Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Factsheet Verwerken van grond

1 INLEIDING
Bij de sanering van locaties wordt veelal (in meer of mindere mate) grondverzet gepleegd waarbij grond vrijkomt. Afhankelijk van de fysische en chemische samenstelling kan voor deze (partij(en)) grond een categorie-indeling worden gemaakt, gericht op de verdere verwerking:

  • schone grond voor toepassing geschikt;
  • licht verontreinigde grond (gehalten beneden Maximale Waarden op grond van het Besluit bodemkwaliteit) voor toepassing geschikt;
  • reinigbare grond voor reiniging bij een grondreinigingsbedrijf.
  • (niet reinigbare) grond voor immobilisatie van de verontreinigende stoffen;
  • niet reinigbare grond voor stort op een daarvoor bestemde stortplaats.

Zie voor het indelen van een project in partijen externe linkde website van Bodem+ en het programma externe linkK-Soil, (zie ook literatuurverwijzing 28).

In deze samenvatting wordt ingegaan op de verschillende procesmatige verwerkingstechnieken die in Nederland worden toegepast:

  • thermische reiniging;
  • natte reiniging;
  • biologische reiniging;
  • immobilisatie.

2 TECHNIEKEN

2.1 Thermische reiniging
De werking van de thermische grondreinigingsinstallatie berust op de verwijdering van water in de drogersectie en vervolgens van de verontreinigende stoffen vanaf/vanuit de bodembestanddelen in de verdampingssectie. Deze verwijdering wordt tot stand gebracht door de temperatuur in beide secties te verhogen tot boven de temperatuur waarbij de evenwichtsdampspanning van de verontreinigende stof hoger is dan één atmosfeer. In de praktijk wordt de verdamping gerealiseerd bij atmosferische druk. Indien de evenwichtsdampspanning boven de één atmosfeer komt is de verdamping onafhankelijk van de concentratie in de gasfase en zal alle verontreinigende stof verdampen.

De organische verontreinigende stoffen worden via de gasfase verwijderd uit de grond en vervolgens op hoge temperatuur volledig verbrand tot de atmosferische componenten koolzuur en water en sporen overige componenten. De verontreinigende stoffen in deze verbrandingsgassen worden verwijderd in een rookgasreiniger, evenals het nog aanwezige stof. De gereinigde verwarmde grond wordt gekoeld en bevochtigd en is na eindcontrole gereed voor hergebruik dan wel nuttige toepassing.

Thermische reiniging is geschikt voor reiniging van alle organische verontreinigende componenten, alsmede enkele anorganische verontreinigende componenten als cyaniden, kwik en kwikverbindingen. Thermische reiniging is in staat vastgestelde eindconcentraties te bereiken onafhankelijk van de ingangsconcentraties.

2.2 Natte reiniging
Het natte of extractieve grondreinigingsproces verwijdert verontreinigende stoffen op de volgende manieren:

  1. Door het concentreren in een kleiner volume van de grond door middel van deeltjesscheiding. Deeltjesscheidingsmethoden zijn in het algemeen gebaseerd op scheiding op deeltjesgrootte en/of dichtheid. Daarnaast wordt gescheiden op basis van bijvoorbeeld magnetische en/of oppervlakte eigenschappen. Het concept van het verminderen van grondverontreiniging door middel van deeltjesscheiding is gebaseerd op het feit dat de meeste (organische én anorganische) verontreinigende stoffen de neiging hebben zich (chemisch en/of fysisch) te binden aan het oppervlak van deeltjes, met name de fijne (silt en klei) deeltjes en de organische stof. De silt en kleideeltjes zijn weer aan de grovere delen gehecht (fysisch) door verdichting en cohesie;
  2. Door additionele reiniging van het zandproduct met nageschakelde technieken als: a. gravitatieve scheiding (spiralen); b. flotatie; c. magnetische scheiding.
  3. Door het oplossen in de waterfase. De verontreiniging gaat hierbij over van de vaste fase naar de vloeibare fase. Dit type techniek wordt 'extractie' genoemd.

De meeste natte grondreinigingstechnieken combineren deze principes waarbij deeltjesscheiding de belangrijkste stap is.

Natte reinigingsprocessen zijn geschikt voor het verwijderen van organische én anorganische verontreinigende stoffen uit grond. Daarom zijn deze processen bij uitstek geschikt voor het reinigen van partijen grond die een cocktail aan verontreinigende stoffen bevatten. Bij deze processen zijn veelal de te behalen eindconcentraties afhankelijk van de ingangsconcentraties.

2.3 Biologische reiniging
Microbiologische reiniging berust op de biodegradatie van verontreinigende stoffen met behulp van micro-organismen zoals bacteriën en schimmels. Daarbij wordt gestreefd naar een complete mineralisatie van de verontreinigende stoffen tot verbindingen die onschadelijk of nagenoeg onschadelijk zijn voor het milieu. Bij deze mineralisatie worden verontreinigende stoffen zoals olie en aromatische koolwaterstoffen omgezet in CO2 en water.

Afbraak van verontreinigende stoffen vindt hoofdzakelijk plaats als de verontreiniging is opgelost in de waterfase die het micro-organisme omringt. De afbraak van verontreinigende stoffen wordt bepaald door de activiteit van de micro-organismen ten opzichte van de verontreinigende stoffen. Hierbij spelen de volgende factoren een belangrijke rol:

- de biobeschikbaarheid, dat wil zeggen de mate waarin de verontreinigende stoffen beschikbaar zijn voor omzetting door micro-organismen. De biobeschikbaarheid wordt bepaald door:

  • de oplosbaarheid van de verontreinigende stoffen in de waterfase;
  • de aanwezigheid van de juiste micro-organismen;
  • de adsorptie van de verontreinigende stoffen aan de bodemmatrix;
  • de wijze van fysisch voorkomen van de verontreiniging (deeltjes, vloeistofdruppels, of op een of andere manier gebonden aan de bodemmatrix);

- de milieuomstandigheden: de beschikbaarheid van zuurstof, aanwezigheid nutriënten, temperatuur, vochtgehalte, pH, redoxpotentiaal.

Biologische reiniging is geschikt voor de eenvoudig afbreekbare verontreinigende stoffen zoals minerale olie en de laag-ringige-PAK (o.a. fenanthreen en antraceen). De binnen een economisch relevante termijn te bereiken eindconcentraties zijn afhankelijk van de biobeschikbaarheid en de ingangsconcentraties.

2.4 Immobilisatie
Immobilisatie is een technologische ingreep waarbij de chemische en/of fysische eigenschappen van een materiaal zodanig worden gewijzigd dat de verspreiding van milieuverontreinigde stoffen – door uitloging, erosie of verstuiving – beduidend vermindert op korte en lange termijn.
Het immobilisatieproces heeft tot doel de verontreinigende componenten van een afvalstof dusdanig vast te leggen dat ze op korte en lange termijn geen bedreiging meer vormen voor het milieu. Hierdoor wordt de mogelijkheid geschapen om (op zijn best) het immobilisaat nuttig toe te passen als bijvoorbeeld bouwstof of (op zijn minst) het immobilisaat op een veilige wijze te kunnen storten zonder aan de volledige IBC-criteria te moeten voldoen.

Koude immobilisatieprocessen worden buiten Nederland op grote schaal toegepast. In Nederland was tot op heden het overheidsbeleid met betrekking tot de samenstelling van immobilisaten dusdanig restrictief dat koude immobilisatie nauwelijks werd toegepast. In 2003-2004 is er door o.a. VROM en CIM gewerkt aan een LCA-studie (zie literatuurverwijzing 34) die de status van immobiliseren van verontreinigde grond moest verhelderen. Op basis van de resultaten van die studie kunnen immobiliseren en nat (extractief) reinigen als gelijkwaardig worden beschouwd. In december 2005 heeft de Tweede Kamer bij amendement de gelijkwaardigheid hiervan opgenomen in het Landelijk Afvalbeheer Plan (LAP).

Er zijn vier immobilisatietechnieken te onderscheiden:

  • technieken gebaseerd op anorganische toevoegingen / bindmiddelen;
  • technieken gebaseerd op organische bindmiddelen;
  • chemische fixatie;
  • thermische technieken.

Thermische immobilisatietechnieken zijn geschikt voor cocktails van verontreinigende stoffen. De overige immobilisatietechnieken richten zich met name op met zware metalen en cyaniden verontreinigde grond.

3 TOEPASSINGSVOORWAARDEN
3.1 Criteria reinigbaarheid
Voorwaarden voor toepassing van reinigingstechnieken hebben met name te maken met de mate van reinigbaarheid van de te verwerken partij grond. De reinigbaarheid is afhankelijk van de (fysische en chemische) samenstelling van de partij, de technische mogelijkheden en criteria uit de ministeriële ‘externe linkRegeling beoordeling reinigbaarheid grond bodemsanering 2006’ en het ‘Besluit bodemkwaliteit’.
Er zijn richtlijnen voor het indelen in partijen die zijn afgestemd op deze criteria en deze vormen samen de toepassingsvoorwaarden voor het reinigen van grond.

3.2 Criteria immobilisatie
Verontreinigde grond wordt beschouwd als een afvalstof. De voor immobilisatie in aanmerking komende afvalstromen betreffen veelal gevaarlijk afval, maar voor grond kan dat ook niet-gevaarlijk afval zijn. Kern van het afvalstoffenbeleid is dat de verwijdering van afvalstoffen moet geschieden op een zo hoogwaardig mogelijke wijze (ladder van Lansink). De door het beleid erkende plaats van immobilisatie in dit alles is ten eerste dat afvalstoffen door immobilisatie via nuttige toepassing ('bouwstof of IBC-bouwstof', conform het ‘Besluit bodemkwaliteit’) weer in de kringloop kunnen worden gebracht.

4 TOEPASSINGSGEBIED EN VALIDATIE

4.1 Toepassingsgebied
Het toepassingsgebied van de reinigingstechnieken is vrij scherp aan te geven vanwege het grote aantal partijen (tonnen grond) dat is gereinigd en de jarenlange ervaring met grondreiniging.

De voor de reinigingstechnieken aangegeven grenzen zijn gebaseerd op de expertkennis van Bodem+ en de NVPG, opgedaan met de beoordeling van de reinigbaarheid van 8900 partijen (ruim 38 mln ton) en de evaluatie van:

  • circa 600 partijen (1,2 mln ton) thermisch gereinigde grond;
  • circa 400 partijen (0,8 mln ton) nat gereinigde grond;
  • de ervaringen van een aantal biologische reinigers.

Op basis van de in 2004 voorhanden informatie van uitgevoerde (demonstratie)projecten en van proeven wordt ook een uitspraak gedaan over de (on)mogelijkheden van de verschillende immobilisatietechnieken.

De volgende tabel is gebaseerd op een evaluatie van gereinigde partijen grond, interviews met medewerkers van grondreinigers/ -verwerkers en/ of op de expertkennis van de samenstellers. De volgende tabel geeft slechts een globaal overzicht van de toepasbaarheid (grondsoorten en verontreinigende stoffen) van de verschillende verwerkingstechnieken. Vanwege de overzichtelijkheid is de tabel namelijk beperkt tot het gebied ‘goed toepasbaar’ en leidend tot toepasbare grond/bouwstof’. In de techniekspecifieke groen/oranje/rood-tabellen is ook het gebied aangegeven voor ‘mogelijk toepasbaar’, ‘(nog) niet toepasbaar’.

Tabel 1 Toepassingsgebied verwerkingstechnieken (bovengrens ‘goed toepasbaar’ en leidend tot toepasbare grond/bouwstof’)

 

Techniek

Thermisch

Nat

Biologisch

Immobilisatie

Parameter

Eenheid

 

 

 

koud

thermisch

Vochtgehalte

[%m/m]

60

-

-

-

-

Humusgehalte

[%d.s.]

25

20 / Afw.

5

10

25

Lutum+silt

[%<63µm v.d. minerale delen]

-

25

40

>95

Afvalgehalte 2-32 mm

[%d.s.]

5

5

5

-

Puingehalte

[%d.s.]

5

-

5

-

-

 

[mg/kg d.s.]

Ni, As

(100-H)%*GH0

2 à 5*GL0H0

G

P

-

Co, Mo, Ba, Hg

(100-H)%*GH0

5 à 10*GL0H0

G

P

-/ HgV

Cu, Zn, Pb, Cr

(100-H)%*GH0

10 à 20*GL0H0

G

P

-

Cd

(100-H)%*GH0

20 à 40*GL0H0

G

P

-

CN

2.000V

5 à 20*SL0H0

S

P

2.000V

BTEX

10.000V

5 à 20*GL0H0

200 à 2.000

1,5

10.000V

Naftaleen

10.000V

10 à 30*GL0H0

5*G

G

10.000V

PAK

10.000V

5 à 20*GL0H0

G

90

10.000V

Som PCB's

≥1.500V

10 à 20*GL0H0

1

3,6

≥1.500V

VOX

≥1.500V

10 à 30*GL0H0

G

G

≥1.500V

Minerale olie C10-C14

10.000V

10 à 100*GL0H0

7.500

600

10.000V

Minerale olie C14-C27

2.500

Minerale olie C27-C40

150

Overig (organisch)

10.000V

5 à 20*GL0H0

G

0,6

10.000V

Asbest

100

2.000 à 10.000

100

120

100

- : niet beperkend.
Afw. : kostenafweging als bij reiniging meer dan 20 % niet-verwerkbare reststoffen ontstaan, of de reinigingskosten (inclusief de stortkosten van de reststoffen) lager zijn dan de kosten van storten van de gehele partij. Reiniging van de partij kan dan toch als doelmatig worden beschouwd.
G : grenswaarde (Als samenstellingswaarden voor herbruikbare grond worden aangemerkt de in externe linktabel 1 van bijlage B behorende bij de Regeling bodemkwaliteit opgenomen maximale waarden bodemfunctieklasse industrie).
GH0 : grenswaarde (bij betreffende Lutumgehalte en 0% Humus).
GL0H0 : grenswaarde te corrigeren naar gehalten aan organische stof én lutum in het gereinigd product als volgt:
a. organische stof: gehalte na reiniging wordt gelijk gesteld aan 2%.
b. indien het lutumgehalte vóór reiniging < 5%: actueel gehalte vóór reiniging.
c. indien lutum voor reiniging tussen 5-15%: gehalte na reiniging wordt gelijk gesteld aan 5%.
d. indien lutum voor reiniging > 15%: gehalte na reiniging wordt gelijk gesteld aan 10%.
H : humusgehalte [%d.s.].
L : lutumgehalte [% van de minerale delen].
P : proefimmobilisaten moeten worden getest op uitloogbaarheid. De samenstelling van anorganische verontreinigende stoffen is niet van invloed op de toepasbaarheid.
S : Achtergrondwaarde (bij betreffende Lutumgehalte en/ of Humusgehalte). Als samenstellingswaarden voor schone grond worden aangemerkt de in externe linktabel 1 van bijlage B behorende bij de Regeling bodemkwaliteit opgenomen achtergrondwaarden.
V : vergunningstechnische grens [mg/kg d.s.].
≥: Naarmate meer praktijkgegevens over emissies bij het reinigen van grond met gehalogeneerde koolwaterstoffen vrijkomen, worden ook de maximaal toegestane concentraties door het bevoegd gezag geleidelijk verhoogd.

Uit tabel 1 valt onder andere op te maken dat de thermische techniek een veel groter bereik heeft wat betreft de grondsoorten (fysische samenstelling) dan natte reiniging, biologische reiniging en koude immobilisatie.

In de navolgende tabel is ter illustratie van tabel 1 het bereik van de verwerkingstechnieken aangegeven als factor maal de grenswaarde. Uitgegaan is van de vaak voorkomende situatie dat een partij grond voorafgaand aan de verwerking 3% humus bevat. De grenswaarde voor olie is dan bijvoorbeeld 100 mg/kg d.s. na thermische en natte reiniging (2% humus na reiniging) en 150 mg/kg d.s. na biologische reiniging (3% humus na reiniging). De factor van thermische reiniging bedraagt dan 100 (10.000/100). De factor van biologische reiniging bedraagt dan (2500/150=17) afgerond 20. Uit de tabel is in één oogopslag te zien op welke verontreinigende stoffen de verschillende technieken ingrijpen: de factor is daar >1 (gekleurde achtergrond).

Tabel 2 Begrenzing verwerkingstechnieken: bovengrens ‘goed toepasbaar’ (in een factor maal de grenswaarde) bij 3% humus voorafgaand aan verwerking


Chemische samenstelling

Thermisch

Nat

Biologisch

Koude immobilisatie

 

 

Eenvoudig

Geavanceerd

 

 

 

[factor * Grenswaarde]

Ni, As

0,97

2 à

5

1

15

Co, Mo, Ba, Hg

0,97

5 à

10

1

25

Cu, Zn, Pb, Cr

0,97

10 à

20

1

25

Cd

0,97

20 à

40

1

25

CN

400

5 à

20

1

20

BTEX

10.000

10 à

140

140

1,2

PAK

250

5 à

30

1

1,2

EOX

185

5 à

20

0,6

1,2

VOX

2.000

10 à

30

1

1,2

Olie (C14-C27)

100

10 à

100

20

1,2

Overig organisch

2.000

5 à

20

1

1,2

Asbest

0,97

20 à

100

1

1,2

4.2 Hergebruiksmogelijkheden / kwaliteitsborging

4.2.1 Hergebruik / toepassing
Gereinigde grond is soms geschikt voor hergebruik als bodem. In het algemeen wordt gereinigde grond echter nuttig toegepast zoals: in geluidswallen; in de wegenbouw; verwerking in de beton- en asfaltindustrie; (tussen)-afdeklaag op stortplaatsen.

Grond kan behalve op milieuhygiënische samenstelling vanwege eisen voor grondwerken ook civieltechnisch worden gekwalificeerd, conform de criteria (Standaard RAW bepalingen) in tabel 3.

Tabel 3 Civieltechnische criteria

 

[% van de minerale delen (<2 mm)]

[%]

Categorie

<2 μm

<20 μm

<63 μm

>250 μm

Gloeiverlies

Draineerzand

-

-

≤5

≥50

≤3

Zand in aanvulling of ophoging

≤8

-

≤50

-

-

Zand in zandbed

-

≤3*

≤15

-

≤3

*:als gehalte <63 μm 10 tot 15%.

De categorie waarin de thermisch gereinigde grond valt is afhankelijk van het uitgangsmateriaal. Afgezien van de verwijdering van de organische fractie uit de grond, verandert door reiniging de samenstelling niet. Thermisch gereinigde grond blijkt een lagere stijfheid te hebben dan ongereinigde grond. Dit kan gevolgen hebben voor de toe te passen verhardingsconstructie. Door het soms hoge gehalte aan deeltjes <63 mm is het materiaal veel gevoeliger voor vocht (verpapping na regenval). Dit is te ondervangen door het materiaal na aanvoer direct te verwerken en te verdichten.

Bij natte reiniging worden de organische stof (humus) en de minerale delen <63 à 32 mm en >1 à 4 mm afgescheiden. De zandfractie blijft dan over. Deze is soms geschikt als ‘draineerzand’ en altijd voor ‘zand in zandbed’.

Bij biologische reiniging worden soms structuurverbeteraars toegevoegd en kan een klein deel van de organische stof worden gemineraliseerd, maar de fysische samenstelling ondergaat nagenoeg geen wijzigingen. Het eindproduct is meestal geschikt voor ‘zand in zandbed’, soms slechts voor ‘zand in ophoging’.

Bij immobilisatie ontstaat een al dan niet vormgegeven bouwstof: de fysische samenstelling en eigenschappen worden ingrijpend gewijzigd. Bij toepassing van een immobilisaat als funderingsmateriaal moet worden voldaan aan de civieltechnische eisen, zoals die worden omschreven in deelhoofdstuk 28.2 Technische bepalingen funderingslagen, Gebonden funderingen (Standaard RAW Bepalingen 2005). De belangrijkste daarvan is het bereiken van een druksterkte, die past bij de toepassing.

4.2.2 Kwaliteitsborging
In de praktijk blijken keuringsmethoden voor (gereinigde) grond te worden toegepast waarvan onbekend is in welke mate ze een representatief beeld geven van de feitelijke kwaliteit van de (gereinigde) grond.

In de beoordelingrichtlijn 9335 ’Grond’ en de daarbij behorende protocollen zijn alle relevante eisen opgenomen met betrekking tot de milieuhygiënische eigenschappen en prestaties van grond voor toepassingen zoals omschreven in het Besluit bodemkwaliteit. Deze BRL is bedoeld voor de kwalificatie van grond. De BRL 9335 is op 1 januari 2005 inwerking getreden.

Door de brancheorganisatie voor grondreinigingsbedrijven NVPG (Nederlandse Vereniging van Procesmatige Grondreinigingsbedrijven) zijn ter bevordering van de integriteit in de loop van 2001 gedragsregels vastgesteld, waarin de wijze waarop met verontreinigde grond (en baggerspecie) wordt omgegaan is geüniformeerd, alsmede transparant gemaakt. In 2002 is het proces gestart om de (branche-eigen) gedragsregels om te werken tot een nationale beoordelingsrichtlijn en de daarbij behorende technische protocollen. Dit proces heeft geleid tot de BRL SIKB 7500 “Bewerken van verontreinigde grond en baggerspecie”. Deze beoordelingsrichtlijn is op 28 september 2005 vastgesteld.

De BRL 7500, met de bijbehorende protocol(len), beschrijft de wijze waarop gecertificeerde bedrijven invulling geven aan de huidige wet- en regelgeving (Wbb, Wm, Wbm e.d.) en op basis waarvan kan worden vastgesteld dat de aangevoerde grond / baggerspecie correct wordt bewerkt.

De reinigingstechnieken (thermisch, nat, biologisch) vallen onder protocol 7510, 'Procesmatige ex-situ reiniging van grond en baggerspecie' (externe linkzie de site van SIKB).

Voor immobilisatie is er de BRL 9322 'Nationale beoordelingsrichtlijn voor het KOMO product-certificaat voor cementgebonden minerale reststoffen als gebonden fundering in de GWW'. Deze BRL is begin 2005 vastgesteld. De tweede helft van 2005 zijn de eerste bedrijven gecertificeerd.

5 KOSTEN
Het commerciële tarief voor de thermische reiniging van grond in Nederland ligt anno 2004 in de bandbreedte van € 40,- tot € 60,- per ton verwerkte grond. Voor relatief droge zandige grond zonder (veel) chloorhoudende verbindingen liggen de marktprijzen in de orde van € 40,- tot € 45,- per ton. Voor grond met een hoger vochtgehalte (kleiachtige grond en veen) ligt de bandbreedte in de orde van € 45,- tot € 60,- per ton. Voor grond die verontreinigd is met gehalogeneerde koolwaterstoffen liggen de marktprijzen in de orde van € 50,- tot € 60,- per ton.

De huidige commerciële prijs van de natte grondreiniging in Nederland ligt in de bandbreedte van € 25,- tot € 45,- per ton verwerkte grond (inclusief afvoer reststoffen).

De huidige commerciële prijs van de biologisch grondreiniging, inclusief de afzet van het gereinigde product, ligt in Nederland in de bandbreedte van € 20,- tot € 35,- per ton verwerkte grond. De verwerkingsprijs is afhankelijk van de grondsoort en van de soort verontreiniging. Een combinatie van zanderige grond met 'lichte' olie verontreiniging leidt tot een lage prijs, een combinatie van kleiige grond met 'zware' olieverontreiniging tot een hoge prijs.

Ontdoeners betalen € 30 à 50 per ton voor de immobiliseren grond. Meestal ligt de prijs rond de € 30 à 35,-. Afhankelijk van minder zandig en verontreinigingsgraad (risico terugname) wordt ook € 40 gevraagd. Voor grond verontreinigd met zinkslakken zelfs € 50,-.

6 TRENDS EN ONTWIKKELINGEN
Jaarlijks wordt circa 2.000 à 2.500 kton verontreinigde grond gereinigd (exclusief de verwerking van geïmporteerde buitenlandse grond). Sinds 1999 is aan de gestage groei van de grondreinigingsmarkt een einde gekomen (trendbreuk). De hoeveelheid grond die vanuit het buitenland wordt geïmporteerd voor reiniging is beperkt en bedraagt jaarlijks 150 à 300 kton. Het grootste deel van de verontreinigde grond wordt nat/extractief gereinigd. Met deze techniek wordt sinds 2001 ook op steeds grotere schaal asbesthoudende grond gereinigd. De totale reinigingscapaciteit van alle gehanteerde technieken is in 2001 op hetzelfde niveau gebleven als in de voorgaande jaren, namelijk circa 3.600 kton. Er is dus duidelijk sprake van een overcapaciteit op de reinigingsmarkt.