Verstopping van een winput bij de injectie van een actief koolsuspensie op PS Grubbenvorst. Evaluatie van de veldproef, regeneratie en kolomexperimenten

Achtergrond – In oktober 2021 is een veldproef uitgevoerd waarbij een actief koolsuspensie in een grondwaterput van WML bij Grubbenvorst is geïnjecteerd. Dit met het doel een reactieve zone rond de put te creëren waar ondergrondse zuivering kan plaatsvinden. Vooraf was het doel van de proef om 8000 kg kool met een concentratie van 0,5 g/L te injecteren in een straal van 25 m rond de put. Tijdens de injectie nam de injectiedruk echter snel toe en moest de proef stopgezet worden. Tot op dat punt was tussen de 1000-1800 kg kool geïnjecteerd met een gemiddelde concentratie tussen 0,6 en 1,1 g kool/l. Door middel van een boring na afloop van de proef is aangetoond dat het kool hierbij in ieder geval tot 4,4 meter van PP08 in de formatie is doorgedrongen. Om de put te regenereren is op basis van een aantal batchexperimenten gekozen voor chemische reiniging met waterstofperoxide en zoutzuur (HCl). In juli en augustus van 2022 is de put succesvol geregenereerd, waarbij het specifiek debiet hersteld is tot dat van voor de veldproef en ongeveer 60-70% van het specifieke debiet bij oplevering van de put in 1969.

Methoden – Om de procedure voor actief koolinjectie in grondwaterputten voor de toekomst te verbeteren zijn vervolgens een vijftal kolomexperimenten uitgevoerd. Het doel van deze experimenten was om, in combinatie met de analyse van de injectie en regeneratie in het veld, verschillende hypotheses te toetsen over de factoren die de mate van putverstopping het sterkst beïnvloed hebben en waar deze verstopping primair moet zijn opgetreden. Bij deze experimenten is gewerkt met hetzelfde actief koolpoeder als in het veld (Cabot SA UF, d50 = 3.7 µm en d90 = 9.45 µm) en met zowel kolommen gevuld met een middelgrof zandmengsel (d50 van 0,4 mm), analoog aan het minder doorlatende maar dikke bovenste deel van de aquifer in Grubbenvorst, en een fijn grindmengsel (d50 van 2,9 mm), analoog aan het zeer goed doorlatende maar dunne onderste deel van de aquifer. Ook zijn stroomsnelheden en koolconcentraties toegepast die vergelijkbaar zijn met die van de veldproef, en enkele variaties daarop.
Bij de experimenten is de afname in doorlatendheid bepaald aan de hand van de continue gemeten druk bij de inlaat. Ook is de massabalans van het kool bepaald aan de hand van frequente concentratiemetingen van het influent en effluent (en teruggespoelde water), zodat inzicht kon worden verkregen in het deel van geïnjecteerde kool dat immobiliseerde in de kolom en het deel dat er doorheen stroomde. Extra inzicht in het transportgedrag van actief kooldeeltjes is verkregen door time-lapse fotos van de kolomopstelling tijdens de experimenten te maken en na afloop van de experimenten autopsie op de kolommen te plegen, zodat ook het transport van het kool in het binnenste deel van de kolommen bekeken kon worden.