Masterproef Onderzoeksstudie naar een saneringstechniek toepasbaar op veenlagen op de site Carcoke Studiegebied Industriële wetenschappen en technologie Opleiding Master in de industriële wetenschappen: Milieukunde Academiejaar 2007-2008 Mieke Vanhessche
Voorwoord Hier ziet u het resultaat van een jaar lang werken en een afronding van mijn studies op de Hogeschool West-Vlaanderen dept. PIH. Het schrijven van deze masterproef heeft mij de kans gegeven om alles omtrent bodemsaneringen beter te leren kennen. Ik heb de interesse zeker beet en het is een vak waar ik mij verder in zou willen verdiepen. Deze masterproef zou zeker niet tot stand gekomen zijn zonder de hulp van enkele mensen die ik hier graag uitvoerig wil bedanken. Als eerste wil ik Dhr. Alain Coopman en Pieter Schrooten bedanken voor hun vriendelijke ontvangst op de bureaus van Soresma in Antwerpen en hun feedback. Ook Dhr. Vincent Kindt voor de tijd te vinden om mijn masterproef te lezen en zijn opmerkingen door te sturen. Mijn interne promotor dhr. Guy Maes wens ik te bedanken voor de begeleiding van deze masterproef, hij heeft me op weg geholpen met concrete voorstellen voor dit onderzoek. Tot slot wil ik nog enkele mensen in de bloemetjes zetten. Mijn ouders omdat ze mij de kans gegeven hebben deze studies aan te vangen. Zonder hun financiële en emotionele steun zou ik nooit deze studies kunnen hebben voltooien, hun aanmoedigingen en hun oprechte interesse gaven mij dat extra steuntje in de rug. In het bijzonder wil ik mijn moeder bedanken voor haar bemoedigende woorden en engelengeduld wanneer ik het allemaal wat minder zag zitten, ook al had zij het dit jaar niet altijd even gemakkelijk. Mijn zus verdient hier ook vermeld te worden omdat zij altijd en overal voor mij klaar staat. Ook mijn vrienden krijgen een extra dankwoordje voor hun onvoorwaardelijke steun, hun luisterend oor en de amusante momenten. Met hen heb ik een fantastische 4 jaar doorgebracht vol met onvergetelijke herinneringen. Bedankt allemaal! Mieke Vanhessche Mei 2008 I
Inhoudsopgave Deel I : Literatuurstudie...2 1 Carcoke NV...2 1.1 Betrokken partijen...2 1.2 Historiek Carcoke...6 1.3 Productieproces cokes...7 2 Aanwezige verontreinigingen...11 2.1 Polycyclische aromatische koolwaterstoffen...11 2.2 Teer...13 2.3 BTEX...16 2.4 Cyaniden...18 2.5 Minerale olie...18 2.6 Zware metalen...19 3 Veen...20 3.1 Wat is veen?...20 3.2 Classificatie van veen...21 3.3 Eigenschappen veen...24 4 Saneringstechnieken...28 4.1 Bodemsaneringsproject...28 4.2 Zelf vooropgestelde saneringstechnieken...32 Deel II: Praktijktoetsing...41 1 Karakterisering veen...41 1.1 Bulkdensiteit...41 1.2 Watergehalte en droge stofgehalte...42 1.3 Organisch stofgehalte...43 1.4 Zuurtegraad...44 1.5 Porositeit...44 1.6 Korrelgrootteverdeling...47 1.7 Hydraulische conductiviteit...52 1.8 Visuele waarnemingen...53 1.9 Microscopie...55 2 Haalbaarheid saneringstechnieken...57 2.1 Methoden...57 2.2 Resultaten...63 Algemene besluiten...69 Literatuurlijst...72 Bijlagen... - 1 - II
Gebruikte symbolen en afkortingen OVAM NV SA IVA PAK MAK BTEX EPA BSP BSN VOC ev UV CF PID OS DS BLE AIR Openbare Vlaamse Afvalstoffen Maatschappij Naamloze Venootschap Société Anonyme Intern Verzelfstandigd Agentschap Polycyclische Aromatische Koolwaterstoffen Monocyclische Aromatische Koolwaterstoffen Benzeen, Tolueen, Ethylbenzeen, Xyleen U.S. Environmental Protection Agency Bodemsaneringsproject Bodemsaneringsnorm Vluchtige Organische Componenten elektrovolt Ultraviolet Correctiefactor Photo Ionization Detector Organische stof Droge stof Bodemluchtextractie Airsparging III
Lijst figuren Figuur I.1.1 Logo OVAM...3 Figuur I.1.2 Logo Soresma...5 Figuur I.1.3 Ovenbatterij cokesfabriek met grootste emissiepunten...8 Figuur I.1.4 Flowchart productie cokes en gassen...10 Figuur I.2.1 Samenstelling teer...14 Figuur I.3.1 Veen van op de site...20 Figuur I.3.2 Formatie veen...22 Figuur I.3.3 Indeling en benaming van organische stofklassen...23 Figuur I.3.4 Bodemdaling door drooglegging van veen...26 Figuur I.4.1 Pneumatic fracturing...33 Figuur I.4.2 Bodemluchtextractie...33 Figuur I.4.3 Airsparging...35 Figuur I.4.4 Electro-reclamatie...38 Figuur I.4.5 Elektroden en ontrekkingsfilter opbouw...38 Figuur I.4.6 Voorbeeld elektroden configuratie...39 Figuur II.1.1 Cumulatieve distributiecurve niet-gedroogd veen...49 Figuur II.1.2 Cumulatieve distributiecurve ovendroog veen...50 Figuur II.1.3 Opstelling...53 Figuur II.1.4 Grafiek ontwateringscurve...54 Figuur II.1.5 Scheurvorming in veen...54 Figuur II.1.6 Veen...56 Figuur II.1.7 Veen met herkenbare plantenresten...56 Figuur II.2.1 Schema werking PID...58 Figuur II.2.2 PID-meter MiniRAE 2000...58 Figuur II.2.3 Instellingen PID-meter in ProRAE-Suite (screenshot)...59 Figuur II.2.4 Laboratoriumopstelling bodemluchtextractie...60 Figuur II.2.5 Laboratoriumopstelling airsparging...60 Figuur II.2.6 Laboratoriumopstelling electroreclamatie...61 Figuur II.2.7 Proefopstelling...62 Figuur II.2.8 Resultaten PID-meting initiële test...63 Figuur II.2.9 Vergelijking 3 technieken: continue beluchting...64 Figuur II.2.10 Vergelijking: BLE en AIR: Periodieke beluchting: 5 min aan - 15 min uit.65 Figuur II.2.11 Vergelijking verloop 3 saneringstechnieken...66 Figuur II.2.12 Vergelijking BLE, AIR en E-R met alle beluchtingsregimes...67 Figuur II.2.13 Vergelijking testen op E-R...68 Figuur II.2.14 Vergelijking testen E-R deel 2...68 IV
Lijst tabellen Tabel I.2.1 PAK's en Henry constante...11 Tabel I.2.2 PAK-lijsten...12 Tabel I.2.3 Fysische eigenschappen steenkoolteer...14 Tabel I.2.4 Teer MAK/PAK chemische compositie...15 Tabel I.2.5 Chemische en fysische eigenschappen van BTEX...16 Tabel I.2.6 Bruikbare elektronacceptoren voor anaërobe afbraak van BTEX...17 Tabel I.3.1 Veen en trofiegraad...25 Tabel I.3.2 Eigenschappen veen...27 Tabel I.3.3 Eigenschappen veen...27 Tabel I.3.4 Eigenschappen veen...27 Tabel I.4.1 Overzicht van het volume te ontgraven en verontreinigde grond ter hoogte van het fabrieksterrein in functie van de maximale ontgravingsdiepte (m-mv) en het inschattingsscenario...30 Tabel I.4.2 Overzicht van de verschillende saneringsalternatieven voor de grondverontreiniging...31 Tabel I.4.3 Overzicht van de budgetramingen voor de verschillende alternatieven voor de behandeling van de grond...32 Tabel II.1.1 Resultaten bulkdensiteit...41 Tabel II.1.2 Resultaten watergehalte en droogrest...42 Tabel II.1.3 Resultaten organisch stofgehalte...43 Tabel II.1.4 Resultaten porositeit...46 Tabel II.1.5 Resultaten zeeftest niet-gedroogd veen...49 Tabel II.1.6 Parameters korrelgrootteverdeling niet-gedroogd veen...49 Tabel II.1.7 Resultaten zeeftest ovendroog veen...50 Tabel II.1.8 Parameters korrelgrootteverdeling ovendroog veen...51 Tabel II.1.10 Resultaten visuele waarnemingen...53 Tabel II.1.11 Bevindingen microscopie...55 Tabel II.2.1 Uitgevoerde testen...62 V
Inleiding Het terrein, waar vroeger Carcoke NV zijn activiteiten uitvoerde, heeft door de jaren heen aanzienlijk veel meegemaakt. Van vernieuwingen en wederopbouw na wereldoorlogen tot de sluiting en sloop van het bedrijf. Na de sloop laat Carcoke NV een zwarte vlek na op de bodemkaart zoals zoveel andere verlaten industriële sites die Vlaanderen rijk is. De bodem en het grondwater bij Carcoke zijn sterk vervuild met talrijke verontreinigingen. De OVAM staat nu voor de uitdaging om het terrein te saneren. Zo krijgt het de kans om hergebruikt te worden in het bestaande bedrijventerrein in de zeehaven. Al enkele studies zijn uitgevoerd in verband met de sanering van het terrein. Het bodemsaneringsproject, opgesteld door het ingenieursbureau Soresma NV, is hier een voorbeeld van. De voorgestelde saneringswijzen zijn echter een dure kwestie. Jan Verschatse heeft in zijn eindwerk als alternatief biologische saneringstechnieken voorgesteld. Die technieken hebben als nadeel dat de gewenste resultaten soms pas na lange tijd bereikt worden. Een ander probleem is de bodemsamenstelling van het terrein. Op verschillende locaties en dieptes bevinden er zich veenlagen. Over de formatie van veen is in de literatuur veel gekend, maar over de fysische en chemische eigenschappen liggen de gevonden waarden in de literatuur nogal ver uiteen. Uit ervaring is gebleken dat bij het voorstellen van een saneringstechniek best zoveel mogelijk geweten is over de grondsoort. Dit eindwerk heeft als doel een bijdrage te leveren tot het voorstellen van saneringstechnieken die toepasbaar zijn op de veenlagen en een karakterisering van het aanwezige veen tot stand te brengen. Het eindwerk is opgedeeld in drie grote delen: een literatuurstudie, een praktijktoetsing en een algemeen besluit. In de literatuurstudie wordt in hoofdstuk 1 alles beschreven over Carcoke NV: de geschiedenis en het productieproces van de cokes. De verontreinigingen die het productieproces met zich meebrachten worden verder toegelicht in hoofdstuk 2. Hoofdstuk 3 vat alles samen wat over veen als grondsoort in de literatuur gevonden wordt. In het laatste vierde hoofdstuk van dit deel komen de verschillende saneringstechnieken aan bod. Deze worden mogelijk geacht voor de sanering van het veen. De technieken worden kort toegelicht. Het tweede deel van het eindwerk is een praktijktoetsing. In hoofdstuk 1 wordt de karakterisering van het veen uitgevoerd. De haalbaarheid van de vooropgestelde saneringstechnieken wordt getest in hoofdstuk 2. Ten slotte volgt een algemeen besluit. Inleiding 1
Deel I : Literatuurstudie 1 Carcoke NV In dit hoofdstuk komt alles omtrent de voormalige fabriek Carcoke NV aan bod. De partijen die betrokken zijn met de sanering van het terrein worden kort voorgesteld. Het ontstaan van Carcoke NV en de ontwikkelingen en vernieuwingen door de jaren heen tot de sluiting wordt besproken. Daarnaast wordt uitgelegd hoe steenkool tot cokes worden vervaardigd en welke verontreinigende stoffen vrijkomen bij dit productieproces. 1.1 Betrokken partijen 1.1.1 OVAM [1] De Openbare Vlaamse Afvalstoffenmaatschappij, kortweg OVAM, is opgericht naar aanleiding van het Afvalstoffendecreet van 2 juli 1981. De OVAM is een intern verzelfstandigd agentschap (IVA) met rechtspersoonlijkheid d.w.z. dat de OVAM belast is met welbepaalde beleidsuitvoerende taken van het Vlaamse Gewest en beschikt daarbij over operationele autonomie. Hilde Crevits, op dit moment (2008) Vlaams minister van Leefmilieu, is bevoegd voor het Vlaamse Afvalbeleid. De OVAM staat in voor de voorbereiding en de concrete uitvoering. De naam OVAM doet verkeerdelijk vermoeden dat de instantie zich enkel bezig houdt met de afvalproblematiek. Ook de taken van het ambtshalve verwijderen van afvalstoffen en het saneren van verontreinigde gronden neemt de instantie op zich. In 1995, bij het invoeren van het bodemsaneringsdecreet, werd deze laatste taak meer uitgebreid. De opdrachten van de OVAM zijn nauwkeurig omschreven en afgebakend in de beide decreten. Sinds de oprichting zijn verschillende succesvolle projecten tot stand gekomen o.a. de gescheiden ophaling van het huisvuil, uitbouw van containerparken, Door het vermijden van nieuwe bodemverontreiniging in Vlaanderen en verdere sanering van gronden met historische vervuiling draagt de OVAM bij tot een beter leefmilieu en een verhoging van de levenskwaliteit. Om dit te realiseren beschikt de OVAM over zowel juridische, fiscale als sociale instrumenten. De terugnameplicht, bodemattesten, heffingen, subsidies, sensibilisering en informatievoorziening zijn hiervan voorbeelden. Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV 2
Volgens het bodemsaneringsdecreet moet de saneringsplichtige zelf instaan voor de sanering van de vervuilde bodem. Soms is het moeilijk om de schuldige van de vervuiling te vinden of aansprakelijk te stellen omdat de vervuiling vaak al is opgetreden alvorens er nog maar sprake was van een milieuwetgeving. Dan staat de OVAM in voor het ambtshalve saneren van het terrein. Hierbij voert de instantie het beschrijvend bodemonderzoek, het bodemsaneringsproject, de bodemsaneringswerken en nazorg uit en doet daarbij beroep op erkende organisaties zoals bodemsaneringsdeskundigen, veiligheidscoördinatoren en aannemers. Dit is ook het geval met de site van Carcoke te Zeebrugge. Het terrein ligt er zwaar vervuild bij en kan een gevaar vormen voor de omwonenden in het nabij gelegen dorp Zwankendamme. Samen met de vereffenaar van de NV Carcoke is er een overeenkomst gesloten zodat het Vlaamse Gewest het terrein kocht voor een symbolische euro als het zelf instond voor de sanering. De OVAM kreeg daarboven op een som van 5,3 miljoen euro uit het actief overschot van de vereffenaar. Het terrein in Zeebrugge is ongeveer 15 hectare groot en de waarde van het terrein wordt geschat op 3,1 miljoen euro. Terwijl de saneringskosten zelf geraamd worden tussen de 30 en 35 miljoen euro. De OVAM is nu eigenaar van de grond en kan deze na sanering terug verkopen. [2] Figuur I.1.1 Logo OVAM [1] De Openbare Vlaamse Afvalstoffenmaatschappij (OVAM) Stationsstraat 110 B-2800 Mechelen Tel 015/284.284 Fax 015/203.275 info@ovam.be http://www.ovam.be Contactpersoon OVAM: Dhr. Vincent Kindt Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV 3
1.1.2 Soresma [3] De OVAM heeft het studiebureau Soresma NV aangesteld als erkend bodemsaneringsdeskundige voor de sanering te Carcoke. Soresma heeft in 2003 het bodemsaneringsproject opgesteld voor de site. Hierin werden de resultaten van de eerder uitgevoerde bodemonderzoeken, resultaten van bijkomende studies en verschillende relevante saneringstechnieken in opgenomen. Soresma is een onafhankelijk ingenieurs- en adviesbureau dat actief is als raadgever en expert voor zowel openbare besturen, bedrijven als particulieren. Het bedrijf omvat rond de 225 gespecialiseerde medewerkers in de vestigingen Antwerpen, Genk, Gent, Namen, Nijlen en Tielt. Het is een dochteronderneming van Oranjewoud NV uit Nederland. Soresma gaat uit van een projectmatige en multidisciplinaire aanpak waarbij het studiebureau beschikt over 11 werkgebieden. Bodem Bodemonderzoek, grondverzet, bodemsanering, bodemerosie Milieu Inschatten milieu-effecten, milieuadvies, milieu-administratie, milieuzorgsystemen, Water Studieopdrachten: waterbeleid, oppervlaktewater, grondwater, afvalwater, sedimentbeheer, kustzonebeheer, watergebonden infrastructuur, scheepvaart, milieueffectenstudies en waterbeheersystemen Energie Uitvoeren energiestudies en opmaken van energieplannen voor industrie volgens de wettelijke bepalingen Uitvoeren energiescans Energie-adviezen voor de bouwsector Integrale ondersteuning van industriële projecten (haalbaarheidonderzoek, WKK- en groene stroomcertificaten Beleid Raadgever en expert op alle beleidsniveaus: openbare besturen, bedrijven en particulieren Beslissingsondersteunende systemen, strategisch haalbaarheidsonderzoek, maatschappelijke impactstudies, kosten-batenanalyse Natuur Terreinonderzoek, inventarisatie, monitoring, effectenanayse, natuurontwikkeling, -inrichting en -beheer, Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV 4
Ruimte Opmaak gemeentelijke ruimtelijke structuurplannen Gemeentelijke mobiliteitsplannen Infrastructuur Realisaties projecten inzake waterbeheer, inrichting van waterlopen, kustzonebeheer en maritieme bouw Realisaties projecten inzake droge infrastructuur zoals wegenaanleg, inrichting publieke ruimte, sportvelden, recreactieprojecten,.. Veiligheid Advies voor interne preventieadviseur: opzetten van veiligheidsbeheerssystemen (bv. VCA, OHSAS), uitvoeren taak- en risicoanalyses, uitvoeren procesveiligheidsanalyses, opstellen explosieveiligheidsdocument, opstellen van bedrijfsnoodplannen, Veiligheidscoördinator voor bouwwerven Topografie Klassieke landmeetkunde van gebouwen en terreinen, uitzetten en inmeten van werven in uitvoering, lijning van machines en assen, piping GEO-ICT Gespecialiseerde CAD-, GIS-, WEB- en monitoroplossingen Geïntegreerde beheersystemen gebaseerd op realtime-gegevensinzameling Advies, begeleiding en opleiding Figuur I.1.2 Logo Soresma [3] Soresma n.v. Britselei 23 2000 Antwerpen Telefoon: +32 (0) 3 221 55 00 Telefax: +32 (0) 3 221 55 01 info@soresma.be Contactpersoon Soresma: Dhr. Alain Coopman; Dhr. Pieter Schrooten Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV 5
1.2 Historiek Carcoke Toen op het einde van de 19 de eeuw de Belgische regering besloot een nieuwe haven te bouwen in Zeebrugge, werd tegelijkertijd besloten om in deze haven een cokesfabriek te bouwen. Deze fabriek zou Engelse steenkool omzetten in cokes voor de staalindustrie in het Ruhrgebied en in de Elzas. In 1910 bestond de fabriek uit een kolenmagazijn, een kolentoren, vier ovenbatterijen, een benzolfabriek, een gaszuivering, een sulfaatrecuperatie, een gashouder, een teerdestillatie, een werkplaats en kantoorgebouwen. Werknemers kwamen zich rond de fabriek vestigen in Zeebrugge, Lissewege en in Zwankendamme werden enkele huizen gebouwd voor het onderhoudspersoneel van de fabriek. Rond 1927 waren de eerste ovenbatterijen versleten en daarop werd in 1930 een vernieuwde installatie, met 50 nieuwe en grotere cokesovens en een installatie voor recuperatie van bijproducten, in bedrijf gezet. In de jaren 30 werd een elektriciteitscentrale gebouwd op de terreinen van de cokesfabriek. Die centrale leverde elektriciteit aan de fabriek en het regionale net. Net voor de Tweede wereldoorlog draaide de productie van de cokesfabriek op volle toeren. De vraag naar staal was groot door de oorlog die voor de deur stond. Tijdens de Duitse bezetting kende de fabriek een turbulente periode. Door bombardementen werd een gasleiding geraakt met gevolg dat de ovens werden uitgeschakeld en de fabriek stil viel. In 1945 werd de schade aan de ovens hersteld en startte de fabriek opnieuw op. De ovenbatterij vernieuwde in 1954 volledig voor een tweede keer met 25 ovens. In 1959 werd nog een tweede batterij gebouwd van 35 ovens. De oude batterij van 50 ovens werd hierbij stilgelegd. De jaren 60 waren de gouden jaren en produceerde de fabriek op volle kracht. In 1965 vervlaamste de Fours à Coke de Zeebrugge SA naar Kooksfabriek van Zeebrugge NV. Op 23 december 1975 fusioneerden de cokesfabriek van Zeebrugge met deze van Marly en Tertre. De maatschappij heette vanaf nu NV Carcoke. Maar door de slechte economische toestand, de slabakkende staalproductie, de sluiting van de Limburgse koolmijnen, de zware concurrentie uit Azië en de milieuproblematiek, werd de fabriek in 1996 verplicht de boeken te sluiten. Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV 6
Door vandalisme en diefstal na de sluiting kwam de site al vrij snel in verval. Gebouwen en installaties werden ernstig beschadigd en tal van onderdelen verdwenen. De installaties leden ook zware schade door de grote impact van de zoute zeelucht. In het honderdjarige bestaan van de fabriek heeft de site snelle en ingrijpende veranderingen ondergaan. Tussen 2004 en 2006 werden de fabrieksgebouwen ontmanteld. Nu kan de OVAM beginnen met de eigenlijke sanering van het fabrieksterrein. Over de precieze nieuwe bestemming van de grond is nog geen uitsluitsel, wel is het zeker dat het gebruikt zal worden voor havengebonden industrie. [4,5,6] 1.3 Productieproces cokes Om de behoefte van stadsgas te dekken enerzijds en anderzijds om een brandstof te bekomen, die kon dienen om zuiver staal te fabriceren, werd eind 19 de eeuw tijdens de industriële revolutie overgegaan tot het vergassen van steenkool. Steenkool met veel vluchtige bestanddelen werd gebruikt bij gasfabrieken om stadsgas te fabriceren, terwijl steenkool met weinig vluchtige bestanddelen werd gebruikt in cokesfabrieken. De beide productieprocessen zijn gelijkaardig. De bijproducten die gevormd worden tijdens het vergassen van steenkool waren sterk gegeerd en ooit steeg hun waarde zelf boven de waarde van de cokes. Tegenwoordig wint men de meeste chemicaliën uit aardolie. De petrochemie verving de carbochemie en er brak een zwarte tijd aan voor de cokesfabrieken. Cokes worden tegenwoordig enkel nog gebruikt in hoogovens. Ze worden in de metallurgie ingezet om ijzer uit ijzerertsen te verkrijgen. In hoogovens wordt hete lucht van rond de 1200 C door een mengeling van ijzerertsen en cokes geblazen. Uit de cokes komt zo koolstofmonoxide vrij, die de ijzeroxiden reduceert en laat smelten tot vloeibaar ijzer, dat langs onderen in de ovens kan worden afgetapt. De cokes hebben drie functies in de hoogovens: brandstof, houder voor de ertsen en reductiemiddel. De cokes die in Carcoke werden geproduceerd waren eveneens bestemd voor de staalindustrie. In Carcoke werden de cokes verkregen door een droge destillatie van steenkolen. Hierbij werden de steenkolen verhit in afwezigheid van zuurstof bij temperaturen tussen de 900 en 1100 C. Om een optimale verhitting te verkrijgen werden de steenkolen eerst gebroken en vermalen tot fracties met een diameter van ongeveer 4 mm. Daarna werd de gemalen steenkool vervoerd naar de kolentorens voor opslag. Als de ovens gevuld moesten worden, kwam de vulwagen via het spoor een lading ophalen bij de kolentorens. De vulwagen, vol Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV 7
met steenkoolgruis, reed boven de ovens op een dubbel spoor en loste zijn lading in elke oven van de ovenbatterij. De ovengaten, afgesloten met deksels, werden enkel geopend voor het lossen. De ovenbatterij bestond uit een reeks van cokesovens met telkens een verbrandingskamer ertussen. Daar verbrandde ongeveer 40 % van het gezuiverde cokesgas en zorgde het zo voor de opwarming van de ovens. In elke oven was er een uitlaat voorzien voor de vluchtige stoffen die ontsnapten tijdens de pyrolyse. Figuur I.1.3 Ovenbatterij cokesfabriek met grootste emissiepunten [7] Het geproduceerde gas werd verzameld in een gasverzamelbuis en gezuiverd in de bijproductenfabriek. Het duurde ongeveer 15 tot 20 uur om goede cokes te verkrijgen. Na het verblijf in de ovens werden de cokes uit de ovens gestoten en opgevangen in karren. Die karren reden met de hete cokes naar de blustoren. Deze afkoeling was nodig opdat de cokes niet spontaan zouden ontbranden als ze in contact kwamen met de lucht. Na het blussen werden ze op een cokeshelling gestort, waarna een transportband de cokes naar een zeefinstallatie voerde om de verschillende fracties af te zeven. Die verschillende fracties werden dan afgevoerd via vrachtwagens naar de afnemers. Het geproduceerde gas bevatte waterstof, methaan, ethyleen, koolstofmonoxide, koolstofdioxide, waterstofsulfide, ammoniak, zwaveloxides, stikstofoxides, vluchtige organische verbindingen, polycyclische aromatische koolwaterstoffen, stofdeeltjes en zware Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV 8
metalen. Daarnaast waren ook volgende bijproducten aanwezig in het cokesovengas: teer, benzeen, fenolen, pyridine, waterstofdisulfide, waterstofcyanide en koolstofdisulfide. Het gas werd via de verzamelbuis aangezogen naar de bijproductenfabriek. Een eerste stap in de zuivering was een zwakke ammoniakale douche waar ammoniakaal water en teer condenseerden en zo apart werden opgevangen. Daarna werd het gas afgekoeld door drie condensators. De teer werd naar de teerbekkens gepompt om daar te ontwateren. Het gas werd verder verzadigd met zwavelzuur. Zo zuurde de ammoniak aan en werd ammoniaksulfaat gevormd, dat uitkristalliseerde. Dit werd opgeslagen en afgevoerd als meststof. Het gas was hierdoor weer opgewarmd en werd terug gekoeld in secundaire wastorens. Bij deze afkoeling werd naftaleen uit het gas gecondenseerd. Daarna werd de naftaleen uit het water gescheiden en terug in de teer gesmolten. Vervolgens werd het gas naar een tertiaire koeling gezogen, waar benzol werd uitgedestilleerd door middel van wasbenzine (anthraceen). De benzol samen met de wasolie werd onderaan de toren opgevangen. Daarna volgende een destillatie om de benzol uit de wasolie te krijgen. Na het verwijderen van de benzol bevatte het gas nog hoge concentraties van diwaterstofsulfide. Daarom werd nog een ontzwavelingsinstallatie gebouwd volgens het Stretford-procédé. Diwaterstofsulfide werd door een kalkoplossing en oxidatie met vanadaat omgezet in elementair zwavel. Om het overtollige gas nog te verkopen als stadgas was nog een allerlaatste zuiveringsstap nodig. Het gas moest vrij zijn van cyaniden. Daardoor werd het gas door bakken met ijzeraarde geblazen. In de aarde werden zo ijzercyaniden complexen gevormd. Bij verzadiging van de aarde werden de bakken leeggeschept en werd de aarde geregenereerd door buiten te verluchten. Hierbij kwam cyanidegas vrij of loogde de cyaniden uit in de bodem bij regenval. Het gezuiverde gas werd opgeslagen in een gashouder. De componenten waren CO, CO 2, CH 4 en H 2. Deels gebruikte men het gas om de ovens te verwarmen, deels werd het gebruikt als stadgas en een ander deel werd naar een compressiestation gestuurd waar waterstofgas werd afgescheiden en verkocht. Het overtollige gas werd afgefakkeld. [7,8] Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV 9
De volgende flowchart toont aan waar en welke stoffen tijdens het productieproces van de cokes vrijkomen. Figuur I.1.4 Flowchart productie cokes en gassen [7] Deel I - Hoofdstuk 1: Carcoke NV 10
2 Aanwezige verontreinigingen Zoals in het vorige hoofdstuk wordt aangekaart komt er bij de productie van cokes veel verontreinigende stoffen vrij. In dit hoofdstuk worden de belangrijkste besproken. Deze omvatten de polycyclische aromatische koolwaterstoffen, teer, BTEX (verzamelnaam voor: benzeen, tolueen, ethylbenzeen en xyleen), cyaniden, minerale olie en zware metalen. Hun fysische en chemische eigenschappen worden weergegeven. 2.1 Polycyclische aromatische koolwaterstoffen Polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK s) zijn organische verbindingen die tenminste twee geconjugeerde aromatische ringen bevatten, die uitsluitend bestaan uit koolstof en waterstof. De verbinding mag dus geen functionele groepen bevatten. PAK s ontstaan bij onvolledige verbranding van koolstofhoudende materialen zoals hout, fossiele brandstoffen, tabak, voedingsstoffen, Ze kunnen dus zowel op een natuurlijke als antropogene wijze ontstaan. Antropogene voorbeelden waar PAK s kunnen bij vrijkomen zijn roken, gebruik van fossiele brandstoffen, gemotoriseerd verkeer, afvalverwerking,. Bij bosbranden en vulkanische activiteit kunnen ook PAK s vrijkomen. De natuurlijke bijdrage van PAK s kan verwaarloosd worden. Tot de PAK s rekent men enkele honderden stoffen waarbij onderscheidt gemaakt wordt tussen een aantal vluchtige (bv. naftaleen) en een grote meerderheid niet-vluchtige (bv. benzo(a)pyreen). Bij toename van het aantal benzeenringen van de stof, vermindert de wateroplosbaarheid en neemt de vluchtigheid snel af. [9] Tabel I.2.1 PAK's en Henry constante [10] Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen 11
Het gevaar van deze stoffen is dat de meeste giftig en carcinogeen zijn. Omdat er zoveel verschillende soorten PAK s zijn is het onmogelijk om voor elke individuele PAK een norm te bepalen waarbij schadelijkheid voor het milieu en de gezondheid wordt aangetoond. Door de manier van ontstaan van PAK s komen er meestal verschillende PAK s tegelijk voor. Daarom werden voor analyses en normen te vereenvoudigen PAK-lijsten opgesteld die bestaan uit een pakket van 6 tot 16 verschillende PAK s. [9] Tabel I.2.2 PAK-lijsten [9] Borneff (6) OVAM (10) EPA (16) Naftaleen X X Acenaftyleen X Acenafteen X Fluoreen X Fenanthreen X X Anthraceen X Fluorantheen X X X Pyreen X Benzo(a)anthraceen X X Chryseen X X Benzo(b)fluorantheen X X X Benzo(k)fluorantheen X X X Benzo(a)pyreen X X X Indeno(1,2,3,c,d)pyreen X X X Dibenzo(a,h)anthraceen X Benzo(g,h,i)peryleen X X X Op de site van Carcoke is er vooral een vervuiling van naftaleen en benzo(a)pyreen aanwezig. Deze laatste is ook de meest toxische van de PAK s. Steenkoolteer, aanwezig op de site door de productie van cokes, is een grote bron van PAK s. Meer uitleg in hoofdstuk 2.2. PAK s met lage moleculaire massa zijn biodegradeerbaar. De 2- en 3-ring polycylische aromatische verbindingen zijn snel tot matig aeroob afbreekbaar. Ook kunnen sulfaat en Fe(III) de afbraak versnellen. [11] Langere ketens dus verbindingen met 4 en meer ringen zijn persistenter en zijn overwegend slecht afbreekbaar. Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen 12
2.2 Teer Bij de pyrolyse van plantaardig materiaal zoals hout en steenkool ontstaat teer. Het is een mengselproduct en wordt meestal omschreven als een donkere stroperige en kleverige substantie met een karakteristieke geur. Die geur komt door de aanwezige fenolen en naftaleen. Teer is een complexe substantie. Ongeveer 400 verschillende bestanddelen zijn tot nu toe geïdentificeerd, maar aangenomen wordt dat er tot 10.000 verschillende stoffen aanwezig kunnen zijn. De compositie en eigenschappen van de teer hangt af van de temperatuur waarbij de droge destillatie werd uitgevoerd en ook van welk bronmateriaal gebruikt werd. Hoe hoger de temperatuur van de droge destillatie was, hoe meer verschillende stoffen aanwezig zullen zijn. [12] Teer kan volgende stoffen bevatten: - vluchtige alifatische koolwaterstoffen - niet-vluchtige alifatische koolwaterstoffen - aromatische verbindingen - PAK s (2,3,4+ringen) - heterocyclische stikstof-, zwavel- en zuurstofverbindingen - anilinen en fenolen - geoxideerde verbindingen - organische zuren - asfaltenen en wassen - Door de onbekende samenstelling van teer is het moeilijk om saneringstechnieken en saneringsdoelstellingen te beoordelen. Zo kunnen de octanol/water-partitiecoëfficiënt, biodegradatiegraad en wateroplosbaarheid van teer tot enkele grootordes verschillen. Meestal worden PAK s en BTEX analyses gebruikt om een beeld te verkrijgen van de teerverontreiniging. Door de sterk toegenomen in-situ saneringstechnieken is het belangrijk geworden om een goed en precies beeld te hebben van de verontreiniging en alsook haar specifieke eigenschappen. [13] Het kan dus interessant zijn om een teerkarakterisatie uit te voeren. Hierbij wordt de wateroplosbaarheid van alle stoffen in de teer gemeten en worden de kooktijden bepaald uit de retentietijd bij gaschromatografie. De combinatie van beide analyses kan leiden tot een Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen 13
identificatie van de verbindingen op stofgroepniveau. Dit kan belangrijk voor de saneringstechniek. Bijvoorbeeld: vaste teer bevat een hoger percentage aan zware PAK s en een kleiner percentage aan fenolen en koolwaterstoffen met stikstof-, zwavel- en zuurstofatoom. Deze laatste bevatten een hogere oplosbaarheid naar water toe, waardoor emissies vanuit een bron met vast teer minder groot zal zijn dan uit een bron met vloeibaar teer. Figuur I.2.1 Samenstelling teer [13] Zo n karakterisaties zijn al uitgevoerd met steenkoolteren van verschillende stadsgasfabrieken in het oosten van de Verenigde Staten. Brown, Gupta e.a. onderzochten elf soorten teer van tien voormalige stadgasfabrieken. Daarbij werd het gemiddelde moleculair gewicht, het asgehalte, Karl Fisher watergehalte als fysische eigenschappen bepaald. Ook de chemische compositie werd bepaald. [14] Resultaten hieronder: Tabel I.2.3 Fysische eigenschappen steenkoolteer [14] Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen 14
Hierbij werd geconcludeerd dat het asgehalte afhangt van de zuiverheid van het proces. Maar doordat de teer verkregen werd via bodemstalen en de teer dus puin en bodem bevat kan dit mee het asgehalte bepalen. Hetzelfde voor het watergehalte, normaal zou deze voor puur verkregen teer laag moeten zijn. In de bodem kan het watergehalte van de teer beïnvloed worden door het grondwater. [14] In onderstaande tabel worden de resultaten van de analyses op samenstelling van verschillende soorten teer naar monocyclische aromatische koolwaterstoffen (MAK) en polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK) weergegeven. Tabel I.2.4 Teer MAK/PAK chemische compositie [14] Hierbij is terug te zien dat de chemische compositie tot verschillende grootordes kan verschillen tussen de soorten teer. Toch is te zien dat er gelijkaardige distributie is van de MAK/PAK tussen de verschillende stalen. De meest voorkomende stoffen zijn naftaleen, fenantreen en 1- en 2-methylnaftaleen. De concentraties van de MAK s zijn eerder aan de lage kant. De PAK s met 2 tot 3 ringen zijn het meest dominant aanwezig in de teer. [14] Door de aanwezigheid van de PAK s is teer in de bron slecht biologisch afbreekbaar, alleen in de pluim kan enige vorm van biologische degradatie voorkomen. [13] Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen 15
2.3 BTEX BTEX is een verzamelnaam voor benzeen, tolueen, ethylbenzeen en m-,o-,p-xyleen. Het zijn vluchtige aromatische koolwaterstoffen, die veel gebruikt worden in de petrochemie en vaak ongewenste vervuiling vormen in het grondwater en bodem. De stoffen zijn gekend om hun persistentie en hun toxiciteit. Tabel I.2.5 Chemische en fysische eigenschappen van BTEX [15] Benzeen is een natuurlijke component van ruwe olie. Het wordt vooral geproduceerd uit petroleum en wordt gebruikt voor chemische syntheses van ethylbenzeen, fenol, cumeen, styreen en vele andere gesubstitueerde aromatische koolwaterstoffen. Emissies van benzeen kunnen veroorzaakt worden door cokesovens en tijdens het productieproces van benzeen. Andere bronnen zijn motoren, houtverbranding en verdamping tijdens gebruik, distributie en opslag van petroleum. Binnenshuis kan benzeen voorkomen in hogere concentraties door sigarettenrook. Natuurlijke bronnen van benzeen zijn vulkaanuitbarstigen en bosbranden. Tolueen is het belangrijkste onderdeel van een thinner, dit is een organisch oplosmiddel voor verven op een oliebasis. In benzine wordt ook tolueen teruggevonden. Ethylbenzeen wordt vooral gebruikt voor de productie van styreen, die gebruikt wordt als bouwsteen van polymeren. Het is ook een oplosmiddel in brandstoffen en asfalt. De stof komt voor in onder andere aardolie en steenkoolteer. Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen 16
Xyleen wordt voornamelijk toegepast als oplosmiddel voor niet-organische stoffen zoals harsen en vetten. BTEX-componenten zijn relatief goed aëroob en anaëroob biologisch afbreekbaar. De afbraak gebeurt wel altijd via de waterfase. BTEX in de vorm van drijflagen, zijn niet rechtstreeks biologisch afbreekbaar, aangezien de grote toxiciteit voor de micro-organismen. BTEX en zijn het snelst aëroob afbreekbaar maar in de bodem is het zuurstofgehalte beperkt. Na een aerobe afbraak volgt meestal een anaërobe afbraak met als eerste nitraat als elektronacceptor en daarna volgen nog andere zoals mangaan (Mn(IV)) en ijzer (Fe 3+ ). Benzeen is het meest resistent tegen deze afbraakmethoden. De stof kan echter wel onder sulfaatreducerende of methanogene omstandigheden afgebroken worden. De volgende tabel geeft een overzicht van de al dan niet bruikbare elektronacceptoren voor de anaërobe afbraak van BTEX. [15] Tabel I.2.6 Bruikbare elektronacceptoren voor anaërobe afbraak van BTEX [15] BTEX e - -acceptor Nitraat IJzer (III) Sulfaat CO 2 Benzeen? + + + Tolueen + + + + Ethylbenzeen -??? m-xyleen - +?? o-xyleen - + + + p-xyleen - +?? + Afbraak aangetoond - Geen afbraak aangetoond? Onbekend of tegenspraak in de literatuur Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen 17
2.4 Cyaniden Cyaniden zijn chemische verbindingen die een koolstofatoom bevatten met daaraan een stikstofatoom gebonden door middel van een driedubbele binding. Cyaniden kunnen voorkomen als stoffen, vloeistoffen en gassen. Vrije cyaniden, waarvan een CN - -groep kan afsplitsen, zijn het gevaarlijkst. Enkele voorbeelden zijn waterstofcyanide (HCN), kaliumcyanide (KCN), joodcyanide (CNI), In de bodem komen vrije cyaniden maar in lage concentraties voor. Vooral gebonden cyaniden, zoals het complex gebonden ijzercyanide, komen meer voor. Het Berlijns Blauw (Fe 4 (Fe(CN) 6 ) 3 ) is een gekende ijzercyanideneerslag. Vrij-cyanide kan zowel aeroob als anaeroob door verschillende micro-organismen afgebroken worden tot CO 2 en NH 4. Door de toxiciteit van de vrije-cyanides mogen er nooit te hoge concentraties aanwezig zijn. Gebonden cyaniden zijn moeilijker of bijna niet biologisch af te breken. Vooral door de zeer langdurige nalevering van complex gebonden cyanide is bijna de enige effectieve aanpak een ontgraving. Een andere mogelijkheid voor afbraak is dissociatie onder invloed van UV. [16] 2.5 Minerale olie Olie is een mengsel van honderd tot duizend verschillende stoffen, vooral koolwaterstofverbindingen. Deze verbindingen kunnen zowel ketens als ringverbindingen zijn. Vaak wordt deze complexiteit vereenvoudigd bij analyses tot BTEX en PAK s. Maar om het gedrag van olie in de bodem en de afbreekbaarheid exact te kunnen voorspellen is een grotere indeling in stofgroepen nodig met onder andere mono-aromaten, vluchtige alifaten, heterocyclische N-verbindingen, heterocyclische S- en O-verbindingen, Olie vormt meestal een drijflaag op de grondwatertafel en lost deels ook op in het grondwater. Mogelijke saneringstechnieken zijn persluchtinjectie, stoominjectie, pump & treat en ook biologische afbraak. [17] Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen 18
2.6 Zware metalen Zware metalen zijn metalen met een hoog atoomgewicht. De metalen die als prioritair worden beschouwd zijn: arseen (As), cadmium (Cd), chroom (Cr), kwik (Hg), lood (Pb), koper (Cu), nikkel (Ni) en zink (Zn). Een belangrijke eigenschap van zware metalen is dat ze een hoge toxiciteit hebben. Lood werkt in op het zenuwstelsel. Cadmium vergiftigt de nieren. Chroom en nikkel zijn in hoge concentraties kankerverwekkend. Een grote boosdoener van de verontreinigingen met zware metalen is de industrie. Cadmium en zinkverontreinigingen zijn vooral afkomstig van de non-ferro industrie bijvoorbeeld in de Nederlandse en Vlaamse kempen. Arseen werd gebruikt in allerlei bestrijdingsmiddelen, rattenvergif en als toevoegproduct in de verf- en glasproductie. Lood werd vroeger gebruikt als antiklopmiddel bij benzine en ook de non-ferro industrie is een belangrijke bron van verspreiding. Van nature zijn zware metalen aanwezig in vrijwel alle bodems, maar eerder in kleine concentraties. Door de industrie zijn grotere concentraties zware metalen in bodems en grondwater terecht gekomen. Ze worden goed vastgehouden door de bodemdeeltjes en zijn persistent. [18] Deel I - Hoofdstuk 2: Aanwezige verontreinigingen 19
3 Veen Op de site van Carcoke te Zeebrugge bevinden zich in de bodem veenlagen. Om een beter inzicht te verkrijgen over de eigenschappen van veen om later mogelijke saneringstechnieken te toetsen, wordt in dit hoofdstuk hierover een literatuurstudie uitgevoerd. In de literatuur worden tal van uiteenzettingen gevonden hoe de vorming van veen tot stand komt. Over de chemische en fysische eigenschappen van veen wordt minder terug gevonden. 3.1 Wat is veen? [19] Veen is een grondsoort dat bestaat uit een accumulatie van min of meer gehumificeerde plantenresten. Een veenlaag ontstaat wanneer plantenresten zoals bladeren en takken onder water terecht komen. In het water zijn bacteriën en schimmels aanwezig, die het plantenmateriaal aeroob afbreken waardoor H 2 O en CO 2 vrijkomt. De biologische activiteit vermindert het zuurstofgehalte in het water. De zuurstof kan enkel aangevuld worden door diffusie langs het wateroppervlak. De condities in het water worden langzamerhand anaeroob en verdere afbraak van het plantenmateriaal kan enkel via een langzame anaerobe afbraak waarbij CH 4 vrijkomt. Door dit trage proces krijgt het plantenmateriaal de kans zich te accumuleren en zo ontstaan dikke veenlagen. Door de steeds opnieuw gevormde veenlagen ontstaat er een druk op de onderliggende veenlagen. Hierdoor kunnen de veenlagen omgezet worden tot bruinkool en later steenkool. Gedroogd veen staat gekend als turf en werd vroeger veel gebruikt als brandstof. De belangrijkste voorwaarden voor veenvorming zijn dus de aanwezigheid van water en planten. Dit maakt dat de vorming van veen in alle klimaatzones mogelijk is, zowel in tropische als arctische zones. Figuur I.3.1 Veen van op de site Deel I - Hoofdstuk 3: Veen 20
3.2 Classificatie van veen 3.2.1 Op basis van formatie: laagveen en hoogveen [19] Veen wordt in twee belangrijke hoofdgroepen onderscheiden: laagveen en hoogveen. De formatie van veen gebeurt in drie fases. Tijdens de eerste fase wordt een veenlaag gevormd in een concave laagte in het landoppervlak. Door aanvoer van water via neerslag, grondwater en afstromend water van het omringende landoppervlak wordt een plas gevormd. De resten van planten, algen, plankton accumuleren op de bodem en vormen zo een bezonken laag op de bodem van de plas. Dit organisch sediment wordt ook wel Gyttja (spreekt uit: juutje) genoemd. Langs de oevers staat riet en zegge dat na bezinking het riet- en zeggeveen vormt. Het veen heeft een grote waterhoudende capaciteit waardoor de grondwaterspiegel stijgt. De omringende bodem krijgt zo ook te maken met een wateroverschot zodat het veen zich uitbreidt. De veenformatie gebeurt het vlugst in de lager gelegen gedeeltes zodat na verloop van tijd een horizontaal profiel bereikt wordt. Hierop volgt de tweede fase. Het wateroverschot is nog steeds afkomstig van het grondwater, neerslag en oppervlaktetoevoer. Aan de randen van het veen is er een eutrofe (voedselrijke) bodem, terwijl in het centrale gedeelte een mesotroof (matig voedselrijk) milieu heerst. Op het centrale gedeelte vestigen zich boomsoorten, zoals de els, berk, wilg en eik, die de riet- en zeggevegetatie verdringen. Het veen dat ontstaat door de afgestorven restanten van deze bomen wordt het bosveen genoemd. Bij de derde fase verkrijgt de veenlaag een convex profiel. Vanaf dit stadium wordt er gesproken van hoogveen. Door de grotere dikte in het midden van het veen wordt enkel nog water aangevoerd via neerslag. Hierdoor ontstaat een voedselarm of oligotroof milieu. De vegetatie bestaat hierdoor uit mossen en bij de drogere gedeeltes wat heide. Het gevormde veen, mosveen, kan zich nu ook uitbreiden in zowel verticale als horizontale richting. Deel I - Hoofdstuk 3: Veen 21
Op onderstaande figuur staat elke fase uitgetekend. Figuur I.3.2 Formatie veen [19] Deel I - Hoofdstuk 3: Veen 22
3.2.2 Op basis van organische stof [20] In de bodemkunde wordt een indeling van de gronden naar organisch stofgehalte gemaakt. Gronden met een lage organische stoffractie worden mineraal materiaal genoemd, terwijl gronden met een hoge organische stoffractie moerig materiaal genoemd worden. Daaronder vindt nog een verdere classificatie plaats. De organische stofklasse van een bodem hangt af van de organische stoffractie (f os ), de lutumfractie (f l ) en de fractie minerale bestanddelen (f min ). De organische stof in de bodem bevat vooral humus en in kleinere mate strooisel en andere biomassa. Het gehalte aan organische stof wordt bepaald door de balans van aanvoer van vers plantenmateriaal en het verlies door decompositie. De lutumfractie is de fractie van de grond die kleiner is dan 2µm. De minerale fractie is afkomstig van de chemische, fysische en biologische verwering van moedermateriaal in de bodem. Het bevat zowel grote als kleine anorganische deeltjes zoals grind, keien, maar ook kleien en oxiden van ijzer en aluminium. Voor elke grond geldt dat de som van de drie fracties gelijk is aan 100%. Hieronder in de figuur wordt een driehoeksgrafiek weergegeven met de verschillende organische stofklassen. Figuur I.3.3 Indeling en benaming van organische stofklassen [20] Deel I - Hoofdstuk 3: Veen 23
Moerig materiaal A Veen B1 Zandig veen B2 Kleiig veen C1 Venig zand C2 Venige klei Mineraal materiaal D Humusrijk E Zeer humeus F Matig humeus G Matig humusarm H Zeer humusarm I Uiterst humusarm De grens tussen moerig en mineraal materiaal bevindt zich tussen een organisch stofgehalte van 15% met daarbij een lutumfractie van 0% en tussen een organisch stofgehalte van 30% met daarbij een lutumfractie van 70%. Om dus te kunnen spreken van veen (categorie A op figuur I.3.3) moet de bodem tussen de grenzen liggen van een organisch stofgehalte van 35% met daarbij een lutumfractie van 0% en een organische stofgehalte van 70% met daarbij een lutumfractie van 30%. 3.3 Eigenschappen veen In de literatuur wordt niet veel gevonden over de chemische en fysische eigenschappen van veen. Dit komt omdat de eigenschappen vooral locatiespecifiek zijn en afhangen van de vegetatie waaruit het veen gevormd werd. Algemeen staat gekend dat veen een grondsoort is met een groot organisch stofgehalte en een grote waterretentiecapaciteit. Veen fungeert als een spons voor het water, maar bij ontwatering en uitloging van veen kunnen er enorme inkrimpingen en scheuren ontstaan. 3.3.1 Samenstelling [21] Zoals hierboven al vermeld bestaat veen vooral uit organisch materiaal. Deze materie bevat vele verschillende organische verbindingen en allemaal in verschillende mate van afbraak. De belangrijkste moleculaire verbindingen in het organisch materiaal zijn: koolhydraten, lignine, eiwitten, organisch fosfor, zwavelcomponenten, vetten, wassen en harsen. Al deze bestanddelen bevatten de zes belangrijkste moleculen voor het leven: koolstof (C), zuurstof (O), waterstof (H), stikstof (N), fosfor (P) en zwavel (S). Koolhydraten zijn makkelijk afbreekbare verbindingen. Veen dat nauwelijks is afgebroken bevat ongeveer 80% koolhydraten in zijn organische stof, terwijl veen met een hoge afbraak slechts 20% koolhydraten bevat. Deel I - Hoofdstuk 3: Veen 24
Lignine breekt minder snel en volledig af. Zodat in de bodem een ophoging zal plaats vinden. Hoe hoger het gehalte aan lignine in het veen, hoe hoger de graad van afbraak. Organische stof bevat ook humus. Het is een stabiel product dat bestaat uit moeilijk afbreekbare organische moleculen. Net zoals voor lignine geldt dat hoe hoger de graad van afbraak, hoe hoger het gehalte aan humus. De aanwezige humuszuren zorgen voor een lage ph van het veen. 3.3.2 Trofiegraad [21] Bij de formatie van veen ontstaan verschillende graden van trofie. In het centrale gedeelte is er een eerder oligotroof of voedselarm milieu, terwijl aan de randen een eutroof of voedselrijk milieu plaats vindt. Hierdoor gaan verschillende soorten vegetaties op beide gedeeltes zich vestigen naargelang hun voedselbehoefte. Zo ontstaan verschillende soorten veen. Tabel I.3.1 Veen en trofiegraad [21] 3.3.3 Doorlatendheid [21] De hydraulische conductiviteit of doorlatendheid (K) is een maat waarvoor een poreus medium een specifieke vloeistof doorlaat. Deze conductiviteit wordt meestal uitgedrukt in m/d of m/s. De doorlatendheid wordt mede bepaald door het vochtgehalte in de bodem. Hoe lager het vochtgehalte, hoe lager de doorlatendheid. Veen is gekend voor zijn slechte doorlatendheid net zoals klei. Onder natuurlijke omstandigheden bestaat veen uit een bovenste laag (acrotelm) en onderste laag (catotelm). De bovenste laag omvat een laag van levend en relatief weinig vergaan veenmos met een dikte van enkele decimeters. Deze laag kent een hoge doorlatendheid. De catotelm is een metersdikke en sterk vergane veenlaag. De catotelm is daardoor slecht doorlatend en slaat nauwelijks water op. Doorlatendheid is een zeer variabele grootheid, die kan variëren in de ruimte. De verticale doorlatendheid is soms 1-10 maal kleiner dan de horizontale doorlatendheid. Wanneer scheurvorming optreedt, als gevolg van een snelle ontwatering, zullen preferente stromingen ontstaan met als gevolg dat de doorlatendheid op sommige plekken stijgen. Deel I - Hoofdstuk 3: Veen 25
3.3.4 Oxidatie van veen Veen is een onderdeel van de cyclus van koolstofdioxide in de lucht. CO 2 opgenomen uit de lucht wordt omgezet in plantaardig materiaal, dit sterft af en verlandt tot uiteindelijk veen ontstaat. Wanneer een veenbodem blootgesteld wordt aan de lucht dan oxideert het veen. Het ondergaat een mineralisatie waarbij de organische stof wordt omgezet tot onder andere CO 2 en CO. Deze gassen worden terug afgeven aan de atmosfeer en er blijft humus over. Dit proces is onomkeerbaar, tenzij het gebied weer onder water wordt gezet. Uit testen blijkt ook dat deze oxidatie kan leiden tot een inklinking van het veen. Het maaiveld kan 0,5 tot 2 cm per jaar dalen. Dat de bodemdaling zo vlug kan gaan kan aangetoond worden met een voorbeeld vanuit Engeland. In de buurt van Cambridge niet ver van de Noordzeekust is in 1848, het Holme Fen, een moerasgebied drooggelegd. Het veen is beginnen te oxideren. Daarbij ontstond, door de grondwaterverlaging, een drukvermindering in de onderste bodemlaag zodat die laag op elkaar geperst werd door het gewicht van de bovenste lagen. Dit fenomeen wordt compactie genoemd. Bij de drooglegging van het Holme Fen is een paal in de grond geslagen, met de top op hetzelfde niveau als het toenmalig veenoppervlak. De top van die paal staat nu 4 meter boven het oppervlak. Er is dus in 150 jaar 4 meter veen verdwenen. [42] Figuur I.3.4 Bodemdaling door drooglegging van veen [42] Deel I - Hoofdstuk 3: Veen 26
3.3.5 Eigenschappen - literatuur Hieronder worden enkele eigenschappen van veen weergegeven vanuit de literatuur. Er treden grote verschillen op tussen de waarden. Oorzaken zijn zoals hier boven al vermeld, verschil in formatie-eigenschappen en omstandigheden. Tabel I.3.2 Eigenschappen veen [22] Bulkdensiteit 0,04 0,20 g/cm³ Finland 0,02 0,26 g/cm³ Minnesota 0,2 0,4 g/cm³ Centraal Europa Densiteit 1,5 g/cm³ Porositeit 97 % Undecomposed 81-85 % Decomposed Tabel I.3.3 Eigenschappen veen [23] Watercontent 2 tot 200% Op droog gewicht Gascontent 5% Van volume TOC ± 50% Van organisch stofgehalte ph 3,5 6 Het volume van veen bestaat uit 85%water, 2% mineralen, 8% organisch materiaal en 5% lucht. [23] Tabel I.3.4 Eigenschappen veen [24] Organisch materiaal (%) 27,8 Bulkdichtheid (g/cm³) 0,68 Totale porositeit (%) 63 Watergehalte luchtgedroogde veen (%) 5,03 Waterretentie-capaciteit (%) 74 ph 3,5 Organisch koolstofgehalte (%) 49,4 Deel I - Hoofdstuk 3: Veen 27
4 Saneringstechnieken Dit hoofdstuk bestaat uit twee delen. In het eerste deel wordt een gedeelte van het bodemsaneringsproject, opgesteld door Soresma nv in 2003, toegelicht. Hierin worden enkele voorstellen besproken om de bodemverontreiniging te behandelen en een schatting gemaakt naar hoeveelheid verontreinigde bodem. Het tweede deel omvat zelf gekozen saneringstechnieken die mogelijk geacht worden toe te passen op de veenlagen te Zeebrugge. 4.1 Bodemsaneringsproject In 2003 werd door het ingenieursbureau Soresma NV in opdracht van OVAM een bodemsaneringsproject opgesteld, nadat eerdere oriënterende en beschrijvende bodemonderzoeken werden uitgevoerd. Het rapport vat de verontreinigingstoestand samen en evalueert mogelijke saneringswerkwijzen, zodat uiteindelijk een voorkeur gevormd wordt. Om die keuze te vormen wordt rekening gehouden met de aard en voorkomen van de verontreiniging, de bodemsamenstelling, de bodemopbouw, de technische mogelijkheden, bouwtechnische en infrastructurele beperkingen, e.d. Hieronder wordt een schatting van het volume verontreinigde grond en de besproken saneringswerkwijzen toegelicht. 4.1.1 Volume verontreinigde grond [25] Voor een inschatting van de hoeveelheid verontreinigde bodem werd rekening gehouden met beschikbare analyseresultaten en veldwaarnemingen, de aard van de historische activiteit in de verschillende zones op het terrein en tenslotte de interpretatie van de gegevens van eerdere ramingen zoals vermeld in het initiële BSP opgesteld door Ecolas en in het evaluatierapport van Envico. Om een idee te hebben van het volume worden drie scenario s voorgesteld. Allereerst wordt een fictief roosternetwerk gesuperponeerd over het ganse terrein, met vakken van 50 m bij 50 m (per vak 2500m²). Wanneer in een vak op basis van de analyseresultaten in één of meerdere boringen een overschrijding van de bodemsaneringsnorm (BSN) wordt vastgesteld, wordt het desbetreffende vak als verontreinigd beschouwd. Voor de bodem werden daartoe de standaard BSN toegepast met een gehalte aan klei van 2% en een gehalte aan OS van 10%. Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken 28
Bij het eerste scenario, het optimistisch scenario, wordt enkel gesteund op de beschikbare analyseresultaten. Alleen vakken waar een overschrijding van de BSN wordt vastgesteld, wordt volledig meegerekend. Daarbij wordt aangenomen dat de verontreiniging wordt doorgetrokken tot op het diepste punt waar de BSN voor één van de verontreinigingen wordt overschreden, weliswaar met een maximum van 6m-mv. Daarnaast wordt ook verondersteld dat in de vakken waar de achtergrondwaarden worden overschreden, 25% van het corresponderende volume verontreinigd (d.w.z. BSN) is. De tweede realistische volume-inschatting baseert zich op de beschikbare analyseresultaten, de organoleptische veldwaarnemingen, de eerdere inschattingen van de omvang van de verontreiniging en op de voormalige activiteiten op het terrein. Voor deze inschatting wordt enkel het volume van de vakken waarin een vastgestelde of vermoedelijke bodemverontreiniging ( BSN) aanwezig is, in rekening gebracht. Daarbij wordt aangenomen dat de verontreiniging wordt doorgetrokken tot de eerstvolgende halve meter onder het diepste punt waar de BSN voor één van de verontreinigingen wordt overschreden (bv. als vastgestelde verontreiniging tot op 1,75 m-mv wordt vastgesteld, dan wordt de volumeinschatting gebaseerd op een verontreiniging tot 2 m-mv), weliswaar met een maximum van 6m-mv. Verder wordt verondersteld dat de vastgestelde of vermoedelijke verontreiniging enkel beperkt blijft tot de respectievelijke vakken waar ze wordt vastgesteld of vermoed en dus dat geen afgraving van de aanpalende vakken noodzakelijk is, tenzij deze zelf verontreinigd zijn of vermoed worden te zijn. Bij de conservatieve volume-inschatting, die ervan uit gaat dat alle vakken met vastgestelde of vermoedelijke verontreiniging worden doorgetrokken tot 2m-mv, 4m-mv of 6m-mv, naargelang de situering van de diepst waargenomen of vermoedelijke verontreiniging. Verder wordt ook verondersteld dat in vakken, die grenzen aan vakken met een vermoedelijke of vastgestelde verontreiniging dieper dan 2m-mv, er eveneens verontreiniging aanwezig is en dus m.a.w. ook ontgraving noodzakelijk is. Indien een vak gelegen is tussen 2 andere vakken, die omwille van de diepte van de aanwezige bodemverontreiniging dienen ontgraven te worden tot 4 m-mv of dieper, wordt dit vak ook ontgraven tot 4 m-mv. Indien een vak met één zijde grenst aan een vak dat omwille van de bodemverontreiniging ontgraven wordt tot op een diepte van 6 m-mv, dan wordt het vak ontgraven tot een gemiddelde diepte van 3 m-mv indien dit vak zelf als niet verontreinigd wordt aangeduid of tot een gemiddelde diepte van 4 m-mv indien dit vak zelf omwille van de verontreiniging reeds tot 2m-mv wordt ontgraven. Indien een vak met één zijde grenst aan Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken 29
een vak dat omwille van de bodemverontreiniging ontgraven wordt tot op een diepte van 4m-mv, dan wordt het vak ontgraven tot een gemiddelde diepte van 2 m-mv indien dit vak zelf als niet verontreinigd wordt aangeduid. De grond die ontgraven wordt, bestaat deels uit verontreinigde grond en deels uit schone of licht verontreinigde grond. Om een inschatting te maken van welk volume van de grond werkelijk verontreinigd is, wordt gebaseerd op volgende eisen. Een vak dat als verontreinigd is aangeduid en volledig tot op de verontreinigingsdiepte wordt ontgraven wordt voor 100% verontreinigd aangezien. Een vak dat als verontreinigd wordt aangeduid, maar dieper wordt afgegraven door de situering tussen 2 dieper ontgraven vlakken, wordt verondersteld dat het dieper afgegraven volume voor 50% verontreinigd is. Een vak dat als verontreinigd wordt aangeduid, maar dieper wordt afgegraven vanwege de grotere diepte van verontreiniging in een aanpalend vak, wordt verondersteld dat het dieper afgegraven volume voor 25% verontreinigd is. Een vak dat niet als verontreinigd wordt aangeduid, maar toch wordt afgegraven vanwege een aanpalend te ontgraven verontreinigd vlak, wordt verondersteld dat het afgegraven volume voor 15% verontreinigd is. Zo wordt in het totaal de te ontgraven grond op het fabrieksterrein maximaal op 437.000m³ geschat, waarvan 334.825 m³ verontreinigd is. Rekening houdend met een dichtheid van 1,8 ton/m³ komt dit neer op 786.600 ton te ontgraven grond waarvan 602.685 ton verontreinigd. In tabel I.4.1 wordt een overzicht gegeven van de verschillende scenario s. Tabel I.4.1 Overzicht van het volume te ontgraven en verontreinigde grond ter hoogte van het fabrieksterrein in functie van de maximale ontgravingsdiepte (m-mv) en het inschattingsscenario Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken 30
4.1.2 Besproken saneringstechnieken in BSP [26] In het BSP worden enkele relevante saneringstechnieken voorgesteld. Via verschillende informatiekanalen is een beslissingsmatrix opgemaakt voor de technieken die mogelijk geacht worden. Voor de behandeling van de verontreinigde grond, rekening houdend met als nabestemming industriezone, viel de keuze op thermische desorptie in combinatie met een grondwassing. Verschillende alternatieven worden voorgesteld: Alternatief A: ontgraving tot 6 m mv + on-site thermische desorptie; Alternatief B: ontgraving tot 6 m mv + on-site thermische desorptie van de zwaar verontreinigde gronden (ca. 20%) en off-site grondwassing van de licht tot matig verontreinigde gronden (ca. 80%); Alternatief C: ontgraving tot 4 m mv + on-site thermische desorptie; Alternatief D: ontgraving tot 4 m mv + on-site thermische desorptie van de zwaar verontreinigde gronden (ca. 20%) en off-site grondwassing van de licht tot matig verontreinigde gronden (ca. 80%); Alternatief E: ontgraving tot 2 m mv + on-site thermische desorptie; Alternatief F: ontgraving tot 2 m mv + on-site thermische desorptie van de zwaar verontreinigde gronden (ca. 20%) en off-site grondwassing van de licht tot matig verontreinigde gronden (ca. 80%) Hieronder een tabel van de verschillende saneringsalternatieven. Tabel I.4.2 Overzicht van de verschillende saneringsalternatieven voor de grondverontreiniging [26] Bij deze alternatieven werd een budgetraming gemaakt. De volgende tabel geeft een overzicht. Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken 31
Tabel I.4.3 Overzicht van de budgetramingen voor de verschillende alternatieven voor de behandeling van de grond [27] Zoals uit de tabel kan afgeleid worden, houdt dit een enorm budget in. Hierbij wordt dan nog niet gesproken over de sanering van het grondwater. Om dit budget binnen de perken te houden wordt onderzoek gedaan naar andere saneringstechnieken en mogelijkheden, deze worden voorgesteld onder hoofdstuk 4.2. 4.2 Zelf vooropgestelde saneringstechnieken De voorgestelde saneringswijzen in het BSP brengen een groot kostenplaatje met zich mee. Het afgraven van de grond is op zich al een grote kost. Daarom worden enkele in-situ saneringstechnieken voorgesteld. Een literatuurstudie naar een biologische sanering te Carcoke werd reeds uitgevoerd in het eindwerk van Jan Verschatse. [11] Voor de uitvoering van de sanering op de veenlagen worden in-situ technieken zoals bodemluchtextractie, airsparging en elektro-reclamatie van organische verbindingen voor ogen gehouden. Deze worden hier dan ook kort uitgelegd. 4.2.1 Bodemluchtextractie 4.2.1.1. Principe [28,30] Door het aanleggen van een onderdruk met behulp van pompen wordt de bodemlucht uit de onverzadigde zone onttrokken. Verontreinigingen vervluchtigen en als tweede effect wordt een verversing van de bodemlucht verkregen, door de diffusie van zuurstofrijke lucht in de bodem. Dit zorgt voor een stimulatie van de aerobe biologische afbraak (aerobe biodegradatie). Door de daling van de concentratie van verontreinigende stoffen in de bodemlucht, zal er een nieuw evenwicht zich instellen tussen de gas- en vloeistoffase. De stoffen zullen van de vloeistoffase naar de gasfase immigreren. Met als gevolg dat ook de concentraties in de vloeistoffase dalen. Bij het herhalen van de onttrekking wordt zo de bodem en het bovenste gedeelte aan de aquifier gereinigd. Een andere manier om deels ook het grondwater te zuiveren is een daling van de grondwatertafel door het onttrekken van grondwater. Zo wordt de onverzadigde zone groter. Dit kan uitgevoerd worden door een Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken 32
aparte grondwater en bodemluchtonttrekkingssysteem of in een gecombineerd grondwateren bodemluchtonttrekkingssysteem waarbij gelijktijdig lucht en water onttrokken wordt. Bij hoge doorlatendheden (>0,1m/d) van de bodem kan bodemluchtextractie zonder meer toegepast worden. Bij slecht doorlatende lagen kan pneumatic fracturing toegepast worden. Deze techniek wordt in de Verenigde Staten toegepast en zorgt ervoor dat het verontreinigde bodemmateriaal via de ontstane scheuren beter beschikbaar wordt. Figuur I.4.1 Pneumatic fracturing [29] De onttrokken lucht dient gezuiverd te worden van de vluchtige bestanddelen. Dit kan gebeuren via een actieve koolfilter, een biofilter of een katalytische oxidatie. Figuur I.4.2 Bodemluchtextractie [30] Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken 33
4.2.1.2. Toepassingsvoorwaarden Verontreinigingstype - Dampspanning > 0,5 mmhg of 100N/m² en constante van Henry (H c ) > 0,01 - Drijflagen dienen op voorhand verwijderd te worden (explosiegevaar in de bodemluchtextractie-installatie) Bodemtype - Luchtdoorlatendheid > 0,1m/dag - Hydraulische conductiviteit > 10-3 m/s - Liefst homogene bodem voor hoger rendement van de stroming - Relatieve luchtvochtigheid van 94-98,5% (te hoge vochtigheid: minder goede stroming van de lucht, te lage vochtigheid: te hoge adsorptie van de bodem) - Grondwaterstand minstens lager dan 1 m-mv anders kan op beschadiging van de onttrekkingfilters - Aanwezigheid van organische stof veroorzaakt een grotere retardatie voor de verontreinigingen. 4.2.1.3. Voordelen - Extractie van vluchtige organische verbindingen - Relatief eenvoudige installatie - Kan eenvoudig gecombineerd worden met bijkomende saneringstechnieken zoals persluchtinjectie - Kan gebruikt worden als bioventingsysteem - Afvalstroom is beperkt: zuivering van afgassen en water uit condensatievat 4.2.1.4. Nadelen / Beperkingen - Enkel in onverzadigde zone - Enkel toepasbaar voor vluchtige verbindingen - Niet alle verontreiniging verwijderd door diffusieweerstand van de bodem - Enkel in homogene goed tot matig permeabele gronden - Inzicht in invloedstraal Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken 34
4.2.2 Airsparging 4.2.2.1. Principe [31,32] Bij bodemluchtextractie wordt de verontreiniging in de verzadigde zone niet verwijderd. Persluchtinjectie of airsparging kan ingezet worden bij een bodemluchtextractie zodat ook de grondwaterzone gezuiverd kan worden. Perslucht wordt met persluchtlansen geïnjecteerd onder de grondwaterspiegel. De lucht stijgt onder de vorm van luchtbellen naar boven en neemt zo de verontreiniging mee van de waterfase naar de dampfase in de onverzadigde zone. Naast een persluchtinjectiesysteem wordt dus een bodemluchtonttrekking voorzien om verspreiding van de vluchtige verbindingen in de open lucht te vermijden. De onttrokken lucht dient daarna gezuiverd te worden. Een bijkomend voordeel bij persluchtinjectie is dat de aerobe biodegradatie versneld wordt. Daarom wordt airsparging ook wel eens biosparging genoemd. Figuur I.4.3 Airsparging [30] 4.2.2.2. Toepassingsvoorwaarden Verontreinigingstype - Dampspanning > 100N/m² - Drijflagen dienen op voorhand verwijderd te worden (explosiegevaar in de bodemluchtextractie-installatie) Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken 35
Bodemtype - Luchtdoorlatendheid > 0,1m/dag - Hydraulische conductiviteit > 10-3 m/s - Liefst homogene bodem gecontroleerde luchtstroming - Aanwezigheid van organische stof veroorzaakt een grotere retardatie voor de verontreinigingen. 4.2.2.3. Voordelen - Geen onttrekking grondwater nodig - Versterkt het effect van bodemluchtextractie - Relatief eenvoudige installatie - Bevorderd aërobe biodegradatie - Afvalstroom is beperkt tot zuivering van afgassen en water uit condensatievat 4.2.2.4. Nadelen / Beperkingen - Enkel toepasbaar voor vluchtige verbindingen - Zaklagen verwijderen - Altijd combinatie met bodemluchtextractie - Rebound - Bodem liefst homogeen - Mogelijke ijzerprecipitatie ter hoogte van de filters: door het toevoegen van lucht aan de bodem kan het aanwezige ijzer oxideren met als gevolg dat de ijzeroxiden zich kunnen afzetten op de filters. Ook kan hierdoor een biofilm ontstaan ter hoogte van de injectiefilters. Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken 36
4.2.3 Elektro-reclamatie organische verbindingen 4.2.3.1. Principe [31,32,33] Elektro-reclamatie is aangetoond in enkele projecten een vlugge en kosten-effectieve saneringstechniek te zijns voor vluchtige en semi-vluchtige organische componenten, dense non-aqueous phase liquids, minerale olie, creosoot en PAK s en dit bij moeilijk doorlaatbare gronden zoals klei en veen. (zie bijlage 1) Het principe berust op het opwarmen van de bodem om zo de vluchtigheid en de desorptie van de verontreinigingen. Hogere temperaturen hebben invloed op alle fysische en chemische eigenschappen die bepalend zijn voor de sanering van verontreinigingen. Volgende effecten zijn merkbaar: - Constante van Henry stijgt - Dampspanning wordt groter - Viscositeit daalt - Diffusiesnelheid stijgt - Adsorptie aan organische stof daalt: overdracht naar water- en gasfase - Bioactiviteit stijgt: mogelijkheid tot injectie nutriënten - Chemische stabiliteit daalt (hydrolyse en oxidatie in aanwezigheid van zuurstof) De verwarming van de bodem gebeurt door het aanleggen van een wisselspanning over in de bodem geplaatste elektrodes. Door het joule-effect warmt de bodem op tot 70 à 90 C. Deze techniek wordt vaak toegepast in minder doorlaatbare bodems. De opwarming kan de bodem geleidelijk doen uitdrogen. Hierdoor kunnen er scheuren ontstaan zodat de bodem een grotere doorlaatbaarheid krijgt. Het saneren bestaat in feite uit drie fases. Tijdens de eerste intensieve fase wordt de bodem opgewarmd door middel van de elektrodes, dit gebeurt meestal in de zones met hoge concentraties aan verontreinigingen. De temperatuursverhoging wordt het gemakkelijkst bereikt in de verzadigde zone. De verzadigde zone wordt verwarmd via de elektrodes, terwijl de onverzadigde en capillaire zone verwarmd worden door de opstijgende warmte. De opwarming is gecombineerd met het oppompen van het grondwater en bodemluchtextractie om de vervluchtigde verontreinigingen op te vangen en geen lekkage naar de atmosfeer te veroorzaken. Periodiek kunnen ook nutriënten of elektron donors/acceptors geïnjecteerd worden. Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken 37
Bij de tweede extensieve fase wordt de toevoer van elektrische energie aan de bodem gestopt en wordt het accent gelegd op de biodegradatie. Onderzoek heeft aangetoond dat als de bodem verwarmd wordt gedurende 6 tot 8 weken op 80 C dat er een overvloedige biologische activiteit ontstaat. Na de opwarming passen de bacteriën zich aan de dalende temperatuur. Tijdens de tweede fase blijft de bodemluchtextractie, oppompen bodemwater en nutriënten injectie gewoon doorgaan. De laatste fase is een monitoringscampagne. Hierbij wordt op periodieke basis stalen genomen en geanalyseerd om te kijken of de beoogde resultaten gehaald worden en of er geen risico is op het terugkomen van de verontreiniging. Figuur I.4.4 Elektro-reclamatie [31] De elektroden worden in de bronzone volgens een bepaald patroon geplaatst. Een veel voorkomende configuratie is een luchtonttrekkingsfilter met daarrond 6 elektroden in de vorm van een zeshoek. Een voorbeeld hiervan is zichtbaar in figuur I.4.5 en figuur I.4.6. Figuur I.4.5 Elektroden en ontrekkingsfilter opbouw [33] Deel I - Hoofdstuk 4: Saneringstechnieken 38