Concept: Grondkerende met water voor stimulering biologische omzetting
Techniekbeschrijving
De biologische afbraak van verontreinigingen (zowel in verzadigde als onverzadigde zone) kan gestimuleerd worden door water met 'additieven' te infiltreren. Zowel de aërobe als de anaërobe afbraak kan gestimuleerd worden door het toevoegen van specifieke electronenacceptoren of stoffen die de anaërobe en eventuele anaërobe afbraak bevorderen. In de literatuurlijst is een overzichtsrapport opgenomen van de meest geschikte electronenacceptoren voor verschillende type verontreinigingen.
De meest toegepaste electronenacceptor is luchtzuurstof, dat echter slechts in beperkte hoeveel-heden kan oplossen in grondwater (10 mg/l) en derhalve snel geconsumeerd zal worden bij hoge gehalten verontreinigingen. Door gebruik te maken van (relatief duur) puur zuurstof kan de maximale oplosbaarheid van zuurstof in grondwater gerealiseerd worden (50 mg/l). Door gebruik te maken van peroxide kunnen nog hogere gehalten aan zuurstof bereikt worden. Indien te hoge gehalte aan peroxide worden gedoseerd, kunnen voor bacteriën toxische omstandigheden ontstaan.
Een alternatief voor zuurstof is nitraat, dat de anaërobe afbraak van aromaten stimuleert. Echter slechts een beperkt aantal verbindingen kunnen met nitraat als electronacceptor afgebroken worden (benzeen en minerale olie worden bijvoorbeeld niet afgebroken, echter wel in de aanwe-zigheid van zeer geringe gehalte zuurstof (micro-aërofiel).
Door het toedienen van specifieke chemicaliën kan de cometabolische afbraak van diverse chloorhoudende verbindingen gestimuleerd worden. Recentelijk zijn er activiteiten ontplooid om de in-situ biologische omzetting van met name vluchtige gechloreerde verbindingen te onderzoeken.
Daarnaast zijn er onderzoeken opgestart naar enerzijds de in-situ biologische immobilisatie en anderzijds de biologische uitspoeling van zware metalen te bestuderen.
Met behulp van drains, deepwells en verticale filters kan water worden geïnfiltreerd in de bodem. Indien extractie gewenst is dient de techniek gecombineerd te worden met een wateronttrekking, veelal gevolgd door een waterzuivering.
Toepassingsvoorwaarden
Ten gevolge van de trage doorspoeling van de bodem met water dient de doorlatendheid van de bodem 0,5 tot 1 m/dag te bedragen.
Biorestauratie door middel van het spoelen van een grondverontreiniging met belucht of met puur zuurstof verrijkt grondwater leidt alleen tot bevredigende eindresultaten bij lage gehalte verontreinigingen (enkele honderden mg/kg). Hogere gehalten aan verontreinigingen kunnen op korte termijn (enkele jaren) niet gesaneerd worden met deze techniek. Er dienen dan hogere gehalte zuurstof in het water opgelost te worden (bijvoorbeeld peroxide of ozon).
Gehalte aan waterstofperoxide van meer dan 200 mg/l kunnen toxisch zijn voor bacteriën en zullen de biodegradatie afremmen, indien het peroxide niet stapsgewijs gedoseerd wordt.
De dosering van nitraat aan het grondwater is gebonden aan door de overheid te stellen eisen ten aanzien van de kwaliteit van het grondwater (nitraatgehalte).
Geadviseerd wordt om een drijflaag met koolwaterstoffen voorafgaand aan de biorestauratie separaat te verwijderen.
Het al dan niet slagen van biorestauratie door middel van infiltratie hangt verder in belangrijke mate af van de volgende factoren:
Geochemische omzettingen (o.a. ijzerneerslag, gasvorming).
Doordat zuurstofloos ijzerrijk water in contact komt met zuurstof kan ijzer neerslaan.
Hydrologische problemen (o.a. heterogeniteit van de bodem)
De doorlatendheid van de bodem in de verticale en horizontale richting is veelal moeilijk in te schatten door gebrek aan informatie omtrent de geohydrologische bodemopbouw.
Fysische problemen (o.a. collo<dale verstoppingen)
Door de inspoeling van fijne deeltjes kan het infiltratiemiddel (en/of omstorting) verstopt raken.
Biologie (o.a. toename van biomassa)
Door de toevoer van nutriënten of zuurstof kan de biologische activiteit verhoogd worden waardoor het infiltratiemiddel door microbiële groei verstopt kan raken
Technologische problemen (o.a. het plaatsen van te weinig onttrekkingsputten).
De infiltratiecapaciteit van bijvoorbeeld een infiltratieput is veelal 50 tot 80% kleiner dan die van het onttrekkingsput.
Resultaten
Biorestauratie door middel van het spoelen van een grondverontreiniging met belucht of met puur zuurstof verrijkt grondwater leidt alleen tot bevredigende eindresultaten bij lage gehalte verontreinigingen (enkele honderden mg/kg). Hogere gehalten aan verontreinigingen kunnen op korte termijn (enkele jaren) niet gesaneerd worden met deze techniek. Met het spoelen met nitraat en andere electronenacceptoren of cometabolische processen zijn on site nog weinig concrete resultaten geboekt.
Infiltratie van water heeft daarnaast het volgende resultaat:
terugdringen van de ongewenste gevolgen van grondwateronttrekkingen
(grondwaterstandsverlagingen, droogte- en zettingsschade, aantrekken verontreinigingen);
versnelde doorspoeling van de bodem.
Kosten
De kosten van een full scale in-situ biorestauratie middels spoelen met water kunnen variëren van 37 EUR/m³ tot 225 EUR per m³.
Milieurendement
De infiltratiemiddelen worden na gebruik in het algemeen weer verwijderd. Drains en diepe deepwells (opgevuld) kunnen ook in de bodem achterblijven.
Er dienen passende (meestal beperkte) veiligheidsmaatregelen te worden getroffen in verband met het werken met de te infiltreren stoffen.
Energieverbruik 0
Reststoffen 0
Ruimtegebruik 0
Geluidshinder +
Geurhinder +
Ontwikkelingsstadium
Categorie 2
Met de techniek is in de loop der jaren voor aërobe processen op praktijkschaal ervaring opge-daan, maar de techniek wordt maar weinig grootschalig toegepast. Voor de stimulering van anaërobe afbraakprocessen zijn slechts zeer beperkt veldstudies uitgevoerd. Met de infiltratie-techniek is ervaring, echter er zijn nog grote kennisleemten in ontwerpen, onderhouden en de performance van infiltratiesystemen.
Leveranciers
Elke bronneerder en/of aannemer actief op het gebied van bodemsanering heeft in principe mogelijkheden voor het installeren van infiltratiesystemen.
Referenties
Biologische afbraak van BTEX en CKW bij in-situ biorestauratie, Bioclear, NO-BIS rapport 96.608, 1996, Nederland.
Hutchins S.R., et all., Nitrate Based Bioremediation of JP-4 Jet Fuel: Pilot Scale Demonstration,
Pilot plant onderzoek haalbaarheid biologische in-situ sanering CKW verontreiniging met wisse-lende anaërobe en aërobe redoxcondities, Novem 1996, Nederland.
?