Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Factsheet Biologische reiniging grond

1 PRINCIPE VAN DE TECHNIEK

Microbiologische reiniging berust op de biodegradatie van verontreinigende stoffen met behulp van micro-organismen zoals bacteriën en schimmels. Daarbij wordt gestreefd naar een complete mineralisatie van de verontreinigende stoffen tot verbindingen die onschadelijk of nagenoeg onschadelijk zijn voor het milieu. Bij deze mineralisatie worden verontreinigende stoffen zoals olie en aromatische koolwaterstoffen omgezet in CO2 en water.
Afbraak van verontreinigende stoffen vindt hoofdzakelijk plaats als de verontreiniging is opgelost in de waterfase die het micro-organisme omringt. De afbraak van verontreinigende stoffen wordt bepaald door de activiteit van de micro-organismen ten opzichte van de verontreinigende stoffen. Hierbij spelen de volgende factoren een belangrijke rol:

  1. de biobeschikbaarheid, dat wil zeggen de mate waarin de verontreinigende stoffen beschikbaar zijn voor omzetting door micro-organismen. De biobeschikbaarheid wordt bepaald door de:
    • oplosbaarheid van de verontreinigende stoffen in de waterfase;
    • adsorptie van de verontreinigende stoffen aan de bodemmatrix;
    • wijze van fysisch voorkomen van de verontreiniging (deeltjes, vloeistofdruppels, of op een of andere manier gebonden aan de bodemmatrix);
  2. de aanwezigheid van de juiste micro-organismen;
  3. de milieu-omstandigheden: de beschikbaarheid van zuurstof, aanwezigheid nutriënten, temperatuur, vochtgehalte, pH, redoxpotentiaal, afwezigheid van toxische stoffen.

Er zijn in Nederland een aantal uitvoeringsvormen operationeel:

  1. landfarming.
  2. reiniging in kassen of hallen waarin zonder of met verwarming (via de vloer, lucht of water) wordt gewerkt.
  3. slurryreactor.

Biologische reiniging is geschikt voor de eenvoudig afbreekbare verontreinigende stoffen zoals minerale olie en de laag-ringige-PAK. De binnen een economisch relevante termijn te bereiken eindconcentraties zijn afhankelijk van de ingangsconcentraties.

2 TOEPASSINGSGEBIED EN VALIDATIE

2.1 Toepassingsvoorwaarden

Voorwaarden voor toepassing van biologische reiniging hebben met name te maken met de mate van reinigbaarheid van de te verwerken partij grond. De reinigbaarheid is afhankelijk van de (fysische en chemische) samenstelling van de partij, de technische mogelijkheden en criteria uit de ministeriële ‘Regeling beoordeling reinigbaarheid grond’ en het ‘Besluit bodemkwaliteit'.

2.2 Gevalideerd toepassingsgebied

Het aantal partijen (tonnen grond) dat een biologische reiniging heeft ondergaan is voldoende om op basis van de ervaringen van biologische grondreinigers het toepassingsgebied voor biologische reiniging vrij scherp aan te geven. Uit praktijkervaringen blijkt dat de toepasbaarheid van biologische reiniging wordt bepaald door de aanwezigheid van zware metalen in relatie tot de toepassingsnormen (interventie-/ grenswaarden) en een combinatie van de afbraaksnelheid en een economisch haalbaar geachte reinigingstijd.

Het toepassingsgebied van biologische reiniging is weergegeven in tabel 1, uitgaande van de productie van ‘categorie 1- of 2-grond’ op grond van het voormalige Bouwstoffenbesluit. Deze tabel is ook bruikbaar om toepasbare grond of baggerspecie onder het Besluit bodemkwaliteit mee te beoordelen gezien de ongewijzigde normstelling voor de maximale samenstellingswaarde van minerale olie en PAK. Voor met name minerale olie is als gevolg van wisselende praktijkervaringen uitgegaan van een gemiddelde waarde waarvoor een zekere spreiding geldt. In de kolom ‘goed toepasbaar’ zijn deze grenzen aangegeven. Afhankelijk van de biobeschikbaarheid/ ouderdom van de verontreinigende stoffen zijn soms hogere beginconcentraties haalbaar. In de kolom ‘mogelijk toepasbaar’ zijn die aangegeven.

Voor andere reinigingstechnieken geldt dat bij de toetsing van gehalten rekening moet worden gehouden met de verandering van humus- en/ of lutumgehalte door de reiniging. Bij biologische reiniging veranderen de humus- en lutumgehalten in principe niet (een klein deel van de organische stof wordt gemineraliseerd). Soms wordt compost toegevoegd ter stimulering van het proces.

Indien tabel 1 wordt gebruikt voor de toetsing van een specifieke partij grond, dan geldt dat de slechtst scorende parameter aangeeft in hoeverre deze techniek toepasbaar is.

Tabel 1 Toepassingsgebied biologische reiniging leidend tot (schoon of) grond die voldoet aan de kwaliteitseisen voor toepassing op grond van het Bbk (voormalige Bsb categorie 1- of 2-grond (invoer))

Fysische samenstelling

Goed

 

Mogelijk

 

Niet

Humusgehalte 2

[%d.s.]

<5

 

5-30

 

>30

Lutumgehalte 2

[%<2 μm v.d. minerale delen]

<8

 

8-20

 

>20

Lutum- + siltgehalte

[%<63 μm v.d. minerale delen]

<25

 

25-50

 

>50

Puin-/afvalgehalte 2-32 mm

[%d.s.]

<10

 

10-15

 

>15

 

vervolg

 

Chemische samenstelling

Goed

 

Mogelijk

 

Niet

 

Opmerking

[mg/kg d.s.]

Cu

1, zie ook uitloging!

<G

 

 

 

>G

Overige metalen

1

<G

 

 

 

>G

CN

 

<S

 

 

 

>S

Benzeen

 

<20

 

20-30

 

>30

Tolueen, ethylbenzeen

 

<600

 

600-700

 

>700

Xylenen

 

<1500

 

1500-1800

 

>1800

Naftaleen

 

<5*G

 

5 à 10*G

 

>10*G

Fenantreen, antraceen

 

<2*G

 

2 à 4*G

 

>4*G

Overige PAK

 

<G

 

 

 

>G

EOX

 

<1

 

 

 

>1

VOX

 

<G

 

 

 

>G

Minerale olie (C10-C14)

 

<7500

 

7500-10000

 

>10000

Minerale olie (C14-C27)

 

<2500

 

2500-5000

 

>5000

Minerale olie (C27-C40)

 

<150

 

150-300

 

>300

Overig organisch

 

<G

 

 

 

>G

Asbest

 

<100

 

 

 

>100

 

vervolg

 

Aandachtspunten

Goed

 

Mogelijk

 

Niet

pH

 

>5

 

<5

 

 

Vochtgehalte

[%m/m]

: kostenfactor.

Puin-/afvalgehalte >32 mm

[%d.s.]

: kostenfactor, te reduceren door af te zeven.

1: Bij alle metalen <Streefwaarden levert mogelijk schone grond, anders grond die voldoet aan de Maximale Waarden bodemfunctieklasse industrie van het Bbk.

2: Soms worden (kleine) partijen met hogere waarden geaccepteerd!

G: Grenswaarde (bij betreffende Lutumgehalte en/of Humusgehalte)

S: Streefwaarde (bij betreffende Lutumgehalte en/of Humusgehalte)

2.3 Toelichting tabel

2.3.1 Fysische samenstelling
De fysische samenstelling is van veel minder belang dan het type minerale olie (de ouderdom) en het gehalte ervan. Een te hoog humusgehalte en/of een te hoog lutumgehalte werkt beperkend voor de beluchting/ procesvoering en werkt kostenverhogend i.v.m. de benodigde hoeveelheid toeslagstof voor structuurverbetering. Dit is eventueel op te vangen door samenvoegen van partijen.
Fijn (puin)/ afval (2-32 mm) kan beperkend zijn vanwege de daarin opgenomen contaminanten. Daarnaast worden in de praktijk eisen gesteld aan het maximale gehalte ervan.

2.3.2 Chemische samenstelling
Voor alle metalen geldt dat overschrijding van de Grenswaarde kritisch werkt.
Van toxische eigenschappen van metalen (beïnvloeding van de reinigingssnelheid) met gehalten beneden de grenswaarden is niets gebleken.
Biologische afbraak van complex gebonden cyanide bevindt zich nog in het proefstadium. Daarnaast is bekend dat de uitloging van cyanide zelfs met samenstellingsgehalten beneden de streefwaarden, zeer kritisch kan zijn. Er zijn wel positieve verwachtingen bij enkele reinigers voor de afbraak van cyanide-vrij.
De aromaten verdampen veelal en worden eventueel verwijderd via luchtafzuiging en biofilters, maar komen ook in de werkruimten terecht. De grenzen voor benzeen, tolueen, ethylbenzeen en de xylenen worden vooral bepaald door ARBO-aspecten. Dit is gebaseerd op de MAC-waarden, omdat de benodigde extra voorzieningen anders onvoldoende worden terugverdiend. In de praktijk blijkt er overigens een groot verschil tussen in-situ onderzoeksgegevens en de aanvoer bij de reinigingsinstallatie/ inrichting (veelal een factor 20 lager).
Afbraak van de laag-ringige-PAK zoals fenantreen en antraceen vindt plaats, zij het met een lager rendement dan voor naftaleen. Voor de overige PAK is de afbraak minimaal bij de in de praktijk gehanteerde reinigingstijd.
Het EOX-gehalte is meestal vergunningstechnisch beperkt tot 1 mg/kg d.s. Daarnaast heeft een kleine verhoging van het EOX-gehalte een sterk negatief effect op de reinigingsduur.
De meeste biologische reinigers mogen vanwege de vergunning geen met VOX verontreinigde grond ontvangen. Aangezien er wel toepassingsnormen voor zijn, is dit in de tabel op basis van de praktijk doorvertaald naar de grenswaarde.
Het type olie (ketenlengte) is met name van belang voor de afbraaksnelheid, daarmee de behandelingsduur en daarmee de kosten.

Partijen met asbest worden in de praktijk niet geaccepteerd.

2.3.3 Uitloging
De metalen koper (Cu), zink (Zn) en Cadmium (Cd) kunnen kritisch zijn vanwege de uitloging van het gereinigde product. Indien het gehalte aan koper boven de streefwaarde ligt dient de uitloging te worden bepaald, met name bij een toepassingshoogte groter dan 1 meter.
Een pH kleiner dan 5 kan kritisch zijn vanwege een verhoogde kans op uitloging van metalen. De pH is wel zodanig te reguleren dat hij neutraal wordt/ blijft.

2.4 Hergebruiksmogelijkheden / kwaliteitsborging

2.4.1 Hergebruik / toepassing
Gereinigde grond is soms geschikt voor nuttige toepassing op landbodem of in oppervlaktewater. In het algemeen wordt deze echter als bouwstof nuttig toegepast in werken zoals: in geluidswallen; in de wegenbouw; verwerking in de beton- en asfaltindustrie; (tussen)-afdeklaag op stortplaatsen. Grond kan behalve op milieuhygiënische samenstelling (schoon of voldoen aan maximale samenstellings- en emissiewaarden) vanwege eisen voor grondwerken ook civieltechnisch worden gekwalificeerd, conform de criteria (Standaard RAW bepalingen) in tabel 2.

Tabel 2 Civieltechnische criteria

 

[% van de minerale delen (<2 mm)]

[%]

Categorie

<2 μm

<20 μm

<63 μm

>250 μm

Gloeiverlies

Draineerzand

-

-

≤5

≥50

≤3

Zand in aanvulling of ophoging

≤8

-

≤50

-

-

Zand in zandbed

-

≤3*

≤15

-

≤3

*: als gehalte <63 μm 10 tot 15%.

Bij biologische reiniging worden soms structuurverbeteraars toegevoegd en kan een klein deel van de organische stof worden gemineraliseerd, maar de fysische samenstelling ondergaat nagenoeg geen wijzigingen. Het eindproduct is meestal geschikt voor ‘zand in zandbed’, soms slechts voor ‘zand in ophoging’ of ‘overige materialen’.

4.2.2 Kwaliteitsborging
In de praktijk blijken keuringsmethoden voor (gereinigde) grond te worden toegepast waarvan onbekend is in welke mate ze een representatief beeld geven van de feitelijke kwaliteit van de (gereinigde) grond.

In de beoordelingrichtlijn 9335 ’Nationale beoordelingsrichtlijn voor het KOMO® Attest-met-productcertificaat en het NL-BSB®-certificaat voor Grond’ en de daarbij behorende protocollen zijn alle relevante eisen opgenomen met betrekking tot de milieuhygiënische eigenschappen en prestaties van grond voor toepassingen zoals omschreven in het Besluit bodemkwaliteit. Deze BRL is bedoeld voor de kwalificatie van grond. De BRL 9335 is op 1 januari 2005 inwerking getreden

Door de brancheorganisatie voor grondreinigingsbedrijven NVPG (Nederlandse Vereniging van Procesmatige Grondreinigingsbedrijven) zijn ter bevordering van de integriteit in de loop van 2001 gedragsregels vastgesteld, waarin de wijze waarop met verontreinigde grond (en baggerspecie) wordt omgegaan is geüniformeerd, alsmede transparant gemaakt. In 2002 is het proces gestart om de (branche-eigen) gedragsregels om te werken tot een nationale beoordelingsrichtlijn en de daarbij behorende technische protocollen. Dit proces heeft geleid tot de BRL SIKB 7500 “Beoordelingsrichtlijn Bewerken van verontreinigde grond en baggerspecie”. Deze beoordelingsrichtlijn is op 28 september 2005 vastgesteld.

De BRL 7500, met de bijbehorende protocol(len), beschrijft de wijze waarop gecertificeerde bedrijven invulling geven aan de huidige wet- en regelgeving (Wbb, Wm, Wbm e.d.) en op basis waarvan kan worden vastgesteld dat de aangevoerde grond / baggerspecie correct wordt bewerkt.

Biologische reiniging valt onder: protocol 7510 'Procesmatige ex situ reiniging en immobilisatie van grond en baggerspecie' (externe linkzie de site van SIKB).

3 KOSTEN

De huidige commerciële prijs van de biologisch grondreiniging, inclusief de afzet van het gereinigde product, ligt in Nederland in de bandbreedte van € 20,- tot € 35,- per ton verwerkte grond. De verwerkingsprijs is afhankelijk van de grondsoort en van de soort verontreiniging. Een combinatie van zanderige grond met 'lichte' olie verontreiniging leidt tot een lage prijs, een combinatie van kleiige grond met 'zware' olieverontreiniging tot een hoge prijs.

4 TRENDS EN ONTWIKKELINGEN

Aan de hand van testen en met behulp van modellen is de reinigingstijd steeds nauwkeuriger te voorspellen.