Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Drijflaagverwijdering door chemische oxidatie, principe van de techniek

Bij drijflaagverwijdering door chemische oxidatie wordt de verontreiniging door oxidatiemiddelen zoals waterstofperoxide of permanganaat in-situ geoxideerd. Het oxidatiemiddel wordt hierbij als oplossing direct in de zone met de drijflaag geïnjecteerd of geïnfiltreerd, veelal met behulp van verticale injectiefilters. Voorwaarde is dat de verontreiniging chemisch oxideerbaar is. In principe hoeft geen grondwateronttrekking plaats te vinden. Soms is het wel nodig dat grondwater wordt onttrokken om zo de doorstroming van de verontreinigde zone te optimaliseren en verdringing van de verontreiniging door het geïnjecteerde volume te voorkomen. In de meeste gevallen dient een bodemluchtafzuiging te worden geïnstalleerd om mogelijk gasvormige (afbraak)producten af te vangen.

De bodemheterogeniteit en -doorlatendheid bepalen het rendement van de sanering, omdat de oplossing met het oxidatiemiddel in contact moet komen met de verontreiniging. Bij een homogeen en goed doorlatend pakket is volledige verwijdering mogelijk. In het geval van heterogene bodems bestaan er wel mogelijkheden om (milde) oxidatiemiddelen met speciale boor/injectietechnieken in de ondergrond te brengen (menging oxidatiemiddel met grond door wormwiel; continue injectie tijdens neergaande beweging met Geoprobe) waardoor toch een redelijke verwijdering optreedt. Een mild oxidatiemiddel zoals permanganaat, dat stabieler is, krijgt bovendien de kans om in minder goed doorlatende lagen te dringen.

De saneringsduur voor drijflaagverwijdering middels chemische oxidatie bedraagt enkele weken tot enkele maanden.

Er zijn bepaalde randvoorwaarden nodig om de chemische reacties ook daadwerkelijk te laten verlopen. Deze verschillen per oxidant.

Zo dient voorafgaand aan de injectie van waterstofperoxide de grond te worden ‘geprimed’ om optimale omstandigheden te creëren voor de Fenton’s oxidatiereactie, waartoe Fe(II) in de vorm van ijzersulfaat en zuur in de vorm van zwavelzuur wordt toegevoegd. Verder werkt Fenton’s reagens niet goed in een basische bodem (pH > 8) en/of een bodem met hoge gehaltes aan carbonaten (hoge buffercapaciteit). Fenton’s reagens is niet lang stabiel en valt na een bepaalde periode uiteen in water en zuurstof.

Permanganaat werkt over een breed pH bereik en blijft stabiel als er geen stoffen worden geoxideerd. De paarse kleuring van het grondwater is een goede indicator van de aanwezigheid van permanganaat. Bij de aanpak van puur product/drijflagen kan de neerslag van grote hoeveelheden mangaanoxiden leiden tot verstopping van bodemporiën, waardoor de doorlatendheid afneemt.

Permanganaat kan op basis van ervaring in saneringsprojecten benzeen en olie niet afbreken. Bij Fenton’s vormt de aanpak van oudere olieverontreinigingen een probleem, terwijl ‘verse’ olie van een calamiteit geen probleem vormt.

Eventueel aanwezige ondergrondse infrastructuur (betonnen fundamenten en palen, kabels en leidingen) kan bij chemische oxidatie worden aangetast (sulfaat, lage pH, oxidatie). Omdat de oxidatie niet selectief is, zal het organisch stof in de bodem eveneens worden afgebroken. Bij hoge humusgehaltes of veenlagen kan dit tot zettingen leiden.

Omdat er door de oxidatie gasproductie ontstaat, wordt de grondwaterspiegel meestal enigszins verhoogd. Hierdoor is de techniek niet geschikt voor heel ondiep aanwezige drijflagen (minder dan 1,5 m –mv). Verder is chemische oxidatie minder geschikt voor dikke drijflagen omdat de menging met het geïnfiltreerde oxidant dan onvoldoende is. Eventueel kan eerst met een eenvoudige verwijderingstechniek (skimmen of meerfase-extractie) de bulk van het puur product worden weggehaald, voordat de rest door chemische oxidatie wordt aangepakt.

Bij de inzet van Fenton’s reagens dient rekening te worden gehouden met de productie van gasvormige tussen- en nevenproducten en warmte, met als gevolg uitdamping. Doordat ook zuivere zuurstof wordt gevormd door radicaalreacties kan explosiegevaar ontstaan (BTEX, lichte olie). Drukopbouw en uitdamping dient altijd voorkomen te worden door bodemluchtextactie.