Onttrekken grondwater, uitgangspunten voor het ontwerp, mogelijkheden ter verhoging van de effectiviteit

De effectiviteit van het onttrekken van grondwater wordt volledig bepaald door de juistheid van het ontwerp van het systeem in relatie tot locatiespecifieke kenmerken. Binnen de gegeven beleidsmatige voorwaarden staat bij het ontwerp de kosteneffectiviteit in principe centraal, hoewel optimalisaties op andere gronden soms de voorkeur krijgen. Bij optimalisaties van onttrokken debieten of verontreinigingsvracht kan gebruik worden gemaakt van:

• selectieve onttrekking;
• intermitterende systemen;
• vergroten van het aantal onttrekkings- (infiltratie-) filters;
• aanbrengen van grondwaterstromingsremmende constructies.

De duur van een saneringsmaatregel kan naast bovengenoemde ingrepen verder geoptimaliseerd worden door:

• intensievere doorspoeling;
• (her-) infiltreren van water, al dan niet met hulpstoffen;
• intermitterend onttrekken;
• flexibiliteit, bijvoorbeeld door indeling in deelgebieden. (zie verder bij Uitgangspunten bij het ontwerp: flexibiliteit van de maatregel bij grondwateronttrekking)

Van groot belang voor een juist ontwerp van de maatregel is goede kennis van de heterogeniteit van de bodem en de verontreiniging. De lokale bodemopbouw, het soort verontreiniging en de historie van de verontreiniging geven aanwijzingen voor het mogelijk aanwezig zijn van een (sterk) heterogene verdeling van de verontreiniging in de bodem. Gedacht kan worden aan de aanwezigheid van:

• slecht oplosbare verontreinigingen met een dichtheid kleiner dan van water zoals minerale olie, vaak in combinatie met een zone van versmering ter hoogte van de grondwaterspiegel;
• een zaklaag, in geval van slecht oplosbare verontreinigingen met een dichtheid groter dan van water, zoals gechloreerde oplosmiddelen. Deze componenten neigen tot een snel verticaal transport door goed doorlatende bodemlagen en vervolgens horizontale uitstroming over een minder goed doorlatende laag;
• leem- of veenlagen, verrijkt met verontreinigingen, die als gevolg van geringe doorspoeling en trage desorptie, langdurige bronnen van nalevering kunnen vormen.

Wanneer drijf- of zaklagen voorkomen verdient het sterk de voorkeur deze lagen als eerste saneringsstap separaat te verwijderen, voorafgaande aan de eigenlijke grondwatersanering. Ook kan worden gedacht aan het selectief afgraven van slecht doorlatende of sterk adsorberende lagen. Andere, dieper gelegen heterogeniteiten kunnen minder eenvoudig vooraf verwijderd worden en dienen op consequenties voor duur en effectiviteit van de sanering te worden beoordeeld. Hiertoe worden in samenhang beschouwd:

• de verdeling van de verontreiniging in het te saneren gebied;
• het hydrologisch regime dat met het onttrekkingssysteem wordt gerealiseerd;
• het stofgedrag onder de heersende omstandigheden, met name de mate en snelheid van desorptie van aan de grond gebonden verontreinigingen.

Het doorvoeren van dergelijke aanvullende maatregelen resulteert veelal in een verhoging van de investeringskosten, maar door verkorting van de saneringsduur en vaak een gunstiger dimensionering van de waterzuivering, tot een verlaging van de exploitatiekosten.

Intensieve doorspoeling

Bij het ontwerpen van een grondwatersaneringssysteem zal men bij voorkeur kiezen voor een overgedimensioneerd intensief bemalingssysteem. Het sanerend effect kan zo mogelijk worden verbeterd door de onttrekkingsmiddelen specifiek te richten op de verontreinigingscontour. Deze werkwijze heeft de volgende voordelen:

• schoon grondwater wordt zo min mogelijk onttrokken;
• de in het grondwater opgeloste verontreiniging behoeft dan een zo kort mogelijke afstand af te leggen naar het onttrekkingspunt

Bij het gebruik van meerdere onttrekkingsmiddelen dient men echter wel bedacht te zijn op stagnante zones, waarin geen stroming plaatsvindt ten gevolge van een verkeerd gekozen opstelling van filters.

Infiltratie

Het sanerende effect van een grondwateronttrekkingssysteem kan worden versterkt door het toepassen van infiltratie. Met het toepassen van infiltratie wordt bereikt dat:

• de horizontale doorstroming van het te doorspoelen bodempakket nog verder wordt versterkt, hierdoor zal het desorptiegedrag worden geïntensiveerd, zodat de saneringsduur wordt bekort;
• de onverzadigde zone niet wordt vergroot waardoor het doorspoelde pakket niet wordt verkleind ten gevolge van een grondwaterstandsverlaging;
• de grondwatersanering zoveel mogelijk geohydrologisch kan worden gesoleerd van de niet verontreinigde omgeving door infiltratie rondom de saneringslocatie.

Wanneer infiltratie wordt toegepast voor het verbeteren van de horizontale grondwaterstroming, verdient het de voorkeur het grondwatersaneringssysteem zodanig in te richten dat de onttrekkingsmiddelen en infiltratiemiddelen onderling van functie kunnen wisselen. Dit heeft de volgende voordelen:

• De stromingsrichting van het grondwater kan worden afgewisseld. Na enige tijd zal er stabilisatie in het desorptiegedrag optreden. Door het omdraaien van de grondwaterstromingsrichting kan het desorptiegedrag (nalevering) worden gestimuleerd.
• Ter plaatse van de onttrekkingsmiddelen treedt een forse grondwaterstandsverlaging op. De onverzadigde zone wordt dan groter. Deze zone wordt niet doorspoeld. Door het regelmatig verwisselen van onttrekking en infiltratie wordt het nadeel van een grotere onverzadigde zone opgeheven

Intermitterend onttrekken

De uitwisseling van verontreinigingen geadsorbeerd aan bodemdeeltjes naar het grondwater zal bij een constante onttrekking na enige tijd afvlakken, omdat de overdracht van de vaste naar de waterfase te langzaam verloopt om een evenwichtssituatie te bereiken. Bij een stilstandsperiode kan het evenwicht zich herstellen, waardoor een hogere concentratie aan verontreinigingen per volume grondwater kan worden onttrokken. Door het toepassen van intermitterend onttrekken, kan hierdoor het onttrekkingsdebiet worden beperkt. Daarnaast worden stagnante zones in het invloedsgebied van de onttrekking voorkomen door verandering in het stromingspatroon door het stilleggen van onttrekkingsputten.