Ex situ-projekt

Detaljer

Senast uppdaterad onsdag, 25 mars 2020 19:58

Erfarenheter från genomförda ex situ-projekt i Sverige
Saneringen av Järnsjön
Sanering av Örserumsviken
Projekt Svartsjöarna
Kommentarer
Internationella erfarenheter

Erfarenheter från genomförda ex situ-projekt i Sverige

Figur 1. Genomförda muddringsprojekt av fibersediment i Sverige.

Saneringen av Järnsjön

Järnsjön i Emån med fibersediment och fiberrika sediment muddrades 1993–1994. Fibersedimenten var förorenade med PCB och härrörde från det nedlagda Nyboholms pappersbruk fem kilometer uppströms Järnsjön.   PCB fanns i fabrikens råvara, returpapper. Sammanlagt muddrades, avvattnades och deponerades ca 150 000 m3 sediment med närmare 400 kg PCB.

Muddringen utfördes med ett sugmudderverk med liggande skruv försedd med skärmar för att minimera uppgrumling och partikelspridning. Muddring av de mest förorenade sedimenten (sediment med hög andel fiber) genomfördes bakom en siltskärm medan sediment med lägre föroreningskoncentrationer (fiberrika sediment) muddrades utan sådan avskärmning

Muddermassorna pumpades till land och avvattnades med silbandspressar efter försedimentering där sand avskildes, passerade ett galler för grovavskiljning och lagrades i en utjämningsbassäng varifrån silbandspressarna matades. Efter avvattning deponerades muddermassorna i en lokal deponi som täcktes med jord från platsen. Vattenreningsanläggningen bestod av en flotationsanläggning för avskiljning av suspenderade partiklar.

En omfattande miljökontroll visade att den grumling som mudderverket orsakade var mycket liten. Spridningen av PCB från sjön var mindre under de år som projektet genomfördes än under åren före. Detta var sannolikt en effekt av att de mest förorenade sedimenten avskildes från Emåns strömfåra med siltskärmen och muddrades i ett tidigt skede. Trots att avskärmningen förhindrade vattenutbyte i den avskärmade delen av ån visade mätningarna att halterna av suspenderade ämnen (grumling) och halterna av PCB som byggdes upp i det avskärmade området under muddring var relativt låga. Avsaknad av muddringshinder var troligen en starkt bidragande orsak till att grumlingen kunde begränsas på detta sätt. Däremot uppkom en del störningar pga. gasförekomster i sedimenten som försvårade den hydrauliska transporten av muddermassor till land. Vidare fanns det skikt av sand inlagrade i sedimenten nära Emåns inlopp i sjön. Sandskikten försvårade muddringen såtillvida att kapaciteten sjönk avsevärt där sand påträffades och de muddermassor som pumpades från området där sandskikt fanns inlagrade i sedimenten hade en betydligt lägre torrsubstanshalt (större inblandning av vatten) än från övriga sediment.

Begränsande för kapaciteten i processen var inte muddringsverkets kapacitet utan avvattningen i silbandpressar. Denna var inledningsvis otillräcklig och byggdes efterhand ut genom installation av flera enheter. Tillräcklig torrsubstanshalt nåddes för att massorna skulle kunna läggas upp i deponin med projekterad släntlutning och bibehållen totalstabilitet. Skjuvhållfastheten hos avvattnade massor var dock låg vilket orsakade svårigheter i hanteringen och medförde att lastrestriktioner infördes under byggtiden. Vattenreningsanläggningen fungerade i stort sett utan problem under hela drifttiden.

Det mätbara åtgärdsmålet för saneringen var att halterna av PCB i fisk efter åtgärd inte skulle överstiga 0,4 mg/kg färskvikt i fisk. Baserat på detta mål uppskattades vilka åtgärdskrav som behövde ställas, uttryckt som halt PCB i kvarlämnade sediment. Uppföljningen av dessa skedde genom att sjön indelades i ett antal mindre områden inom vilka ett flertal prover av ytsediment togs till samlingsprover. Provtagningen ledde till att några av dessa delområden eftermuddrades till större djup innan saneringen godkändes.  Tre år efter genomförd sanering följdes de mätbara åtgärdsmålen upp. Före saneringen var halterna PCB i gädda i Järnsjön som medelvärde 2,7 mg/kg färskvikt medan halterna i Aspödammen uppströms pappersbruket var 0,07 mg/kg färskvikt. Tre år efter genomförd sanering var medelhalten i gädda fångad i Järnsjön 0,2 mg/kg färskvikt, dvs. fortfarande högre än halterna uppströms, men lägre än åtgärdsmålet och sannolikt avtagande med tiden.

Källa: Sanering av Järnsjön i Emån - Slutrapport och erfarenhetsåterföring. Rapport 4991. (http://www.naturvardsverket.se/Om-Naturvardsverket/Publikationer/ISBN/4000/91-620-4991-7/)

Sanering av Örserumsviken

Örserumsviken i Västerviks kommun är en grund havsvik i Tjusts skärgård. Viken var förorenad av fiberutsläpp från ett nedlagt returpappersbruk. En muddring av fibersediment hade utförts under pappersbrukets verksamhetstid med syftet att återvinna fiber. Kvar i viken fanns fiberrika sediment förorenade med PCB och kvicksilver. De fiberrika sedimenten muddrades, avvattnades och deponerades i en lokal deponi under åren 2002-2003. Totalt muddrades 160 000 m³ sediment med ca 125 kg PCB och ca 100 kg kvicksilver.

Teknikvalet var i huvudsak detsamma som vid saneringen av Järnsjön, dvs. sugmuddring med liggande avskärmad skruv, hydraulisk transport av muddermassorna till ett utjämningsmagasin på land, och avvattning i silbandspressar. Inledningsvis provades ett mindre mudderverk av en typ som ursprungligen är avsett för en kombination av gräv- och sugmuddring men som byggdes om för att muddra med en liggande skruv (detta var ett krav som ställdes vid upphandlingen). Kapaciteten hos detta var dock inte tillräcklig och i stället muddrades viken med samma typ av mudderverk som i Järnsjön som fungerade tillfredsställande såväl med hänsyn till kapaciteten som till begränsning av grumling och partikelspridning.

I Örserumsviken utnyttjades en hydrocyklon för att avskilja sand från muddermassorna före utjämningsmagasinet. Vidare användes en förtjockare före silbandspressarna för att förbättra avvattningskapaciteten. Trots detta var avvattningsprocessen begränsande för kapaciteten även i Örserumsviken. Avvattningen behövde också kompletteras med inblandning av en liten mängd bindemedel (cement) för att uppnå den skjuvhållfasthet som krävdes för att uppnå tillfredsställande stabilitetsförhållanden i deponin (betydligt högre skjuvhållfasthet krävdes än i Järnsjöprojektet). Efter uppfyllning täcktes deponin som en deponi för farligt avfall med kvalificerade tätskikt, dränering och skyddstäckning.

En siltskärm användes under muddringen och placerades så att vikens mynning till den utanförliggande fjärden spärrades av. Placeringen innebar höga påkänningar på skärmen vid tillfällen med stark vind som i Örserumsviken är den dominerande mekanism som driver vattenutbytet med havet. Vid två tillfällen havererade skärmen. Mätningar av turbiditet och suspenderade ämnen innanför och utanför skärmen visade dock att skärmen inte fyllde någon väsentlig funktion eftersom grumlingen även innanför denna var liten.

De mätbara åtgärdsmålen för saneringen var att spridningen av PCB och kvicksilver från Örserumsviken skulle minska med 90 % respektive 70 %. Baserat på åtgärdsmålen beräknades vilka åtgärdskrav som behövde tillämpas uttryckt som halter i kvarvarande sediment. Dessa åtgärdskrav användes för att styra muddringens omfattning. Tre år efter saneringen följdes åtgärdsmålen upp varvid spridningen av PCB beräknades ha minskat med 80 % och av kvicksilver med 55 %. Senare mätningar har inte utförts varför det inte är möjligt att avgöra om åtgärdsmålen har uppnåtts senare.

Källor: Projekt Örserumsviken. Projekt- och erfarenhetsrapport, april 2007. Empirikon 2007 samt Kvicksilver och organiska miljögifter i Örserumsviken. IVL B1705, januari 2007.

Projekt Svartsjöarna

I Svartsjöarna muddrades år 2006 knappt 260 000 m³ väl nedbrutna fibersediment fördelade över två sjöar i Pauliströmsån (Övre Svartsjön respektive Nedre Svartsjön) vilka fungerat som sedimentationsbassänger för avloppsvattenutsläpp från ett pappersbruk i Pauliström några kilometer uppströms sjöarna. Sedimenten var förorenade med kvicksilver men i relativt låga halter. Saneringen motiverades inte i första hand av kvicksilverhalter eller mängd kvicksilver utan av att fibersedimenten skapade en miljö som starkt gynnade metyleringsprocesserna varför upptaget av kvicksilver i akvatiska organismer och fisk var stort.

Muddring skedde som sugmuddring med hydraulisk transport till avvattning på land. Den stora volym sediment som muddrades i förhållande till saneringarna i Järnsjön och Örserumsviken beror främst på att fibersedimenten i Svartsjöarna hade en betydligt lägre torrsubstanshalt in situ. Mängden torrsubstans som muddrades var jämförbar med mängderna i Järnsjön och Örserumsviken. Sugmuddringstekniken var i huvudsak densamma som i dessa projekt, men muddringshuvudet var försett med en kortare skruv som var helt inbyggd men med två öppningsbara luckor. Vid avverkning öppnades den lucka som sedimenten matades in från. För att skydda utrustningen fanns även ett galler framför skruven som hindrade större föremål från att transporteras in i pumpen.

Gasbildningen i sjöns sediment var omfattande, men detta vållade inte några problem vare sig i muddringen eller den efterföljande processen. Däremot ledde gasbildning i kombination med höga flöden till att en större volym sediment förflyttades från Övre Svartsjön till Nedre Svartsjön efter det att sedimentkarteringen utförts men innan muddringen påbörjades. Detta upptäcktes i tid och sedimentkarteringen fick göras om i direkt anslutning till muddringen.

För avvattning av muddermassorna användes geotuber till vilka muddermassorna pumpades. En flockningskemikalie (polymer) tillsattes direkt i pumpledningen för att flocka de finkorniga sedimenten till avvattningsbara flockar som kvarstannade i tuberna medan vattnet pressades ut genom textilen. Avvattningen hade hög kapacitet och blev aldrig begränsande i processen. Halten suspenderad substans i returvattnet från tuberna var relativt låg men fortfarande något högre än begränsningsvärdet för återföring till Pauliströmsån. Vattenreningsanläggningen utgjordes av ett biologiskt reningssteg av typen SBR eftersom halten av löst organiskt material (mätt som BOD₇) i avrinnande vatten från tuberna var hög och riskerade leda till kvävningseffekter i Pauliströmsån. Reningsanläggningen fungerade som avsett och halterna i det vatten som återfördes klarade begränsningsvärdena utan att begränsa kapaciteten hos övriga processteg.

Vid avvattning i geotuberna återfick man relativt snabbt ungefär samma torrsubstanshalt som sedimenten haft in situ. Denna var emellertid låg, ca 7 %, och sedimentens skjuvhållfasthet var låg. Stabiliteten i de upplagda sedimenten upprätthölls i stället av geotubernas geotextiler vilka fungerade som armering. Tuberna staplades omlott tre lager högt. Geotuberna täcktes med en enkel täckning som en deponi för inert avfall 8-9 månader efter avslutad muddring. Muddermassornas torrsubstanshalt varierade då mellan 11 % och 18 % med medelvärdet 15 %. Skjuvhållfastheten i sedimenten var fortfarande låg och täckning kunde genomföras tack vare geotubernas armerande effekt. Emellertid uppkom ganska stora och ojämna sättningar som behövde efterjusteras efter konsolidering. Eftersom deponin endast behövde täckas med jord utan krav på infiltrationsbegränsning var detta inget stort problem.

De övergripande åtgärdsmålen för saneringen var att minska belastningen av kvicksilver till en nivå som medför att risken för negativa effekter på vattenlevande organismer är liten och att kvicksilverhalterna i Svartsjöarnas fisk minskar till samma nivåer som fisk uppströms Pauliström och att minska sedimentens syretäring och därmed skapa förutsättningar för en mer naturlig sediment- och vattenmiljö. Utgående från dessa övergripande åtgärdsmål sattes ett åtgärdskrav på maximala halter av kvicksilver i sediment efter muddring som bedömdes korrespondera med gränsen för fibersediment och underlagrande naturliga sediment. Med andra ord bedömdes att åtgärdsmålen skulle uppnås om alla fibersediment avlägsnades. Åtgärdsmålet följdes upp genom att sjöarna delades in i ett antal delområden inom vilka flera sedimentprover togs och slogs samman till samlingsprover representerande respektive delområde. Efter saneringen har halterna av metylkvicksilver i Pauliströmsån nerströms Svartsjöarna halverats, halterna av kvicksilver i zooplankton har minskat med 80 % och i fisk med 30 %.

Källa: Projekt Svartsjöarna - Projekt- och erfarenhetsrapport över efterbehandling av kvicksilverförorenade fibersediment i Övre och Nedre Svartsjön, Hultsfreds kommun. 2011: version 1

Kommentarer

Erfarenheterna från saneringarna av Järnsjön, Örserumsviken och Svartsjöarna visar goda resultat efter muddring utan efterföljande täckning. Detta beror troligen på att den metod som använts för efterkontroll medfört en viss övermuddring ner i underlagrande sediment som inte varit förorenade och på att den muddringsutrustning som använts genererat mycket liten grumling. En väsentlig faktor har sannolikt varit att muddringsutrustningarna manövrerats med vajrar förankrade i land och att transporten av muddermassor skett hydrauliskt i pumpledningar. Pråmar och bogserbåtar som kan ge betydande bidrag till grumlingen har därmed kunnat uteslutas, liksom störningar genom förflyttningar med hjälp av stödben. Muddringstekniken sugmuddring med liggande skruv innebär slutligen att sedimenten hyvlas av i skikt med begränsad mäktighet vilket minskar risken för ras och sedimentomblandningar. Skopmuddring skulle troligen ha medfört en ökad grumling pga.  skopans upprepade penetration i sedimenten, en annan framdrift där större mäktigheter avverkas inom begränsade områden (ökar risken för ras och sedimentomblandningar) och inte minst propellererosion från bogserbåtar i samband med pråmtransport av muddermassor. En förutsättning i samtliga tre fall har varit att förekomsten av muddringshinder varit liten. I områden med stor förekomst av t.ex. sjunktimmer fungerar inte den sugmuddringsteknik som använts om inte en omsorgsfull rensning av muddringshinder utförs före muddring.  Där hinder förekommer kan man förutsätta att alla hinder inte kan spåras genom scanning av sedimentens yta, utan att en stor andel kan ha sjunkit ner och inte enkelt upptäcks innan muddring påbörjas. Veterligen har ingen sådan rensning med efterföljande sugmuddring (ännu) utförts varför det är svårt att återföra erfarenheterna från de genomförda projekten till sådana områden.

Erfarenheterna från avvattningsmetoderna visar att avvattningen i geotuber har hög kapacitet men i stället ger ett avvattnat sediment med låg torrsubstanshalt som kan förväntas vara svårhanterbart för det fall ett mer kvalificerat omhändertagande behövs.  Möjligen kan ett bättre resultat uppnås på sikt i de fall lagring under vintern medför att tjäle kan utbildas i de lagrade sedimenten.

Även mekanisk avvattning i silbandspressar ger muddermassor med relativt låg torrsubstanshalt som är svårt att hantera men som kan läggas upp i en deponi med begränsad höjd som innebär att lägre skjuvhållfasthet kan accepteras. Vid uppläggning till högre höjd krävs också högre skjuvhållfasthet och sedimenten kan behöva stabiliseras eller en mer kvalificerad filterpress användas. Avvattning av andra finkorniga sediment (ej fibersediment) i kammarfilterpressar har resulterat i tillräcklig skjuvhållfasthet för uppläggning också i en relativt hög deponi.

Internationella erfarenheter

I en sammanställning från the Department of Ecology,  State of Washington (Publication No. 09-09-044) redogörs mycket översiktligt för erfarenheter från sanering av fyra sedimentområden med ”wood waste”. Det framgår inte i vilken utsträckning detta avser fiberbankar eller andra typer av depositioner från träindustrier.

I Hylebos Waterway utfördes muddring med en ”clam-shell”, den typ av sluten gripskopa som i Sverige brukar betecknas som ”miljöskopa”. Bland sedimenten fanns mycket sjunktimmer och man noterar som en erfarenhet att separering av sjunktimnmer från andra sediment enbart fungerade för sjunktimmer avsatt i sen tid medan äldre sjunktimmer var för nedbrutet av skeppsmask för att kunna sorteras ut. Muddermassorna användes som bränsle i ett värmeverk. Detta accepterades eftersom pannan var certifierad för eldning vid tillräckligt höga temperaturer för att bryta ner dioxiner.

I Port Gamble Way bestod de sediment som muddrades huvudsakligen av träflis, sågspån och bark. Saneringen omfattade muddring ner till naturliga underlagrande sediment. Muddringen kompletterades med en efterföljande täckning med ca 15 cm sand för att kontrollera residuals. Det muddrade materialet spolades med sötvatten till dess att salthalten var tillräckligt låg för att massorna skulle kunna användas som fyllning och matjord.

Vid Scott Paper Mill återfanns både jordmassor på land och sediment i vatten förorenade med metaller, oljekolväten, PAH, PCB och dioxiner.  En sanering genomfördes 1999 och omfattade schakt av massor från land, muddring av sediment samt täckning av ett ytterligare sedimentområde. Hela det sanerade sedimentområde planterades sedan med ålgräs.

Slutligen genomfördes en muddring av ”wood waste” vid Barbee Mill. Åtgärdsmålet för saneringen uttrycktes som innehåll av TOC eftersom denna parameter bäst korrelerade mot toxiska effekter.

Källa: Wood Waste Cleanup. Identifying, Assessing, and Remediating Wood Waste in Marine and Freshwater Environments. Guidance for Implementing the Cleanup Provisions of the Sediment Management Standards, Chapter 173-204 WAC. Department of Ecology, State of Washington, Publication N0. 09-09-044, September 2013.