ANVÄNDNING AV STÅLSLAGG I SLUTTÄCKNING AV HAGFORS KOMMUNALA DEPONI: Byggrapport provyta 1

Rapport nr Datum 2006-2-04 2006-08-16 ANVÄNDNING AV STÅLSLAGG I SLUTTÄCKNING AV HAGFORS KOMMUNALA DEPONI: Byggrapport provyta 1 Delrapport II Lale Andreas Inga Herrmann Margareta Lidström Larsson Anders Lagerkvist Sammanfattning: Stålslagg från Uddeholm Tooling AB (ljusbågsugnsslagg och skänkslagg) testades avseende användning i en sluttäckningskonstruktion. Slaggerna används i tätskikt och i dräneringslagret. Sluttäckningen testas på Hagfors kommunala deponin medels ett antal provytor. Designen för sluttäckningskonstruktionen togs fram baserad på för- och laboratorieundersökningar på Avdelningen för avfallsteknik i samarbete med Avd f processmetallurgi på LTU (se Delrapport I). Delrapport II beskriver fältförsöket: installation av instrumenteringsutrustningen, materialhantering, byggnation av den första provytan, samt ger en överblick över metoder för kvalitetssäkring. Vidare görs det en bedömning av olika risker som kan knytas till sluttäckningskonstruktioner eller som uppstår i samband med byggen på avfallsupplag. MiMeR, Luleå tekniska universitet tel. 0920-49 2262 S-971 87 Luleå fax. 0920-49 2818 Sweden e-mail: Lale.Andreas@ltu.se

Innehåll 1 HAGFORS DEPONI... 3 2 KONSTRUKTIONENS DESIGN... 3 2.1 MATERIAL... 3 2.2 DESIGN AV SLUTTÄCKNINGSKONSTRUKTIONEN... 3 2.3 SLUTTÄCKNINGENS TOTALA FUNKTION... 5 2.4 PERKOLERANDE VATTEN... 5 3 INSTRUMENTERING... 6 3.1 INLEDNING... 6 3.2 MÄTNINGAR OCH MOTIVATION... 6 3.3 UTRUSTNING, PLACERING OCH MÄTFREKVENS... 7 3.3.1 Instrumentering för vattenbalansmätningar... 7 3.3.2 Geotekniska mätningar... 8 3.3.3 Övriga mätningar... 8 4 BYGGNATION...9 4.1 LAGRING AV MATERIALEN, BLANDNING/SIKTNING... 9 4.2 UTRUSTNING... 9 4.3 PACKNING... 9 4.4 PROBLEM... 10 5 KVALITETSSÄKRING OCH RISKBEDÖMNING... 10 5.1 ALLMÄNT...10 5.2 PLATSKONTROLL/EGENKONTROLL... 10 5.3 RISKANALYS OCH FÖRSIKTIGHETSÅTGÄRDER... 10 5.3.1 Differentialsättningar... 11 5.3.2 Uttorkning... 11 5.3.3 Fallerande dränering... 12 5.3.4 Rotpenetrering... 12 6 REFERENSER... 13 Bilaga Anteckningar och fotodokumentation från installation av mätutrustning på Holkesmossen, Hagfors 15-17 augusti 2005 och 10-12 april 2006, samt fotodokumentation från komplettering av provyta 1 under augusti 2006.

1 HAGFORS DEPONI Hagfors kommunala deponi (Holkesmossens återvinningsanläggning) är en hushållsavfallsdeponi som påbörjades under 1960-talet. Anläggningen ligger cirka 2 km öster om Hagfors, Värmland. Avfallsupplaget är inte utrustat med bottentätning. Kommunen har sökt om tillstånd till vidare användning enligt EU riktlinjer. På deponin finns ett gasinsamlingssystem som togs i drift under 2005. Deponigasen används som bränsle. Lakvattnet som bildas i deponin leds till en lokal lakvattenbehandling. 2 KONSTRUKTIONENS DESIGN På Hagfors deponi ska användningen av sekundära byggmaterial i täckskikt testas. Uddeholm Tooling AB i Hagfors producerar ljugbågsugnsslagg och skänkslagg som är potentiell lämpliga material till täckskiktet. Eftersom skänkslaggen har cementerande egenskaper förväntas den vara speciellt lämplig för tätskiktet. Ljusbågsugnsslaggen kan möjligtvis användas till andra delar av täckskiktskonstruktionen. Denna slaggåtervinning leder till en mindre mängd deponerad slagg samt till en inbesparing av jungfruliga byggmaterial. 2.1 Material Material som ingår i täckskiktet är metallurgisk slagg, jord, avloppsslam, aska och kompost. Först och främst är det slaggens funktion och miljöpåverkan som ska undersökas i detta fältexperiment. Slagg som användes är två ljusbågsugnslagger (electric arc furnace slag, EAF) och en skänkslagg (ladle slag, LS) som härstammar från Uddeholm Tooling AB i Hagfors. De betecknas med EAF 1 resp. EAF 2 och LS. Den årliga produktionen av EAF 1 är 5 200 ton, av EAF 2 2000 ton och av LS 1 300 ton. EAF 1 produceras i reducerande atmosfär med mycket Si i ljusbågsugnen. Vid detta körsätt chargeras också returstål. EAF 2 genereras också i reducerande atmosfär; Si och FeCr (krom med hög kolhalt) tillsätts till ljusbågsugnen. LS föreligger som fint pulver medan EAF 1/2 är ganska grovkorniga. EAF-slaggerna krossas till önskad kornstorlek i Hagfors. Inför fält- och labbförsöket siktades de enligt följande: LS <= 20mm EAF 1 och 2 <= 8mm. Den fina fraktionen (<= 8mm ) av EAF 1 och 2 används till tätskiktet medan grovfraktionen (<= 20mm) används till dräneringen. Till tätskikt används en blandning av 50 % LS och 50 % EAF 1/2 (finfraktion). 2.2 Design av sluttäckningskonstruktionen Hela försöksområde på Hagfors deponin ska omfatta 0,5 hektar. Under hösten 2005 täcktes testyta 1 på ungefär 800 m 2. Storleken var planerad till ca 1 700 m 2, måste i praktiken dock begränsas till ca 800 m 2 eftersom materialet inte räckte längre. Yta 1 ska utökas under augusti 2006. Testyta 2 som ska byggas i augusti 2007 ska omfatta 1500 m 2. Material till denna yta börjar sparas från att arbeten på yta 1 avslutas i september 2006.

Täckningens uppbyggnad samt skiktens tjocklekar visas i Figur 1. Följande delar ingår: utjämningsskikt som ska vara en stabil bas för täckningskonstruktionen och kompensera sättningar samt ska vara genomsläppligt ifall det används som gasdränering; tätskikt som ska vara vattentät med k-värde < 1,5 10-9 m s -1 ; duk under och ovanpå tätskiktet som ska förhindra att materialen i de olika skikten blandas; dräneringsskikt som ska snabbt dränera vatten; skyddsskikt som ska skydda den underliggande konstruktionen mot tjäle, uttorkning, genomträngning av rötter och erosion; växtskikt med mycket organsikt material för att säkerställa växtetablering. Utjämningsskiktet som samtidigt tjänar till gasdräneringsskikt byggdes direkt på avfallet. Materialet består av schaktmassor och gatsopningssand. Tätskiktets sammansättning baseras på föregående undersökningar och tester i labb. Tätskiktet består av 50 vikt-% LS och 50 vikt-% EAF 1/2 med en vattenhalt på 9 till 13 %. Små variationer av vattenhalten påverkar den hydrauliska konduktiviteten bara marginellt. Tätskiktet är 0,7 m tjockt och kompakterades i tre skikt. Vattenhalten samt densiteten som uppnåddes kontrollerades inte. Under och ovanpå tätskiktet ligger en geomembran/duk. Ovanpå tätskiktet ligger ett 0,3 m tjockt dräneringsskikt bestående av EAF 1/2 siktat 8/60 mm. Dränskiktet är invallat så att allt vatten rinner till brunnen. Skyddsskiktet består av mest jord, blandat med avloppsslam, aska och kompost. Växtskiktet består av kompostmaterial som redan fanns på lager på Hagfors deponin. Skydds- och växtskiktet har en tjocklek av tillsammans 1,70 m. vegetation växtskikt 1,70 m skyddsskikt 0,30 m duk dränering 0,70 m tätskikt 0,50 m duk utjämning Figur 1 Sluttäckningens design

2.3 Sluttäckningens totala funktion Tätskiktet är den kritiska barriären, men dess funktion beror även på övriga skikt. Från botten är det viktigt för tätskiktets integritet att deponigas kan avledas eftersom biogasbildning annars kan ge så höga tryck att sluttäckningen lyfts och skjuvas. Materialets permeabilitet bör vara större än 10-5 m/s (hydraulisk konduktivitet). Dräneringsskiktet ovan tätskiktet måste vara kapillärbrytande annars kan en uttorkning av tätskiktet ske genom kapillär vattentransport upp till skyddsskiktet, dvs. mäktigheten av dräneringsskiktet måste vara större än materialets kapillära lyfthöjd. Dräneringsskiktet måste även vara isolerat från atmosfären genom att det avvattnas via vattenlås, annars kan det uppstå skorstenseffekt som torrlägger linerns yta. En annan fördel med ett minimalt luftutbyte mellan dränering och atmosfär är att koldioxidhalten i dräneringen blir högre än i atmosfären, vilken minskar risken för rotpenetration. Med föreslagen sluttäckning uppnås kraven på en maximal genomsläpplighet på 50 liter/år/m 2 för en deponi för icke farligt avfall samt 5 liter/år/m 2 för en deponi för farligt avfall. Skyddsskikt och växtskikt fungerar som vattenmagasin som gör att växtligheten kan klara säsongsvariationer i nederbörd utan att behöva utveckla rötter som når till dränering och tätskikt. Det är då viktigt att dessa skikt utformas så att deras vattenhållande förmåga är anpassad till ortens nederbördsförhållanden. Om skikten ovan dräneringsskiktet är riktigt dimensionerade kommer endast ca en tredjedel av årsnederbörden att nå dräneringsskiktet (som dränvatten = perkolat). I förekommande svenska klimatzoner kan man då vänta sig att 100-500 liter dränvatten bildas per kvadratmeter och år. I Hagforstrakten skulle ca 220 liter vara ett väntat värde (genomsnittlig årsnederbörd i Gustavsfors: 671 mm). Av det bildade dränvattnet kommer det mesta att rinna av i dräneringsskiktet och en mindre del kommer att tränga igenom tätskiktet och bilda lakvatten. Fördelningen beror på dräneringsmaterialets och tätskiktets genomsläpplighet och på upplagets utformning (lutning och rinnsträcka). Den föreslagna konstruktionen förväntas ge ett dränskikt med en permeabilitet mellan 10-3 och 10-4 m/s och ett tätskikt med en permeabilitet kring 10-8 -10-9 m/s och kan som riktvärde förväntas ge avsevärt mindre än en procents lakvattenbildning räknat på perkolerande markvatten. Därigenom torde även kravet om högst 5 liter lakvattenbildning per kvadratmeter och år kunna uppfyllas. 2.4 Perkolerande vatten Skydds- och växtskiktet skall bl a fungera som ett vattenmagasin för att gynna växtligheten. Det är viktigt att skyddsskiktet har en vattenhållande förmåga som kan säsongsutjämna och garantera att växterna inte torkar ut. Beroende på klimatväxlingar kan höga nederbördsmängder inträffa liksom låg avdunstning under svala sommarperioder. Perkolerande vatten i skikten kan då nå dräneringsskiktet som överlagrar tätskiktet. Detta dränvatten avleds till diken, som är placerade i randområdet av deponin, och samlas upp i brunnar i lågpunkter. Kvalitén på dränvattnet är avgörande för att vattnet kan avledas till närmaste dagvattendike eller behandlas t ex i den befintliga anläggningen för rening av lakvatten. Bedömningen görs med utgångspunkt från referensdata för dagvatten och ingår i kontrollprogrammet och sker i samråd med tillsynsmyndigheten.

3 INSTRUMENTERING 3.1 Inledning För att kunna avgöra om topptätningen fungerar på avsett sätt behöver observationer av vattenbalansen över topptätningen göras, dvs. hur mycket nederbörd som kommer till ytorna, hur mycket som samlas in ovanför tätskiktet och hur mycket som infiltrerar genom tätskiktet. Indirekt kan man ur dessa observationer följa vattenupptag i konstruktionen och avgång genom avrinning och avdunstning resp. evapotranspiration. För att förstå eventuella förändringar av vattenbalansen över tiden måste dels konstruktionen övervakas (mätning av sättningar och krypningar) och miljöfaktorer som temperatur och gasförhållanden mätas i och under täckskiktet. Eftersom vattenflödet genom konstruktionen avses bli mycket litet kommer observationer att behöva göras under lång tid. Det är därför nödvändigt att den utrustning som används är stabilt byggd och kan underhållas. Funktionskraven talar för att mindre delytor skall studeras hellre än provytorna i sin helhet. Av ekonomiska och praktiska skäl är det dessutom nödvändigt att instrumentera så att provtagning och mätningar kan genomföras med en rimlig insats av arbetstid och oberoende av specialister och komplicerad utrustning. 3.2 Mätningar och motivation I Tabell 1 redovisas de olika undersökningarna och motiv/informationsvinst för de enstaka observationerna. Tabell 1 Motiv för instrumentering. Undersökning Nederbörd, temperatur, tryck och vind på yta Avrinning i dräneringsskikt Genomströmning av tätskikt Sättning i markyta Sättning i tätskiktsyta Krypning i tätskikt Temperaturgradient från yta till avfall Gassammansättning under tätskikt Gassammansättning i dräneringsskikt och skyddsskikt Informationsvinst Indikerar maximal vattenmängd som kan infiltrera, lufttemperatur och vind ger underlag för skattning av evaporation. Tryck ger referens till relativtrycksmätningar. Indikerar minimal vattenmängd som har infiltrerat Indikerar tätskiktets vattengenomsläpplighet Visar avfallsupplagets deformation Indikerar tätskiktets deformation (i kombination med markytamätningarna). Indikerar skredrisk Både låga och höga temperaturer kan torka ut och skada tätskikt. Dessutom kan onormala temperaturgradienter indikera kortslutningsströmning av vatten respektive gas och med gasläckage sammanhängande metanoxidation. Visar hur väl avfallet isolerats från atmosfären och arten av nedbrytningsprocesser och substrat. Indikerar gasflöden genom tätskikt och från atmosfär samt gasomvandlingsprocesser.

Provyta En provyta är en del av slänten där ett visst tätskiktsutförande används. I första etappen har en provyta (yta 1) anlagts. Läget av ytan framgår ur Figur 2. Karta saknas Figur 2 Karta över sluttäckningsområde, läge av provyta 1 3.3 Utrustning, placering och mätfrekvens Figur 3 ger en översikt över försöksområdet och placeringen av mätutrustningen. En karta har hittills inte funnits att tillgå men är efterfrågad hos Hagfors kommun. Anteckningar och fotodokumentation från installationen av instrumenteringsutrustning i augusti 2005 och april 2006 finns i Bilaga 1. Lysimetrar 10 9 6 Mätbrunn/ stuga 8 7 Sonder Figur 3 Översikt över placering av mätutrustning på försöksområde (provyta) 1. B 4 C A 5 2 1 3 3.3.1 Instrumentering för vattenbalansmätningar Nederbörd, temperatur, lufttryck och vind registreras i klimatstationen Gustavsfors som är belägen ca 15 km i nordöstlig riktning om Hagfors. Temperatur mäts även direkt på Holkesmossen ÅVC vid vågen (manuell avläsning varje morgon) och via en temperaturgivare på mätstuga 1. Givaren är liksom givarna i mätsonderna kopplad till en gprs-logger. Avrinning i dräneringsskikt Dränvattnet som perkolerat genom skyddsskiktet rinner inom dräneringsskiktet till en brunn (mätbrunnen) som är placerad i provytans lågpunkt, se Figur 2 och 3. Ytan på tätskiktet lutar mot brunnen och dräneringsskiktet ovanpå tätskiktet ansluter till en öppning i brunnens sida. Inkommande vattenmängder mäts manuellt av ÅVC:s personal. Brunnens utlopp utgör ett rör som leder vattnet till ett dike och därifrån till lakvattenbehandlingen. Senare ska det finnas en option att rent dränvattnet kan släppas ut direkt till skogen. Mätfrekvens: en gång per vecka eller oftare beroende på nederbördsmängderna.

Genomströmning av tätskikt Lysimetrar är placerade i underkant av tätskikt. De kan fungera med eller utan undertryck. Normal drift är utan undertryck vilket fungerar då täckskiktet har vattenmättats. Lysimetrarna är placerade slumpvis över ett ca 100 m 2 stort område invid mätsträckan för temperatur, se 3.3.3. Tio lysimetrar om 1 m 2 ligger intill mätsträckan. Från varje lysimeter går en dubbel ledning till en mätbrunn: en ledning för att pumpa ut vatten i botten på lysimetern och en för att pumpa dit kvävgas för tryckutjämning. Mätfrekvens: 4 ggr per år 3.3.2 Geotekniska mätningar Sättning i markyta. Ingen särskild utrustning på försöksområdet, utan sättningsmätningar görs i samband med den årliga avvägningen av hela deponin. Mätfrekvens: 1 gång per år. Sättning i tätskiktsyta Alla provytor förbereds genom att en böjlig slang monteras på tätskiktsytan (dvs. i dräneringslagret) från överkant av område. Slangen mynnar i fria luften. Vid mätning förs en tryckgivare genom slangen. Trycket registreras varje halvmeter. Mätfrekvens: 1-2 gånger per år, oftare direkt efter installationen (0, 1, 3, 6, 12 månader efter byggnation). 3.3.3 Övriga mätningar Temperaturgradient från yta till avfall Sonder monteras liggande i utjämningsskikt (under tätskikt) och vertikalt i skyddsskikt. Dessa ansluts till datalogger. Mätpunkter fördelas över provytan så att en transekt uppstår i rätt vinkel till huvudlutningen. I transekten läggs sonderna. Mätfrekvens: Medelvärden bildas och registreras över tider mellan en timme och ett dygn. I dagsläget sker avläsning via dataloggning vart tionde minut; resultat kan ses och laddas ner på nätet (http://www.intab.se). Gassammansättning under tätskikt, i dräneringsskikt och i skyddsskikt Gasprov uttas genom slangen som är kopplad till temperatursonderna. Gasen analyseras med avseende på metan, koldioxid, kvävgas och syrgas. Mätfrekvens: 4 ggr per år

4 BYGGNATION Byggnationen av provyta 1 var planerad för september 2005 men kunde inte genomföras förrän i november. Problem med krossningen av slaggerna hade lett till denna försening. När krossningen hade kommit igång bestämdes tiden för byggnationen mycket hastigt med följden att ingen från LTU kunde vara med under konstruktionen. Dessvärre var även verksamhetsansvarige i Hagfors delvis bortrest så att kontakten under byggnationen var marginell och dokumentation från genomförandet (t ex foton) saknas. I telefonsamtal efteråt och under ett möte i april 2006 på Holkesmossen togs fram information om byggnationen som redovisas nedan. 4.1 Lagring av materialen, blandning/siktning Slaggerna till dräneringsskiktet (EAF) krossades och fraktades till Holkesmossen för utläggning. Slaggerna till tätskiktet lades upp i separata högar för EAF och LS på Uddeholm Tooling AB. Härdning av LS sker men bara i ytskiktet (skorpa); dessutom påverkar härdningen senare processer bara marginellt: enl. Lars-Erik Persson, deponiansvarig, kan ytskiktet reaktiveras genom nedkrossning. Före själva byggnationen kördes slaggerna till ett krossverk där krossning, siktning, blandning och vatteninblandning genomfördes. EAF 1 och 2 blandades med skänkslaggen. Från krossverket fraktades slaggerna till Holkesmossen där de direkt användes till tätskiktskonstruktionen. 4.2 Utrustning Materialen lastades till provytan med dumper och drogs ut med grävmaskin. Tätskiktet packades med paddor en liten kring och ovanför lysimetrarna samt en stor på övriga ytor. Användning av vält var inte möjligt på grund av att provytan är så liten. 4.3 Packning Inblandning av vatten i tätskiktsmaterialen testades med två enkla metoder: först försökte man att blanda in vattnet med en grävmaskin på det viset att en bestämd mängd slagg lades i en hög, beräknad mängd vatten tillsattes och sedan skulle materialet vändas och blandas med vattnet. Vattnet rann dock av på ytan så att försöket avbröts. Andra försöket bestod i att lägga ut ett tunt skikt material på provytan, spruta på vatten, lägga på nästa skikt osv. och sedan köra över med packningsutrustningen. Det lyckades inte heller för att vattnet rann av även här pga. släntlutningen. På det viset var det inte möjligt att kontrollera tillsatta vattenmängder. Dessutom gick det inte att köra på det blöta materialet. Till slut valde man att låta ytan ligga över natten och packa nästa dag. Enligt utförande blev packningen bra och ytan mycket hård. Provtagningen av densitetsprover är planerat för vecka 35 år 2006 (var ej möjligt i april pga. snötäcke).

4.4 Problem Som beskrivit ovan uppstod det problem med både krossningen (försening) och vatteninblandningen. För närvarande pågår en utredning om möjliga och framförallt tillgängliga blandningsutrustning. Man tittar bl a på betongblandare och kompostblandare. 5 KVALITETSSÄKRING OCH RISKBEDÖMNING 5.1 Allmänt Ansvarig arbetsledning svarar för att utläggningen dokumenteras av entreprenör i dagbok kompletterad med fotografier. Noteringar görs om väderförhållanden, provtagningar och mätningar m m. Provtagning av material och färdig konstruktion sker med en frekvens som bestäms av materialens variation. I samband med detaljprojekteringen upprättas en plan för provtagning och dokumentation. Kvalitetssäkringen omfattar också riskhantering. 5.2 Platskontroll/egenkontroll Platskontroll utförs av ansvarig arbetsledning och omfattar provtagning på packning av tätskikt, blandningsförhållanden av olika materialslag och upparbetning av material. Vidare ansvarar arbetsledning för provtagning av material som ska användas som konstruktionsmaterial. 5.3 Riskanalys och försiktighetsåtgärder Den föreslagna utformningen av sluttäckning har baserats på en analys av funktionskrav och förutsebara risker. Det som inte kan förutses är t ex inverkan av mänsklig aktivitet och olyckor, t ex grävning eller störtande flygplan. Studier av befintliga sluttäckningar med tätskikt som motsvarar nuvarande krav på sluttäckning har i Europa framför allt utförts i Tyskland. Resultat därifrån visar att de vanligaste orsakerna till en försämrad täthet är uttorkning med påföljande sprickbildning och penetration av rötter (Ramke et al. 2002). Till detta bör läggas byggfel. Orsak för uttorkning förutom rotpenetrering är framförallt att vatten stiger kapillärt in i skydds- och vegetationsskikt på grund av att dräneringsskiktets kapillärbrytande funktion varit otillräcklig. Det är viktigt att en god dokumentation och kvalitetsuppföljning sker genom hela anläggningen. Generellt kan det sägas att en sluttäckning utsätts för samma påverkan av väder och vind som all annan mark. Det som därvid speciellt måste tas hänsyn till är effekter av temperatur, nederbörd, vind och vegetation. I den föreslagna konstruktionen ingår tre skikt med syfte att förebygga skador på tätskiktet orsakade genom denna påverkan; vegetationsskikt, skyddsskikt och dränering. Dessa skikt är utformade med hänsyn tagen till dagens klimat i södra Sverige, d v s söder om Sundsvall. En global uppvärmning pågår och kommer att inverka under tätskiktets funktionella livslängd, men effekten på lokal nivå kan inte förutses. I den design som gjorts har en säkerhetsfaktor på ca 2-3 används m a p typiskt tjäldjup för orten. Frostpåverkan bedöms som en kritisk faktor eftersom tätskikten kommer att kunna ha ett högt vatteninnehåll. Effekten av frysning kan beskrivas som uttorkning och porbildning. Rotpenetrering är en risk som kan motivera betydligt större mäktigheter, men är mindre sannolik så länge skyddsskiktet inte torkar ut. Undersökningar på existerande mineraliska sluttäckningssystem i Tyskland under de senaste 4-6 åren har underbyggt en rekommendation om minst

1,5 m mäktighet på skyddsskikt i stället för tidigare riktlinjer där 1 m rekommenderades för att undvika uttorkning (Ramke et al. 2002).) Dessutom motverkas rotpenetrering av att avfallsupplaget har en viss biologisk aktivitet med därpå följande koldioxidbildning. Risk för djupare rotpenetrering uppträder om överliggande skikt är för torra, vilket samtidigt gynnar ventilation av CO 2. De risker som är specifika för konstruktionen är främst: - Ojämna sättningar i underliggande avfall (Differentialsättningar) - Uttorkning - Fallerande dränering - Rotpenetrering 5.3.1 Differentialsättningar För hushållsavfallsupplag kan man, beroende på sammansättningen och uppbyggnad av deponi, förvänta sig sättningar mellan 10-40 % av fyllnadshöjden. Sättningarna beror dels på att avfallet trycks samman (och gas och vätska pressas ut) genom sin egen vikt, dels på att en del av avfallet bryts ned. Den förstnämnda konsolideringsmekanismen har störst inverkan under uppbyggnadsskedet och några få år därefter medan nedbrytningen kan fortgå på en relativt jämn nivå under några decennier. Vid en sluttäckning har merparten av sättningarna redan inträffat. Differentialsättningar uppstår p g av att avfallsupplagets mäktighet varierar över dess yta och att avfallets sammansättning och uppläggning varierar. Differentialsättningar större än en halvmeter över en sträcka på ett par meter är mindre sannolika för ett avslutat hushållsavfallsupplag men i de fall där andra typer av avfall samdeponerats kan stora lokala sättningar inträffa i samband med att kaviteter kollapsar. Tätskikt av enbart EAF och LS blir stel genom cementeringsprocesser som uppstår i samband med vätning, och sprickbildning kan förekomma i samband med sättningar. Försiktighetsårgärder: Upplagets historik bör undersökas, data som behöver utvärderas är underliggande markprofil, fyllnadsdjup, avfallssammansättning, avfallsålder och typ av komprimering. Dessutom kan geoteknisk förundersökning och vid behov förkompaktering utföras. Ett tjockare utjämningsskikt kan i någon mån kompensera för lokala sättningar. Tätskiktet i topptätningar bör göras minst en halv till en meter tjocka för att kunna ta upp normala differentialsättningar. En ökad tjocklek medför även att det tar längre tid innan vätnings- och karbonatiseringsprocesser har påverkat allt material, vilket underlättar en självläkning dels genom att oreagerat material lättare kan omlagras och dels har det kvar en viss reaktivitet. Genom att påföra tätskikten i flera lager uppstår en täthetsstratifiering som torde gynna en olikformig vätning och reaktion. Stratifieringen förväntas förstärka materialets självläkande förmåga. En uppföljning av sättningar görs enligt kontrollprogrammet. Alkalisk slagg kommer att ta upp koldioxid som diffunderar från underliggande lager och utfällningar av karbonater kommer att ske i porer där gas tränger fram. Detta kommer att medföra en självtätning eftersom reaktionen är intensivast där materialet är väl fuktat. 5.3.2 Uttorkning Uttorkning är i detta sammanhang processer som leder till att tätskiktets vatteninnehåll sjunker eller omfördelas så att sprickor kan uppstå. Torkning kan ske genom flera processer, t ex: växters vattenupptag, frysning (vattnet samlas i islinser), kapillär stigning, utsalt-

ning och avdunstning p g a temperaturgradienter. Även tryckgradienter mellan dränering och atmosfären kan leda till gasutbyte och uttorkning. Avfallsupplag med bioaktivitet har i regel en övertemperatur relativt omgivningen. Beroende på upplagets geometri och bioaktivitet kan man räkna med 10-50 graders övertemperatur jämfört med årsmedelvärdet för lufttemperaturen. Ett särskilt kritiskt fall är om uppströmmande metangas oxideras i eller nära tätskiktet. I gasdräneringsskikt och -ledningar har temperaturer nära 100 grader uppmätts till följd av metanoxidation (Lagerkvist 2003). Försiktighetsårgärder: Genom material och utförande av överliggande skikt kan de flesta av ovan nämnda problem undvikas. Genom att hålla dräneringsskiktet utan kontakt med atmosfären minskar risken för uttorkning genom metanoxidation. En uppföljning av dräneringens luftkontakt kan göras genom enkla observationer på insamlat vatten, t ex genom att mäta ph-värdets förändring över en timme i luftkontakt. Ett oluftat dräneringsvatten i koldioxidrik atmosfär kommer att ha ett stigande ph-värde då det kommer i jämvikt med atmosfären. 5.3.3 Fallerande dränering Om dräneringen ej fungerar kan områden med stående vatten uppstå och skapa tryck på tätskiktet, vilket ökar vattengenomströmningen. Dräneringens funktion kan störas av sättningar som skapar lokala vattensamlingar och böjer ledningar. En annan risk är igensättning pga. erosion från ovanliggande lager eller utfällningar pga. kemiska reaktioner i infiltrat. Dräneringen kan även påverkas av rötter. Försiktighetsårgärder: Genom att anlägga utjämningsskiktet i erforderlig lutning kan backfall undvikas. Övriga risker hanteras på samma sätt som risker för uttorkning. 5.3.4 Rotpenetrering Om skyddsskiktet erbjuder möjlighet för etablering av träd och buskar men inte förmår lagra tilltäckligt med vatten för överlevnad under torrår ökar risken för att rötter söker sig ned genom dränerings- och tätskikt. Försiktighetsårgärder: Rotpenetrering kan motverkas genom en kombination av olika anläggnings- och driftåtgärder. - Genom att anlägga skikten ovan dräneringen av material med en god vattenhållande förmåga och en relativt stor mäktighet kan drivkraften till rotpenetrering minskas. - Genom att konstruera avvattningen från dräneringen så att ventilation med självdrag undviks. Detta leder till att koldioxidhalten i dräneringen ökar och detta verkar kvävande på rötter. - Användning av finmaskig geotextil som materialseparerande skikt mellan skyddsskikt och dränering försvårar rotnedträngning. - Genom att så in med gräs och buskar som inte bildar djupa rötter och genom att avverka större träd kan risken reduceras. Större träd är även en riskfaktor genom att vindfällen kan uppstå.

6 REFERENSER Lagerkvist, A. (ed) (2003) Landfill Technology, Technical Report 2003:15, Luleå University of Technology, 650 p. Ramke, H.-G.; Melchior, S.; Maier-Harth, U.; Gartung, E.; Witt, K.-J.; Heibrock, G.; Bohne, K. (ed) (2002) Proceedings: Results Status-Workshop Austrocknung von mineral. Abdichtungsschichten in Deponie-Oberflächenabdichtungssystemen. Höxteraner Berichte zu angewandten Umweltwissensch., Abt. Höxter Fachhochschule Lippe u. Höxter, Band 03 (Nov. 2002). ISBN 3-9807985-2-6. Sammanfattning se http://www.deponie-stief.de/pdf/fachlit_pdf/2002hoexter_bd03_ergebnisse.pdf

Bilaga 1 Anteckningar och fotodokumentation från installation av instrumenteringsutrustning på Holkesmossen, Hagfors 15-17 augusti 2005 och 10-12 april 2006 Holkesmossen är en hushållsavfallsdeponi som ligger i Hagfors kommun. Deponin togs i drift någon gång under 60-talet. Försöksytan för test av stålslagg (från Uddeholm Tooling AB) som konstruktionsmaterial i sluttäckning ligger i utkanten av deponin i nordlig riktning. Testyta 1 består av ett sluttande område på ca 800 m 2 (Figur 1); underliggande avfallsdjup uppskattas vara ca 9 till 13 m. Ovanpå avfallet lades det ett utjämningslager bestående av vägsopningsmaterial med en genomsnittlig tjocklek på ca 1-2 dm. Figur 1 Försöksområde (provyta 1) täckt med avjämningsskikt 15/8 Innan lysimetrar för insamling av gas och lakvatten utplacerades rullades en geotextilduk ut över testområdet. Våderna av duken (typ R SF Geotextile DU PONT R) överlappade varandra och skarvarna täcktes med sand (Figur 2v). Tio lysimetrar som består av glasfiber med en volym på ca 0,5 m 3 placerades ut slumpvis på området. De stabiliseras och justerades avseende rätt lutning (för lakvatteninsamling) med ett kring- och underliggande sandlager (Figur 2h). Figur 2 Utläggning av geotextil placering och justering av lysimetrar på sandbäddar, installation av slangar

Installation av utrustning i Hagfors Bilaga 1 På lysimetrarnas lägsta nivå installerades skottgenomgångar och slangar (close tolerance semi-rigid nylon tubing 4x6 mm) för insamling av lakvatten och tryckutjämning med kvävgas (Figur 3v). Slangarna märktes (1-10; gas eller lakvatten 1G, 1L) och träddes genom en skyddslang (Luboflex 20 mm) för att senare kunna dras upp igenom ett rör invid mätbrunnen (Figur 3m och 3h). Mätbrunnen är till för att leda upp slangar och kabel till brunn- /mätstugan och för att samla in dränvatten från testytan. I mätstugan ovanför mätbrunnen installeras det provtagningsutrustning som t ex en pump för provtagning av gas och vatten och loggrarna för temperaturmätningarna. Mätbrunnen var ej klar i augusti men placerades senare vid slutet av sluttningen. Mätstugan byggdes och inreddes i april 2006 (Figur 7). Figur 3 Gas- och vattenslang till lysimetrarna i skyddsslang; rör för att leda upp slangar och kabel till ytan; rör- och slangändarna invid färdig brunn vid ytan (i påbörjad mätstuga) 16/8 Efter inmonteringen av slangar i lysimetrarna applicerades ett skydd av geotextil på slangändarna för att undvika att smuts tränger in. Lysimetrarna fylldes till ca tre fjärdedelar med makadam (krossad sten) och täcktes över med geotextil för att undvika inblandning av tätskiktsmaterial (Figur 4v). Eftersom arbeten inte kunde avslutas i augusti pga. att tätskiktsmaterialet inte fanns tillgängligt täcktes lysimetrarna med en presenning för att undvika att nederbördsvatten samlas i dem (Figur 4h). Figur 4 Geotextil på lysimetrarna och temporär nederbördsskydd med presenningar Sand och material från vägsopning användes senare för att fylla upp utanför och runt lysimetrarna för att erhålla samma nivå som grusnivån inuti lysimetrarna (Figur 5v). Ovanpå denna nivå byggdes tätskiktet och resterande skikten i början av november 2005. 2

Installation av utrustning i Hagfors Bilaga 1 B A Figur 5 Utfyllning mellan lysimetrarna; mätsträcka med sonder för temperaturmätning sond A och B under ett skyddslager av finsand För att kunna mäta en temperaturprofil på området installerades tre sonder. Sond A, B och C installerades i en rad lodrätt till sluttningen (Figur 5h). Vertikala sonder (längd 1,5 m) installeras i skyddsskiktet senare (gjort i april 2006). Varje sond består av tre givare inuti ett skyddande pvc-rör ( 30 mm) med längd 4 m för de horisontella och 1,50 m för de vertikala sonderna (Figur 6v). Efter att givarna installerats i rören fylls dessa med siktad sand för stabilisering och försluts med en kork och silvertejp (Figur 6h). Givarna sitter i början, mitten och slutet av röret. Kabeln skall efter att en skyddslang har trätts på ledas upp i ett rör bredvid mätbrunnen (Figur 3m och 3h). Efter utläggningen av sonderna täcktes dessa med sand (Figur 5h) och deras placering märktes ut med trävidjor. Sonderna märktes med A-C och numren på de inutiliggande givarna antecknades och märktes med A1- A3 osv. Utanpå sonderna och skyddsslangen tejpades en slang för gasprovtagning (close tolerance semi-rigid nylon tubing 4x6 mm); slangöppningen förseddes med ett filter av geotextil. Figur 6 Preparation av sonderna: installation av temperaturgivarna (3 per sond, fixering i början, mitten och slutet medels tråd); fyllning med finsand (ej på foto), tätning med kork och silvertejp; skyddsslang över kabeln; gasslang kopplad till sonden 3

Installation av utrustning i Hagfors Bilaga 1 Figur 7 Nybyggd mätstuga i april 2006; inredning i mätstugan (och vår mättekniker Roger som fixar loggrarna) 4

Konstruktion av tätskikt - Komplettering provyta 1 augusti 2006

Provyta 1 - skiktuppbyggnad

Tätskikt provyta 1 - Provtagning densitetsprover

Krossverket - Ljusbågsugns- och skänkslagg

Krossverket - Vatteninblandning

Provyta 1 - mätstuga