In situ strippen/persluchtinjectie, toepassingsgebied 3
In situ strippen (persluchtinjectie) wordt toegepast voor de sanering van vluchtige en aeroob afbreekbare verontreinigingen in de verzadigde zone. Het toepassingsgebied is gedefinieerd voor drijflaag/zaklaagverwijdering, grondsanering, bronsanering en pluimsanering.
In de tabellen 1 en 2 staan de toepassingsgebieden gegeven voor:
- In situ strippen of persluchtinjectie voor vluchtige eventueel aëroob afbreekbare stoffen
- Biosparging niet-vluchtige aëroob afbreekbare stoffen
Heterogene bodems
In het algemeen kan gesteld worden dat de sanering van heterogene pakketten langdurig is.
Bij de in situ reiniging van heterogene gronden spelen twee problemen:
- Het niet doorstromen van de minder doorlatende delen van de bodem
- Het ontstaan van stagnante zones in beter doorlatende delen als gevolg van de aanwezigheid van de slechter doorlatende lagen
Noch met persluchtinjectie, noch met onttrekken grondwater, noch met de combinatie kan het eerste probleem opgelost worden. Zowel de lucht als het water stromen namelijk bij voorkeur door de goed doorlatende delen.
De mate waarin het tweede probleem, het ontstaan van stagnante fases, optreedt, hangt af van de ligging van de heterogene lagen in relatie tot de locatie van de verontreinigende stof en de stromingsrichting. Perslucht zoekt zijn weg naar boven. Horizontale lagen of lenzen met een lage doorlatendheid vormen een barrière voor het verticale transport van lucht. Onder dunne, minder goed doorlatende lagen verspreidt de lucht zich in horizontale richting, om vervolgens langs de randen of in breuken in de lagen verticaal omhoog te gaan. Boven de slechter doorlatende laag gebeurt relatief weinig: alleen aan de randen is er convectief luchttransport en verplaatsing van de verontreinigende stof naar de randen vindt dan vooral door diffusie plaats.
Vergelijkbare verschijnselen treden op bij grondwaterstroming in heterogene gronden. De stromingsrichting van grondwater is vooral horizontaal. De stromingsrichting van persluchtinjectie is vooral verticaal. De twee technieken zien dus als het ware een andere heterogeniteit. Het meest succesvol is dan ook een saneringsconcept waarin meerdere technieken zoals persluchtinjectie en onttrekken grondwater gecombineerd worden. Dit soort concepten zijn in ontwikkeling en worden als proefprojecten in de praktijk toegepast.
Persluchtinjectie in heterogene bodems
In NOBIS kader is een pilotproef uitgevoerd (NOBIS-rapport 95-1-05 Heterogene extensieve In situ sanering) waaruit blijkt dat de technieken persluchtinjectie en bodemluchtextractie niet alleen in zandgrond werken, maar ook kunnen worden toegepast voor het saneren van bepaalde kleilagen, mits de kleilagen een bepaalde geologische ontwikkeling hebben gehad. De techniek die is gebruikt, betreft het creëren van een luchtbel onder de te saneren kleilaag (door middel van luchtinjectie) in een gebied dat verticaal door damwanden is geïsoleerd. Door verticale wortelkanalen in de klei heeft de verontreiniging zich naar beneden verplaatst, maar kan dus ook de lucht in tegengestelde richting verplaatst worden om de wortelkanalen weer schoon te spoelen. De andere techniek is bodemluchtextractie, waarbij lucht vanaf het maaiveld tot net boven het grondwaterniveau wordt getransporteerd.
Deze technieken kunnen worden toegepast indien vluchtige verontreinigingen in goed ontwikkelde kleilagen met een zeer duidelijke structuur voorkomen. Bij persluchtinjectie onder de kleilaag zal de lucht door de scheuren en wortel- en wormgangen zijn weg naar boven vinden. Bij bodemluchtextractie is het van belang dat de extractiefilters zodanig worden geplaatst, dat de open structuur niet wordt versmeerd, waardoor de gangen worden afgesloten. Op basis van een nauwkeurige analyse van de structuur van de bodem, door middel van ongeroerde monsters en het graven van proefsleuven, is geconcludeerd dat een goed ontwikkelde bodemstructuur de bepalende factor is voor het slagen van deze saneringstechnieken.
Een tweede NOBIS-project (NOBIS-rapport 95-1-16 In situ sanering van gelaagde en slecht doorlatende gronden) is uitgevoerd met het doel aan te tonen dat in een sterk gelaagde bodem in het Rotterdams havengebied een persluchtscherm kan worden toegepast voor het saneren van opgeloste verontreinigingen. Uit de verschillende proeven blijkt dat er geen sprake is van vorming van sterke voorkeurskanalen. De lucht verspreidt zich door de bodem in een dicht netwerk van fijne kanaaltjes. Er wordt daarom geconcludeerd dat de bodem voor een groot deel wordt geaëreerd. De algemene conclusie is dat het mogelijk is om in een gelaagde bodem een biologisch scherm toe te passen met behulp van luchtinjectie. De aanwezigheid van veel verschillende laagjes bleek geen belemmering te vormen voor een volledige aëratie van de bodem.
Het verbeteren van de structuur van slecht doorlatende bodems kan plaatsvinden door middel van de ‘fracturing’ techniek. Daarbij worden onder het afgeven van hoge drukpulsen (10 tot 40 bar) scheuren gecreëerd in een slecht doorlatende bodem. Men spreekt van pneumatic fracturing als deze scheuren met lucht aangebracht worden, en van hydraulic fracturing als deze scheuren door middel van hoge druk waterinjecties worden aangebracht. Via de ontstane scheuren kan het transport van lucht verbeterd plaatsvinden. Om de doorlatendheid van deze scheuren ook op de lange termijn te garanderen kunnen de scheuren opgevild worden met een zandslurry. Het sturen van de ligging en intensiteit van deze scheuren is een moeilijk voorspelbaar of te sturen proces. De techniek wordt in Nederland weinig toegepast. In [NOBIS, 1996] wordt een overzicht gegeven van de mogelijkheden van deze techniek.
De toepasbaarheid van de techniek bij bronsanering is afhankelijk van de saneringsdoelstelling en de saneringsduur. Volledige verwijdering van de bron is meestal niet binnen vijf jaar haalbaar. Bij een langere saneringsduur of een kleine bron met veel injectiepunten kan volledige verwijdering wel binnen één à vijf jaar worden gehaald, met name bij vluchtige aromaten.
Persluchtinjectie kan ook worden gebruikt als beheers-maatregel of voor het verwijderen van drijflagen.