Concept Ex-situ grondreiniging

Principe

Bij ex-situ grondreiniging wordt de verontreinigde grond ontgraven en enerzijds ter plaatse (on-site) gereinigd met mobiele grondreinigingsinstallaties of anderzijds afgevoerd naar een grondreinigingscentrum (off-site). 

Voordat de verontreinigde grond wordt ingevoerd in een grondreinigingsinstallatie worden door middel van zeving de zeer grove delen verwijderd. Een bijkomend effect hiervan is dat de grond deels wordt gehomogeniseerd. De variaties in vochtgehalte en verontreinigingsgraad van het materiaal worden hierdoor verminderd. Hierdoor is het besturen van de installatie gemakkelijker. Boven één of meerdere transportbanden van de voorbehandelingsinstallatie is een magneet gemonteerd. Hiermee worden de aanwezige ferro-materialen verwijderd.

Voor meer informatie betreffende de inkeuring en uitkeuring van gronden op het GRC verwijzen we naar de code van goede praktijk voor centra voor grondreiniging.

Techniek 1: Fysico-chemische reiniging (grondwassen)

Schema fysico-chemische reiniging

 

De fysico-chemische reiniging van grond is een behandelingsproces waarbij door een combinatie van technieken de verontreinigingen off-site uit de grond verwijderd worden. Als eerste wordt er water aan de grond toegevoegd waardoor via intens roeren (bijvoorbeeld met scrubbers) een waterige slurry wordt bekomen.

Vervolgens vindt enerzijds een afscheiding van organische delen en fijne (minerale) delen plaats op basis van de deeltjesgrootte en dichtheid, waardoor een fysieke afscheiding van de veront­reiniging wordt nagestreefd. Deze afscheiding wordt bewerkstelligd door (een combina­tie van) uit de mijnbouw afkomstige scheidingstechnieken zoals bijvoorbeeld hydrocyclonen, flotatiecellen, jigs, spiralen en opstroomkolommen en schudtafels. De afgescheiden delen worden middels een indikkingsstap (veelal m.b.v. zeefbandpersen) steekvast gemaakt.

Aan de andere kant worden in het proces doorgaans chemicaliën toegevoegd aan het proceswater om de verontreinigingen beter oplosbaar te maken en op te lossen of los te weken van de minerale en organische bestanddelen in de grond. Deze chemicaliën worden gedoseerd af­hankelijk van de te behandelen verontreinigingen (zuren, basen, oxidatiemiddelen, deter­genten, complexvormers, organische oplosmiddelen etc).

Als laatste stap wordt de gereinigde grond ontwaterd. Het proceswater wordt in een separate waterbehandelinginstallatie gereinigd.

 

Techniek 2: Biologische reiniging

 

Schema biologische reiniging: biobed

 

Biologische reiniging is een on?site of off-site reinigingstechniek voor grond veront­reinigd met biologisch afbreekbare verbindingen. Teneinde de afbraak optimaal te laten verlo­pen worden een aantal parameters gecontroleerd en gestuurd. De belangrijkste parameters zijn het zuurstof­gehalte en het CO₂-gehaltein het systeem. Dit wordt op peil gehouden door een beluchtingssysteem, of door regelmatig omwoelen met een keermachine.

Daarnaast worden in intensievere systemen de volgende parameters gestuurd en geoptimali­seerd:

• Structuur van de grond (regelmatig homogeniseren van grond en toeslagstoffen zoals kalk of compost)
• Gehalte aan nutriënten (bijmengen van kunstmest)
• Vochtgehalte (bevochtiging van de grond)
• Temperatuur (verwarming van het systeem)
• Aantallen bacteriën (toevoeging van slib of compost).

De hopen hebben een hoogte van minimaal 0,5 (voor sys­temen zonder actieve beluchting en frequent homogeniseren) tot maximaal 4 meter (met een actief beluchtingssys­teem). De gemiddelde uitvoeringstijd varieert van enkele maanden tot 2 à 3 jaren, afhankelijk van de intensiteit van de bewerkingen, de aard van de verontreiniging en de vereiste reini­gingswaarde.

 

Techniek 3: Thermische reiniging

Schema Thermische reiniging (www.deep-green.com)

Door het verhitten van verontreinigde grond tot een temperatuur van 350 tot 600 °C, veelal in een roterend trommelsysteem, worden de verontreinigingen vervluchtigd of vindt pyrolyse van de verontrei­nigingen plaats. De verontreinigingen worden naar de gasfase getrans­porteerd en in een separaat gasbehandelingssysteem verwerkt. In dit gasbehandelings­systeem worden de veront­reinigingen, afhankelijk van de samenstelling, op een temperatuur van 1.000 tot 1.200 °C geoxideerd. Om de grond af te koelen en stofvorming te voorkomen wordt de grond na de thermische desorptiestap herbe­vochtigd met water.

De structuur van de grond kan wijzigen bij temperaturen boven 400 tot 500 °C. Derhalve wordt thermisch gereinigde grond meestal niet herbruikt voor civieltechnische werken. Het kan eventueel terug geschikt gemaakt worden als plantensubstraat na opmenging met compost.

 

Toepassingsgebied en toepassingvoorwaarden

Techniek 1: Fysico-chemische reiniging (grondwassen) 

De techniek kan worden toegepast op grond met een beperkt gehalte aan fijne minerale delen. Klei, silt en veenachtige bodemtypes kunnen niet met deze techniek behandeld wor­den. Teneinde het proces economisch rendabel te laten verlopen dienen niet meer dan 20 tot 30 % klei en silt delen (< 60 µm) in de te behandelen grond aanwezig te zijn.

In principe kunnen alle verontreinigingen behandeld worden. Echter een volledige verwijdering is in veel gevallen niet mogelijk. Vluchtige en goed-oplosbare verontreinigingen kunnen voor vrijwel 100 % verwijderd worden. Zware metalen, PAK's en bestrijdingsmiddelen kunnen gemiddeld voor circa 90% (metalen) tot maximaal 98 % (PAK's) verwijderd worden. Dioxines en PCB's moeten als niet-behandelbaar worden beschouwd met deze techniek, tenzij slechts een laag rendement vereist is.

De capaciteit van mobiele installaties bedraagt circa 5 tot 20 ton/uur. De capaciteit is onder andere afhankelijk van het kleigehalte, de aard en intensiteit van de verontreinigingen en de vereiste reinigingswaarde. Vaste installaties kunnen een grotere doorzet aan, tot zelfs 100 ton/uur.

De grond is na reiniging in principe herbruikbaar. Het organische stofgehalte en het aandeel fijne minerale delen zal lager zijn, waardoor toepassing van de grond onder andere in de wegenbouw mogelijk wordt.

 

Techniek 2: Biologische reiniging

Biologische reiniging kan worden toegepast voor grond met een voldoende doorlatendheid. Klei en leem­gronden kunnen in principe slechts moeizaam behandeld worden, tenzij de grond inten­sief verkruimeld wordt of wordt opgemengd met een structuurverbeteraar (‘bulking agent’).

Biologisch aëroob afbreekbare verontreinigingen (hieronder kunnen de meeste aardolieraffina­geproduc­ten gerekend worden) kunnen middels biologische reiniging behandeld worden. In de regel zijn dit benzine en dieselolieachtige verbindingen met een koolstofketenlengte tot C₂₅, te beoordelen aan de hand van een GC?chromatogram. Zwaardere olieproducten kunnen niet effectief bio­logisch gereinigd worden.

 

Techniek 3: Thermische reiniging 

Alle grond verontreinigd met organische verbindingen kan met deze techniek worden behan­deld. Afhankelijk van de te reinigen verontreinigingen dienen de volgende temperaturen te worden gehanteerd voor de reiniging van de grond:

• Minerale olie: 200 tot 400 °C;
• PAK's: tot 600 °C;
• Niet vluchtige gehalogeneerde verbindingen (vb PCB’s): tot 600 °C.

De concentraties in de grond mogen niet hoger zijn dan 2 tot 3 gewichtsprocent, wegens het risico voor spontane ontbranding van de verontreinigingen.

Het maximale vochtgehalte van de grond is 35 tot 40 %. Hogere vochtgehalten zijn niet aan te bevelen wegens de hoge energiekosten voor verdamping van water.

Grond waarin kwikverbindingen aanwezig zijn wordt in principe niet behandeld wegens het risico voor emissie van de kwikverbindingen via de gasfase.

De verontreinigingen kunnen met een rendement van meer dan 99% verwijderd worden. In de regel worden alle organische verontreinigingen verwijderd tot onder de detectiegrens. Indivi­duele installaties hebben capaciteiten variërend van 5 tot 40 ton/uur.

De gereinigde grond is biologisch zonder leven en veelal donker van kleur. Het organische stof is vrijwel volledig verwijderd uit de grond.

 

Kosten

Techniek 1: Fysico-chemische reiniging (grondwassen) 

De investering in een natte grondreinigingsinstallatie is gemiddeld lager dan die bij de thermische techieken. Omdat bij natte reiniging grote verschillen bestaan in de uitvoeringsvormen, van zeer eenvoudige tot uitgebreide installaties met polishing van de zandfractie, zijn de verschillen in de investeringsniveaus groot. Daarnaast past elk bedrijf zijn eigen strategie toe bij het doen van investeringen voor aanpassingen en wijzigingen van de installatie. De benodigde investering voor het realiseren van een nieuwe installatie is lager dan de historische cumulatieve investeringen van de bestaande installaties. Met name in de ontwikkelingsfase hebben de natte grondreinigers een aanzienlijk leergeld betaald, dat in de investeringsbedragen is opgenomen.

De afschrijving van de installaties wordt mede bepaald door technische veroudering, waardoor de installatie en de gebouwen na een aantal jaren vervangen moeten worden. Onderdelen die onderhevig zijn aan slijtage worden regelmatig vervangen. De afschrijving wordt naast de technische veroudering grotendeels bepaald door procesmatige veroudering (nieuwere technieken, goedkopere technieken, grotere capaciteiten,…).

Het onderhoud van natte grondreinigingsinstallaties is sterk afhankelijk van de complexiteit van de installatie, en ligt in de range van € 1 tot € 2,5 per ton verwerkte grond.

Het energieverbruik van natte grondreiniging betreft voornamelijk het verbruik van elektriciteit van de pompen in het systeem. Wanneer er intensief gescrubbed wordt of een hoge-druk reinigingseenheid wordt gebruikt, neemt het energieverbruik toe. Het energieverbruik ligt in de range van 10 tot 20 kWh per ton verwerkte grond. Ook de waterzuiveringsinstallatie verbruikt veel energie.

De voornaamste hulpstoffen worden toegepast voor de scheiding van de fijnste fractie, coagulanten en flocculanten. Per ton gescheiden fijne fractie (droge stof) wordt een bedrag van € 1 tot € 5 besteed aan hulpstoffen.

De kosten voor de afzet van het residu worden beperkt door zo min mogelijk residu te storten. De kosten zijn afhankelijk van het gehalte aan fijne fractie in de te behandelen grond.

De kosten van afzet van het gereinigde product zijn afhankelijk van de samenstelling. Bij natte reiniging is het product afzetbaar als zand.

Tabel: Eenheidskosten per ton vervuilde grond, exclusief transport, meest prijsbepalend zijn fracties <63 µm en organisch stofgehalte

	Kosten	Kosten mob/demob.
Reiniging off-site	€ 30-70
Reiniging on-site vanaf 15.000 ton	€ 30-50	€ 25.000-...

 

Techniek 2: Biologische reiniging

De investering in de biologische grondreinigingsinstallaties is gemiddeld lager dan die in de overige technieken. Omdat bij biologische reiniging grote verschillen bestaan in de uitvoeringsvormen, van zeer eenvoudige landfarms tot uitgebreide installaties met verwarming en beluchting zijn de verschillen in de investeringsniveaus groot. Een belangrijke post is die van de terreinhuur, omdat biologische reiniging een relatief groot terreinoppervlak vraagt.

De afschrijving van de installaties wordt grotendeels bepaald door technische veroudering, waardoor o.a. de onderafdichting en de gebouwen na een aantal jaren vervangen moeten worden. De afschrijvingstermijn die op basis van technische veroudering van biologische grondreinigingsinstallaties, vooral landfarms, gehanteerd kan worden is relatief lang. Of dat in de praktijk ook zo is hangt af van de bedrijfsstrategie.

De investeringen in een biologische grondreinigingsinstallatie zijn voor een groot deel evenredig met de capaciteit. De financiële lasten per ton capaciteit zijn lager naarmate de capaciteit hoger is, maar dit effect is significant geringer dan bij natte en thermische technieken.

Het energieverbruik van biologische grondreiniging is sterk afhankelijk van de mate van intensiteit van het proces, en de daarmee verband houdende installatie van verwarming en ventilatoren. Omdat de verschillen relatief groot zijn, kan geen getal gegeven worden. In absolute zin is het bedrag dat aan energie wordt besteed per ton bewerkte grond kleiner dan € 5.

De hoeveelheid hulpstoffen is gering, in de vorm van (vloeibare)meststoffen. Per ton behandelde grond wordt een bedrag van minder dan € 0,5 besteed aan hulpstoffen. Er wordt weinig gebruik gemaakt van het enten van specifieke (en dure) bacteriën.

Wanneer grond gereinigd wordt tot waarden waarbij de gereinigde grond zonder beperkingen mag worden toegepast is de hoeveelheid residu van biologische grondreiniging (afgezien van de zeefoverloop) nihil. De met afvoer van residu verband houdende kosten zijn in dat geval dan ook laag. Bij biologische grondreiniging wordt er soms bewust voor gekozen minder vergaand te reinigen. Wanneer wordt gereinigd tot waarden waarbij afzet zonder beperkingen niet mogelijk is, moet soms wel rekening worden gehouden met verhoogde afzetkosten.

De verwerkingsprijs is afhankelijk van de grondsoort en de soort verontreiniging. Een combinatie van zanderige grond met "lichte"olieverontreiniging leidt tot een lage prijs, een combinatie van kleiige grond met "zware" olieverontreiniging tot een hoge prijs. Meest bepalende parameter is het type olie (C 30 ketens), concentratie minerale oliën, PAK's en zware metalen. Marktprijzen  bedragen 20 tot 50 euro per ton.

Techniek 3: Thermische reiniging 

De investering in de thermische grondreinigingsinstallaties is vergeleken met de overige grondreinigingsinstallaties het hoogst. De geïnvesteerde bedragen zijn niet aan te geven omdat elk bedrijf zijn eigen strategie toepast bij het investeren van aanpassingen en wijzigingen van de installatie.

De benodigde investering voor het realiseren van een nieuwe installatie is aanmerkelijk lager dan de historische cumulatieve investeringen van de bestaande installaties. Met name in de ontwikkelingsfase hebben de thermische grondreinigers een aanzienlijk leergeld betaald, dat in de investeringsbedragen is opgenomen. De afschrijving van de installatie wordt niet bepaald door technische veroudering. Door intensief onderhoud waarbij belangrijke procesonderdelen regelmatig worden vervangen, blijven de installaties in volledige operationele staat. De afschrijving wordt bepaald door de procesmatige veroudering (nieuwere technieken, goedkopere technieken, grotere capaciteit,...). Er is sprake van een continu proces van vernieuwingen van de installatie. De afschrijving per ton capaciteit is lager naarmate de capaciteit hoger is. De totale financiële lasten liggen in de orde van 20% van de operationele kosten. Het onderhoudsbudget van iedere grondreinigingsinstallatie ligt in de orde van miljoenen euros per jaar.

Het energieverbruik van thermische installaties is hoog, gemiddeld wordt (het equivalent van ) 40 tot 50 liter stookolie per ton gereinigde grond verbruikt. De kosten zijn afhankelijk van de gebruikte brandstof.

De kosten voor de afzet van rookgasreinigingsresidus worden beperkt door zo min mogelijk residu te storten.

Kosten voor de behandeling van verontreinigde grond zijn afhankelijk van de samenstelling van het grondtype, het vochtgehalte en de samenstelling van de verontreinigingen. Meest bepalende paramters zijn de concentratie aan minerale oliën, zware metalen, zwavel en het vochtgehalte. De kosten kunnen variëren van € 65 tot € 80 per ton verontreinigde grond bij reiniging ex-site en bij reiniging on-site (vanaf 15.000 ton) van € 40-60. Bij reiniging on-site dient tevens rekening te worden gehouden met een installatiekost van > € 25.000.

 

Milieubelasting en te nemen maatregelen

Bij alle grondreinigingsinstallaties wordt grond aangevoerd en opgeslagen, bewerkt en afgevoerd.

Bij deze activiteiten is verwaaien van grond, met name de fijn (stof)fractie mogelijk. Met name de verwaaiing van fijn respirabel stof (<10 µm) is voor de bepaling van de milieurisico’s belangrijk. Een punt van zorg voor vergunningsverleners is met name de verwaaiing van stof afkomstig van niet-gereinigde grond, omdat daarmee ook verontreinigende stoffen verspreid kunnen worden.

Verwaaiing kan worden voorkomen door de grond in een hal op te slaan of af te dekken met zeilen, zeefinstallaties te overkappen, windschermen te plaatsen of opgeslagen grond te bevochtigen.

Alle grondreinigingsinstallaties zijn voorzien van een vloeistofdichte verharding waarin voorzieningen zijn opgenomen voor de opvang van regenwater en percolatiewater, zodat emissies naar de bodem in de praktijk niet plaatsvinden.

De vloerconstructie bestaat uit een verharding, veelal een asfalt/betonverharding die uit twee lagen is opgebouwd, en een steenmengsellaag waaronder een waterdichte folie ligt. Het folie rust op een zandbed. Het verontreinigd (regen)water van het terrein wordt opgevangen en behandeld in een waterzuiveringsinstallatie. Wat niet verontreinigd hemelwater betreft verwijzen we naar de BBT studie voor hergebruik, buffering, infiltratie en verdamping van hemelwater. De verharding voorkomt tevens vermenging van de verontreinigde grond met de bodem.

Met betrekking tot geluid kan onderscheid worden gemaakt tussen zogenoemde ‘algemene geluidsbronnen’ die bij alle grondreinigingsinstallaties voorkomen, en geluidsbronnen van specifieke installaties, zoals de thermische grondreinigingsinstallatie, zeven, de natte grondreinigingsinstallatie en de biologische nrichting.

Algemene geluidsbronnen zijn:

• vrachtwagens ten behoeve van aan- en afvoer;
• vrachtwagens op de weegbrug;
• het wassen van vrachtwagens.

 

Techniek 1: Fysico-chemische reiniging (grondwassen) 

Wanneer de te bewerken grond intensief gemengd wordt met water, bijvoorbeeld bij intensief scrubben, kunnen aërosolen ontstaan. Op plaatsen in de installaties waar dit risico aanwezig is, wordt de lucht afgezogen en over actiefkool- of compostfilters geleid.

Bij natte reiniging treden eventuele geuremissies voornamelijk op bij de aanvoer, de opslag en de voorbewerking (zeven). Na de voorbewerking wordt het te reinigen materiaal in een waterige fase gebracht. Als gevolg hiervan wordt het uittreden van geurstoffen uit het te reinigen materiaal in hoge mate belemmerd. Het residu van natte grondreinigingsinstallaties (waarin de verontreinigingen zijn geconcentreerd) heeft, afhankelijk van de soort verontreinigende stof, wel een sterke geurpotentie.

Het milieucompartment water wordt belast tengevolge van de lozing van gezuiverd afvalwater. Verwaaiing van stof vanaf de locatie naar het oppervlaktewater, wanneer dat in de omgeving van een grondreinigingsinstallatie aanwezig is, speelt een ondergeschikte rol aangezien verwaaiing wordt voorkomen door afdekken van de verontreinigde grond met zeilen en de beregening van de niet-afgedekte gedeelten met water.

Tenslotte dient nog op het volgende worden gewezen. De hoeveelheid regenwater die binnen een inrichting ontstaat, is afhankelijk van het verharde oppervlak, en vormt in de meeste gevallen een relatief groot deel van de hoeveelheid effluent dat uiteindelijk dient te worden geloosd. De berekening daarvan wordt normaal gesproken gebaseerd op een jaarlijkse netto neerslaghoeveelheid van 750mm. Opgemerkt dient te worden dat deze stroom niet gelijkmatig/evenredig vrijkomt en bovendien niet kan worden beïnvloed. In natte jaren zal daarmee meer water moeten geloosd worden dan in droge. Regenwater dat op overkapte terreingedeelten valt is niet verontreinigd, en zal de hoeveelheid water dat verontreinigd kan zijn verminderen. Er dient hierbij te worden gewezen op het feit dat het niet de bedoeling is verontreinigd regenwater verdund te lozen met niet verontreinigd hemelwater. Wat het niet verontreinigd hemelwater betreft verwijzen we opnieuw naar de BBT studie voor hergebruik, buffering, infiltratie en verdamping van hemelwater.

Proceswater kan ook gereinigd worden met een actief koolfilter waarna het opnieuw kan gebruikt worden. Vanwege neutralisatie kan het zoutgehalte in het proceswater oplopen en moet een deel geloosd worden. Proceswater kan ook biologisch gezuiverd worden (bacteriën + actief koolfilter).

 

Techniek 2: Biologische reiniging

Uit een rapport van Vito (rapportnr. 2002/MIT/R/222) konden volgende vervluchtigingspercentages van verontreinigende stoffen bij het keren en zeven van grond worden vastgesteld:

• tijdens het zeven van de grond:
  • 80 - 83 % voor benzeen
  • 21 - 80 % voor tolueen
  • 29 - 66 % voor ethylbenzeen
  • 6 - 15 % voor xylenen
• bij het keerproces zijn de percentages vervluchtiging ingeschat als meer dan 50 % voor benzeen, tolueen en ethylbenzeen en kleiner dan 40% voor xylenen.

In het geval van intensieve biologische reiniging wordt (verwarmde) lucht doorheen de te bewerken grond geleid. Met deze lucht kunnen verontreinigde stoffen worden meegevoerd. Het betreft hier relatief vluchtige koolwaterstoffen. Ter voorkoming van luchtverontreiniging kunnen volgende maatregelen worden genomen (Vito-rapport nr. 2002/ MIT/R/222).

• het biologisch reinigen van gronden in afgesloten hallen, wat tevens ook een invloed heeft op de voorkoming van afvalwaterverontreiniging;
• het plaatsen van poorten tussen de verschillende hallen om niet-geleide emissies tot een minimum te beperken;
• het over een actief kool filter of compostfilter leiden van de afgezogen lucht uit de hallen.
• bodemluchtextractie via luchtdrains in statische biopiles

Bij biologische reiniging treden eventuele geuremissies op bij de aanvoer, de opslag en de voorbewerking. Een andere geurbron kan de door de verontreinigde grond geblazen lucht zijn. Ook voor geurstoffen is een compostfilter (en als dat niet geheel zou voldoen een actiefkoolfilter) een afdoende remedie.

Bij biologische grondreiniging wordt een systeem voorzien voor opvang van percolaatwater. Verdere lozing van afvalwater is het gevolg van een neerslag-overschot, dat afgevoerd dient te worden. Aangezien bij biologische grondreiniging folie is aangebracht om het grondwater te beschermen, kan het overtollige regenwater niet afvloeien naar de bodem, maar wordt het afgevoerd via drains. Het water kan gerecirculeerd worden of, eventueel na zuivering, worden geloosd. Hier dient in eerste instantie de mogelijkheid tot hergebruik en herinfiltratie te worden overwogen. Vervolgens kan de optie lozen op oppervlaktewater worden bekeken daar het gaat om verdund afvalwater en pas als laatste de optie lozen op riool. Bij een gesloten systeem, waar folie over de velden is aangebracht, valt er geen neerslag op het veld en is het opgevangen hemelwater niet verontreinigd.

De geluidsbronnen van biologische installaties zijn:

• shovel(s) ten behoeve van overslag;
• transportbanden en magneetband bij de voorbehandeling;
• zeefinstallatie voorbehandeling;
• keermachine(s)
• uitstraling gevels en dak van de hal (bij intensieve en zeer intensieve landfarming).

Afgezien van de bodemvreemde stoffen die bij de voorbehandeling worden afgescheiden, worden bij biologische grondreiniging geen afvalstoffen gevormd.

Het energieverbruik van extensieve biologische grondreiniging is zeer laag. Bij meer intensieve biologische reiniging wordt op gezette tijden gekeerd, bij de intensieve methoden is daarenboven energie nodig voor het doorblazen van lucht en het verwarmen van het grondpakket. Omdat de temperaturen laag zijn (circa 30°C), is ook de hoeveelheid benodigde energie relatief gering.

Gezien de relatief lage temperatuurniveaus is het goed mogelijk restwarmte te gebruiken voor verwarming. Dat kan restwarmte van andere processen zijn, maar ook van binnen de inrichting. De combinatie van het opwekken van elektriciteit gecombineerd met verwarming is hiervan een voorbeeld.

 

Techniek 3: Thermische reiniging 

Volgende onderwerpen zijn specifiek van belang bij thermische grondreiniging:

• stof uit schoorsteenemissie
• NO_x
• SO₂
• HCl
• Zware metalen, waaronder kwik
• Dioxines
• Overige verbindingen

In onderstaande paragrafen worden de verschillende polluenten verder bekeken naar mogelijke reinigingstechnieken en haalbare emissiewaarden, opgesplitst voor mobiele en vaste thermische grondreinigingsinstallaties indien relevant.

Stof

De uitstoot aan stof is recht evenredig met de hoeveelheid rookgassen. De hoeveelheid geëmitteerd stof is in vergelijking tot de bijdrage van verwaaiing van stof als gevolg van aanvoer, opslag en zeving (zeer) gering.

De ontstoffing van afgassen uit de  thermische installaties (mobiele en vaste) gebeurd in twee stappen, verwijderen van grove partilels in een cycloon (voor de desoptiestap) en het verwijderen van fijne partikels dmv. doekenfilters waarvan de maximale doorlaat 10 mg/Nm³ bedraagt.

De investeringskosten voor een cycloon bedraagt 500 tot 1500 euro per 1000 m³/h. de werkingskosten worden voor het grootste deel bepaald door de energiekosten, nl. 160 tot 970 euro per jaar per 1000 m³/h. verder is er nog een geringe personeelskost en de afvoerkosten van de reststoffen

De investeringskosten van de doekfilters liggen tussen 1.000 en 13.000 euro afhankelijk van de capaciteit en de uitvoering van de behuizing en 500 – 700 euro voor filtermateriaal voor een capaciteit van 1.000 m³/h. De kostprijs van een doekfilter kan variëren afhankelijk van het type, gebruikte materiaal en dergelijke. De werkingskosten bedragen ongeveer 0,2 tot 1,5 euro/m³/h. Het energieverbruik (excl. ventilator) varieert tussen 0,2 en 2 kWh per 1000 m³. Overige werkingskosten zijn personeel, onderhoud en afvoer vliegas. De voornaamste onderhoudskost is de vervanging van filterdoeken, met een levensduur van typisch 5 jaar (www.infomil.nl).

NO_x 

Bij de emissie van NO_x kan onderscheid worden gemaakt tussen thermische, brandstof- en grondstof -NO_x. Eerstgenoemde ontstaat bij hoge temperaturen waarbij N₂ uit de lucht bepaalde reacties aangaat. Brandstof-NO_x ontstaat bij het verbranden van olie of gas. Daarnaast kan NO_x worden gevormd (als ‘grondstof’- NO_x) tengevolge van de oxidatie van de (uit de verontreinigde grond) uitgedampte stikstofverbindingen (zoals cyanides). De emissie afkomstig van thermische reiningsinstallaties bedraagt circa 200 mg/Nm³ (zie onderstaande tabellen).

Overige verbindingen: SO₂, HCl,  zware metalen, dioxines

De emissie aan SO₂ is bijna volledig afkomstig uit het aanbod uit de verontreinigde grond. Wanneer een brandstof wordt gebruikt met een hoog zwavelgehalte, zoals afvalolie, zal de concentratie van SO₂ in de gassen die worden aangeboden aan de rookgasreiniging (meestal injectie kalk) toenemen. De emissie van alle rookgasreinigingsinstallaties op vaste thermische installaties is lager dan 40 mg SO₂ /Nm³.

De SO₂ emissies afkomstig van mobiele installaties zijn opgenomen in onderstaande tabel.

Bij thermische grondreiniging ontstaat HCl bij de destructie van gehalogeneerde verbindingen. De aan de rookgasreinigingsinstallaties aangeboden hoeveelheid is daarom volledig afhankelijk van de mate van verontreiniging van de behandelde grond. HCl wordt relatief eenvoudig gevangen in droge rookgasreinigingsinstallaties (injectie kalk). De emissiewaarde van 10 mg/Nm³ wordt vrijwel nooit overschreden.

De emissie van zware metalen betreft vrijwel volledig de aan het geëmitterde stof gebonden metalen. Omdat de stofemissie gering is, (< 10 mg/Nm³) is de emissie gering.

Kwik kan in de rookgassen voorkomen onder dampvorm. De rookgasreinigingsinstallaties moeten speciaal op vangst van kwik worden afgestemd. Wanneer dat gebeurt, is 50 µg/Nm³ haalbaar. Wanneer dat niet zo is moet men grenzen aan het gehalte aan kwik in de te behandelen grond stellen.

De rookgassen van de naverbrandingsinstallaties van thermische grondreinigingsinstallaties bevatten een relatief laag gehalte aan dioxines, wanneer grond verontreinigd met gehalogeneerde koolwaterstoffen wordt gereinigd. De rookgasreinigingsinstallaties die op dit moment in bedrijf zijn hebben aangetoond dat zij in staat zijn de norm van 0,1 ng TEQ te behalen.

De rookgassen zullen naast de genoemde componenten tevens CO, CO₂ en water bevatten. Koolmonoxide zal slechts dan worden aangetroffen in hoeveelheden die de 50 mg/Nm³ overschrijden, wanneer de oxidatie in de installatie niet goed verloopt.

Voor het verwijderen van schadelijke verbrandingscomponenten zoals kwik, zware metalen, dioxines, furanen, polyaromatische en gechloreerde koolwaterstoffen wordt actieve kool in de vorm van poeder al of niet in combinatie met andere chemicaliën zoals kalk in het rookgas geïnjecteerd. De actieve kool adsorbeert deze componenten en maakt zo de rookgassen vrij van schadelijke en toxische stoffen.

De beladen actieve kool wordt teruggevoerd naar de vuurhaard. Daar wordt de actieve kool of bruinkoolcokes samen met de geadsorbeerde deeltjes zoals dioxines, stof, metalen en TOC verbrand.

 

Mobiele filters

Figuur: Mobiele filter voor lucht (www.desotec.be)

 

Deze mobiele filters worden gebruikt voor bv. in-situ toepassingen, tijdelijke projecten,… …
In normale omstandigheden worden deze mobiele filters gebruikt op huurbasis en worden zij gevuld met de geschikte actieve kool, naargelang de toepassing.

 

Vaste filters

Deze filters worden gebruikt indien mobiele filters niet van toepassing zijn, bv. projecten van lange duur, met weinig koolwisselingen, indien de kool makkelijk te vervangen is, ... Iedere filter wordt gevuld met de geschikte actieve kool, geselecteerd voor deze toepassingen.

Figuur: Vaste filter voor lucht (www.desotec.be)

 

Er zijn weinig studies beschikbaar met kostenramingen voor thermische installaties. De cijfers die hieronder geciteerd worden zijn afkomstig van OVB (2004).

 

Tabel: Overzicht kosten gebruik actief koolfiltratie (cap. 1000 Nm³/u)

Specificatie	Kosten
Exploitatie	250-500 per maand én per filter
Energie	1 kW (heater)
Hulpstoffen	ca. € 2,5 à 3,5 per kg actief kool

Naast adsorptie op actief kool kunnen ook absorptietechnieken worden ingezet om de afgassen te neutraliseren. Een gaswasser is een reinigingsinstallatie waarin een gasstroom in intensief contact wordt gebracht met een vloeistof met als doel bepaalde gasvormige componenten uit het gas naar de vloeistof te laten overgaan.

Investeringskosten van een scrubber variëren van 2000 tot 30000 euro voor 1000 Nm³/h (recirculatiewasser met pomp). De werkingskosten bedragen ca. 5000 euro per jaar. Het gebruik van hulpstoffen is afhankelijk van de ingaande concentratie en de gestelde restemissie.

Als praktisch voorbeeld kan hierbij een emissiemeting door Vito worden aangehaald in de schouw van een mobiele thermische installatie, respectievelijk tijdens de behandeling van met minerale oliën en met PCB's verontreinigde grond. De belangrijkste meetresultaten worden in onderstaande tabel weergegeven.

Tabel: Meetresultaten emissiemetingen op een mobiele thermische installatie bij de behandeling van met minerale oliën verontreinigde grond, per kolom gemiddelde waarden over 1 dag (Vito rapport nr. 2002/MIM/R/098)

Parameter	Mobiele thermische bodemsaneringsinstallatie
Watergehalte in % O2 in % CO2 in % NO in mg/Nm³dr NO2 in mg/Nm³dr NOx als mg NO2/Nm³dr CO in mg/Nm³dr SO2 in mg/Nm³dr KWS in mg C/Nm³dr	32,2 6,6 9,2 91 <2 140 47 685 7	27,7 11,6 5,9 69 <2 106 112 432 29	26,4 6,9 9,1 101 <2 156 269 956 11
Stof in mg/Nm³dr	0,2	11,8	6,3
HCl in mg/Nm³	2,9	3,5	7,0
HF in mg/Nm³	< 0,3	< 0,3	< 0,3

 

Tabel: Meetresultaten emissiemetingen op een thermische installatie bij de behandeling van met PCB’s verontreinigde grond, gemiddelde waarden over 1 dag (Vito rapport nr. 2002/MIM/R/119)

Parameter	Mobiele thermische bodemsaneringsinstallatie
Watergehalte in % O2 in % CO2 in % NO in mg/Nm³dr NO2 in mg/Nm³dr NOx als mg NO2/Nm³dr CO in mg/Nm³dr SO2 in mg/Nm³dr KWS in mg C/Nm³dr	27,7 9,6 7,0 105 < 2 162 14 32 17
Stof in mg/Nm³dr meting 1 meting 2	3,1 2,0
HCl in mg/Nm³ meting 1 meting 2	0,4 0,2
HF in mg/Nm³ meting 1 meting 2	< 0,4 < 0,4
HCN in mg/Nm³ meting 1 meting 2	1,1 1,2
PCDDs en PCDFs in ng/Nm³dr in ng TEQ/Nm³dr	0,949 0,031

 

De grond die wordt aangevoerd kan zodanig zijn verontreinigd dat deze geur verspreidt. Deze geur wordt soms als onaangenaam ervaren. Bij thermische grondreiniging wordt eventuele geuremissie alleen veroorzaakt als gevolg van aanvoer, opslag en de voorbewerking van de grond. Nadat het materiaal is ingevoerd in de grondreinigingsinstallatie, ontstaan geen geuremissies meer. De hoge temperatuur die daar heerst en de afsluiting van de trommel(s) zorgen voor een ‘geurvrij’ proces. Bij hoge temperatuur worden geurcomponenten afgebroken tot niet-geurende componenten.

Emissies via afvalwater spelen bij thermische grondreinigingstechnieken nauwelijks een rol mits gepaste maatregelen. Water dat vrijkomt bij thermische reiniging is onder te verdelen in neerslag, condenswater, drainagewater en waswater van de natte wassing. Neerslag is mogelijk verontreinigd door contact met het terrein, en ook in condenswater zijn mogelijk verontreinigingen achtergebleven. Neerslag, condenswater, drainagewater en waswater kunnen worden opgevangen in opslagtanks en in een interne zuiveringsinstallatie worden gezuiverd. Dit gebeurt met behulp van een olieafscheider, een zandfilter, een koolfilter en flotatie. Uit warm afvalwater kan, alvorens het te zuiveren, de warmte worden teruggewonnen. Daarna kan het water worden hergebruikt, het kan worden gebruikt om de grond te koelen en te bevochtigen, of het kan worden geloosd. Infiltratie van grondwater kan worden voorkomen door het aanbrengen van HDPE folie.

Afgezien van de algemene geluidsbronnen bij grondreinigingsinstallaties zijn de specifieke geluidsbronnen van thermische installaties:

• shovels ten behoeve van overslag;
• zeefinstallatie voorbehandeling;
• uitstraling gevels en dak van de hal;
• schoorsteenopening;
• schoorsteenventilator.

Geluidswerende maatregelen die kunnen genomen worden zijn:

• het gebruik van geluidsarme motoren;
• het gebruik van dempers;
• het toepassen van geluidsisolatie
• het gebruik van geluidswerend materiaal;
• het opzetten van geluidsschermen.

Bij thermische grondreiniging komt als afvalstof het residu van de rookgasreinigingsinstallatie vrij. Dit residu bestaat uit de reactieproducten van de zure componenten met kalk, actief kool waaraan verontreinigende stoffen zijn geadsorbeerd, en een kleine hoeveelheid meegevoerd stof, dat niet eerder in het proces is afgevangen. De samenstelling en de variatie daarvan maken het noodzakelijk dat deze afvalstof wordt gestort.

Het energieverbruik van thermische installaties is relatief hoog, gemiddeld wordt (het equivalent van) 40 tot 50 l stookolie per gereinigde ton grond verbruikt. Een groot deel van de energie die benodigd is voor het opwarmen van de grond tot de gewenste eindtemperatuur is nodig voor het verdampen van het in de grond aanwezige water. Daarnaast is het energieverbruik van de naverbranders aanzienlijk. Alle grondreinigingsinstallaties hebben hun proces zo ontworpen, dat in hoge mate gebruik wordt gemaakt van restwarmte uit het proces. Naast de thermische energie is ook het elektriciteitsverbruik van thermische installaties aanzienlijk. Met name de ventilatoren die nodig zijn voor het afzuigen/koeling van de installaties verbruiken veel vermogen.

 

Bron

Goovaerts L., et al., ‘BBT-studie voor bodemsaneringsprojecten en grondreinigingscentra’, VITO, juni 2007

Gelinkte pagina's: