In situ sanering, verwijdering door fysische processen
Onttrekken van grondwater (pump & treat)
Het onttrekken, en in mindere mate het infiltreren, van (grond)water is de meest toegepaste in situ techniek. De techniek wordt breed toegepast bij grondwatersaneringen, hetzij in combinatie met klassieke ontgravingen, maar ook in combinatie met andere in situ technieken.
In het verleden werd grondwateronttrekking benaderd als een techniek gericht op volledige verwijdering van verontreiniging in het grondwater in de situatie dat de verontreinigende stoffen goed uitloogbaar zijn en de bodem goed doorlatend is.De praktijk is echter weerbarstig gebleken. Het blijkt namelijk dat verontreinigingen (die voor de graafmachine niet bereikbaar zijn) zich alleen door het onttrekken van grondwater niet zo goed laten verwijderen als waar vooraf van werd uitgegaan. Deze handelswijze heeft in heel Nederland geleid tot de problematiek van stagnerende grondwatersaneringen; de concentratie in het onttrokken water neemt nauwelijks meer af en de oorspronkelijke saneringsdoelstelling wordt niet (in de gewenste tijd) bereikt.
Dit heeft geleerd dat bij in situ saneringsvarianten grondwateronttrekking vrijwel altijd wordt toegepast bij, en in combinatie met andere saneringstechnieken. Dit betekent dat met grondwateronttrekking weliswaar verontreiniging wordt verwijderd doch dat dit ook voorwaarden schept om andere technieken meer succesvol te laten zijn. Hierbij moet worden gedacht aan grondwateronttrekking:
- de onverzadigde zone te vergroten, waardoor een groter gebied met behulp van bodemluchtextractie behandeld kan worden;
- aan het onttrokken water hulpstoffen toe te voegen, waarna het water weer wordt geïnfiltreerd om de biologische afbraak van verontreinigingen te bevorderen
- de verontreinigingssituatie in het grondwater te beheersen zodat het ongecontroleerd verspreiden van verontreinigende stoffen wordt voorkomen.
Zie verder bij grondwaterontrekking en drijflaagverwijdering.
Bodemluchtextractie
Bij in situ sanering van de onverzadigde zone verloopt het verwijderen van de verontreinigende stoffen via de gasfase. Bodemlucht, met daarin uitgedampte verontreinigende stoffen, wordt uit de onverzadigde zone afgezogen en gereinigd. Door toestroming van niet-verontreinigde lucht wordt de bodemlucht ververst. Op die manier zullen vluchtige verontreinigende stoffen, geadsorbeerd aan de vaste fase, desorberen en vervluchtigen naar de gasfase. Bodem en bodemlucht kunnen op deze wijze gereinigd worden (bodemlucht- of vacuümextractie).
Het is ook mogelijk vluchtige verbindingen uit de onverzadigde zone te verwijderen door middel van overdruk, dit wordt ook wel bodemluchtventilatie genoemd. Wanneer lucht wordt geïnfiltreerd in plaats van onttrokken moet echter de zekerheid bestaan dat, als gevolg van de injectie, geen (onacceptabele) verspreiding van verontreinigende stoffen optreedt.
Bij bodemluchtextractie treden de volgende processen op:
- vervluchtiging: vluchtige verontreinigende stoffen, zoals aromaten en chloorethenen, worden vervluchtigd en vervolgens via de onttrokken lucht verwijderd;
- stimulering van de afbraak: door de verversing met buitenlucht wordt de zuurstofconcentratie in de bodem verhoogd waardoor de biologische activiteit wordt gestimuleerd. Als bij de uitvoering de nadruk ligt op het stimuleren van de biologische afbraak dan wordt de techniek aangeduid met de term bioventing.
Bij vluchtige, aëroob afbreekbare verbindingen, zoals bijvoorbeeld aromaten, vinden beide processen tegelijkertijd plaats. Het is dan niet eenvoudig de bijdrage van de afzonderlijke processen aan de verwijdering te bepalen.
Bodemluchtextractie wordt verder toegepast als beheers- of beveiligingsmaatregel om risico’s als gevolg van autonome uitdamping (vanuit verzadigde of onverzadigde zone) danwel uitdamping als gevolg van persluchtinjectie in de verzadigde zone tegen te gaan.
Indien de verontreinigende stoffen voor een deel in de verzadigde zone aanwezig zijn, kan de onverzadigde zone vergroot worden door het onttrekken van grondwater. Dit kan uitgevoerd worden in een separaat grondwater- en bodemluchtonttrekkingssysteem of in een gecombineerd systeem, waarbij gelijktijdig lucht en water met een combi-filter worden onttrokken. Zie ook bodemluchtextractie.
In situ strippen; persluchtinjectie
In situ (pers)luchtinjectie, ook wel “sparging” genoemd, is een techniek waarbij (onder hoge druk) lucht wordt geïnjecteerd onder de grondwaterspiegel. Dit in tegenstelling tot bodemluchtextractie en bioventing, waarbij de lucht wordt onttrokken dan wel geïnfiltreerd boven de grondwaterspiegel, in de onverzadigde zone. Door luchtinjectie treden de volgende processen op:
- vervluchtiging: als gevolg van de luchtinjectie gaan verontreinigende stoffen van de waterfase over naar de (geïnjecteerde) luchtfase. Dit komt doordat het verontreinigde water in contact komt met niet-verontreinigde lucht;
- betere beschikbaarheid: gebleken is dat luchtinjectie kan leiden tot een toename van de beschikbaarheid van verontreinigende stoffen in de waterfase, hetgeen onder andere de biologische afbraak kan bevorderen;
- stimulering van de afbraak: naast bovenstaande processen wordt het water verrijkt met zuurstof waardoor de aërobe afbraak wordt gestimuleerd.
Bij persluchtinjectie is het proces primair gericht op met name vervluchtiging. Bij biosparging ligt de nadruk op stimulering van de afbraak. Bij vluchtige, aëroob afbreekbare stoffen vinden beide processen tegelijkertijd plaats, en is het vaak niet eenvoudig de bijdrage van de afzonderlijke processen aan de verwijdering te bepalen.
De verontreinigde lucht, aanwezig als bellen of kanalen in de verzadigde zone, verplaatst zich naar de onverzadigde zone. Over het algemeen wordt in de onverzadigde zone een bodemluchtextractiesysteem aangelegd waarmee deze lucht afgezogen kan worden. Bij voldoende afbraak in de onverzadigde zone of bij afwezigheid van emissierisico’s kan overwogen worden de bodemluchtextractie achterwege te laten.
Persluchtinjectie wordt veel toegepast. Voor algemene aspecten met betrekking tot de afbreekbaarheid van stoffen en biorestauratie zie natuurlijke afbraak en biorestauratie aeroob.
Electroreclamatie
Electroreclamatie is een techniek waarmee ook in slecht doorlatende bodems verontreinigende stoffen kunnen worden gemobiliseerd en vervolgens worden verwijderd. Bij toepassing van electroreclamatie wordt met behulp van elektroden een elektrisch spanningsveld in de bodem gecreëerd. Onder invloed van dit spanningsveld verplaatsen verontreinigende stoffen in ionvorm zich naar de anode (negatieve ionen) of de kathode (positieve ionen zoals zware metalen), waar ze uit de bodem verwijderd worden. Een neveneffekt van het aanbrengen van de stroom is dat tegelijkertijd de temperatuur sterk wordt verhooogd waardoor tevens vluchtige verontreinigingen worden gemobiliseerd via de gasfase. Electroreclamatie is tot dusverre weinig toegepast in Nederland. Zoek verder op electroreclamatie.
In situ extractie via waterfase
Wanneer door sterke adsorptie of slechte oplosbaarheid van verontreinigende stoffen de overdracht van deze stoffen van de bodem naar het grondwater traag plaatsvindt, kan via additieven worden geprobeerd de beschikbaarheid ervan te vergroten. Via infiltratie kunnen stoffen in de bodem worden gebracht die de oplosbaarheid van de verontreiniging vergroten of de desorptie van de stof versnellen, zoals het toevoegen van zuur, oppervlakte-actieve stoffen, detergenten of complexvormers. Deze techniek is in Nederland tot nu toe zelden toegepast. Zoek verder op in situ extractie.
Stoomgestimuleerde extractie of stoomstrippen
Naast het strippen van verontreinigende stoffen via persluchtinjectie kunnen verontreinigende stoffen via stoomstrippen worden verwijderd. Stoomstrippen vindt plaats door injectie van stoom in de verzadigde of de onverzadigde zone. De stoom wordt elders afgezogen. Door het contact met de bodemmatrix condenseert de stoom, terwijl de bodem verhit wordt. Vanaf het injectiepunt vormt zich een condensatiefront dat zich door de bodem verplaatst in de richting van het onttrekkingspunt. De stoom transporteert vluchtige verontreinigende stoffen in de dampfase door de grond. De verontreinigende stoffen worden met de stoom bij het onttrekkingspunt uit de bodem verwijderd. Stoomstrippen wordt in Nederland weinig, maar wel in toenemende mate toegepast. Zie ook sanering door verwarming van de bodem.