Grondwaterbehandeling

Het is van belang dat het grondwater in het stroomgebied beschermd is voor een duurzame winning. Bescherming vereist dat resources in kaart worden gebracht en gecontroleerd en dat er voorwaarden en beperkingen zijn aan het gebruik. Andere maatregelen zijn onder meer beschermingszones rond winningsputten, het beperken van het gebruik van pesticiden en meststoffen en het minimaliseren van activiteiten in het algemeen die een risico op verontreiniging van het grondwater met zich meebrengen.

Grondwaterbehandeling omvat doorgaans beluchting voor het toevoegen van zuurstof en het verwijderen van vluchtige stoffen. Verder ook zandfiltratie voor het verwijderen van deeltjes en ondersteuning van biologische processen en UV-desinfectie als hygiënische barrière. Andere methoden omvatten ontharding om het calciumprecipitatiepotentieel (CCP) te verminderen en het gebruik van adsorptieve media (bijv. Granular Activated Carbon - GAC) voor het verwijderen van microverontreinigingen.

Hoewel een eenvoudige behandeling van grondwater een meer gedecentraliseerde voorzieningsstructuur in hoge mate ondersteunt, profiteren gebieden met een hoge bevolkingsdichtheid ook van grondwatervoorraden. Uiteraard zal hiervoor vaak het water verder van het stroomgebied naar de zuiveringsinstallatie moeten worden getransporteerd. In dichtbevolkte landen als Denemarken en Nederland is de watervoorziening grotendeels gebaseerd op grondwater.

Voor vluchtige organische stoffen (VOS) worden de concentraties verlaagd tot respectievelijk minder dan 1 mg/kg en 0,1 mg/l in bodem en grondwater. Het systeem is te gebruiken om de maximale concentratiegrens (MCL)-concentraties in het grondwater te bereiken en de niet-detecteerbare in de bodem. Voor de behandeling van semi-vluchtige organische stoffen (SVOC's) in bodems zijn niet-detecteerbare concentraties te bereiken door behandeling bij 300-350°C gedurende een periode van enkele weken. Het thermische desorptiesysteem (ISTD) is in-situ te ontwerpen voor de gewenste herstelefficiëntie.

Bijna alle organische verbindingen of een combinatie van organische verbindingen zijn te behandelen met in-situ thermische desorptie (ISTD) / in-pile thermische desorptie (IPTD).
Contaminanten die te behandelen zijn met ISTD/IPTD:

• Polychloorbifenylen (PCB's), dioxinen en dibenzofuran
• Polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's) en koolteer
• Trichlooretheen (TCE), tetrachlooretheen (PCE), 1,2-dichlooretheen (1,2-DCE), trichloorethanen (TCA) en andere gechloreerde oplosmiddelen
• Pesticiden en herbiciden
• Aardolie en aardolieproducten
• Benzeen, tolueen, ethylbenzeen, xylenen (BTEX)
• Methyl-tertiaire butylether (MTBE)
• Elke andere vluchtige of semi-vluchtige koolwaterstof
• Dichte en lichte vloeistoffen in niet-waterige fase (DNAPL's en LNAPL's)
• Kwik
   

Niet te behandelen verontreinigingen zijn:

• Zware metalen
• Anorganische stoffen
   

Thermische bronnen zijn te gebruiken om verontreinigingen te behandelen tot honderden meters diep, maar ook onder constructies en wegen. De diepste toepassing op volledige schaal tot nu toe is 50 meter. Warmtegeleidingsverwarmers zijn ook te gebruiken voor thermisch verbeterde oliewinning op diepten van meer dan 300 meter.

Veel soorten ondergrondse voorzieningen, zoals betonnen rioleringsleidingen en stalen waterleidingen, blijven tijdens de verwarming op hun plaats door ze te beschermen. Sommige nutsvoorzieningen (bijv. gasleidingen, PVC-leidingen) moeten mogelijk worden omgeleid of buiten bedrijf gesteld zijn.
Omdat het warmtefront naast de verwarmde zone scherp afdaalt, weten we dat verwarming geen effect heeft op de fundering. Indien nodig nemen we maatregelen om constructies verder te beschermen.
Verschillende ISTD-saneringsprojecten zijn nu gerealiseerd naast of onder gebouwen, zowel in residentiële als industriële omgevingen.
 

ISTD verschilt nogal van ex-situ thermische desorptie of verbranding. Met deze bovengrondse thermische technologieën wordt de te behandelen grond of het te behandelen slib slechts kort blootgesteld aan hoge temperaturen - meestal seconden of minuten. Zo kunnen er koele plekken zijn waar de grond niet volledig wordt behandeld en waar soms verbindingen zoals dioxines ontstaan. Met ISTD is de hele behandelingszone minimaal een aantal dagen verwarmd tot de doeltemperatuur is bereikt. De meeste (ongeveer 95-99%) van de organische verontreinigingen worden in situ vernietigd. Niet alleen worden dioxines niet aangemaakt, de behandelbaarheid en veldgegevens geven aan dat ook zij worden vernietigd, meestal tot onder het achtergrondniveau. Dioxines die geëxtraheerd zijn, worden behandeld in het luchtverontreinigingscontrolesysteem.

Direct na de ISTD-behandeling is de grond steriel, maar de ervaring leert dat het herstel snel gaat. Nadat de grond geschijfd, bemest en gezaaid is, moet de hergroei tijdens het eerste groeiseizoen na de behandeling net zo goed zijn als bij andere grond. Microbiota die zich buiten de beoogde behandelingszone bevinden, tonen licht verhoogde temperaturen die hun groei en verzwakkingsvermogen waarschijnlijk eerder bevorderen dan belemmeren.

Een belangrijke reden voor de effectiviteit van ISTD is de toepassing van warmte op de bodem door middel van thermische geleiding. Tijdens geleidende verwarming verplaatst warmte zich op een zeer voorspelbare manier door de bodem en afvalmateriaal, ongeacht hoe heterogeen de bodem is of hoe doorlatend. Dit staat in schril contrast met de beweging van een vloeistof door de bodem, die de basis vormt voor bijna alle andere in-situ saneringstechnologieën (bijv. injectie van oppervlakteactieve stoffen of injectie met chemische oxidanten). De snelheden van de vloeistofstroom variëren in groottes, afhankelijk van hoe doorlatend de bodem is en van de mate van heterogeniteit. Op vloeistof gebaseerde technologieën hebben dus de neiging om bepaalde verontreinigde zones te omzeilen, wat leidt tot een slechte efficiëntie, diffusiebeperkt massatransport en een langere saneringsduur. Daarentegen varieert de thermische geleidbaarheid van een groot aantal grondsoorten met minder dan een factor plus of min twee.

ISTD is breder toepasbaar dan andere in-situ thermische technologieën. Het proces van elektrische weerstandsverwarming, ook bekend als zesfasenverwarming of joule-verwarming, is bijvoorbeeld afhankelijk van de elektrische stroom door de grond. De elektrische geleidbaarheid kan over twee ordes van grootte variëren. Aangezien elektrische stromen in de bodem ophouden te stromen zodra het water is afgekookt, verwarmt elektrische weerstandsverwarming de bodem niet boven het kookpunt van water. Als gevolg hiervan is het niet geschikt voor de behandeling van verbindingen met een hoog kookpunt, zoals pesticiden, PCB's en PAK's die strikte bodemsaneringsniveaus vereisen. Evenzo is stoominjectie in de ondiepe ondergrond beperkt tot ongeveer het kookpunt van water.