Te onderzoeken volume grond Terrein 1 hectare = 100 x 100 = 10.000 m 2 Onderzoek volgens NEN 5740 tot 0,5 m mv = 10.000 x 0,5 = 5.000 m 3 1 / 1
Opgeboorde grond 14 boringen tot 0,5 m mv met ø 0,1 m = 14 x 0,5 x π x 0,05 2 = 0,05 m 3 1 / 91.000
Sessie 5.3 voorzitter Arthur de Groof (SIKB) Nieuwe toepassingen bestaande technieken Sytze Keuning (Bioclear) Robert-Jan Stuut (MWH) en Nanne Hoekstra (Deltares) Jochem Bloemendaal en Jasper Schmeits (Tauw) Frank Volkering (Tauw) Johan Valstar (Deltares) Discussie
Sytze Keuning
Sytze Keuning Subtitel Bodem breed Symposium Rotterdam 24 november 2015
Biologische bodemsanering (TCE concept)
Bron: IEA Roadmap: chemicals from 2nd generation feedstock
Hype cycle of emerging technology (Gartner)
Dank voor uw aandacht Subtitel Sytze Keuning +31505718455 www.bioclear.nl keuning@bioclear.nl
Robert-Jan Stuut en Nanne Hoekstra
Isotopen analyse onthult veroozaker verontreiniging Casus Onderzoeksvraag Conceptueel model en onderzoeksopzet Isotopen analyse Resultaten
Casus Tankstation 1990 : Orienterend onderzoek Min olie > I VOCl >>I ( pb 63: 130.000 µg/l) 1995 : NO VOCl Tankstation is niet de bron Conc max pb 63: 12.000 µg/l Vraag : bron en omvang
Casus : historisch onderzoek Voormalige chemische wasserij, lopende sanering. Aansluiting wasserij op riolering 2013 : Onverwacht hoge gehalte bij aanvullend onderzoek minerale olie: gesaneerd 1996 2000. Tankstation, PER-verontreiniging
Casus : Conceptueel model Voormalige wasserij Maaiveld NAP +26, m Tankstation onderkant riool NAP +24,3 m Gemideldde Voorjaars Grondwaterstand NAP +23,3? 0? 0 STORTGAT? 0 filter 63 4-5 9-10 Interventiewaarde contour VOCl? 0?? 4-5 5-6 Interventiewaarde contour VOCl?? Maaiveld NAP +25,5 m onderkant riolering NAP +23,08 Gemideldde Voorjaars Grondwaterstand NAP +22,7 0 secundaire bron??? peilbuis met VOCl > I 16-17 14-15 Lopende sanering grondwater (tot 15 m- mv?, rest verontreiniging in grond?? 0? 24-25 24-25? Losse I-contour VOCl verontreiniging of aaneengesloten?? Matig fijn tot grof zand, gestuwd materiaal plaatselijk klei/leem 1e slecht doorlatende laagg 130 m-mv
Onderzoeksaanpak Peilbuis Filter (m-mv) Actualisatie (fase 1) Isotopenonderzoek (fase 2) 105 63 4-5 66 4-5 72 4-5 75 4-5 1001 3001 102 4-5 106 6-7 103 401 10-11 1.1 4-5 1.2 9-10 1 1.3 14-15 1001 5 6 401 103-1 4-5 103-3 21-22 105-2 9-10 72 75 105-3 16-17 3001-2 14-15 3001-3 24-25 63 en 106 66 102
Isotopen analyse Voor omzetting Biologische afbraak; - lichte isotoop sneller Vervluchtiging; - lichte isotoop iets sneller Na omzetting Verdunning, adsorptie & transport; -geen effect
δ 13 C - PCE ( ) Modellering op basis van meetresultaten 105 Peilbuis Diepte (m) Datum PER TRI CIS VC 1001 5-6 08-07-2014-23,9-21,7-16,3-30,1 3001.2 14-15 08-07-2014 n.m. n.m. n.m. n.m. 1001 3001 3001.3 24-25 08-07-2014 n.m. n.m. n.m. n.m. 103-1 4-5 08-07-2014-23,4-26,0-20,3 n.m. 103 103-3 21-22 08-07-2014 0,4 0,2-7,8-8,4 1.1 4-5 08-07-2014-24,2-26,7-28,8 n.m. 1.2 9-10 08-07-2014-23,1-25,1-22,8-33,5 1.3 14-15 08-07-2014-24,3-19,5-27,9-31,6 1 405 401 10-11 08-07-2014 n.m. n.m. -13,0 n.m. 66 4-5 08-07-2014-26,1 n.m. n.m. n.m. 63 4-5 08-07-2014-25,9 n.m. n.m. n.m. 66 105.2 08-07-2014 n.m. n.m. n.m. n.m. 105.3 08-07-2014 n.m. n.m. n.m. n.m. 63 5 0-5 -10-15 Model -38-6.700 µg/l, 40 µmol/l Model -38-13.500 µg/l, 80 µmol/l Model -21-6.700 µg/, 40 µmol/l Model -21-13.500 µg/, 80 µmol/l Gemeten waarden PCE "Beste fit" -27 1.5-10.000 µg/l, 60 µmol/l 103-3 -20-25 -30 1.3-21 -27 1.1 63 1.2 66 103-1 1001-35 -38-40 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0-1000 Concentratie PCE (µg/l)
Conclusie :
Jochem Bloemendaal en Jasper Schmeits
Is meten alles weten? Slim meten is meer weten! BodemBreed 24 november 2015 LantarenVenster, Rotterdam Nieuwe toepassingen bestaande technieken Jochem Bloemendaal BU Meten, inspectie en advies +31 61 53 39 62 6 Jochem.Bloemendaal@tauw.com @jochembloemenda linkedin.com/in/jochembloemendaal
Onderzoek naar beïnvloeding waterkwaliteit Nautische aspecten Kwaliteitsaspecten Mate van verontreiniging
Uitzoomen naar systeem
Uitzoomen naar gebied
Inzet non destructieve meetmethoden Radiometrisch onderzoek XRF: bepaling gehalten zware metalen XRF *nieuw*: bepaling gehalte fosfaat Gammaspecrometrie: minerale samenstelling Akoestisch onderzoek Subbottom profiling: bodemlagen in kaart brengen Extra nuttige informatie Dataverzameling en management
Technieken radiometrisch XRF Medusa
XRF
XRF Kwalitatieve en kwantitatieve bepaling metalen In veld (pistool) of in een lab-omgeving (zakjes)
-1.00 t.o.v. WP 16-1.50 1-2.00 puin(1/fijn) schelpen(2/fijn) sliblaag Matig slap 170 475 2 grijs (donker) zuigerb Vast sliblaag 650 grijs 3-2.50 23 4 bruin -1.00 t.o.v. WP 4 5 6-3.00-1.50-1.00 t.o.v. WP 10-1.00 t.o.v. WP 11 4 12 5 6-3.50-2.00 550-2.50-3.00-3.50 Slap sliblaag Matig vast sliblaag 1400 200 27 28 1 2 3 4 5 grijs -1.50 grijs -2.00 bruin -2.50-3.00 zuigerb Slap sliblaag sliblaag Slap sliblaag Matig vast sliblaag 1 2 3 4 5 1 2 3 grijs (donker) 4 grijs 5 bruin grijs (donker) -1.50 grijs -2.00 bruin zuigerb -2.50-3.00 zuigerb Slap sliblaag Matig vast sliblaag Slap sliblaag Vast sliblaag Matig vast sliblaag Slap sliblaag 680 Matig vast sliblaag 1140 400 130 2,3 4,3 1 2 3 4 5 6 1 grijs (donker) 2 grijs 1 grijs 3 grijs 2 4 grijs 3 5 4 bruin bruin 6 5 grijs (donker) grijs zuigerb zuigerb hout(1/fijn) schelpen(4/fijn) sliblaag Slap Matig vast sliblaag zuigerb Slap sliblaag Matig vast sliblaag 1 2 3 4 5 grijs (donker) grijs 1 grijs (donker) 2 grijs bruin 3 4 bruin 5 zuigerb zuigerb Slap sliblaag Matig vast sliblaag -4.00 Profielen conform NEN 5104 grijs (donker) 1 grijs 2 3 4 zuigerb -4.00 Profielen conform NEN 5104 1220855 : Provincie Zuid-Holland, waterbodemonderz 5-3.50-3.50 6-4.00-4.00
LAB mmol/kg P Fosfaat XRF Nieuw apparaat: lagere atoomnummers Fosfaat meten (totaalfosfaat) Naast andere metalen Onderzoek juni juli: inzet is veelbelovend Correlatie duidelijk aangetoond 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 XRF mmol/kg P Jasper Schmeits BU Meten, inspectie en advies +31 65 37 94 21 7 Jasper.Schmeits@tauw.com @Jasper.Schmeits linkedin.com/in/jasper-schmeits
Fosfaat XRF Beschikbaar fosfaat Meten met XRF: P-Totaal Ook meten met XRF Al, Mg en Fe Direct inzicht in relatie met P Verwachtingspatroon beschikbaar fosfaat Meet ook Zwavel en andere metalen: Kalium, Calcium Inzicht in sedimentkarakteristieken
Gammaspectrometer Medusa Minerale samenstelling Watergehalten Verontreinigingsgraad (daarnaast: Bodemhoogte) zand Medusa silt
Zware metalen (ppm) Gammaspectrometer Variatie in samenstelling en morfologie in kaart brengen Monsters met een bepaald risicoprofiel Vlakdekkend beeld van het watersysteem 2000 1600 Zink Koper 1200 800 400 0 0 20 40 60 80 Uranium (Bqkg -1 )
Subbottom profiling SURVEYBOOTJE BRON ONTVANGER AKKOESTISCHE GOLFPADEN SLIBLAAG KLEILAAG ZANDLAAG HARDE BODEM
Tot besluit: de boodschap Optimalisatie onderzoek en meetwerk: data-aanvullingen: 1.Bekijk waterbodemverontreinigingen en andere stoffen die de waterkwaliteit negatief integraal ten opzichte van het systeem Focus op gebieden / systemen (Waterbeheerder) Toets individuele locaties aan het grotere geheel 2.Maak een conceptueel model Wanneer treden risico s op? Wat verwacht je in je systeem?
Tot besluit: de boodschap Onderzoek en meetwerk data-aanvullingen: 3.Verzamel en benut (extra) gegevens over variatie in het systeem: Dieptes en lagen? Minerale samenstelling? Watergehaltes? 4.Gebruik de XRF om: Best en Worst cases te bepalen Gemiddeldes vast te stellen (minimaliseer mengmonsters) Fosfaat te meten
Veel succes met het meten aan de waterbodem! VOOR DE AANDACHT!
Frank Volkering
Bomen als duurzaam alternatief voor pump&treat Frank Volkering, Tauw bv Edward G. Gatliff, Applied Natural Sciences, Inc., USA Wim R. Staal, Paul A. van Riet, Dow Benelux bv
Phytocontainment Beheersing grondwater door vegetatie (bomen) Gebaseerd op een eeuwenoud principe Succesvol toegepast in de VS (stortplaatsen, industriële locaties) Potentieel duurzaam en kosteneffectief alternatief voor onttrekking met pump&treat
Pump&treat vs phytocontainment pump & treat phytocontainment onttrekkingspunten weinig met een hoog debiet veel met een laag debiet onttrekkingsregime continue of intermitterend, gelijk over hele periode variabel (dag/nacht, seizoen), toenemend met de tijd ruimtebeslag minimaal aanzienlijk onderhoud pompen, zuivering (verwisseling actief kool) maaien, snoeien, bemesten monitoring hydrologie, grondwaterkwaliteit hydrologie, grondwaterkwaliteit energieverbruik kosten aanzienlijk (pompen, zuivering, onderhoud) 1-20/m3 (afhankelijk omvang, type zuivering) minimaal (aanleg, onderhoud) duidelijk lager dan pump&treat* * Gatliff E. et al. Phytoremediation of soil and groundwater: economic benefits over traditional methodologies. In: M.N.V.Prasad, (ed), Bioremediation and Bioeconomy, Amsterdam: Elsevier, 2016, pp. 589-608
Praktijkvoorbeeld Verontreiniging met 1,4-dioxaan bij voormalige productielocatie Dow Terneuzen Moeilijke omstandigheden: Hoge concentraties van een mobiele, slecht afbreekbare stof Dieper grondwater (5-11 m mv) Industriële locatie met ruimtebeperking en strikte veiligheidseisen Invloed van getijde
Dwarsdoorsnede verontreiniging m +Dow Dioxane reactor Dioxane storage Site boundary Cover A Poorly permeable layer 5 m/y B Dioxane concentrations (mg/l) >100 mg/l 0.05-1 mg/l fresh 10-100 mg/l 1-10 mg/l < 0.05 mg/l saline 200 m
Haalbaarheidsonderzoek Krtitische aspecten Toxiciteit dioxaan Laboratorium studie Diepte verontreiniging TreeWell systeem met straw Benodigde vs beschikbare ruimte Schatting op basis van hydrologisch model en verdampingsstudies bosbouw Veiligheid en gezondheid Off-site test voor maken plantgaten (1 m diameter, 3.5 m diep) Dow specialist: gasophoping in boomkruin risico populieren + plantafstand vergroot bij gasleiding
Phytocontainment dioxaan pluim m +Dow Dioxane reactor Dioxane storage 185 bomen 54 bomen Site boundary Cover A Poorly permeable layer B fresh saline 46
Impressies aanleg en voortgang 2013 2015
Hydrologisch effect Positieve gradiënt = beheersing
Effect op verontreiniging Baseline 2013 Gedrag conform verwachting: In het groeiseizoen wordt de dioxaan pluim in aquifer A het beheersgebied ingezogen Effect aan terreingrens wordt pas op langere termijn verwacht
Overige monitoring Gezondheid bomen goed, gemiddelde groei 2013-2015: 70% In situ meting verdampingssnelheid: Indicatieve opname snelheid 8-10 m 3 per boom per jaar (gedimensioneerd op 10-12 m 3 /jaar vanaf 5 e jaar) X Uitdamping dioxaan < 1% van geschatte opname
Ten slotte. Phytocontainment is een serieus alternatief voor klassieke hydraulische beheersing: Bewezen techniek Goed te dimensioneren Duurzaam Kosteneffectief Obstakels voor toepassing: Imago/acceptatie (onbekend maakt onbemind) Ruimtebeslag (beschikbare ruimte vs benodigd debiet)
Bedankt voor uw aandacht! F. (Frank) Volkering PhD consultant Tauw bv Handelskade 37 Postbus 133 7400 AC Deventer www.tauw.nl M +31 61 10 25 42 8 T +31 57 06 99 79 5 KvK 38.01.49.85 E-mail: frank.volkering@tauw.com
Johan Valstar
Extra stimulatie van afbraak verontreinigingen bij WKO Johan Valstar
Inhoud 1. Inleiding 2. Resultaten promotieonderzoeken 3. Vertaling naar praktijk
Standaard WKO in verontreinigd debiet Onderzoek sanerende werking (Meer met Bodemenergie) Biowasmachine (Utrecht), Strijp-S (Eindhoven) Geen direct bewijs voor betere afbraak, wel wat indirecte indicaties Resumerend lijkt dus de ambitie om via WKO-systemen de van nature optredende in situ processen te versnellen en daarmee versneld een kwaliteitsverbetering te realiseren te optimistisch... Combinaties van WKO-systemen met gestimuleerde afbraak kan daarbij een aanvullende bijdrage leveren. (Meer met Bodemenergie, Rapport 11 Gebiedsgericht grondwaterbeheer)
Redox processen Afbraak organisch stof m.b.v. zuurstof nitraat ijzer (3+) sulfaat methanogeen Per Tri CIS VC bacteriesoorten Bijzonderheid ijzer (3+): FeOOH (s) + H 2 O -> Fe 3+ (l)+ 3 (OH) -
2 Promotiestudies gestart in MMB-project 4 juni 2015 8 december 2015
Batch experiment WVP Utrecht: Redox conditie Afbraakcondities slecht Redox conditie is limiterend (IJzer reducerend) Verbetering redox door elektronen donor Ascorbic acid Lactate
Stimulatie afbraak
Conclusie batchexperimenten Toevoeging alleen organisch stof werkt niet goed totdat ijzer (3+) uitgeput raakt Toevoeging bacteriën werkt sneller en vollediger
Reactief transport model Wiskundig model door Malaguerra et al. (2011)
Reactief transport model Malaguerra et al. (2011)
Conclusie model Volledige afbraak VOCl wordt bereikt Wel > 4 ton lactaat nodig voor WKO met volume van 30.000 m 3 maar ph 13 is niet realistisch Wiskundig model gebaseerd op batch experimenten V water > V Bodem Reductie van IJzer (3+) wordt waarschijnlijk geremd bij hogere ph
Kolomproef: Robuustheid & verstopping Nitraat toevoegen Redoxpotentiaal omhoog DHC populatie verdwijnt Minder afbraak Weerstand neemt toe door neerslag IJzer, maar niet door afbraak
Temperatuureffect afbraak bij WKO en BWW
Conclusie temperatuureffect Afbraak CIS-DCE gaat sneller dan natuurlijk: WKO:13 x BWW: 8,5 x Bij goede redox-condities en bacteriepopulatie
Vertaling naar de praktijk: Kansrijk Bacteriën toevoegen: Proef bij Brabant Water (toevoeging van bacteriën) Vraag: robuustheid Toevoegen elektrondonor: organisch stof of Fe(0): Effect verhoogde ph op ijzerreductie Vraag: werking en robuustheid Vraag: hoeveelheid en verdeling ijzer(3+) in bodem Vracht organisch stof in WKO? Gerichte behandeling: Opsporing diepte, richting pluim bij 1 e aankomst put Lokale reactieve zone
Vertaling naar de praktijk: kennis 1. Weten veel maar nog niet alles 2. Kolomproeven, veldexperiment ipv alleen batchexperimenten 3. Kans verstopping door afbraak VOCL is klein 4. Kansrijke mogelijkheden en faalmechanismen 5. Gerichte haalbaarheid- en optimalisatie studies nu mogelijk
Grond in lab in behandeling 3 deelmonsters van 5 ml = 3 x 0,000005 = 0,00015 m 3 1 / 333.000.000