Concept : Infiltreren van perslucht
Techniekbeschrijving
In situ (pers)luchtinjectie (biosparging) is een techniek waarbij lucht wordt geïnjecteerd onder de grondwaterspiegel. Door deze luchtinjectie wordt het water met zuurstof verrijkt en wordt de biologische afbraak gestimuleerd. Tevens treedt vervluchtiging van verontreinigingen op. Typisch is dat de geïnjecteerde luchthoeveelheden geringer zijn dan bij sparging ten behoeve van vervluchtiging van verontreinigingen.
Eventueel vervluchtigde verbindingen kunnen ook in de onverzadigde zone nog afgebroken worden. Indien vluchtige afbreekbare verontreinigingen aanwezig zijn en er zijn potentieel bedreigde objecten in de omgeving (woningen), dient een bodemluchtonttrekkingssysteem geïnstalleerd te worden om verspreiding van de vervluchtigde verbindingen tegen te gaan. De onttrokken lucht dient gezuiverd te worden.
Lucht wordt geïnjecteerd met behulp van compressoren met drukvaten (tot 10 bar) of blowers (tot 0,8 tot 1 bar) waarbij de injectiedruk (veelal variërend tussen 0,5 en 2 bar) afhankelijk is van de diepte onder de grondwaterspiegel en de doorlatendheid van de bodem.
Het pulserend injecteren van lucht geeft betere resultaten (grotere invloedsstraal) dan het continu injecteren. In de regel wordt gebruik gemaakt van verticale luchtinjectiefilters. Horizontale luchtinjectiefilters geven bij lange filterlengten (> 2 meter) een ongelijkmatige verdeling van de ingebrachte lucht.
De invloedstraal wordt bepaald door de bodemopbouw (gelaagdheid) maar kan echter gevarieerd worden door de diepte van het filter ten opzichte van de grondwaterstand en door de injectiedruk en de hoeveelheid lucht die geïnjecteerd wordt. Over het algemeen wordt de vuistregel gehan-teerd dat de invloedstraal van een persluchtfilter evenredig is met de diepte van het filter onder het grondwaterniveau (tot dieptes van circa 10 m onder grondwater).
Indien meer zekerheid omtrent de invloedstraal vereist is, kan dit door middel van een kortlopend veldexperiment worden verkregen.
Het te injecteren luchtdebiet wordt bepaald door de zuurstofvraag vanuit het bodemvolume dat door de luchtinjectie wordt beïnvloed en door de totaal aanwezige vracht aan verontreinigingen. Aan de hand van zuurstofmetingen in het grondwater (respiratie) kan worden bepaald wat de zuurstofvraag is. Over het algemeen worden tijdens de luchtinjectie injectiedebieten van 5 tot 20 m³/uur per filter toegepast.
Een voordeel van deze techniek is dat geen onttrekking van water behoeft plaats te vinden. Er is echter nog maar weinig bekend in hoeverre luchtinjectie een grondwaterstroming veroorzaakt. Onderzoeksresultaten tonen tot nu toe aan dat de door sparging opgewekte grondwaterstroming slechts beperkt is.
Toepassingsvoorwaarden
Verontreinigingstype
Toepassing van deze techniek is mogelijk voor verontreinigingen die onder aërobe condities afbreekbaar zijn (zoals olieverontreinigingen met een ketenlengte tot C30 en aromaten).
Daarnaast worden vluchtige verbindingen (olieverontreinigingen kleiner dan C12 en chloorethenen) met een dampspanning van tenminste 100 N/m², of een Henri Coëfficiënt van 0,01 (dimensieloos) met deze techniek ook verwijderd als gevolg van uitdamping.
Niet vluchtige drijflagen dienen voorafgaand aan de sanering verwijderd te worden.
Bodemtype
De bodem dient een minimale doorlatendheid van 0,1 m/dag te hebben. Bij doorlatendheden van meer dan 1 m/dag kan persluchtinjectie zonder meer goed toegepast worden. Een heterogene bodemopbouw kan echter negatieve invloed hebben op het saneringsresultaat, omdat minder goed doorlatende lagen slechter doorstroomd worden met lucht en omdat lucht via deze lagen kan afstromen en daardoor een oncontroleerbare situatie ontstaat.
Bij heterogene pakketten kan daarom beter gestart worden met een pilot-plant zodat onderzekerheden nader onderzocht kunnen worden.
Ten gevolge van de injectie van lucht zal het in de bodem aanwezige ijzer oxideren (van Fe(II) naar Fe(III)). Een negatieve invloed van hoge ijzergehalten in het grondwater op de effectiviteit van persluchtinjectie is niet bekend uit praktijkgegevens.
Resultaten
Met behulp van persluchtinjectie kunnen de concentraties in de grond en het grondwater worden teruggebracht tot 15 % van de aanvangsconcentratie binnen twee tot vier jaren. Na afsluiting van de sparging blijken de concentraties in het grondwater met name in minder homogene en matig tot slecht doorlatende bodems vaak opnieuw te stijgen (rebound). Derhalve dient enkele maanden na stilzetting van de saneringsactiviteiten het grondwater nogmaals bemonsterd te worden alvorens een sanering wordt afgesloten.
De gehalten in de grond kunnen minder efficiënt worden gereduceerd dan bij bioventing/ bodemluchtextractie, omdat de mate van beluchting en de dichtheid van luchtkanalen minder groot is.
Kosten
De kosten van de uitvoering van een persluchtinjectie bedragen gemiddeld 12,5 tot 25 EUR per m³ exclusief de luchtonttrekking en -zuivering.
Het aanbrengen van luchtinjectiefilters kost circa 250 tot 500 EUR. Het aanbrengen van een luchtinjectieinstallatie kost circa 5000 tot 10.000 EUR.
De kosten van een eventuele haalbaarheidsproef van (bio)sparging bedraagt circa 12.500 tot 20.000 EUR.
Milieurendement
Voor het injecteren van lucht onder hoge druk in de bodem is een relatief grote hoeveelheid energie benodigd, 10 tot 50 kWh per m³ grond. Bij het inbrengen van lucht met lager drukken door middel van blowers is het energieverbruik veel minder (5 - 20 kWh per m³).
Bij deze techniek komen geen reststoffen vrij.
Energieverbruik 0
Reststoffen +
Ruimtegebruik +
Geluidshinder 0
Geurhinder 0
Ontwikkelingsstadium
Categorie 2
De techniek is in de afgelopen jaren veelvuldig toegepast voor sanering van verontreinigingen in de bodem. Er zijn echter nog veel onduidelijkheden over de effectiviteit en een goede dimensionering van de techniek.
Leveranciers
Er is een beperkt aantal aannemers dat ervaring heeft met luchtinjectie in verontreinigde bodems.
Referenties
Proceedings of the First International Symposium on In Situ Air Sparging for Site Remediation, October 24 and 25 1996, Las Vegas, US.
Marley, M. et all, Air Sparging Technology : A Practice Update, Third International In situ and On-Site Bioreclamation Symposium, april 1995, San Diego VS.