Drijflaagverwijdering door meerfase-extractie, ontwerp en monitoring
Ontwerp
Voor toepassing van meerfase-extractie ten behoeve van drijflaagverwijdering worden veelal verticale filters met een diameter van maximaal 50 tot 100 mm (2-4 inch) toegepast waarin, bij redelijke doorlatenheid, haalbuizen van 1 inch tot rond de bovengrens van de drijflaag worden geïnstalleerd. Na het aanleggen van een onderdruk van 500 mbar of meer op de haalbuis of direct op het filter (bij slecht doorlatende lagen) worden puur product, bodemlucht (met damp) en grondwater discontinu aangezogen. Het filter wordt steeds snel leeg gezogen, waarna product en grondwater weer toestromen. De filters moeten luchtdicht worden afgewerkt.
Net als bij skimmen wordt de verwijderingsnelheid van de drijflaag mede bepaald door de snelheid waarmee de drijflaag toestroomt. Bij skimmen is de stuwende kracht een hydraulische gradiënt. In geval van meerfase-extractie is de stuwende kracht een negatieve drukgradiënt. De radiale drijflaag toestroomsnelheid V0 wordt berekend door toepassing van de wet van Darcy / Fourier:
Hierbij heeft pf een negatieve waarde (onderdruk).
Het maximale volumedebiet QD van de drijflaag, die in de haalbuizen stroomt, is het product van de toestroomsnelheid en het cilindervormig oppervlak van het onttrekkingsfilter waarin de haalbuis zich bevindt. De werkelijke toestroomsnelheid en het volumedebiet kan in de praktijk worden bepaald door het uitvoeren van een pilot, voorafgaand aan het ontwerp van de full scale. Het aantal benodigde haalbuizen plus onttrekkingsfilters is afhankelijk van de vereiste verwijderingssnelheid van de drijflaag.
Het bodemluchtdebiet QB per filter kan, net als bij bodemluchtextractie, worden berekend door toepassing van de wet van Darcy / Fourier toegepast op radiale toestroming van bodemlucht:
Veelal ligt de vereiste onderlinge afstand tussen de extractiefilters rond 5 meter, doordat de invloedsstraal in de regel niet meer dan 3 m bedraagt. In het algemeen kan worden gesteld dat het bodemluchtdebiet vaak niet meer dan 20-30 Nm3/uur bedraagt, waarbij het waterdebiet minder dan 1 m3/uur is. Er wordt daarbij relatief veel puur product meegezogen.
Voor de benadering van de saneringsduur dient eveneens rekening gehouden te worden met het aandeel biodegradatie van de drijflaag.
De US Air Force heeft onderzoek uitgevoerd naar de effectiviteit van het proces op verschillende sites. Op basis hiervan is een testprotocol opgesteld voor het evalueren van de effectiviteit van een MFVE-systeem [Leeson].
Monitoring
Het proces bij het verwijderen van een drijflaag door MFE wordt op basis van metingen van een aantal parameters gestuurd. Zo worden de debieten van onttrokken bodemlucht, grondwater, puur product en emulsie geregistreerd. De concentraties in de onttrokken lucht en het grondwater worden gemeten, evenals het volume aan puur product en/of emulsie.
In verschillende monitoringsfilters wordt periodiek de drijflaagdikte gemeten, de onderdruk en het grondwaterniveau. Ook wordt de onderdruk op de MFE-filters gemonitoord. Enerzijds kan op basis van deze gegevens een raming van de verwijderde hoeveelheid puur product worden verkregen en het rendement worden gecontroleerd. Aan de andere kant kan het proces in bepaalde mate worden gestuurd, zodat het volume emulsie wordt geminimaliseerd. Om een betere scheiding van water en product te bereiken kunnen bepaalde stoffen worden toegediend (bijvoorbeeld zout en/of zuur).
In de loop van de tijd zal het rendement afnemen. Via de metingen van drijflaagdikte in peilbuizen en het rendement van de verwijdering wordt bepaald of de uitvoering doorgezet wordt, waarbij ook rekening wordt gehouden met de van tevoren aangenomen hoeveelheden puur product in de drijflaag.