaten) til grundvandet. Desuden kan den kraftige oxidation medføre mobilisering af f.eks. krom og zink. Ved de gennemførte projekter er der imidlertid ikke konstateret en uønsket spredning af tungmetaller som følge af tilsætningen af kaliumpermanganat.
• På en lokalitet er der påvist indikationer på en meget stor omsætning af oxidationsmiddel (permanganat) i en formation af moræneler indenfor det første år dog med begrænset effekt på koncentrationerne af PCE ikke blot i lermatrix, men også i de vandførende sandlinser og –slirer.
• Indtrængningen af permanganat i lermatrix ved diffusion på et år er observeret at være ca. 15 cm i forvitret og 2-3 cm i uforvitret moræneler.
• I gennemførte boksforsøg er der påvist en kraftig tilbageholdelse af permanganats diffusion ind i lermatrix. Diffusion af forureningskomponenter fra den centrale del af matrix ud i zonen indenfor reaktionsfronten og sandlag må på baggrund af laboratorieforsøgene formodes at være af større betydning for oprensning, end det var forventet.
• Ingeniørteknisk er der opnået gode erfaringer med tilsætning af opløst kaliumpermanganat ved punktinjektion. Kaliumpermanganaten er blevet opløst i vand i et mobilt lukket anlæg, der er designet til formålet.

2.14.4 Perspektivering

Feltaktiviteter gennemført med støtte fra Miljøstyrelsen under teknologiprogrammet såvel som feltaktiviteter gennemført i andet regi med kemisk oxidation viser lovende resultater. Metoden anvendes således også i dag som en del af afværgestrategien i forbindelse med oprensning på flere lokaliteter. Da teknikken imidlertid stadig er ny, er der forsat behov for udvikling af teknikken.

Nedenstående emner viser, hvor der bl.a. vurderes at være behov for udvikling af inden for kemisk oxidation som afværgeteknologi på feltskala i Danmark.

• Injektionsstrategier:

Der vurderes at være behov for en erfaringsopsamling og sammenligning af de strategier, der på nuværende tidspunkt er afprøvet nationalt såvel som internationalt, for tilførsel af oxidationsmiddel (punktinjektion, recirkulation mv.) under forskellige geologiske og hydrogeologiske forhold. Bl.a. bør den resulterende fordeling af oxidationsmiddel i behandlingzonen under forskellige forhold vurderes.

Endvidere bør det belyses/undersøges, ved hvilken injektionsstrategi fordelingen af oxidationsmiddel (injektion, recirkulation) optimeres i henholdsvis højpermeable og lavpermeable formationer, og ved hvilke mængder og injektionshyppigheder oprensningerne optimeres.

Yderligere er der behov for at belyse muligheden for at kombinere kemisk oxidation med frakturering (hydraulisk, pneumatisk) i lavpermeable formationer for at vurdere, om der kan etableres et tilstrækkeligt fint/ensartet (forudsigeligt) sprækkenetværk.

• Geologi i behandlingszonen:

Der vurderes at være behov for en større procesmæssig forståelse for etablering af kemisk oxidation i forskellige geologiske formationer. Specielt i lavpermeable formationer som opsprækket kalk/ler er der behov for viden vedrørende interaktion mellem sprækker og matrix for forureningskomponenterne og oxidationsmidlet.

Metoden er endnu ikke afprøvet i kalk.

• Oxidationsmidler

Der vurderes at være behov for en erfaringsopsamling og sammenligning samt yderligere afprøvning af forskellige oxidationsmidler i forskellige geologiske formationer og ved forskellig dosis. Der er f.eks. kun ringe kendskab til levetiden og hvilke parametre (dosis, geologi, redoxforhold mv.), der influerer på levetiden.

Persulfat er internationalt blevet afprøvet med lovende resultater og der er på nuværende tidspunkt netop foretaget projektering af en oprensning med oxidationsmidlet herhjemme. Oprensningen er finansieret af OM.

• Geoteknik

Der vurderes at være behov for en vurdering af de geotekniske implikationer ved anvendelse af kemisk oxidation i stærkt organisk holdige jorde.

• Risikovurderinger

Der vurderes at være behov for yderligere udvikling af risikovurderingsværktøjer/-metoder til vurdering af risikoen forbundet med at anvende forskellige oxidationsmidler til nedbrydning af forureningskomponenter i undergrunden, herunder uønsket spredning, afledte geokemiske effekter, geotekniske forhold mv.

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. kemisk oxidation som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for nedenstående vurdering/perspektivering af teknikken.

• Kemisk oxidation anvendes som en del af afværgestrategien på flere danske lokaliteter, hvor de lokalitetsspecifikke forhold (geologi, forureningsomfang mv.) muliggør/favoriserer anvendelse.
• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at resultater opnået ved aktiviteter, der er gennemført som en del af Teknologiprogrammet, er blevet anvendt i forbindelse med valg af teknik, design og projektering af kemisk oxidation som afværgeteknik på danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være et stort behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med kemisk oxidation.

2.14.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.15.1/ Miljøprojekt Nr. 872, 2003: Oprensning af PCE ved kemisk oxidation med kaliumpermanganat. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.15.2/ Miljøprojekt Nr. 1066, 2006: Kemisk oxidation med permanganat - Omsætningshastigheder og spredning i moræneler. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.15 Geooxidation

2.15.1 Afværgeprincip

”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 mættet som i umættet zone og er specielt rettet mod lerede jordlag, da lerets relativt høje ledningsevne tillader udbredelse af den svage jævnstrøm.

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 velbeskrevne processer, hvor opløste stoffer kan transporteres i et elektrisk 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. 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, klorerede 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 mangelfuld. På baggrund af det udførte projekt støttet af Miljøstyrelsen har det ikke været muligt at påvise nogen signifikant oprensningseffekt med metoden.

2.15.2 Udførte aktiviteter

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 Miljøprojekt Nr. 554, 2000.

2.15.3 Resultater af aktiviteter

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.

2.15.4 Perspektivering

På baggrund af spørgeskemaundersøgelsen gennemført blandt regionerne i Danmark, jf. afsnit 1.3, kan følgende overordnet konkluderes vedrørende teknikkens anvendelse og behovet for yderligere teknologiudvikling:

• Der er ikke indhentet oplysninger, der dokumenterer kendskab til projekter, hvor geooxidation har været anvendt som en del af afværgestrategien på danske lokaliteter.
• Spørgeskemaundersøgelsen, jf. afsnit 1.3, pegede på, at der i regionerne ikke vurderes at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med geooxidation.

2.15.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.16.1/ Miljøprojekt Nr. 554, 2000: Afprøvning af ny elektrokemisk metode til oprensning af olieforurenet jord og grundvand. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.16 Hydraulisk frakturering

2.16.1 Afværgeprincip

Princippet i frakturering er, at der i lavpermeable og muligt opsprækkede jordlag (ler, kalk, hårde bjergarter) etableres kunstige sprækker, som i visse tilfælde udfyldes med sand og derved fungere som lange højpermeable zoner og i andre tilfælde kun anvendes én gang til injektion af en behandlingsvæske/behandlingsmedium. Disse kunstige sprækker 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 fordeling af behandlingsvæsker og/eller 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.

Hydraulisk frakturering kan udføres både med vandret og lodret boreteknik i umættet eller mættet zone.

Ved etablering af permanente sandfyldte sprækker med fraktureringsteknikken injiceres der i den ønskede dybde under terræn en højviskos væske bestående af vand, sand og guargummi ved et tryk, der overstiger in-situ spændingstilstanden i den aktuelle aflejring. Hermed dannes en sprække, hvorved permeabiliteten i aflejringen øges.

Metoden er grundlæggende ikke mulig at gennemføre tæt på terræn, idet der her vil være stor risiko for optrængning af fraktureringsvæske til terræn samt mulighed for beskadigelse af terrænnære fysiske installationer, såsom bygningsdele, ledninger, tanke mv. Metoden fungerer bedst i dybdeintervallet 2 til 8 m u.t. En nedre etableringsdybde vurderes at være 8 til 9 m u.t.

Der kan fraktureres fra såvel lodrette, vandrette og skrå boringer. Lokalitetsspecifikke forhold vil ofte ligge til grund for endeligt valg af boreteknik. Frakturering via skråboringer udføres identisk med teknikken for lodrette boringer og muliggør frakturering under bygninger.

En kunstig sprækkes form og geometri vil være bestemt af lokalitetsspecifikke geologiske og geotekniske forhold. Sprækken vil ideelt set formes som en cirkulær tallerken, men opnår i praksis ofte andre former og udbredelser. Erfaringer viser, at sprækkerne ofte vil få en foretrukken vandret udbredelse i dybder fra 1 til 8 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.

Det er på nuværende tidspunkt ikke muligt at forudsige sprækkeudbredelsen i jorden og sprækketætheden er fortsat for stor, hvis diffusive processer er styrende for oprensningen af den lavpermeable formation.

I tabel 2.16.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

Tabel 2.16.1. Overordnede karakteristika for hydraulisk frakturering

2.16.2 Udførte aktiviteter

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. Feltprojekterne beskrives kortfattet i det følgende.

2.16.2.1 Vestergade, Haslev

På Vestergade i Hasle er der gennemført et projekt med hydraulisk frakturering for det tidligere Vestsjællands Amt (nuværende Region Sjælland) og Miljøstyrelsen som led i Teknologiprogrammet. Projektet er gennemført af NIRAS A/S i samarbejde med NCC og Brøker IS (etablering af boringer og hydrauliske frakturer) og under rådgivning af FRx Inc. (USA) i perioden 2000 til 2001.

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 referencelisten sidst i kapitlet.

2.16.2.2 Slagelsevej, Næstved

På Slagelsevej i Næstved er der gennemført et projekt med hydraulisk frakturering for det tidligere Storstrøms Amt (nuværende Region Sjælland) og Miljøstyrelsen som led i Teknologiprogrammet. Projektet er gennemført af NIRAS A/S. I forbindelse med design og projektering var ingeniørfirmaet Veizades & Associates Inc. (USA) tilknyttet projektet.

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. 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 den 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 referencelisten sidst i kapitlet.

2.16.2.3 Rugårdsvej (lerprojekt)

På Rugårdsvej i Odense er der gennemført et pilotprojekt finansieret af det tidligere Fyns Amt (nuværende Region Syd). Projektet er gennemført i et samarbejde mellem COWI A/S, Orbicon A/S, Miljø & Ressourcer DTU og GeoSyntec.

Lokaliteten er primært forurenet med TCE og cis-DCE. Den geologiske lagfølge består overordnet af ca. 50 m kvartære aflejringer af moræneler med forekomst af vandførende lag af smeltevandssand. Forureningskilden er lokaliseret i en formation af moræneler.

Pilotforsøgets formål var at belyse anvendeligheden af stimuleret reduktiv deklorering som afværgeteknologi i lavpermeable aflejringer. Som injektionsstrategi blev bl.a. anvendt hydraulisk frakturering, hvilket beskrives nedenfor. For beskrivelser vedrørende resultaterne af oprensningen ved stimuleret reduktiv deklorering henvises til afsnit 2.13. Konkret skulle pilotforsøget belyse forhold vedrørende:

• Injektionsstrategi (herunder hydraulisk frakturering) i de lavpermeable aflejringer på lokaliteten.

Med henblik på at danne kunstige sprækker i den tætte moræneler ca. 6-8 m u.t. blev der udført 2 fraktureringer. Fraktureringerne blev udført henholdsvis 6 og 7,5 m u.t. ved indledningsvis at nedbore et fraktureringsrør (forerør) og med en roterende højtryksdyse (vand) blev to horisontale, cirkulære åbningsspalter med ca. 1 cm afstand skåret i de 2 ønskede fraktureringsdybder.

Der blev anvendt en fraktureringsvæske bestående af en gele (vand og "guar" ~gelepulver), som med konstant flow blev pumpet til en roterende snegl, hvor en afmålt mængde epoxyindfarvet sand blev tilsat. Der blev tilsat et stof (borax), der gav geleen en sej konsistens, således at sandet blev suspenderet (båret oppe) i gelemassen. Der blev endvidere tilsat en enzymbreaker, som skulle opløse geleen, når fraktureringen var udført. Der blev anvendt 250 kg rødt sand til frakturen 6 m u.t. og 250 kg grønt sand til frakturen 7,5 m u.t.

Målsætningen med fraktureringsforsøget var at få etableret sprækker på ca. 1 cm tykkelse i henholdsvis 6 og 7,5 m's dybde og med en radius på ca. 2,5 m fra fraktureringsboringen.

Overordnet viste resultaterne fra fraktureringsforsøget, at det var muligt at etablere sprækker og derved forøge permeabiliteten i op til 2 m fra fraktureringsboringen. Den nederste sprække (7,5 m u.t.) i den hårde moræneler havde den mest homogene udbredelse. Den øverste sprække fulgte sandsynligvis mere naturlige sprækker i moræneleren. Udbredelsen af sprækker var ikke homogene eller cirkulære som forventet.

Udtagning af vandprøver indikerede tillige en markant forøgelse af permeabiliteten af moræneleren. Metoden vurderedes at være mest velegnet i hård moræneler.

Der henvises i øvrigt til nedenstående samlede resultat- og erfaringsafsnit 2.17.3 for en præsentation af generelle erfaringer og anbefalinger.

2.16.2.4 Yderligere aktiviteter

Ud over ovenstående projekter er der ligeledes kendskab til et forskningsprojekt i EU- regi (STRESOIL), hvor virksomheder fra Danmark (GEUS og Brøker A/S), Polen, Grækenland og Frankrig har samarbejdet om at udvikle metoder til in situ oprensning af organisk forurening i opsprækkede lavpermeable formationer.

Da det er meget vanskeligt at oprense opsprækkede lavpermeable jordarter, med traditionelle metoder baseret på lodrette boringer, er det i forskningsprojektet forsøgt at øge permeabiliteten ved hjælp af hydraulisk frakturering. Ved at etablere horisontale sandfyldte sprækker, der forbinder de eksisterende sprækker med hinanden forøges virkningsgraden af oprensningsmetoder.

Projektet foregik i Polen, hvor et stort område med opsprækkede glaciale aflejringer er kraftigt forurenet af olie fra en tidligere flybase. Under STRESOIL projektet er et antal forsøgsceller etableret i testområdet, hvor den oprensende effekt af hydraulisk frakturering samt forskellige metoder til in situ oprensning er overvåget - for eksempel naturlig bakteriel nedbrydning af olieforureningen og termisk oprensning ved hjælp af dampinjektion.

Forskningsprojektet STRESOIL vil ikke blive gennemgået yderligere i forbindelse med dette statusprojekt, da der ikke er tale om aktiviteter på danske lokaliteter. Der henvises dog til projektets hjemmeside www.stresoil.com for yderligere beskrivelser af resultater og erfaringer.

2.16.3 Resultater af aktiviteter

I det følgende præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra de gennemførte aktiviteter:

• Hydraulisk frakturering er en distributionsmetode som kan anvendes i kombination med og som optimering af en lang række andre afværgeteknikker.
• Indgående geologisk og geoteknisk karakterisering af en potentiel lokalitet er nødvendig, da den opsprækkede geologiske formation muligvis har tilstrækkelig permeabilitet, så en yderligere hydraulisk frakturering ikke behøves.
• Hydraulisk frakturering nær bygninger og rørledninger forudsætter 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 (sprække-fyld) med en hydraulisk ledningsevne på omkring 3 størrelsesordener større end formationens.
• Fyldmaterialer (sand), der anvendes i hydraulisk inducerede sprækker, skal være så velsorterede som muligt. 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.
• 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 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.
• 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.

2.16.4 Perspektivering

Den grundlæggende forudsætning for, at en jord- eller grundvandsforurening kan oprenses in situ er, at der kan skabes kontakt mellem forureningen i undergrunden og ”oprensningsmidlet”. Fordeling af væsker eller faste stoffer i lavpermeable aflejringer, såsom gytje, silt og moræneler, er imidlertid en problematik, som fortsat volder problemer ved anvendelsen af in situ oprensningsmetoder.

På baggrund af det indsamlede materiale vurderes hydraulisk frakturering overordnet at have potentiale til skabe et kunstigt sprækkenetværk i lavpermeable formationer og derved optimere aktuelle oprensningsmetoder. Hydraulisk frakturering er endnu på udviklingsstadiet, og der vurderes at være behov for supplerende teknologiudvikling og dokumentation af bl.a. ingeniørtekniske problematikker vedrørende etablering samt effekten på den hydrauliske konduktivitet i behandlingszonen ved anvendelse af metoden.

Der vurderes tillige at være behov for afprøvning og dokumentation af metoden med forskellige afværgemidler, herunder substrat, bakterier, oxidationsmidler, reduktionsmidler mv. samt ved termiske metoder.

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. hydraulisk frakturering som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for nedenstående vurdering/perspektivering af teknikken.

• Hydraulisk anvendes som en del af afværgestrategien på flere danske lokaliteter, hvor de lokalitetsspecifikke forhold (primært geologi og bygningsmæssige forhold) muliggør/favoriserer anvendelse.
• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at resultater opnået ved aktiviteter, der er gennemført som en del af Teknologiprogrammet, er blevet anvendt i forbindelse med valg af teknik, design og projektering af hydraulisk frakturering som afværgeteknik på danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være et stort behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med hydraulisk frakturering.

2.16.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.17.1/ Miljøprojekt Nr. 541, 2000: Fakturering. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.17.2/ Miljøprojekt Nr. 699, 2002: Hydraulisk fakturering udført ved vandret boreteknik - Design og anlæg. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.17.3/ Miljøprojekt Nr. 1108, 2006: Frakturer fra lodrette testboringer på Vestergade 10 Haslev. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.17.4/ Miljøprojekt Nr. 1113, 2006: Hydraulisk frakturering udført ved vandret boreteknik - Statusrapport for 1. driftsår. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

2.17 Pneumatisk frakturering

2.17.1 Afværgeprincip

Pneumatisk frakturering er en teknologi, ved hvilken der i lavpermeable aflejringer kan genereres sprækker og/eller ske udbygning af de eksisterende sprækker. Denne proces skaber ideelt set et lokalt internt forbundet sprækkenetværk, som øger formationens permeabilitet. Etablering af sprækker kan skabe en mere effektiv kontakt mellem ”oprensningsmidler” og forureningsstoffer, idet større volumener ”oprensningsmiddel” kan fordeles i formationen og adgangen til hydraulisk isolerede dele af formationen muliggøres. Samtidig forventes det, at en øget opsprækning af de lavpermeable aflejringer vil give en hurtigere oprensning, idet forureningsstoffernes fjernelse alle er stærkt begrænset af diffusion ud af lermatrix.

Metoden er patenteret af New Jersey Institute of Technology og bl.a. firmaet ARS Technologies har licensrettighederne til at bruge metoden i felten.

Pneumatisk frakturering baserer sig på injektion af gas i jorden ved tryk, der overstiger det kombinerede hydrostatiske tryk og jordens brudstyrke, samt ved flowrater, der overstiger den effektive permeabilitet af den uforstyrrede jord. Resultatet er en hurtig udbredelse af sprækker ud fra frakturerings-/injektionsboringen til forskellige afstande afhængig af geologien. Sprækkeudbredelser på 1-10 m er almindelige i aflejringer såsom silt og ler.

Selve fraktureringen følger typisk et tredelt forløb: Ved injektion af nitrogen i det forseglede fraktureringsinterval sker der først en trykophobning, der afspejler, at formationen endnu ikke er opsprækket, og at permeabiliteten fortsat er lav. Denne fase er relativ kort og med en typisk varighed på 1-2 sekunder. Idet trykket i boringen overstiger jordens in situ styrke i det forseglede interval, giver formationen efter og opsprækningen påbegyndes. Et stort volumen gas spredes ud i formationen i det forseglede niveau, og der sker en opsprækning af formationen radiært ud fra fraktureringsboringen. Herved falder trykket i boringen og stabiliserer sig på et niveau, mens injektionen fortsættes. Denne trykstabilisering afspejler, at der har indstillet sig en ligevægt for den pågældende flowrate. I denne fase vedligeholdes det inducerede sprækkenetværk. Herefter tilsættes væske (og/eller partikler) til luftstrømmen og trykket fastholdes, indtil det ønskede væskevolumen er spredt i formationen.

Væsken injiceres vha. en specielt udviklet dyse, der forstøver væsken, hvorved den medrives af det kraftige nitrogenflow. Herved sikres det, at væsken transporteres ud til væsentlig større afstand end hvis den blev tilført luftstrømmen som væske. Denne proces betegnes Liquid Atomized Injection.

Ud fra litteraturgennemgang samt informationer fra ARS Technologies vurderes det, at det gængse dokumentationsniveau for projekter med pneumatisk frakturering fokuserer på registrering af feltdata under selve fraktureringen (registrering af trykudvikling i fraktureringsboring, observationer og trykmålinger i observationsboringer under fraktureringer og registrering af hævninger inden for testfeltet under frakturering). Efter frakturering analyseres vandkvalitet, og oprensningseffektiviteten i etablerede moniteringsboringer vurderes. Parametervalget her afhænger naturligvis af den valgte oprensningsmetode. Såfremt den pneumatiske frakturering udføres med henblik på at øge formationens permeabilitet, udføres typisk pumpeforsøg med luft eller vand til bestemmelse af permeabiliteten og influensradius før og efter fraktureringen.

I tabel 2.17.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

Tabel 2.17.1. Overordnede karakteristika for pneumatisk frakturering

2.17.2 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført 2 pilotprojekter med anvendelse af pneumatisk frakturering. Formålet med de gennemførte projekter præsenteres kortfattet nedenfor, hvorefter der følger en samlet præsentation af opnåede resultater, perspektivering og en overordnet vurdering af økonomiske forhold. For detaljerede beskrivelser af projekterne henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

2.17.2.1 Vadsbyvej, Hedehusene

På Vadsbyvej i Hedehusene har NIRAS A/S gennemført et pilotforsøg med pneumatisk frakturering i starten af 2006. Pilotforsøget er gennemført for det tidligere Københavns Amt (nuværende Region Hovedstaden).

Formålet med pilotforsøget var at belyse og dokumentere, hvorvidt det ved hjælp af pneumatisk frakturering var muligt at fordele en væske i en lavpermeabel jordmatrice af moræneler.

Ved pilotforsøget er der udført pneumatisk frakturering fra en enkelt boring med frakturering og tracerinjektion for hver meter fra 3-8 m u.t. i en formation af moræneler. Pilotforsøget har omfattet efterfølgende undersøgelser i felt og laboratorium med henblik på genfinding af de injicerede tracere.

Den pneumatiske frakturering og injektion af tracerblanding er udført ved Liquid Atomized Injection af det amerikanske firma ARS Technologies. Selve fraktureringen er udført fra neden og op, dvs. startende i det dybeste interval.

Den anvendte tracerblandingen blev sammensat af fem forskellige tracere bestående af uranine, rhodamine WT, optisk hvidt, methylenblåt og bromid. Der blev injiceret 50 l tracerblanding i hvert fraktureringsinterval, men det vurderes, at det i anden sammenhæng er realistisk at injicere i størrelsesorden 300-400 liter pr. interval eller muligvis endnu mere.

Pilotforsøget mundede ud i en række generelle anbefalinger vedrørende dimensionering, etablering og dokumentation af pneumatisk frakturering. Der henvises til nedenstående samlede resultat- og erfaringsafsnit 2.18.3 for en præsentation af generelle erfaringer og anbefalinger.

2.17.2.2 Industrivej, Glostrup

På Industrivej i Glostrup har NIRAS A/S gennemført et pilotforsøg med pneumatisk frakturering i starten af 2006. Pilotforsøget er gennemført for det tidligere Københavns Amt (nuværende Region Hovedstaden).

Formålet med pilotforsøget var at undersøge potentialet for senere hen at anvende metoden i forbindelse med oprensning af lokaliteten ved stimuleret reduktiv deklorering.

Ved pilotforsøget er der udført pneumatisk frakturering fra 2 boringer etableret i hvert sit testfelt (testfelt 1 og 2). Geologien i behandlingszonen består af gytje.

I testfelt 1 er der udført frakturering i 2 intervaller (2 - 3 og 3 – 4 m u.t.) og efterfølgende injiceret substrat i form af protamylasse til stimulering af reduktiv deklorering, mens der i testfelt 2 er udført frakturering i et interval (1,5 – 2,5 m u.t.) og injiceret en tracerblanding med formålet at undersøge effekten af fraktureringen. Pilotforsøget har omfattet efterfølgende undersøgelser i felt og laboratorium med henblik på genfinding af injicerede tracere og substrat.

Den pneumatiske frakturering og injektion af tracerblanding er udført ved Liquid Atomized Injection af det amerikanske firma ARS Technologies. Selve fraktureringen er udført fra neden og op, dvs. startende i det dybeste interval.

Til dokumentation af spredning af tracer har været anvendt en kombination af flere metoder; FFD-sonderinger, UV-belysning samt delprøvetagning af udtagne kerner, samt analyse af vandprøver udtaget fra sugeceller.

Til dokumentation af spredningen af substrat er der anvendt vandkemiske indikatorparametre (TOC, ledningsevne, kationer samt luft ved vandprøvetagning).

Pilotforsøget mundede ud i en række generelle anbefalinger vedrørende dimensionering, etablering og dokumentation af pneumatisk frakturering. Der henvises til nedenstående samlede resultat- og erfaringsafsnit 2.18.3 for en præsentation af generelle erfaringer og anbefalinger.

For en beskrivelse af substrattilsætningens effekt på den reduktive deklorering af de klorerede ethener henvises i øvrigt til afsnit 2.13 vedr. stimuleret reduktiv deklorering.

2.17.3 Resultater af aktiviteter

Nedenfor præsenteres de væsentligste resultater og vurderinger fra de gennemførte aktiviteter.

Vedrørende dokumentationsmetoder kunne følgende generelt konkluderes:

• Uranine har vist sig velegnet til fotodokumentation i kerneprøver under UV-lys.
• Rhodamine WT vurderes velegnet som supplement til uranine i forbindelse med fotodokumentation, om end uranine dominerer under UV-lys.
• Bromid, uranine og rhodamine WT supplerer hinanden godt ved en kombination af fotodokumentation og analyser på jordprøver, kerneprøver og vandprøver.
• Optisk hvidt kan være et godt supplement såfremt der etableres dokumentation for stoffets respons i forhold til den anvendte detektor.
• Anvendelsen af vandkemiske indikatorparametre (TOC, ledningsevne, kationer samt luft ved vandprøvetagning) har vist sig velegnet til genfinding af substrat, idet substratpåvirket porevand fremstår med klar kontrast til upåvirket porevand.

Det vurderes, at måling af trykudbredelse under fraktureringen kan give et umiddelbart indtryk af influensområdets størrelse. Det vurderes imidlertid ikke, at registrering af jordhævninger under og efter fraktureringen giver information om tracerudbredelsen eller at disse data kan korreleres til sprækkeapertur. Hævningsdata vil dog have relevans til vurdering af risiko for påvirkning af bygninger eller ledninger i nærområdet.

Vedrørende inducerede sprækker i moræneler kunne følgende generelt konkluderes:

• Det er ved pilotforsøg med pneumatisk frakturering konstateret muligt at sprede stof (tracer) op til 6,8 m væk fra en fraktureringsboring via distinkte sprækker i moræneler. Der blev foretaget frakturering for hver meter fra 3-8 m u.t. og spredningen af tracer via distinkte sprækker skete i forskellige dybder mellem 1,7-9 m u.t. i alle retninger væk fra fraktureringsboringen. De distinkte sprækker optrådte med en indbyrdes afstand på 0,5-2,5 m.
• Ved analyser af jordprøver er det konstateret at tracer er spredt ud i dele af formationen, hvor der ikke visuelt kunne detekteres tracer eller sprækker.
• En massebalance for pilotforsøget på Vadsbyvej i Hedehusene viste at 90 % af den injicerede tracermasse findes inden for 1 m fra fraktureringsboringen, mens de resterende 10 % findes i 1-4 meters afstand.
• Det vurderes, at der ved pilotforsøget i moræneler er opnået en influensradius på 1-2 meter, inden for hvilken der er opnået en relativt jævn spredning af det injicerede stof.
• Ved pneumatisk frakturering kræves typisk et noget højere initial injektionstryk end ved hydraulisk frakturering, da der normalt ikke laves initielle indskæringer i boringsvæggen ved denne fraktureringsmetode. Trykgradienten ved brug af luft stiger med 0,67-1,11 atm pr. meters injektionsdybde.

Generelt vurderes det, at pneumatisk frakturering har et potentiale til at forbedre fordelingen af stof i en morænelersformation med henblik på oprensning ved in situ massefjernelse. I de dele af formationen, hvor der forekommer mange naturlige sprækker, kan det være svært at kontrollere sprækkedannelsen.

Vedrørende inducerede sprækker i gytje/silt kunne følgende generelt konkluderes:

• Ved pilotforsøg er det konstateret, at det med pneumatisk frakturering har været muligt at injicere mellem 150 og 425 L tracer/substrat i hvert fraktureringsinterval og få spredt tracer/substrat i en radius op til 4 m fra fraktureringsboringen.
• Tracer/substrat spredes primært i et dybdeinterval sammenfaldende med frakturerings- og injektionsintervallet.
• På baggrund af de udførte undersøgelser vurderes det, at hovedparten (90 %) af den injicerede masse findes i en afstand af op til 2 m fra injektionsboringen.
• Ved pilotforsøg er det ligeledes vist, at man med pneumatisk frakturering ikke kan forvente et homogent cirkulært influensområde, men snarere vil se et uforudsigeligt (stjerneformet) influensområde, hvor udbredelse af sprækker sker i forskellige retninger fra fraktureringsboringen.
• Udbredelsen af tracer/substrat vil være styret af de geologiske forhold på lokaliteten.
• Ved fraktureringen er der set en tendens til, at sprækker er skudt opad, således at der genfindes tracer/substrat i højereliggende lag sammenlignet med injektionsniveauet.

Generelt vurderes det, at der som følge af pneumatisk frakturering er sket en opsprækning af gytjen/silt, hvilket har ført til spredning af substrat og tracer til områder, der må formodes ikke at være i direkte hydraulisk kontakt under naturlige forhold. På baggrund af pilotforsøget er det vurderet, at pneumatisk frakturering har et potentiale til at forbedre fordelingen af stof i en formation af silt og gytje med henblik på in-situ oprensning.

2.17.4 Perspektivering

Den grundlæggende forudsætning for, at en jord- eller grundvandsforurening kan oprenses in situ er, at der kan skabes kontakt mellem forureningen i undergrunden og ”oprensningsmidlet”. Fordeling af væsker eller faste stoffer i meget lavpermeable aflejringer, såsom gytje, silt og moræneler, er imidlertid en problematik, som fortsat volder problemer ved anvendelsen af in situ oprensningsmetoder.

Ud fra de erfaringer, der er opnået gennem udførelsen af pilotforsøg, er der vurderet at være følgende muligheder for teknisk at optimere den pneumatiske frakturering:

• Fraktureringen kan udføres fra kortere fraktureringsintervaller, f.eks. ½ meter frem for de anvendte 1 meter intervaller, hvilket forventes at øge sprækketætheden.
• Der kan injiceres større volumen væske, hvilket forventes at forbedre fordelingen af stof tæt på fraktureringsboringen samt medføre en øget influensradius af det område, i hvilket der er en jævn fordeling af stof.
• Frakturering og stofinjektion kan udføres i ét trin, såfremt der ikke skal indsamles trykudbredelsesdata fra testboringer. Dette vil formentlig forhindre nogle af sprækkerne i at lukke inden stoffet injiceres i sprækkerne.
• Efterladte borehuller og evt. testboringer ved fuldskala-implementering bør afproppes med cement frem for bentonit.

En af udfordringerne ved pneumatisk frakturering er at kontrollere sprækkedannelsen og stoffordelingen i den øverste del af lagfølgen, hvor antallet af naturlige sprækker er størst.

I disse niveauer (øverste 3 meter) kunne det derfor være en fordel at injicere uden forudgående frakturering og på den måde benytte det eksisterende sprækkesystem til fordeling af stof i matrix. Hvorvidt injektionen kan foregå ved påtrykt gasflow eller som en simpel pumpning i et forseglet interval må afgøres af de lokale geologiske forhold.

Som beskrevet i afsnit 1.3 har regionerne i Danmark som led i dette projekt besvaret en række spørgsmål af overordnet karakter vedrørende anvendelse af bl.a. pneumatisk frakturering som afværgeteknik. Udgangspunktet for besvarelserne har været regionernes egen etablering og drift af afværgeprojekter, der således ikke har været støttet af Miljøstyrelsen. Spørgeskemaundersøgelsen ligger til grund for nedenstående vurdering/perspektivering af teknikken.

• Pneumatisk frakturering er stadig på udviklingsstadiet men anvendes som en del af afværgestrategien på enkelte danske lokaliteter, hvor de lokalitetsspecifikke forhold (primært geologi og bygningsmæssige rammer) muliggør anvendelse.
• Der er ikke gennemført aktiviteter med pneumatisk frakturering støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være et stort behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med hydraulisk frakturering.

2.17.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.18.1/ Københavns Amt. Pneumatisk frakturering, Dokumentation af pilotforsøg, Industrivej 3, Glostrup. Udarbejdet af NIRAS A/S, August 2006.

/2.18.2/ Københavns Amt. Pneumatisk frakturering, Dokumentation af pilotforsøg, Vadsbyvej 16A, Hedehusene. Udarbejdet af NIRAS A/S, Maj 2006.

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

Version 1.0 Januar 2009, © Miljøstyrelsen.