NL2015167B1 - Werkwijze en inrichting voor het bergen van verontreinigd materiaal. - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft het bergen van verontreinigd materiaal onder een waterlaag in het bijzonder het bergen van bodemas. De uitvinding verschaft hiertoe een werkwijze voor het bergen van een verontreinigd materiaal onder een waterlaag, omvattende de bewerkingsstappen van het toevoeren van het verontreinigde materiaal en het aanbrengen van het verontreinigd materiaal in een zich onder een waterlaag bevindende retentielaag en waarbij het verontreinigd materiaal niet in contact staat met de waterlaag, en de retentielaag bodemmateriaal omvat waarbij het toegevoerde verontreinigde materiaal zonder verdere bewerking wordt aangebracht in de retentielaag en waarbij het in de retentielaag aangebrachte verontreinigd materiaal volledig wordt omsloten door bodemmateriaal. Tevens verschaft de uitvinding een inrichting voor het bergen van verontreinigd materiaal.

Description

Werkwijze en inrichting voor het bergen van verontreinigd materiaal

De uitvinding betreft een werkwijze en inrichting voor het bergen van verontreinigd materiaal. In het bijzonder betreft de uitvinding het bergen van verontreinigd materiaal onder natte condities.

Jaarlijks wordt er in Europa enkele tientallen miljoen ton verontreinigd materiaal gegenereerd door afvalcentrales. Dit materiaal wordt veelal afgezet als bouwstof in de wegenbouw, bijvoorbeeld als vulmateriaal in hoofdzakelijk taluds voor en als ophoging onder snelwegen, of in de constructie van geluidsbarrières.

De toepassing van verontreinigd vulmateriaal is echter beperkt door het gevaar van uitloging van zware metalen en zouten, zoals sulfaten en chloriden, hetgeen tot verontreiniging van het grondwater kan leiden. Om deze reden is het op een stortplaats bergen van verontreinigde materialen aan strenge eisen onderhevig, zeker als deze materialen (in)direct in contact kunnen komen, door middel van uitloging van zware metalen en zouten, met drink- of recreatiewaterbassins. Er is de industrie, overheden en maatschappelijke organisaties veel aan gelegen de toepasbaarheid van verontreinigd materiaal verder te vergroten.

Europese octrooiaanvrage EP 2 708 293 Al beschrijft een werkwijze voor het bergen van een verontreinigd materiaal onder een waterlaag. Het verontreinigd materiaal wordt vermengd met bodemmateriaal alvorens dit mengsel in of onder een zich onder een waterlaag bevindende retentielaag omvattende bodemmateriaal te brengen. Gedurende het transport van het mengsel door de waterlaag staat het mengsel niet in contact met de waterlaag.

Amerikaans octrooi US 5,915,885 beschrijft een werkwijze en op een inrichting voor de verplaatsing van een massa naar een onder het aardoppervlak en onder een grondmassa liggend gebied. De te verplaatsen massa wordt voorbehandeld alvorens deze te verplaatsen naar een onder het aardoppervlak en onder een grondmassa liggend gebied. Verwerking van een voorbehandelde massa in een aquatische omgeving wordt tevens beschreven.

Een doel van onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterde werkwijze en inrichting voor het bergen van verontreinigd materiaal onder een waterlaag.

De uitvinding verschaft hiertoe een werkwijze voor het bergen van een verontreinigd materiaal onder een waterlaag omvattende de bewerkingsstappen van: a) het toevoeren van het verontreinigde materiaal en b) het aanbrengen van het verontreinigd materiaal in een zich onder een waterlaag bevindende retentielaag, waarbij het verontreinigd materiaal in bewerkingsstap d) niet in contact staat met de waterlaag, en de retentielaag bodemmateriaal omvat, waarbij het in bewerkingsstap a) toegevoerde verontreinigde materiaal zonder verdere bewerking wordt aangebracht in de retentielaag en waarbij het in de retentielaag aangebrachte verontreinigd materiaal volledig wordt omsloten door bodemmateriaal.

Een voordeel van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is dat door het aanbrengen van verontreinigd materiaal in een, zich onder een wateroppervlak of grondwaterstand bevindende, retentielaag de uitloging van verontreiniging, waaronder zware metalen, zeer sterk wordt gereduceerd vergeleken met een, in een zich boven het wateroppervlak of grondwaterstand bevindende retentielaag aangebracht verontreinigd materiaal. In de bekende huidige toepassing, wordt verontreinigd materiaal in een retentielaag aangebracht waarvan de retentielaag, bestaande uit klei of kunststoffolie, zich boven een wateroppervlak of grondwaterstand bevindt. Externe factoren, waaronder atmosferische invloeden zoals regenwater, bevochtigen de retentielaag met als gevolg dat het water onder invloed van de zwaartekracht door het verontreinigde materiaal percoleert. Als gevolg van het percolerende water vindt er uitloging plaats van verontreinigingen, waaronder zware metalen, uit het geïsoleerde verontreinigd materiaal. De werkwijze volgens onderhavige uitvinding voorkomt het probleem van uitloging van verontreinigingen, waaronder zware metalen, door verontreinigd materiaal in een retentielaag te brengen waarbij de retentielaag zich onder een wateroppervlak en/of grondwaterstand bevindt. Het bijkomende voordeel van het direct aanbrengen van verontreinigd materiaal, in plaats van een mengsel zoals beschreven in Europese octrooiaanvrage EP 2 708 293 Al, in een retentielaag die zich onder een waterlaag bevindt, is dat een hogere concentratie verontreinigd materiaal in de bodem gebracht kan worden bij een gelijkblijvend volume en waarbij geen handelingen voorafgaand aan de berging noodzakelijk zijn. De werkwijze volgens onderhavige uitvinding verschaft derhalve een berging met een verhoogde bergingscapaciteit.

Bij voorkeur wordt hierbij in bewerkingsstap b) het verontreinigd materiaal onder druk aangebracht in de retentielaag, welke druk zodanig gekozen is dat enkel vermenging optreedt van een buitenste laag van het in de retentielaag aangebrachte verontreinigd materiaal met het in de retentielaag bevindende bodemmateriaal. Door de vorming van een buitenste laag waarbij het verontreinigd materiaal zich vermengd met het reeds in de bodem aanwezige bodemmateriaal een voor het zich in de kern bevindende verontreinigd materiaal ondoordringbare schil ontstaan.

De onderhavige uitvinding verschaft derhalve een nuttige toepassing voor het bergen van verontreinigd materiaal. Immers, door het in een retentielaag brengen van het verontreinigd materiaal verschaft de uitvinding derhalve een werkwijze voor het ophogen van de retentielaag teneinde ontwikkeling van natuur in de zich boven de retentielaag bevindende wateroppervlak te bevorderen.

Opgemerkt wordt dat bij voorkeur de druk, die op het verontreinigd materiaal wordt uitgeoefend, zodanig gekozen is dat de kern van het in de retentielaag aangebrachte verontreinigd materiaal zich niet met het bodemmateriaal vermengd. Hierdoor wordt een verhoogde bergingscapaciteit verkregen. Immers, het vooraf mengen van verontreinigd materiaal met bodemmateriaal is niet langer benodigd om uitloging van zware metalen te voorkomen. Bij voorkeur wordt de druk zodanig gekozen dat ten hoogste 20% van het in de retentielaag aangebrachte verontreinigd materiaal zich met het bodemmateriaal vermengd. Bij verder voorkeur ten hoogste 15%, bij meer voorkeur ten hoogste 10% of ten hoogste 5%.

Onder “verontreinigd materiaal” wordt materiaal verstaan waarvan het eluaat één of meerdere zware metalen bevat waarvan de concentratie boven de vastgestelde interventiewaarde ligt. Als referentie wordt hier een interventiewaarde voor koper van 75 pg/l aangehouden. Voor zware metalen als cadmium en lood geldt een interventiewaarde van respectievelijk 6 pg/l en 75 pg/l. Verontreinigd materiaal kan bijvoorbeeld al dan niet bewerkt bodemas omvatten of reststromen van de bewerking van bodemas omvatten. De concentraties zware metalen in bijvoorbeeld bodemas liggen boven de interventiewaarden hetgeen verontreiniging van het grondwater kan veroorzaken. Voorbeelden van bodemas zijn AEC-bodemas en E-bodemas of poederkoolbodemas.

De term “bodemmateriaal” omvat materiaal dat is vrijgekomen uit de bodem of oever van een oppervlaktewaterlichaam of uit niet waterhoudende bodemsoorten. Bodemmateriaal omvat zowel droog als nat bodemmateriaal. Droog bodemmateriaal kan bijvoorbeeld grond en/of zand omvatten. Nat bodemmateriaal kan bijvoorbeeld opgebaggerd bodemmateriaal omvatten, zoals baggerspecie, slib of natte klei. Bij voorkeur is het bodemmateriaal volgens onderhavige uitvinding niet verontreinigd en vallen de concentraties zware metalen binnen de interventiewaarden zoals hierboven gedefinieerd.

De isolatielaag volgens onderhavige uitvinding omvat materiaal, bij voorkeur niet-verontreinigd bodemmateriaal, zoals schone grond en/of schone bagger. De retentielaag kan bijvoorbeeld verontreinigde bagger omvatten.

De waterlaag kan volgens onderhavige uitvinding een oppervlaktewaterlaag omvatten. In geval van een oppervlaktewaterlaag kan deze worden gevormd door een meer of waterbassin.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens onderhavige uitvinding omvat deze verder het aanbrengen en/of het aanvullen van de retentielaag. In een voorkomend geval bevat de locatie voor het bergen van het verontreinigd materiaal een natuurlijke retentielaag bestaande bodemmateriaal. De huidige uitvinding voorziet in het geval een dergelijke natuurlijke retentielaag ontbreekt in het aanbrengen van een retentielaag bestaande uit niet-verontreinigd bodemmateriaal alvorens de werkwijze volgens onderhavige uitvinding uit te voeren. Indien nodig kan gedurende de uitvoering van de werkwijze de retentielaag worden aangevuld met bodemmateriaal. Bij verdere voorkeur wordt een isolatielaag aangebracht alvorens de retentielaag aan te brengen.

De isolatielaag volgens onderhavige uitvinding heeft in een voorkomend geval een hoogte van ten minste (ongeveer) 1 meter, bij voorkeur is deze hoogte ten minste ongeveer 2 meter om een voldoende isolerende laag te realiseren.

De term “ongeveer” zoals hierin gebruikt is bedoeld om waarden te omvatten met een afwijking van 10% van de aangegeven waarden. Bij voorkeur omvat de term “ongeveer” waarden die 5% afwijken van de aangegeven waarden.

In een verdere uitvoeringsvorm volgens onderhavige uitvinding bedraagt de afstand tussen het in of onder de retentielaag aangebrachte verontreinigd materiaal en de zich boven de retentielaag bevindende waterlaag ten minste ongeveer 1 meter, bij voorkeur bedraagt deze afstand ten minste ongeveer 2 meter.

In een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens onderhavige uitvinding omvat de werkwijze verder het aanvoeren van water ter vermenging van het aangevoerde verontreinigd materiaal alvorens het met water verdunde verontreinigd materiaal in een zich onder een waterlaag bevindende retentielaag te brengen. Het vermengen van het aangeleverde verontreinigd materiaal met een hoeveelheid water verhoogt de verpompbaarheid van het in de retentielaag te brengen verontreinigd materiaal.

Het verontreinigd materiaal staat niet in contact met de waterlaag gedurende het transporteren van het verontreinigd materiaal door een door de waterlaag verlopende leiding. In een uitvoeringsvorm is de leiding een hoofdzakelijk verticaal geplaatste cilindervormige leiding. Bij voorkeur is de cilindervormige leiding ingericht om deze op- en neer te kunnen bewegen of ten opzichte van het bodemoppervlak te kunnen verplaatsen in het horizontale vlak.

In een verdere uitvoeringsvorm volgens onderhavige uitvinding bevat de werkwijze een bewerkingsstap c) waarin na het aanbrengen van het verontreinigd materiaal, een mengsel bestaande uit hoofdzakelijk bodemmateriaal door de leiding wordt getransporteerd alvorens de leiding uit de retentielaag te verwijderen.

De uitvinding verschaft verder een inrichting voor het bergen van een verontreinigd materiaal onder een waterlaag, omvattende ten minste één toevoerinrichting voor het aanvoeren van het verontreinigde materiaal en ten minste één stortinrichting welke stortinrichting een aan- en afvoeropening omvat, waarbij de aanvoeropening van de stortinrichting is verbonden met de ten minste ene toevoerinrichting en waarbij de afvoeropening van de stortinrichting is aangebracht in een zich onder een waterlaag bevindende retentielaag. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding verschilt met de inrichtingen zoals deze zijn beschreven in bovengenoemde aangehaalde literatuur in dat de inrichting geen bewerkingsinrichting, zoals een menginrichting, omvat voor verdere bewerking van het aan te voeren verontreinigd materiaal. De inrichting volgens onderhavige uitvinding betreft derhalve een vereenvoudigde inrichting welke reeds geschikt is voor het bergen van verontreinigd materiaal.

In een verdere uitvoeringsvorm omvat de toevoerinrichting voor het aanvoeren van verontreinigd materiaal ten minste één trechter voor het lossen van het verontreinigd materiaal. Een trechter maakt het mogelijk om verontreinigd materiaal dat wordt aangevoerd door schepen te lossen in de stortinrichting.

In een verdere uitvoeringsvorm volgens onderhavige uitvinding omvat de stortinrichting een hoofdzakelijk verticaal geplaatste leiding. Omvat de leiding verder een transportschroef waarmee het verontreinigd materiaaldoor de leiding in de richting van de retentielaag wordt getransporteerd. Een dergelijke transportschroef heeft als verder voordeel dat het verontreinigd materiaal in de retentielaag kan worden geperst.

Vervolgens zal de onderhavige uitvinding verder worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarin voorstellen:

Figuur 1: een stortinrichting die uitmondt in een retentielaag.

Figuur 1 geeft een stortinrichting 11 weer die hoofdzakelijk verticaal gepositioneerd is en een waterlaag 12 doorsnijdt en uitmondt in een retentielaag 13, die in onderhavige uitvoeringsvorm bodemmateriaal omvat. De retentielaag 13 kan reeds aanwezig zijn of werd vanaf bijvoorbeeld een drijfwerktuig door de stortkokers (hier niet afgebeeld) onder het wateroppervlak gebracht. De stortinrichting omvat een doorvoerleiding 14, zoals een cilindervormige buis, omvattende een transportschroef 15 die het verontreinigd materiaal 10 in de retentielaag 13 perst. De retentielaag 13 kan aan de onderkant zijn voorzien van een isolatielaag 16 omvattende schone bagger. De isolatielaag 16 is bij voorkeur aangebracht op een zandbodem 17. In het uitvoeringsvoorbeeld zoals afgebeeld in Figuur 1 vormt een reeds aangebrachte hoeveelheid verontreinigd materiaal 18 een laag 19 met de in Figuur 1 afgebeelde tweede hoeveelheid verontreinigd materiaal 10. De uitvinding verschaft derhalve een werkwijze voor het ophogen van de retentielaag 13 teneinde ontwikkeling van natuur te bevorderen.

Claims (16)

1. Werkwijze voor het bergen van verontreinigd materiaal (10, 18) onder een waterlaag (12), omvattende de bewerkingsstappen van: a) het toevoeren van het verontreinigde materiaal (10, 18); en b) het aanbrengen van het verontreinigd materiaal (10, 18) in een zich onder de waterlaag (12) bevindende retentielaag (13), waarbij het verontreinigd materiaal (10, 18) in bewerkingsstap b) niet in contact staat met de waterlaag (12) en de retentielaag (13) bodemmateriaal omvat, met het kenmerk dat het in bewerkingsstap a) toegevoerde verontreinigde materiaal (10, 18) zonder verdere bewerking wordt aangebracht in de retentielaag (13) en waarbij het in de retentielaag (13) aangebrachte verontreinigd materiaal (10, 18) volledig wordt omsloten door bodemmateriaal.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat in bewerkingsstap b) het verontreinigd materiaal (10, 18) onder druk wordt aangebracht in de retentielaag (13), welke druk zodanig gekozen is dat enkel vermenging optreedt van een buitenste laag van het in de retentielaag (13) aangebrachte verontreinigd materiaal (10, 18) met het in de retentielaag (13) bevindende bodemmateriaal.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de druk zodanig gekozen is dat de kern van het in de retentielaag (13) aangebrachte verontreinigd materiaal (10, 18) zich niet met het bodemmateriaal vermengd.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk dat de druk zodanig gekozen is dat het percentage van het in de retentielaag (13) aangebrachte verontreinigd materiaal (10, 18) dat zich met het bodemmateriaal vermengd ten hoogste 20% bedraagt, bij voorkeur ten hoogste 15%, ten hoogste 10% of ten hoogste 5% bedraagt.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat deze verder het aanbrengen en/of aanvullen van de retentielaag (13) omvat.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de zich onder de retentielaag (13) een isolatielaag (16) bevindt.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de hoogte van de isolatielaag (16) ten minste 1 meter bedraagt.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het verontreinigd materiaal (10, 18) in de retentielaag (13) boven de isolatielaag (16) wordt aangebracht.

9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de afstand tussen het in of onder de retentielaag (13) aangebrachte verontreinigd materiaal (10, 18) en de zich boven de retentielaag (13) bevindende waterlaag (12) ten minste 1 meter bedraagt.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het niet in contact komen van het verontreinigd materiaal (10, 18) met de waterlaag (12) wordt gerealiseerd door het transporteren van het verontreinigd materiaal (10, 18) door een door de waterlaag (12) verlopende leiding (14).

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het verontreinigd materiaal (10, 18) bodemas omvat.

12. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de isolatielaag (16) niet-verontreinigde baggerspecie omvat.

13. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de waterlaag (12) een waterbassin omvat.

14. Inrichting voor het bergen van een verontreinigd materiaal (10, 18) onder een waterlaag (12), omvattende: ten minste één toevoerinrichting voor het aanvoeren van het verontreinigd materiaal (10, 18); en ten minste één stortinrichting (11) omvattende een aan- en afvoeropening, waarbij de aanvoeropening van de stortinrichting (11) is verbonden met de ten minste ene toevoerinrichting en waarbij de afvoeropening van de stortinrichting (11) is aangebracht in een zich onder een waterlaag (12) bevindende retentielaag (13), met het kenmerk dat de inrichting geen bewerkingsinrichting, zoals een menginrichting, omvat voor verdere bewerking van het aan te voeren verontreinigd materiaal (10, 18).

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk dat de toevoerinrichting voor het aanvoeren van verontreinigd materiaal (10, 18) ten minste één trechter voor het lossen van het verontreinigd materiaal (10, 18) omvat.

16. Inrichting volgens conclusie 14 of 15, met het kenmerk dat de stortinrichting (11) een hoofdzakelijk verticaal geplaatste leiding (14) omvat en waarbij de leiding (14) een transportschroef (15) omvat.