Principe
Mogelijke technieken voor uitvoering:
- Injecteren op verticale filters
- Injecteren op horizontale filters
- Injecteren op grindsleuf/grindkoffer
- Injecteren met direct push
- Inbrengen met soks/inhangsystemen
- Inwerken traagwerkende (vaste) zuurstofbron in ontgravingsvak
- Extractie van grondwater tbv recirculatie (optioneel)
- Zuiveren onttrokken grondwater (optioneel)
- Zuurstofinfusie met membraansystemen (enkel voor zuurstofinfiltratie)
Schema: Infiltratie ten behoeve van in-situ sanering
De biologische afbraak van verontreinigingen (zowel in de 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 (OVAM 2003).
De meest toegepaste electronenacceptor is omgevingslucht. Hiermee zijn de haalbare zuurstofgehaltes in het grondwater echter beperkt (tot ca.10 mg/l) en derhalve snel geconsumeerd in geval van hogere concentraties aan organische verontreinigingen. Door gebruik te maken van (relatief dure) pure zuurstof kan een hoger zuurstofgehalte in grondwater gerealiseerd worden (50 mg/l). Een nieuwe werkwijze om pure zuurstof diffusief aan te brengen in het grondwater is door gebruik te maken van het ISOC®-systeem of gelijkaardige systemen van andere producenten. Dit betreft een sonde met een membraansysteem die in het grondwater wordt gehangen (in een verticaal filter) en waarlangs pure zuurstof (of andere gassen) kan worden gedoseerd. Met deze systemen kan echter een beperkte hoeveelheid zuurstof per dag worden gedoseerd. Voorafgaandelijk haalbaarheidsonderzoek is noodzakelijk om de vereiste hoeveelheid zuurstof per volume-eenheid te zuiveren bodemvolume op voorhand na te gaan. Eventueel kan door het toedienen van ‘cosubstraten’ zoals methaan of propaan ook getracht worden om cometabolische afbraak (van b.v. chloorhoudende verbindingen) te stimuleren.
Door gebruik te maken van vloeibare (waterstofperoxide in waterige oplossing) of vaste peroxides (o.a. Ca-peroxide of commerciële ‘slow-release’ vormen zoals ORC®, te injecteren als slurry) kunnen hogere gehalten aan zuurstof bereikt worden en grotere zuurstofvrachten per tijdseenheid worden toegediend. Indien te hoge gehalte aan peroxide worden gedoseerd, kunnen voor bacteriën echter toxische omstandigheden ontstaan. Vaste peroxides kunnen ook met ‘direct push’ technieken worden geïnjecteerd.
In sommige gevallen kan het ontbreken van nutriënten of bacteriën de afbraak limiteren. In dat geval kunnen deze worden gedoseerd met behulp van drains en/of verticale filters (hiervoor kan al dan niet grondwater opgepompt van de locatie gebruikt worden, dat aangerijkt met de toeslagstoffen of de bacteriën, kan worden geïnfiltreerd in de bodem. Doorgaans wordt ammoniumnitraat gebruikt als stikstofbron, en natrium- of kaliumfosfaat als fosforbron. Het inbrengen van bacteriën noemt men bio-augmentatie. Er bestaan commercieel verkrijgbare bacteriêle culturen die hiervoor gebruikt kunnen worden. Indien extractie gewenst is dient de techniek gecombineerd te worden met een wateronttrekking, veelal gevolgd door een waterzuivering.
Toepassingsgebied en toepassingvoorwaarden
Ten gevolge van de trage doorspoeling van de bodem met water dient de doorlatendheid van de bodem ten minste 0,5 tot 1 m/dag te bedragen.
Het al dan niet slagen van bioremediatie 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 kunnen ijzerhydroxides 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. verstoppingen van de infiltratiefilters);
Door de inspoeling van fijne deeltjes of het optreden van (bio)fouling kan het infiltratiemiddel (en/of omstorting) verstopt 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. Een ander essentieel punt is het zuurstofverbruik (en nutriëntverbruik) in de te reinigen bodemzone. Deze dient in vooronderzoek (pilootproef) te worden bepaald, op basis waarvan dan een keuze kan worden gemaakt tussen type zuurstofbron en benodigde dimensionering.
Bij gebruik van vaste peroxides kan een belangrijke pH-stijging optreden die remmend kan zijn voor bacteriêle groei. De pH-buffercapaciteit van de bodem dient daarom voorafgaandelijk bepaald te worden.
Kosten
De kosten van een full-scale in-situ bioremediatie kunnen variëren van € 37 per m3 te reinigen bodemvolume tot € 223 per m3. De kosten voor het aanleggen van infiltratiemiddelen zijn gelijkaardig als deze voor herinfiltratie van grondwater. De overige kosten zullen voor het grootste deel worden bepaald door de kosten voor de toeslagstoffen, die sterk afhankelijk zijn van het type en het voorkomen van de verontreiniging (Van Deynze et al., 1998 en Van der Gun et al., 2000).
Milieubelasting en te nemen maatregelen
In eerste instantie kan eventueel onttrokken grondwater op zich als milieubelasting worden beschouwd. De vrijgekomen waterstroom dient meestal te worden gezuiverd.
Bij het onttrekken van grondwater bestaat er het risico op het vrijkomen van polluenten in de lucht (enkel bij vacuümpompen is er luchtuitstoot). Ongewenste emissies naar de lucht kunnen in zekere mate optreden aan de pompbakken, buffertanks en bij de biologische zuivering (biorotor) of luchtstrippen van het onttrokken grondwater.
Bij het plaatsen van onttrekkings- en infiltratiefilters komt mogelijk een afvalstroom vrij in de vorm van opgeboorde of ontgraven verontreinigde grond. Daarnaast kan bij het zuiveren van verontreinigd grondwater een afvalstroom vrijkomen onder de vorm van actief kool of verontreinigd slib. In de meeste gevallen worden deze afvalstromen gestort of verbrand. Wanneer een regenereerbaar actief koolfilter wordt gebruikt kan de kool worden hergebruikt.
Het onttrekken van grondwater bezorgt relatief weinig overlast aan de omgeving. De onttrekkings- en infiltratiefilters worden meestal ondergronds aangelegd, zodat hierdoor geen overlast optreedt. Enkel de compressoren en pompen kunnen voor geluidshinder zorgen. Bebouwing kan blijven bestaan en wegen hoeven niet te worden opgebroken. Bij de aanleg van de installatie en eventueel de zuiveringsinstallatie kan evenwel gedurende een korte periode overlast door vrachtverkeer ontstaan.
Emissies naar lucht kunnen optreden wanneer het opgepompte grondwater vluchtige verontreinigingen bevat en via luchtstrippen wordt gezuiverd, of wanneer injectie van lucht plaatstvindt in combinatie met bodemluchtextractie. De emissie kan worden gereduceerd door het toepassen van afgaszuiveringstechnieken. Deze worden beschreven in hoofdstuk 4. Wanneer zuurstof aan de bodem wordt toegevoegd via sparging kan lucht via het bodemoppervlak of via ondergrondse kanalen zoals rioleringsbuizen ongecontroleerd ontwijken. Het afdekken van het bodemoppervlak met HDPE-folie en zand bij gelijktijdige bodemluchtextractie helpt dit tegengaan.
Bij het plaatsen van onttrekkings- en infiltratiefilters komt een afvalstroom vrij in de vorm van afgegraven verontreinigde grond. Daarnaast kan bij het zuiveren van verontreinigd grondwater een afvalstroom vrijkomen in de vorm van aktieve kool of verontreinigd slib.
Het grote voordeel van injectie van water(ige oplossingen) is dat de techniek weinig overlast bezorgt aan de omgeving. De onttrekkings- en infiltratiefilters worden meestal geheel ondergronds aangelegd, zodat hierdoor geen overlast optreedt. Bebouwing kan blijven bestaan, wegen hoeven niet te worden opgebroken en er is weinig overlast door af –en aanrijdende vrachtwagens, omdat nauwelijks verontreinigde grond hoeft te worden afgevoerd. Lawaai- en geurhinder is afhankelijk van het type zuivering dat wordt toegepast en de plaatsingswijze (geluidsdichte container).
Evenals bij het onttrekken van grondwater is de milieuverdienste bij infiltratie van water sterk afhankelijk van de gekozen waterkringloop: debiet, verwerking en verwachte concentraties.