Principe
Mogelijke technieken voor uitvoering:
- Injecteren op verticale filters
- Injecteren op horizontale filters
- Injecteren op grindsleuf/grindkoffer
- Discontinue (alle filters tegelijk of individueel per filter aan uit sturing) injecteren via PLC sturing
- Onttrekken van lucht via verticale filters (optioneel)
- Onttrekken van lucht via horizontale filters (optioneel)
- Zuiveren onttrokken bodemlucht (optioneel)
- Aanbrengen van bioactieve laag/in-situ geplaatst biofilter (compost, nutriënten) (optioneel)
Schema Biosparging
Biosparging is een concept 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 bodemlucht-onttrekkingssysteem 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 gehanteerd dat de invloedstraal van een persluchtfilter recht 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 kort-lopend 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.
Toepassingsgebied en 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.
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 euro per m3 exclusief de luchtonttrekking en -zuivering.
Het aanbrengen van een luchtinjectiefilter kost circa 250 tot 500 euro. Het aanbrengen van een luchtinjectieinstallatie kost circa 5000 tot 10.000 euro. Energiekosten kunnen echter oplopen (zie volgende paragraaf).
De kosten van een eventuele haalbaarheidsproef van (bio)sparging bedraagt circa 12.500 tot 20.000 euro.
Milieubelasting en te nemen maatregelen
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).
Het energieverbruik van een bodemluchtonttrekkingsunit voor circa 200 m3/uur ligt op ongeveer 2 kWh. Bij deze techniek komen geen reststoffen vrij.
Wanneer lucht in de bodem wordt geïnjecteerd kan er lucht via het bodemoppervlak ongecontroleerd ontsnappen. Om dit te voorkomen wordt meestal een gelijktijdige bodemluchtonttrekking geïnstalleerd en uitgevoerd. De onttrokken bodemlucht dient doorgaans te worden gezuiverd (zie technische fiche bodemluchtonttrekking).
Bron
Goovaerts L., et al., ‘BBT-studie voor bodemsaneringsprojecten en grondreinigingscentra’, VITO, juni 2007