Bodemverhitting, uitvoeringsvorm en toepassingsgebied stoominjectie

Stoominjectie, beschrijving van de techniek

In situ stoom injectie (SEE) is bekend vanuit de aardoliewinning, waar het is toegepast om een groter deel van de winbare olie te kunnen winnen. Door de injectie van stoom werd de viscositeit van de aardolie en de binding aan de matrix verlaagd, waardoor de olie (met water) gemakkelijker aan de oliehoudende bodemlaag kon worden onttrokken. Deze methode werd aangepast voor ondiepe omstandigheden, voor de sanering van grond en grondwater.

De belangrijkste onderdelen van stoominjectie zijn:

• stoomgenerator (waterbehandeling)
• stoomdistributie en injectie systeem
• onttrekkingssysteem voor grondwater en bodemlucht
• zuivering van onttrokken grondwater en bodemlucht.

Met zuiver water wordt in een stoomgenerator stoom gemaakt die via een stelsel van leidingen via een aantal injectiefilters in de bodem wordt geperst. Meestal wordt de stoom geïnjecteerd in de schone bodem, rond centrale onttrekkingspunten voor lucht, water en een eventuele drijflaag. In de bodemlucht gemobiliseerde verontreinigingen worden uit de bodem onttrokken met apparatuur voor onttrekking van bodemlucht en grondwater (bijvoorbeeld driefasenextractie).

De bodem wordt afgedekt om bodemluchtonttrekking te optimaliseren. Onttrokken bodemlucht en grondwater worden behandeld met conventionele conventionele technieken zoals condensatie, strippen, adsorptie aan actief kool, en thermische oxidatie (zie het hoofdstuk in situ strippen/perlsuchtinjectie).

Pompen, stoomdistributie, onttrekkings - en injectiefilters dienen uiteraard van een kwaliteit te zijn die bestand is tegen de temperatuur van de toegepaste stoom en tegen vrijkomende stromen water en lucht met zeer hoge concentraties aan verontreiningen.

De stoomdruk mag niet leiden tot opbarsten van de bodem rond injectiepunten. Als dat gebeurt worden er preferente banen voor de stoom gevormd, waardoor de stoom ontwijkt en de grond niet wordt opgewarmd op de plaatsen waar dit wel de bedoeling was. De opwarming dient bij voorkeur ononderbroken te zijn totdat met de bodemluchtonttrekking stoom wordt onttrokken.

Als de bodem op temperatuur is wordt overgegaan op intermitterende stoominjectie. Als de onttrekking van grondwater en bodemlucht wordt doorgezet, terwijl de stoominjectie is gestopt neemt de druk in de bodem af en wordt extra verontreiniging verplaatst naar de dampfase. De sanering wint hierdoor aan rendement.

(Naar Ralph S. Baker)

In het begin van de stoominjectie condenseert de stoom en stijgt de bodemtemperatuur. Als het grondwater rond het stoominjectiepunt gaat koken ontstaat een stoomfront dat langzaam opschuift. Damp en vloeistof bewegen naar het onttrekkingspunt. In het stoomfront zijn de concentraties aan verontreinigingen hoog, vooral in de dampfase en juist voor het stoomfront in de waterfase. Er ontwikkelt zich een zone met een temperatuur gelijk aan die van de stoom, een zone met temperatuurverloop en een zone met de normale bodemtemperatuur. Na verloop van tijd komt het gehele verontreinigde gebied op de temperatuur van de stoom en er wordt stoom onttrokken via de onttrekkingspunten.

Stoominjectie, toepassingsgebied

Stoominjectie is vooral goed toepasbaar in situaties waar de stoom goed door kan dringen in de poriën en dus in goed doorlatende bodems. In slecht doorlatende grond is de injectie en verplaatsing van de stoom moeilijker. Kleinere poriën hebben een sterkere capillaire druk, waardoor verontreinigingen in fijne poriën minder gemakkelijk mobiliseren en minder gemakkelijk door stoom worden bereikt. Eén en ander leidt tot minder efficiënt warmtegebruik en tot kortere afstanden tussen de injectiepunten. Dunne (tot ca. 2 m) slecht doorlatende lagen kunnen op temperatuur komen door warmtegeleiding. In slecht doorlatende lagen kan naast stoominjectie met electrische verwarming van de bodem worden gewerkt. De vraag is echter of combinatie van twee van dergelijke intensieve technieken wel kosteneffectief is.