NL9401169A - Werkwijze en inrichting voor het saneren van een chemisch verontreinigde bodem. - Google Patents

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET SANEREN VAN EEN CHEMISCH VERONTREINIGDE BODEM.

De uitvinding heeft betrekking op het saneren van een door chemisch materiaal verontreinigd bodemgedeelte.

In een situatie waarin een bodemgedeelte verontreinigd blijkt te zijn door chemicaliën is het veelal in verband met de bestaande infrastructuur of in verband met extreem hoge kosten niet mogelijk de grond uit het verontreinigde bodemgedeelte af te graven en elders te reinigen. In een dergelijk geval is het ter voorkoming van verdere verspreiding van de veelal mobiele organische of anorganische verontreinigingen vaak nodig het verontreinigde bodemgedeelte af te schermen van zijn niet verontreinigde omgeving. Het afschermen van een verontreinigd bodemgedeelte is bekend als een van de werkwijzen volgens het beginsel van isoleren, beheren en controleren, kortweg aangeduid als IBC-benadering.

De bekende werkwijzen voor het saneren van een verontreinigd bodemgedeelte door afgraven en elders reinigen en het afschermen volgens de IBC-benadering kennen als nadeel dat deze zeer hoge kosten met zich meebrengen. Bovendien gaat met de IBC-benadering het nadeel gepaard dat deze een eeuwigdurende nazorg vereist.

Het is een doel van de uitvinding voor het saneren van een door chemisch materiaal verontreinigd bodemgedeelte een werkwijze en een inrichting te verschaffen waaraan deze nadelen niet zijn verbonden.

Dit doel wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt met een dergelijke werkwijze welke de stappen omvat van (1) het lokaliseren van het verontreinigde bodemgedeelte, en (2) het inbrengen in de bodem in of nabij het verontreinigde bodemgedeelte van micro-organismen die een micro-biologische activiteit vertonen voor het chemische materiaal.

Met een werkwijze overeenkomstig de uitvinding is het mogelijk de ecologie van een verontreinigd bodemgedeelte zodanig te beïnvloeden dat het betreffende bodemgedeelte op langere termijn, bijvoorbeeld een periode van enkele decenni-a, een multifunctioneel karakter (her)krijgt, zonder dat eeuwigdurende nazorg geboden is.

Overeenkomstig de uitvinding vormen in de bodem ingebrachte micro-organismen bijvoorbeeld een anaërobe zone in de bodem voor anaërobe omzetting of anaërobe precipitatie van het chemische materiaal. Een anaërobe omzetting is in het bijzonder geschikt wanneer het chemische materiaal in hoofdzaak organische verbindingen, bijvoorbeeld perhalogenen bevat. Een anaërobe precipitatie is in het bijzonder geschikt wanneer het chemische materiaal in hoofdzaak metalen bevat.

Bij voorkeur worden overeenkomstig de uitvinding de micro-organismen op een dragermateriaal geïmmobiliseerd. Hierbij wordt zodanig gebruik gemaakt van de eigenschap dat micro-organismen zich hechten op bodemdeeltjes, kunststofdeeltjes, kooldeeltjes, composterende materialen en dergelijke, opdat de micro-organismen worden gehouden daar waar hun aanwezigheid gewenst is om bepaalde bio-conversies uit te voeren.

Een uitvoeringsvoorbeeld van een werkwijze overeenkomstig de uitvinding wordt gekenmerkt door het in de nabijheid van het verontreinigde bodemgedeelte in hoofdzaak verticaal inbrengen van ten minste een wandelement, welk wandelement het dragermateriaal bevat en het verontreinigde bodemgedeelte in ten minste een horizontale richting althans in hoofdzaak afschermt van een aangrenzend niet verontreinigd bodemgedeelte. Bij wijze van alternatief wordt het dragermateriaal niet gehouden in een afzonderlijk wandelement, maar wordt het wandelement op zich gevormd door het dragermateriaal, dat bijvoorbeeld wordt gestort in een wandvormige sleuf in het verontreinigde bodemgedeelte.

Een verticaal ingebracht wandelement, dat dragermateriaal bevat waarop zich micro-organismen hebben vastgezet, vormt een barrière voor uit het verontreinigde bodemgedeelte afkomstig (verontreinigd) grondwater, die het grondwater niet alleen tegenhoudt, maar als gevolg van de aanwezigheid van de micro-organismen het grondwater dat in direct contact komt met die barrière ook reinigt.

In weer een volgend uitvoeringsvoorbeeld wordt meer dan één wandelement ingebracht op zodanige wijze dat de aangebrachte wandelementen het verontreinigde bodemgedeelte in horizontale richting althans in hoofdzaak afschermen van een aangrenzend niet verontreinigd bodemgedeelte.

Bij meer voorkeur wordt het dragermateriaal opgenomen in een in de bodem in te brengen dragerelement.

Wanneer overeenkomstig de uitvinding het dragermateriaal wordt opgenomen in een dragerelement dat vervolgens in de verontreinigde bodem wordt ingebracht, kan voor het saneren van de bodem in veel gevallen, afhankelijk van de actuele situatie, worden volstaan met het aanbrengen van geïmmobiliseerde micro-organismen op slechts enkele plaatsen binnen of in de nabijheid van een verontreinigde bodemlokatie. De biologische activiteit van de van belang zijnde micro-orga-nismen kan op deze wijze louter lokaal gestimuleerd of gestuurd worden, wat een aanmerkelijke reductie van kosten in vergelijking tot die van werkwijzen volgens de stand der techniek met zich meebrengt. Bijvoorbeeld wordt lokaal de redoxpotentiaal, het zuurstofgehalte of de pH zodanig beïnvloed dat een gewenste biologische activiteit wordt gestimuleerd welke complementair is aan die van een reeds bestaande activiteit in de rest van het verontreinigde bodemgedeel-te.

Om de microbiologische activiteit van ingebrachte micro-organismen te sturen kunnen nutriënten, bijvoorbeeld kunstmest of andere stikstof- ,fosfor-, zwavel- of zuurstofrijke stoffen aan de micro-organismen worden toegevoegd. Op deze wijze worden geselecteerde micro-organismen gehandhaafd die op zich in een natuurlijk ecosysteem een geringe overlevingskans hebben, en wordt een geselecteerde populatie gestabiliseerd door hechting aan het dragermateriaal.

Met behulp van een geselecteerde populatie van micro-organismen worden overeenkomstig de uitvinding moeilijk afbreekbare verbindingen met een in praktische omstandigheden effectieve snelheid afgebroken.

Het in een dragerelement toe te passen dragermateriaal is bijvoorbeeld poreus.

Een dragerelement dat poreus dragermateriaal bevat is in het bijzonder geschikt om op zodanige wijze te worden ingébracht in de bodem op een plaats waar het verontreinigde grondwater stroomt, dat het grondwater door de op het dragermateriaal gehechte micro-organismen wordt geleid. In poreuze dragermaterialen kunnen biofilms worden gevormd waarin aërobe en anaërobe zones voorkomen. Dergelijke zones zijn van belang voor verschillende omzettingen. Anaërobe omstandigheden zijn bijvoorbeeld in het bijzonder geschikt voor het doen neerslaan van zware metalen. Neergeslagen zware metalen kunnen op eenvoudige en goedkope wijze worden uitgegraven.

Een goede doorlaatbaarheid voor water van een dragerele-ment wordt verkregen indien het dragerelement overeenkomstig de uitvinding een grofkorrelig dragermateriaal bevat.

In weer een uitvoeringsvoorbeeld overeenkomstig de uitvinding bevat een dragerelement niet-poreus dragermateriaal. Een dergelijk dragerelement is bijzonder geschikt om als wandele-ment te worden ingebracht in een verontreinigde bodem op een plaats waar een voor water ondoorlaatbare afscheiding tussen het vervuilde bodemgedeelte en de omgeving vereist is. Een niet-poreus dragermateriaal bestaat bijvoorbeeld uit fijnkorrelig materiaal.

In weer een ander uitvoeringsvoorbeeld bevat een dragerelement een dragermateriaal dat met betrekking tot de verontreiniging een absorberende werking heeft.

In de nabijheid van een dragerelement met hoogabsorberende deeltjes wordt de vrije concentratie toxische stoffen teruggedrongen tot een niveau waarop biologische afbraak ervan mogelijk is.

In een situatie waarin een overeenkomstig de uitvinding in de bodem ingebracht dragermateriaal onder hoge druk komt te staan is dit dragermateriaal bij voorkeur in hoofdzaak incompressibel.

Als poreus of absorberend dragermateriaal wordt bijvoorbeeld actieve kool toegepast, waarbij opgemerkt wordt dat actieve kool zowel in een hydrofiele als in een hydrofobe vorm kan worden bereid.

Als poreus dragermateriaal wordt bijvoorbeeld polyurethaan toegepast, dat eveneens in een hydrofiele of in een hydrofobe vorm bereid kan worden, of perliet, dat sterk hydrofiele eigenschappen heeft.

Compost of lavadeeltjes worden bijvoorbeeld toegepast als poreus, hydrofiel, absorberend dragermateriaal.

In situaties waarin in de bodem ingebracht dragermateriaal onder hoge druk komt te staan wordt bijvoorbeeld bentoniet toegepast, dat nagenoeg incompressibel is.

De uitvinding zal in het nu volgende worden toegelicht onder verwijzing naar de bijgaande tekening. In de tekening tonen: figuur l een bovenaanzicht van een door een isolatiewand omgeven verontreinigd bodemgedeelte, figuur 2 een dwarsdoorsnede door de isolatiewand van figuur 1, figuur 3 een bovenaanzicht van een door een van die van figuur 1 verschillende isolatiewand omgeven verontreinigd bodemgedeelte waarin een dragerelement is ingebracht, en figuur 4 een dwarsdoorsnede door de isolatiewand en het dragerelement van figuur 3.

Figuur 1 toont een bovenaanzicht van een verticale wand l rond een verontreinigd bodemgedeelte 2. De wand 2 bestaat uit bekende stalen wanddelen 3-5 en een wanddeel 6 volgens de uitvinding, hierna aangeduid als bioscherm 6. Het bioscherm 6 bestaat uit doorlatende wanddelen 7,8, bijvoorbeeld bijeengehouden door dwarsverbindingen. Tussen de wanddelen 7,8 van het bioscherm 6 is een dragermateriaal 9 voor biologisch actieve micro-organismen gestort. De wand 1 is zodanig rond het verontreinigde bodemgedeelte 2 opgesteld dat het grondwater in de richting van het bioscherm 6 stroomt.

Figuur 2 toont een dwarsdoorsnede door de lijn II-II van figuur l. Wanddeel 4 en bioscherm 6 steken beide vanaf een bepaald niveau juist onder maaiveld 10 verticaal omlaag in een voor water ondoordringbare laag 11 die zodanig hellend is dat grond- en regenwater in het verontreinigde bodemgedeelte 2 in de richting van pijl 12 aflopen via het bioscherm 6, alwaar door het water meegevoerde verontreinigingen door de actieve kool worden geabsorbeerd en door de daarop geïmmobiliseerde micro-organismen geconverteerd kunnen worden.

Figuur 3 toont een bovenaanzicht van een op bekende wijze door een wand 1, bestaande uit stalen wanddelen 3-5 en 13, geïsoleerd verontreinigd bodemgedeelte 2. In het bodemgedeelte 2 is een dragerelement 14 ingebracht. De bodemgesteldheid in het gedeelte 2 is zodanig dat het water in de bodem niet afvloeit, maar circuleert.

Figuur 4 is een dwarsdoorsnede door de lijn IV-IV van figuur 3, en toont de wanddelen 4 en 13, die zich vanaf een bepaald niveau juist onder het maaiveld 10 verticaal omlaag uitstrekken tot in een nagenoeg horizontale, voor water ondoordringbare bodem 11. Tengevolge van bepaalde geo-hydro- logische omstandigheden is een circulatie van water in het bodemgedeelte 2 ontstaan, schematisch weergegeven door pijl 16. In de circulatiestroom van dit water is een dragerelement 14 ingebracht, bestaande uit een voor water doorlaatbare houder 15 waarin een poreus dragermateriaal, bijvoorbeeld actieve kool, polyurethaan of perliet is gestort. Aan het dragermateriaal zijn desgewenst nutriënten voor aan te hechten micro-organismen toegevoegd. Opgemerkt wordt dat toepassing van een afzonderlijke houder 14 voor het dragermateriaal 9 niet altijd vereist is. In bepaalde gevallen kan worden volstaan met het graven van een gat in de verontreinigde bodemgedeelte 2, en het volstorten van dit gat met dragermateriaal 9.

De in de figuren 1 en 2, maar in het bijzonder de in de figuren 3'en 4 toegelichte werkwijze is zonder meer geschikt om te worden toegepast in combinatie met bekende werkwijzen voor het behandelen van verontreinigde bodemgedeelten, zoals de IBC-benadering.

De in de figuren 3 en 4 getoonde werkwijze is in het bijzonder geschikt om te worden toegepast in situaties van circulerend, met zware metalen verontreinigd grondwater. Wanneer de werkwijze wordt toegepast kan na verloop van tijd het dragermateriaal 9 met de daaraan geabsorbeerde verontreinigingen worden uitgegraven en afgevoerd.

Claims (23)

1. Werkwijze voor het saneren van een door chemisch materiaal verontreinigd bodemgedeelte, omvattende de stappen van (1) het lokaliseren van het verontreinigde bodemgedeelte, en (2) het inbrengen in de bodem in of nabij het verontreinigde bodemgedeelte van micro-organismen die een micro-biologische activiteit vertonen voor het chemische materiaal.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de micro-organismen een anaërobe zone in de bodem voor anaërobe omzetting van het chemische materiaal vormen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de micro-organismen een anaërobe zone in de bodem voor anaërobe precipitatie van het chemische materiaal vormen.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de micro-organismen op een dragermateri-aal worden geïmmobiliseerd.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, gekenmerkt door het in de nabijheid van het verontreinigde bodemgedeelte in hoofdzaak verticaal inbrengen van ten minste een wandelement, welk wandelement het dragermateriaal bevat en het verontreinigde bodemgedeelte in ten minste een horizontale richting althans in hoofdzaak afschermt van een aangrenzend niet verontreinigd bodemgedeelte.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat meer dan één wandelement wordt ingébracht op zodanige wijze dat de aangebrachte wandelementen het verontreinigde bodemgedeelte in horizontale richting althans in hoofdzaak afschermen van een aangrenzend niet verontreinigd bodemgedeelte.

7. Werkwijze volgens een der conclusies 4-6, met het kenmerk, dat het dragermateriaal wordt opgenomen in een in de bodem in te brengen dragerelement.

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk. dat nutriënten aan de micro-organismen worden toegevoegd.

9. Werkwijze volgens een der conclusies 4-8, met·, het kenmerk, dat het dragermateriaal poreus is.

10. Werkwijze volgens een der conclusies 4-8, met het kenmerk, dat het dragermateriaal niet-poreus is.

11. Werkwijze volgens een der conclusies 4-8, met het kenmerk, dat het dragermateriaal hydrofiel is.

12. Werkwijze volgens een der conclusies 4-8, met het kenmerk, dat het dragermateriaal hydrofoob is.

13. Werkwijze volgens een der conclusies 4-8, met het kenmerk, dat het dragermateriaal met betrekking tot het chemische materiaal een absorberende werking heeft.

14. Werkwijze volgens een der conclusies 4-8, met het kenmerk, dat het dragermateriaal in hoofdzaak incom-pressibel is.

15. Werkwijze volgens conclusie 9 of 13, met het kenmerk, dat het dragermateriaal geactiveerde kool is.

16. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het dragermateriaal polyurethaan is.

17. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat het dragermateriaal perliet is.

18. Werkwijze volgens een der conclusies 9, 11 of 13, met het kenmerk, dat het dragermateriaal compost is.

19. Werkwijze volgens een der conclusies 9, 11 of 13, met het kenmerk, dat het dragermateriaal lavadeeltjes omvat.

20. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het dragermateriaal bentoniet is.

21. Inrichting voor het saneren van een door een chemisch materiaal verontreinigd bodemgedeelte volgens een werkwijze overeenkomstig conclusie 7, omvattende een in de bodem aan te brengen dragerelement dat een dragermateriaal voor micro-organismen omvat.

22. Inrichting volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat het dragerelement een wandelement omvat.

23. Inrichting volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat het wandelement te combineren is met andere wandelementen tot een in hoofdzaak verticaal in de bodem in te brengen wand.