Grondwaterzuivering, luchtstrippen, principe van de techniek

Principe van de techniek

Luchtstrippen is een techniek waarbij grondwater en lucht intensief met elkaar in contact gebracht worden. Hierbij worden de in het grondwater aanwezige vluchtige verbindingen overgebracht naar de lucht. In de meeste gevallen wordt de lucht daarna gezuiverd door middel van actieve koolfiltratie of een biofilterbed.

Voorbehandeling

Bij toepassing van luchtstrippen kan voorbehandeling noodzakelijk zijn. Gesuspendeerde deeltjes kunnen via coagulatie/flocculatie gevolgd door sedimentatie of filtratie verwijderd worden. IJzer wordt verwijderd door beluchting en sedimentatie of filtratie. Daar de beluchting ook een strippende werking heeft, verdient het aanbeveling deze beluchting in een gasdichte installatie te verrichten. In een systeem met een beluchter en een zandfilter kan dit geheel luchtdicht plaatsvinden zodat geen geur emissies naar de omgeving optreden.

Olieachtige stoffen dienen zonodig met een olie-waterafscheider te worden verwijderd.

Behandeling

Luchtstrippen is een techniek waarbij grondwater en lucht in een reactor intensief met elkaar in contact gebracht worden. Hierbij worden de in het grondwater aanwezige vluchtige verontreinigingen overgebracht naar de lucht.

Voor strippen zijn de volgende parameters van belang:

• de Henry-coëfficiënt. Deze parameter is gelijk aan de verhouding tussen de partiële dampspanning van de verontreiniging in de gasfase en de concentratie van de verontreiniging in het water. Met toenemende Henry-coëfficiënt verschuift het evenwicht tussen water- en gasfase naar de kant van de gasfase. De mate van vervluchtiging van een stof kan verhoogd worden door o.a. de temperatuur te verhogen of de pH te veranderen.
• de snelheid waarmee de overdracht van vloeistof- naar gasfase plaatsvindt kan verhoogd worden door het grensoppervlak tussen water en lucht te vergroten.
• de verhouding tussen waterdebiet en het gasdebiet. Een hoge verhouding (veel lucht ten opzichte van water) is gunstig, omdat de dampdruk van de verontreiniging dan veel lager is dan de evenwichtsdampdruk die uit de wet van Henry volgt. In feite is dit concentratieverschil de drijvende kracht achter de massa-overdracht tussen water- en luchtfase. Door een grote verhouding tussen gas- en waterdebiet kunnen ook de minder vluchtige verontreinigingen verwijderd worden. De energiekosten zullen echter toenemen. Wanneer de striplucht nabehandeld moet worden kan een hoge verhouding lucht/water als een nadeel werken. Dit omdat door de lage concentratie van de verontreiniging in de lucht en het hoge debiet de noodzakelijke nabehandelingsapparatuur aanzienlijk in omvang zal toenemen. Daar verplaatsing van verontreinigingen naar andere compartimenten milieuhygiënisch gezien onwenselijk is, wordt in vrijwel alle gevallen de lucht nagezuiverd via actieve kool- of biofiltratie.

Nabehandeling

Bij toepassing van luchtstrippen is nabehandeling van vrijkomend water in beginsel niet meer nodig. Voor vrijkomende lucht is wel een nabehandeling aan de orde.

Hiervoor worden actieve koolfilters en compostfilters gebruikt. Een compostfilter is in dat geval vaak een goede oplossing. Vanwege het hoge vochtgehalte van de lucht wordt bij gebruik van een koolfilter de temperatuur van het afgas verhoogd, zodat geen condensatie optreedt in het koolfilter.

Kritische punten

Kritische punten bij toepassing van waterzuivering middels luchtstrippen zijn:

• Een te lage dampspanning als gevolg van een lage buitentemperatuur kan het rendement van het luchtstrippen verminderen. Thermische isolatie van het gebruikte leidingwerk kan hiervoor een oplossing bieden.
• Variaties in de concentraties van de verontreinigingen en verandering van het grondwaterdebiet veranderen het rendement van de stripper. Het gebruik van een bufferbassin om deze veranderingen op te vangen verdient aanbeveling. Ook kan een gedeelte van het behandelde water naar de stripper teruggevoerd worden om schommelingen in de procescondities op te vangen.
• Naast verstopping heeft de aanwezigheid van colloïdale en gesuspendeerde deeltjes tot gevolg dat adsorptie van de vluchtige organische verbindingen aan de niet-opgeloste deeltjes optreedt. Hierdoor treedt een vermindering van het rendement van het strippen op. Reden temeer om gesuspendeerde deeltjes te verwijderen voor het strippen.
• Door een te hoog luchtdebiet ontstaan in een gepakte kolom voorkeurstromen. Door de hoge luchtsnelheid in de kleinste openingen van de pakking wordt het water belemmerd er doorheen te stromen. De strippende werking van de toren gaat dan voor een groot deel verloren.
• In een gepakte kolom kunnen de contactlichamen door de vluchtige verontreinigingen in het grondwater aangetast worden. Bij de overwegingen die leiden tot de keuze van het pakkingmateriaal dient de samenstelling van het grondwater dan ook te worden meegenomen.
• Nieuwe kunststoffen zijn waterafstotend, waardoor een nieuw geïnstalleerde stripper pas na enige weken een maximaal rendement haalt.
• De verschillende soorten contactlichamen hebben een ongelijk oppervlak (per volume-eenheid) waarop massa-overdracht plaats kan vinden. Door de meest effectieve contactlichamen te kiezen kan bespaard worden op de bouwhoogte van de striptoren, de hoeveelheid pakking en de opvoerhoogte van het grondwater.
• Bij een gepakte kolom dient ook de werking en plaatsing van de sproeikoppen de nodige aandacht te krijgen. De sproeikoppen moeten zodanig geïnstalleerd worden dat het grondwater gelijkmatig over de bovenzijde van de gepakte kolom wordt verdeeld.