Muddringsmetoder – Fördjupning

Tillämpning

Muddring är ex  ex situ åtgärdsmetod som används när förorenade sediment behöver avlägsnas i stället för att behandlas  in situ. T.ex. när befintliga vattendjup måste behållas eller utökas eller erosionskrafterna är för stora för att en in situ-åtgärd (t.ex. förstärkt naturlig självrening) ska vara beständig.  Metoden kan användas för i stort sett alla sedimenttyper oberoende av kornstorlek. Förorenade sediment är vanligtvis finkorniga men muddring kan även användas för att avlägsna förorenade grovkorniga massor eller massor som p.g.a. varierande strömningshastigheter kan ha varierande kornstorlekar.

Vilken muddringsmetod som tillämpas beror bland annat på vilken typ av sediment som ska muddras (1):

  • Grävmuddring (mekanisk muddring), där någon typ av skopa används för losstagning och för att lyfta sediment från botten till en pråm eller lastbil för borttransport.
  • Sugmuddring (hydraulisk muddring), där sediment sugs upp och pumpas från botten till en pråm för borttransport eller direkt till land. Vanligtvis används någon typ av mekanisk losstagning av sedimenten men sugmuddring kan också ske som slamsugning utan föregående losstagning.
  • Frysmuddring, där plattor med cirkulerande köldmedium används för frysning av sediment som sedan kan lyftas till en pråm för borttransport.

Muddringsmetoder kan användas för de flesta föroreningsämnen. Med rätt utrustningsval kan även fri fas av tyngre vätskor med låg vattenlöslighet (dense non aqueus phase liquids, DNAPL), som t.ex. kreosotolja och tjära, inblandade i sedimenten avlägsnas(2).

Oavsett vilken muddringsmetod som används måste muddring kombineras med andra metoder för behandling och omhändertagande av muddermassorna. Sugmuddring medför stor inblandning av vatten vilket ställer höga krav på avvattning av muddermassor, men även grävmuddring innebär viss inblandning av vatten och behöver normalt kombineras med avvattning eller annan behandling. Upptining av frysmuddrade massor medför i stället att vatten frigörs vid upptining och att ytterligare avvattning inte behövs. Vid samtliga muddringsmetoder uppkommer därmed förorenat vatten som behöver omhändertas. Omhändertagande av de fasta massor som kvarstår efter avvattning utgörs ofta av deponering på befintliga mottagningsanläggningar eller för ändamålet särskilt iordningställda deponier, men kan även innebära fortsatt behandling med lämplig ex situ-metod. Ett annat alternativ som främst är aktuell i samband med muddringar i eller i närheten av hamnar är stabilisering/solidifiering (denna metodbeskrivning är under bearbetning och kommer att publiceras på Åtgärdsportalen) för återanvändning av muddermassorna som fyllning i anläggningsarbeten.

I undantagsfall kan avvattning och annan behandling undvikas och muddermassorna i stället dumpas på annan lämplig plats under vatten där de kan slutförvaras säkert (djuphålor med ackumulationsbotten). Dumpning av avfall är dock förbjudet (15 kap 27-29 §§ miljöbalken) och ett sådant omhändertagande kräver en särskild dispens från dumpningsförbudet.

Status och historik

Muddring har under lång tid använts för fördjupning av hamnar och farleder, i Sverige såväl som utomlands. Muddring för saneringsändamål har i sammanhanget etablerats relativt sent. Termen miljömuddring (environmental dredging) som beteckning för muddringar i syfte att avlägsna föroreningar uppkom sannolikt i USA på 1980-talet (3). USEPA publicerade i samarbete med USACE en vägledning för miljömuddring redan 1994, vilken senare har reviderats och uppdaterats vid flera tillfällen. Inom programmet Superfund i USA hade metoden fram till 2008 använts för efterbehandling av förorenade sediment av mer än 100 objekt, bland dessa nästan alla av de större projekten. I en tredjedel av objekten hade metoden använts i kombination med in situ-metoder (9).

I Europa är muddring en stor industri och europeiska muddringsföretag dominerar världsmarknaden (10). En orsak är sannolikt att behovet av muddring i modern tid alltid varit stort, för att bibehålla vattendjup i hamnar och floder som också fungerar som transportleder för fartyg. Efterhand som industrialiseringen fört med sig utsläpp av föroreningar som lagrats i sedimenten har behovet av miljömuddring accentuerats (11). 

I Sverige genomfördes den första saneringsmuddringen 1993-1994 som ett demonstrationsprojekt finansierat av Naturvårdsverket (5). Idag kan muddringsmetoder anses vara väl beprövade. Metoderna är inte särskilt ofta använda för det primära syftet att efterbehandla förorenade sediment, men ofta som ett inslag i samband med hamn- och farledsmuddringar där ytliga sediment ofta är förorenade. En från Havs- och vattenmyndigheten nyligen utkommen remissutgåva av en vägledning för muddring och hantering av muddermassor preciseras ett antal anledningar för att genomföra muddringar. Muddring som metod för efterbehandling av förorenade sediment är inte en av dem, vilket förmodligen beror på att efterbehandling av förorenade sediment hittills inte varit vanligt förekommande i Sverige. Däremot behandlas flera aspekter av förekomsten av föroreningar i sediment och dess betydelse för behovet av förundersökningar, val av muddringsteknik och omhändertagande av muddermassor (12).

Behandlingsprinciper

Muddring medför i sig ingen behandling av föroreningar utan innebär endast att de förorenade sedimenten tas upp och på så sätt möjliggörs behandling, antingen på plats (on site) eller vid en extern mottagningsanläggning för förorenade massor. De behandlingsprinciper som är aktuella finns beskrivna under respektive behandlingsmetod.

Tekniskt utförande

Grävmuddring (mekanisk muddring)

Grävmuddring är en flexibel metod som kan användas för olika typer av sediment och bottenförhållanden, såväl vid muddring i större vattenområden som vid muddring i trånga vattendrag. Vanligtvis används mudderverk monterade på ponton med stödben och pråmar till vilka muddrade sediment lastas för borttransport, se Figur 1. I små vattendrag kan mudderverket i stället utgöras av en grävmaskin stående på land som lastar till en dumper eller lastbil.

skiss muddring1
Figur 1.
Principskiss, exempel på utrustning som används vid grävmuddring (ej skalenlig). Illustration av Peter Harms-Ringdahl

För grävmuddring av förorenade sediment används i första hand en s.k. miljöskopa (engelsk beteckning clam-shell, egentligen med tillägget enclosed dredge bucket) monterad på en grävmaskin. En sådan skopa kan stängas helt innan de inneslutna muddermassorna lyfts upp och lastas av till transportfordonet (2). Det plana snittet medför tillsammans med hjälpmedel för positionering att muddring kan utföras med god precision medan den stängda skopan innebär att grumlingen begränsas. Skopan kan användas på en grävmaskin med hydraulisk sticka (lång arm) men även manövreras med lina vilket möjliggör muddring på stora vattendjup (9).

Om det finns många hinder i de förorenade sedimenten, t.ex. större sten eller block, kvarglömda bojstenar eller tappat skrot m.m. försvåras användning av miljöskopa. Föremål kan lätt fastna mellan skopans käftar varvid skopan inte kan stängas vilket leder till grumling och spridning av förorenade sediment. Det kan då vara bättre att använda en traditionell grävskopa med eller utan tänder. I muddringssammanhang brukar denna typ av mudderverk betecknas som enskopeverk (eng. back-hoe dredger). Även en sådan skopa kan utrustas med ett lock för att begränsa grumlingen.

Andra typer av grävmuddring som t.ex. flerskopeverk (pater-nosterverk) är generellt inte lämpliga för muddring av förorenade sediment eftersom grumlingen och därmed spridningen av föroreningar vid muddring blir omfattande (4).

Även om grävmuddring inte medför lika stor inblandning av vatten som vid sugmuddring är det i praktiken omöjligt att muddra utan att vatten följer med. Förorenade sediment är vanligtvis finkorniga och har redan i utgångsläget en låg torrsubstanshalt och muddermassorna som lastas för transport blir därför mer eller mindre flytande.

Sugmuddring (hydraulisk muddring)

Med sugmuddring avses dels uppfordring av sediment enbart med användning av en pump och ett rör på samma sätt som vid slamsugning av brunnar och dels sugmuddring kombinerat med mekanisk losstagning av sediment (2). I båda fallen blandas sediment och vatten till en slurry som kan pumpas i rörledning till land eller till en pråm för borttransport. Principen framgår av figur 2.

sugmuddring

Figur 2. Principskiss, exempel på utrustning som används vid sugmuddring (ej skalenlig). Illustration Peter Harms-Ringdahl.

Vid muddring av förorenade sediment används ofta en horisontell skruv för losstagning och transport av sediment till sugmunstycket, se figur 4. På detta sätt kan muddring ske med hög precision i djup anpassade till skruvens diameter. Med skruven inbyggd och avskärmad så att den endast är öppen i den riktning avverkning sker kan grumlingen begränsas till ett minimum (1). Losstagning med kutter (skärande verktyg) är vanligtvis mindre lämplig vid muddring av förorenade sediment eftersom risken för grumling är större, men kan i gengäld användas i fastare sediment än en horisontell skruv.

Sugmuddring är känslig för föremål i sedimenten som kan medfölja och blockera pumpen eller rörsystemet. Munstyckena förses därför ofta med galler som kan behöva rensas med jämna mellanrum om mängden hinder är stor. Större föremål (muddringshinder) kan medföra stillestånd i muddringsarbetet för att dessa ska kunna avlägsnas, alternativt att munstycket måste lyftas förbi hindret. Ett självgående sugmudderverk som är mindre känslig för hinder är Trailer Suction Hopper Dredger, TSHD (svenskt namn saknas) där en arm med rörledning, intag och pump är monterade på ett fartyg som förflyttas på konventionellt sätt med propellrar samtidigt som sediment i en remsa under fartyget sugs upp till fartygets lastrum (12). Denna typ av mudderverk har mycket hög kapacitet och är mindre känslig för ojämnheter, stenar, block och andra föremål men har sämre precision och är i normalfallet inte anpassade eller lämpliga för muddring av förorenade sediment.

Hur mycket vatten som blandas in vid muddringen beror bland annat på hur mycket som behövs för att muddermassorna ska bli pumpbara. Andra faktorer som har betydelse är förekomsten av fastare partier som medför att avverkningshastigheten minskar och att en proportionellt större mängd vatten följer med i pumpen (1). Erfarenhetsmässigt kan man utifrån genomförda sedimentsaneringar i Sverige räkna med en genomsnittlig torrsubstanshalt på 3-5 % medan andra källor anger en normal torrsubstanshalt på 10 % (9).

Det är fördelaktigt om muddermassorna kan pumpas i sluten ledning direkt till behandlingsanläggningen på land. Om pråmtransport kan undvikas elimineras risken för propellererosion vid förflyttning av pråmar vilket är en vanlig källa till grumling i samband med muddringsarbeten på grunt vatten.

Sugmuddring är anpassad främst för lösa sediment i större öppna vattenområden och mindre lämplig för muddring av grovkorniga massor. Den traditionella sugmuddringens lämplighet kan också ifrågasättas vid muddring i trånga vattendrag där det krävs en större flexibilitet vad avser rörelsemönstret. Sugmuddring kan i sådana fall utföras med en pump monterad på en grävmaskinssticka, eventuellt i kombination med en cutter för losstagning. Denna typ av sugmudderverk ger dock upphov till större grumling än sugmuddring med en liggande skruv som skyddas av skärmar. På marknaden finns också kombinerade muddringsaggregat där enskopeverk kombineras med en inbyggd pump vilket möjliggör losstagning med skopa och pumpning av muddermassor, samtidigt som grövre material som inte är pumpbart kan lyftas med skopan.

För speciella ändamål som kräver hög precision och särskild försiktighet, t.ex. vid muddring kring pålar och under påldäck vid kajer eller andra konstruktioner används ofta mammutpumpning eller slamsugning. Båda metoderna styrs med hjälp av dykare på botten eller med en undervattenrobot (12).

Den stora inblandningen av vatten ställer höga krav på avvattning av muddermassorna. Läs mer om avvattning här.

Frysmuddring

Frysmuddring är en metod som utvecklats senare än de övriga muddringsmetoderna och ännu inte slagit igenom i någon större utsträckning. Muddring sker genom att frysplattor placeras på botten varefter plattornas underdel kyls ner. Sedimentet under plattorna fryser fast och medföljer när plattorna lyfts. Tjockleken hos de sediment som medföljer kan styras genom att variera hur lång tid frysningen får pågå och det är med denna metod möjligt att ta bort endast några få centimeter av ytsedimentet. Vid muddring av mäktigare lager kan plattorna kombineras med vertikalt nedstickande kylelement. Frysmuddring kan ske med hög precision. Dykare används vid placering av frysplattorna och mäktigheten som avverkas kan styras tämligen exakt med hjälp av infrysningstiden. Ojämnheter under en platta innebär att denna kommer att vila på de högre delarna av botten och att det under delar av plattan kommer att finnas en spalt med vatten som måste frysas innan frysning av sedimentet påbörjas. Genom användning av plattor med varierande storlek kan metoden ändå användas även på relativt ojämna bottnar. Metoden innebär också att både grumling och inblandning av vatten i muddringsprocessen minimeras. Vid upptining avgår fruset porvatten och sedimentens torrsubstanshalt ökar. Frysning med upptining innebär vanligen en effektiv avvattning i paritet med de mest avancerade mekaniska avvattningsmetoderna (Åtgärdsportalen kommer att kompletteras med metodbeskrivningar för avvattning) (1). Vid en jämförelse med övriga muddringsmetoder är metodens kapacitet i dagsläget begränsad. Detta är en följd av att utplaceringen av fryselement måste styras med assisterande dykare, tidsåtgången för infrysning och att tillgången till elektrisk effekt ofta begränsar möjligheterna att operera ett större antal enheter parallellt. En tumregel är att det behövs en anslutning på 125 A och 400 V (motsvarar effekten 50 kW) för infrysning av 20 m3 vatten per dygn (8).  Det bör dock nämnas att det pågår utveckling i syfte att minska energiförbrukningen, t.ex. med hjälp av värmeväxlare.

Det kan även nämnas att naturlig frysmuddring har utnyttjats på så sätt att urgrävning av förorenade sediment i diken och bäckar företagits under tid då diket/bäcken inklusive de förorenade sedimenten frusit (13).

Skyddsåtgärder

Påverkan på lokala ekosystem under muddringsarbetet är stor, dels genom att livsmiljön på bottnen inom det muddrade området totalt avlägsnas, och dels för att vattenlevande organismer i närområdet utsätts för uppgrumlade förorenade sediment. Muddring kan därför behöva utföras innanför siltgardiner och/eller luftbubbelridåer (se beskrivningar nedan) som begränsar grumlingen och därmed spridningen av förorenade sediment till omgivningen. Grumling kan uppkomma vid losstagning av sediment och när hinder påträffas men även av vattenströmmar som uppkommer i samband med manövrering av pråmar på grunda vattenområden. 

En siltgardin består i princip av en geotextil med insydda flytkroppar och sänken som håller gardinen flytande respektive förankrad till botten. Erfarenhetsmässigt är det tillräckligt om den karakteristiska öppningsvidden hos geotextilen underskrider 0,1 mm. Geotextilen måste konstrueras och förankras så att den kan följa med förändringar i vattenståndet utan att släppa från botten. Vidare måste skärmen klara påverkan från vattenströmmar och en viss vattenståndsskillnad mellan sidorna (5). De enkla siltskärmar tillverkade av nålfiltade (icke-vävda) geotextiler som är vanligt förekommande klarar endast mindre påfrestningar, men med insydda förstärkningar (vajrar) och lastväxling med t.ex. pålar kan betydligt större krafter tas upp. Redan användningen av kombinerade geotextiler som består av en lastbärande väv och en filtrerande nålfiltad geotextil förbättrar hållfasthet och deformationsegenskaper betydligt.

En nackdel med siltgardiner är att passage mellan muddringsområdet och utanförliggande vattenområde försvåras. Med luftbubbelridåer undviks dessa svårigheter. Även om viss partikelspridning genom ridån kan förekomma i samband med att fartyg passerar kan denna vanligtvis accepteras. Bubbelridån åstadkoms genom att luft med hjälp av en kompressor trycks in i en perforerad slang. Luften trycks ut genom hålen och stiger till ytan. Metoden är både smidigare och mer robust än siltgardiner, men är i stället energikrävande. Energibehovet ökar med ökande vattendjup på samma sätt som trycket ökar med vattenpelarens höjd. För att begränsa energibehovet men bibehålla fördelarna med en bubbelridå kan en siltskärm kombineras med en perforerad slang som skapar en bubbelridå ovan siltskärmen. Kombinationen kan användas i öppningar för fartygspassage, men även längs hela skärmen som ett sätt att minska påkänningar av stora vattenståndsförändringar på en siltskärm.

Om förutsättningarna är gynnsamma (få muddringshinder) kan behovet av siltskärmar eller bubbelridåer vanligen undvikas genom val av metoder för muddring och transport av muddermassor som minimerar grumlingen, något som framgår av de mätningar som utfördes i demonstrationsprojektet i Järnsjön (6). Med ökande antal muddringshinder minskar frihetsgraderna för teknikvalet och grumlingen tenderar att öka (3). Behovet av skyddsåtgärder kommer då att styras av omgivningens känslighet för partikulär spridning.

Vanliga behandlingskombinationer

Beroende på geologiska förhållanden kan det ibland vara svårt att överallt lokalisera gränsen mellan förorenade sediment och underlagrande sjöbotten vilket riskerar att kvarlämna fickor med förorenade sediment. Vidare återsedimenterar de förorenade partiklar som virvlats upp i samband med muddringsarbetet och bildar ett ytligt löst lagrat och förorenat lager på den muddrade botten (3).  Det är därför vanligt att muddring inte efterlämnar en helt ”ren” botten, om inte tillräcklig övermuddring utförs - det vill säga att man muddrar djupare än vad som enbart behövs för att ta bort lagret med förorenade sediment, eller att man muddrar i flera omgångar.  I USA och Norge kombineras därför muddring ofta med efterföljande täckning. De olika typer av täckningar som finns att tillgå är isolationsövertäckning, förstärkt övervakad naturlig självrening, och AC-baserad tunnskiktsövertäckning.

Muddring behöver också kombineras med lämpliga behandlingsmetoder för muddermassorna. De vanligaste behandlingsmetoderna är avvattning och/eller stabilisering/solidifiering med efterföljande deponering eller återanvändning för anläggningsändamål (exempelvis för utbyggnad av hamnområden) som omnämnts i metodbeskrivningarna ovan. Behandling kan även omfatta biologiska och kemiska nedbrytningsmetoder eller termiska behandlingsmetoder. Den vanligast förekommande metoden för jordtvätt är i normalfallet inte tillämplig eftersom förorenade sediment oftast är finkorniga och den grovfraktion som kan avskiljas i en jordtvätt är obetydlig. Det kan däremot vara möjligt att använda de jordtvättsmetoder som utlakar eller extraherar föroreningar i sedimenten med hjälp av pH-justerande additiv och/eller lösningsmedel.

Projekteringsaspekter

De aspekter som måste beaktas vid projektering av muddringar är delvis desamma som vid projektering av schaktsaneringar på land. Arbeten under vatten är dock inte lika enkla att övervaka och kontrollera, eftersom muddringsytan inte på samma sätt är tillgänglig för löpande inspektion och schaktbottenkontroll. Det är därför viktigt att redan i projekteringsfasen kartlägga föroreningsförekomsten och följande förhållanden så långt som det är möjligt:

  • De förorenade sedimentens utbredning i plan och djup och eventuell korrelation med jordartsgränser. För detta krävs ostörd provtagning av sedimentkärnor.
  • De förorenade sedimentens karaktär (jordart, kornstorleksfördelning, organisk halt, vattenkvot/torrsubstanshalt och vid behov skjuvhållfasthet in situ).
  • Vattendjup och bottenförhållanden, kartläggs enklast med multistrålande ekolod (MBES). Information om bottenstrukturen är viktig för valet av muddringsmetod medan bottenhårdhet ibland kan korreleras till ansamlingar av förorenade sediment (mjuka bottnar).
  • I områden där föroreningarna kan korreleras till en jordlagergräns kan sedimentekolodning t.ex SBP (sub bottom profiling) användas för att om möjligt få information om jordlagergränsens läge mellan provtagningspunkterna.
  • Det behövs kännedom om bottenstrukturen eftersom ojämnheter i form av stenar eller block eller andra större föremål kan försvåra vissa muddringsmetoder. Vid behov kan ekolodning typ MBES kompletteras med videokamera monterad på en undervattensfarkost (ROV).
  • Kartläggning av främmande föremål som utgör muddringshinder kan utföras med ett sidoskannade sonar (SSS). Hinder som är begravda i sedimenten upptäcks dock inte och mindre föremål kan vara svåra att upptäcka. Marinarkeologiska fynd som kan påverka åtgärderna upptäcks normalt med kombinationen MBES och SSS och kan sedan detaljundersökas med dykare eller ROV.
  • Tillgängliga ytor för lossning av muddermassor och behandlingsytor på land, om inte muddermassorna ska transporteras direkt till annan mottagningsanläggning.
  • Sedimentens (muddermassornas) karaktär efter upptagning, dvs. de egenskaper som är av intresse för avvattning eller stabilisering/solidifiering.
  • Strömningsförhållanden klarläggs enklast genom hydrodynamisk modellering tillsamman med korttidsmätningar för kalibrering av modellen. Strömningen kan vara viktig för att avgöra och vid behov dimensionera skyddsåtgärder för att motverka spridning av grumling som uppkommer vid muddring. Strömningsförhållandena kartläggs ofta redan inom ramen för riskbedömningen eftersom dessa är väsentliga för spridningen av föroreningar från sedimenten.
  • Temperatur och isförhållanden i området som ska muddras. Is kan begränsa framkomligheten och förmågan att manövrera. I många fall begränsas möjligheterna att bedriva arbetet redan när frostnätter inträder mer frekvent. Det gäller framför allt när arbetet även innefattar avvattning och vattenrening där frysning lätt inträffar i rörledningar med klena dimensioner m.m. Temperaturförhållandena är därmed ofta avgörande för muddringssäsongens längd.
  • Geotekniska förutsättningar och stabilitetsförhållanden såväl för kvarlämnade undervattensslänter efter muddring som för intilliggande landområden och konstruktioner (slänter, kajer, andra anläggningar, arbetsområden med upplag för muddermassor etc.) kan behöva undersökas. Att sediment avlägsnas kan i ogynnsamma fall medföra att spänningsförhållanden i jorden påverkas i en utsträckning som ökar risken för ras och skred.
  • Behovet av skyddsåtgärder för att motverka spridning av förorenade partiklar (siltgardiner och/eller luftbubbelridåer). Hur stor grumling som kan förväntas beror på metod för muddring och transport av muddermassor, vattendjup och förekomst av hinder som försvårar losstagning. Behovet av skydd beror också på de omgivande vattenområdenas känslighet och vilken spridning som kan accepteras under genomförandetiden.

Muddring är en vattenverksamhet och som sådan tillståndspliktig enligt kap 11 i miljöbalken. Många gånger ska också stora mängder förorenade massor hanteras på land och returvattenutsläpp med relativt höga flöden kan behövas. Detta innebär att projekteringen ofta behöver innefatta många utredningar av annat än tekniska aspekter för att en miljökonsekvensbeskrivning ska kunna upprättas.

Behandlingsförutsättningar

Muddring kan användas för de flesta typer av förorenade sedimentmiljöer, men valet av metod måste anpassas till de lokala förutsättningarna. I normalfallet är förorenade sediment finkorniga och löst lagrade. På någorlunda jämna bottnar med få muddringshinder fungerar ofta sugmuddring med horisontell skruv utrustad med skärmar väl. Erfarenhetsmässigt kan muddring under sådana förhållanden utföras med begränsad grumling och därmed också minimalt risk för partikelspridning. Med viss övermuddring (muddring under konstaterat ren botten) kan resultatet bli mycket bra (som t.ex. visats i muddringarna av Järnsjön 1993-1994, Örserumsviken 2001-2003 och Svartsjöarna 2006). Även grävmuddring med miljöskopa fungerar bra under sådana förhållanden men ger erfarenhetsmässigt upphov till mer grumling som i första hand kanske inte är en funktion av muddringsmetoden som sådan utan behovet av att manövrera pråmar på ibland grunda vatten. Detta har även kunnat iakttas vid muddring med ett propellerdrivet sugmudderverk (7).

På ojämna bottnar och där sedimenten har betydande inslag av friktionsmaterial fungerar grävmuddring bättre än sugmuddring eller frysmuddring även om det genom anpassning av fryselementens storlek och placering är möjligt att i viss utsträckning hantera ojämnheter med denna teknik. Bottnar med mycket uppstickande sten och block blir dock svårhanterliga. Om grövre material som sten och block eller andra hindrande föremål är frekvent förekommande är det normalt bättre att använda en traditionell grävskopa än en miljöskopa. I hamnmiljöer är sådana störda bottenmiljöer med betydande inslag av muddringshinder vanligt förekommande.

Såväl oorganiska som organiska föroreningsämnen i sediment är i flertalet fall utfällda eller fastlagda till partiklar som sedimenterat och kan därmed avlägsnas med lämplig muddringsmetod. Det är även möjligt att med för ändamålet särskilt anpassad utrustning muddra fri fas av föroreningar med högre densitet än vatten, som t.ex.kreosotolja och tjära. Ett pilotprojekt med muddring av kreosotolja med en typ av sugmudderverk där sediment matas in i en kammare med pumputrustning har genomförts i Gilhusbukta vid Lierstranda i Norge (2).

Föroreningar med hög mobilitet (lättlösliga och volatila ämnen) kan vara svåra att hantera med grävmuddring eftersom det finns en risk att dessa frigörs vid ingrepp i sedimenten. I sådana fall har sugmuddring en fördel genom att vattenströmningen närmast munstycket är riktat in mot detta och föroreningar följer med vid muddring. Däremot kan VOC avgå till luft i den efterföljande behandlingsprocessen vilket behöver beaktas vid val av behandlingsmetod och skyddsåtgärder för arbetsmiljö.

Åtgärdsmål vid sedimentsaneringar syftar vanligtvis till att begränsa spridningen av föroreningar till angränsande vattenområden och/eller upptag i vattenlevande organismer. För att vara uppföljningsbara i genomförandeskedet behöver sådana åtgärdsmål översättas till åtgärdskrav i form av acceptabla resthalter i sediment. Dessa ska kontrolleras genom löpande provtagning av botten i de områden som muddras. Måluppfyllelsen avseende de underliggande åtgärdsmålen kan följas upp först en tid efter det att åtgärden genomförts.

Drift och uppföljning

Vid pågående muddring behöver grumling och spridning av föroreningar löpande följas upp genom mätningar, provtagning och kontroll. Mätning av turbiditet i vattenmassan erbjuder en snabb och direkt fältmätning med hög känslighet. Genom parallell provtagning och analys av halten suspenderade ämnen kan turbiditeten ofta korreleras mot denna, vilket ger en uppfattning av hur mycket partiklar som grumlats upp vid muddringen. Den uppmätta halten behöver sättas i relation till bakgrundshalterna. Man behöver därför antingen tillgång till en referensstation uppströms ett muddringsområde eller en relativt lång serie av mätningar i området innan muddringen påbörjas. Mätningar av grumling och suspenderad substans kan även kompletteras med provtagning och mätning av halten föroreningsämnen i vattenpelaren. För kvantifiering av den spridning som sker under genomförandet kan man använda sedimentfällor placerade utanför muddringsområdet på olika vattendjup. Även för sådana mätningar behövs referensmätningar i samma område innan åtgärderna påbörjas för att data ska kunna utvärderas.

Beroende på hur muddermassorna ska omhändertas kan det finnas behov för provtagning och analys av dessa samt genomförande av lakförsök för jämförelser med mottagningskriterier för deponering enligt kraven i NFS 2004:10.

De åtgärdsmål som styrt framtagandet av åtgärdskrav (resthalter i sediment) följs lämpligen upp en tid efter det att muddring avslutats. Uppföljningen bör omfatta samma parametrar som användes i riskbedömningen som lett fram till efterbehandlingens utformning, såsom t.ex. halter i vatten och suspenderat material, nedfall i sedimentfällor och halter i fisk. När i tiden denna uppföljning utförs beror på vad som ska mätas. Det är viktigt att situationen har stabiliserats innan uppföljning utförs.

Miljö- och hälsorisker

Påverkan på lokala ekosystem under muddringsarbetet är stor, dels genom att livsmiljön på bottnen inom det muddrade området totalt avlägsnas, och dels för att vattenlevande organismer i närområdet utsätts för uppgrumlade förorenade sediment. Muddring kan därför behöva utföras innanför siltgardiner och/eller luftbubbelridåer som begränsar grumlingen och därmed spridningen av förorenade sediment till omgivningen. Grumling kan uppkomma vid losstagning av sediment och när hinder påträffas men även av vattenströmmar som uppkommer i samband med manövrering av pråmar på grunda vattenområden. 

Arbeten på vatten medför alltid betydande hälsorisker kopplade till risk för fall och drunkningsolyckor. Förutom sedvanliga skyddskläder, skor med halkskydd och hjälm behöver flytväst användas. Risken för direkt kontakt med föroreningarna är liten under själva muddringsarbetet men uppkommer i samband med lossning av muddrade sediment och kan då medföra behov av ett utökat skydd mot exponering för dessa.

Beträffande behov av skyddsutrustning och arbetsmiljöfrågor i samband med efterbehandling av förorenade områden hänvisas läsaren till Arbetsmiljöverkets rapport ”Marksanering – om hälsa och säkerhet vid arbete i förorenade områden (H359)" Stockholm, Arbetsmiljöverket 2015 som tagits fram i samarbete med SGF (14).

Energi- och resursaspekter

Energi och resursförbrukning utgörs för själva muddringsarbetet av bränsle för drift av mudderverket och transport av muddermassor om transporten sker med pråm. Även när muddermassorna transporteras med pump åtgår bränsle eftersom den el som behövs normalt produceras av en bränsledriven generator på mudderverket. Även om sugmuddring p.g.a. vatteninblandningen innebär att en större massa måste transporteras är det inte säkert att energibehovet blir större eftersom transporten (pumpning) ofta är mer energieffektiv.

Energi- och resursförbrukningen för muddring och transport av muddermassor till land är jämförbar med schaktsaneringar på land. För frysmuddring tillkommer energibehovet för infrysning av sediment innan dessa muddras och transporteras till land. Detta energibehov uppgår till storleksordningen 50 kWh/m3 om torrsubstanshalten är 20 % (8). Denna energiinsats ersätter behovet av elenergi för att driva en avvattningsanläggning på land vilket behandlas under metodbeskrivningen för avvattning eller resursbehovet för stabilisering av muddermassor (dessa metodbeskrivningar är under bearbetning men är ej klara i dagsläget). Därutöver tillkommer den energi som behövs för reningen av det avdrivna vattnet.

Kostnadsaspekter

De styrande faktorerna för efterbehandling genom muddring är sällan muddringen utan de mest kostnadspåverkande faktorerna är behovet av avvattning och/eller stabilisering samt det slutliga omhändertagande av muddermassor. Kostnaderna kan variera inom ett brett intervall beroende på platsspecifika förhållanden som sedimentens egenskaper, krav på avvattning och hållfasthet hos avvattnade massor och möjligheterna till lokal återanvändning som fyllningsmassor eller anläggning av en lokal deponi. Generellt blir kostnaderna högre för omhändertagande av finkorniga sediment eftersom dessa kräver mer omfattande installationer för avvattning och vattenrening. Detsamma gäller då förhållandet mellan sugmuddring som tillför mycket vatten och grävmuddring.

En orsak till att frysmuddring ännu inte kommit till någon större användning är sannolikt att kostnaderna i dagsläget är betydligt högre än för traditionell gräv- eller sugmuddring, trots dess fördelar från avvattningssynvinkel. Energikostnaden för infrysning är inte avgörande, men kostnaden för att installera tillräcklig effekt för att få upp kapaciteten i nivå med andra muddringsmetoder kan bli hög, beroende på lokala förutsättningar. Även användningen av dykare för styrning och utplacering av fryselement är en kostnadsdrivande faktor. För objekt som omfattar mindre volymer kan förhållandena var annorlunda eftersom man med frysmuddring får avvattningen ”på köpet” vilket eliminerar behovet av att etablera annan utrustning för avvattning och minskar kostnaderna för slutligt omhändertagande. eftersom det vatten som avdrivs är förorenat så tillkommer dock fortfarande kostnader för utrusning för vattenrening.

Även om totalkostnaderna för miljömuddringsprojekt blir höga är den specifika kostnaden per omhändertagen enhet räknad i kr/m3 (inklusive behandling och omhändertagande efter muddring) ofta inte högre än för schaktsaneringar på land. Detta beror på att miljömuddring ofta omfattar stora volymer vilket ger skalfördelar och att muddermassorna kan omhändertas lokalt inom ramen för efterbehandlingen. Av detta följer också att enhetskostnaderna (kr/m3) för muddringar av mindre volymer blir högre även om totalkostnaden blir lägre.

För- och nackdelar

Fördelar

  • Metoden är väl etablerad och har hög kommersiell tillgänglighet
  • Flera typer av mudderverk finns vilket innebär att metoden kan anpassas till flertalet förorenings- och sedimenttyper, se tabell 1.
  • Snabb massreduktion uppnås genom att föroreningarna flyttas till ett för ändamålet dimensionerat förvar
  • Inga restriktioner för fartygstrafik etc. behöver införas för det efterbehandlade området

Nackdelar

  • Svårt att fullständigt avlägsna de förorenade bottensedimenten om inte övermuddring utförs, pga. återsedimentering av uppgrumlat material och risken för att fickor med förorenade sediment missas. Alternativt kan man kombinera med efterföljande täckning.
  • Omfattande hantering av förorenade massor krävs (avvattning eller stabilisering, eventuell annan behandling).
  • Lokala förvar i form av en fyllning för anläggningsändamål eller en deponi kan kräva tillstånd och även framtida tillsyn och underhåll.
  • Externt omhändertagande blir normalt mycket kostsamt och kan även kräva långa transporter.
  • Kraftig temporär påverkan på lokala ekosystem
  • Omfattande tillståndsprövning krävs utom för mycket små objekt vilket är tidsödande och kostsamt. Detta är dock gemensamt för alla sedimentåtgärder, oberoende av metod (bortsett från ÖNS).

För val av muddringsmetod kan följande förenklade sammanställning med jämförelser mellan muddringsmetoder vara till ledning. Observera att omdömena avser muddring av förorenade sediment. Bedömningen utgår från att det typiska förorenade sedimentet är finkornigt och har låg torrsubstanshalt, även om det i störda miljöer kan vara uppblandat med fastare jord. Vid normal produktionsmuddring där man inte behöver hantera föroreningar kan bedömningarna vara annorlunda.

Tabell 1. Vilka typer av sediment de olika muddringsmetoderna behandlar, hur mycket grumling de orsakar,  känslighet för hinder samt avvattningsbehov. Notera att alla metoderna behöver någon form av vattenrening, även om aktiv avvattning ej behövs. 

Frysmuddring

Sugmuddring

Grävmuddring

 

Horisontell skruv*

Miljöskopa

Enskopeverk

Lösa sediment och fast botten

Lösa sediment

Lösa sediment och fast botten

Fast botten med sten och block

Liten grumling

Liten grumling

Måttlig grumling

Stor grumling

Känslig för hinder

Känslig för hinder

Måttligt känslig

Minst känslig

Inget avvattningsbehov

Stort avvattningsbehov

Avvattning eller stabilisering krävs

* Sugmuddring med andra verktyg för losstagning kan jämföras med miljöskopa vad avser bottentyp, grumling och känslighet men medför samma avvattningsbehov.

Referenser

(1) Elander, P. och Jersak J., 2017: Metoder för efterbehandling av fibersediment. Pro-jekt Fiberbankar I Norrland. Länsstyrelsen I Gävleborgs, Jämtlands, Västernorr-lands, Västerbottens och Norrbottens län 2017:1.
(2) Laugesen, J., Nygård, B. och Møskeland T., 2008: Mudringsmetoder for forurenset sjøbunn. Det Norske Veritas Rapport Nr. 2008-0476.
(3) Bridges, T. R., Ells, S., Hayes, D., Mount, D. Nadeau, S. C., Palermo, M. R., Pat-mont, C. and Schroeder, P., 2008: The Four Rs of Emvironmental Dredging: Re-suspension, Release, Residual and Risk. US Army Corps of Engineers Dredging Operatyions and Environmetal Research Program ERDC/EL TR-08-4.
(4) Sundqvist, B., Åkesson M., Larsson C., Nordström M., Lindahl, U., Nilsson, J., Thorén. A. och Höök, I., 2006: Vägledning för muddring och kvittblivning av muddringsmassor. Miljösamverkan I Sverige. Länsstyrelserna 2006-11-26.
(5) Naturvårdsverket, 1999: Sanering av Järnsjön I Emån. Slutrapport och erfarenhetså-terföring. Naturvårdsverket, Rapport 4991.
(6) Elander, P. och Hammar, T., 1998: The Remediation of Lake Järnsjön: Project Im-plementation. Ambio volume XXVII No 5, August 1998.
(7) Elander P. Opublicerade erfarenheter från saneringarna I Valdemarsviken och Oskarshamn.
(8) FriGeo, 2014: Frystorkningsförsök på muddermassor från Oskarshamn. Rapport nr 1406.
(9) Palermo, M.R., Schroeder, P.R., Estes, T.R. och Francingues, N.R., 2008: Technical Guidelines for Environmental Dredging of Contaminated Sediments. US Army Corps of Engineers, ERDC/EL TR-08-09.
(10) European Dredging Association 2013: https://www.european-dredging.eu/pdf/EuDA_Brochure_2013_final_web.pdf
(11) Dredging in Europe (2011): Relevance and Objectives. http://sednet.org/download/DGE-Objectives-March2011.pdf
(12) Havs- och vattenmyndigheten (2017): Muddring och hantering av muddermassor. Vägledning för tillämpningen av 11 och 15 kap. Miljöbalken. Rapport 2017:XX (remissutgåva).
(13) Johan Helldén, 2017: Personlig kommunikation.
(14) Arbetsmiljöverket, 2015: Marksanering – om hälsa och säkerhet vid arbete i förore-nade områden. Best. Nr. H 359.