Drijflaagverwijdering door bodemverhitting, ontwerp en monitoring

Ontwerp

Bij opwarming van de bodem met wisselspanning ten behoeve van drijflaagverwijdering worden (grafiet)elektroden in de bodem in en rondom de drijflaag geplaatst en wordt een wisselspanning aangelegd. Hiervoor is een energiebron nodig die 480 V levert, zijn transformatoren nodig en een voltage beheerssysteem. De elektroden worden geplaatst in cirkels bestaande uit groepen van 3 of 6 elektrodes. Voor het elektrisch verwarmen is een vermogen P nodig ter grootte van:

De specifieke geleidbaarheid van het bodempakket tussen de elektroden is afhankelijk van de elektrolytsamenstelling van het bodemvocht. Gs moet experimenteel in-situ worden bepaald, bij voorkeur in een pilot.

Voor het opwarmen van het bodempakket tussen de elektroden tot een eindtemperatuur (Te) is een hoeveelheid (elektrische) energie E nodig ter grootte van:

Net als bij stoominjectie wordt met behulp van onttrekkingsfilters (meerfase-extractie) het mengsel van bodemlucht, puur product, damp en (heet) water uit de bodem verwijderd en bovengronds gescheiden. Voor nadere informatie over de onttrekking door meerfase-extractie wordt verwezen naar [In situ strippen/persluchtinjectie, uitvoeringsvormen, stoom gestimuleerde extractie (SGE) 1]. De verschillende fasen in het effluent worden na afkoeling (condensatie water/product) van elkaar gescheiden. Puur product (uit olie/waterscheider) wordt afgevoerd en het resterende water en de lucht worden gezuiverd, bijvoorbeeld via actief koolfilters.

Het onttrekkingssysteem moet aan bepaalde materiaaleisen moet voldoen in verband met de hoge temperaturen (tot 100°C en hoger). In het ontwerp dient rekening gehouden te worden met de (veiligheids)risico’s van het werken met zowel stroom als stoom.

Om te voorkomen dat omgevingslucht wordt aangezogen bij de extractiefilters, wordt over het te reinigen oppervlak een folie aangebracht. Een goede afsluiting wordt verkregen door de folie te verzwaren met afdekzand.

Monitoring

Het proces bij het verwijderen van een drijflaag door wisselspanning wordt via temperatuur-, stroomsterkte- en voltmetingen gestuurd. Er wordt een aantal peilbuizen op verschillende plekken en op verschillende afstanden tot de elektrodes in de behandelde zone geplaatst, waarin temperatuur, druk, grondwaterniveau en uiteraard de drijflaagdikte worden gemeten. De meetpunten voor temperatuur worden ook boven en onder de drijflaag geïnstalleerd. Zo kan de verdeling van de temperatuur ook verticaal worden gevolgd en kan worden gecontroleerd of de hoogste temperaturen daadwerkelijk in de bodemlaag met de smeerzone worden bereikt.

De concentraties in de onttrokken lucht en het grondwater worden gemeten, evenals het volume aan (gecondenseerd) puur product en/of emulsie. Ook wordt het debiet van en de onderdruk op de MFE-filters gemonitoord. Op basis van deze gegevens kan een raming van de verwijderde hoeveelheid puur product worden verkregen, het rendement worden gecontroleerd en het proces in bepaalde mate worden gestuurd.

In de loop van de tijd zal het rendement afnemen. Via meting van de drijflaagdikte en het rendement van de verwijdering wordt bepaald of de bodemluchtextractie doorgezet wordt, waarbij ook rekening wordt gehouden met de van tevoren aangenomen hoeveelheden puur product in de drijflaag.