In-situ gestimuleerde biologische afbraak:

SK

B C

ahie

r In

-situ g

estim

ule

erd

e b

iolo

gisch

e a

fbra

ak

: ee

n n

atu

urlijk

e o

plo

ssing

!

In-situ gestimuleerde biologische afbraak:een natuurlijke oplossing!

Postbus 420

2800 AK Gouda

Tel. (0182) 54 06 90

Fax (0182) 54 06 91

[email protected]

www.skbodem.nl

SKB

De Stichting Kennisontwikkeling Kennisoverdracht Bodem draagt

zorg voor kennisontwikkeling en kennisoverdracht die eigenaren en

beheerders van percelen en terreinen nodig hebben om de kwali-

teit van de bodem op een effectieve wijze in overeenstemming te

brengen of te houden met het beoogde gebruik. SKB ondersteunt de

ontwikkeling en demonstratie van nieuwe vormen van samenwer-

king, nieuwe aanpakken en technieken voor het verbeteren van de

afstemming tussen bodemgebruik en bodemkwaliteit en bevordert

een brede acceptatie hiervan in de maatschappij.

SKB Cahiers

SKB Cahiers zijn cahiers waarin op een beknopte en bondige wijze

belangrijke onderwerpen over de bodem aan de orde komen. De SKB

Cahiers zijn gericht op een breed publiek en leesbaar en toegankelijk

geschreven. Op basis van toepassingsgerichte praktijkvoorbeelden

moeten de lezers met het onderwerp in hun eigen beroepspraktijk

aan de slag kunnen.

De titels die in deze reeks zijn verschenen, kunt u vinden op

www.skbodem.nl. Hier kunt u deze ook bestellen.

Keuze 1Aromaten en lagere PAK (2 of 3 rings) kunnen zowel aëroob als

anaëroob worden afgebroken. Vaak zijn deze verontreinigingen

gerelateerd aan een verontreiniging met minerale olie. In dat geval

ligt aërobe stimulatie voor de hand. Indien er geen relatie is met

minerale olie hangt de keuze af van de gewenste saneringsduur,

ruimtelijke inpasbaarheid en saneringskosten. Aërobe stimulatie

verloopt sneller, maar brengt meer kosten met zich mee en zuurstof

heeft in minder goed doorlatende bodems een slechtere verspreiding.

Keuze 2Gestimuleerde afbraak vindt alleen plaats in aanwezigheid van de

juiste bacteriën. Als de bacteriën niet in voldoende mate aanwezig

zijn dienen deze ook aan de bodem te worden toegevoegd via

beënting of bioaugmentatie. Ook al zijn in de bodem de goede

bacteriën van nature aanwezig, door het doseren van een reeds

actieve populatie verloopt de afbraak in veel gevallen sneller.

Keuze 3Dosering van nitraat/sulfaat, koolstofbron, nutriënten en

eventueel bacteriën kan door middel van directe injectie of

recirculatie. De meest geschikte toepassingsvorm is van vier

belangrijke factoren afhankelijk:

In-situ gestimuleerde biologische afbraak (gestimuleerde afbraak) kan gebruikt worden

voor het saneren van verschillende verontreinigingen. Minerale olie, aromaten, lage

PAK’s en gechloreerde verbindingen zijn de meest voorkomende verontreinigingen die via

gestimuleerde afbraak worden gesaneerd. Onderstaand schema geeft aan op welke wijze de

** Bij bodems met een slechte doorlatendheid is biosparging/bioventing geen optie vanwege

de beperkte verspreiding van lucht/zuurstof. Vanaf een doorlatendheid > 0,5 meter per dag

kan deze techniek zonder meer goed worden toegepast. Bij een lage verontreinigingsvracht

kunnen zuurstofleverende substraten of diffusiesystemen met pure zuurstof gebruikt wor-

den als alternatief voor biosparging.

* Dit geldt voor verontreinigingen met PER, TRI en/of TCA. Bij een verontreiniging met

alleen lager gechloreerde afbraakproducten komt aërobe gestimuleerde afbraak ook in

aanmerking.

Uw verontreiniging

Afbraakprincipe

Hulpstoffen

Saneringstechniek

Minerale olie Aromaten of lagere PAK (2 of 3 rings) Gechloreerde verbindingen*

Anaëroob

Koolstofbron

Bacteriën

Aëroob of anaëroob

Nitraat/sulfaat

Directie injectie

Recirculatie

Aëroob

Lucht/zuurstof

Nutriënten

Biosparging/bioventing**

Keuze 1

Keuze 2

Keuze 3

biologische afbraak van uw verontreiniging het beste gestimuleerd kan worden.

Op drie punten in het schema wordt deze keuze bepaald door meerdere factoren. Deze

keuzepunten zijn daarom tekstueel toegelicht. Een nadere en gedetailleerdere uitleg over

de afbraakprocessen, hulpstoffen en saneringstechnieken is opgenomen in dit cahier.

Factor Directe injectie Recirculatie

1. Ruimte Onbebouwd Bebouwd

2. Diepte max. 15 à 20 m -mv Onbeperkt

3. Doorlatendheid Alle bodemtypes Zandige bodems

(> 1 à 5 m/dag)

4. Pluimomvang Kleinschalig Grootschalig

(ca. < 5.000 m2) ( ca. > 5.000 m2)

Cah

ier

Doen en

latenin

debodem

In-situ gestimuleerde biologische afbraak

In-situ gestimuleerde biologische afbraak:een natuurlijke oplossing!

5

Inhoud

Voorwoord en leeswijzer 6

1. Wat is in-situ gestimuleerde biologische afbraak? 9 1.1 Het basisprincipe van biologische afbraak 9 1.2 Randvoorwaarden voor biologische afbraak 12 1.3 Afbraaksnelheid 15 1.4 Technieken en uitvoeringsvormen voor 16

gestimuleerde afbraak

2. Biologische afbraak van specifieke verontreinigingen 19 2.1 Minerale olie 19 2.2 Aromaten 20 2.3 Polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK) 22 2.4 Gechloreerde verbindingen 22 2.5 Gestimuleerde afbraak in Nederland 25

3. Technieken voor gestimuleerde afbraak 29 3.1 Werken met hulpstoffen 29 3.1.1 Hoeveelheid en soorten hulpstoffen 29 3.1.2 Technische principes voor het doseren 31

van hulpstoffen 3.2 Monitoren van het saneringsverloop 35 3.2.1 Algemeen 35 3.2.2 Monitoring van het saneringsverloop 36

bij aërobe technieken 3.2.3 Monitoring van het saneringsverloop 37

bij anaërobe technieken 3.3 Aëroob gestimuleerde saneringstechnieken 38 3.3.1 Bioventing en biosparging 38 3.3.2 Dosering van zuurstofleverende hulpstoffen 41

of pure zuurstof

3.4 Anaërobe gestimuleerde saneringstechnieken 41 3.4.1 Dosering van elektronendonor (VOCl) 42 3.4.2 Nitraat en sulfaatdosering (BTEXN) 47 3.5 Combinatie met andere saneringstechnieken 48

4. Vooronderzoek en inschatten van de haalbaarheid 53 4.1 Grondwaterkarakterisatie 53 4.2 Afbraaktesten 55 4.3 Veldmetingen en -proeven 58 4.3.1 Doorlatendheidstest 58 4.3.2 Verspreidingsproef 59

5. Samengevat 62

Bijlagen 65 Voorbeeldprojecten 65 Literatuur en websites 69

6

SKB Cahier

7


Voorwoord en leeswijzer

Via biologische afbraak kunnen bacteriën bodemverontreini-gingen efficiënt verwijderen. Als de omstandigheden voor de bacteriën in de bodem gunstig zijn vindt afbraak van nature plaats. Daar waar de omstandigheden ongunstig zijn, kan de biologische afbraak worden gestimuleerd door het toevoegen van hulpstoffen en/of specifieke bacteriën aan de bodem. We spreken dan van (in-situ) gestimuleerde biologische afbraak. Gestimuleerde biologische afbraak is bij uitstek geschikt voor het verkrijgen van een schone en veilige bodem.

Gestimuleerde biologische afbraak is een kosteneffectieve, robuuste

en duurzame methode voor de sanering van diverse bodemverontrei-

nigingen:

• Dekostenbedragenglobaal5à25europerkubiekemeterbodem-

volume.

• Hetsaneringsrendementofmatevanvrachtverwijderingishoog.

• Desaneringsduurvarieertvanmaandentotenkelejaren.

• Toepassingbijintensievebebouwingen/ofinfrastructuurisgoed

mogelijk.

• EnergieverbruikenCO2-productieistenopzichtevanandere

saneringstechnieken laag.

InmiddelsisinNederlandvooralveelervaringopgedaanmetde

gestimuleerdeafbraakvanaromaten(BTEX),lichtepolycyclische

aromatischekoolwaterstoffen(PAK’szoalsnaftaleenenfenanthreen),

mineraleolieengechloreerdeorganischeverbindingen(VOCl).In

ditcahierwordendaaromvoordezebodemverontreinigingenhetaf-

braakprocesendemeestgeschiktebiologischetechniekenbeschreven.

Naastdeverontreinigingssituatiezijnbodemconditiesenbodem-

opbouwbepalendvoordeinzetvanbeschikbaretechnieken.Indit

cahierisbijdebeschrijvingvandetechniekendaaromookaandacht

besteedaandezeaspecten.

Ditcahierbehandeltinfeitedebasiskennisdienodigisomeen

onderbouwdekeuzetekunnenmakenvoorgestimuleerdebiologi-

sche afbraak en vervolgens de haalbaarheid, uitvoeringsvormen en

saneringsvoortgangtekunnenbeoordelen.Hoofdstuk1geefteen

algemenebeschrijvingvanwatweverstaanondergestimuleerdebio-

logischeafbraak.Deachterliggendebiologischeafbraakprocessenzijn

inhoofdstuk2behandeld.Hoofdstuk3gaatinopdemeestgeschikte

techniekeneninhoofdstuk4wordttoegelichthoedehaalbaarheid

vangestimuleerdeafbraakalssaneringsvariantkanwordenvast-

gesteldmetbehulpvanvooronderzoek.

Voormeerinformatieovernatuurlijkeafbraakwordthetcahier

‘Natuurlijkeafbraak,hetisnietniks!’aanbevolen.Dezeeditieisin

2007inopdrachtvanSKBuitgebracht.

Deauteurswensenuveelinspiratietoeenhopendatumetditcahier

voldoendekennisopdoetomgestimuleerdebiologischeafbraakop

eengoedemaniertoetekunnenpassen.

9


Wat is in-situ gestimuleerde biologische afbraak?

1.1 Het basisprincipe van biologische afbraakDoorhetafbrekenvanverontreinigingkrijgenbacteriënenergie.

Hetprincipeisvergelijkbaarmetonzespijsverteringenademhaling.

Viaonsvoedselkrijgenwijdebenodigdevoedingsstoffenbinnen.

Dezuurstofdieweinademenzorgtervoordatwedevoedingsstoffen

kunnenomzetteninenergieomteleven.Zowerkthetookbij

bacteriën.Ookzijkunnenalleenlevenalszevoldoendevoedings-

stoffenbinnenkrijgenenkunnenademhalen.

Bacteriënkunnenallerleiverbindingengebruikenalsvoedsel.

Wenoemenditdeelektronendonor.Daarnaastkunnenbacteriën

metverschillendeverbindingenademhalen.Ditzijndeelektronen-

acceptoren.Bijgestimuleerdebiologischeafbraakbestaatdeelektronen-

donorofdeelektronenacceptoruiteenverontreiniging.

Voorbiologischeafbraakgebruikendebacteriënspecifiekeenzymen,

dieeenreactietusseneenelektronendonoreneenelektronenacceptor

opganghelpen(eenredoxreactie).Bijdezeredoxreactiekomtenergie

vrijdievoorallerleiprocessenindebacteriënwordtgebruikt.De

aanwezigheidvanzoweleenelektronendonoralselektronenacceptor

is essentieel. Indien een van beide ontbreekt vindt er geen biologische

afbraakplaats.

1

10

SKB Cahier

11


Demeesteorganischeverontreinigingen(zoalsmineraleolieen

aromaten)dienenalselektronendonorenwordenafgebrokenvia

oxidatieveprocessen.Hierisduseengeschikteelektronenacceptor

voor benodigd.

Belangrijkeuitzonderinghieropiseenaantalgechloreerdever-

bindingen.Ditzijnverbindingendiegebruiktkunnenwordenals

elektronenacceptorendieomgezetwordenviareductieveprocessen.

Voordezeafbraakprocessenisduseengeschikteelektronendonor

benodigd.Hetproceswaarbijgechloreerdeverbindingengebruikt

wordenalselektronenacceptorstaatenergetischtussensulfaatreductie

enmethanogenesein.Volledigereductievedechloreringtreedtpasop

onderanaërobeconditieswaarbijnitraat,ijzer(III)ofsulfaatnietmeer

beschikbaarzijn.

Specifiekeelektronenacceptorendieindebodemvoorkomenzijn

zuurstof,nitraat,driewaardigijzer,sulfaatenkoolstofdioxide

(tabel1).Zijwordenviaeenredoxreactieomgezetnaarrespectievelijk

koolstofdioxideenwater,stikstofgas,tweewaardigijzer,sulfideen

methaan.Deaan-ofafwezigheidvanelektronenacceptorenbepaalt

vooreengrootdeelwelkereactieswelennietkunnenplaatsvinden.

Deelektronenacceptorenintabel1zijnweergegeveninvolgordevan

afnemendeenergieopbrengst.Inprincipewordenindebodemeerst

deverbindingengebruiktdiehetmeesteenergieopleveren.Wanneer

zuurstofaanwezigisoverheersendeaërobeprocessen,ongeachtwelke

andereelektronenacceptorenverdernogaanwezigzijn.Inafwezigheid

vanzuurstofenaanwezigheidvannitraatoverheersennitraatredu-

cerende condities. Methanogenese is energetisch het minst gunstige

procesentreedtpasopalszuurstof,nitraat,ijzer(III)ensulfaatniet

meerbeschikbaarzijn.

Figuur 1: Conceptueel model van biologische afbraakprocessen in de bodem.

Tabel 1Elektronenacceptoren in de bodem bij afnemende energieopbrengst

Proces Elektronenacceptor Product

Aëroob Aërobe afbraak O2 (zuurstof) CO2 en H2O (koolstofdioxide en water)Anaëroob Nitraatreductie NO3

- (nitraat) N2 (stikstof) IJzerreductie Fe (III) (driewaardig ijzer) Fe (II) tweewaardig ijzer) Sulfaatreductie SO4

2- (sulfaat) S2- (sulfi de) Methanogenese CO2 (koolstofdioxide) CH4 (methaan)

12

SKB Cahier

13


Detemperatuurindebodemligttussende10ºCen15ºC,terwijlde

optimaletemperatuurvoorbiologischeafbraaktussende30ºCen

38ºCligt.Ditbetekentdatafbraakonderdeindebodemheersende

temperatuurwelverlooptmaarmindersneldanmaximaalmogelijkis.

Hetoptredenvanbiologischeafbraakisafhankelijkvandeaanwezige

combinatievanelektronendonorenelektronenacceptor.Zoiseen

tekort aan zuurstof vaak een limiterende factor voor de afbraak van

mineraleolieenvindtergeenvolledigeafbraakvanVOClplaatsalser

nogteveelzuurstof,nitraat,ijzer(III)en/ofsulfaatinhetgrondwater

beschikbaar is.

Debalanstussendehoeveelheidaanwezigeelektronenacceptoren

en-donorenishierbijookvanbelang.Dezebalansisbepalendvoor

decontinueringvandeafbraakprocessen.Iserverhoudingsgewijs

vanéénvanbeideteveeldanstagneertoptermijnhetafbraakproces.

Daaromishetvoordeinzetvanbiologischeafbraakalssanerings-

variantnoodzakelijkdatervoldoendeelektronendonorof-acceptor

beschikbaarisomdeverontreinigingingrondengrondwaterafte

breken.Deverontreinigingmoethierindebeperkendefactorzijn.

Aanwezigheid van geschikte bacteriënVoor de biologische afbraak van verontreinigingen dienen de

bacteriëndieverantwoordelijkzijnvoordeafbraakookdaadwerkelijk

aanwezigtezijn.Verschillendebacteriënofgroepenvanbacteriën

kunnen verschillende verontreinigingen afbreken.

Bacteriëndiemineraleolieenaromatenkunnenafbrekenkomenvan

naturewijdverspreidvoorindebodem.Bijdezeverontreinigingenis

hettoedienenvanbacteriëndaaromnietnodig.

Voorgechloreerdeverbindingenistoedieningsomswelnoodzakelijk.

Totophedenisernamelijkslechtsééngroepvanbacteriëngeïdentifi-

ceerd (Dehalococcoides spp.)dieinstaatisomgechloreerdeverbindin-

gen volledig af te breken.

1.2 Randvoorwaarden voor biologische afbraakGestimuleerdeafbraakisgerichtophetopheffenvanlimitatiesdie

ontstaandoorongunstigemilieucondities,afwezigheidoftekort

aangeschiktebacteriënofdooreenbeperktebeschikbaarheidvan

verontreinigingenvoordebacteriën(biobeschikbaarheid).Indeze

paragraafwordtingegaanopdealgemenerandvoorwaardendieeen

rolspelenbijbiologischeafbraak.Inzichthierinisnoodzakelijkom

hetoptredenvandelimitatiestekunnenbegrijpen.

MilieuconditiesBacteriënfunctionerenalleengoedalservoldoendewater(alleen

opgelostestoffenkunnendoorbacteriënopgenomenworden),een

geschiktecombinatievanelektronendonorenelektronenacceptor,

nutriënten(stikstof-enfosfaatmineralen)ensporenelementen

beschikbaarzijn.Daarnaastmogenergeenhogeconcentratiesaan

toxischeverbindingenvoorkomen.InhetalgemeenvindtbijeenpH

van6à8eenoptimaleafbraakplaats.

Figuur 2: Overdracht van elektronen van elektronendonor naar

elektronenacceptor tijdens biologische afbraakprocessen.

Enzymen

14

SKB Cahier

15


Overhetalgemeenzijngoedoplosbareverontreinigingeninbodems

meteenlaagorganischestofpercentageinvoldoendematebeschik-

baarvoordebacteriën.Naarmateeenverontreinigingsterkeraan

debodembindten/ofdebodemmeerorganischestofbevat,isdeze

lastigerbeschikbaar.Ditgeldtinhetbijzondervoormineraleolieen

PAK’s.Ookverontreinigingendieinpurevormvoorkomen(puur

product)zijnnietbeschikbaarvoorbiologischeafbraak.

Deafbraaksnelheidvanmindergoedoplosbareverbindingenwordt

vooralbepaalddoordesnelheidwaarmeedeverontreinigingvrijkomt

vanuitdevastefasevandebodem(desorptie)ofoplostvanuiteen

puurproductfase(drijflaagofzaklaag).

Aangezienbijbiologischeafbraakdeopgelostefractievandeveront-

reinigingsnelwordtafgebrokenontstaatereengroterconcentratie-

verschiltussenverontreinigingindegrondofinpuurproduct

enhetgrondwater.Hierdoorneemtdesnelheidvandesorptieen

oplossentoe.

1.3 AfbraaksnelheidBijbeschikbareverontreinigingenisdesnelheidwaarmeedeafbraak

plaatsvindtbepalendvoordesaneringsduur.Hoehogerdeafbraak-

snelheid, hoe sneller de verontreiniging is gesaneerd.

DeafbraaksnelheidkanhetbestemetbehulpvandeMichaelis-

Mentenvergelijkingwordenbeschreven.Erkanglobaalonderscheid

wordengemaaktintweetypenreacties,denuldeordeafbraakreacties

endeeersteordeafbraakreacties(figuur4).

Desnelheidvaneennuldeordeafbraakreactieisonafhankelijkvan

deconcentratievanhetsubstraat(deverontreiniging)enwordtvaak

gebruiktbijhetinschattenvandesaneringsduurvanaërobeafbraak

vanmineraleolie.Desnelheidvaneeneersteordeafbraakreactie

iswelafhankelijkvandeconcentratieenwordtgebruiktbijhet

beschrijvenvandeanaërobeafbraakvanBTEXengechloreerde

verbindingen.

Dehalococcoides spp.In bodempakketten waar van nature gunstige omstandigheden voor de reductieve afbraak van gechloreerde verbindingen heersen (zoals klei- en veenlagen) hebben deze bacteriën zich vaak in de loop van de tijd in de verontreinigde zone ontwikkeld en zijn dan al aanwezig.

In zandige goed doorlatende bodempakketten waar de omstandig-heden van nature overwegend ongunstig zijn is Dehalococcoides spp. slechts lokaal of niet in de bodem aanwezig. In dat geval kan over-wogen worden om naast een elektronendonor ook bacteriën toe te voegen (bio-augmentatie) om de afbraak snel op gang te krijgen.

BiobeschikbaarheidOmverontreinigingentekunnenafbrekenishetnoodzakelijkdat

dezebeschikbaarzijnvoordebacteriën.Hiervoormoetendeveront-

reinigingenopgelostzijninhetgrondwater.

Figuur 3: Dehalococcoides Ethenogenes, één van de bacteriën uit de

groep ‘Dehalococcoides spp.’

16

SKB Cahier

17


vanmineraleolie,BTEXenlichterePAK.Eenveelvoorkomende

saneringstechniekdiewordtgebruiktvoordeaërobegestimu-

leerdeafbraakvanmineraleolie,BTEXen/ofPAKisbiosparging

(verzadigdezone)ofbioventing(onverzadigdezone).Inhoofd-

stuk3isdezetechnieknadertoegelicht.

• Bijanaërobetechniekenwordteenkoolstofbronalselektronen-

donorofnitraat/sulfaatalselektronenacceptoraandebodem

toegevoegd.Nitraatensulfaatdoseringwordttoegepastbijde

saneringvanaromaten.Bijdegestimuleerdebiologischesanering

vangechloreerdeverbindingenwordtgebruikgemaaktvandose-

ringvaneenelektronendonor.Alsdedechlorerendebacteriënvan

naturenietindebodemaanwezigzijnkunnendezeookworden

toegevoegd(bioaugmentatie).

Nutriëntendosering(toedieningvanstikstof-enfosfaatmineralen)

kannoodzakelijkzijnomoptimaleomstandighedenvoorafbraak

tecreëren.Doseringvanhulpstoffen(eventueelincombinatiemet

bacteriën)wordttoegepastdoormiddelvandirecteinjectieofviaeen

recirculatiesysteem.Beidetechniekenzijninhoofdstuk3uitgewerkt.

Afbraakkanwordenversnelddoordeafbraaktecombinerenmet

bodemverwarming.Eentechniekdiehiervaakvoorwordtgebruiktis

electro(bio)reclamatie(ziehoofdstuk3).

Naasthetonderscheidtussenaërobeenanaërobetechniekenkaner

ookonderscheidwordengemaakttussendrietechnischeuitvoerings-

vormenvoordetoedieningvanhulpstoffenen/ofbacteriën:

• Directeinjectie,waarbijtoedieningonderverhoogdedrukplaats-

vindtviainjectielansen.

• Recirculatie,waarbijtoedieningplaatsvindtviaeengrondwater

recirculatiesysteemmetonttrekkings-eninfiltratiefiltersof

horizontaledrains.Hetsysteemvoorziethetonttrokkengrond-

watervandezehulpstoffenen/ofbacteriën,waarnahetverrijkte

waterweerwordtgeïnfiltreerd.

• Infiltratie,waarbijtoedieningplaatsvindtdoordoseringviaeen

horizontaledrainofverticalefilters.

Voorhetbepalenvandeafbraaksnelheidiseenaantalmeetmethoden

ontwikkelddieeengoedeindicatiegevenvandedaadwerkelijke

afbraaksnelheid.Indepraktijkblijfthetechterlastigeengoede

inschattingtemakenvandedaadwerkelijkeafbraaksnelheid.

Mogelijkehulpmiddelenhierbijzijntoegelichtinhoofdstuk4.

1.4 Technieken en uitvoeringsvormen voor gestimuleerde afbraak

Eriseenbreedscalaaanuitvoeringsvormenbeschikbaar,waarbijde

saneringsduurkanvariërenvanminderdanéénjaartotmeerdan

tienjaar.Welkeuitvoeringsvormvangestimuleerdeafbraakgeschikt

is,isonderandereafhankelijkvandeeigenschappenvandeveront-

reinigingendebodem,deconditieswaaronderdeverontreiniging

afbreekbaaris,debebouwingsdichtheidvandelocatieendetijddie

voor de sanering beschikbaar is.

Indepraktijkwordteenaantaltechniekenvoorgestimuleerdeaf-

braakregelmatigtoegepast.Erwordtonderscheidgemaaktinaërobe

enanaërobetechnieken:

• Bijaërobetechniekenworden(pers)lucht,purezuurstofofzuur-

stofleverendehulpstoffenaandebodemtoegevoegdalselektronen-

acceptor.Aërobetechniekenwordengebruiktvoordesanering

Figuur 4: Concentratieverloop bij nulde orde en eerste orde afbraak.

19


Dit hoofdstuk geeft een korte beschrijving van de gestimu-leerde aërobe en anaërobe afbraak van een aantal veelvoor-komende organische verontreinigingen, zijnde: minerale olie, aromaten, PAK en gechloreerde verbindingen. Per veront-reiniging zijn de afbraakmogelijkheden beschreven. Daarbij zijn de mogelijke saneringstechnieken kort toegelicht. In het volgende hoofdstuk zijn deze technieken verder uitgewerkt.

2.1 Minerale olieMinerale olie is een verzamelnaam voor een mengsel van veel

verschillendestoffen.Dezestoffenbestaanmetnameuitkoolwater-

stofverbindingen.Voorbeeldenhiervanzijnonderanderealkanen

(ketens),aromatischekoolwaterstoffenenpolycyclischearomatische

koolwaterstoffen(ringstructuren).Afhankelijkvanhetproductzijn

dezegroepeninmeerofminderemateaanwezig.

Aërobe afbraakMineraleolie,endanmetnamedealkanenfractie,wordtalleenonder

zuurstofrijkecondities(aëroob)afgebroken.Inaanwezigheidvan

zuurstofennutriëntentreedteenrelatiefsnelleomzettingvanmine-

raleolieoptotkoolstofdioxideenwater.

Vaakiserwelsprakevaneenrestverontreinigingomdatdezwaardere

fractiesinmineraleolieverontreinigingenmoeilijkerafbreekbaarzijn

ennietaltijdevengoedbeschikbaarzijnvoordebacteriën.Aangezien

dezwaarderefractiessterkretardereneneenzeerlagewateroplosbaar-

heidendampspanninghebbenleidtdezerestverontreinigingvaak

toteenrisicolozesituatie.Daarmeekanernagestimuleerdeafbraak

sprakezijnvaneenimmobieleenstabielerestverontreinigingdie

voldoetaandeuitgangspuntenvanhetbodemsaneringsbeleid,zelfs

wanneerbijvoorbeeldinterventiewaardenwordenoverschreden.

Biologische afbraak van specifieke verontreinigingen

2

20

SKB Cahier

21


goedwordenafgebroken.Deverbindingenwordenhierbijalskool-

stofbron(elektronendonor)gebruiktenzuurstofalselektronenaccep-

tor.BTEXwordenonderaërobeomstandighedengeheelafgebroken

totkoolstofdioxideenwater.

Aërobe saneringstechnieken voor aromatenBioventing en biosparging zijn ook geschikte saneringsvarianten voor de aanpak van BTEX. Echter, bij deze verontreiniging wordt de gesti-muleerde afbraak vaak gecombineerd met een bodemluchtextractie omdat BTEX relatief vluchtig zijn en daarom voor een deel zullen vervluchtigen tijdens biosparging en bioventing. Met de bodemlucht-extractie worden vrijkomende (vluchtige) verbindingen afgevangen en gezuiverd in een zuiveringsinstallatie.

Anaërobe afbraakTolueen,ethylbenzeenenxylenenzijnonderverschillendeanaërobe

condities(nitraatreducerend,ijzerreducerend,sulfaatreducerenden

methanogeen)afbreekbaar.Onderdezeconditieskanbenzeenafbraak

ookoptreden,maarpraktijkervaringlaatvoordezecomponenteen

wisselendbeeldzien.

Anaërobe saneringstechnieken voor aromatenVoor de gestimuleerde anaërobe biologische afbraak van aromaten komt alleen nitraat- of sulfaatdosering in aanmerking. Deze stoffen zijn goed oplosbaar en kunnen goed in het verontreinigde grondwater verspreid worden.

Het doseren van nitraat of sulfaat via directe injectie of een recircu-latiesysteem is de meest geschikte anaërobe saneringsvariant voor de gestimuleerde afbraak van tolueen, ethylbenzeen en xylenen. In principe is deze techniek ook geschikt voor de aanpak van benzeen, maar uit praktijkervaring blijkt dat benzeen niet op elke locatie op deze wijze gesaneerd kan worden.

Aërobe saneringstechnieken voor minerale olieBiosparging en bioventing zijn de meest geschikte in-situ technieken voor de gestimuleerde afbraak van minerale olie. Bioventing heeft betrekking op de onverzadigde zone en biosparging op de verzadigde zone. Bij biosparging wordt met een compressor buitenlucht in de verzadigde zone geïnjecteerd via injectielansen. Bij bioventing wordt in de onverzadigde zone zuurstof ingebracht door bijvoorbeeld het onttrekken van lucht of juist injecteren van lucht in deze zone. Aanvul-lend hierop moeten nutriënten aan de bodem worden gedoseerd. Als alternatief voor biosparging/bioventing wordt soms ook gebruik ge-maakt van het doseren van zuurstofleverende zouten of pure zuurstof.

Anaërobe afbraakAnaërobeafbraakvanalkanenistotophedennietofnauwelijksaan-

getoond.Ditbetekentdatonderzuurstoflozeconditieswaarschijnlijk

geensignificanteafbraakvanmineraleolieplaatsvindt.InNederland

heersenervaakanaërobeomstandighedenindebodem,waardoor

zuurstofmoetwordentoegevoegdomeenolieverontreinigingbiolo-

gisch te kunnen saneren.

Bepaaldestoffeninmineraleolieverontreinigingen,zoalsaromatische

koolwaterstoffen(benzeen,tolueen,ethylbenzeenenxylenen)kunnen

welanaëroobwordenafgebroken.Hetbiologischeafbraakprocesvan

aromatenisindevolgendeparagraaftoegelicht.

2.2 AromatenBenzeen,tolueen,ethylbenzeenendedrieisomerenvanxyleen(pa-

raxyleen,orthoxyleenenmetaxyleen)vormensamendebelangrijke

verbindingenindegroepvan(mono)aromatischekoolwaterstoffen.

Benzeen,tolueen,ethylbenzeenenxylenen(BTEX)zijntenopzichte

vandeoverigecomponentenuitmineraleolieproductenrelatief

goedwateroplosbaarendaardoorbeterbeschikbaarvoorbiologische

afbraak.

Aërobe afbraakBTEXkunneninaanwezigheidvanzuurstof(aërobeomstandigheden)

22

SKB Cahier

23


Aërobe afbraakInhetalgemeenwordenverbindingenmetveelchlooratomenniet

aëroobafgebroken.ZoisafbraakvanPERofTCAmetzuurstofniet

mogelijk.LagergechloreerdeverbindingenzoalsTRI,1,2-dichloor-

ethaan(1,2-DCA),cis-dichlooretheen (cis-DCE),vinylchloride(VC),

1,1-dichloorethaan(1,1-DCA)enchloorethaan(CA)kunnenonder

aërobeomstandighedenwelwordenafgebroken.Daarbijzijntwee

mogelijkeprocessenteonderscheiden,namelijkoxidatieveafbraaken

co-metabolische afbraak.

Bijoxidatieve afbraak fungeert de verontreiniging als voedingsstof

(elektronendonor)voordebacteriën,waarbijzuurstofalselektronen-

acceptoroptreedt.Afbraakproductenvanoxidatieveafbraakvan

VOClzijnkoolstofdioxide,chlorideenwater.Omvanditproces

gebruiktemakendientzuurstofaanhetgrondwaterteworden

toegediendenmaggeenoorspronkelijkproductalsPERofTCAmeer

aanwezigzijn.Dezegechloreerdeverbindingenwordenonderaërobe

conditiesnamelijknietafgebroken.

Aërobe saneringstechnieken voor VOClGestimuleerde aërobe afbraak van lager gechloreerde verbindingen kan plaatsvinden door toediening van zuurstof, vergelijkbaar met het principe van bioventing/biosparging. Omdat hoger gechloreerde ver-bindingen niet aëroob afbreekbaar zijn, kan deze techniek alleen inge-zet worden als al enige mate van natuurlijke afbraak is opgetreden en er enkel tussenproducten als cis-DCE, VC of DCA aanwezig zijn. Dit is bijvoorbeeld van toepassing in een pluimgebied met alleen cis-DCE en VC. Een VOCl verontreiniging waarbij ook nog de oorspronkelijke hoog gechloreerde verbindingen aanwezig zijn wordt biologisch volledig anaëroob aangepakt middels reductieve dechlorering.

Co-metabolische afbraakwilzeggendatdebetreffendeverontreini-

gingalleennietvoldoendeisvooractiviteitvandebacteriën,maardat

eenaanvullendecomponent(hetco-substraat)nodigisomafbraak

tegenereren.ZokanTRIaërooballeenwordenafgebrokeninde

2.3 Polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK)Polycyclischearomatischekoolwaterstoffen(PAK)iseenverzamel-

naamvoorallearomatischekoolwaterstoffenmettweeofmeer

ringstructuren.Bekendevoorbeeldenvandezestoffenzijnnaftaleen,

antraceenenbenzo[a]pyreen.

Aërobe afbraakInhetalgemeenkanwordengestelddatPAKalleenmetzuurstof

kunnenwordenafgebrokenendatdesnelheidvanafbraakomgekeerd

evenredigisaanhetaantalringen.Onderaërobeconditieskunnen

PAKmettweeendrieringen,zoalsnaftaleenenfenanthreen,inde

bodemrelatiefgemakkelijkwordenafgebroken.PAKmetvierofmeer

danvierringenzijnnauwelijksafbreekbaar.

Aërobe saneringstechnieken voor PAK’sBioventing en biosparging zijn geschikt voor de aanpak van PAK met twee en drie ringen (lichte PAK’s).

Anaërobe afbraakNaftaleenkaninprincipeookonderanaërobeconditieswordenafge-

broken,maardezeafbraaktreedtnietaltijdop.Deoorzaakhiervanis

vooralsnog niet bekend.

2.4 Gechloreerde verbindingenDemeestvoorkomendebodemverontreinigingenmetgechloreerde

verbindingenzijntetrachlooretheen(PER),trichlooretheen(TRI)en

trichloorethaan(1,1,1-TCAof1,1,2-TCA).Navolgendzijnvooralde

afbraakroutesvandezestoffenendetussenproductendiehierbij

kunnen ontstaan (zoals cis- en trans-dichlooretheen(DCE),vinyl-

chloride(VC)endichloorethanen(DCA))behandeld.

Deafbraakvangechloreerdeethenenenethanenkanviaverschillende

afbraakroutesverlopen.Welkeafbraakrouteoptreedtissterkafhankelijk

vanhetaantalchlooratomendatdestofbevatenderedoxconditiesinde

bodemdievoordetoepassingvangestimuleerdeafbraakzijnopgelegd.

24

SKB Cahier

25


ondermethanogeneomstandigheden.Dezeconditieszijnalleen

aanwezigalservoldoendeafbreekbaarelektronendonorindebodem

aanwezigisofaandebodemwordtgedoseerd.

Anaërobe saneringstechnieken voor VOClOm de afbraak volledig te laten verlopen en de snelheid van afbraak te verhogen dient een geschikte en onschadelijke elektronendonor aan de bodem te worden toegevoegd. Soms worden er ook bacteriën gedoseerd.

2.5 Gestimuleerde afbraak in Nederland

Aërobe gestimuleerde afbraakHetgrondwaterinNederlandisoverwegendzuurstofloos.Omde

aërobeafbraakvanbijvoorbeeldmineraleolietestimulerendientde

bodemvanzuurstoftewordenvoorzien.Hetdoserenvanzuurstofis

daarom een veel voorkomende techniek om de biologische afbraak

vanmineraleolie,aromatenenlichtePAKtestimuleren.

BijmineraleolieenPAKmoetrekeningwordengehoudenmeteen

immobielerestverontreinigingbestaandeuitdezwaarderebestand-

delen.Typischerendementendiemetin-situaërobeafbraakvan

mineraleoliebehaaldkunnenwordenliggengemiddeldtussende

70en95%vrachtverwijdering.

Anaërobe gestimuleerde afbraakInhetwestenenhetnoordoostenvanNederlandzijngebiedenaan-

wezigwaarinhetgrondwaterindeklei-enveenlagenveelorganisch

materiaalaanwezigis.Degrotehoeveelheidorganischmateriaal

veroorzaakteensterkanaëroob(sulfaatreducerendtotmethanogeen)

milieuwaardoordeslechtedoorlatendheidvandebodemweinig

aanvoervanelektronenacceptorenplaatsvindt.Hierdoorisdekans

aanwezigdatdeanaërobeafbraak(reductievedechlorering)vange-

chloreerdeverbindingenvannaturealverloopt.Pergevaldientechter

welbeoordeeldtewordenofdezeinvoldoendemateverloopt,ookin

aanwezigheidvanbijvoorbeeldtolueenoffenolalsco-substraat.Er

wordendanenzymenaangemaaktdie-toevalligerwijze-ookTRI

kunnenaanpakken.

Voordetoepassingvanco-metabolischeafbraakdientnaastzuurstof

ookeenco-substraattewordengedoseerd.InNederlandisditconcept

inhetverledenzeerbeperkttoegepast.

Anaërobe afbraakAfbraakvangechloreerdeethenenwaarbijdeverontreinigingalselek-

tronenacceptorfungeert(ennietzoalsbijdemeesteverontreinigingen

alselektronendonor)isonderanaërobeomstandighedenhetbelang-

rijksteafbraakproces.Ditproceswordtreductieve dechlorering ge-

noemd.BijreductievedechloreringvanPERenTRIwordtstapsgewijs

eenchlooratoomafgesplitstenontstaanlagergechloreerdeethenen,

zoals cis-DCEenVC.BijafbraakvanTCAontstaatachtereenvolgens

DCAenmonochloorethaan(CA).Ondergunstigeconditieswordt

uiteindelijkevolledigedechloreringbereiktmetalsonschadelijke

eindproductenetheenen/ofethaan(figuur5).

Figuur 5: Anaërobe afbraak van gechloreerde ethenen.

Onderaërobeofnitraatreducerendeomstandighedentreedtnagenoeg

geenafbraakopvanPERenTRI,onderijzer-ofsulfaatreducerende

omstandighedentreedtonvolledigeafbraakvanPERenTRIoptot

cis-DCE.Volledigeafbraaktotetheenen/ofethaantreedtalleenop

26

SKB Cahier

27


naturemindergoedenisdedoseringvankoolstofbronen/ofbacte-

riënvaaknoodzakelijkomdeafbraakvangechloreerdeverbindingen

testimuleren.Deconditieszijnvaakwelgeschiktvoordenatuurlijke

afbraakvanaromaten,maarkunneninveelgevallenwordengeopti-

maliseerddoortoedieningvannitraaten/ofsulfaat.Hiermeewordt

debalanstussenelektronendonor(deverontreiniging)enelektronen-

acceptorhersteld.

NutriëntendoseringOverhetalgemeenbevatdeNederlandsebodemvoldoendenutriënten

voornatuurlijkeafbraakvanlageconcentratiesopgelosteverontreini-

ging.Bijhogeconcentratiesaanverontreinigingenisdeconcentratie

aannutriëntenvaakonvoldoendeomdeafbraakinstandtehouden.

Ditprobleemdoetzichmetnamevoorbijdeaërobebiologische

saneringvanmineraleolie,waarvaakconcentratiesvanduizenden

mg/kgdsaanverontreinigingvoorkomen.Daaromishetbijnaaltijd

noodzakelijkombijdeaërobebiologischesaneringvanminerale

olienaastzuurstofooknutriëntentedoseren.Ookvoordeanaërobe

saneringvangechloreerdeverbindingenisnutriëntendoseringnood-

zakelijkomdatvoorhetstimulerenvandeafbraakeengoedafbreek-

bareelektronendonorwordttoegevoegdinhogeconcentraties.Deze

elektronendonorkanpasvoorhetafbraakproceswordengebruiktals

ookvoldoendenutriëntenbeschikbaarzijn.

Puur product zonesIngevalvandrijflagenmetmineraleolieproductenofzaklagenvan

gechloreerdeoplosmiddelen(puurproductzones)isdetoepassing

vangestimuleerdeafbraakalléénonvoldoendeomopredelijke

termijndesaneringafteronden.Verontreinigingendienennamelijk

eerstinopgelostevormaanwezigtezijnvoordatzekunnenwordenaf-

gebroken.Hetinoplossinggaanvangrotehoeveelhedenpuurproduct

kan zo lang duren dat het in stand houden van gunstige condities

gedurendedezetijdgeenreëleoptieis.Vooreenefficiëntesaneringop

basisvangestimuleerdeafbraakdientdedrijflaagofhetpuurproduct

eerstmiddelsanderesaneringstechniekenverwijderdteworden.

detoekomstblijftverlopenenwelketoegevoegdewaarde(bijvoor-

beeldhetverkortenvandesaneringsduur)stimulatievandeafbraak

heeft.

Depotentievoornatuurlijkeafbraakvanaromatenisindezegebieden

juistlager,omdatdegeschikteelektronenacceptorenalzijngeredu-

ceerd.Aërobestimulatieviabiosparging/bioventingheeftvoorde

biologische afbraak van aromaten de voorkeur, maar is minder

geschikt aangezien de slechtere doorlatendheid van de bodem een

goedeinjectievanluchtverhindertenzuurstofookverbruiktwordt

vooroxidatievanandereverbindingen,zoalsnatuurlijkorganisch

materiaal(geeftrisicoopzettingen),gereduceerdijzer(II)ensulfides.

Anaërobestimulatieviadoseringvannitraatofsulfaatishierwel

eenoptie.

DezandgrondeninhetzuidenenoostenvanNederlandworden

gekarakteriseerddoordeaanwezigheidvannitraatensulfaatenlage

concentratiesaannatuurlijkeorganischeverbindingen.Hierdoor

verlooptdenatuurlijkeafbraakvangechloreerdeverbindingenvan

29


Technieken voor gestimuleerde afbraak

Voorafgaand aan de behandeling van enkele saneringstech-nieken in de paragrafen 3.3 en 3.4 is aandacht besteed aan een aantal elementaire technische aandachtspunten. Het gaat om het werken met hulpstoffen en het monitoren van het saneringsverloop.

3.1 Werken met hulpstoffenZoalsbijelkein-situsaneringisbijgestimuleerdeafbraakdeafstem-

mingvanhetontwerpopdebodemeigenschappenvangrootbelang.

Vooraldematevanheterogeniteit,grondwaterstandendoorlatend-

heidkanhetsaneringsresultaatsterkbeïnvloeden.Dezefactorenzijn

namelijkvaninvloedopdeverspreidingvandehulpstoffen.

3.1.1 Hoeveelheid en soorten hulpstoffenDeconcentratievanhulpstoffenendesnelheidwaarmeedezeworden

verbruiktspeleneenbelangrijkerolbijhetberekenenvandesanerings-

duurendeverspreidingvanstoffenoverhetverontreinigdgebied.Een

hulpstofdielangzaamafbreektenzichsnelverspreidtbeïnvloedteen

grotergebieddaneenhulpstofdiesnelafbreektensterkretardeert.

Bijanaërobesaneringstechniekenisdesamenstellingvanhetgrond-

waterbepalendvoordetoedieningvanhulpstoffen.Desoortenhoe-

veelheidvaneenbepaaldehulpstofwordtbepaalddoordeconcentratie

verontreinigingendoorhetnatuurlijkeverbruik.Bijdegestimuleerde

afbraakvanVOClmiddelsreductievedechloreringtreedtbijvoorbeeld

pasvolledigeafbraakopnadatnitraat,ijzer(III)ensulfaatgereduceerd

zijn.Voordereductievannitraat,ijzer(III)ensulfaatwordteengroot

deelvandegedoseerdehulpstofverbruikt.Ookmoetrekeningworden

gehoudenmetdeaanwezigheidvanelektronenacceptoreninhetinstro-

mendegrondwater.Voorelkesaneringiseenovermaataanhulpstoffen

nodigomtevoorkomendatafbraakprocessenstagnerenvoordatde

saneringsdoelstelling is gehaald.

3

30

SKB Cahier

31


3.1.2 Technische principes voor het doseren van hulpstoffenTechnischkanerbijdedoseringvanhulpstoffenonderscheidworden

gemaaktinlucht/zuurstofenopgelosteenvloeibarehulpstoffen.

Lucht/zuurstofLuchtofzuurstofwordtinderegelgedoseerdmiddelsinjectievan

persluchtviainjectiefilters.Eencompressorzorgtervoordatdelucht

onderdrukindebodemwordtgeïnjecteerd.

Despecifiekebacteriëndieverantwoordelijkzijnvoordeafbraak

vanbepaaldeverontreinigingenbepalenwelkesoorthulpstoffenaan

debodemmoetenwordentoegevoegdomdebiologischeafbraakte

stimuleren.Onderstaandetabelgeeftperverontreinigingaanwelke

stoffennodigzijnomafbraakindebodemopgangtekrijgenofte

versnellen.

PER, TRI1 + - - - + +cis-DCE, VC + + - - + +TCA + - - - + +DCA, CA + + - - + +Minerale olie - + - - - +BTEX - + + + - +Naftaleen - + + + - +(2-rings)Fenanthreen - + - - - +(3-rings)

Tabel 2Dosering van hulpstoffen en/of bacteriën bij verschillende verontreinigingen

Veront- Elektronen- Elektronenacceptor Bacteriën Nutriëntenreiniging donor

Zuurstof Nitraat Sulfaat

1 Voor TRI is cometabolisch wel aërobe afbraak mogelijk, maar geen gangbare methode.

+ De afbraak van de verontreiniging is te stimuleren met deze dosering. - De afbraak van de verontreiniging wordt niet gestimuleerd door deze

dosering.

Vooreenoverzichtvanveelgebruikteelektronendonorenwordt

verwezennaarparagraaf3.4.1(tabel3).

Figuur 6: Principeschets voor injectie van zuurstof via injectiefi lters.

IntermezzoTechnieken waarbij gasvormige substraten (waterstof) of substraten als nevel met behulp van stikstof als drager in het verontreinigde bodempakket (bijvoorbeeld Liner ®) worden ingebracht zijn vergelijk-baar met het werkingsprincipe van persluchtinjectie voor biosparging. Middels deze techniek wordt het substraat over het te behandelen bodempakket verspreid.

Grondwater

Lucht

Regelunit

Voormaligeolietank

32

SKB Cahier

33


Dosering-en pompunit

Grondwater

In heterogene bodems is het gebruik van additionele doseertechnieken,

zoalsdirecteinjectievanhulpstoffeninklei-enveenlaagjes,eengoede

aanvullingophetrecirculatiesysteemomdeverspreidingvanhulp-

stoffenteoptimaliseren.

Directe injectieBijdedirecteinjectietechniekwordendehulpstoffendirectinde

bodemgeïnjecteerd.Metbehulpvaneenkleinrupsbandvoertuig

wordteenstalenlansnaarbenedengedrukt.Viadezelansworden

stoffenindebodemgepomptofverneveld.Dezetechniekwordtvaak

toegepastinslechtdoorlatendebodemsmeteendoorlatendheidvan

minderdan0,1m/dagmaarkanookwordentoegepastinbodem-

pakkettenmeteenhogeredoorlatendheid.Middelskleinewendbare

machines(ziefiguur8)kunnendieptestot15à20meterworden

bereikt.Wanneeropgroteredieptemoetwordengeïnjecteerdis

zwaardereapparatuurnodig.

Opgeloste en vloeibare hulpstoffenOpgelosteenvloeibarehulpstoffenkunnenindeverzadigdezone

wordengedoseerdmetdirectieinjectie,infiltratieopverticalefiltersof

horizontaledrains,ofeenrecirculatiesysteemmetinfiltratie-enont-

trekkingsfiltersofhorizontaledrains.Voornutriëntendoseringinde

onverzadigdezonewordtookregelmatiggebruikgemaaktvandrains.

Het recirculatiesysteem

Metditsysteemwordtonttrokkengrondwatervoorzienvanhulp-

stoffen.Hetverrijktegrondwaterwordtvervolgensweergeïnfiltreerd

omdebacteriëntevoeden.Tussenonttrekkingenherinfiltratievindt

geenvolledigezuiveringvanhetgrondwaterplaats.Dedaadwerkelijke

afbraakvindtindebodemplaats.

Figuur 7: Principeschets van een recirculatiesysteem.

Eenonttrekkings-eninfiltratiesysteemkanwordentoegepastbij

voldoendedoorlatendheidvandebodem.Eendergelijksysteemis

overhetalgemeengoedtoepasbaarbijeendoorlatendheidvan

minimaalenkelemetersperdag(zandigebodems).Toepassingbij

eenlageredoorlatendheidvraagtomeenhogefilterdichtheid. Figuur 8: Het doseren van hulpstoffen via directe injectie.

34

SKB Cahier

35


3.2 Monitoren van het saneringsverloop

3.2.1 AlgemeenDemonitoringsfrequentieenparametersmoetwordenafgestemd

opeenreëleverwachtingvanhetsaneringsverloopenessentiële

randvoorwaardenvoorhetafbraakproces.

Bijeensaneringmiddelsgestimuleerdeafbraakkunnenvaakdrie

fasenwordenonderscheiden:

1. hetoptimaliserenvandeconditiesvoorafbraak;

2. deontwikkelingvaneenactievebacteriepopulatie;

3. deafbraakfasezelf.

Deduurvandezefasenverschiltpertechniekenperverontreini-

ging.Zoismiddelspersluchtinjectiesnelvoldoendezuurstofinhet

grondwateraanwezigvooraërobeafbraakentreedtafbraaknagenoeg

meteenop,maarkandereductievanhetbodempakketvooranaërobe

afbraakvanVOClwekenofmaandenduren.Bijdemonitoringdient

hiermeerekeninggehoudenteworden.

Deinvloedsstraalisvaakgering(enkelemeters),zodatinslechtdoor-

latendepakkettenmetweinignatuurlijkegrondwaterstromingeen

dicht‘grid’moetwordentoegepast.Bijbeterdoorlatendepakketten

wordendegeïnjecteerdehulpstoffendoordenatuurlijkegrondwater-

stromingsrichtingoverhetverontreinigdegebiedverspreid.

IntermezzoIn sommige gevallen is het om technische of financiële redenen niet haalbaar om een verontreiniging in zijn geheel te saneren. Dan kan er ook voor worden gekozen de condities voor biologische afbraak alleen plaatselijk (meestal aan het einde van de grondwaterpluim) te optimaliseren met behulp van bioschermen. Verontreinigingen die met het grondwater door deze gestimuleerde zones wordt getrans-porteerd worden ter plekke van deze zones afgebroken tot onschade-lijke eindproducten. Hiermee wordt niet de gehele locatie gesaneerd maar wordt verspreiding wel voorkomen. Voor meer informatie wordt het SKB-cahier Reactieve Schermen aanbevolen.

Horizontale drainsEendrainiseengeperforeerdebuisdiehorizontaalindebodem

wordtgelegdineenspeciaaldaarvoorgemaaktesleuf.Vooralvoor

dedoseringvannutriëntenindeonverzadigdezonewordendrains

toegepast.Hettoedienenvanelektronendonoren,-acceptorenen

bacteriënindeverzadigdezonevindtmeestalplaatsmetverticale

infiltratie-enonttrekkingsfilters,maarsomsookmethorizontale

drains.

Voor een goede dosering in de onverzadigde zone dient de drain

bovengrondwaterniveauenbovendeverontreinigingteworden

aangebracht.Indienhetgebiedvrijtoegankelijkiskaneendrain

eenvoudigwordenaangelegd.Bijtoepassingvaneendraindienter

rekeningmeegehoudentewordendatdenutriëntenoverdegewenste

lengtevandedraininfiltreren.Hetgebeurtweleensdatinfiltratie

alleenaanhetbeginvandedrainplaatsvindtwaardoordenutriënten

nietgoedwordenverspreid. Figuur 9: Met straatpot afgewerkte monitoringsfilters.

36

SKB Cahier

37


DegrootsteverontreinigingsvrachtvanmineraleolieenPAKisaan

debodemgebonden.Deafnamevandegrondconcentratiesgaat

daardoorlangzamerwaardoorpaslaterderesultatentezienzijn.Om

de effectiviteit van de sanering te kunnen monitoren moeten grond-

analysesonderdeelzijnvanhetanalysepakket.Voorhetdefinitief

beëindigenvandesaneringdientgecontroleerdtewordenofhetstop-

zettenvanhetsysteemnietleidttoteentoenamevandeconcentraties

inhetgrondwaterdoordesorptievandevastefase.

3.2.3 Monitoring van het saneringsverloop bij anaërobe technieken

Koolstofdosering en/of beënting voor VOClPERenTRIwordenstapsgewijsafgebrokenviacis-DCEenVCnaar

etheenenethaan.Bijdebeoordelingvandeeffectiviteitvandesane-

ringsmaatregelmoetdaaromrekeningwordengehoudenmeteentij-

delijketoenamevandeconcentratiescis-DCEenVC.Een(tijdelijke)

toenamevandeconcentratiesVCzijnoverhetalgemeeneentekendat

afbraakprocessengoedverlopen.Ineengoedlopendesaneringzullen

deconcentratiesnaarverloopvantijdookweerdalen.

Bijanaërobesaneringenvangechloreerdeverbindingenzijnde

afwezigheidvannitraatensulfaatendeaanwezigheidvanvoldoende

organischmateriaalbelangrijkerandvoorwaarden.Voordezesane-

ringendientregelmatiggeanalyseerdtewordenoponderanderedeze

parameters.Aanvullendkunnenperiodiekeanalysesopspecifiek

VOClafbrekendebacteriënvanbelangzijn.

Nitraat of sulfaatdosering voor aromatenTijdensdeafbraakvanaromatenmetnitraatofsulfaatontstaan

tussen-eneindproductendienietspecifiekterelaterenzijnaande

afbraak.Bovendienzijndezecomponentenlastigteanalyserenen/

ofwordenindermatelageconcentratiesgevormddatdeconcentra-

tievandezestoffenniettoeneemttenopzichtevandenatuurlijke

achtergrondgehalten.Daaromligtdenadrukbijdemonitoringvan

eensaneringmiddelsanaëroobgestimuleerdebiologischeafbraak

vanaromatenophetvolgenvandeconcentratiesaanverontreiniging

Meteengoedmonitoringsplanwordengegevensverkregenvande

relevanteparametersovertijdenruimteenwordeneventuelefactoren

dievaninvloedzijnophetsaneringsproces(zoalsuitputtingvande

gedoseerdehulpstoffen,eenveranderingvandesamenstellingvanhet

instromendegrondwateren/ofstromingsrichtingen-snelheidvanhet

grondwater)tijdiggesignaleerd.

Dewijzevaninterpretatievandemonitoringsresultateniseenbe-

langrijkonderdeelvanhetmonitoringsplan.Hetplandientduidelijk

tebeschrijvenhoedemonitoringsgegevenswordengeïnterpreteerd

enwatdebijbehorendeconsequentieszijn.Daarinmoetderuimte

beschrevenzijnwaarinrekeninggehoudenwordtmetvariatiedie

binnendewaarnemingenkanoptreden.Eisenaanconcentratiesin

peilbuizenlijkenzinvol,maareenoverschrijdingvanbijvoorbeeldde

tussenwaardenadeactievefasehoeftgeenbezwaartezijn,mitsde

conditiesvoorafbraakterplaatsenoggunstigzijnenernogvoldoende

afstandistoteeneventueelbedreigdobject.

3.2.2 Monitoring van het saneringsverloop bij aërobe technieken

Indeeerstemaandenvandesaneringmoetalduidelijkwordenofde

verspreidingvanzuurstofennutriëntenvoldoendeis.Ditzijndan

ookbelangrijkemonitoringsparameters.Demonitoringsfrequentieis

daarominhetbeginhogerenkanwordenverlaagd,zodrablijktdatde

verspreidingvoldoendeis.

Vooraërobeomstandighedeniseenzuurstofconcentratievanmini-

maal2,0mg/lbenodigd.DepHdienttussende6en8tezijn.Vooreen

goedverloopvandesaneringdientdeconcentratienutriënteninhet

grondwatertijdensdesaneringgrotertezijndandedetectielimiet.

Deconcentratiesverontreiniginginhetgrondwaterdalenbijaërobe

saneringensnel.Deervaringleertdatindeeerstemaandendeafbraak-

snelheidtoeneemt(groeifasevandebacteriën),eenmaximumbereikt

endaarnaweerlangzaamafneemtdooreensteedsverdereafname

vandeverontreiniging.Bijdeuitwerkingvandefrequentievanmoni-

toringtijdensdeactievefasedientmetditverlooprekeninggehouden

teworden.

38

SKB Cahier

39


OntwerpBijdoorlatendhedenvanmeerdan0,5m/dagkanpersluchtinjectie

zondermeergoedtoegepastworden.Eenheterogenebodemopbouw

kanechtereennegatieveinvloedhebbenophetsaneringsresultaatende

invloedsstraal, omdat minder goed doorlatende lagen slechter belucht

wordenenomdatluchtzichkanophopenonderenkanafstromen

langsdeslechtdoorlatendelagen.Bijeenheterogenebodemopbouw

wordenfiltersdaaromookwelopmeerderedieptenaangebracht.

IntermezzoDe belangrijkste ontwerpparameters van een biosparging systeem zijn de invloedsstraal van de luchtinjectie, de benodigde debieten, de benodigde injectiedrukken en de wijze van beluchting. De NOBIS gids ‘In-situ Air Sparging- A Technical Guide’ geeft een goed beeld van de benodigde infrastructuur en ontwerp parameters benodigd voor de biosparging. Met de gids kan aan de hand van een aantal vuistregels en diagrammen snel een ontwerp worden gemaakt.

Deinvloedsstraalwordtbepaalddoordebodemopbouw(gelaagd-

heid),dedieptevanhetfiltertenopzichtevandegrondwaterstanden

doordeinjectiedrukendehoeveelheidluchtdiegeïnjecteerdwordt.

Vuistregelisdatdeinvloedsstraalvaneenpersluchtfiltergelijkisaan

dedieptevandebovenkantvanhetfilteronderhetgrondwaterniveau

meteenmaximumvancirca8meter.Gemiddeldwordenperslucht-

filtersindekernmeteenonderlingeafstandvan4tot6meterenin

depluimmeteenonderlingeafstandvan6tot10metergeplaatst.

Eenintermitterendeluchtinjectieheeftdevoorkeurbovencontinue

luchtinjectieomdatmiddelsintermitterendeinjectieeenbeterever-

spreidingvandeluchtwordtverkregen.Daarnaastontstaatzomeer

turbulentieindebodem,wordtzuurstofefficiëntergebruiktenwordt

daardoorenergiebespaardenneemthetaandeelafbraaktenopzichte

van vervluchtiging toe.

endetoegevoegdehulpstoffen.Analysesoparomatenennitraatof

sulfaatvormendebasisvanhetmonitoringsprogramma.

3.3 Aëroob gestimuleerde saneringstechnieken

3.3.1 Bioventing en biosparging

AlgemeenBijbioventingenbiospargingwordtdeafbraakgestimuleerddoor

toedieningvanluchtofzuurstofviainjectiefilters.Daarbijvindt

nutriëntendoseringplaats(zieparagraaf3.1.2).

Desaneringsduurvarieertvanééntotenkelejaren,afhankelijkvan

de concentraties, de soort verontreiniging en beluchtbaarheid van de

bodem.Detechniekisbruikbaarvoorhetsanerenvanzoweldegrond

alshetgrondwater.Ookgrotevrachtenmineraleolie(tienduizenden

mg/kgds)kunnenwordengesaneerd.

Nahetsanerenvanmineraleolieblijftmeestaleenrestverontreiniging

indegrondachter.Dezerestverontreinigingbestaatvooraluitimmo-

bielezwaardereoliefracties.Ondanksdatlokaalhogeconcentraties

totbovendeinterventiewaardeachterkunnenblijvenkandaardoor

tocheenstabieleeindsituatiewordenbereikt.Invergelijkingmet

fysischein-situtechniekenisderestverontreinigingkleiner,omdat

fysischetechniekenmetnamedevluchtigeen/ofoplosbarefractie

aanpakken.Metbiologischeafbraakwordtinaanvullingopdeze

fractiesookeendeelvandemindermobielefractiesverwijderd.

Bioventingheeftbetrekkingopdeonverzadigdezoneenbiosparging

opdeverzadigdezone.Deprincipeszijnvergelijkbaar,maarvooreen

goedeverspreidingvanhulpstoffen(metnameopgelostenutriënten)

indeonverzadigdezoneeenintensievernetwerkvaninjectiefilters/

drainsnoodzakelijkis.Indepraktijkishetlastigomeengoede

verspreidingvanopgelostenutriëntenindeonverzadigdezonete

realiseren,waardoorbodemsaneringenmetbioventingminder

succesvolkunnenzijn.

40

SKB Cahier

41


die op het maaiveld is aangebracht, afgebroken. Dit concept is echter minder geschikt voor minder vluchtige verbindingen of in heterogene bodems. Bovendien dient het maaiveld vrij te zijn om de biologisch actieve laag aan te kunnen brengen.

3.3.2 Dosering van zuurstofleverende hulpstoffen of pure zuurstof

AlgemeenVoordedoseringvanzuurstofaanhetverontreinigdegrondwaterzijn

ookextensievetechniekenbeschikbaar,waarbijgebruikwordtge-

maaktvansubstratendielangzaamzuurstofvrijlatenofvansystemen

waarbijpurezuurstofwordtaangebracht.Hiermeekunnenhogecon-

centratieszuurstofinhetgrondwaterwordenbehaald(40-60mg/l).

Voorbeeldenvanzuurstofleverendehulpstoffenzijnmagnesium-of

calciumperoxidesdieincontactmetwaterlangzaamzuurstofafgeven.

Doseringvanzuurstofleverendehulpstoffenofpurezuurstofisalleen

bruikbaarinbodemswaarweinigvrachtzitendeverontreinigingmet

nameinhetgrondwateraanwezigis.Datishoofdzakelijkhetgeval

voorBTEXverontreinigingen.Verderzijndergelijkesystemenalleen

effectiefinbodemswaarhetgrondwaterzichverspreidt.Alleendoor

grondwaterstromingkanvoldoendeverspreidingvandezuurstofin

eenacceptabeletijdwordenbereikt.

OntwerpDebelangrijksteontwerpparametervoorzuurstofleverendehulp-

stoffenenpurezuurstofzijndebenodigdehoeveelheidzuurstof

voordeafbraak,dewerkingsduurendeverwachteinvloedsstraal.

3.4 Anaërobe gestimuleerde saneringstechniekenAnaërobegestimuleerdeafbraakwordtgekenmerktdoordekorte

inzetvanbovengrondseinstallaties.Veelalkanvolstaanworden

methetdoserenenverspreidenvandehulpstoffenindebodem.Dit

varieertvanenkelewekenbijdirecteinjectietotmaximaaleenjaar

bijrecirculatiesystemen.Nahetdoserenvindtdeafbraakplaatsin

Omerzekervantezijndatallefiltersvandegewenstehoeveelheid

luchtwordenvoorziendienendepersluchtfiltersafzonderlijkvan

persluchttewordenvoorzienendienthetdebietperfilterteworden

geregeldengeregistreerd.Doorclusteringvanpersluchtfilterskunnen

voorkeursstromingenontstaandoorplaatselijklageredoorlatend-

hedenzodatnietallefiltersbinnenhetclusterdebenodigdehoeveel-

heid lucht ontvangen.

IntermezzoHet doseren van lucht via persluchtfilters is een intensieve techniek, omdat er continu lucht geïnjecteerd dient te worden. De bodem heeft namelijk een beperkte zuurstofopname capaciteit en de aanwezige zuurstof wordt snel gebruikt door verschillende biologische processen die voor een groot deel niet aan de afbraak van olie zijn gerelateerd.

Het PuriSoil™ concept speelt hierop in door eerst de vluchtige fractie te strippen (met hoge debieten en een dicht grid aan persluchtfilters), waarna deze naar het maaiveld wordt getransporteerd. Aan het maaiveld wordt de vluchtige fractie in een biologisch actieve laag,

Figuur 10: Verloop zuurstofconcentratie bij goedlopende intermitterende

beluchting.

12

11

10

9

8

7

60 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320

Tijd (min.)

sparge off

sparge off

sparg

e off

sparge off

spar

ge o

n

spar

ge on

spar

ge o

n

spar

ge

on

Op

gel

ost

zu

urs

tof (

mg

/l)

42

SKB Cahier

43


Bijhetontwerpenvaneendoseersysteemvooreenelektronendonor

voordeanaërobeafbraakvaneenverontreinigingmetgechloreerde

verbindingenmoetaandachtwordenbesteedaandeselectievande

elektronendonor.Belangrijkeaspectenzijnnietalleendewerkings-

duur van de elektronendonor maar ook de doseerbaarheid ervan.

Sommigegoedkopeelektronendonorenzoalsprotamylassebevatten

zwevendedelenhetgeendeinfiltreerbaarheidkanbemoeilijken.

Ontwerp recirculatiesysteemVoorhetontwerpenvaneenrecirculatiesysteemdienendelocatievan

deonttrekkings-eninfiltratiefilters,hetdebietendeconcentratievan

dehulpstoffeninhetinfiltratiewaterzodanigopelkaarafgestemdte

zijndatbinnenredelijketijd(enkelemaandentoteenhalfjaar)het

verontreinigdepakketvanhulpstoffenisvoorzien.

Metonttrekkingeninfiltratieisruimeervaringopgedaanenkaneen

goedeverspreidingvandehulpstoffenwordengerealiseerd.Nadelen

zijndekansopverstoppingeneneenverdringingvanverontreinigd

grondwaterrondomdeinfiltratiefilters.Dezenadelenkunnendoor

eengoedontwerpendoorrekeningtehoudenmetperiodiekeregene-

ratievanfilterswordenvoorkomen.

debodem,waardoorbovengrondseinstallatiesoverbodigzijnener

nauwelijksoverlastisvoordeomgeving.Herdoseringkanechternood-

zakelijkzijn.

3.4.1 Dosering van elektronendonor (VOCl)

AlgemeenInzandigebodemtypeswordtvoorhetdoserenvanelektronen-

donorenveelalgebruikgemaaktvanrecirculatiesystemenwaarbij

deelektronendonoraanhetgeïnfiltreerdewaterwordttoegevoegd.

Deafstandtusseninfiltratie-enonttrekkingsputtenof-drainskan

oplopentotenkeletientallenmeters,waardoorheteengoedtoepas-

baresaneringstechniekisinbebouwdgebied.

Inslechtdoorlatendebodemtypes,zoals(zandige)klei,leemenveen,

isdirecteinjectievanelektronendonoreneffectief.Hierbijwordt

onderdrukvanééntotenkelebardeelektronendonorgeïnjecteerd.

Deafstandtussendeinjectiepuntenbedraagtoverhetalgemeenéén

totenkelemeters.Dezetechnieksteltdaarmeeeisenaandebereik-

baarheid van de saneringslocatie.

Soorten elektronendonorenAlselektronendonorkomenverschillendestoffeninaanmerking.

Hierbijkanonderscheidgemaaktwordentussencomplexemengsels

vanverbindingenzoalsprotamylasse,weienmelasse(reststromen

uitdevoedingsmiddelenindustrie),enkelvoudigebulkchemicaliën

zoalslactaat,acetaat,ethanolofmethanol,enspeciaalvoorditdoel

gemaaktestoffenzoalsHydrogenReleaseCompound(HRC®)of

geëmulgeerdeplantaardigeolie.Voordeelvaneenverbindingals

protamylasseisdathettevensnutriëntenenmineralenbevat.

Dekeuzevandekoolstofbronwordtvooralbepaalddoorde

toepassingsvorm,levensduurendeprijs.Intabel3iseenaantal

veelgebruiktekoolstofbronnenweergegeven.

Tabel 3Verschillende gangbare koolstofbronnen, met toepassingsvorm, levensduur en prijsindicatie

Wei Oplossing Meerdere weken 0,05 à 0,10Melasse Oplossing/puur Meerdere weken/maanden 0,50 à 0,70Protamylasse Oplossing/puur Meerdere weken/maanden 0,50 à 0,70Acetaat Oplossing Meerdere weken 2 à 5Lactaat Oplossing Meerdere weken 2 à 5Geëmulgeerde olie Emulsie van olie in water Enkele jaren 4 à 6HRC Puur Enkele jaren 12

Koolstofbron Toepassingsvorm Levensduur Prijs (€/kg)

44

SKB Cahier

45


Bijhetdoserenvanhulpstoffenviaeenrecirculatiesysteembestaater

ookeenkansopverstoppingvandeinfiltratiefiltersdoormicrobiolo-

gischegroei(biofouling).Hiermoetrekeningmeegehoudenworden

bijhetontwerpendebedrijfsvoering,bijvoorbeelddoorhetintermit-

terenddoserenvandeelektronendonor,hetgescheideninjecterenvan

deelektronendonorennutriëntenenhetdoorspoelenvandeinfiltra-

tiefiltersmetgrondwaterzonderelektronendonor.

Intermezzo: bioaugmentatieBij een beperkte afbraakcapaciteit in de bodem kan overwogen worden om een actieve bacteriepopulatie aan de bodem te doseren. Dit principe wordt beënting of bioaugmentatie genoemd. Hierbij wordt een mix van bacteriën, elektronendonor en nutriënten in de verontreinigde bodem aangebracht.

Er zijn twee vormen van beënting: één waarbij een op laboratorium schaal gekweekte bacterieoplossing wordt gedoseerd en één waarbij met een reactor op de locatie bacteriën worden gekweekt en gedoseerd. Een voordeel van beënting in vergelijking met het alleen doseren van een elektronendonor is het sneller op gang helpen van de gestimuleerde afbraak en daarmee het verkorten van de sanerings-duur. Ook al zijn in de bodem de goede bacteriën van nature aanwezig, door het doseren van een reeds actieve populatie verloopt de afbraak in veel gevallen sneller.

HetTCEconceptiseenvoorbeeldvaneenrecirculatiesysteemmet

doseringvankoolstofbronenbacteriën.HetTCE-conceptisinde

jarennegentigvoorheteersttoegepastalstotaalconceptopdelocatie

EvenblijteHoogeveen(TCEstaatvoor‘TotaalConceptEvenblij’).

Hetwasdeeerstegrootschaligeenfullscalebioaugmentatiemet

anaërobebioreactoren.

Bijrecirculatievananaëroobgrondwaterishetvanbelangomhet

onttrokkengrondwateranaëroobtehoudenzodatgeenproblemen

ontstaanmetneerslagvorming.Hetonttrokkenwaterwordtzonder

zuiveringmaarmettoedieningvandehulpstoffenineengesloten

systeemweergeïnfiltreerdinhorizontaledrainsofverticaleinfiltra-

tiefilters.

Figuur 11: Ontwerp recirculatiesysteem (bovenaanzicht).

Boven: stroombanen grondwater vanaf infiltratiefilters

richting onttrekkingsfilters.

Onder: verspreiding van gedoseerde hulpstoffen.

46

SKB Cahier

47


grondwaterstromingendiffusieingoeddoorlatendepakkettenin

groterematebijaandeverdereverspreiding.Hierdoorkaneenminder

dichtrasterwordengebruikt.Tochwordtookingoeddoorlatende

pakketteneenrastervanmaximaal5meteraangehoudenomte

voorkomendatdehulpstoffenzijnuitgewerktvoordatzijzichover

hetgeheletebehandelenpakkethebbenkunnenverspreiden.

Er zijn technieken beschikbaar waarmee de invloedsstraal vergroot kan worden. Hierbij wordt eerst stikstofgas of perslucht geïnjecteerd, waarna de hulpstoffen onder grote druk in de luchtstroom worden verneveld. De bodem wordt als het ware kortstondig opgerekt, waarna de hulpstoffen in de poriën worden geblazen. Deze techniek wordt met name in slecht doorlatende pakketten gebruikt. De resultaten laten een wisselend beeld zien. In beter doorlatende pakketten is het resultaat vaak beter. Stroperige hulpstoffen als melasse of protamy-lasse lenen zich niet voor deze techniek.

Eenontwerpvoordirecteinjecties(metnamedeonderlingeafstand

tussendeinjecties)isdusafhankelijkvandeconcentratievande

hulpstoffenindeinjectievloeistofenhetteinjecterenvolume.In

slechtdoorlatendepakkettenwordteendichtrastermetkleine

volumes hogere concentraties of onverdunde vloeistoffen gebruikt,

inbeterdoorlatendepakkettenwordengroterevolumesvansterker

verdundeoplossingengeïnjecteerd.

3.4.2 Nitraat en sulfaatdosering (BTEXN)ProblemenmetgroteBTEXNpluimendoenzichmetnamevoorin

gebiedendiezeersterkanaëroobzijn,zogenaamdemethanogene

bodems.Dezeconditieskomenvoorinveen-enkleigebiedenmaar

ookindebronzonesvanverontreinigingenmetBTEXN,omdatde

aanvoervangeschikteelektronenacceptoren(nitraat,sulfaat)met

hetinstromendegrondwaterhetverbruikdoorafbraaknietkan

compenseren.Deoorzaakvandelangzameafbraakiseentekort

aaneengeschikteelektronenacceptor.

Ontwerp directe injectieHetontwerpvaneensaneringsvariantwaarbijdehulpstoffenmet

directeinjectieswordentoegediendwordtineersteinstantiebepaald

doordeinvloedsstraalvandeinjecties.Dezeinvloedsstraalisafhan-

kelijkvandebodemopbouw,hetvolumevandeteinjecterenoplos-

singendewijzevaninjecteren.

Vaakwordtinheterogenebodemseenrastervanmaximaalenkele

metersaangehouden,waarbijdenatuurlijkegrondwaterstromingen

diffusienadeinjectiesnogingeringematebijdragenaandeverdere

verspreiding.Ookwordtindezepakkettenvaakeengeconcentreerde

oplossingofeenonverdundehulpstofalsmelasseofprotamylasse

geïnjecteerd.Hierdoorblijftdehulpstoflangwerkzaam(enkelejaren)

enwordthetverontreinigdegrondwaterrondomdegeïnjecteerde

vloeistoflangvandehulpstoffenvoorzien.

In beter doorlatende zandbodems is de directe invloedsstraal even-

eensafhankelijkvanhetgeïnjecteerdevolume.Vaakwordtindeze

pakkettendaaromeengrotervolumevaneenverdundeoplossing

gedoseerdomeengroteinvloedsstraaltebehalen.Tevensdraagt

Figuur 12: Dosering- en pompsysteem voor de recirculatie van

hulpstoffen en bacteriën (TCE-concept).

48

SKB Cahier

49


Redenenomgestimuleerdebiologischeafbraaktecombinerenmet

anderesaneringstechniekenzijneenlimitatievandeafbraakdoorte

hogeconcentratiesverontreiniging(puurproduct)ofeengewenste

snellesaneringvandebronzoneinverbandmetherontwikkeling.

Daarnaastkunnenineenbronzonemetzeerhogeconcentraties

verontreinigingooktehogerestconcentratiesachterblijvenwanneer

alleengestimuleerdebiologischeafbraakwordttoegepast.

Verwarming van de bodemDetemperatuurindeNederlandsebodemligtgemiddeldop10ºC

à13ºC.Bijdezetemperatuurverlooptdeafbraaksnelheidniet

optimaal.Bacteriënwordenactievernaarmatedetemperatuurstijgt.

Globaalgeldtdatbijelke10gradentemperatuurstijgingdeactiviteit

verdubbeld.Datbetekentookeenverdubbelingvandeafbraaksnel-

heid.Bacteriënzijninstaatomzichaantepassenaandeheersende

temperatuur.Echter,vanaf40tot50oCwordthettewarmvoorde

bacteriënenneemtdeactiviteitweeraf.

Voorhetverwarmenvandebodemzijnverschillendetechniekenbe-

schikbaar(bijvoorbeeldelectroreclamatieofstoominjectie)waarmee

deafbraakwordtgestimuleerd.Bijelectroreclamatiewordtdebodem

opgewarmddoormiddelhetaanleggenvaneenelektrischespanning

tussenelektrodenindebodem.Bijstoominjectiewordtdebodem

verhit door het inbrengen van hete stoom.

Hetverwarmenvandebodemincombinatiemeteengerichtegrond-

wateronttrekkingiseensaneringstechniekdievaakwordttoegepast

inbronzonesmethogeconcentratiesindegrond.Detemperatuurin

debodemwordthierbijopgevoerdtotmeerdan50oC(ensomswel

tot100oC).Hierdoorwordenverontreinigingenbeteroplosbaaren

vluchtigerwaardoorzegemakkelijkeruitdebodemkunnenworden

verwijderdmetfysischetechnieken.Dezehogeremobiliteitbrengt

echterookeenextraverspreidingsrisicometzichmee.Eengoed

ontwerpenintensievemonitoringisdusvereist.

Omdebiologischeafbraaktestimulerenwordtindergelijkesituaties

vaakgekozenvooreenaërobesaneringsvariant.Aërobeafbraakvan

BTEXNverlooptnamelijksnellerdananaërobeafbraakenzuurstof

isingoeddoorlatendebodemsgoedtedoseren.OokisnaastBTEXN

vaakgelijktijdigmineraleolieaanwezigenmineraleolieisalleengoed

afbreekbaaronderaërobecondities.Tochisereenaantalredenenom

deanaërobeafbraaktestimuleren:

• nitraatensulfaatzijngoedoplosbaarinwaterenkunnendaarom

ingrotehoeveelhedentoegediendwordenviadewaterfase,inte-

genstellingtotzuurstof(maximaleoplosbaarheidvan10-12mg/l

bijgebruikvanperslucht).Ditheeftvoordeleninsterkgelaagde

bodemswaarpersluchtinjectieleidttoteenzeergrilligversprei-

dingspatroonvanzuurstof,ofvoorverontreinigingenopgrote

dieptewaarcontinueinjectievanzuurstofhoge(energie)kosten

metzichmeebrengt;

• bijhettoedienenvannitraatofsulfaatinopgelostevormbestaat

ergeenrisicoopstrippenendaarmeeuitdampingvandeveront-

reiniging;

• bijhetstimulerenvandeanaërobeafbraakisdekansopzetting

dooroxidatievanveenofaantastingvanhoutenfunderingspalen

geringtenopzichtevangestimuleerdeaërobeafbraak.

Dekeuzevoornitraatofsulfaathangtafvandeeigenschappenvan

debodem.Alsvuistregelkanwordenaangehoudendatinpakketten

waarinvannatureaërobetotnitraatreducerendeconditiesheersen

nitraatdevoorkeurheeft.Zijnderedoxconditiesvannaturesterker

gereduceerddanheeftsulfaatdevoorkeur.Eenbelangrijkerandvoor-

waardeisuiteraarddatanaërobeafbraakvanBTEXNmetnitraatof

sulfaatookdaadwerkelijkoptreedt.Ditkanmiddelseenhaalbaar-

heidsonderzoekwordenvastgesteld(zieookhoofdstuk4).

3.5 Combinatie met andere saneringstechniekenGestimuleerdebiologischeafbraakkanwordengecombineerdmet

anderesaneringstechniekenzoalsontgraving,verwarming,chemische

oxidatieofchemischeoxidatie.Dezetechniekenwordenmetname

gebruiktvoorbronverwijdering.

50

SKB Cahier

51


intensiefmoetenwordenaangelegdomvoldoendezuurstofennutri-

ententekunnendoseren.Deaanwezigheidvaneengrotedrijflaagof

smeerzoneisdaarombelangrijkerisicofactorvoorhetsuccesvaneen

biologische in-situ sanering.

Hetopstartenvandebiospargingindelaatstefasevandedrijflaag-

verwijderingkanzinvolzijn.Doordeopgewekteturbulentieendyna-

miekdoorpersluchtinjectiekanhetrendementtijdensdelaatstefase

vandedrijflaagverwijderingwordenverbeterd.Hetsysteemvoorde

drijflaagverwijderingdientnahetopstartenvanhetpersluchtinjectie

nogenigetijdinstandtewordengehouden,omdatdoorperslucht-

injectieingeslotenpuurproductkanwordenvrijgemaakt.Alsuit

monitoringblijktdatditinderdaadoptreedtkanhetsysteemvoor

drijflaagverwijderingtijdelijkweerwordenopgestartomdelaatste

restenmobielpuurproductteverwijderen.

Alsdegrootstevrachtisverwijderdwordtdewarmtetoevoerstop-

gezet.Debodemkoeltdanlangzaamafmaarblijftgedurendeenkele

maandennogredelijkwarm.Indezeafkoelendefasekaneffectief

gebruikwordengemaaktvandeverhoogdebiologischeactiviteit.

Doorhetdoserenvanhulpstoffenindebodemalsdezedejuiste

temperatuurheeftbereikt(circa35oCofminder),wordtde

biologische afbraak versneld.

In-situ chemische oxidatieBijin-situchemischeoxidatiewordtdeverontreinigingafgebroken

doordeinjectievanoxiderendestoffenalswaterstofperoxide

(Fenton’sreagens),ozonofkaliumpermanganaat.Hierdoorwordtde

verontreinigingchemischgeoxideerd.Bijkomendvoordeelbijgebruik

vanwaterstofperoxideofozoniseentoenamevanhetzuurstofgehalte

waardooraërobebiologischeafbraakprocessengestimuleerdworden.

Voor verontreinigingen met gechloreerde verbindingen is het na

chemischeoxidatiewelnoodzakelijkomeenelektronendonortoete

voegenomweeranaërobeomstandighedenteverkrijgenvoorafbraak

vaneeneventuelerestverontreiniging.Beëntingkandaarnaastnodig

zijnomhetafbraakprocessnelweeropgangtehelpen.

MeerfasenextractieEendrijflaagmetolieisnietbiologischtesanerenendientdaarom

middelseenandere(in-situ)techniekverwijderdteworden.Een

ontgravingheefthiervoordevoorkeuromdatdedrijflaagzogroten-

deelsofvolledigverwijderdkanworden.Depluimkandaaropvolgend

middelseenbiologischein-situsaneringwordenbehandeld.

Eendrijflaagkanookin-situwordengesaneerd,bijvoorbeeldmet

meerfasenextractie.Inderegelblijfthierbijechteraltijdeenrest-

verontreinigingachter.Afhankelijkvandebodemeigenschappenen

deeigenschappenvandeverontreinigingkanperm3bodem10tot

20kgaanverontreinigingachterblijven.Ookindesmeerzonekunnen

dergelijkeconcentratiesaanwezigzijn.Eenbiologischein-situsane-

ringisnadedrijflaagsaneringwelmogelijkmaarnietgemakkelijk.

Hetsysteemvoorzuurstof-ennutriëntendoseringzaliniedergeval

53


Om de mogelijkheden voor gestimuleerde biologische afbraak vast te stellen kunnen verschillende onderzoeken worden uitgevoerd, zoals een grondwaterkarakterisatie, afbraaktesten en specifieke veldmetingen.

4.1 GrondwaterkarakterisatieEengrondwaterkarakterisatiewordtuitgevoerdomde(redox)condities

inhetverontreinigdegrondwatervasttestellenentebepalenwatde

eventuelelimiterendefactorenzijnvoorbiologischeafbraak.Een

karakterisatiewordtuitgevoerdmetveldmetingenenlaboratorium-

analysesopredoxparameters,verontreinigingenafbraakproducten

enaanwezigebacteriën(zietabel4).Hetuitvoerenvaneengrond-

waterkarakterisatieisvooralbijanaërobesaneringenvanverontrei-

nigingenmetVOClenBTEXeenvoorwaardeomeenbetrouwbare

haalbaarheidsinschatting te doen.

Vooronderzoek en inschatten van de haalbaarheid

4

54

SKB Cahier

55


IntermezzoEen grondwaterkarakterisatie kan eventueel worden uitgebreid met onder andere waterstofmetingen of isotopenanalyses. Deze analyses worden met name ingezet als extra bewijsvoering voor het optreden van natuurlijke afbraak en zijn minder van belang wanneer blijkt dat de afbraak gelimiteerd is en er stimuleringsmaatregelen benodigd zijn. Een nadere toelichting op deze technieken is opgenomen in het SKB-cahier ‘Natuurlijke afbraak: het is niet niks’.

4.2 AfbraaktestenBijafbraaktestenwordtdeafbraakvaneenverontreiniginginhet

laboratoriumgevolgdmetbehulpvanrepresentatievegrond-en

grondwatermonstersvandeverontreinigdelocatie.Meteenafbraak-

testkanwordenvastgesteldofdedoseringvanhulpstoffenleidttot

hetgewensteafbraakproces.Tevenskaneenindicatievandeafbraak-

snelheid en de te bereiken eindconcentraties onder gestimuleerde

omstandighedenwordenverkregen.

RedoxparametersZuurstof + +Nitraat + +IJzer + +Sulfaat en sulfide + +Methaan + +Redoxpotentiaal + +

BrandstofDOC/TOC + +

NutriëntenAmmonium + +Fosfaat + +

MilieuparametersZuurgraad (pH) + +Geleidbaarheid + +

AfbraakproductenTRI, DCE, VC, etheen - +TCA, DCA - +Fenolen/benzoaten + -Alkaliniteit (koolstofdioxide) + -

Specifieke verontreiniging - +afbrekende bacteriën

Tabel 4Te onderzoeken parameters bij een grondwaterkarakterisatie

+ Noodzakelijke parameters om mee te nemen in grondwaterkarakterisatie. - Parameters die niet relevant zijn bij grondwaterkarakterisatie.

BTEX VOCl

Figuur 13: Monsters voor een afbraaktest met verontreinigd

grond en grondwater.

56

SKB Cahier

57


IntermezzoAërobe afbraaktesten kunnen gecombineerd worden met een oliekarakterisatie. Oliekarakterisaties worden gebruikt om van een specifieke olieverontreiniging de oplosbaarheid, dampspanning en maximale biologische afbreekbaarheid te bepalen, alsmede de ketensamenstelling van de olieverontreiniging. Door vóór en na de afbraaktest een oliekarakterisatie uit te voeren kan inzicht worden verkregen in de samenstelling en stabiliteit van de restverontreiniging na afbraak.

Erwordtonderscheidgemaakttussenaërobeenanaërobeafbraak-

testen.Dezeverschillenindemonstername,uitvoeringenduurvan

hetexperimentvanelkaar.

Bijaërobe afbraaktesten(voormineraleolie,BTEXofPAK’s)isde

blootstellingaanluchtbijmonsternameminderkritisch.Deduurvan

hetexperimentiskorter,omdatafbraakmetzuurstofsnellerverloopt.

Eenaërobeafbraaktestduurtongeveerzestotachtweken.Omdeom-

standighedenteoptimaliserenwordennaastzuurstofvaaknutriënten

(stikstofenfosfaat)toegevoegd.Bijaërobeafbraaktestenvanminerale

olieenaromatenwordtnaastdeverontreinigingzelfookhetzuurstof-

verbruiken/ofdeCO2productiegemetenalsbewijsvoorbiologische

afbraak.Infiguren14en15zijnvoorbeeldengegevenvanafbraak-

testenwaarbijrespectievelijkdeafbraakgoedenslechtverloopt.

Figuur 15: Resultaten van afbraaktest waar nauwelijks afbraak optreedt.

Figuur 14: Resultaten van goed lopende afbraaktest met minerale olie.

Minerale olie

Cu

mu

lati

eve

CO

2-C

pro

du

ctie

(mg

/kg

ds)

Min

eral

e o

lie (m

g/k

g d

s) 20.000

16.000

12.000

8.000

4.000

20.000

16.000

12.000

8.000

4.000

Minerale olie

4 8 12 16 20 24 28

58

SKB Cahier

59


niveauvandeoorspronkelijkegrondwaterspiegel.

• Vooreen‘risinghead’proefwordtdepeilbuisleeggepompt

enwordtmiddelseenseriemetingenvandegrondwaterstand

bepaaldhoesneldegrondwaterstandindepeilbuisweertoeneemt

tothetoorspronkelijkeniveau.

• Bijeen‘steady-state’pompproefwordtmeteenvastdebietgrond-

wateronttrokkenenwordtdegrondwaterstandsverlagingbijdit

debietbepaald.

4.3.2 VerspreidingsproefEenverspreidingsproefwordtuitgevoerddooropeenkleindeelvan

delocatieeenbeperktaantalinjectiesuittevoerenofonttrokken

grondwaternaverrijkingmethulpstoffenweerteinfiltrerenendever-

spreidingvandehulpstoffen(zuurstof,nutriëntenofeenelektronen-

donor)temonitoren.Hiervoordienteenaantalpeilbuizengeplaatst

tewordendietijdensofkortnadeverspreidingsproefwordenbemon-

sterd.Infiguur16zijndeopzetenderesultatenvaneenzuurstof-

injectieproefweergegeven.

Tijdensdeuitvoeringvandeinjectieswordtinformatieverzameld

overhaalbareinjectiedebietenen-drukken,zodateeninschatting

gemaaktkanwordenvandebenodigdetijdsduur.Dooranalysesuitte

voerenopdegeïnjecteerdehulpstoffeneneeneventueeltoegevoegde

tracerwordtdeinvloedsstraalvandeinjectiesofdeinjectiefilters

vastgesteld.

Anaërobe afbraaktesten(voorBTEXofVOCl)wordeninhetlabora-

toriumonderstriktanaërobeconditiesopgewerktengedurendevier

totzesmaandenonderanaërobeconditiesgeïncubeerd.Demonster-

namedientdaaromookonderanaërobeomstandighedenplaatste

vinden.Dooraandeafbraaktestenhulpstoffentedoseren(nitraat

ofsulfaatvooraromateneneenelektronendonorvoorVOClverbin-

dingen)enregelmatigtemetenopdeverontreinigingeneventueel

afbraakproductenenverbruikvanhulpstoffenkanhetoptredenvan

gestimuleerdeafbraakendaarmeedehaalbaarheidvandeaanpak

wordengeverifieerd.

4.3 Veldmetingen en -proevenMetdegrondwaterkarakterisatieenafbraaktestenwordtnietvastge-

steldofhetopdelocatiemogelijkisdehulpstoffenfysiekzodanigte

doserendathetverontreinigdebodempakketgeheelhiermeewordt

voorzien.Ditisechterweleenbelangrijkevoorwaardevoorhetslagen

vaneenin-situsanering.Metnamebijeenheterogenebodemopbouw

wordtdaaromaanbevolenvoorafveldmetingenuittevoerenomde

slagingskansendebenodigdedimensioneringsparameterstebepalen.

Belangrijkedimensioneringsparameterszijndedoorlatendheidvan

debodem(vooreenonttrekkings-eninfiltratiesysteem)endestraal

vaninvloed,injectiedruken-debietvandirecteinjecties.Omdeze

gegevensteverzamelenzijnverschillendeveldmetingenbeschikbaar,

waarvandedoorlatendheidstestendeverspreidingsproefveeltoege-

pastworden.

4.3.1 DoorlatendheidstestHiermeewordtdedoorlatendheidvanhetbodempakketbepaald.

Ditiseenbelangrijkeontwerpparametervooreenonttrekkings-en

infiltratiesysteem,omdathetdedoorspoeltijdendaarmeedetijds-

duurvoorhetverspreidenvandehulpstoffenbepaalt.

Erzijndriesoortendoorlatendheidstesten:‘fallinghead’,‘risinghead’

of‘steady-state’:

• Vooreen‘fallinghead’proefwordt(grond)waterineenpeilbuis

gepomptenwordtmiddelseenseriemetingenvandegrond-

waterstandbepaaldhoesnelhet(grond)waterwegzakttothet

60

SKB Cahier

61


IntermezzoBij het toepassen van biosparging wordt vaak vooraf een versprei-dingsproef met perslucht uitgevoerd. Via het beschreven principe wordt gemeten of de zuurstof in de bodem zich goed verspreidt.

Deze verspreidingsproef kan worden gecombineerd met een stop-proef. Nadat het zuurstofgehalte in de bodem een continu beeld laat zien, wordt bij een stopproef de injectie voor een langere periode stilgezet. Gedurende deze periode wordt de afname van de zuur-stofconcentratie gevolgd om de mate van biologische activiteit te bepalen. Een snelle afname in de zuurstofgehaltes is een indicatie dat de biologische activiteit hoog is. Bij een langzame afname is de biolo-gische activiteit laag en kan verwacht worden dat de afbraaksnelheid van de verontreiniging ook laag is.

Figuur 16: Zuurstofprofiel bij een injectieproef.

Fijn

zan

d

Zuurstof (mg/l)

Fijn

zan

d

-8

9,5 8,5 7,5 6,5 5,5 4,5 3,5 2,5 1,5 0,5

-6 -4 -2 0 2 4 6 8

43189

Zan

dig

e le

em

Injectielans (3,5 - 4,5 m-mv)

Monitoringsfilter (2,0 - 2,5 m-mv)

Monitoringsfilter (3,0 - 3,5 m-mv)

62 63


Gestimuleerde biologische afbraak biedt kansen voor bodem-sanering. Het principe is eigenlijk eenvoudig. Door toediening van hulpstoffen worden in de bodem voor de bacteriën de juiste condities gecreëerd om verontreinigingen af te breken. Soms dienen bij de sanering van verontreinigingen met VOCl ook bacteriën te worden toegevoegd.

Afhankelijkvandeverontreinigingssituatieenbodemeigenschappen

zijnverschillendesaneringsvariantenendoseringstechnieken

denkbaar.

• Inditcahierzijnaërobeenanaërobesaneringsvariantenbehandeld.

Aërobevarianten-waarbijzuurstofwordtgedoseerd-zijnvooral

geschikt voor de sanering van verontreiniging met minerale olie,

aromaten(BTEX)enlagePAK’s(naftaleen,fenanthreen).Voor

deaanpakvanVOClwordendoorgaansanaërobetechnieken

toegepast,waarbijkoolstofbronwordtgedoseerd.Sulfaat/nitraat

doseringkanwordentoegepastalsanaërobetechniekvoorde

aanpakvanaromaten(BTEX).

• Ookzijnverschillendedoseringstechniekenaanbodgekomen.

Recirculatiesystemenmetonttrekkings-eninfiltratiefilters,

directeinjectieenhorizontaledrains.Detoepassingismetname

afhankelijkvandedoorlatendheidvandebodemenbebouwings-

dichtheid.

Gestimuleerdebiologischeafbraakkangoedwordengecombineerd

metbronverwijderingstechniekenvoordeaanpakvanpuurproduct,

zoalschemischeoxidatie,meerfasenextractieenontgraving.Verwar-

Samengevat

5

mingvandebodemviaelectroreclamatieofstoominjectieisookeen

aanvullendetechniekdiekanwordeningezetbijbronverwijdering.

Voor een succesvolle sanering middels gestimuleerde afbraak is het

van belang dat de benodigde gunstige condities voor afbraak overal in

hetverontreinigdegebiedaanwezigzijn.Ditvraagtvanzelfsprekend

omeengoedevoorbereiding,installatieenbedrijfsvoering.Ervaring

met en kennis over gestimuleerde biologische bodemsaneringen in het

projectteamwordtdaaromsterkaanbevolen.

Indevoorbereidingsfasezijnverschillendemethodenbeschikbaar

om de haalbaarheid van een bodemsanering met gestimuleerde bio-

logischeafbraaktebepalen,zoalsoliekarakterisaties,afbraaktesten,

grondwaterkarakterisatiesenveldmetingen.

Demonitoringophetsaneringsverloopenrandvoorwaardenvoor

hetafbraakprocesspeelteencrucialerol.Eengoedemonitoringgeeft

vroegtijdiginzichtindenoodzaaktotbijsturenvanhetprocesom

ervoor te zorgen dat een bodemsanering met gestimuleerde biologi-

scheafbraaksuccesvolkanwordenafgerond.

Bodemsanering met gestimuleerde biologische afbraak is een kosten-

effectievesaneringsmethode.Bovendienishetgoedintepassenin

eenomgevingmetintensievebebouwingen/ofinfrastructuur.

Bacteriënverwijderendeverontreinigingendaadwerkelijkuithet

milieu.Problemenmetbodemverontreinigingenwordenzodus

natuurlijkopgelost!

65


B Bijlagen Voorbeeldprojecten

Figuur 17: Schematisatie aanleg horizontale drainage.

Zuigpomp

Perspomp

Grootschalige anaerobe sanering in het centrum van Uden

Wanneer een grondwaterverontreiniging een bedreiging vormt voor potentiële drinkwaterreservoirs zijn saneringsmaatregelen noodzakelijk. Dit geldt ook voor een omvangrijke grondwater-verontreiniging onder het centrum van Uden in Noord-Brabant. Daar heeft een chemische wasserij in het verleden gezorgd voor een grondwaterverontreiniging met Perchlooretheen (PER) over een oppervlak van meer dan 10 hectare en tot diep-ten van meer dan 15 meter onder het maaiveld.

Een conventionele sanering door middel van pump and treat zou inhouden dat grote hoeveelheden grondwater moesten worden ont-trokken met als neveneffect een ongewenste daling van het grond-waterpeil. Om die reden is voor de lokatie een full scale biologische in-situ sanering ontworpen.

Doordegroteomvangvandelocatie,ongeveer1,5miljoenkubieke

meterbodemvolume,moesteeneffectieveengoedkopekoolstofbron

wordengebruiktomhetbiologischeafbraakprocestestimuleren.

Hiervoorisprotamylassegeselecteerd,eenbijproductuitdeaardappel-

verwerkendeindustrie.Injectievanprotamylasseresulteerdeopde

locatietoteeneffectieveenvolledigereductievedechlorering.Hierbij

werdgebruikgemaaktvandechlorerendebacteriëndiereedsvan

natureindebodemaanwezigwaren.

Voorhetdoserenvandekoolstofbronwerdgebruikgemaaktvan

veertienhorizontaledrains,dieonderhetcentrumvanUdenzijn

aangebracht.Delengtevandedrainsvarieertvan200tot400meter.

66

SKB Cahier

67


ruim voldoende koolstofbron voor de volledige reductie van het

grondwaterendeafbraak.

Eendalendetrendinconcentratieschloorethenen,eenstijgende

dechloreringsgraad(maatvoordehoeveelheidVOCldieisafgebro-

ken)eneentoenemendeconcentratieetheen/ethaantonenaandat

afbraakvandechloorethenenverontreinigingnogsteedsoptreedt.

Snelle biologische sanering met bioaugmentatie te Almelo

Bij een chemische wasserij in Almelo is een grondwater-verontreiniging met PER en TRI gesaneerd met behulp van gestimuleerde afbraak. Hierbij werd de biologische afbraak gestimuleerd door het doseren van specifieke verontreiniging afbrekende bacteriën, koolstofbron en nutriënten.

De dosering werd uitgevoerd met behulp van een recirculatiesysteem, die was aangesloten op een bovengrondse mobiele bioreactor. Oorspronkelijk bevatte de kern hoge concentratie aan PER (15.000 µg/l) en in de pluimzone waren concentraties waargenomen van enkele honderden microgrammen per liter. Het verontreinigd bodemvolume bedroeg circa 12.000 m³ en de grondwaterverontreiniging bevond zich tot circa 10 meter beneden maaiveld.

Deafwezigheidvangeschiktevoedingsstoffen,deafwezigheid

vandechlorerendebacteriënendeaanwezigheidvansulfaat

zorgdenvoorongunstigeomstandighedenvoornatuurlijke

afbraak.Daaromisviaeenrecirculatiesysteeminkortetijd

hetverontreinigdgebiedintensiefdoorspoeld.Hetsysteem

werdna4maandengestopt,waarnadebiologischeafbraak

onderdegeoptimaliseerdeconditiesbleefverlopentotdatde

verontreinigingvolledigwasafgebrokentotonschadelijke

eindproducten.

Figuur 18: Dosering met behulp van directe injectie.

Monitoringsresultatenlatenziendattussen2002en2005volledige

dechloreringvanPER(enkeleduizendenmicrogrammenperliter)is

opgetredentotetheen.Opverschillendeplekkenzijnnoggechloreerde

omzettingsproductenaanwezig.Alsvoorbereidingopdeafronding

vandeactievefasevandesaneringwordtonderzochtofdezetussen-

productenonderdehuidigeconditiesverderwordenafgebroken.

Directe injectie in het centrum van Haarlem

In het centrum van Haarlem wordt een grondwaterveront-reiniging met chloorethenen en aromaten gesaneerd met be-hulp van biologische afbraak. De afbraak van chloorethenen is gestimuleerd door het doseren van een protamylasse oplossing met directe injectie. De verontreiniging met aromaten breekt van nature af.

Na de dosering is begonnen met de bouw van een appartementen-complex. Terwijl de nieuwbouw in uitvoering was, werd de veront-reiniging ondergronds door dechlorerende bacteriën afgebroken. Inmiddels zijn de appartementen bewoond en gaat de afbraak van chloorethenen in de bodem onverstoord door.

Doorinjectievanvoedingsstoffenzijnderedoxconditiessterkerge-

reduceerdenbeschikkendedechlorerendebacteriënovervoldoende

koolstofbron.Beëntingwasnietnodig,omdatervoldoendedechlore-

rendebacteriënindebodemaanwezigwaren.

Deverontreinigingenbevondenzichvooralineenveenpakketopeen

dieptevanongeveer3meterbenedenmaaiveldmetbronconcentraties

aanchloorethenentot300.000µg/l.Intotaalis6.000kgprotamylasse

oplossingtoegediendtoteenmaximaledieptevan3,5m-mv.

Deprotamylasseheeftzichnadeinjectieoverhetgehelepluimgebied

verspreid.Hetgrondwaterbevatéénjaarnadeinjectienogsteeds

Figuur 19: Bioreactor met dechlorerende bacteriën .

68

SKB Cahier

69


Figuur 20: Het saneringsverloop in de bron.

Co

nce

ntr

atie

PER

+TR

I+C

IS+

VC

(µg

/l)

Co

nce

ntr

atie

Eth

een

+Et

haa

n (µ

g/l

)16.000

12.000

8.000

4.000 600

1.200

1.800

2.400

PER+TRI+CIS+VS Etheen+Ethaan

4 mrt 23 apr 12 jun 1 aug 20 sep 9 nov14 jan

Natoedieningvandevoedingsstoffenenbiomassaverliepdeafbraak

snel.Binnenachtmaandennadestartvandesaneringzijndegechlo-

reerdeverbindingenbijnageheelafgebrokentotetheen(rendement

is99,2%).Infiguur2ishetresultaatvandesaneringindebron

weergegeven.Ookindepluimwassprakevaneensnellebiologische

omzettingtotetheenenethaan.Na14maandenwasalleverontreini-

ging omgezet tot etheen.

Artikelen, boeken en websites over biologische afbraak• VanAgteren,M.H.,S.KeuningenD.B.Janssen.1998.Handbook

on biodegradation and biological treatment of hazardous organic

compounds.KluwerAcademicPublishers,Dordrecht.

ISBN0-7923-4989-X.

• Chakraborty,R.enCoates,J.D.(2004).Anaerobicdegradation

ofmonoaromatichydrocarbons.Applied Microbiology and

Biotechnologyvol.64,pp.437-446.

• Bradley,P.M.2003.Historyandecologyofchloroethene

biodegradation:areview.Bioremediation Journalvol.7(2),

pp.81-109.

• www.bodemrichtlijn.nl

Handige protocollen en richtlijnen• CUR/NOBIS,in-situairsparging-atechnicalguide,

NOBIS95-1-13,version1.1,February2000.

• Eenuitgebreidebeschrijvingvanprocesparametersdiegebruikt

kunnenwordenbijhetmonitoringenvolgenvaneensanering

middelsgestimuleerdeafbraakisopgenomeninVKB-protocol

6002watteverkrijgenisviadewebsitevanSIKB(www.sikb.nl).

• MetbehulpvanprotocollenzoalshetBOS-NAprotocol,hetD-NA

protocol(beschikbaaropdewebsitewww.skbodem.nl(VOCl)of

www.nicole.org(BTEX))ofhetprotocolvanWiedemeijeretal.

(beschikbaarviadewebsitewww.epa.gov)kunnendeheersende

redoxconditieswordenafgeleidenkanwordenvastgesteldwatde

limiterendefactorenvoorbiologischeafbraakzijn.

Literatuur en websites

70

SKB Cahier

Colofon

AuteursNielsvanRas Bioclear bv

Bart Volkers Bioclear bv

LezersgroepTwanKanen Mourik Groot-Ammers

HylkeSimonides AVEBE U.A.

HandeKreuk Biosoil

MariëtteSchut Provincie Drenthe

VincentBreij OTUS Projectmanagement / Advies BV

MarcvanSomeren Gemeente Haarlem

TobiVenhorst Econsultancy bv

Vormgeving VanLintVormgeving,Zierikzee

Druk Hoorensprinting,Kortrijk

Beeldmateriaal Bioclear bv

VanLintVormgeving

Oktober2008

In-situ gestimuleerde biologische afbraak:

Documents

Transcript of In-situ gestimuleerde biologische afbraak: