NL8100879A

NL8100879A - Werkwijze voor het verwijderen van ongewenste bestanddelen uit de grond.

Info

Publication number: NL8100879A
Application number: NL8100879A
Authority: NL
Original assignee: Tno
Priority date: 1981-02-23
Filing date: 1981-02-23
Publication date: 1982-09-16
Also published as: CA1201970A; JPS57174103A; EP0059020A1

Description

% . *

Werkwijze voor het verwijderen van ongewenste bestanddelen uit de grond.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van ö'ngewenste bestanddelen uit de grond.Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van ongewenste bestanddelen, zoals toxi-5 sche bestanddelen, uit de grond door extraktie met een daarvoor geschikt extraktiemiddel.

Lange tijd is weinig of geen aandacht besteed aan de gevolgen van het storten van industrieafval, al dan niet op daarvoor aangewezen plaatsen.De laatste decennia is echter in 10 toenemende mate de aandacht gericht op de gevolgen van indus-trieële verontreinigingen.Daarbij ging de aandacht in eerste instantie uit naar de verontreiniging van oppervlakte wateren, zoals de rivieren(in het bijzonder de Rijn), meren, zoals de Grote Meren in de Verenigde Staten, en ook zeeën, waarbij het 15 vooral om verontreiniging door olie gaat.Van recenter datum is de aandacht voor de verontreiniging van de grond door ongewenste bestanddelen.Dergelijke bestanddelen, die veelal giftig zijn voor bepaalde planten en/of dieren, zijn op een aantal verschillende manieren aangepakt, maar geen van de tot nu toe 20 voorgestelde methoden heeft gevoerd tot een uit het oogpunt van kosten en logistiek aantrekkelijke oplossing.

De tot nu toe gebruikelijkste methode bestaat uit het afgraven en uitgraven van de verontreinigde grond, die daarna op een speciaal daarvoor bestemde plaats wordt gestort of be-25 werkt.Dit vergt gewoonlijk 'transport van grote volumina grond over betrekkelijk grote afstanden, voorzover het de vervuilde grond bestreft, alsmede het aanvoeren van "schone" grond ter opvulling van het aldus ontstane gat, waarbij het eveneens gaat om transport van grote volumina, waarbij onder gunstige 30 omstandigheden de afstand betrekkelijk gering kan zijn.

Een andere methode bestaat uit het immobiliseren van de ongewenste bestanddelen van het afval in de grond.Als voorbeeld zij vermeld het chemisch binden van zware metalen met chelaat vormende ionenuitwisselaarharsen, zoals beschreven in Ned.O.A.

35 7508582, waardoor wordt voorkomen, dat de zware metalen nog een toxische werking uitoefenen.Verder kunnen dergelijke zware ^ metalen worden gebonden met een mercapto-s-triazine, zoals een ^4-0 08 7 9 • % - 2 - mono-, di- of trimercapto-s-triazine, door dat als zodanig of in de vorm van een wateroplosbaar zout aan de grond toe te voegen, zoals wordt beschreven in Nederlandse octrooiaanvrage 7211368.In deze genoemde gevallen blijven de verontreiniging-5 en in de grond achter, zij het, dat ze door de gebonden toestand waarin ze worden gebracht, niet meer of althans in veel geringere mate schadelijk zijn. .

Daarnaast zijn er vele methoden bekend om allerlei materialen in de grond te brengen, in het bijzonder kunstmest, en 10 andere groeibevorderende materialen, alsmede ziektewerende of ziektebestrijdende middelen en grondverstevigingsmiddelen, maar het verwijderen van ongewenste bestanddelen uit de grond is uit deze stand van de techniek niet te leren.

De uitvinding heeft nu betrekking op een werkwijze waar-15 door de bovengenoemde nadelen geheel of althans grotendeels worden vermeden.De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van ongewenste bestanddelen uit de grond, doordat men de verontreinigde grond extraheert met een voor de betreffende bestanddelen geschikt oplosmiddel onder 20 afscherming van tenminste de naastgelegen grond, en het aldus gevormde extrakt op op zichzelf bekende wijze afvoert.Aldus wordt horizontale verspreiding van de ongewenste bestanddelen voorkomen.Afhankelijk van de struktuur van de grond en het peil van het grondwater, kan het wenselijk zijn om tevens een 25 horizontale afscherming ten opzichte van ondergelegen grond aan te brengen teneinde vertikale verspreiding naar het grondwater toe te voorkomen.Wegens de kosten die verbonden zijn aan het transport van grond verdient het de voorkeur dat de grond ter plaatse wordt behandeld.Het is desgewenst echter 30 ook mogelijk om de verontreinigde grond over te brengen naar een, bij voorkeur nabijgelegen, ruimte, die op overeenkomstige van de naastgelegen grond, en zo nodig ook de ondergelegen grond, afgeschermd is.Een dergelijke ruimte zal gewoonlijk in de vorm van een kuil zijn friet voor de hoeveelheid verontrei-35 nigde grond geschikte afmetingen, en wel zodanig,· dat de verontreinigde grond in zijn totaal, of onderverdeeld in twee of meer porties, daarin, of verdeeld over een aantal dergelijke ruimten, kan worden behandeld.

Door de'afscherming van de verontreinigde grond van de 8100879

Jr * - 3 " naastgelegen,· en desgewenst’ ook ondergelegen grond, wordt voorkomen dat de verontreinigde bestanddelen in de naastgelegen, en eventueel ook ondergelegen grond kunnen diffunderen, waarna de verwijdering van de verontreinigende bestanddelen, afhanke-5 lijk van hun aard, in een aan de omstandigheden aangepaste tijdsduur kan geschieden, en waarbij desgewenst het begin van deze behandeling geruime tijd kan worden opgeschort.

De bij de werkwijze volgens de uitvinding benodigde afscherming moet volledig, of althans grotendeels niet-doorlaat-10 baar zijn voor de te verwijderen bestanddelen, alsmede het gebruikte extraktiemiddel of de te gebruiken extraktiemiddelen.

Een dergelijke afscherming kan b.v. bestaan uit een damwand, die vele jaren als zodanig dienst kan blijven doen.Daarbij kan desgewenst aan de buitenkant een draineringssysteem worden aan-15 gebracht om eventueel door de damwand heen sijpelend water en/ of ander extraktiemiddel op te vangen en af te voeren.Desgewenst kan de damwand ook worden voorzien van een bekleding met een geschikt folie, dat inert is onder de heersende omstandigheden. Een dergelijke bekleding kan aan de binnen- en/of buiten-20 zijde van een damwand zijn aangebracht.In plaats van een damwand van de gebruikelijke U-vormige platen, kan ook,en bij voorkeur, een kleischerm van gebruikelijke samenstelling, b.v. op basis van bentoniet, worden aangebracht.Een dergelijke wand hardt ter plaatse uit en wordt volkomen ondoorlaatbaar voor wa-25 ter.Dergelijke kleiwanden kunnen worden aangebracht door eerst een sleuf van gewenste breedte, b.v. 10 cm, te maken, en deze daarna met het gekozen kleimengsel vol te storten.

De zijdelingse afscherming dient tot beneden de onderkant van de verontreinigde grond te steken,Gewoonlijk is daar-30 toe een zijdelingse wand tot een diepte van 10 tot 15 m onder het maaiveld voldoende.

Indien de omstandigheden het risiko van doorsijpelen in het grondwater niet uitsluiten, kan het wenselijk zijn om ook een horizontale afscherming' aan te brengen.Een dergelijke hori-35 zontaai verlopende afscherming kan eveneens uit een geschikt kleimengsel worden gevormd volgens op zichzelf bekende technieken. In plaats daarvan kan een dergelijke horizontaal verlopende afscheiding ook worden gevormd door bevriezen, zoals b.v.

•wordt beschreven in Civil Engineering, december 1977, bl.53 ff.

8100879 • 4 -

» X

In dit verband zij opgemerkt, dat ook de vertikale afscheiding door bevriezen kan worden gevormd.Het zal duidelijk zijn, dat bij toepassing van bevriezing van grond voor de vorming van de gehele afscheiding of een gedeelte daarvan, dé toegepaste koe-5 ling zodanig dient te zijn, dat gedurende de gehele behandeling van de verontreinigde grond, de aldus door bevriezing gevormde afscheiding geen wezenlijke onderbrekingen gaat vertonen, daar anders de afschermende werking tenminste ten dele verloren zou gaan.Aangezien voor het koelen, om de bevriezing in stand te 10 houden, veel energie nodig is, alsmede toezicht om een goed v funktioneren daarvan te verzekeren, verdient een statische afscheiding, die geen nader toezicht behoeft, de voorkeur.

Nadat de verontreinigde grond op de hierboven beschreven wijze is afgeschermd van de naastgelegen grond, en desgewenst 15 ook de ondergelegen grond, wordt de extraktie volgens de uitvinding uitgevoerd.Daarvoor kunnen, afhankelijk van de aard van de ongewenste bestanddelen, daarvoor geschikte extraktie-middelen worden gebruikt.Als voorbeelden van extraktiemiddelen die bij de werkwijze volgens de uitvinding gebruikt kunnen 20 worden, kunnen worden genoemd waterige en organische oplosmiddelen, zoals water(desgewenst met verlaagde of verhoogde pH), alcoholen, zoals b.v. ethanol of butanol, mengsels van alcohol en water, en petroleumether.Afhankelijk van de aard van het extraktiemiddel en de aard van de verontreiniging, kan 25 de aanwezigheid van een oppervlakaktief middel de extraktie in gunstige zin beïnvloeden.Bi-j de keuze van het te gebruiken extraktiemiddel is het van belang, dat het betreffende extraktiemiddel gemakkelijk en volledig, of althans vrijwel volledig, uit de behandelde grond kan worden verwijderd, of, indien dat 30 laatste niet mogelijk is, geen nadelige werking in de gereinigde grond uitoefent.

Het betreffende extraktiemiddel kan op iedere daarvoor geschikte manier op en/of in de verontreinigde grond worden gebracht, zoals b.v. door beregenen en/of injekteren.Afhankelijk 35 van de aard van het gebruikte extraktiemiddel zal dit ofwel gemakkelijk in de verontreinigde grond wegzakken naar dieper gelegen lagen en daar via daarvoor bestemde afvoeropeningen worden afgezogen, zoals b.v·. met behulp van pompen, of het extraktiemiddel zal, met de daarin opgeloste verontreiniging(en) 40 onder invloed van de zuigwerking van de pompen^ naar de dan 81 0 08 7 9 f η - 5 - boven de verontreinigde grond gelegen afvoerwegen opstijgen.

In het eerste geval wordt het extraktieraiddel boven de·verontreinigde grond aangevoerd, hetzij door beregenen of door injekte-ren in een boven de verontreinigde grond gelegen laag, of 5 zelfs in de verontreinigde grond, terwijl in het tweede geval het extraktieraiddel wordt geinjekteerd in een laag onder de verontreinigde grond en desgewenst ook gedeeltelijk daarin.Om de beoogde extraktie tot stand te kunnen brengen is --een geschikte uitvoeringsvorm, dat, afhankelijk van de doorlaatbaar- 10 heid van de grond, in het verontreinigde gebied bronnen of put- 2 ten worden geslagen per iedere 5 tot 10 m , die ieder 5-10 m lang zijn.Indien de extraktie wordt uitgevoerd door bevloeien met een geschikt extraktiemiddel, wordt water in een dieper gelegen laag samen met extrakt via de putten aan de grond ont-15 trokken.In het andere geval wordt extraktiemiddel via de bronnen in de grond geperst.Vervolgens komt het extraktiemiddel naar het oppervlak van de grond en daar wordt het afgepompt voor verdere bewerking.

Indien vluchtige extraktiemiddelen worden gebruikt, ver-20 dient het aanbeveling het te behandelen oppervlak af te dekken met een voor de damp van het extraktiemiddel ondoorlaatbaar materiaal, opdat zo weinig mogelijk extraktiemiddel door verdamping verloren zal gaan.

Indien de grond ondoorlatend is, zullen de verontreini-25 gingen dicht onder het oppervlak of zelfs aan het oppervlak liggen, en niet dieper in de grond doordringen.Voor dergelijke gevallen kan de verontreiniging het eenvoudigste door 'afgraven van een betrekkelijk dunne oppervlaktelaag worden verwijderd.

Zulks zal echter slechts in een beperkt aantal gevallen nodig 30 zijn, aangezien de verontreiniging plaatsgebonden is en het gevaar van verspreiding derhalve verwaarloosbaar is.Indien de grond echter doorlatend is, kunnen de verontreinigingen tamelijk diep in de grond doordringen.Om in een dergelijk geval de verontreinigingen door afgraven te verwijderen is echter een 35 dermate grote grondverplaatsing nodig, dat een dergelijke oplossing zeer kostbaar wordt, zulks des te meer, omdat het aldus door afgraven ontstane gat weer moet worden opgevuld met van elders aan te voeren grond.Het is in het bijzonder voor ^ doorlatende grond, dat de uitvinding een werkwijze verschaft, 8V0 0 8 7 9 w ^ i - 6 - waarmee ten opzichte van de'' bekende technieken een aanzienlijke kostenbesparing wordt verkregen.

De werkwijze· volgens de uitvinding kan worden toegepast voor zowel vaste als vloeibare verontreinigingen.Als voorbeel-_5 den van vaste verontreinigingen worden genoemd metaalresten, al dan niet in gebonden vorm; als voorbeelden van vloeibare verontreinigingen worden genoemd bepaalde organische oplosmiddelen, zoals benzeen en tolueen, die in de grond geadsorbeerd zijn.

•10 De tijdsduur van de extraktie van de verontreinigde grond is niet kritisch aangezien de afscherming, voorzover die niet door bevriezing tot stand is gebracht, van statische aard is en vele jaren zonder enig nader toezicht in stand zal blijven. De extraktie zelf kan, nadat deze eenmaal in werking is ge-15 steld, met zeer beperkt toezicht iedere gewenste tijdsduur worden voortgezet.Zo zal men b.v, in het geval van een giftige verontreiniging, die in een concentratie boven de toelaatbare maximumgrens aanwezig is, er naar streven in snel tempo de concentratie tot beneden de genoemde grens te verlagen.De 20 verdere verwijdering van de, verontreiniging kan dan ofwel tot , een later tijdstip worden uitgesteld, of desgewenst in een veel trager tempo worden uitgevoerd.

Het met de werkwijze volgens de uitvinding verkregen ex-trakt kan, na verzamelen, desgewenst volgens een op zichzelf 25 bekende fysische of chemische methode worden behandeld.Dit kan b.v. bestaan uit het behandelen met een geschikt absorptiemid-del, waarna het extraktiemiddel- voor hernieuwd gebruik kan worden gerecirculeerd.Zo kan voor een waterig extrakt b.v. ak-tieve kool geschikt als absorptiemiddel worden gebruikt.Ook 30 kan het extraktiemiddel op gebruikelijke wijze worden verdampt en door kondensatie voor hernieuwd gebruik worden teruggewonnen. De aldus achterblijvende verontreiniging, of de op absorptiemiddel geconcentreerde verontreiniging kan daarna op als zodanig bekende wijze worden'vernietigd, al dan niet na vooraf-35 gaande regeneratie, of verder worden verwerkt tot andere bruikbare produkten.Zo kunnen b.v. vele metalen, die -b.v. door floc-culeren bij hoge pH kunnen worden geïsoleerd, als zodanig of na nadere bewerking voor kleuren van sier- en vloertegels wor-

Ql den gebruikt.Eventueel optredende kanaalvorming in de te extra- 40 heren grond kan- worden gecompenseerd door het ter plaatse van m 0 08 7 9 - 7 - een dargelijke kanaalvorming aanbrengen van een extra put of bron.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarin twee uitvoeringsvormen worden 5 weergegeven.

Fig.1 is een vertikale doorsnede van het afgeschermde stuk verontreinigde grond met omliggende grond, met bronnen;

Fig.2 is een horizontale doorsnede van Fig.1 ter hoogte van de daarin aangegeven uitstroomtliters; 10 Fig.3 is een vertikale doorsnede van het afgeschermde stuk verontreinigde grond met omliggende grond, met putten;

Fig.4 is een horizontale doorsnede van Fig.3 ter hoogte van de daarin aangegeven putten.

In Fig.1 wordt een uitvoeringsvorm weergegeven waarin 15 een waterafsluitende afscherming 1 vertikaal van het maaiveld 2 tot in een waterafsluitende laag 3 loopt rondom de te extraheren verontreinigde laag 4.Binnen de waterafsluitende afscherming 1 is het maaiveld 2 ontdaan van de humuslaag tot de bovenste grondlaag 5.Binnen de aldus afgeschermde ruimte 6 zijn 20 bronnen 7 op een onderling geschikte afstand geslagen, die bestaan uit een toevoerbuis 8, die verder vertikaal door de verontreinigde laag 4 loopt als buis 9, die aan het uiteinde voorzien is van uitstrcomfliters 10.In de getoonde uitvoeringsvorm ligt de verontreinigde laag van 4 tot 6 m onder het maaiveld, 25 liggen de uitstroomfliters 8 tot 10 m onder het maaiveld, is de diameter van de verontreinigde laag 4 ongeveer 9 m, en ligt de horizontale waterafsluitende laag 3 op ongeveer 13 m.Via toevoer 8 wordt het gewenste extraktiemiddel onder druk via de uitstroomfalters in de grond gebracht, waarna het extraktiemid-30 del aan de bovenkant uittreedt en door afpompen en zuiveren opnieuw kan worden gebruikt.De bronnen staan hart op hart 3 m van elkaar, het totale debiet een ingevoerd extraktiemiddel be- o draagt 100-500 1/irT/dag bij een overdruk van 2-3 m' waterdruk. Deze methode is in het bijzonder geschikt als de verontreini-35 gingen lichter dan water zijn.

Fig.2 geeft aan hoe de waterafsluitende afscherming 1 verloopt en hoe de bronnen 7 ten opzichte van deze afscherming en ten opzichte van elkaar -zijn opgesteld.

Fig.3 geeft een omgekeerd verloop van het extraktiemiddel 40 weer met een overeenkomstige waterafsluitende afscherming 1, 8100879 ^ % - - 8 - maaiveld 2, waterafsluitende laag 3, verontreinigde laag 4 en bovenste grondlaag 5.Binnen .de aldus afgeschermde ruimte 6 zijn putten 7' geslagen op een onderling geschikte afstand, die bestaan uit afzuigfliters 11,. stijgbuis 12 en afvoerbuis 5 13, die is aangesloten op een pomp(niet weergegeven).In de weergegeven uitvoeringsvorm ligt de verontreinigde laag van 4 tot 6 m onder het maaiveld, liggen de afzuigfliters 4 tot 8 m onder het maaiveld, is de diameter van de verontreinigde laag 4 ongeveer 9 m en ligt de horizontale waterafsluitende laag 3 10 op ongeveer 13 m onder het maaiveld.Het extraktiemiddel 14 wordt als bevloering op de bovenste grondlaag 5 gebracht, zakt in de ondergelegen grond en wordt samen met de daarin opgeloste verontreinigingen via de afzuigfilters 11 afgevoerd en verder verwerkt op overeenkomstige wijze als beschreven voor 15 de uitvoeringsvorm van Fig.l.De putten staan hart op hart 3 m van elkaar, het totale debiet aan extraktiemiddel bedraagt 2 100-500 1/m /dag.Deze uitvoeringsvorm biedt het voordeel, dat eventuele stijging van het grondwater in het te reinigen gebied kan worden teruggedrongen.' 20 Fig.4 geeft aan hoe de waterafsluitende afscherming l in

Fig.3 verloopt en hoe de putten 7' ten opzichte van deze afscherming en ten opzichte van elkaar zijn opgesteld.

Het zal duidelijk zijn, dat de hierboven beschreven reiniging desgewenst ook kan worden uitgevoerd door de veront-25 reinigde grond over te brengen in een kuil van geschikte afmetingen, die voorzien is van de bovenbeschreven afscherming en putten of bronnen.Wegens.de daarvoor noodzakelijke grondtransporten zal deze methode alleen dan worden toegepast, als dat door bijzondere plaatselijke omstandigheden wenselijk of 30 noodzakelijk is.

α 8f 0 08 7 0

Claims

1. Werkwijze voor het .verwijderen van ongewenste bestanddelen uit de grond, met het kenmerk, dat de aldus verontreinigde grond na afschermen van de.naastgelegen grond wordt ge- 5 extraheerd met een voor de ongewenste bestanddelen geschikt extraktiemiddel, en het aldus gevormde extrakt op op zichzelf bekende wijze wordt afgevoerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verontreinigde grond voor de extraktie tevens wordt afge- 10 schermd van de ondergelegen grond.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de zijdelingse afscherming wordt gevormd door eendamwand.

4. Werkwijze volgens conclusie 1 Of 2, met het kenmerk, dat de zijdelingse afscherming wordt gevormd door een klei- 15 scherm.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de zijdelingse afscherming wordt gevormd door bevriezen van de grond ter plaatse van de beoogde afscherming.

6. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande con- 20 clusies, met het kenmerk, dat de zijdelingse afscherming tot 10-15 m beneden het maaiveld steekt.

7. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de zijdelingse afscherming aan binnen en/of buitenzijde bekleed is met een volledig afdek- 25 kend, inert materiaal in de vorm van vellen of banen.

8. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verontreinigde grond wordt afgeschermd van de ondergelegen grond door een kleilaag of door op zichzelf bekende wijze bevriezen van de grond op een 30 peil beneden de verontreinigde grond maar boven het peil van het grondwater. , .

9. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan de buitenzijde van de zijdelingse wand een drainering wordt aangebracht. /“\35

10.Werkwijze volgens één of meet van de voorgaande con- slusies, met het kenmerk, dat het extraktiemiddel beneden de 0 0 8 7 9 - 10 - verontreinigde grond wordt."geinjekteerd en aan het oppervlak van de grond wordt afgevoerd.

11. Werkwijze volgens-één of meer van de conclusies 1-9, met het kenmerk, dat het extraktiemiddel als bevloeiïng op het 5 oppervlak van de grond wordt gebracht en op en onder het peil van de verontreinigde grond wordt afgezogen.

12. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het extrakt wordt gereinigd volgens een op zichzelf bekende fysische of chemische reini- 10 gingsmethode en het aldus verkregen gereinigde extraktiemiddel wordt gerecirculeerd.

13. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat dat de injektieplaatsen, respectievelijk afzuigplaatsen hart op hart 3 m van elkaar liggen. 15

14.Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande con clusies, met het kenmerk, dat de extraktie tenminste zolang wordt voortgezet, tot de concentratie aan ongewenste bestanddelen tot beneden toelaatbare grenzen gedaald is.

15. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat 20 het extrakt in aanraking wordt gebracht met een geschikt ab- sorptiemiddel voor de verontreiniging(en).

16. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat als extraktiemiddel water, al dan niet met verhoogde of verlaagde pH, ethanol, butanol, een 25 mengsel van ethanol en water, of petroleumether wordt gebruikt .

17. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het debiet aan extraktiemiddel 2 100-500 -/m /dag bedraagt. 30

18.Werkwijze voor het verwijderen van ongewenste be standdelen uit de grond, zoals hierin beschreven. >8 1 0 08 7 9