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

Statusprojekt

3 Teknikker til spredningskontrol

• 3.1 Passiv ventilation
• 3.2 Reaktiv permeabel væg (Permeabel jernvæg)
• 3.3 Biologisk reaktiv barriere - oxidation
• 3.4 Biologisk reaktiv barriere - reduktion
• 3.5 Moniteret naturlig nedbrydning
• 3.6 In-Well Aerator
• 3.7 Jernfilter til rensning for klorerede opl. (on-site)
• 3.8 Jernfilter til rensning for krom (on-site)
• 3.9 Kemisk-Biologisk jernfilter (on-site)
• 3.10 Biologisk nedbrydning af MTBE (on-site)
• 3.11 Rensning af MTBE forurenet grundvand (on-site)
• 3.12 Biologisk luftfilter (on-site)

I dette kapitel gives en overordnet præsentation af en række afværgeteknologier, der har været afprøvet i Danmark enten under Teknologiprogrammet eller i andet regi. Der tages udgangspunkt i teknologier, der har været anvendt til spredningskontrol, hvilket her karakteriseres som begrænsning af forureningsspredning i poreluft eller grundvand fra et kildeområde. Der henvises til kapitel 2 for teknologier, der har været anvendt til kildeoprensning.

3.1 Passiv ventilation

3.1.1 Afværgeprincip

Passiv ventilation er en in situ afværgeteknik, der primært anvendes til reduktion af flygtige organiske forureningskomponenter (klorerede opløsningsmidler, benzin, BTEX’er mv.) i den umættede zone. Afhængig af de geologiske og forureningsmæssige forhold samt kravene til oprensningsniveau og -hastighed kan metoden anvendes i et kildeområde såvel som udenfor.

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

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

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

Ved passiv ventilation som afværgeteknik etableres filtersatte boringer i den umættede zone centralt i det forurenede område (behandlingszonen). Disse boringer forsynes med en-vejs ventiler som tillader udstrømning af poreluft ved faldende atmosfæretryk og som lukker ved stigende lufttryk. Den lave strømningsmodstand i blindrør og en-vejs ventil medfører, at udstrømningen af poreluft til atmosfæren under faldende lufttryk overvejende foregår gennem boringerne. Ved de naturlige variationer i lufttrykket opnås herved en pulserende strømning af poreluft hen mod boringerne og herfra til terræn.

Før udledning til atmosfæren kan luften renses i specielt udviklede radiale kulfiltre med meget lav strømningsmodstand. Ved montage af en svanehals på boringerne kan en-vejs ventilerne desuden anvendes til forceret tilførsel af atmosfærisk luft. I denne situation ”vender ventilen om” og tillader luft at strømme ned i boringerne under stigende lufttryk. Sådanne ”injektionsboringer” kan placeres i periferien af en forurening og kan - i situationer hvor der ønskes tilførsel af iltholdig atmosfærisk luft til stimulering af biologisk nedbrydning af forurening - anvendes i kombination med passiv ekstraktion fra forureningens centrum.

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

Inden valg af passiv ventilation som afværgeteknik bør tilstedeværelsen og størrelsen af en barometereffekt dokumenteres.

I tabel 3.1.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

Tabel 3.1.1. Overordnede karakteristika for passiv ventilation som afværgeteknik

3.1.2 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført tre afværgeprojekter med passiv ventilation støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 805 og 806 (2003). De tre projekter er udført i henholdsvis Allerød (Prins Valdemars Allé og Amtsvej), Askov (Møllevej) og i Fakse (Nygade). Projekterne er gennemført af NIRAS A/S i samarbejde med det tidligere Frederiksborg Amt, Ribe Amt og Storstrøms Amt (nuværende Region Hovedstaden, Region Syddanmark og Region Sjælland).

Ved siden af aktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet er der ligeledes igangsat en række andre afværgeprojekter af mere driftsmæssig karakter, hvor passiv ventilation indgår som en del af afværgestrategien. Disse projekter er primært finansieret af Miljømyndighederne i forbindelse med den offentlige indsats over for jord- og grundvandsforurening.

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 og perspektivering. For detaljerede beskrivelser af projekterne henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

3.1.2.1 Prins Valdemars Allé og Amtsvej, Allerød

På de 2 lokaliteter i Allerød (Prins Valdemars Allé og Amtsvej) består forureningen overvejende af PCE. Lokaliteterne ligger i det samme område og den geologiske lagfølge er omtrent ens bestående af ca. 10 meter moræneler fra terræn, underlejret af minimum 10 meter smeltevandssand, hvoraf de øverste to til fem meter er umættede.

Formålet med aktiviteterne under Teknologiprogrammet har været:

• At belyse oprensningseffekten af passiv ventilation i den umættede zone og i toppen af den underliggende mættede zone.
• At belyse sammenhængen mellem trykforhold, luftflow og forureningsfjernelse i udvalgte perioder.

Med henblik på at opfylde disse formål er følgende udført:

• Etablering af henholdsvis fem og seks ventilationsboringer filtersat centralt i de forurenede områder. Boringerne er forsynet med envejsventiler og kulfiltre.
• Logning af atmosfæretryk samt differenstryk mellem atmosfæren og niveauer i den umættede zone i udvalgte perioder.
• Logning af luftflow og forureningskoncentration i den udstrømmende luft i udvalgte perioder.
• Analyse af grundvandsprøver fra den øvre del af den mættede zone.

3.1.2.2 Møllevej, Askov

På Møllevej i Askov består forureningen overvejende af PCE. Geologien er karakteriseret ved et ca. 10 meter tykt lag af moræneler som er underlejret af skiftende smeltevandsaflejringer ned til ca. 90 m u.t. Det frie vandspejl findes ca. 30 m u.t., og den umættede zone under leren er således ca. 20 m tyk.

Formålet med aktiviteterne under Teknologiprogrammet har været:

• At belyse oprensningseffekten af passiv ventilation i den umættede zone og i toppen af den underliggende mættede zone.
• At belyse sammenhængen mellem trykforhold, luftflow og forureningsfjernelse i udvalgte perioder.

Med henblik på at opfylde disse formål er der udført følgende:

• Etablering af seks boringer med i alt 11 filtre i det forurenede område. Filtrene er etableret henholdsvis fra ca. 7-12 m u.t. og fra 15-20 m u.t. Ét filter er etableret fra 6-20 m u.t. Boringerne er forsynet med envejsventiler.
• Logning af atmosfæretryk samt differenstryk mellem atmosfæren og niveauer i den umættede zone i udvalgte perioder.
• Logning af luftflow og forureningskoncentration i den udstrømmende luft i udvalgte perioder.
• Analyse af grundvandsprøver fra den øvre del af den mættede zone.

3.1.2.3 Nygade, Fakse

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

Formålet med aktiviteterne under Teknologiprogrammet har været:

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

Med henblik på at opfylde disse formål er der udført/udføres følgende:

• Etablering af otte ventilationsboringer med i alt ti filtre i henholdsvis det trufne sandlag (otte filtre) og i den opsprækkede kalk (to filtre). Filtrene er forsynet med envejsventiler og er placeret med en indbyrdes afstand på ca. 10 meter. De to filtre i kalken er tilsluttet den aktive ventilation.
• Logning af atmosfæretryk samt differenstryk mellem atmosfæren og niveauer i den umættede zone i udvalgte perioder.
• Logning af luftflow og forureningskoncentration i den udstrømmende luft i udvalgte perioder.
• Tracerforsøg med injektion af kulstofmonooxid i en poreluftsonde to meter fra et ventilationsfilter. Koncentrationen af CO er efterfølgende logget i ekstraktionsboringen.
• Analyse af grundvandsprøver fra den øvre del af den mættede zone.

3.1.2.4 Yderligere aktiviteter

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

• Allerødvej, Allerød (Region Hovedstaden)
• Svenskelejren, København (Region Hovedstaden)
• Carlshøjvej, Lyngby-Taarbæk (Region Hovedstaden)
• Læssevej, Værløse (Region Hovedstaden)
• Virumvej, Lyngby-Taarbæk (Region Hovedstaden)
• Skovlundebyvej, Ballerup (Region Hovedstaden)
• Torvegade, Fakse (Region Sjælland)
• Smallegade, Frederiksberg (Frederiksberg Kommune)

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

3.1.3 Resultater af aktiviteter

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

• Anvendelse af passiv ventilation forudsætter en speciel geologi, med lavpermeabelt lag tæt på terræn underlejret af tørt sand eller umættet opsprækket kalk. Desuden forudsætter metoden relativt høje horisontale permeabiliteter for at opnå tilstrækkeligt flow, typisk svarende til mellemkornet sand eller grovere i de lag der filtersættes.
• Teknikken forventes i visse tilfælde at være egnet til hindring af tilbageslag efter en oprensning ved f.eks. traditionel vakuumventilation. Desuden forventes passiv ventilation i visse situationer at kunne hindre eller nedsætte spredning til den mættede zone af forureningskomponenter som langsomt udvaskes fra et kildeområde i den umættede zone.
• Passiv ventilation er ”lavintensiv” og kan ikke anvendes til akut indsats overfor kraftig forurening.
• Passiv ventilation har lave etableringsomkostninger.
• Teknikken har lave driftsomkostninger, men oftest en lang driftsperiode.
• Teknikken er en ”grøn” teknologi, idet materialebehovet er begrænset, og drivkraften er variationer i atmosfæretrykket.
• Ventilationsboringerne kræver begrænset plads og boringsafslutning samt eventuelt kulfilter kan placeres i en underjordisk brønd.
• Afhængig af design forventes metoden at kunne anvendes til fysisk fjernelse af forurening eller til stimuleret biologisk nedbrydning ved lufttilførsel.
• Ved de 3 forsøgsprojekter er der i udvalgte måleperioder opnået gennemsnitlige luftflow (udstrømning) på 0,75 – 2 m³/time per lokalitet med maksimale luftflow på 6 – 25 m³/time. For en lokalitet er der estimeret en influensradius for ventilationsboringerne på cirka fem meter. De drivende differenstryk har for de tre lokaliteter været op til henholdsvis 5,0, 7,6 og 8,2 mbar.
• Ved de 3 forsøgsprojekter er der i 2000 fjernet ca. 5 kg, 70 kg og 1 kg PCE i henholdsvis Allerød, Askov og Fakse. Den største fjernelse er opnået i Askov, hvor koncentrationen af PCE i poreluften er reduceret med ca. 60 %. På de øvrige lokaliteter er der ikke påvist generelt aftagende poreluftkoncentrationer.
• Ved de tre forsøgsprojekter er der ikke konstateret signifikante reduktioner af PCE koncentrationen i grundvandszonen under de ventilerede jordlag.
• Ved at supplere den passive ventilation med en sol- og vinddreven aktiv ventilation er der på en lokalitet opnået omtrent en fordobling af den ekstraherede luftmængde i forhold til passiv ventilation alene. Den primære effekt af den aktive ventilation er opnået ved hjælp af solenergi.
• I hvert enkelt tilfælde skal det nøje vurderes, hvorvidt effekten af en eventuel passiv ventilation er tilstrækkelig til at opnå den ønskede reduktion i forureningsspredningen fra et kildeområde, det være sig i retning mod underliggende grundvand eller mod indeklimaet i nærliggende bygninger. Der foreligger ikke en fast og sikker procedure for disse vurderinger.

3.1.4 Perspektivering

Erfaringerne med anvendelse af passiv ventilation i forbindelse med projekter gennemført under Teknologiprogrammet såvel som projekter gennemført i andet regi er generelt gode. Teknikken har vist sig effektiv til reduktion af forureningsspredning med flygtige forureningskomponenter i den umættede zone under de rette geologiske og hydrogeologiske forhold.

I 2007/2008 er der gennemført en dokumentation og sammenfatning af resultater og erfaringer opnået igennem de sidste 2-8 års drift på udvalgte repræsentative fuldskala afværgeprojekter med passiv ventilation. Erfaringsopsamlingen er gennemført af NIRAS A/S med støtte fra Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet og forventes afrapporteret i 2008.

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. passiv ventilation 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:

• Passiv ventilation anvendes som en del af afværgestrategien på et større antal danske (10-15) 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 passiv ventilation som afværgeteknik på andre danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige at der i regionerne fortsat vurderes at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med passiv ventilation.

3.1.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/2.1.1/ Miljøprojekt Nr. 805, 2003: Passiv ventilation til fjernelse af PCE fra den umættede zone - Hovedrapport. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/2.1.2/ Miljøprojekt Nr. 806, 2003.: Passiv ventilation til fjernelse af PCE fra den umættede zone - Bilagsrapport. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

3.2 Reaktiv permeabel væg (Permeabel jernvæg)

3.2.1 Afværgeprincip

Reaktive permeable vægge anvendes til at afskære grundvandsbåren forureningsspredning fra kildeområder primært med klorerede opløsningsmidler og hexavalent chrom. De reaktive vægge etableres på tværs af grundvandsfanen, hvorved forureningskomponenterne som følge af den naturlige grundvandsstrømning bringes i kontakt med det reaktive materiale i væggen. Det hyppigst anvendte reaktive materiale er nul valent jern, Fe⁰.

Ved kontakt med de store mængder Fe⁰ i væggene opnås som følge af anaerob jernkorrosion et kraftigt fald i grundvandsmiljøets redoxpotentiale. Eventuel opløst ilt i grundvandet fjernes ved rustdannelse, hvorefter jernkorrosionen forløber under dannelse af brint, hydroxylioner og divalent jern, Fe²⁺.

Det kraftige fald i redoxpotentiale medfører, at blandt andet de klorerede opløsningsmidler kan oxidere det metalliske jern og nedbrydes ved en reduktionsproces. Nedbrydningsvejene er ikke klarlagt i detaljer, og for forskellige forureningskomponenter og jernmaterialer ses en varierende produktion af nedbrydningsprodukter, f.eks. dichlorethylener og vinylchlorid. Halveringstiden for PCE og TCE er typisk 0,5 – 3 timer, mens halveringstiden for nedbrydningsprodukterne kan være væsentligt højere, over 10 timer.

Den anaerobe korrosion i jernvæggen kan desuden reducere opløst hexavalent chrom til trivalent chrom, der på grund af en lav opløselighed udfælder i jernvæggen.

Reaktionerne med de klorerede stoffer og chrom regnes for at være abiotiske og begrænses således ikke af utilstrækkelig næringsstoftilførsel mv.

Produktionen af hydroxylionerne hæver grundvandets pH, og i visse situationer kan der forekomme væsentlige udfældninger af blandt andet calcium- og jerncarbonater, hvorved den reaktive overflade af jernet samt væggens hydrauliske ledningsevne kan reduceres afgørende.

I dimensioneringen af reaktive vægge er halveringstiden for forureningskomponenterne samt dannelse af eventuelle nedbrydningsprodukter og udfældninger nøgleparametre. Idet de aktuelle nedbrydningsforhold for forskellige forureningskomponenter og reaktive materialer ikke er endeligt klarlagt, bør materialevalg og tykkelse af væggen bestemmes ud fra laboratorieforsøg.

Anvendelsen af jernmaterialer i reaktive vægge er patenteret af det canadiske firma Environmetal Technologies. Dette firma er involveret i de fleste af de gennemførte fuldskalaprojekter og udfører laboratorieforsøg med forskellige jernmaterialer og forureningskomponenter på kommercielle vilkår.

De permeable vægge kan enten etableres i hele grundvandsfanens tværsnit eller i en del af tværsnittet suppleret med impermeable barrierer i den resterende del af grundvandsfanens tværsnit således, at vandet i hele fanen ledes gennem det reaktive jernmateriale (funnel and gate). For at undgå, at grundvandet strømmer udenom væggene/barriererne er det i begge tilfælde vigtigt, at væggene udføres således, at den hydrauliske ledningsevne er væsentligt større i væggen end i de omgivende jordlag. Væggene skal desuden dimensioneres således, at opholdstiden for grundvandet er tilstrækkelig til fuldstændig nedbrydning af såvel moderstoffer som nedbrydningsprodukter eller at reduktion og udfældning af hexavalent chrom kan nå at forløbe.

I tabel 3.2.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

Tabel 3.2.1. Overordnede karakteristika for reaktive permeable vægge

3.2.2 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført 3 fuldskala afværgeprojekter med etablering af reaktive jernvægge støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 743 (2003), 747 (2003) samt et Miljøprojekt, der er under udarbejdelse og derfor endnu ikke er udgivet. Herudover er der gennemført en erfaringsopsamling støttet af Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 916 (2004).

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.

3.2.2.1 Fabriksvej, Kolding (Hårdkrom)

Lokaliteten er anvendt til forchromning, fornikling og forzinkning efter forudgående affedtning af metalemnerne i bade med TCE. Disse aktiviteter har medført en udbredt jord- og grundvandsforurening primært med TCE og hexavalent chrom. Forureningen træffes dels i terrænnær moræneler med indlejrede sandlag og dels i et underliggende sandlag på cirka fem meters tykkelse. Projektet omfatter rensning af opløst forurening i de indlejrede sandlag i den terrænnære moræneler ved hjælp af en reaktiv væg med et funnel and gate system. Endvidere er der vinkelret på væggen udført tre grusfyldte render til ”kortslutning” af de forurenede sandlag. Endelig er der etableret et drænsystem til nedsivning af vand som efter gennemstrømning af den reaktive væg oppumpes og reinfiltreres. Dette foretages for at opnå en øget udvaskning af forureningen.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:

• At dimensionere og afprøve en reaktiv væg med jernspåner til in situ fjernelse af TCE og hexavalent chrom.
• Gennem detaljeret monitering at opnå erfaringer vedrørende fjernelsesrater og styrende parametre for oprensningseffekten af væggen.
• At skabe grundlag for dimensionering og drift af tilsvarende fremtidige vægge i Danmark.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:

• Etableret i alt 14 moniteringsboringer henholdsvis opstrøms, i og nedstrøms væggen.
• Udført detaljeret monitering ved vandprøvetagning fra moniteringsboringerne samt det oppumpede og reinfiltrerede grundvand.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til referencelisten sidst i kapitlet.

3.2.2.2 Vapokon

Lokaliteten er anvendt til oparbejdning af opløsningsmidler hvilket har medført en kraftig forurening af jord- og grundvand med klorerede opløsningsmidler og olieprodukter. Forureningen træffes dels i fyld og moræneler til 3,5 m u.t. og dels i et underliggende sandet grundvandsmagasin med en mægtighed på cirka 10 meter. Der er lokaliseret en kraftig og forholdsvis smal forureningsfane som søges oprenset ved hjælp af et funnel and gate system. For at reducere strømningshastigheden i væggen er der opstrøms forureningens kildeområde etableret et drænsystem til opsamling af uforurenet grundvand.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:

• At dimensionere og afprøve en reaktiv væg med jernspåner til in situ fjernelse af klorerede opløsningsmidler, primært TCE.
• Gennem detaljeret monitering at opnå erfaringer vedrørende fjernelsesrater og styrende parametre for oprensningseffekten af væggen.
• At skabe grundlag for dimensionering og drift af tilsvarende fremtidige vægge i Danmark.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:

• Laboratorieforsøg med en speciel jerntype (Conelly) og forurenet grundvand fra lokaliteten. Forsøgene blev udført til bestemmelse af halveringstider samt dannelse af nedbrydningsprodukter.
• To dimensionelle modelstudier af strømningsforholdene i gruslag umidddelbart opstrøms, i og nedstrøms væggen.
• Etableret i alt 45 moniteringsboringer i tre dybder henholdsvis opstrøms, i og nedstrøms væggen.
• Udført monitering ved vandprøvetagning fra moniteringsboringerne samt i vandet fra drænene.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til referencelisten sidst i kapitlet.

3.2.2.3 Godsbanegården

På lokaliteten har udslip af klorerede opløsningsmidler fra et værksted forårsaget forurening primært med 1,2 dichlorethylen af et sekundært sandet grundvandsmagasin med en mægtighed på cirka to til tre meter. Forureningsfanen søges oprenset ved hjælp af en reaktiv væg i hele fanens bredde. Væggen er etableret med en højde på fire meter efter spunsning ned i et underliggende lerlag. Der er anvendt 75 tons jerngranulat.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:

• At dimensionere og afprøve en reaktiv væg med jernspåner til in situ fjernelse af klorerede opløsningsmidler, primært dichlorethylener.
• Gennem detaljeret monitering at opnå erfaringer vedrørende fjernelsesrater og styrende parametre for oprensningseffekten af væggen.
• At skabe grundlag for dimensionering og drift af tilsvarende fremtidige vægge i Danmark.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført eller planlagt udført følgende:

• Etableret 11 moniteringsboringer i væggen samt boringer op- og nedstrøms herfor.
• Monitering ved vandprøvetagning samt pejlinger af grundvandsstand.
• Slugtests til vurdering af udviklingen i væggens hydrauliske ledningsevne.
• Analyse af intakte kerner efter oprensningen til vurdering af udfældninger i væggen.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til referencelisten sidst i kapitlet.

3.2.3 Resultater af aktiviteter

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

• Reaktive permeable vægge er en passiv og effektiv teknik til afskæring af grundvandsbåren forureningsspredning med de klorerede opløsningsmidler PCE, TCE og TCA (ved nedbrydning) samt hexavalent chrom (stabilisering ved udfældning). Kommercielt tilgængelige jernmaterialers kapacitet for hexavalent chrom er dog kun cirka et til tre mg/l, hvilket ved kraftige chromforureninger forudsætter anvendelse af meget tykke vægge.
• Etableringen af reaktive permeable vægge skal ske på grundlag af grundige kortlægninger af forureningsfanens tredimensionelle udseende samt de hydrogeologiske forhold i området. Det har således været et væsentligt problem ved nogle oprensninger, at en del af grundvandsfanen er strømmet udenom væggen.
• Etableringsomkostningerne er forholdsvis høje mens driftsudgifterne er lave.
• Der foreligger ikke værktøjer til præcist at kunne forudsigelse af væggenes levetid. Levetider på 10 til 20 år er nævnt, men ofte kan udfældninger eller ophobning af gasformig brint medføre nedsat effekt samt øget strømningsmodstand og således reducere væggens levetid markant.
• Reaktive vægge kan anvendes i iltfrit såvel som iltholdigt grundvand.
• Dimensioneringen af reaktive vægge skal tage hensyn til de målte halveringstider for forureningskomponenterne samt nedbrydningsprodukter målt i vandprøver fra den aktuelle lokalitet med det anvendte jernmateriale. Desuden skal der tages højde for effekten af eventuelle udfældninger på væggens reaktivitet og hydrauliske ledningsevne.
• Naturlige variationer i jordlagenes hydrauliske parametre medfører, at strømningshastigheden gennem væggene kan variere betydeligt over korte afstande. Kraftig forurening i højpermeable jordlag kan således medføre ”gennemslag” af væggene visse steder og hermed reduceret oprensningseffekt. Dette er observeret på et af de udførte projekter. Variationerne i ledningsevnen kan vanskeligt kortlægges i tilstrækkelig detalje, men fænomenet kan formentlig reduceres væsentlig ved opblanding i meget højpermeable zoner (faskiner) umiddelbart op- og nedstrøms den reaktive væg. På et projekt er der på baggrund af modelstudier etableret sådanne grusfyldte faskiner på 100 cm.
• Foreløbige studier viser, at grundvand med stor hårdhed og/eller højt indhold af sulfat kan medføre en betydelig reduktion i den reaktive vægs effekt som følge af udfældninger eller biologisk vækst.
• Reaktive vægge baseret på nul valent jern er ikke effektive overfor aromatiske hydrocarboner, dichlormethan, dichlorethaner og chlormethan.
• På et projekt er det sideløbende med abiotisk omsætning af TCE konstateret tegn på sulfatreduktion samt biologisk nedbrydning af oliekomponenter, DCM og DCA som normalt ikke nedbrydes i jernvægge.
• Reaktive vægge kan kombineres med aggressive teknikker til kildefjernelse. Herved afkortes den nødvendige levetid for væggen, og i visse tilfælde kan der anvendes en tyndere vægtykkelse.
• En væsentlig ulempe ved reaktive vægge er de høje etableringsomkostninger. Desuden er den maksimale etableringsdybde for de permeable vægge med de nuværende teknikker ca. 15 – 20 meter. P.t. foregår der en udvikling af metoder til hurtigere og billigere etablering af vægge og impermeable barrierer (funnels) blandt andet ved hjælp af åbentstående gravehuller med speciel boremudder, og ved hjælp af teknikker som har lighed med hydraulisk frakturering. Herved kan væggene desuden etableres på større dybde end hidtil, og det vil være muligt at installere horisontale ”vægge”.
• Udenlandsk litteratur viser, at foruden jern kan zink, nikkel, aluminium og palladium anvendes i reaktive vægge. Ved anvendelse af metalblandinger kan der i visse tilfælde opnås større nedbrydningsrater, men omkostningerne øges dog ligeledes væsentligt.
• Der forskes i anvendelse af reaktive metaller overfor en række forskellige forureningskomponenter herunder pesticider, nitrat, nitroaromater.

3.2.4 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. reaktive permeable jernvægge 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.

• Anvendelse af reakvive permeable jernvægge 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.
• 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 reaktive permeable jernvægge som afværgeteknik på danske lokaliteter.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne vurderes at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med reaktive permeable jernvægge.

3.2.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/3.1.1/ Miljøprojekt Nr. 743, 2003: Afprøvning af reaktiv jernvæg til grundvandsrensning. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/3.1.2/ Miljøprojekt Nr. 747, 2003: Reaktiv Jern-Væg til rensning af grundvand for TCE og Chromat, Kolding Hårdkrom A/S. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/3.1.3/ Miljøprojekt Nr. 916, 2004: Reaktive vægge og filtre med jernspåner - en sammenfatning. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/3.1.4/ Miljøprojekt Nr. 1050, 2005: Afprøvning af jernspånefilter til rensning af grundvand forurenet med klorerede opløsningsmidler. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

3.3 Biologisk reaktiv barriere - oxidation

Der henvises til afsnit 2.11 ”Stimuleret biologisk nedbrydning – oxidation” for en gennemgang af afværgeprincippet.

3.3.1 Udførte aktiviteter

Der er ikke gennemført særlige teknologiudviklende aktiviteter med anvendelse af biologiske reaktive barrierer til spredningskontrol støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet i Danmark.

Der er dog kendskab til at teknikken anvendes som en del af afværgestrategien på enkelte sager i Danmark. Nedenfor beskrives en udvalgt sag, hvor der er etableret en biologisk reaktiv barriere.

3.3.1.1 Odensevej, Langeskov

På Odensevej i Langeskov er der en forureningsfane med benzinkomponenter, herunder BTEX’er, med en længde på ca. 300 m og en bredde på ca. 20-30 m. Kilden er tidligere oprenset, men der er efterladt betydelige stofmængder i fanen.

For at afskære yderligere forureningsspredning har COWI bl.a. etableret en biobarriere i form af iltdiffusion på tværs af fanen. Projektet er gennemført for OM. Formålet med den iværksatte afværge var om muligt at reducere forureningsmassen i fanen og opnå en fanekontrol, der sikrer, at forureningsfanen bliver stabil eller reduceret og derved ikke længere udgør en risiko for det øvre primære grundvand.

På lokaliteten er der etableret 20 stk. filtersatte boringer med en indbyrdes afstand på 75 cm, således at der skabes en effektiv iltbarriere på tværs af forureningsfanen. Teknikken baserer sig på iltdiffusion, hvor ren ilt langsomt tilføres det benzinholdige grundvand gennem polymermembraner af silikone. Ilten stimulerer den naturlige nedbrydning af benzinkomponenterne i grundvandet.

3.3.2 Resultater

3.3.2.1 Odensevej, Langeskov

Iltforbruget har i gennemsnit været på ca. 10 kg ilt/måned, svarende til knap 1 iltflaske/måned. Det har været muligt at opnå så markant forbedrede redoxforhold, at der er opnået en reduktion af forureningskomponenter indenfor min. 14 m fra iltdiffusorerne. Redoxforholdene er således ændret til jernreducerende forhold mod før stærkt reducerede forhold (sulfat-methanogene forhold). Der er opnået mere end 90 % reduktion af det opløste indhold af kulbrinter og BTEX’er i forhold til indholdet i de opstrømsliggende kontrolboringer. Det vurderes, at der i løbet af de forløbne 2 års drift er opnået min 60 % fjernelse af produktmængden i den yderste del af fanen.

3.3.3 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. en biologiske reaktive barrierer (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.

• Anvendelse af en biologisk reaktiv barriere (oxidation) som afværgeteknik 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 anvendelse biologiske reaktive barrierer (oxidation) 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 biologisk reaktiv barriere (oxidation).

3.3.4 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/3.3.1/ Oliebranchens Miljøpulje, Odensevej 2, Langeskov, Kerteminde Kommune, Statusrapport nr. 5. Udarbejdet af COWI, Marts 2007.

3.4 Biologisk reaktiv barriere - reduktion

3.4.1 Afværgeprincip

Der henvises til afsnit 2.13 ”Stimuleret biologisk nedbrydning – reduktion” for en gennemgang af afværgeprincippet.

3.4.2 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført ét større afværgeprojekt med stimuleret reduktiv deklorering etableret som en reaktiv barriere støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 833 og 834 (2003). Ved siden af aktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet er der 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.

3.4.2.1 Jægersborg Allé, Gentofte

På Jægersborg Allé i Gentofte har det tidligere Hedeselskabet Miljø og Energi A/S (nuværende Orbicon) gennemført et pilotforsøg med stimuleret reduktiv deklorering i midten af 2001. Pilotforsøget er gennemført for det tidligere Københavns Amt (nuværende Region Hovedstaden) og Miljøstyrelsen, som et led i Teknologiprogrammet.

Lokaliteten er primært forurenet med PCE og den geologiske opbygning i pilottestfeltet består generelt af 1-4 m fyld eller moræneler underlejret af smeltevandssand til ca. 17 m u.t., hvor et regionalt lag af moræneler træffes. Et sekundært grundvandsmagasin knytter sig til smeltevandssandet. Redoxforholdene er generelt svagt aerobe i toppen af magasinet og anoxiske herunder.

Pilotforsøgets formål var at vurdere muligheden for at initiere reduktiv deklorering ved tilsætning af den kommercielle elektrondonor HRC^TM til den mættede del af formationen af smeltevandssand. Konkret skulle pilotforsøget belyse ingeniørtekniske forhold vedrørende injektionsmetode og den resulterende fordeling og spredning af elektrondonor i den mættede sandformation. Herudover skulle udviklingen af redox-forholdene samt effekten på den reduktive deklorering af PCE som følge af tilsætningen af HRC^TM belyses.

Pilotforsøget blev gennemført ved injektion af ca. 1.800 kg HRC^TM og HRC primer i 9 punkter på 2 rækker på tværs af grundvandets strømningsretning. Der blev ikke tilsat en deklorerende bakteriekultur. Selve injektionen blev foretaget nedefra og op med Geoprobe-boringer (open tip injektion) tilkoblet en stempelpumpe, blandekar og kontrolenhed.

Pilotforsøget mundede ud i følgende overordnede erfaringer:

• Elektrondonor (HRC) blev med den valgte injektionsmetode ikke fordelt jævnt over dybden, men blev primært fordelt i bunden af magasinet.
• I områder med elektrondonor blev der observeret stærkt reducerede redoxforhold og således optimale forhold for reduktiv deklorering.
• Der blev ikke konstateret fald i koncentrationerne af PCE eller stigning i koncentrationerne af nedbrydningsprodukter efter injektion af elektrondonor.

Der henvises i øvrigt til nedenstående samlede resultat- og erfaringsafsnit 3.3.3 for en præsentation af generelle erfaringer og anbefalinger.

3.4.2.2 Gl. Kongevej, Kbh. V

På Gl. Kongevej i København har NIRAS A/S gennemført et fuldskala afværgeprojekt med stimuleret reduktiv deklorering. Projektet er finansieret af den tidligere Københavns Kommunes Miljøkontrol (nuværende Region Hovedstaden) og er afrapporteret i /Miljøkontrollen 2007/, hvortil der henvises for en detaljeret gennemgang af projektet.

Lokaliteten er primært forurenet med PCE og geologien består af kvartære aflejringer til ca. 9 m u.t. underlejret af kalk. De kvartære aflejringer består først af et markant fyldlag efterfulgt af en sandet/stenet moræneler med sandlinser.

Afværgeprojektets formål var at etablere en biologisk aktiv zone i toppen af kalken umiddelbart under forureningskilden i moræneleret, hvor der er optimale betingelser for reduktiv dechlorering, for herved at afskære fortsat spredning af forureningen til det primære magasin i kalken og dermed minimere en uacceptabel påvirkning af vandindvindingen i området.

Injektionsstrategien blev opdelt i 2 faser. Indledningsvist en ”aktiv” fase efterfulgt af en ”passiv” fase. I den aktive fase er der foretaget recirkulation af grundvand oppumpet i 2 ekstraktionsboringer og reinjiceret i 5 injektionsboringer. I forbindelse med recirkulationen er der tilsat substrat (pulsvis) og en bakteriekultur (kontinuert) fra en on-site deklorerende bioreaktor.

Der er i alt tilsat 4.800 l substrat (natriumacetat og mælkesyre) og 1.900 l næringsstoffer til grundvandet i forbindelse med den aktive fase. 1/4 af recirkulationsvandet blev ledt igennem bioreaktoren og dermed tilført deklorerende bakterier.

Efter den aktive fase kunne følgende konkluderes:

• Der er skabt stærkt reducerede (methanogene) forhold i behandlingszonen.
• Der er effektivt fordelt substrat og bakteriekultur i hele behandlingszonen, således at reduktiv deklorering kan opretholdes.
• Der forekommer reduktiv deklorering i behandlingszonen.

Ved den efterfølgende passive fase opretholdes den biologiske aktivitet ved periodevis passiv tilførsel af elektrondonor. Der foretages på nuværende tidspunkt monitering på lokaliteten og der kan derfor ikke konkluderes noget endeligt hvad angår den samlede afværgeeffekt.

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 3.3.3.

3.4.3 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/spredningskontrol af klorerede ethener på et stort antal forurenede lokaliteter i Danmark.
• I forbindelse med de gennemførte aktiviteter er det således 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 resultaterne, at det er nødvendigt at tilsætte en deklorerende bakteriekultur (Dhc).
• Det afgørende for omkostningerne forbundet med stimuleret reduktiv deklorering er substratbehovet, der afhænger af redoxforholdene og de hydrauliske forhold i behandlingsområdet.

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 deklorerende bakterier under hydraulisk kontrol i behandlingszonen.
• De væsentligste problemer i relation til driften af et aktivt recirkulationssystem har været trykopbygning i sammenhæng med tilklogning i injektionsboringerne.
• 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.

3.4.4 Perspektivering

Der henvises til afsnit 2.13 ”Stimuleret biologisk nedbrydning – reduktion” for en generel perspektivering vedrørende denne afværgeteknik.

3.4.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/3.3.2/ Miljøprojekt Nr. 833, 2003: Oprensning af klorerede opløsningsmidler ved stimuleret reduktiv deklorering. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/3.3.3/ Miljøprojekt Nr. 834, 2003: Oprensning af klorerede opløsningsmidler ved stimuleret reduktiv deklorering - bilagsrapport. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

3.5 Moniteret naturlig nedbrydning

Moniteret naturlig nedbrydning er en in situ afværgestrategi, der primært baserer sig på naturligt forekommende mikrobiel nedbrydning af forureningskomponenter til uskadelige nedbrydningsprodukter, inden der sker uønsket spredning til f.eks. grundvandsboringer, recipienter eller indeklima i bygninger. Der er tale om en ”passiv” afværgeteknik, idet der ikke foretages egentlige indgreb. Moniteret naturlig nedbrydning kan anvendes alene eller i kombination med andre teknikker.

Den amerikanske betegnelse for teknikken er ”monitored natural attenuation” (MNA). Betegnelsen attenuation dækker i princippet over en lang række naturligt forekommende processer i jord- og grundvandsmiljøer, der samlet bidrager til en reduktion af toksiciteten, mobiliteten og/eller koncentrationen eller massen af en given forurening. Disse processer omfatter nedbrydning (biologisk eller abiotisk), kemisk udfældning/stabilisering, sorption til sedimentmatrix, fordampning og spredning i poreluften samt fortynding og spredning i grundvandet. Af de anførte processer er det imidlertid kun nedbrydning, der bidrager til en fjernelse/reduktion af forureningsmassen og således på længere sigt vil kunne lede til en oprensning af forureningen. Den nuværende praksis er således også kun at betragte nedbrydningsprocesser, når moniteret naturlig nedbrydning planlægges som afværgestrategi.

Ved anvendelse af moniteret naturlig nedbrydning som afværgestrategi skal det derfor verificeres, at den aktuelle forurening nedbrydes naturligt på lokaliteten og at massefjernelsen er tilstrækkelig til at nå oprensningsmålsætningen. Kravene til en sådan verifikation kan variere meget afhængig af forureningens karakter (omfang, komponenter/stofgrupper) og af lokalitetsspecifikke forhold (geologi, hydrogeologi og redoxforhold). Nedbrydning af forskellige forureningskomponenter er f.eks. ofte betinget af bestemte redoxforhold, hvor nogle komponenter kræver aerobe forhold, mens andre komponenter kræver anaerobe forhold. Nedbrydning kan desuden kræve tilstedeværelsen af specifikke bakterier.

Det kan være vanskeligt at bevise en egentlig massefjernelse, eftersom faldende forureningskoncentrationer kan være tvetydige, idet der som beskrevet ovenfor forekommer en række naturlige processer i jord- og grundvandsmiljø, der kan bidrage til faldende forureningskoncentrationer. I en række internationale protokoller og guidelines (f.eks. Wiedemeier et al., 1998 og 1999) foreslås en række ”beviser” (line of evidence) anvendt til fastlæggelse af om moniteret naturlig nedbrydning er en anvendelig afværgestrategi på en given lokalitet. Sådanne beviser kan f.eks. tilvejebringes igennem nedenstående aktiviteter:

• Tidslig og rumlig vurdering og tolkning af data vedrørende forurening, geologi, hydrogeologi, geokemi mv. for at dokumentere en evt. reduktion af forureningskoncentrationen over tid samt for at vurdere om forureningsfanen udvider sig, er stabil eller reduceres i størrelse. En identifikation og adskillelse af de forskellige betydende processer (sorption, fordampning, fortynding, nedbrydning mv.) samt evt. en overordnet kvantificering af massefjernelsen kan også indgå i denne analyse.
• Tolkning af in situ indikatorer for mikrobiologisk nedbrydning. Flere in situ indikatorer kan anvendes ved tolkningen af om naturlig nedbrydning finder sted og i hvilket omfang. Mikrobiologisk nedbrydning af forureningskomponenter vil f.eks. kunne sammenholdes med et forbrug af elektronacceptorer og således en ændring i redox-kemien eller med dannelsen af specifikke nedbrydningsprodukter. Relativt nye analyseteknikker omfatter ligeledes måling af ændringer i isotopfraktionering (¹³C/¹²C) i forureningskomponenterne, hvilket muliggør beregning af nedbrydningsrater. Tolkning af in situ indikatorer danner sammen med massebalancer for forureningskomponenterne og strømningsberegninger baggrund for en bestemmelse af omfanget af naturlig nedbrydning eller nedbrydningsraten.
• Dokumentation af nedbrydning, herunder nedbrydningsrater, under kontrollerede laboratorieforsøg med forurenet sediment og grundvand fra den aktuelle lokalitet.

Efter tilvejebringelsen af et eller flere af ovennævnte ”beviser” skal der opstilles et moniteringsprogram hvormed det sikres, at den aktuelle udvikling i forureningsniveauet dokumenteres. Herunder hører, at opstille en række kriterier for handlinger, der skal iværksættes, hvis forureningssituationen udvikler sig i en ugunstig retning. Modellering kan med fordel indgå som et værktøj til denne opgave.

Naturlig nedbrydning har været implementeret som afværgestrategi i USA og en del europæiske lande – især overfor forureninger med oliestoffer og klorerede opløsningsmidler. Som afværgestrategi har naturlig nedbrydning kun i begrænset omfang været brugt i Danmark, men en del af principperne har været anvendt i vid udstrækning i forbindelse med udvidede risikovurderinger. Det bør i den forbindelse nævnes, at der blandt flere fagfolk, er en opfattelse af, at naturlig nedbrydning ikke er en egentlig afværgestrategi men snarere et sidste trin i en detaljeret risikovurdering.

I tabel 3.5.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

Tabel 3.5.1. Overordnede karakteristika for moniteret naturlig nedbrydning

3.5.1 Udførte aktiviteter

I Danmark er der gennemført ét afværgeprojekt med moniteret naturlig nedbrydning støttet af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, jf. Miljøprojekt 544 (2000). Der er herudover gennemført udredningsprojekter omfattende et litteraturstudier vedrørende nedbrydningsforhold for forskellige forureningskomponenter, herunder olie- og benzinkomponenter samt PAH’er, og der er anvist kontrolmetoder til dokumentation for nedbrydning, jf. Miljøprojekt 408 (1998) og Miljøprojekt 582 (2001).

Ved siden af aktiviteterne gennemført under Teknologiprogrammet er der ligeledes igangsat enkelte andre afværgeprojekter, hvor moniteret naturlig nedbrydning anvendes som afværgestrategi.

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

3.5.1.1 Ringe Tjære- og Asfaltfabrik

Som led i en samlet undersøgelse af en større tjæreforurening ved Ringe Tjære- og Asfaltfabrik har Orbicon i samarbejde med bl.a. Miljø & Ressourcer DTU, DHI og GEUS gennemført en række feltundersøgelser og laboratorieforsøg med henblik på at vurdere, hvorvidt moniteret naturlig nedbrydning er tilstrækkelig som afværgeteknik på lokaliteten. Aktiviteterne er gennemført for det tidligere Fyns Amt og nuværende region Syddanmark.

Forureningen på lokaliteten består primært af tjærekomponenter, herunder PAH’erne pyren og benz(a)pyren samt naphtalen, phenoler og BTEX’er. Der er truffet fri fase tjære under vandspejlet til det primære grundvandsmagasin. Fra kildeområdet udbreder en smal forureningsfane med meget høje koncentrationer af tjærekomponenter sig i nedstrøms retning.

Geologien og hydrogeologien i området er meget kompleks og der henvises til /1/ for en detaljeret beskrivelse. Helt overordnet er der tale om kvartære aflejringer af moræneler med forekomst af såvel umættede som mættede lag af smeltevandssand. I 14-15 m’s dybde starter et udbredt dække af sand, som i dybdeintervallet 16-19 m u.t. formodes at strække sig under stort set hele kildegrunden. Det primære magasins frie vandspejl træffes ca. 17-18 m u.t., dog med undtagelse af områder, hvor underliggende moræneler træffes i et højere niveau.

I projektet er der foretaget en vurdering af fordeling, transport og naturlig nedbrydning af tjærekomponenter i grundvandsmagasinet. Vurderingen er foretaget på grundlag af:

• Traditionelle feltundersøgelser og analyser af jord og grundvand for indhold af forureningskomponenter og redoxparametre.
• Specialanalyser for specifikke nedbrydningsprodukter, med henblik på dokumentation af nedbrydning af de relaterede moderstoffer.
• Specialanalyser for isotopfraktionering med henblik på at dokumentere, om der pågår nedbrydning af de pågældende stoffer.
• Anaerobe nedbrydningsforsøg med henblik på vurdering af potentialet for naturlig og stimuleret naturlig nedbrydning af udvalgte problemstoffer i grundvandsmagasinet samt for bestemmelse af nedbrydningsrater.
• Stoftransportmodellering på baggrund af karakteristiske parametre vedrørende geologi, hydrogeologi, forureningkoncentrationer, nedbrydningsrater mv.

Undersøgelserne mundede ud i den generelle vurdering, at den naturlige nedbrydning i det primære magasin er tilstrækkelig til, at koncentrationen af samtlige forureningskomponenter holdes på et acceptabelt niveau indenfor de første ca. 200 m nedstrøms kildeområdet.

Der blev i øvrigt gjort nogle generelle vurderinger vedrørende anvendelse af specifikke nedbrydere, isotopfraktionering og/eller nedbrydningsforsøg til verifikation af omfanget af naturlig nedbrydning og således muligheden for at anvende moniteret naturlig nedbrydning som afværgeteknik. Der henvises til nedenstående samlede resultat- og erfaringsafsnit 3.4.2 for en præsentation af generelle erfaringer og anbefalinger.

3.5.1.2 Tankområde Guldager, Esbjerg

Som led i en samlet undersøgelse, herunder opsamling af fri fase flybrændstof, på Tankområde Guldager i Esbjerg har NIRAS A/S gennemført en række feltundersøgelser og laboratorieforsøg med henblik på at vurdere, hvorvidt moniteret naturlig nedbrydning er tilstrækkelig som afværgeteknik på lokaliteten. Aktiviteterne er gennemført for det tidligere Forsvarets Bygningstjeneste (nuværende Forsvarets Bygnings- & Etablissementservice, FBE).

Forureningen på lokaliteten består af flybrændstof (olie, BTEX), der har spredt sig i en fane ca. 100 m nedstrøms for kilden og ca. 10-12 m under grundvandsspejlet. Geologien er kendetegnet ved forekomst af primært smeltevandssand i stor mægtighed, stedvist med afvekslende lag af smeltevandsler. Det primære grundvand har frit vandspejl i ca. 3,5 meters dybde.

I forbindelse med undersøgelsen er følgende aktiviteter gennemført med henblik på at vurdere betingelserne for naturlig nedbrydning såvel som omfanget heraf:

• Udtagning af grundvandsprøver til analyse for total kulbrinter og BTEXN med henblik på at kortlægge grundvandsforureningens udbredelse.
• Udførelse af boringskontrol-analyser med henblik på at vurdere grundvandskemien, herunder at bestemme indholdet af redoxfølsomme parametre (elektronacceptorer/-donorer), der kan relateres til mikrobiologisk nedbrydning.
• Udtagning af grundvandsprøver til analyse for trimethylbenzener (TMB), der i anaerobe forureningsfaner kan anvendes som konservativ tracer, for at vurdere påvirkningen af forureningskoncentrationerne i grundvandet forårsaget af fysiske processer (f.eks. dispersion og sorption).
• Udtagning af grundvandsprøver til stofspecifikke analyser af stabile ¹³C-isotoper til direkte beregning af nedbrydningsrater samt til vurdering af, hvorvidt den konstaterede forurening stammer fra et eller flere spild.
• Udførelse af slugtests til vurdering af de hydrauliske parametre for grundvandsmagasinet.

På baggrund af undersøgelserne vurderedes det overordnet, at forureningen nedbrydes naturligt på lokaliteten. Der vurderes imidlertid fortsat at være risiko for spredning af forureningen. De estimerede nedbrydningsrater svarer godt overens med nedbrydningsrater rapporteret i litteraturen.

Der blev i øvrigt gjort nogle generelle vurderinger vedrørende anvendelse af TMB og isotopfraktionering til verifikation af omfanget af naturlig nedbrydning og således muligheden for at anvende moniteret naturlig nedbrydning som afværgeteknik. Der henvises til nedenstående samlede resultat- og erfaringsafsnit 3.4.2 for en præsentation af generelle erfaringer og anbefalinger.

3.5.1.3 Drejøgade, København

På Drejøgade i København har NIRAS A/S implementeret et afværgeanlæg med vakuumventilering og air sparging for Miljøkontrollen, Københavns Kommune og Miljøstyrelsen som et led i Teknologiprogrammet, jf. afsnit 2.2.

Med udgangspunkt i baselinestudiet, hvor der blev observeret tegn på nedbrydning af såvel oliekomponenter som klorerede stoffer, blev der – ligeledes under Teknologiprogrammet – iværksat en undersøgelse af nedbrydningsforholdene, når en forurening med oliekomponenter og klorerede stoffer interfererer.

Formålet med projektet har været at foretage en detaljeret redoxkarakterisering af grundvandet på lokaliteten, at karakterisere og til dels kvantificere de nedbrydningsprocesser, der foregår på lokaliteten, samt at estimere nedbrydningsraterne for de givne processer. På denne baggrund skulle det vurderes, om nedbrydningen under naturlige forhold var så effektiv, at forureningen ikke udgjorde en risiko for grundvandsressourcen.

Overordnet bekræftede undersøgelserne på Drejøgade den formodede sammenhæng mellem olieudbredelsen, redoxkemien og nedbrydningspotentialet for de klorerede forbindelser i grundvandsmagasinet. I den stærkt reducerede zone blev mest PCE nedbrudt og fuldstændig deklorering optrådte. De klorerede forbindelser bestod her hovedsageligt af nedbrydningsprodukter. I den svagt reducerede zone blev kun lidt PCE nedbrudt, og der forekom ikke fuldstændig deklorering. I denne zone observeredes fortrinsvist højere klorerede forbindelser (PCE og TCE).

Der henvises i øvrigt til afsnit 2.13 for en nærmere gennemgang af projekter, hvor klorerede opløsningsmidler nedbrydes af naturligt forekommende bakterier.

3.5.1.4 Yderligere aktiviter

Ud over udviklingsprojekterne finansieret af Miljøstyrelsen under Teknologiprogrammet, er der ligeledes kendskab til en række andre gennemførte afværgeprojekter, hvor moniteret naturlig nedbrydning 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 passiv ventilation som afværgeteknik.

3.5.2 Resultater af aktiviteter

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

Generelt kan følgende konkluderes:

• Moniteret naturlig nedbrydning vurderes på baggrund af de gennemførte aktiviteter at have potentiale som afværgestrategi, herunder særligt overfor olie-, benzin og tjæreprodukter. Teknikken finder allerede i dag anvendelse i en række sager som led i udvidede risikovurderinger.
• Klorerede opløsningsmidler vil også kunne nedbrydes under naturlige forhold, men disse forureningskomponenter nedbrydes kun fuldstændigt under særlige redoxforhold og ved tilstedeværelse af specifikke mikroorganismer, jf. kapitel 2.13.
• En nedstrøms reduktion af forureningskomponenter i grundvandet er ikke i sig selv grundlag nok for at konkludere, at der sker nedbrydning. Flere in situ indikatorer (herunder redoxfølsomme parametre, nedbrydningsprodukter, isotopfraktionering mv.) bør således indgå i vurderingen af om moniteret naturlig nedbrydning er en anvendelig afværgestrategi.
• Analyse af grundvandsprøver for af ændringer i isotopfraktionering (¹³C/¹²C) i forureningsfanen er en relativt ny teknik, der muliggør beregning af nedbrydningsrater. Der er i forbindelse med de gennemførte aktiviteter opnået gode resultater med anvendelse af isotopanalyser, og disse vurderes at være et værdifuldt værktøj til vurdering af anvendeligheden af moniteret naturlig nedbrydning som afværgestrategi.
• Trimethylbenzener (TMB) anbefales i litteraturen anvendt som konservative tracere i anaerobe forureningsfaner i forbindelse med BTEX-forurening. I forbindelse med de gennemførte aktiviteter er der opnået gode resultater ved anvendelse af TMB som tracer til korrektion af nedbrydningsrater.

3.5.3 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. moniteret naturlig 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:

• Moniteret naturlig nedbrydning anvendes som en del af afværgestrategien på en række 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 valg af teknik, design og projektering af moniteret naturlig nedbrydning 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 moniteret naturlig nedbrydning.

3.5.4 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/3.5.1/ Miljøprojekt Nr. 544, 2000: Naturlig nedbrydning af olie og klorerede opløsningsmidler i grundvandet på Drejøgade 3-5. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/3.5.2/ Region Syddanmark. Ringe Tjære- og Asfaltfabrik, Villavej 15, 5750 Ringe Supplerende undersøgelser og risikovurdering. Hovedrapport. Udarbejdet af Orbicon, April 2007.

/3.5.3/ Forsvarets Bygningstjeneste. Statusnotat nr. 4. 828 Tankområde Guldager. Udarbejdet af NIRAS A/S, August 2004.

3.6 In-Well Aerator

3.6.1 Afværgeprincip

In Well Aerator, IWA er en modificeret stripningsmetode, som kombinerer grundvandsoppumpning ved lufthæveprincippet med forureningsfjernelse ved stripning. Metoden anvendes til afværgepumpning af flygtige, opløste forureningskomponenter (BTEX, klorerede opløsningsmidler mv.) og udgør et alternativ til traditionel grundvandsoppumpning med eldrevne dykpumper og efterfølgende rensning i aktivt kul.

In Well Aeratoren består af et system af PVC rør som nedsænkes i en traditionel boring filtersat i minimum ø200 mm rør. Aeratoren er opdelt i flere kamre der dels fungerer som stigrør i forbindelse med lufthævepumpningen og dels som beluftningskamre i forbindelse med rensningen af grundvandet ved stripning.

Den primære luftindblæsning foretages i aeratorens inderste rør cirka en meter over bunden af boringen. Hermed opnås at densiteten af væskesøjlen inde i boringen reduceres, hvorved der etableres en trykgradient fra formationen til boringen og således en pumpeeffekt.

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

Afhængigt af forureningsniveauet kan der være behov for rensning af afkastluften fra Aeratoren.

I tabel 3.6.1 fremgår udvalgte overordnede karakteristika for teknikken. I bilag 2 er samtlige teknikker beskrevet i denne rapport sammenstillet med hensyn til nøgleoplysninger og karakteristika.

Tabel 3.6.1. Overordnede karakteristika for In-well aerator

3.6.2 Udførte aktiviteter

Med henblik på afprøvning af Aeratoren og belysning af oprensningseffekt, anlægs- og driftsudgifter mv. er der fra Miljøstyrelsens teknologiprogram ydet støtte til tre projekter som beskrives kortfattet nedenfor. Projekterne er afrapporteret i Miljøprojekt nr. 642 (2001) og 866 (2003), hvortil der henvises for yderligere detaljer.

3.6.2.1 Ulstrup

På lokaliteten i Ulstrup er In Well Aeratoren etableret på en virksomhedsgrund, hvorfra der er sket en udsivning af klorerede opløsningsmidler, fortrinsvis TCE og en grundvandsbåren spredning til et nærliggende boligområde.

Forureningens kildeområde er knyttet til tre kar som tidligere har været anvendt til affedtning. Fra en svag restforurening i jorden omkring disse kar (som er fjernet), udvaskes TCE til områdets sekundære grundvandsmagasin som træffes i et lag af smeltevandssand som træffes fra terræn. Det sekundære magasin har frit vandspejl cirka tre meter under terræn, og forureningen er afgrænset til toppen af magasinet. Fra industrigrunden er der udbredt en forureningsfane ind under et nærliggende boligområde.

Med henblik på at afskære fremtidig spredning af TCE fra lokaliteten er der umiddelbart nedstrøms kildeområdet etableret en afværgepumpning ved hjælp af IWA. Omkring afværgeboringen er der før opstart påvist niveauer af TCE på op til 1,5 mg/l.

Formålet med aktiviteterne under teknologipuljen var:

• At tilvejebringe en detaljeret beskrivelse af metoden, herunder retningslinier for design og dimensionering.
• At dokumentere metodens rensningseffekt, anlægs- og driftsudgifter, moniteringsbehov, udfældningsproblemer mv.

Med henblik på at opfylde disse formål blev der med støtte fra Teknologiprogrammet:

• Gennemført hydrauliske tests og grundvandsmodellering som grundlag for vurdering af den nødvendige oppumpning.
• Etableret en afværgeboring filtersat i ø315 rør fra 4,0 – 7,0 m u.t.
• Installeret en In Well Aerator med en pumpekapacitet på 1,5 m³/time og to beluftningskamre til vandrensning.
• Foretaget detaljeret monitering af forureningsniveauet i det oppumpede grundvand før og efter vandbehandlingen samt af forureningsniveauet i afkastluften fra Aeratoren.

3.6.2.2 Askov

Forureningen i Askov består overvejende af PCE fra et tidligere renseri.

Geologien på lokaliteten udgøres fra terræn af et ca. 10 meter tykt lag af moræneler som underlejres af skiftende smeltevandsaflejringer til 90 m u.t. Det frie vandspejl findes ca. 30 m u.t., og det trufne magasin kan stå i en vis hydraulisk kontakt til områdets primære grundvandsmagasin, hvorfra der indvindes ca. 50 meter nedstrøms lokaliteten. I toppen af grundvandszonen er der før iværksættelse af afværgeforanstaltningerne påvist niveauer af PCE på op til 730 mg/l. Koncentrationen er påvist markant aftagende med dybden.

Afværgepumpningen ved hjælp af In Well Aeratoren er iværksat med henblik på at fjerne det værst forurenede vand i den øvre del af grundvandszonen og hindre en uacceptabel påvirkning af dybereliggende vandførende lag.

Afværgepumpningen udføres sideløbende med en oprensning af den umættede zone ved passiv ventilation.

Formålet med aktiviteterne under teknologipuljen var:

• At tilvejebringe en detaljeret beskrivelse af metoden, herunder retningslinier for design og dimensionering.
• At dokumentere metodens rensningseffekt, anlægs- og driftsudgifter, moniteringsbehov, udfældningsproblemer mv.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet:

• Gennemført hydrauliske tests og grundvandsmodellering som grundlag for vurdering af den nødvendige oppumpning.
• Etableret en afværgeboring filtersat i ø250 rør fra 31,5 til 35,5 m u.t. Fra 35,5 til 45,0 m u.t. er der etableret blindrør med henblik på at opnå et tilstrækkeligt neddykningsforhold for pumpen.
• Installeret en In Well Aerator med en pumpekapacitet på 1,5 m³/time. På grund af den store løfte højde er Aeratoren indrettet med to pumpetrin og to beluftningskamre til vandrensning.
• Etableret et ø63 mm moniteringsfilter umiddelbart opad afværgeboringen.
• Foretaget detaljeret monitering af forureningsniveauet i det oppumpede grundvand før og efter vandbehandlingen samt af forureningsniveauet i afkastluften fra Aeratoren.

3.6.2.3 Vestergade, Åbenrå

Forureningen i Åbenrå består overvejende af PCE fra et tidligere renseri.

Geologien på lokaliteten udgøres af et ca. 1,0 meter tykt fyldlag. Herunder træffes fed ler, uden sten, men med tynde sandstriber og sprækker. Fra ca. 4 meter under terræn bliver lerlaget let sandet med skaller og småsten, og underlejres ca. 5 meter under terræn af en fed ler, uden sten og sandstriber. Der er en overfladeafstrømning knyttet til oversiden af lerlaget 1,0 meter under terræn og et grundvandsmagasin knyttet til den sandede ler ca. 4 meter under terræn. Det dybereliggende vandførende lag er lavtydende og nedbørsafhængigt.

I toppen af grundvandszonen er der før iværksættelse af afværgeforanstaltningerne påvist niveauer af PCE på op til 64 mg/l. I grundvandsmagasinet 4 meter under terræn er der lokalt påvist fri fase af klorerede opløsningsmidler.

Afværgepumpningen ved hjælp af In Well Aeratoren er iværksat for at fjerne det værst forurenede vand knyttet til overfladeafstrømningen og etablere en lokal sænkningstragt for opsamling af fri fase og kraftigt forurenet vand i det dybereliggende vandførende lag.

Afværgepumpningen udføres sideløbende med en oprensning af den umættede zone ved aktiv ventilation.

Formålet med aktiviteterne under teknologipuljen er:

• At dokumentere Aeratorens robusthed overfor stærkt varierende grundvandstilstrømning, herunder dens virkningsradius i et lavt ydende magasin ved samtidig recirkulering af behandlet vand og alternerende drift.
• At dokumentere metodens virkningsgrad ved høje forureningskoncentrationer med klorerede opløsningsmidler.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra teknologiprogrammet:

• Gennemført datalogning af grundvandsspejlet samt monitering på forureningsudbredelsen, med henblik på at vurdere effekten af IWA.
• Installeret en In Well Aerator med en pumpekapacitet på 0,2 m³/time, hvor der samtidig pumpes fra zonen over det terrænnære lerlag og fra det dybereliggende magasin.
• Foretaget driftoptimering for anvendelse af IWA på et lavtydende magasin.
• Etableret et ø63 mm moniteringsfilter umiddelbart opad afværgeboringen.
• Foretaget detaljeret monitering af forureningsniveauet i det oppumpede grundvand før og efter vandbehandlingen.

3.6.3 Resultater af aktiviteter

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

• Designet af et In Well Aerator anlæg vil variere fra lokalitet til lokalitet. De afgørende parametre er: Type og koncentration af forureningen, udbredelsen af forureningsfanen, dybden til vandspejl, muligheden for at etablere tilstrækkeligt blindrør under vandspejlet under hensyntagen til de geologiske forhold, den krævede influensradius (områdets hydrogeologi), den ønskede pumpemængde, dimensionen af et eventuelt kulfilter, emissionskrav til afkastluft og afledt grundvand.
• I dimensioneringen af anlæggene skal følgende fastlægges: Antal afværgeboringer for at indfange hele fanen, diameter på afværgeboring/boringer, ønsket luftmængde, forventet tryk, valg af kompressor eller blæser, antal beluftningskamre, eventuelt filter til luftrensning.
• Et centralt forhold ved designet af anlægget er at der opnås et optimalt neddykningsforhold for Aeratoren. Dette skal være i intervallet 0,3-1 og så tæt på 1 som muligt. Eventuelle begrænsninger på boredybden, for eksempel hvis lavpermeable jordlag ikke ønskes gennembrudt, kan derfor være afgørende for anvendeligheden af metoden.
• Hele installationen kan etableres underjordisk i en brønd, hvilket blandt andet er en fordel i forbindelse med støjemissionen fra kompressoren/blæseren.
• På de gennemførte projekter med velydende magasiner har grundvandets indhold af opløste klorerede opløsningsmidler kunnet reduceres fra henholdsvis ca. 110 og 140 mg/l til under drikkevandskvalitetskriteriet på 1 mg/l, hvorved det behandlede vand kan afledes direkte til en recipient. Dette har specielt betydning, fordi der hermed kan opnås en meget væsentlig reduktion af de sædvanlige afledningsafgifter. For lavtydende magasiner er der påvist en reduktion fra 64 mg/l til 30-60 mg/l for indholdet af klorerede opløsningsmidler.
• Anlægget består af forholdsvis enkle komponenter, hvilket simplificerer vedligeholdelse og reparationer. Ligeledes er det rimeligt nemt at udskifte komponenter, idet hele systemet kan udtages af boringen og reinstalleres i løbet af nogle få timer.
• Anlægget er nemt at regulere/justere og kan således tilpasses eventuelle ændrede krav og specifikationer under afværgeforløbet. Optimering eller tilpasning af flow og rensningsgrad foretages ved justering af indblæst luftmængde, aktivering/deaktivering af beluftere eller beluftningstrin.
• Der er ikke umiddelbart påvist tegn på problemer med udfældning. Aeratoren er dog under de gennemførte projekter med velydende magasiner kun afprøvet på vandtyper uden høje indhold af kalk og jern. I det lavtydende magasin i Åbenrå er vandtypen ustabil, med et indhold af både nitrat og jern. I Åbenrå har der ikke været problemer med udfældning. Det skal dog nævnes, at MP1-pumpen, som blev anvendt i Askov til udtagning af dokumentationsprøver af det ubehandlede vand, blev defekt på grund af tilklogning. Der er derfor tegn på at In Well Aeratoren klarer sig bedre end traditionelle pumper.
• De anvendte materialer i Aeratoren har vist sig resistente ved høje koncentrationer af klorerede opløsningsmidler.
• Metoden er baseret på udvaskning af forurening og rensning af opløste niveauer i selve boringen og er som oprensningsteknik ikke egnet til oprensning af kildeområder med residual eller mobil fri fase forurening. In-Well Aeratoren kan dog uden problemer anvendes overfor høje forureningskoncentrationer.
• I forhold til anvendelse af IWA kunne oppumpningen og rensningen af grundvandet på de gennemførte projekter med velydende magasiner være udført med lavere omkostninger ved anvendelse af traditionel dykpumpe og kulfilter.

3.6.4 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. anvendelse af en in-well aerator 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:

• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at der ikke er kendskab til om resultaterne opnået ved de gennemførte aktiviteter under Teknologiprogrammet er blevet anvendt i forbindelse med design og projektering af afværgeforanstaltninger med en in-well aerator i Danmark.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne ikke vurderes at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med anvendelse af in-well aerator.

3.6.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/3.5.4/ Miljøprojekt Nr. 642, 2001.: Afprøvning af In-Well Aerator. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/3.5.5/ Miljøprojekt Nr. 866, 2003: Afprøvning af In-Well Aerator på lavtydende magasin. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

3.7 Jernfilter til rensning for klorerede opl. (on-site)

3.7.1 Afværgeprincip

Nulvalent jern kan anvendes til abiotisk nedbrydning af opløste niveauer af klorerede opløsningsmidler. Metoden kan dels anvendes in situ som beskrevet i afsnit 3.1 og dels on site i jernfiltre som beskrevet i det følgende. En eventuel anvendelse af jernspånefiltre on site skal ses som et muligt alternativ til grundvandsrensning med kulfiltre.

Processen er baseret på, at der ved grundvandets kontakt med jerngranulat/-spåner foregår en jernkorrosion, hvorved eventuelle oxiderede forbindelser (ilt, nitrat mv.) reduceres under udfældning af jernoxider. Herved sænkes grundvandets redoxpotentiale og jernkorrosionen forløber anaerobt under dannelse af brint, hydroxylioner og divalent jern, Fe²⁺.

Det kraftige fald i redoxpotentiale medfører, at klorerede opløsningsmidler kan oxidere det metalliske jern og nedbrydes ved reduktiv dechlorering. Nedbrydningsvejene er ikke klarlagt i detaljer og for forskellige forureningskomponenter og jernmaterialer ses en varierende produktion af nedbrydningsprodukter, f.eks. dichlorethylener og vinylchlorid. Halveringstiden for PCE og TCE er typisk 0,5 – 3 timer, mens halveringstiden for nedbrydningsprodukterne kan være væsentligt højere, over 10 timer.

Produktionen af hydroxylionerne hæver grundvandets pH, og i visse situationer kan der forekomme væsentlige udfældninger af blandt andet calcium- og jerncarbonater, hvorved den reaktive overflade af jernet og filterets hydrauliske ledningsevne kan reduceres væsentligt.

I dimensioneringen af jernfiltrene er halveringstiden for forureningskomponenterne - samt for eventuelle nedbrydningsprodukter samt forekomst af udfældninger - nøgleparametre som bør estimeres ved laboratorieforsøg.

3.7.2 Udførte aktiviteter

Med støtte fra Miljøstyrelsens teknologiprogram er der gennemført et projekt med on site rensning af oppumpet grundvand forurenet med klorerede opløsningsmidler. Projektet beskrives overordnet i det følgende:

3.7.2.1 Lyndby Rens

På lokaliteten er der påvist en kraftig jord- og grundvandsforurening med PCE fra et tidligere renseri samt fra en holdeplads for en tankvogn for PCE. I det sekundære grundvandsmagasin er der i kildeområdet påvist niveauer af PCE på op til 70 mg/l og nedstrøms herfor op til 4 mg/l. Den mest forurenede del af kildeområdet er bortgravet, og der er etableret vakuumventilation fra en boring. Herudover foretages oppumpning af forurenet grundvand fra to boringer. Det oppumpede vand renses i et sand- og kulfilter. Parallelt med kulfilteret er under Teknologiprogrammet etableret et jernspånefilter. Der oppumpes og behandles ca. 1,2 m³/time med et indhold af PCE på cirka fire mg/l.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet har til formål:

• At opnå erfaringer med et jernspånefilter til on site rensning af grundvand forurenet med PCE.

Med henblik på at opfylde dette formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:

• Dimensionering af et modulopbygget jernspånefilter med fem tanke på hver en m³.
• Detaljeret monitering af fjernelsesrater og styrende faktorer.
• Prøvetagning af jernspåner med henblik på at fastslå omfanget af og årsagen til konstaterede udfældninger.

3.7.3 Resultater af aktiviteter

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

• Anlægget har været præget af en del driftsproblemer på grund af defekte ventiler, pumpestop og indtrængning af luft.
• Rensningseffekten var høj i starten af driftsperioden men faldt efter kort tid betydeligt.
• Ved udskiftning af jernspåner er der konstateret kraftig tilkitning af/skorpedannelse på filtrene.
• Såvel ved opstart som efter udskiftning af jernspåner er der konstateret markant trykopbygning på indgangssiden af filtrene efter en kortere driftsperiode.
• Anlægget er taget ud af drift tidligere end oprindeligt planlagt for at studere udfældningsproblemerne.
• Med den afprøvede anlægsopbygning kan jernspånefiltre ikke anbefales i forhold til kulfiltre til rensning for klorerede opløsningsmidler.

3.7.4 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. anvendelse af on-site jernfilter til rensning for klorerede opløsningsmidler. 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:

• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at der ikke er kendskab til om teknikken anvendes.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne ikke vurderes at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med anvendelse af on-site jernfilter til rensning for klorerede opløsningsmidler.

3.7.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/3.9.1/ Miljøprojekt Nr. 1050, 2005: Afprøvning af jernspånefilter til rensning af grundvand forurenet med klorerede opløsningsmidler. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

3.8 Jernfilter til rensning for krom (on-site)

3.8.1 Afværgeprincip

Nulvalent jern kan anvendes til reduktion af chrom fra oxidations trin seks (chromat) til oxidations trin tre. Herved omdannes chrom fra den opløselige og mobile hexavalente form til den tungt opløselige trivalente form som udfældes. Ved filtrering af grundvand forurenet med hexavalent chrom i jernspåner opnås således en stabilisering af chrom. Denne proces kan udnyttes til on site behandling af oppumpet chromforurenet grundvand.

Processen er baseret på det kraftige fald i redoxniveau som forårsages af anaerob jernkorrosion ved grundvandets kontakt med jerngranulatet/-spånerne i filtret. Dette fald i redoxniveau medfører ovennævnte reduktion og stabilisering af chrom.

Ved den anaerobe jernkorrosion dannes desuden brint, hydroxylioner og divalent jern, Fe²⁺. Produktionen af hydroxylionerne hæver grundvandets pH, og i visse situationer kan der forekomme væsentlige udfældninger af blandt andet calcium- og jerncarbonater, hvorved den reaktive overflade af jernet og filterets hydrauliske ledningsevne kan reduceres væsentligt.

Ved dimensioneringen af jernfiltrene er kapaciteten for tilbageholdelse af chrom i jernet samt dannelse af eventuelle udfældninger nøgleparametre som bør belyses ved laboratorieforsøg.

På det foreliggende grundlag vurderes rensning for hexavalent chrom i jernspånefiltre at være en oplagt og attraktiv teknik. Hexavalent chrom fjernes ikke i filtre med aktivt kul.

3.8.2 Udførte aktiviteter

Med støtte fra Miljøstyrelsens teknologiprogram er der gennemført et projekt med on site rensning af oppumpet grundvand forurenet med chromat. Projektet beskrives overordnet i det følgende. For yderligere beskrivelser henvises til litteraturlisten i slutningen af kapitlet.

3.8.2.1 Skt. Clara Vej

På lokaliteten er der deponeret chromholdigt affald fra et garveri. Dette har medført en opløst forurening med hexavalent chrom i det sekundære grundvandsmagasin. Som led i bortgravningen af det deponerede affald og stærkt forurenet jord er der foretaget grundvandssænkning. Det oppumpede grundvand er renset i et on site filter med jernspåner. Efter opgravningen er der etableret et drænsystem til opsamling af chromat som udvaskes fra restforurening under bygninger mv. Rensningen af vandet fra dette drænsystem foretages med et nedgravet jernspånefilter i en container. Rensningen skulle reducere chromniveauet til maksimalt 10 mg/l.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:

• At dimensionere og afprøve et filter med jernspåner til on site rensning af grundvand forurenet med hexavalent chrom.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:

• Laboratorieforsøg med måling af gennembrudskurver for chromat for forskellige flowscenarier.
• Dimensionering af fuldskala anlæg til filtrering for chromat.
• Monitering af chromat i ind- og udløb til de etablerede filtre under drift.

3.8.3 Resultater af aktiviteter

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

• Filtrene til fjernelse af hexavalent chrom har været forholdsvis billige i anlæg og drift og har fungeret efter hensigten.
• Ved filtreringsforsøg i laboratoriet er der inden gennembrud af filteret opnået en rensning til et niveau på 3 mg/l. Kravet til fuldskala anlægget var 10 mg/l.
• På baggrund af laboratorieforsøgene er der etableret et 7 m³ jernspånefilter til et flow på 1,5 m³/time og et gennemsnitligt chromatindhold i indløbet på 5 mg/l. Levetiden er anslået til 150 – 300 døgn.
• Driften af filteret har været omtrent problemfrit, og udledningskravet er overholdt i hele driftsperioden.
• Filteret til rensning af drænvand er i drift og fungerer efter hensigten.

3.8.4 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. anvendelse af on-site jernfilter til rensning for krom. 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:

• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at der ikke er kendskab til om teknikken anvendes.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne ikke vurderes at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med anvendelse af on-site jernfilter til rensning for krom.

3.8.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/3.7.1/ Miljøprojekt Nr. 497, 1999: Reduktion af krom(VI) i grundvand ved hjælp af jernspåner. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/3.7.2/ Miljøprojekt Nr. 538, 2000.: Rensning af kromforurenet jord ved hjælp af jernspåner og jernsulfat. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/3.7.3/ Miljøprojekt Nr. 566, 2000.: Drift af jernspånefiltre til fjernelse af krom(VI) fra grundvand. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

3.9 Kemisk-Biologisk jernfilter (on-site)

Kemiske-biologiske jernfiltre er under udvikling med henblik på anvendelse til rensning af oppumpet grundvand for indhold af opløste klorerede stoffer. Sådanne filtre vil således kunne udgøre et alternativ til anvendelse af filtre baseret på aktivt kul.

Som tidligere beskrevet medfører anaerob jernkorrosion - som anvendt i reaktive permeable vægge - dels en kemisk nedbrydning af klorerede opløsningsmidler og dels en frigivelse af fri brint. Denne brint kan anvendes af anaerobe bakterier som led i en biologisk omsætning af klorerede ethylener.

I kemiske-biologiske jernfiltre er det således hensigten at kombinere kemisk fjernelse af opløsningsmidlerne (ved Fe⁰) med en forøget biologisk nedbrydning. Den biologiske nedbrydning vil i et vist omfang kunne modvirke den stigning i pH, og hermed den tilbøjelighed til udfældning af metaloxider, som ofte forekommer under den anaerobe korrosion i reaktive jernvægge.

Som nævnt er de kemiske-biologiske jernfiltre under udvikling, og det er endnu for tidligt at vurdere metodens mulige kommercielle anvendelse.

3.9.1 Formål og teknologiaktiviteter

Med støtte fra Miljøstyrelsens teknologiprogram er der gennemført et laboratorieforsøg dels med jernfiltre og dels med kombinerede kemiske-biologiske filtre til fjernelse af opløste niveauer af klorerede opløsningsmidler.

Aktiviteterne under Teknologiprogrammet havde til formål:

• Via litteratursøgning og laboratorieforsøg at indhente viden om og erfaringer med at kombinere kemisk og biologisk nedbrydning af opløste niveauer af klorerede ethener i on site filtre for oppumpet grundvand.

Med henblik på at opfylde disse formål er der med støtte fra Teknologiprogrammet udført følgende:

• Litteratursøgning for kemiske og biologiske metoder til fjernelse af klorerede ethener fra grundvand.
• Laboratorieforsøg i otte reaktorer (i alt 14 forsøg) med forskellige kombinationer af jern, sand og organiske materialer (spagnum, grøntpiller og poppelflis). Reaktorerne er udført i polypropylenrør med en indre diameter på 15 cm og en højde på 120 cm. Reaktorerne er tilført vand med indhold af TCE på 500 – 2.000 mg/l samt mindre indhold af PCE og 1,1-DCE. Iltindholdet i vandet var 8,0 – 11,5 mg/l mens pH og temperaturen var henholdsvis ca. 8 og 20 – 23 °C.
• Måling af pH, E_H, temperatur og ilt samt indhold af klorerede opløsningsmidler i ind- og udløb til/fra reaktorerne i forsøgenes samlede varighed på et år.

3.9.2 Resultater af teknologiaktiviteter

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

• Kombinerede kemiske-biologiske filtre kan eventuelt udvikles til at udgøre et miljømæssigt bæredygtigt alternativt til traditionelle kulfiltre.
• I de rene jernfiltre (jern og sand) er der påvist halveringstider for TCE på 35 – 145 minutter, og der er generelt ikke konstateret nedbrydningsprodukter i form af lavere klorerede ethener i udløbet fra disse reaktorer. Effektiviteten af filtrene er afhængig af strømningshastigheden. Meget lave flow bør undgås. Tilsætning af nikkel forøgede den initielle nedbrydningsrate for de klorerede opløsningsmidler. Denne effekt aftog med tiden.
•  Jern/sand filtrene kunne under hele forsøget reducere iltindholdet i det tilførte vand fra cirka 10 til under 0,5 mg/l.
• Resultaterne indikerer, at en jern-sand blanding i forholdet 14/86 w/w % er velegnet i kombinerede filtre. Således medfører dette blandingsforhold kun moderate pH stigninger, moderate udfældningsproblemer, og der er ikke påvist forøget nedbrydning af TCE ved større vægtandel af jern i filtrene.
• I visse jernfiltre er der påvist sammenkitning som følge af udfældninger. Årsagen hertil har ikke kunnet fastlægges.
• For rene biologiske filtermatricer er der ikke konstateret nogen nedbrydning af TCE ved anvendelse af poppelflis, mens der er påvist en moderat nedbrydning af TCE ved anvendelse af spagnum. Ved anvendelse af grøntpiller og plantemateriale er der derimod konstateret nedbrydning af TCE med halveringstider på 20 – 45 minutter. Denne nedbrydning medførte dannelse af cis-DCE.
• Filtre med kombinationer af jern/spagnum og jern/poppelflis havde en lavere nedbrydningseffekt på TCE end tilsvarende rene jernfiltre.
• I filtre med kombinationen af jern/grøntpiller er der opnået en halveringstid for TCE på cirka en time. Der er dog indikationer på, at der med tiden opbygges en vis mængde cis-DCE i afløbet fra sådanne filtre.
• Der forestås et omfattende udviklingsarbejde med de kombinerede kemiske-biologiske filtre, herunder optimering af sammensætningen af filtermaterialerne samt dokumentation af filtrenes anvendelighed overfor forskellige klorerede ethener og robusthed overfor forskellige vandtyper.
• P.t. kan der ikke opstilles retningslinier for design og dimensionering af kombinerede filtre.

3.9.3 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. anvendelse af on-site kemisk biologisk jernfilter. 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:

• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at der ikke er kendskab til om teknikken anvendes.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne ikke vurderes at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med anvendelse af on-site kemisk biologisk jernfilter.

3.10 Biologisk nedbrydning af MTBE (on-site)

3.10.1 Afværgeprincip

Som følge af MTBE´s store vandopløselighed og ringe sorption til jorden foretages afværge af grundvandsforurening ofte ved afværgepumpning. Interessen for biologisk nedbrydning af MTBE knytter sig i første omgang til on site rensning af oppumpet grundvand. Der arbejdes dog ligeledes med stimulering af nedbrydningen af MTBE in situ.

Biologisk nedbrydning af MTBE kan foregå med MTBE som primært og som sekundært substrat.

Som primært substrat optræder MTBE som mikroorganismernes eneste kulstof- og energikilde.

Som sekundært substrat nedbrydes MTBE i tilknytning til mikroorganismernes omsætning af et primært substrat (typisk lavmolekylære alkaner) der optræder som hovedkilden til mikroorganismernes kulstof og energiudbytte. Høje koncentrationer af primær substratet hæmmer nedbrydningen af MTBE ved kompetitiv inhibering.

Ved nedbrydningen af MTBE som primært eller sekundært substrat kan der med bestemte bakteriekulturer dannes nedbrydningsproduktet tertbutylalkohol. Hvorvidt dette sker i kritiske koncentrationer er ikke afklaret p.t.

3.10.2 Udførte aktiviteter

Under Miljøstyrelsens teknologiprogram er der udført følgende projekter med biologisk nedbrydning af MTBE:

3.10.2.1 MTBE nedbrydning i grundvand med propanoxiderende bakterier

Projektet blev gennemført som et laboratoriestudium og havde til formål at undersøgelse rater for mikrobiel nedbrydning af MTBE ved tilsætning af propan og isobutan som primært substrat. Endvidere skulle opnåeligt rensningsniveau med teknikken belyses.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

3.10.2.2 Rensning af MTBE i bioreaktor

Projektet omfattede biologisk nedbrydning af MTBE som primær substrat i reaktorer og blev gennemført i laboratoriet. Formålet med projektet var at belyse nedbrydningsrater, dannelse af nedbrydningsprodukter og eventuelle kritiske pH værdier for tre forskellige biomassekulturer.

3.10.3 Resultater af aktiviteter

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

• Med propan eller isobutan som primært substrat kan der opnås en omsætningshastighed for MTBE på op til 7 – 16 mg-MTBE/g-protein/time ved 23 °C og ved den optimale koncentration af primærsubstratet på 0,5 – 0,6 mg/l. Monod konstanten, K_m er ca. 130 – 150 mg-MTBE/l. Dette betyder, at omsætningshastigheden for MTBE vil være meget lav, hvis der ønskes en rensning til et niveau på få mg/l. Herved kan anlægsudgifterne til fuldskalaanlæg blive høje. BTEX´er kan ikke fungere som primærsubstrater. Såfremt det rensede vand skal anvendes til drikkevandsforsyning kræves formentlig efterbehandling ved biostabilisering.
• Biologisk nedbrydning af MTBE ved cometabolisme vurderes at være en potentielt relevant proces ved nedbrydning af MTBE koncentrationer i mg/l området, mens processen næppe er relevant ved rensning til koncentrationer på få mg/l.
• Forsøgene med nedbrydning af MTBE som primærsubstrat har vist, at alle tre anvendte kulturer var istand til at nedbringe MTBE-koncentrationen fra 10 – 50 mg/l til få mg/l. Selv ved de høje initialkoncentrationer observeredes ingen inhibering af bioomsætningen, og nedbrydningshastigheden var således omtrent konstant over hele koncentrationsområdet. Resultaterne er primært opnået med suspenderede kulturer (i vandfasen), mens der arbejdes på at udvikle fastsiddende kulturer (i biofilm) som vil være nemmere at fastholde i filtrene.
• Vækstraten for de testede kulturer til nedbrydning af MTBE som primærsubstrat var meget lav, hvilket i relation til podning til nye reaktorer er kritisk for anvendelse af teknologien i større skala. Der arbejdes med identifikation af substrater som kan stimulere den bakterielle vækst. En af de testede kulturer kan nedbryde MTBE ved 10 °C i et bredt pH område uden dannelse af nedbrydningsproduktet TBA.

3.10.4 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. anvendelse af on-site biologisk nedbrydning af MTBE. 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:

• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at der ikke er kendskab til om teknikken anvendes.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne ikke vurderes at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med anvendelse af on-site biologisk nedbrydning af MTBE.

3.10.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/3.9.2/ Miljøprojekt Nr. 613, 2001: MTBE-nedbrydning i grundvand vha. alkanoxiderende mikroorganismer. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/3.9.3/ Miljøprojekt Nr. 880, 2004: Rensning af MTBE forurenet grundvand i bioreaktor med MTBE som primært substrat. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

3.11 Rensning af MTBE forurenet grundvand (on-site)

3.11.1 Afværgeprincip

Som følge af MTBE´s store vandopløselighed og ringe sorption til jorden foretages afværge af grundvandsforurening hermed ofte ved afværgepumpning. MTBE koncentrationen i det oppumpede grundvand kan enten søges nedbragt ved biologiske metoder, som beskrevet i afsnit 3.5, eller ved hjælp af filtre med forskellige materialer, hvortil MTBE´en sorberer og hermed tilbageholdes.

3.11.2 Udførte aktiviteter

Under Miljøstyrelsens teknologiprogram er der udført følgende projekter med sorptionsfiltre for MTBE:

3.11.2.1 Sorption af MTBE til organiske polymerer og uorganiske mineraler

Projektet blev gennemført som et laboratoriestudium og havde til formål at undersøge rensningseffekten af sorptionsfiltre med henholdsvis den organiske polymer, resin og uorganiske mineraler i form af zeoliter.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til ref. 15.

3.11.2.2 Sorption af MTBE til aktivt kul

Projektet blev gennemført som et laboratoriestudium og havde til formål at undersøge rensningseffekten overfor MTBE af aktivt kul i et sorptionsfilter.

For detaljerede oplysninger om projektet og teknologiaktiviteterne henvises til referencelisten i slutningen af kapitlet.

3.11.3 Resultater af aktiviteter

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

• Det vurderes p.t., at det er muligt at rense for MTBE ved hjælp af sorptionsteknikker. Forsøg med organiske sorptionsmaterialer (resiner) har dog ikke vist nogle tekniske eller økonomiske fordele frem for rensning ved hjælp af aktivt kul.
• I litteraturen er der for to typer af organisk resin (Ambersorb) er der fundet sorptionskapaciteter på 11 – 16 mg-MTBE/g-sorptionsmateriale ved en MTBE koncentration på 1 mg/l.
• Med en zeolittype kaldet ”high silica moddenite” (uorganisk sorbent) er der i litteraturen fundet en sorptionskapacitet for MTBE svarende til 8 – 12 gange den tilsvarende kapacitet på aktivt kul.
• I teknologiprojektet er der med organiske polymerer Ambersorb 563 og 572 fundet højere sorptionskapaciteter end for aktivt kul af typen Chemviron F400. Ambersorb 563 og 572 er dog relativt dyre og markedsføres ikke mere i Danmark.
• Ved rensning af grundvand for MTBE ved hjælp af aktivt kul må der groft set regnes med et kulforbrug svarende til 10 gange forbruget ved rensning for BTEX.
• Ved rensning fra 1 – få mg-MTBE/l er der observeret en kapacitet for kullene på 4 mg-MTBE/g kul. Brugen af aktivt kul er specielt fordelagtigt ved koncentrationer af MTBE under ca. 500 mg/l.
• Et groft estimat fra litteraturen på kapaciteten af MTBE for aktivt kul er 4 – 11 mg/g- aktivt kul. Kapaciteten afhænger dog af vandets indhold af andre forureningskomponenter, naturligt organisk stof mv.
• Ved laboratoriestudierne under Teknologiprogrammet er der testet 12 typer aktivt kul, hvoraf Chemviron F400 havde højest kapacitet. Yderligere data foreligger ikke p.t.

3.11.4 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. anvendelse af on-site rensning af MTBE forurenet grundvand. 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:

• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at der ikke er kendskab til om teknikken anvendes.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne ikke vurderes at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med anvendelse af on-site rensning af MTBE forurenet grundvand.

3.11.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/3.10.1/ Miljøprojekt Nr. 614, 2001: Opdatering af rapporten "Afværgeteknikker for MTBE-forurenet grundvand". Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/3.10.2/ Miljøprojekt Nr. 745, 2003: Sorptionsmaterialer til on-site rensning af MTBE-forurenet grundvand - screening. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

/3.10.3/ Miljøprojekt Nr. 746, 2003: Filtrasorb® 400, aktiv kul til rensning af MTBE-forurenet grundvand - detailundersøgelse. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

3.12 Biologisk luftfilter (on-site)

3.12.1 Afværgeprincip

I forbindelse med oprensning af forurenede grunde anvendes i mange sammenhænge ekstraktion og rensning af jordens poreluft. Rensningen foretages oftest ved hjælp af filtre med aktivt kul.

Som alternativ til denne traditionelle luftrensning er der inden for det seneste årti udviklet nye teknologier til rensning af oppumpet poreluft, herunder biofiltre. Biofiltre er on-site behandlingsenheder som består af organiske teksturgivende materialer, næringsmidler, vand og mikroorganismer. Forureningskomponenterne i den oppumpede luft nedbrydes biologisk af bakterier i filteret eller tilbageholdes ved adsorptionen til det organiske materiale.

Specielt i forhold til klorerede opløsningsmidler, herunder dichlorethylener (DCE) og vinylchlorid (VC) har udenlandske erfaringer vist, at biofiltre kan være et alternativ til den traditionelle rensning med aktivt kul.

3.12.2 Udførte aktiviteter

Under Miljøstyrelsens teknologiprogram er der igangsat første fase af et program om anvendelse af biofiltre til rensning af klorerede opløsningsmidler i oppumpet poreluft. Arbejdet har omfattet et litteraturstudium og laboratorieforsøg med 8 stk. biofiltre. Forsøgsopstillingen bestod af en aerob og en anaerob reaktorlinie med fire biofiltre i hver, to med kompost og to med sphagnum. For hvert filtermateriale var der en biologisk aktiv reaktor og en identisk, biologisk inaktiv referencereaktor, hvis filtermatrice var steriliseret i en autoklave. De aerobe reaktorer blev tilledt gasformig TCE og PCE samt propan/butan-gas som primær kulstofkilde. Til den anaerobe linie anvendtes komprimeret, opfugtet N₂ som bæregas for gasformig TCE og PCE.

Formålet med denne første fase af programmet var:

• At indsamle viden om design af biofiltre med henblik på biologisk nedbrydning af klorerede opløsningsmidler, herunder specielt vinylchlorid.
• At gennemføre laboratorieforsøg med henblik på erfaringsopsamling i forhold til opbygning af biomasse og afprøvning på danske matricematerialer.
• At afprøve og kvantificere oprensningsgraden af klorerede opløsningsmidler og specielt vinylchlorid i biofiltre.
• At redegøre for om biofiltre kan anvendes til reduktion af indholdet af klorerede opløsningsmidler, herunder specielt vinylchlorid i ekstraheret poreluft og, om biofiltre kan være økonomisk attraktive i forhold til traditionel rensning med aktivt kul.

3.12.3 Resultater af aktiviteter

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

• Ved laboratorieforsøgene blev kompost og sphagnum undersøgt under aerobe og anaerobe forhold.
• De udførte laboratorieforsøg har vist, at der kan opnås omsætning af klorerede opløsningsmidler i biofiltre ved aerob co-metabolsk nedbrydning. Ved forsøgene er der konstateret produktion af kuldioxid og chlorid i filtrene, mens der ikke er påvist indhold af vinylchlorid og dichlorethylen i luftafkastet fra biofiltrene. Dette indikerer, at der under de aktuelle forsøgsbetingelser er opnået en fuldstændig nedbrydning af PCE og TCE til kuldioxid, chlorid og vand. Mineraliseringen startede efter en lag-fase på 20-40 dage.
• Kompost var det mest effektive biofilter, hvor propan- og butannedbrydende mikroorganismer under aerobe betingelser var i stand til at omsætte op til hhv. 39% og 17% af den tilledte mængde TCE og PCE samt 72% af den tilledte propan (0,25 % v/v).
• Biofiltre er baseret på biologiske, fysiske og kemiske processer, hvilket vanskeliggør den praktiske anvendelse af filtrene idet der kræves måling af en række parametre for at vurdere, kontrollere og optimere biofiltrenes funktion.
• Fordelene ved biofiltrene er blandt andet, at de kan adapteres til forskellige temperaturer, at filtermaterialerne er umiddelbart tilgængelige (f.eks. anskaffelse af kompost), at anskaffelsesprisen for filtermateriale er lav, at der under de rette omstændigheder kan opnås fuldstændig mineralisering af de tilstedeværende miljøfremmede stoffer, og at filtrene formentlig vil være velegnede overfor en række blandingsforureninger.
• Ved at optimere driftsbetingelserne vurderes det, at omsætningen af de klorerede opløsningsmidler kan øges væsentligt i forhold til de udførte laboratorieforsøg. Dette vil medføre et potentiale for, at filtrene kan anvendes som renere teknologi til luftrensning ved oprensning af forurenede grunde eller i industrielle sammenhænge.
• Ved mindre anlæg anses biofiltre ikke at være økonomisk konkurrencedygtige i forhold til anvendelse af aktivt kul.
• Ved større anlæg, specielt ved højt indhold af TCE, DCE og VC, vurderes biofiltre at være økonomisk konkurrencedygtige i forhold til anvendelse af aktivt kul.

3.12.4 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. anvendelse af on-site biologisk luftfilter. 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:

• Besvarelserne af spørgeskemaundersøgelsen pegede på, at der ikke er kendskab til om teknikken anvendes.
• Besvarelserne påpegede tillige, at der i regionerne ikke vurderes at være behov for yderligere teknologiudvikling inden for afværge med anvendelse af on-site biologisk luftfilter.

3.12.5 Referencer

I dette kapitel er der refereret til følgende projekter:

/3.11.1/ Miljøprojekt Nr. 670, 2002: Forsøg med biofiltre til rensning af poreluft forurenet med chlorerede opløsningsmidler. Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening.

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

Version 1.0 Januar 2009, © Miljøstyrelsen.