Concept Ontgraven

Principe

Techniek: graafmachine

Figuur: Schema Ontgraven

Ontgraven van grond wordt uitgevoerd voor de verwijdering van verontreinigde grond boven de grondwaterspiegel (eventueel ondersteund door een grondwateronttrekking). In sommige bodem­typen (klei, leem) kan ook licht onder de grondwaterspiegel ontgraven worden zonder bemaling (ontgraving ‘in den natte’). Nadeel is het grotere watergehalte in de ontgraven bodem. In Achilles (OVAM 2002c) wordt aangegeven steeds in den droge te ontgraven, tenzij voor het verwijderen van drijflagen waar pas wordt gestart met grondwateronttrekking wanneer de drijflaag is afgegraven.

Ontgravingen vinden plaats met behulp van hydraulische apparatuur, in de praktijk een shovel voor ondiepe grootschalige ontgravingen of een hydraulische graafmachine voor diepere en nauwkeuriger ontgravingen. Grond wordt na de ontgraving opgeslagen in een (tijdelijk) depot of direct getransporteerd naar de definitieve verwerkingslocatie.

Tijdens ontgraving "in den droge" moet in het geval van een vluchtige verontreiniging reke­ning gehouden worden met mogelijke vervluchtiging van de verontreinigingen of geuremis­sies. Bij onacceptabel hoge risico's voor de omgeving kan het noodzakelijk zijn om vooraf­gaand aan de ontgraving vluchtige componenten uit de bodem in-situ te verwijderen door bodemluchtextractie, gefaseerd te ontgraven of door te ontgraven onder tent.

 

Toepassingsgebied en toepassingsvoorwaarden

Het ontgraven van grond is mogelijk als de (verlaagde) grondwaterstand ongeveer 0,5 meter (in functie van bodemtype) beneden de bodem van het te ontgraven gedeelte van de grond is gelegen. Bij een hogere grond­waterstand wordt de stabiliteit en de draagkracht van het maaiveld beïnvloed.

Ontgravingen zijn ook mogelijk in of onder bebouwing met speciale kleine kranen (bijvoorbeeld minigraver). De capaciteit van de ontgraving wordt dan echter wel relatief laag (< 100 m³/d­ag). De ontgravingsdiepte is onbeperkt, zolang er voldoende werkoppervlak wordt gecreëerd voor de kraan. In moeilijke omstandigheden (veel ondergrondse infrastructuur) kan worden overwogen om (deels) manueel te graven.

Voor het ontgraven wordt een veilig en stabiel talud aangehouden, afhankelijk van de bodemsamenstelling. Nabij bebouwing met een ondiepe fundering wordt een afstand van ten minste 1 meter van de wand van de bebouwing aangehouden. Door het treffen van civieltechnische maatregelen (bijvoorbeeld sleufbekisting, beschoeingskist of een damwand) kan het talud steiler gemaakt worden, na het uitvoeren van een stabiliteitsstudie.

Ontgraven wordt vaak in combinatie met onttrekken van grondwater toegepast met als doel het schoonspoelen van de bodem. Ontgraving is en blijft in situaties waar het terrein goed toegankelijk en de verontreiniging ondiep voorkomt, een snelle, effectieve én economisch verantwoorde saneringswerkwijze. Daarnaast bestaan er specifieke situaties waarin ontgraving zal worden toegepast:

• in het kader van functiegerichte sanering wordt de niet-mobiele verontreiniging verwijderd en vervangen door een leeflaag;
• voor hot-spot verwijdering ofwel het verwijderen van een bron met puur product;
• gevallen waar er, als gevolg van ruimtelijke ontwikkelingen of acute risico’s, geen tijd is of wordt gekozen voor een langdurigere in-situ aanpak;
• verontreinigende stoffen die niet of nauwelijks afbreekbaar zijn en waarvoor geen geschikte in-situ saneringstechniek beschikbaar is, bijvoorbeeld voor enkele (mobiele) zware metalen zoals zink, nikkel en arseen.

 

Kosten

De kosten van het ontgraven van verontreinigde grond is afhankelijk van de capaciteit van de kranen, de te ontgraven diepte en hoeveelheid en de locatie. Een gemiddelde prijs voor het ontgraven bedraagt 2,5 tot 10 euro per m³ (OVB, 2004).

 

Milieubelasting en te nemen maatregelen

Bij ontgraven kunnen vluchtige organische componenten en stof vrijkomen, afhankelijk van het type verontreiniging aanwezig, de concentratie en de verspreiding van de componenten, de porositeit en het vochtgehalte van de grond. De belangrijkste parameters zijn de duur van de ontgraving en de grootte van ingezette apparatuur. Hoe langer en intensiever er moet worden afgegraven hoe groter de kans dat er organische componenten zullen vervluchtigen.

Ontgraven en verwijderen van verontreinigde grond is een betrouwbare methode behalve in die gevallen waarbij het vrijkomen van emissies naar de atmosfeer een te groot risico inhouden voor de werkers ter plaatse of de omgeving, bijvoorbeeld grond verontreinigd met benzeen of andere vluchtige carcinogene verbindingen.

De emissie die vrijkomt bij de ontgraving varieert van geval tot geval en is afhankelijk van de snelheid waarmee ontgraven wordt, de valhoogte van de grond, de hoeveelheid ontgraven grond, windsnelheid, temperatuur, de ontgravingsoppervlakte en de tijd dat de ontgraven grond ter plekke blijft liggen.

De belangrijkste emissiebronnen bij ontgraven zijn:

• de blootgestelde ontgraven put
• het dumpen van de ontgraven grond en
• de afgegraven grond zelf (in de opslagplaatsen)
• emissie van graafmachines en vrachtwagens bij transport

De grootste hoeveelheden VOS blijken te vervluchtigen tijdens het ontgraven zelf. In een EPA rapport [EPA, 1997] werd gesteld dat ongeveer 70% van de massa aan vluchtige organische stoffen, zoals xyleen, geëmitteerd kunnen worden tijdens het ontgraven van grond. Voor vochtige gronden kan ervan uitgegaan worden dat, afhankelijk van de buitentemperatuur, slechts 5 tot 10% van de VOS geëmitteerd worden bij ontgraven.

Er kunnen een aantal maatregelen worden getroffen om de VOS en stof emissies te beperken. Over het algemeen zullen maatregelen die stofemissies reduceren ook invloed hebben op de emissies van VOS en omgekeerd. In vergelijking met puntbronnen is VOS emissiereductie bij ontgraven moeilijker te implementeren en slechts matig efficiënt.

De meest gebruikte methode om de emissies van VOS in te perken is het plaatsen van deklagen over de grond om zo een fysische barrière te voorzien. De simpelste barrière is gewoon propere grond als deklaag te gebruiken, voor zover dit toevoegen van propere grond niet leidt tot verdunnen van verontreiniging (opmengen met propere grond is niet toegestaan). Deze grondlagen verhogen zo de transportafstand die de VOS moeten afleggen en reduceren dus zo, tijdelijk, de emissiesnelheid. Deze gronddeklagen worden vnl. gebruikt om de emissie van geurcomponenten en luchtgedragen pollutie te beperken. De efficiëntie van deze grondlagen is afhankelijk van hun dikte en het percentage van verontreinigde grond dat op deze manier kan worden afgedekt. De emissiesnelheden kunnen aanzienlijk worden gereduceerd (vb. > 95%) door toevoegen van samengeperste grond, hoewel hierdoor nog steeds laterale migratie van VOS plaatsvindt en dit slechts een tijdelijke maatregel is. Grondlagen zijn minder effectief over langere perioden en deze maatregel draagt bij tot het vermeerderen van de hoeveelheid te behandelen grond.

Synthetische deklagen worden gebruikt om de VOS emissies in te perken bij korte termijn opslagplaatsen. Ze worden ook ingezet bij het transport van de grond. Deze deklagen kunnen dun (0,4-0,6 mm plastiek) of relatief dik zijn (3-4 mm plastiek of geotextiel). Deze deklagen kunnen niet onbeperkt blijven liggen daar de polymeren zullen verweren en hun levensduur dus beperkt is, voor dunne lagen tot slechts een paar weken. De efficiëntie van deze lagen is afhankelijk van hun permeabiliteit voor de aanwezige dampen en het percentage van de grond dat bedekt is.

Gemodificeerde blusschuimen worden vaak gebruikt voor de beperking van VOS emissies bij de behandeling van gevaarlijk afval welke vluchtige toxische componenten bevatten. Er zijn twee algemene type schuimen: de tijdelijke en de lange termijn. De tijdelijk schuimen voorzien bedekking tot één uur. De lange termijn schuimen bevatten een stabiliserend additief welke de levensduur van de schuim tot enkele dagen en zelfs weken verlengt. Korte termijn emissiereducties van 75 tot 95% werden opgemeten voor respectievelijk totale paraffines en totale aromaten. Emissiereducties voor totaal VOS van 99% tot 100% werden opgemeten bij het gebruik van gestabiliseerde schuim.

De twee belangrijkste voordelen van schuimen zijn dat ze zeer efficiënt kunnen zijn en snel zijn aangebracht op de verontreinigde grond. Er zijn ook enkele nadelen verbonden aan deze techniek. De dikke schuimlagen kunnen enkel efficiënt ingezet worden op horizontale oppervlakten en dus niet op zijwanden van de ontgraven put. De toevoeging van de schuimen, welke voor >90% uit water bestaan, doen het gewicht van de grond toenemen, wat de grond minder handelbaar maakt en minder inzetbaar voor thermische verwerking.

Watersproeiers worden vaak ingezet om de emissies van stof te beperken. De toevoeging van chemische additieven zoals polymeren of acrylaten zullen de efficiëntie verhogen. Door toevoeging van water zal de temperatuur van de grond ook worden verlaagd wat het transport van VOS doorheen de bodem ook zal verminderen. Waterbesproeiing is vaak wel minder effectief dan waterschuimen en hebben dezelfde beperkingen en nadelen als reeds beschreven hierboven. Tevens kunnen nevenverontreinigingen ontstaan door de chemische additieven. Onder normale omstandigheden wordt er geen afvalwaterstroom gecreerd daar men slechts een beperkte hoeveelheid water sproeit.

Operationele maatregelen kunnen ook worden genomen om VOS emissies te reduceren. Deze maatregelen houden in dat de snelheid van het ontgraven, de hoeveelheid verontreinigde grond welke wordt blootgesteld en de duur dat de gond onbeschermd wordt achtergelaten worden gecontroleerd. Het ontgraven wordt best uitgevoerd op dagen met lagere buitentemperatuur en windsnelheid.

Indien mogelijk kan men de te ontgraven site volledig inkapselen met een tent. Deze inkapseling zorgt ervoor dat de emissies kunnen opgevangen worden en behandeld worden dmv. een emissiereducerende techniek voor puntbronnen. Er zijn hieraan enkele nadelen verbonden, zoals de kostprijs van de inkapseling.

Als laatste alternatief kan ervoor worden gezorgd dat de windsnelheid over de verontreinigde grond wordt beperkt door het plaatsen van windschermen.

Kostprijzen voor VOS beperkende maatregelen bij ontgraven zijn niet uitgebreid beschikbaar in de literatuur. De onderstaande tabel geeft een overzicht van de beschikbare kostprijsgegevens.

 

Tabel: Overzicht kostprijzen voor VOS reducerende maatregelen bij ontgraven [EPA 1997]

Techniek	Materiaalkost (euro/m²)	Commentaar
Klei	4,15	Deklagen, mat en membraan
Grond	1,33	Verondersteld 150 mm diep, het transport van de grond niet meegerekend
Synthetische deklaag	5 - 9	Afhankelijk van dikte
Tijdelijke schuim	0,04	Verondersteld 65 mm dik, 0,7 euro/m³ schuim
Lange termijn schuim	0,13	Verondersteld 40 mm dik, 3,3 euro/m³ schuim
Windscherm	40/m	Per lopende meter
Watersproeiers	0,001 (waterkost)	Varieert met kostpijs water; er werd verondersteld dat de huurprijs van de watercontainer 500 euro per week kost en €1/1000L water

 

Tijdens het ontgraven van verontreinigde grond wordt gebruik gemaakt van hydraulische kranen die worden aangedreven door dieselmotoren. Naar schatting wordt circa 0,1 liter dieselolie per m³ te ontgraven grond verbruikt.

Verontreinigde grond kan, indien gestockeerd op het terrein onder invloed van regen of door de aanwezigheid van vrij product, verder uitlogen in de bodem waarop de stockage plaatsvindt. Dit kan een secundaire verontreiniging veroorzaken. Het plaatsen van een folie op de grond waarop stockage plaatsvindt en het enveloperen en de overloop laten uitmonden in een reservoir met gepaste afvoer/reiniging voor de afvalwaterstroom zijn mogelijke maatregelen om deze risico’s te vermijden. Natuurlijk is het direct laden voor transport op een vrachtwagen beter.

Door de ontgravingsactiviteiten kan geluids- en geuroverlast ontstaan voor de omgeving.

Gelinkte pagina's: