Stimuleret reduktiv dechlorering i moræneler: et modelværktøj og afprøvning på danske lokaliteter Julie Chambon1, Philip J. Binning1, Ida Damgaard1, Mette M. Broholm1,2, Gitte Lemming1, Henriette Kerrn-Jepersen3, Poul L. Bjerg1 1 DTU Miljø, Danmarks Tekniske Universitet 2 Orbicon A/S 3 Region Hovedstaden

Forurening: spredning af opløsningsmidler Baggrund Forurening: spredning af opløsningsmidler Magasin

Forurening: spredning af opløsningsmidler Baggrund Forurening: spredning af opløsningsmidler Magasin

Fjernelse af kilde: udsivning fra ler Baggrund Fjernelse af kilde: udsivning fra ler Magasin

Reduktiv dechlorering Baggrund Reduktiv dechlorering Magasin Anaerobe forhold Bakterier Elektrondonor

Formål Modellere SRD som afværgeteknologi for forureningskilder i lavpermable aflejringer Vurdere tidshorisonter for forskellige oprensningsscenarier Definere oprensningskriterier Vigtige resultater fra modellering: Forureningsflux fra kildeområde Tilbageværende forureningsmasse i kilde Koncentrationer i kildeområde Koncentrationer i grundvand Gl. Kongevej - Foto fra Orbicon

TCE sekventiel dechlorering Model – fremgangsmåde TCE sekventiel dechlorering Monod kinetisk model Test med eksperimentelle batch data Diffusion i ler 1D diffusion model Test med diffusionsprofiler fra feltdata Simpel geometrisk model 2D model: enkel sprække koblet med ler matrix Implementering af transport og nedbrydningsprocesser 2D model should reflects the real geometry (complex fractures network, multiple sand layers…) Virkelig geometrisk model Afværgedesign

Lokalitetsbeskrivelse – Gl. Kongevej Aktiviteter Blandet industri Trykkeri Galvanisering m.m. Affedtning med TCE

Lokalitetsbeskrivelse – Gl. Kongevej Primær kalkmagasin 8 4 M.u.t. Morænler med sprækker TCE masse 30-40 kg TCE vandkonc 30-40 mg/L TCE konc op til 3100 µg/L

Gl. Kongevej - oprensning Startet i 2006 Metode: Stimuleret nedbrydning ved reduktiv dechlorering af TCE til ethen/ethan i moræneler i kildeområde Direct push (top down) injektion hver 25 cm mellem 2-7 m.u.t. Melasse som substrat BioClear dechlorerende kultur med specifikke nedbrydere Mål: at reducere påvirkningen af det primære magasin ved kildereduktion Geoprobe – Foto fra Orbicon

Konceptuel model mut Mættet zone Ingen fri fase Tler = 5m 8 mut 3 mut Primær kalkmagasin Morænler med sprækker 8 4 mut sprækker 2B = 2m Mættet zone Ingen fri fase Homogen TCE koncentration i kildeområde Kun vertikale, fuldt gennemtrængende sprækker Fokus på forureningsflux og koncentrationer

Numerisk model Stoftransport Advektion-dispersion i sprække Sorption-diffusion i lermatrix Reduktiv dechlorering Monod kinetik Konstant bakterier koncentration Ingen begrænsning af elektrondonor sprække

Hvor sker der dechlorering? Ingen Injektionsdybder Reaktionszoner Matrix

Masse og flux i kildeområde

Nedbrydningsprodukter i udløbet af sprække Mellemprodukter (DCE og VC) er mere mobil Risiko for primær magasin

5 års oprensning – tilbageslag? Hvis dechlorering stopper efter 5 år: 50% af initial masse Kilde 40% TCE 30% DCE 30% VC “Flux rebound” Flux = baseline flux Flux er 20% TCE, 35% DCE og 45% VC

Sammenligning med feltdata - kildeområde

Sammenligning med feltdata - kildeområde Heterogeniteter (sandslirer/sprækker) Model data

Grundvandskvalitetskriterier i kalkmagasinet Morænelersmodellen koblet med grundvandsmodel for det primære magasin Primær kalkmagasin Morænler med sprækker 8 4 mut Stationær koncentration i magasin i % af koncentration i udløbet af sprække 8 1 5 10 20 50 120 200 18 meter

Sammenligning med feltdata – kalkmagasinet Koncentrationer er lavere i modellen: Undervurdering af dechloreringsrater Variationer i grundvandsstrømning over tid Heterogent strømningsfelt i akviferen Fri fase i magasin

Sensitivitet Mest sensitive parametre i sprækkemodellen: Porøsitet Mest sensitive parametre i sprækkemodellen: Sprække afstand 2B Sorptionskoefficient Nettonedbør Udvikling af reaktionszoner Matrixporøsitet Nedbrydningsrater Porøsitet

Sensitivitet Mest sensitive parametre i sprækkemodellen: Rater Mest sensitive parametre i sprækkemodellen: Sprække afstand 2B Sorptionskoefficient Nettonedbør Udvikling af reaktionszoner Matrixporøsitet Nedbrydningsrater Rater

Diskussion af modelresultaterne - usikkerhed Geologi og sprækkegeometri Fordelingen af opløsningsmidler Mikrobielle parametre Udvikling af reaktionszoner i matrix reaktionszone

Konklusioner Vigtigt at undersøge hvor dechloringsprocessen finder sted: Betydelige variationer i oprensningstider Bestemme bakteriernes evne til at trænge ind i leren Fastlægge udbredelsen af reaktionszonen med kerneprøver Ovennævnte har betydning for injektionsintervallerne Brugen af numerisk model: Vurdere forureningsflux og masse Vurdere tidsrammerne for en oprensning Risikovurdering Økonomisk analyse af oprensning Definition af stopkriterier Vurdering af ERD som oprensningsteknologi i moræneler Gl. Kongevej – Foto fra Orbicon

Tak til