Technische achtergrond

 Tijdens de sanering van de locatie 'Dellen Wuyts' te Zwolle hebben wij bij toeval ontdekt dat door het in trilling brengen van de bodem verontreiniging gemobiliseerd en beter verwijderd kan worden. Deze locatie was zeer ernstig verontreinigd met gechloreerde koolwaterstoffen. Door het in trilling brengen van de ondergrond is puur product gemobiliseerd en kon daarmee bijna volledig worden weggenomen.

Door het in trilling brengen van de bodem bij Dellen Wuyts stegen aanvankelijk de grondwater-concentraties spectaculair, bijna een factor 10. Verrast hierdoor, leerde nader literatuuronderzoek dat begin jaren ’90 aan de Universiteit Delft al onderzoek is gedaan naar het verschijnsel van saneren met behulp van trillingen. In dit onderzoek is aangetoond (kolomproeven) dat de verontreiniging vrij komt voor extractieve verwijdering (drijflaagsanering) als gevolg van trillingen.

Door het trillen is de verontreiniging bij Dellen Wuyts beter beschikbaar gekomen. Hierdoor was deze makkelijker te verwijderen en is er veel meer vracht verwijderd. De kans op nalevering is hiermee sterk verminderd. De techniek is in ieder geval toepasbaar op gewone en gechloreerde koolwaterstoffen.

Theorie van puur product 
Puur product kan als gevolg van zijn eigen gewicht en capillaire krachten door de bodem stromen. De bodem is een poreus medium dat de wetting vloeistof (grondwater) langs de wanden van de gronddeeltjes in de poriën zuigt. Het drukverschil in een porie tussen een non-wetting vloeistof (verontreiniging) en een wetting vloeistof is de capillaire druk. Als gevolg van deze capillaire krachten raken druppels verontreiniging opgesloten in de poriën (figuur 1).

figuur 1

Pas als er voldoende puur product aanwezig is, kan de verontreiniging doorstromen. Eén en ander conform onderstaande figuur 2, waarbij de zwarte druppels het pure product voorstellen. De puur productdruppels kunnen onderling verbonden zijn over meerdere poriën. Daarbij zal echter een deel van de verontreiniging in de poriën achterblijven (residuaire verzadiging) die slechts door een enorme waterdruk te verdrijven is. Bij bemonstering van een peilbuis of bij grondwateronttrekking stroomt het grondwater in feite langs de korrel én langs de puur product druppels. De druppels geven langdurig mondjesmaat verontreiniging af aan het water.

Als het pure oplosmiddel door de bodem stroomt, zal het onder het eigen gewicht naar beneden zakken en in de wat grotere bodemporiën gedrukt worden (weg van minste weerstand). Als gevolg van adhesie- of cohesiekrachten blijven onderweg puur product druppels achter in de poriën. Eén en ander conform de figuur hiernaast, waarbij de zwarte druppels het pure product voorstellen. De puur productdruppels kunnen ook verbonden zijn over meerdere poriën.

 
figuur 2: verspreiding van (d)napl

Als de druppels eenmaal in een porie aanwezig zijn, kunnen ze daar moeilijk uit weg stromen, de druppels moeten immers vaak via een trechtervorm van de ene porie naar een andere stromen. Daarnaast is ook nog de zuigende werking van de adhesie of cohesiekracht aanwezig. Bij bemonstering van een peilbuis of bij grondwateronttrekking stroomt het grondwater in feite langs de korrel én langs de puur product druppels. De druppels geven steeds mondjesmaat verontreiniging af aan het water (figuur 2).

Theorie van het trillen
Stel een puur product druppel zit ‘ingesloten’ in een porie (figuur 3 - 1e plaatje). Als je deze druppel uit de porie probeert te drukken, zal deze tegendruk ondervinden door de trechtervorm tussen de grondkorrels (2e plaatje van figuur 3). Als je stopt met duwen, veert de druppel weer terug naar het midden van de porie. Door de druppel steeds opnieuw een zetje te geven - in een juiste frequentie - wordt de druppel steeds harder in de trechter gedrukt. Denk hierbij aan het schommelen van een schommel, waarbij eenzelfde zetje resulteert in een steeds grotere schommelbeweging.

 
figuur 3: druppels verkleinen

Op een gegeven moment schiet de puur product druppel zover uit de porie dat een stukje druppel kan ‘afbreken’ (3e plaatje van figuur 3). De oorspronkelijke druppel wordt als het ware geëmulgeerd. De kleinere druppel die ontstaat, kan makkelijker met grondwaterstroming mee stromen, bijvoorbeeld naar een peilbuis.

Door verkleining van de puur product druppels is de verontreiniging makkelijker bereikbaar voor standaard in-situ saneringstechnieken.

Een andere methode om de druppels te mobiliseren is het gebruik van surfactants. De surfactants moeten daarvoor wel in contact worden gebracht met de verontreiniging. Dat is vaak een probleem omdat, zeker bij DNAPL’s, het niet altijd bekend is waar de verontreiniging zich precies bevindt. Daarnaast is het reinigen van het DNAPL/surfactant/grondwater mengsel vaak een kostbare zaak. Een groot voordeel van akoestiek is dat de bodem (grondwater) zelf gebruikt wordt voor het overbrengen van de trillingen en bij het gebruik van de juiste frequentie is de benodigde krachtbron gering.