Kan processbarhetsstudier förbättra åtgärdsutredningar och valet av behandlingsmetod?

Transkript

1 Kan processbarhetsstudier förbättra åtgärdsutredningar och valet av behandlingsmetod? Patrick van Hees, Docent Affärsutveckling och Teknisk Support

2 Outline Processbarhet vad är det? Användningsområden Åtgärdsutredning Frågeställningar (metodval, beständighet, lines of evidence) Tekniker Ex på utförande Bioremediering ISCO fallstudie Kemiska analyser under åtgärdsfas Summering 2

3 Processbarhetsstudier Processbarhet undersökning av lämplig åtgärdsteknik utifrån jordens eller grundvattnets sammansättning, och föroreningarnas egenskaper och halter. Oftast i lab-skala men även pilot They serve two primary purposes: 1) to aid in the selection of the remedy, and 2) to aid in the implementation of the Selected remedy. Treatability studies conducted during a remedial investigation/feasibility study (RI/FS) indicate whether a given technology can meet the expected cleanup goals for the site and provide important information to aid in remedy selection, whereas treatability studies conducted during remedial design/remedial action (RD/RA) establish the design and operating parameters necessary for optimization of technology performance and implementation of a sound, costeffective remedy. (EPA/540/R-92/071a) 3

4 Processbarhetsstudier Eng: Treatability eller Feasibility studies Labstudier (och pilot) av matriserna: Mark (omättad zon) Mark + grundvatten (mättad zon) Grundvatten Aeroba och anaeroba system Föroreningar: Organiska ämnen (klorerat, olja, PAH, explosivämnen mm) Metaller (oftast mer fysikaliska parametrar, men även fastläggning) Parametrar som testas varierar Föroreningshalter Fys/kem (ph, kond, redox etc) och näring (P, N mfl) Tillsatsämnen (ex elektronacceptorer/donatorer, ox medel) Mikrobiologi 4

5 Sammanhang för EBH processen NV5978: Att välja efterbehandlingsåtgärd Riskreduktion (miljö/hälsa) BAT Engångskaraktär / minimal övervakning Metodspecifika uppgifter Karaktärisering av jord / fördelning av förorening / lakbarhet Prioritering av åtgärder (destruktion föredras) Åtgärdernas beständighet Teknisk genomförbarhet behandlingsbarhetsförsök i laboratorie-, pilot- eller fullskala Kap 4.5 Åtgärdsförberedelser (NV Kvalitetsmanual Jan 2016).påverka kostnaderna eller resultatet av efterbehandlingsåtgärderna mycket. Det kan handla om pilotförsök av en behandlingsmetod eller en geoteknisk utredning.. 5

6 Användningsområden EBH Tekniker In-situ/ex-situ och on-site/off-site metoder Bioremediering (ex petroleum, klorerade lösn medel, explosivämnen, PAH) Kemiska metoder (ex ISCO, in-situ chemical oxidation) Jordtvätt MNA och ENA ( line of evidence ) Third line of evidence: Dokumentation av mikrobiell aktivitet Demonstration av nedbrytningsprocesser i lab försök RNA/DNA analys, plattodlingar, enzym aktivitet etc Behandling för att minska lakning inför deponering Test av nya EBH tekniker Dokumentation/handledning US-EPA 540/R-92/07 Handbuch Altlastensanierung DECHEMA, 2008 EUGRIS 6

7 Användningsområden Beständighet av åtgärder (resilience/resistance) NV 5978 Förändrad markanvändning Fluktuationer/förändring i yt- och grundvattennivåer, strömningsriktning Förändrat ph och redoxförhållanden, Kemisk eller fysikalisk vittring Omvandling av föroreningar till mer eller mindre rörliga och mer eller mindre giftiga ämnen Förändrat klimat (temperatur) Ekotoxicitet Förändringar i tox nivå före och efter (koppling till åtgärdsmål) Temporära ökningar i tox nivå under remediering Kemisk analys av nedbrytningsprodukter 7

8 Processbarhet - Bioremediering i lab test Är mikroorganismer närvarande i provet i tillräckligt antal (grundvatten, jord)? Är de kemiska förhållandena fördelaktiga för mikrobiell tillväxt (ph, redox )? Finns inhibitatorer för mikrobiell tillväxt närvarande (tungmetaller )? Är föroreningarna tillgängliga för mikroberna? Är tillgången på näring tillräcklig för tillväxt (N-, P- källa)? Behöver mikroberna substrat i tillägg för nedbrytning av föroreningarna? 8

9 Bioremediering - testmetod Bestämning av antal mikrober (odling på platta aerob/anaerobiska) Bestämning av mikrobiella nedbrytare (MPN-metod: se nedan) (ex PAH, BTEX, alifater) Microcosm batch experiment för att bestämma mikrobiell nedbrytningskapacitet för provet Microcosm batch experiment för stimulering av mikrobiell nedbrytning genom addition av näringsämnen, tensider 9

10 Generellt bioremediering lab test protocol Kemisk analys Val av aerob/anaerobiska förhållanden. jord + grundvatten Föroreningshalt, Redox, TOC, CSB, ph, näring, tungmetaller. batch test design (i diskussion med kund) tid, temperatur provtagningsintervall Tillsats av näring Val av kemiska analyser Output och Resultat: Uppställning av Inkubering och Processbarhet: y/n försök provtagning (3-20 veckor försökstid) Är markförhållanden lämpliga för mikrobiell aktivitet? jord + grundvatten + (näring och additiv) Test rapport med förklaringar Mikrobiell nedbrytning av förorening [%] Nedbrytningshastighet vs. tid Begränsningar?

11 ISCO (in situ chemical oxidation) - case study Bakgrund: Gammal markförorening med petroleum produkter (fd bränsledepå) In situ metodik föredrogs pga efterföljande rekonstruktion av site Högt karbonat innehåll (kalkjord) Alkalisk aktivering av natrium persulfat Frågeställningar: Reduktion av föroreningar? Hur mycket oxidationsmedel behövs? Föroreningshalt: Konc. oxidant: BTEX > 1500 µg/l grundvatten Hydrocarbons > 250 mg/kg TS in soil 20g/kg soil Oxidant dosering: Dosering vid t 0 Försökstid: 47 dgr 11

12 ISCO case study 1. Provtagning av borrkärna 2. Bestämning av soil oxidant demand (SOD) 3. Prep av mark-grundvatten suspensioner med kontaminerat material + oxidant 4. Provtagning vid olika tidpunkter 5. Instrumentell analys av föroreningar 12

13 ISCO case study - Resultat Dosering av oxidant i stort överskott mot SOD Tiden (47dgr) erfarenhetsbaserad Reduktion var inte åtgärdsmål utan mått vad ISCO klarade Resultat användes för beräkning av åtgärd i fält 13

14 Kemisk analys under åtgärd: Anaerob bionedbrytning av klorerade lösningsmedel ph 5-9 (optimalt 6-8) Redox, konduktivitet, temperatur Primära klorerade lösningsmedel Nebrytningsprodukter (ex. VC, eten, etan) O 2 (<0.5 mg/l); CO 2 TOC/DOC (>20-50 mg/l) Andra organiska föroreningar, BTEX och olja (elektrondonator) VFA (som mått på tillgång på fermenterat el tillsatt substrat, >10-20 mg/l) Oorganiska joner Sulfat (<20 mg/l), sulfid Nitrat (<1 mg/l), nitrit Klorid Mn Fe (II/III) Metan (metanogenes; >1 mg/l) Clu-in.org, US-EPA NV, Rapport 5663, 2007 Eurofins Environment Testing Sweden AB

15 Processbarhet Fördelar och begränsningar Fördelar: Mer väl underbyggda åtgärdsutredningar inkl teknikval Mer optimal metod vs åtgärdsmål Spara tid och pengar genom att undvika misstag Problemägare, utredare (miljökonsult), tillsynsmyndighet, teknik suppliers (behandlare) får alla ett mer objektivt underlag Möjlighet att testa toxicitetsförändringar, nedbrytningsprodukter och mobilitet Möjlighet till att simulera olika miljöändringar för att undersöka metodens beständighet Begränsningar Tid försök med bioremediering totalt upp till 3-4 mån Måste utföras i projektform helst med flera parter involverade Kostnad i mindre projekt Labförsök vs. fält Andra begränsningar är styrande för åtgärdsmetod 15

16 Tack till Dr Thomas Günther och Alexander de Roy vid Eurofins Umwelt Ost, Jena, DE Tack för att ni lyssnade! Välkommen att kontakta mig! Document name: File name: EDR: Document owner: Last modified on: 16