Thermische reiniging grond, principe van de techniek

1 PRINCIPE VAN DE TECHNIEK(Zie literatuurverwijzing 1, 3, 4)

Het principe van thermische grondreiniging berust op het verhitten van de grond tot een zodanige temperatuur dat de binding tussen gronddeeltjes en de verontreinigende stof wordt verbroken en de verontreinigende stof overgaat in dampvorm. De verontreinigde gasfase wordt daarna afgescheiden en behandeld.
Bij thermische reiniging kunnen drie processtappen worden geïdentificeerd: droging/verdamping, naverbranding en rookgasreiniging.

Figuur D2.1 Processtappen thermische reiniging

Droging/verdamping
In deze stap worden de verontreinigende stoffen door middel van temperatuurverhoging ontleed en door verdamping uit de grond verdreven. Bij verhitting van de grond verdampen eerst het vocht en de vluchtige verontreinigende (koolwater)stoffen. Bij hogere temperatuur (vanaf ca. 300 ºC) ontleden de zwaardere koolwaterstoffen en vallen ook andere verbindingen, zoals cyanide-complexen en de organische fractie die in de grond aanwezig is, uit elkaar (pyrolyse).
Alle verontreinigende stoffen die door temperatuurverhoging in de gasfase overgaan, worden op deze wijze uit de grond verwijderd. Dat betekent, dat thermische reiniging geschikt is voor het reinigen van grond, verontreinigd met (al dan niet gehalogeneerde) koolwaterstoffen en cyaniden. Thermische reiniging is in het algemeen niet geschikt voor het verwijderen van zware metalen uit verontreinigde grond, met uitzondering van kwik en kwikverbindingen. Het metallisch kwik heeft een zodanige dampspanning bij 600 ºC, dat het metallisch kwik verdampt. Bij deze temperaturen ontleden de kwikverbindingen en worden gerecombineerd tot vluchtige kwikverbindingen of tot metallisch kwik.

Naverbranding
In deze stap worden alle uitgedampte verontreinigende stoffen in een naverbrander volledig geoxideerd bij een hoge temperatuur (800 - 1100 ºC). De verbrandingsproducten zijn in hoofdzaak koolzuur, waterdamp, stikstof (oxide) zwaveldioxide en organisch chloride.
De effectiviteit van de naverbranding wordt vastgesteld aan de hand van twee rendementen, te weten het verbrandingsrendement en het vernietigingsrendement.
Het verbrandingsrendement wordt gedefinieerd door de volgende formule:

Dit rendement bepaalt in welke mate alle verbrandingsproducten tot volledige kooldioxide is omgezet. Bij een goede verbranding is dit rendement groter of gelijk aan 99,9%.

Het vernietigingsrendement wordt gedefinieerd door de volgende formule:

De componenten zijn iedere individuele verontreinigende stof. Door de Amerikaanse overheid wordt gesteld, dat een goed functionerende naverbrander een vernietigingsrendement moet hebben voor de meest moeilijk te verbranden stoffen van 99,999%.

Rookgasreiniging
De rookgasreiniging heeft tot doel de verontreinigende componenten in de luchtemissie tot een minimum terug te brengen. Hiervoor worden drie middelen gebruikt:
- koeling waardoor de aanwezige organische en anorganische componenten vanuit de gasfase absorberen aan het aanwezige stof, de toegevoegde reagentia en actieve kool;
- toevoeging van een base (in de meeste gevallen kalk), waarmee de zuurvormende componenten uit de gasfase reageren en een zout in vaste vorm vormen;
- filtratie van de aanwezige stof waaraan zich vele verontreinigende stoffen hebben gehecht.

De normen voor de emissie van stikstofoxiden bij grondreinigingsinstallaties zijn zonder een specifieke stikstofoxide verwijdering te behalen.

Koeling
De grond wordt uit de verdampingssectie verwijderd op een temperatuur van ca 550 °C tot 600 °C. Deze grond wordt gekoeld en bevochtigd tot een aardvochtige samenstelling.