Technische Universiteit Delft
Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen
D.A. Goes Inventarisatie van beschikbare bagger- en verwerkingstechnieken inzake het verwijderen en verwerken van vervuilde bodemslib van waterbodems.
1e doctoraalopdracht, Rapport 90.3.2735.GV, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.
Inleiding
Als men het over bodemsanering had, werd tot voor kort altijd droge bodem bedoeld. De laatste jaren is er ook aandacht voor de sanering van de waterbodem. Hoewel de waterbodems, evenals de droge bodems, reeds vele jaren zijn verontreinigd, loopt het saneringsprogramma van de waterbodems ver achter bij dat van de droge bodems.
De oorzaak hiervan is niet geheel duidelijk. Wel kan gesteld worden dat de waterbodem minder tastbaar is dan de droge bodem. In eerste instantie dacht men de methodieken en doelstellingen van het droge bodemsaneringsproject ook te kunnen gebruiken voor de
waterbodemsaneringsprojecten. Dit bleek echter niet mogelijk te zijn. Zowel de omvang als de complexiteit van het baggeren en het reinigen van de verontreinigde grond zijn onderschat met als gevolg dat de geformuleerde doelstelling met betrekking tot de waterbodemsanering niet strookt met de ter beschikking staande financiële middelen.
Het verwijderen van de verontreinigde specie is het werk van de baggeraar. In dit verslag wordt aan de hand van de randvoorwaarden die bij een milieubaggerwerk van toepassing zijn bekeken wat de beste baggermethode is en waarom tot op heden de waterbodemsanering nog niet op grote schaal is aangevangen.
Huidige situatie waterbodems
De waterbodems in Nederland zijn op een aantal plaatsen zodanig vervuild dat verwijdering ervan noodzakelijk is opdat de schade voor het milieu ten gevolge van deze verontreinigingen beperkt blijft. Op deze plaatsen, waar de Signaleringswaarde overschreden wordt, is vaak sprake van achterstallig onderhoudsbaggerwerk als gevolg van een gebrek aan depotruimte voor de verontreinigde specie. Dit houdt in dat de diepte van sommige waterwegen zodanig is dat bij grote schepen de afstand tussen kiel en nautische waterbodem, de zogenaamde bodemspeling, zodanig klein is dat het slib als gevolg van de schroefstraal en de voortbeweging van het schip in suspensie wordt gebracht. De verontreinigingen worden hierdoor over een groot gebied verspreid met als gevolg een continue menging van zwaar verontreinigde en schone grond. Waar eerst een Signaleringswaarde werd geconstateerd kan door deze vorm van menging een verontreinigingsgraad van beneden de Kwaliteitsdoelstelling 2000 ontstaan, waardoor sanering volgens de huidige normering niet meer noodzakelijk is. Dit kan niet de bedoeling zijn!
Beleid
De normen die gebruikt worden om een grond te classificeren worden bijna elk jaar bijgesteld. Dit kan leiden tot verwarring en ongeloof. De normstelling is echter een zeer complexe materie. Een belangrijk aspect is de biologische beschikbaarheid van de contaminanten. Het is weinig relevant om uitsluitend op basis van chemische analyses verontreinigd sediment in klassen in te delen. Chemische analyse geeft alleen uitsluitsel omtrent de aanwezigheid van contaminanten en niet omtrent de schadelijkheid voor levende organismen. Pas wanneer modellen die de processen tussen sediment, water en biota beschrijven zowel door laboratoriumonderzoek als door veldonderzoek zijn gevalideerd, behoort chemische normstelling en classificatie tot de mogelijkheden.
De getalwaarden die thans worden gebruikt, zijn alleen gebaseerd op laboratoriumproeven. Deze hebben een niveau waarbij in het laboratorium juist geen negatieve effecten op de populaties aantoonbaar zijn. Er dus moet nog veel (veld)onderzoek worden gedaan, dit kost echter zeer veel tijd, misschien wel teveel tijd. Omdat er haast is geboden lijkt het mij juist dat er normeringswaarden zijn opgesteld ondanks de wetenschap dat deze na nieuwe bevindingen bijgesteld kunnen worden. Dit houdt in dat er nog veel wijzigingen kunnen optreden in de thans gepresenteerde getallenreeksen.
Met het oog op de kosten ten gevolge van verdere verwerking of opslag is het zaak dat niet meer specie verwijderd wordt dan noodzakelijk. Daarom zijn er bij de pilot-projecten kleine toleranties geëist. De nauwkeurigheid waarmee de plaats van de verontreinigingen worden gemeten komt niet altijd overeen met de geëiste nauwkeurigheid waarmee gebaggerd moet worden. Voordat er tolerantie-eisen worden gesteld aan de baggeraar dient dan ook eerst de plaatsbepaling van de verontreinigingen nauwkeurig en betrouwbaar te zijn, bij de pilot-projecten was dit niet altijd het geval. Aan nieuwe meetmethoden wordt nu met succes gewerkt.
Het beleid van de overheid is er op gericht om de verontreinigde specie te reinigen. Door gebrek aan financiële middelen en het achterwege blijven van goedkope reinigingstechnieken is reinigen op grote schaal niet realistisch. Vanuit de overheid is dan ook een beleidsverandering te bespeuren richting opslaan in plaats van reinigen. Voor velen is dit niet echt een verrassing. De complexiteit die komt kijken bij het reinigen van slib is onderschat. Ook het tempo waarin de ontwikkelingen hebben plaatsgevonden is verkeerd ingeschat. Niet geheel verwonderlijk, aangezien onder andere baggeraars zich moesten gaan bezighouden met een voor hun geheel nieuwe en ver van hun vakgebied verwijderde problematiek.
Huidige aanpak verontreinigde waterbodems
Het slibscherm is een tot nu toe veel toegepast hulpmiddel bij de saneringsprojecten. Binnen dit scherm wordt met een grijper slib en grof vuil gebaggerd. Vervolgens wordt het slib gescheiden van het grove vuil. Het slib wordt verder verwerkt met behulp van slibscheidingsinstallaties. Deze methode is zeer tijdrovend, dus duur en heeft een laag milieurendement als er gebaggerd wordt in de buurt van scheepvaart waarbij sprake is van een kleine bodemspeling. Tijdrovend omdat er gebaggerd wordt met een discontinu systeem waarbij relatief veel tijd besteed wordt aan het verplaatsen van het baggermaterieel, en vanwege de beperkte capaciteit van verwerkingseenheden. Een laag milieurendement omdat een passerend of manoeuvrerend schip slib in suspensie brengt dat weer op het gesaneerde gebied sedimenteert.
nog steeds erg mager (uitgesteld onderhoudsbaggerwerk) en tevens is er, ondanks alle inspanningen, nog een behoorlijke overcapaciteit aan materieel. Een industrie die zich in een dergelijke positie bevindt gaat niet investeren in speciaal baggermaterieel dat over tien tot twintig jaar wordt afgeschreven zonder dat daarbij vanuit de opdrachtgever enige garanties voor werk in de toekomst worden gegeven.
Wat moet er gebeuren? Overheid
Er moet op zeer korte termijn duidelijkheid komen over het type en de plaats van depots. Het ontbreken van een depotruimte is één van de obstakels van het op grote schaal op gang brengen van de waterbodemsanering.
Verdere sanering bij de bron blijft noodzakelijk. In de Rijn is over de afgelopen jaren een duidelijke afname van contaminanten te zien, voor andere rivieren is dit veel minder het geval.
Er heerst een pat-stelling tussen overheid en baggerindustrie. De financiële positie van de overheid is zodanig dat er vanuit de baggerindustrie niet veel vertrouwen is in het werkaanbod van de komende jaren. Als de overheid garanties geeft voor werk in de toekomst dan zal de baggerindustrie op zijn beurt meer risico's kunnen nemen met betrekking tot de ontwikkeling van nieuw baggermaterieel.
Baggerwerktuigen Er is reeds een aantal baggerwerktuigen ontwikkeld dat redelijk voldoet aan de specifieke eisen van het milieubaggeren. Deze werktuigen bestaan allemaal uit aangepaste conventionele werktuigen. Uit een beschouwing van de baggerwerktuigen aan de hand van de randvoorwaarden van "saneringsbaggerwerk" volgen de eigenschappen van het ideale milieubaggerwerktuig:
Ontgravende werktuig:
Een ontgravend werktuig waarbij de specie door een rooster wordt gestuwd zonder dat hierbij het pompvermogen wordt aangesproken. Bij dit proces moeten de slibdeeltjes in het horizontale vlak blijven. In het werktuig de specie geschikt maken (Yieldstress) voor hydraulisch verticaal transport. Werktuig afschermen opdat mors en vertroebeling worden voorkomen.
Bevestigingseenheid:
De bevestigingseenheid bestaat uit een ponton met paalwagen, spudpalen, kraan en een grote hydraulische arm. Deze arm is voorzien van extra scharnieren opdat ook achter steigerpalen en dergelijke kan worden gebaggerd. Kraan en ponton zijn als één geheel beweegbaar om de werkspud, maar ook onafhankelijk van elkaar.
De eenheid is zelfvarend. Als het een kleine eenheid betreft dan voldoet het aan de maximum maten voor het wegverkeer en kan het zichzelf op het transportmiddel plaatsen. Als het een grote eenheid betreft dan is deze demontabel.
Er zijn nog verbeteringen mogelijk, geen van de huidige werktuigen voldoet volledig aan de omschrijving van het ideale werktuig. Wat betreft de capaciteit kan gesteld worden dat bij de meeste locaties niet meer dan 50.000 m3 specie moet worden gebaggerd.
Transportwerktuigen:
Gesloten transportsystemen zijn met het oog op veiligheid ideaal. De huidige open transportsystemen worden niet tot aan de rand gevuld, omdat mors absoluut vermeden moet worden.
Verwerkingsinstallaties
De huidige slibscheidingsinstallaties kunnen de specie, als deze aan een aantal voorwaarden voldoet, scheiden in een eenvoudig te reinigen en een moeilijk te reinigen fractie.
Reinigen van de specie lijkt met de huidige technieken vooralsnog nauwelijks betaalbaar. Voor de huidige reinigingsinstallaties en in mindere mate voor de scheidingsinstallaties geldt dat de capaciteit veel te laag is om goed te worden geïntegreerd in het baggerproces.
Baggermethoden
Behalve de ontwikkeling van baggermaterieel moet ook de baggermethode onder de loep worden genomen. Scheepvaart en grof vuil zijn de oorzaak van het feit dat het milieurendement niet hoog kan zijn.
Het grove vuil moet eerst worden verwijderd, alvorens men gaat baggeren met geavanceerde baggerwerktuigen. Dit kan met bijvoorbeeld de hark zoals deze in Rotterdam wordt toegepast. Een gebied als de Geulhaven is dan in ongeveer twee weken vrij van grofvuil. De vertroebeling die hierbij optreedt is waarschijnlijk gering (vergelijk bodem-eg), onderzoek hiernaar is gewenst. Alleen bij het omhooghalen zal er meer vertroebeling optreden. Om de verontreinigingen binnen een beperkt gebied te houden kan bijvoorbeeld een haven worden afgesloten met een slibscherm dat de mogelijkheid biedt scheepvaart te laten passeren. Tijdens het passeren van het schip zullen er ongetwijfeld verontreinigingen buiten het afgeschermde gebied terechtkomen, maar zoals eerder gesteld is het met scheepvaart niet mogelijk een hoog milieurendement te behalen. Na verwijdering van het grove vuil sedimenteren kleine verontreinigde deeltjes. De toplaag van de bodem bevat meer verontreinigingen dan vóór de verwijdering van het grove vuil. Als de bodem eenmaal vrij is van grof vuil kan met een geavanceerd werktuig het verontreinigde slib worden verwijderd.
Verwerking en/of opslaan van slib
Vanwege het voorlopig achterwege blijven van een op grote schaal toepasbare en betaalbare reinigingstechniek is het noodzakelijk het slib "voorlopig" op te slaan. Dan wordt het depot als buffer gebruikt, en niet zoals nu, de waterbodem. Omdat er vele typen verontreinigingen met vele verschillende reinigingsmethoden zijn lijkt compartimentering gewenst.
Het toepassen van een slibscheidingsinstallatie is alleen te overwegen als dit economisch voordeel biedt met het oog op de transportkosten en opslag. Hiervoor moet wel worden onderzocht of slib met zand meer volume inneemt dan slib zonder zand.
Iedereen heeft zijn eigen vakgebied. Dit geldt ook voor de baggeraar. Het is gewenst dat er een duidelijke afbakening komt tussen het baggeren en het verwerken van slib. Het scheiden op deeltjesgrootte bevindt zich dan op een grensgebied, maar het reinigen is zeer duidelijk een ander vakgebied dan dat van de baggeraar. Met het depot als buffer kan dit bereikt worden. Depotruimte is in een klein land als Nederland een groot probleem, maar als dit opgelost is, wordt de problematiek rond de bodemsanering veel overzichtelijker. De overheid heeft dan meer overzicht en kan eventueel garanties geven, de patstelling wordt dan doorbroken. In verband is het plan Lievense interessant. Als uit de huidige onderzoeken blijkt dat dit plan geen gevaar oplevert voor de omgeving oplevert, dan heeft de overheid een immens depot tot haar beschikking en de baggeraars krijgen met de aanleg hiervan weer iets meer financiële ruimte.
Rapporten studenten Baggertechniek en Bulktransport
