HIP-pilot direct push shock load protamylasse – bereik en werking substraat

HIP-pilot direct push shock load protamylasse – bereik en werking substraat

Beschrijving

Door de aannemer is de eerste fase van de sanering van met VOCl verontreinigd grondwater door middel van gestimuleerde reductieve dechlorering uitgevoerd. In het kader van deze HIP-pilot is gedemonstreerd hoe de dimensionering van de directe injectie van protamylasse kan worden uitgevoerd.

Onderzoeksdoel

De doelstelling van deze HIP-pilot is het demonstreren van een succesvolle saneringsaanpak, gebaseerd op gestimuleerde biologische afbraak, van een VOCl-verontreiniging in grondwater in een heterogene en matig doorlatende bodem. Daarnaast is het doel van deze pilot om te bepalen wat het bereik van de behandeling is en op welke wijze de sanering gedimensioneerd kan worden.

Studiegebied

De locatie is gedeeltelijk bebouwd met woningen. De bodem bestaat in het te behandelen traject uit afwisselend klei en matig grof tot zeer fijn zand. Zand wordt op de onderzoekslocatie voornamelijk aangetroffen in de bovenste 4 meter, maar plaatselijk ook dieper. Plaatselijk is veen aangetroffen op circa 5 en circa 12 m –mv. De horizontale grondwaterstroming in de deklaag is beperkt. Op de locatie is sprake van een infiltratiesituatie.

Op de locatie is op twee deellocaties (westelijke vlek en oostelijke vlek) het grondwater tot minimaal 12 m –mv sterk verontreinigd met VC. Plaatselijk is een matige verontreiniging met Cis en een lichte verontreiniging met Per en Tri aangetoond. Plaatselijk komt ook een sterke verontreiniging met PER, TRI en DCE (vooral Cis) voor. De verontreiniging is onderzocht tot een diepte van 12 m –mv en is hiermee niet afgeperkt. Maximale concentraties die tijdens het vooronderzoek werden aangetoond bedragen:

  • PER: 817 μg/l;
  • TRI: 4.885 μg/l;
  • Som DCE (bijna volledig Cis): 33.608 μg/l;
  • VC: 4.867 μg/l.

In de grond is tijdens voorgaand onderzoek alleen ter plaatse van een boring in de westelijke vlek een lichte verontreiniging met PER, TRI en Cis aangetroffen op een diepte van 3,5-3,7 m –mv.

Methoden

In het veld zijn in grondwater de volgende metingen uitgevoerd: waterstof (H2), geleidbaarheid (EC), redoxpotentiaal (Eh), zuurstof (O2), temperatuur en zuurgraad (pH).

De grondwatermonsters zijn in het laboratorium geanalyseerd op VOCl, etheen, ethaan, methaan, sulfaat, nitraat en DOC. Er zijn geen analyses op nutriënten uitgevoerd omdat de andere parameters voldoende aanwijzingen geven voor het bereik van het substraat. Op een deel van de monsters zijn moleculaire analyses (DNA) uitgevoerd op genen die coderen voor de bacteriegroep Dehalococcoides Spp. en de enzymen VcrA en BvcA.

Figuur: De injectie-installatie en de monitoringspeilbuizen rondom een injectiepunt.

Resultaten

De monitoringsperiode was (noodgedwongen) te kort om uitsluitsel te geven over de optimale dimensionering van de sanering op deze locatie. Vermoedelijk zullen de omstandigheden op de locatie nog verbeteren. Daarom adviseren wij om de monitoring met langere tussenpozen voort te zetten. Op basis van de resultaten kan besloten worden of aanpassing van het saneringsplan wenselijk is. Mogelijk is bijvoorbeeld een grid met een grotere dichtheid nodig.

Op basis van de monitoring tot en met een half jaar na de substraatinjecties worden alvast de volgende aanbevelingen gedaan:

  • Van beneden naar boven injecteren;
  • Een raster van injectiepunten aanleggen dat een groter veld beslaat dan het te saneren gebied;
  • Protamylasse verspreidt naar beneden; eventueel kan na vervolgmonitoring besloten worden om minder diep, maar in een dichter raster te injecteren om een betere dekking te verkrijgen;
  • Verspreiding richting dieper gelegen grondwater blijven monitoren;
  • Persluchtshots hebben geen positief effect op het volume substraat dat geïnjecteerd kan worden of het bereik van het substraat terwijl het risico dat schade wordt toegebracht aan de (VC)-reducerende bacteriepopulatie niet kan worden uitgesloten. Wij adviseren daarom om beide aspecten nader te onderzoeken;
  • Wij adviseren om tijdens de vervolgmonitoring o.a. op nitraat en sulfaat te blijven analyseren.
Conclusies en aanbevelingen

Beantwoording generieke kennisvragen:

1. Hoe kan een sanering met behulp van direct-push shock-load toediening van een elektronendonor worden gedimensioneerd voor toepassing in een heterogene bodem met een grillige afwisseling van lagen met uiteenlopende fysische en chemische eigenschappen?

Met deze pilot is op de onderzoekslocatie gedemonstreerd hoe de dimensionering tot stand is gekomen.

Ontwerp proefsanering op basis van ervaring

Op basis van ervaring van de aannemer is een ontwerp gemaakt met specificatie van het aantal injectiepunten, onderlinge afstand en te injecteren volume. Maatregelen ter optimalisatie van de injectie die mogelijk ook nadelige effecten op de sanering kunnen hebben (in dit geval persluchtshots) zijn getest op een deel van de proeflocatie.

Haalbaarheid technisch ontwerp

Tijdens de injectie is voor ieder injectiepunt per meter bijgehouden hoeveel substraat geïnjecteerd wordt. Alle injectiepunten en monitoringspeilbuizen zijn nauwkeurig ingemeten.

Omdat bij de eerste injectie, die van boven naar beneden werd uitgevoerd, de injectievloeistof naar boven kwam, in plaats van zich te verspreiden in de bodem, is besloten om van beneden naar boven te injecteren. Er is gebleken dat het geplande volume in delen van het profiel niet overal geïnjecteerd kan worden.

Aan de hand van injectiegegevens is onderzocht of de aanvullende maatregel van persluchtinjecties het gewenste resultaat heeft (vergroting volume dat geïnjecteerd kan worden). Met behulp van moleculaire analyses is het eventuele schadelijke effect op de bacteriepopulatie onderzocht.

2. Hoe kan het bereik van de techniek worden vastgesteld en hoe wordt dit bereik beïnvloed door de heterogeniteit van de bodem?

Monitoren bereik en resultaat

Bij één peilbuis is visueel protamylasse waargenomen. Bij andere peilbuizen zijn aanwijzingen voor het bereik van protamylasse-injectie verkregen uit de volgende veranderingen ten opzichte van de nulsituatie:

  • Verhoging EC
  • Verlaging pH
  • Toename concentratie DOC
  • Toename concentratie waterstof
  • Afname nitraat en sulfaat concentratie of juist een (tijdelijke) verhoging
  • Toename aantal genkopieën/ml Dehalococcoides Spp. en VC-reductase enzymen.

Iedere parameter kent onzekerheden; daarom is het belangrijk om naar een combinatie van parameters te kijken.

Het doel van de injecties is dat volledige afbraak van de VOCl-verontreiniging, die hier vooral uit DCE en VC bestaat, plaatsvindt. Het is de vraag of de veranderingen als gevolg van de substraatinjecties ook het gewenste effect hebben op de mogelijkheden voor reductieve dechlorering en daardoor leiden tot volledige afbraak. In dit kader zijn de parameters DOC, waterstof, redoxtoestand (eventueel nutriënten) en de bacteriepopulatie van belang omdat deze betrekking hebben op limiterende omstandigheden voor reductieve dechlorering van VOCl. Als gevolg van de aanwezigheid van sulfaat en nitraat in het substraat, kunnen de concentraties hiervan tijdelijk verhoogd zijn als gevolg van protamylasse-injectie. Daarnaast kan de concentratie DOC tot wel enkele jaren na de injecties verhoogd blijven. Het is daarom raadzaam om de monitoring over minimaal een jaar uit te voeren in drie rondes.

Het bereik van het substraat wordt beïnvloed door het al dan niet insluiten van het te behandelen gebied met directe injecties en de dichtheid van het grid. Omdat protamylasse een grote soortelijke massa heeft, verspreidt het gemakkelijker naar beneden dan in horizontale richting. Een injectiegrid met een grotere dichtheid is in een matig doorlatende, sterk heterogene bodem belangrijker dan injectie tot de te behandelen diepte.

Toegevoegde rapporten:
1201896_def_hippilotschiedam
boorstaten_schiedam

Gerelateerde technieken en cases
Gerelateerde cases: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,
2017-10-21T18:50:50+00:00