Ex situ-metoder

OBS Remissversion - texterna är fortfarande under bearbetning och ska enbart ses som ett utkast. Finns det direkta fel? Hittar du enkelt det du vill, dvs är strukturen bra? Finns det ord/begrepp som behöver förklaras? Vi tar tacksamt emot förslag på ändringar/tillägg via e-post till  från användare av Åtgärdsportalen t.o.m. 28 februari.

Muddring och schaktning
Omhändertagande/behandling

Med begreppet ex situ-metoder avses att fibersedimenten avlägsnas från den plats där de sedimenterat för att behandlas och omhändertas på annan plats. För att flytta på sedimenten krävs någon typ av schakt. I de flesta fall är det fråga om schakt i ett vattenområde (dvs. muddring) även om schakt ibland kan ske som schakt av fibersediment som bildar ett landområde.

Både muddring i vattenområden och schaktning på land är väl etablerade metoder av vilka mångårig erfarenhet finns. Det finns också en hel del erfarenheter från schaktning och hantering av förorenad jord medan erfarenheterna från muddring av förorenade sediment är mer begränsad. Det är dock relativt vanligt att förorenade sediment hanteras t.ex. vid underhållsmuddring i hamnar och liknande. När det gäller schaktning och muddring av fibersediment finns erfarenheter endast från ett fåtal projekt.

Muddring och schaktning

Vid flera tidigare muddringar av fiberbankar och fiberrika sediment i Sverige har en typ av sugmudderverk (för mer info om sugmuddring se fördjupad beskrivning)  använts med vilket sediment avverkas skiktvis med hjälp av ett mudderhuvud med en liggande skruv. Skruven används för losstagning av sediment som skruvas och sugs upp tillsammans med vatten för att sedan pumpas vidare till en behandlingsanläggning på land (Se Figur 1). För att begränsa spridningen av sediment i samband med losstagning är mudderhuvudet försett med öppningsbara skärmar på båda sidor vilket möjliggör att skärmen i avverkningsriktningen hålls öppen medan den bakre skärmen är nedfälld. Vid sugmuddring bildas också en vattenström riktad in mot muddringshuvudet som också motverkar spridning av sedimentpartiklar och fiber. Utrustningen har i dessa projekt fungerat tillfredställande och avverkning har kunnat utföras med hög precision med minimal grumling. De sediment som muddrats i dessa projekt har mestadels varit fiber från returpapperstillverkning med varierande inblandning av naturliga sediment, från fiberbankar med stort gasinnehåll till fiberfattiga sediment. Nackdelen med denna typ av utrustning är att den är känslig för hinder och betydande inslag av annat material, t.ex. sand. Nackdelarna kan delvis avhjälpas genom att använda sugmudderverk med annat muddringshuvud, det finns exempelvis sugmudderverk avsedda för muddring av sand och grus, men normalt innebär detta större risker för grumling och sämre precision.

sugmuddring

Figur 1. Principskiss, exempel på utrustning som används vid sugmuddring (ej skalenlig). Illustration: Peter Harms-Ringdahl.

Det ska understrykas att i de refererade projekten har förekomsten av muddringshinder som sjunktimmer, konstruktioner och liknande i stort sett varit försumbar. I de fall där sådana muddringshinder förekommer i större utsträckning krävs annan muddringsteknik, alternativt att sedimenten som ska muddras kan rensas från hinder. I en fiberbank med en tjocklek på någon eller några meter blir det dock svårt att lokalisera och ta bort sjunktimmer som begravts i sedimenten.

Grävmuddring är mindre känslig för hinder. Ofta föreskrivs i tillstånd till muddring att miljöskopa (en slutbar skopa med syfte att minimera spill) ska användas, om det är fråga om förorenade sediment. Vid muddring i områden med många hinder är det inte självklart att en sådan skopa ger upphov till mindre spill än ett enskopeverk. Detta beror på att hinder, t.ex. sjunktimmer, lätt fastnar mellan miljöskopans skänklar så att denna inte kan slutas helt. Har man då sediment i skopan och lyfter denna med en stock fastkilad mellan skänklarna rinner en stor del av sedimenten ut från skopan. Man bör därför noga överväga vilken typ av skopa som är bäst lämpad i det aktuella området, beroende på hur situationen ser ut med avseende på bland annat muddringshinder. Oavsett valet kan man räkna med ett större spill vid grävmuddring än vid sugmuddring med liggande skruv i sediment utan försvårande hinder. Vid grävmuddring lastas dessutom muddermassorna till en pråm som körs till land med hjälp av bogserbåtar, vilka även de kan bidra till en ökad grumling.

Ett annat alternativ är frysmuddring, som dock inte generellt bedöms vara lämpligt för fibersediment med låg hållfasthet. Med dagens teknik innebär frysmuddring att relativt tunga plattor ska placeras på sjöbotten, ett arbete som utförs med hjälp av dykare som behöver stå på botten. Fibersedimentens låga skjuvhållfasthet medför att dykarna sjunker ned i sedimenten och plattornas tyngd innebär en stor risk för skjuvbrott som medför att plattorna kantrar. Även gasbildningen i en fiberbank medför problem med stabiliteten. Sammantaget utgör detta en arbetsmiljörisk för dykarna. För fiberrika sediment med mindre vatteninnehåll, högre skjuvhållfasthet och försumbar gasbildning kan frysmuddring däremot vara ett alternativ. 

Vid valet av teknik behöver hänsyn även tas till andra faktorer än risken för hinder samt grumling och spill, t.ex. vilken ytterligare behandling som behövs när de uppmuddrade massorna har tagits till land. En faktor som har stor betydelse för vilka behandlingssteg som behövs på land är inblandningen av vatten som ofta men inte alltid kan hållas lägre med grävmuddring än med sugmuddring, (mer info kommer att publiceras under avsnittet om omhändertagande/behandling).

Det är ofta svårt att åstadkomma en tillräckligt ren botten med muddring och schaktning. Förutom det spill som uppkommer, och som kan bli stort om det förekommer många muddringshinder, kan även uppgrumling ske om pråmtransport används på grunda vatten, samt att en ojämn ursprunglig bottentopografi under fibersedimenten medför att fördjupningar med sediment kommer att kvarlämnas. På tidigare ler- och gyttjebottnar som vanligtvis är relativt jämna kan detta kanske överkommas med en avslutande sugmuddring en bit ner i de naturliga jordlagren, om dessa är tillräckligt lösa. En sådan eftermuddring innebär att också en volym ren jord kommer att muddras och behöva tas om hand. Ett annat alternativ är att täcka botten efter muddring, med någon av de tekniker som beskrivs i in situ-metoder.

Omhändertagande/behandling

Oavsett muddringsteknik kommer muddrade fiberbankssediment att ha en mycket låg torrsubstanshalt (hög vattenkvot). Vid grävmuddring blir vatteninblandningen normalt mindre, men eftersom fiberbankssedimenten har en mycket låg torrsubstanshalt redan in situ blir ofta skillnaden i vatteninnehållet inte så stor mellan de olika teknikerna, vilket skiljer muddring och behandling av fiberbankssediment från andra typer av sediment. För fiberrika sediment som utgörs av naturligt avsatta sediment med inslag av fibrer kan skillnaden däremot bli stor, beroende på vilken torrsubstanshalt sedimenten uppvisar in situ.

Det höga vatteninnehållet medför att fiberbankssediment, men även fiberrika sediment, i de flesta fall kräver avvattning innan de omhändertas. Ett undantag utgörs av fiberrika sediment som ska användas som fyllningsmassor efter stabilisering/solidifiering och där vatteninnehållet inte är högre än att inblandning av lämpligt bindemedel ger en slutprodukt med önskade egenskaper.

Flera avvattningsmetoder kan komma ifråga, med vilka avvattningen kan drivas olika långt. En väsentlig egenskap hos sedimenten som man behöver ta hänsyn till är permeabiliteten. Finkorniga sediment har eller får en låg permeabilitet när de komprimeras och detta gäller vanligtvis också fibersediment och fiberrika sediment. En låg permeabilitet medför att muddermassorna blir mer svåravvattnade i de fall man behöver nå en hög torrsubstanshalt.  Vilken metod som är mest lämplig i det aktuella fallet beror därför inte enbart på sedimentens egenskaper utan även på vilka krav som ställs på torrsubstanshalten efter avvattning, vilket i sin tur avgörs av hur sedimenten slutligt ska omhändertas. För det slutliga omhändertagandet kan i dagsläget (2019) i huvudsak följande alternativ komma ifråga:

  • Återvinning som fyllningsmassor för anläggningsändamål: Metoden har utvecklats för återvinning av muddermassor och har blivit vanlig vid muddring i hamnar där förorenade muddermassor återvinns genom stabilisering/solidifiering som ger ett konstruktionsmaterial med önskvärda geotekniska egenskaper, låg permeabilitet och liten utlakning av föroreningar. Metoden har visats fungera även på sediment med hög halt TOC (förutsatt att rätt typ av bindemedel används) men har veterligen inte provats på muddermasor från muddring av fiberbankar. Utveckling av metoden har skett inom ramen för FoU-projekten Stabcon och SMOCS. Mer information om metoden finns på stabcon.com och i en vägledning från Statens geotekniska institut, (SGI Information 20). Metoden har visats fungera även på sediment med hög halt TOC (förutsatt att rätt typ av bindemedel används) men har veterligen inte provats på muddermasor från muddring av fiberbankar.
  • Deponering: I minst tre fall (se kapitel genomförda projekt) har lokala deponier för deponering av fibersediment och fiberrika sediment använts i Sverige. Deponering av sediment med hög organisk halt som fibersediment kräver dock att undantag kan utverkas från förbudet att deponera organiskt avfall. Krav på hur deponier ska utformas finns i förordning 2001:512 om deponering av avfall, kriterier för mottagning av avfall på deponier finns i NFS 2004:10 och regler för undantag från förbudet att deponera organiskt avfall finns i NFS 2004:4.
  • Förbränning eller termisk behandling: Metoden är lämplig för behandling av massor beroende på vilken typ av föroreningar som massorna innehåller och mängden organiskt material, se beskrivning av termisk behandling ex situ.

Vilken metod för det slutliga omhändertagandet av muddrade eller schaktade sediment som är mest lämplig i det enskilda fallet beror på platsspecifika förhållanden som vilken mängd muddermassor som förväntas uppkomma, förekommande föroreningar, föroreningskoncentrationer och föroreningarnas mobilitet under varierande pH- och redoxförhållanden, sedimentens fysikaliska och geotekniska egenskaper, tillgång till behandlingsytor m.m. Vanligtvis krävs omfattande utredningar för att klarlägga dessa förhållanden, åtminstone i de fall stora volymer sediment ska tas om hand. Vägledning för val av undersökningsmetoder finns i undersökningsmetoder.

I Tabell 1 nedan ges en översikt av olika avvattnings- och behandlingsmetoders användbarhet beroende på hur muddermassorna därefter ska hanteras. Mer info kommer att publiceras under eget avsnitt om omhändertagande/behandling.

Tabell 1. Översikt av olika avvattnings- och behandlingsmetoders användbarhet beroende på hur muddermassorna därefter ska hanteras.

 

Återvinning som fyllningsmassor

Deponering

Förbränning

Uppläggning för dränering

Fibersediment är i normalfallet alltför lösa för att kunna läggas upp för avrinning och dränering. Vatteninnehållet och flytbenägenheten gör att det snarast blir en fråga om sedimentering.

Sedimentering

Olämplig kombination eftersom massorna får låg TS-halt vilket också innebär låg skjuvhållfasthet och stora sättningar. Risk för gasbildning.

Kan fungera om inga tätskikt behövs. Stora sättningar kan förväntas.  Tillräcklig skjuvhållfasthet uppnås genom att belastning med täckmassor förs på successivt. Massornas volym minskar troligen inte.

Torrsubstanshalten blir låg och värmevärdet negativt. Förbränning kräver stödbränsle.

Avvattningstuber

Olämplig av samma skäl som sedimentering. Något bättre skjuvhållfasthet men risk för gasbildning.

Bättre än sedimentering. Tuberna fungerar som armering varför täckning kan läggas ut enklare. Avvattningen minskar massornas volym och deponins yta kan begränsas. Stora sättningar som riskerar att skada tätskikt kan förväntas.

Torrsubstanshalten blir bättre än vid sedimentering men fortfarande låg och värmevärdet negativt. Förbränning kräver stödbränsle.

Mekanisk avvattning

Kan fungera, men massorna kommer troligen att vara sättningsbenägna. Risk för gasbildning

Har visats fungera även när deponin ska täckas med tätskikt. Risken för sättningar måste dock beaktas. Avvattning minskar volymen i deponin. Viktigt att klarlägga vilken metod som är mest fördelaktig.

Högtrycksmetoder har förutsättningar att ge tillräckligt höga torrsubstanshalter för att få ett positivt värmevärde som möjliggör förbränning utan stödbränsle.

Frystorkning

Ger sannolikt bättre resultat än mekanisk avvattning. Hittills oprövad metod för detta ändamål. Risk för gasbildning

Ger sannolikt bättre resultat än mekanisk avvattning. Hittills oprövad metod för detta ändamål.

Ger sannolikt bättre resultat än mekanisk avvattning. Hittills oprövad metod för detta ändamål.

Stabilisering

Solidifiering

Väl beprövad och väl fungerande metod, dock inte provad med fibersediment. Bindemedlen ger högt pH som medför att risken för gasbildning blir liten

Ger hög hållfasthet och små sättningar. Massornas volym minskar dock inte. Inblandning av en liten mängd bindemedel kan även användas för att förbättra geotekniska egenskaper hos muddermassor efter mekanisk avvattning.

Metoden är inte anpassad för sediment som ska förbrännas.

 

Läs mer:

(1) Elander, P. och Jersak J., 2017: Metoder för efterbehandling av fibersediment. Projekt Fiberbankar I Norrland. Länsstyrelsen I Gävleborgs, Jämtlands, Västernorrlands, Västerbottens och Norrbottens län 2017:1.

(2) Naturvårdsverket, 1999: Sanering av Järnsjön I Emån. Slutrapport och erfarenhetsåterföring. Naturvårdsverket, Rapport 4991.

(3) Elander, P. och Hammar, T., 1998: The Remediation of Lake Järnsjön: Project Implementation. Ambio volume XXVII No 5, August 1998.