NL8902879A - Werkwijze voor het in-situ verwijderen van verontreinigingen uit grond. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR HET IN-SITU VERWIJDEREN VAN VERONTREINIGINGEN UIT GROND

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het in-situ verwijderën van verontreinigingen uit grond door middel van strippen met een gas.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit een publicatie van J.J.M. Hullegie, Milieutechniek 1/2 (1989) 126-131. In deze publicatie wordt een werkwijze beschreven voor het verwijderen van vluchtige verontreinigingen uit grond door middel van vacuumextractie, eventueel gecombineerd met persluchtinjectie. Bij vacuumextractie wordt een sonde in de grond aangebracht met behulp waarvan men door het aanleggen van verminderde druk lucht uit de grond zuigt die daarbij de vluchtige verontreinigingen meeneemt. De aangezogen lucht werkt dus als stripgas. Daarnaast wordt eventueel een tweede sonde geplaatst die perslucht injecteert waardoor er een luchtstroom onstaat die zich verplaatst van de persluchtinjectiesonde naar de vacuumextractiesonde waarbij de vluchtige verontreinigingen worden meegenomen.

Een nadeel van deze werkwijze is dat de afgezogen verontreinigde lucht boven het maaiveld afgevangen en verwerkt moet worden. Het afvangen en verwerken van de verontreinigde lucht gebeurt met actieve kool en is een kostbare aangelegenheid. De verontreinigde kool moet namelijk worden opgewerkt door de verontreinigingen te desorberen waarna de vrijgekomen verontreinigingen verwerkt moeten worden in bijvoorbeeld een verbrandingsoven. In plaats van het opwerken van de verontreinigde kool kan men haar vervangen door verse actieve kool. Ook dit brengt hoge kosten met zich mee.

Een verder nadeel van deze werkwijze is de saneringsduur. Conventionele in-situ saneringsmethodieken nemen normaliter veel tijd in beslag. Een saneringsduur van enkele jaren is dan ook meer regel dan uitzondering.

De uitvinding stelt zich derhalve tot doel een in-situ saneringsmethodiek te verschaffen die eenvoudig en goedkoop is met een relatief korte saneringsduur.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat (a) het stripgas via tenminste één sonde in de grond ter hoogte van en/of onder de verontreiniging wordt geïnjecteerd, (b) de verontreiniging met het stripgas wordt vervluchtigd, zodat zij opstijgt naar het maaiveld, (c) de vervluchtigde verontreiniging tijdens dit opstijgen door een biologisch actieve laag wordt gevoerd en aldaar wordt afgebroken.

Door middel van één of meerdere sondes wordt onder en eventueel naast de verontreiniging een stripgas, bij voorkeur lucht, onder druk ingeblazen. De plaatsing van de uitstrooraopening van de sonde(s) wordt zodanig gekozen dat een zo groot mogelijk deel van het stripgas zich door de verontreinigde grond naar het maaiveld verplaatst. Tijdens de doorstroming van de verontreinigde grond met het stripgas vervluchtigt de verontreiniging waarna deze wordt meegenomen naar het maaiveld. Indien de verontreiniging bestaat uit vluchtige stoffen met een voldoende hoge dampspanning (bijvoorbeeld acrylonitril, benzeen, tolueen, perchloor-etheen of trichloorethaan) geschiedt deze vervluchtiging door verdamping. De verontreiniging wordt in dampvorm met het doorgevoerde stripgas meegenomen. Verontreinigingen kunnen ook vervluchtigd worden door reactie met een stripgascomponent, bijvoorbeeld door een oxidatiemiddel zoals een stripgas verrijkt met ozon verkregen door ozonisering van lucht. De daarbij ontstane reactieprodukten vervluchtigen tijdens de doorstroming met het stripgas en stijgen op naar het maaiveld. Zonder verdere maatregelen zou de vervluchtigde verontreiniging aan het maaiveld ongecontroleerd ontwijken en in de atmosfeer terechtkomen.

Om dit te voorkomen wordt de vervluchtigde verontreiniging voor het ontwijken door een biologisch actieve laag gevoerd waarin de vervluchtigde verontreiniging geheel of gedeeltelijk afgebroken wordt. Deze afbraak kan onder aerobe omstandigheden plaatsvinden, bijvoorbeeld in het geval van acrylonitril, benzeen of tolueen als verontreiniging. Ook anaerobe afbraak is mogelijk en is van voordeel bij verontreiniging zoals perchlooretheen en trichloorethaan.

Het grote voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat het geïnjecteerde stripgas niet afgezogen en tegen hoge kosten verwerkt behoeft te worden. Dus de in-situ saneringsmethodiek volgens de uitvinding is eenvoudiger en goedkoper daar vacuumextractie met de bijbehorende dure installaties met actieve kool en eventuele verbrandingsovens overbodig zijn. Tevens wordt met de werkwijze volgens de uitvinding reeds na korte tijd een hoge verwijderingsgraad van de verontreiniging bereikt. Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan een relatief hoog drukverschil tussen het in- en uitstromende stripgas worden gehandhaafd.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt van een droog stripgas. Als gevolg van de invoer van droog stripgas zal de grond uitdrogen en zal de porositeit toenemen waardoor de weerstand tegen doorstroming van het stripgas afneemt. Door de uitdroging van de grond zal deze tevens minder van de verontreinigingen kunnen vasthouden en zal de verdamping bevorderd worden.

Het is ook mogelijk om het stripgas te verwarmen. Dit verhoogt het effect van drogen van het stripgas. In geval de verontreiniging ter plekke wordt omgezet in vluchtige componenten, bijvoorbeeld met een oxidatiemiddel, bewerkt verwarming van het stripgas tevens een hogere omzettingssnelheid en dus een kortere saneringsduur. Door verwarming van het stripgas kan tevens bij koude weersomstandigheden een optimaal klimaat in de biologisch actieve laag verkregen worden. Bij de invoer van een droog en/of verwarmd stripgas is echter wel meer aandacht nodig voor het in conditie houden van de biologisch actieve laag. Men kan bijvoorbeeld in de biologisch actieve laag de temperatuur met verwarmd stripgas op peil houden en naar behoefte de biologisch actieve laag bewateren om de vochtigheid op peil te houden.

Het stromingspatroon van het gas in de bodem kan worden beïnvloed door obstructies bijvoorbeeld door gebruik te maken van waterschermen. Zo'n scherm kan bijvoorbeeld bestaan uit een infiltratiesloot rond de verontreiniging.

Ook kan gebruik worden gemaakt van bestaande of op of in het maaiveld aan te brengen luchtdichte afdekkingen of afsluitingen zoals bijvoorbeeld betonplaten.

In principe kan men gebruik maken van een biologisch actieve laag die reeds in de bodem op een geschikte plaats aanwezig is. Het is echter van voordeel de bodem met behulp van toeslagstoffen op te werken tot een gepreconditioneerde biologisch actieve laag.

Indien het opwerken van de bodem aan of dicht onder het maaiveld tot een biologisch actieve laag niet of nauwelijks mogelijk is kan gebruik gemaakt worden van een laag van enkele decimeters kompost die op het maaiveld wordt aangebracht.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de figuren en het uitvoeringsvoorbeeld, zonder echter hiertoe beperkt te zijn.

Figuur 1 stelt een dwarsdoorsnede van de grond voor met daarin een verontreiniging. Met behulp van een pomp en één of meerdere sondes wordt een stripgas onder of naast de verontreiniging in de grond geïnjecteerd. Het stripgas stijgt op en neemt de vervluchtigde verontreiniging mee. De vervluchtigde verontreiniging wordt vervolgens door een aan of dicht onder het maaiveld gelegen biologisch actieve laag gevoerd en aldaar volledig afgebroken.

Figuur 2 stelt een proefopstelling op laboratoriumschaal voor. Stripgas wordt met behulp van een pomp via een flowmeter geleid door een eerste kolom water met verontreiniging. De aldus verontreinigde stripgas wordt vervolgens geleid door een tweede kolom met een biologisch actieve laag. Zowel na de eerste kolom als na de tweede kolom kunnen monsters genomen worden om de mate van verontreiniging te kunnen bepalen.

Uitvoeringsvoorbeeld

Het voorbeeld is üitgevoerd volgens de opstelling zoals weergegeven in figuur 2. Kolom 1 met een doorsnede van 2 200 cm en een vloeistofniveau van 60 cm bevat 12 liter water waaraan acrylonitril (ACN) is toegevoegd. De concentratie in het water is bij de aanvang van de proef ca 200 mg/1. Door deze oplossing wordt een regelbare hoeveelheid lucht geblazen. De lucht neemt ACN op uit de oplossing en wordt vervolgens onder in kolom 2 geleid. Kolom 2 met een 2 doorsnede van 314 cm en een vulhoogte van 60 cm bevat 21,5 kg grond die is voorzien van toeslagstoffen, bijvoorbeeld meststoffen, kompost, structuurverbeteraars, biologisch actief materiaal en sporenelementen. Met deze toeslagstoffen aan de grond wordt een biologisch actieve laag verkregen. De luchtstroming door de kolommen wordt geregeld met behulp van een flowmeter. Deze flowmeter is geijkt op het uitstroom-debiet van kolom 2.

De ACN-concentratie in de invoer en afvoer van kolom 2 wordt dagelijks geanalyseerd met behulp van Gastec-buisjes. Hierbij is van dag 1 t/m 31 gebruik gemaakt van Gastec-buisjes met een bereik van 0,1-24 ppm(v) en van dag 32 t/m 57 van Gastec-buisjes met een bereik van 0,1-300 ppm(v). Daarnaast zijn deze analyses gaschromatografisch (GC) gecontroleerd. Op gezette tijden is de ACN-concentratie in het water van kolom 1 door toevoeging van ACN weer op peil gebracht.

Het verloop van de meetserie en de resultaten worden weergegeven in de grafieken 1 en 2. De meetserie is gestart met een luchtdebiet van 12 1/h. Op dit moment blijkt de biologisch actieve laag nog onvoldoende aan het ACN geadapteerd te zijn; de concentratie in de afvoer van kolom 2 loopt snel op. Bij een luchtdebiet van 5 1/h zakt de ACN-concentratie in de afvoer van kolom 2 vervolgens tot beneden de detektiegrens. Dit blijft ook zo als na 6 en na 10 dagen het luchtdebiet wordt verhoogd naar 12 respectievelijk 18 1/h. Een verhoging naar 25 1/h resulteert echter in een te hoge belasting voor de biologisch actieve laag. Direct na verlaging van het luchtdebiet naar 18 1/h zakt daarentegen ook de ACN-concentratie in de afvoer van kolom 2 weer tot beneden de detektiegrens.

Op basis van deze meetgegevens kan worden berekend dat de biologisch actieve laag bij een luchtbelasting tot ca 3 2 20 1/h (0,6 m /m .h) en tot ACN-concentraties in de toevoer van 600 mg/m , verwijderingsrendementen behaalt van meer dan 99,9%. Omgerekend per volume betekent dit een specifieke 3 omzetsnelheid van minimaal 600 mg ACN/m .h. Aan de hand van de meetgegevens kan ook worden geconcludeerd dat de verwijdering niet samenhangt met adsorptie van het ACN maar een gevolg is van biologische afbraak.

Claims (13)

1. Werkwijze voor het in-situ verwijderen van verontreinigingen uit grond door middel van strippen met een gas, met het kenmerk, dat (a) het stripgas via tenminste één sonde in de grond ter hoogte van en/of onder de verontreiniging wordt geïnjecteerd, (b) de verontreiniging met het stripgas wordt vervluchtigd, zodat zij opstijgt naar het maaiveld, (c) de vervluchtigde verontreiniging tijdens dit opstijgen door een biologisch actieve laag wordt gevoerd en aldaar wordt afgebroken.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het stripgas lucht is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het stripgas geozoniseerde lucht is.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat meerdere sondes in de grond onder en/of naast de verontreiniging worden geplaatst.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat droog stripgas gebruikt wordt.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat verwarmd stripgas gebruikt wordt.

7. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het stromingspatroon van het stripgas beïnvloed wordt door een of meer obstructies.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de obstructie bestaat uit een waterscherm rond de verontreiniging.

9. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de obstructie bestaat uit een op of in het maaiveld aangebrachte luchtdichte afdekking of afsluiting.

10. Werkwijze volgens een der conclusies 1-9, met het kenmerk, dat men de bodem met behulp van toeslagstoffen opwerkt tot een gepreconditioneerde biologisch actieve laag.

11. Werkwijze volgens een der conclusies 1-9, met het kenmerk, dat op de bodem een biologisch actieve laag wordt aangelegd.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de actieve laag kompost is.

13. Werkwijze zoals in hoofdzaak beschreven in de beschrijvingsinleiding en/of het voorbeeld. i