Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Drijflaagverwijdering door chemische oxidatie, ontwerp en monitoring,

Ontwerp

Bij verwijdering van een drijflaag door chemische oxidatie wordt de verontreiniging (elektrondonor) geoxideerd door oxidatiemiddelen (elektronacceptoren) zoals waterstofperoxide met ijzer(II) als katalysator (Fenton’s reagens), kalium- of natriumpermanganaat, ozon of kaliumpersulfaat (K2S2O8). Voorafgaand aan het ontwerp dient een keuze te worden gemaakt welk oxidatiemiddel het best kan worden toegepast, al dan niet mede aan de hand van laboratoriumproeven. Afwegingsfactoren zijn prijs, bijproducten (gebruik of vorming), warmteproductie, oxidatiesnelheid/stabiliteit, veiligheid, oxidatievermogen en beïnvloeding van de omgeving (constructies, bodembiologie).

Een belangrijke sturingsparameter voor de hoeveelheid te doseren oxidatiemiddel is de matrixbehoefte van de bodem: niet alleen de drijflaag verbruikt oxidatiemiddel maar ook bodemeigen stoffen (organisch stof, mineralen). Voorafgaand aan het ontwerp dient dan ook een laboratoriumproef te worden uitgevoerd om deze matrixbehoefte te bepalen. Los daarvan wordt eveneens de behoefte van de drijflaag zelf ingeschat, hetzij op basis van de laboratoriumproeven, hetzij op basis van stochiometrie (bij voorkeur op basis van beide). Als voorbeeld voor de basis van zo’n stochiometrische benadering wordt de totaalreactie van een volledige oxidatie van een alkaan door waterstofperoxide (uit Fenton’s reagens) gegeven:

C17H36 + 52 H2O2 → 17 CO2 + 70 H2O

Door de oxidatorbehoefte voor een dergelijke reactie op te tellen bij de matrixbehoefte van de bodem zelf kan de totale hoeveelheid benodigde oxidator worden benaderd. Een beperking van het oxidatiemiddel is de doordringbaarheid in een drijflaag. Door een beperkt contactoppervlak wordt de drijflaag stukje bij beetje verwijderd. Vandaar dat niet de totale hoeveelheid benodigde oxidator in één keer toegevoegd moet worden (ook met het oog op veiligheid): de dosering dient gefaseerd te zijn.

Voor het ontwerp van een (eventuele) bodemluchtextractie, om de gassen die kunnen ontstaan bij bepaalde vormen van chemische oxidatie weg te vangen, wordt verwezen naar link 1 en link 2.

Monitoring

Het proces bij het verwijderen van een drijflaag door chemische oxidatie wordt via diverse metingen gestuurd. Er wordt een aantal peilbuizen op verschillende plekken en op verschillende afstanden tot de injectiefilters in de behandelde zone geplaatst waarin temperatuur, pH, redoxpotentiaal, samenstelling van het grondwater (inclusief oxidator, reactieproducten en productconcentraties) en uiteraard na een injectie-interval de drijflaagdikte worden gemeten. De eventuele drukopbouw in de bodem, als gevolg van het ontstaan van gassen bij enkele uitvoeringsvormen van deze techniek, wordt gemonitoord door middel van drukmeters op de injectiefilters. Belangrijk is ook om bij te houden of door injectie van grote hoeveelheden (opgelost) oxidator de verontreiniging niet wordt weggedrukt of de drijflaag gemobiliseerd wordt.

Via de metingen van de reactieproducten en drijflaagdiktes in peilbuizen wordt bepaald of de sanering wordt stopgezet of overgeschakeld naar een andere techniek.