Muddringsmetoder för förorenade bottnar. Den norska vägledningen. Renare mark Seminarium/workshop om efterbehandling av förorenade sediment, Stockholm, 7 februari 2012 Jens Laugesen, DNV
Muddring är inte något nytt! Mudderverk för kanaler og laguner. Skiss av Leonardo da Vinci gjord 1513-1515. Källa: http://www.museoscienza.org/english/leonardo/invenzioni/dragalagunare.asp Slide 2
Varför muddring istället för täckning? Begränsat seglingsdjup Stor fysisk påverkan på botten ankring, fartygstrafik (propelleruppvirvling), undervattenssprängning, trålfiske Byggnadsverksamhet som kräver bortförande av bottenmassor Mjuk botten (kloak eller liknande) Påtryckningar från lokalbefolkningen och politiker (föroreningen skall upp!) Slide 3
Muddring av förorenade bottnar Muddring av förorenade bottnar kostar mera: kräver normalt större precision går därför långsammare än andra typer av muddring massorna måste normalt lämnas till särskilda godkända mottagare eller deponier. övermuddring för till väsentligt ökade kostnader för disponeringen (till exempel för att man inte klarar att skilja mellan rena och förorenade massor vid muddringen). Slide 4
Muddring av förorenade bottnar Tre väsentliga begrepp: Capital dredging ( Anläggningsmuddring ) Maintenance dredging ( Underhållsmuddring ) Environmental dredging ( Miljömuddring ) Slide 5
Metoder för muddring av förorenade bottnar - fördelar/nackdelar Två huvudtyper: Mekanisk muddring och hydraulisk muddring Mekanisk muddring - mekanisk bortförande av sediment genom att det till exempel grävs bort Hydraulisk muddring - sedimentet sugs upp från botten, utrustningen fungerar som en slamsugare En stor del av de muddringsutrustningar som finns på marknaden i dag är baserade på en blandning av mekaniska och hydrauliska principer. - Till exempel när sedimentet är for hårt för att kunna avlägsnas med enbart sugning, så använder man i tillägg en mekanisk del som först bryter upp massorna och sen suger man de upp. Slide 6
Mekaniska metoder - bakgrävare Ombyggd grävmaskin på pråm Bakgrävare (enskopeverk) använd i Oslo hamn, skopan vrids hydrauliskt till den kommer i kontakt med locket Slide 7
Mekaniska metoder - gripskopa För miljömuddring bör gripskopans grävningsgeometri vara sådan att den efterlämnar ett horisontalt plan horisontal level cut. Slide 8
Sammandrag mekaniska metoder Kapacitet: Typisk 50-150 m 3 /timme (in situ volym). Vattendjup: 15-20 m (bakgrävare), ca. 25 m (gripskopa m/fast arm), gripskopa m/vajer bör begränsas till ca. 50 m (precision). Precision: +/- 10 cm i vertikal riktning och +/- 10 cm i horisontal riktning. Något sämre för gripskopa med vajer (+/- 15 cm i vertikal riktning och +/- 15 cm i horisontal för gripskopa med vajer) Kom ihåg detta vid volymberäkningar! Massor som kan muddras: Sten, grus, sand, silt, lera (hårda massor är svåra att muddra med gripskopa med vajer ). Spridning/Uppvirvling: Något mera spridning än vid ren sugmuddring (speciellt när massorna lyfts upp genom vattnet) Vatteninnehåll/Avvattning: Metoden tillför ca. 10-20 % extra vatten utöver in situ volym. För de flesta disponeringslösningar är det inte behov för avvattning. Slide 9
Hydrauliska metoder - sugmuddring Pump för sugmuddring Sugmuddringsutrustning monterad på en grävmaskin på en pråm (Haakonsvern, Bergen) Slide 10
Sammandrag hydrauliska metoder - sugmudring Kapacitet: Antydningsvis 50-200 m 3 /timme Vattendjup: 15-20 m (fast arm) Precision: +/- 10 cm i vertikal riktning och +/- 10 cm i horisontal riktning för fast arm Massor som kan muddras: Lösa massor. Grus (beroende på kornstorlek), sand, silt, lera (inte klibbig lera). Mycket sårbar för skrot på botten. Spridning/Uppvirvling: Lite spridning måste man räkna med när massorna sugs upp från botten (mellan botten och sugmunstycket) men spridningen är normalt mindre än vid mekanisk muddring (bakgrävare/gripskopa). Vatteninnehåll/Avvattning: Metoden tillför ca. 10-20 gånger extra vatten utöver in situ volym dvs. att sådana massor innehåller 90-95 % vatten. I de flesta tillfällen är det behov för avvattning innan man kan göra en vidare disponering. Slide 11
Mekanisk-hydrauliska metoder Horisontell auger Cutter sugmudderverk Disc bottom dredger Slide 12
Sammandrag mekanisk-hydrauliska metoder Kapacitet: Typisk 25-50 m 3 /timme för Horisontell auger och Disc bottom dredger. 50-400 m 3 /timme för Cutter sugmudderverk. Vattendjup: ca. 15 m, det krävs ett minsta vattendjup på 0,5-2 m beroende på metod. Precision: +/- 10 cm i vertikal riktning (+/- 15 cm for cutter sugmudderverk) och +/- 15 cm i horisontal riktning. Ingen av metoderna er lämplig för ojämn botten och områden med sten och skrot. Massor som kan muddras: Homogena massor (sand, silt, lera). Cutter sugmudderverk kan också muddra lite grövre massor (grus) Spridning/Uppvirvling: En viss spridning när massorna avlägsnas mekaniskt från botten. Spridningen från en mekanisk-hydraulisk metod vill normalt vara större än från en rent hydraulisk metod, men mindre än från en rent mekanisk metod. Vatteninnehåll/Avvattning: Horisontell auger och Disk bottom dredger tillför ca. 3-5 gånger in situ volym, typiskt kan sådana massor innehålla 70-90 % vatten. Cutter sugmudderverk tilför väldigt mycket extra vatten utöver in situ volym, typiskt upp till 10-20 gånger in situ volym, så at massorna innehåller 90-95 % vatten (ungefär som vid sugmuddring). I de flesta tillfällen är det behov för avvattning innan man kan göra en vidare disponering. Slide 13
Muddring på stora vattendjup Fjärrstyrt bandfordon med sugmuddringsutrustning Fjärrstyrt bandfordon med grävmuddringsutrustning och container för projekt U-864 (150 m vattendjup). Slide 14
Värdering av muddringsmetoder Förorenade bottnar i hamnar Utmaningar - Arkeologi (kulturminnen) - Skrot (hindrar muddring) Slide 15
Värdering av muddringsmetoder Förorenade bottnar i hamnar Åtgärder mot spridning - Önskar att undvika siltgardin (fartygstrafik) - Bäst att ta massorna direkt upp på land istället för att man måste öppna en siltgardin för pråmtransport - Skonsamma muddringsmetoder - Bubbelgardin Slide 16
Värdering av muddringsmetoder Rekommenderade metoder for miljömuddring i hamnar - Mekaniska muddringsmetoder (bakgrävare/gripskopa) hanterar inhomogena massor och skrot bäst. - Bakgrävare och gripskopa er också mest skonsamma mot kulturminnen för att de kan tas upp som större föremål. - Spridningshindrande åtgärder genomförs (bakgrävare med lock, gripskopa som kan stängas, övervakning av spridning). Disponeringslösningar - Deponi på grunt eller djupt vatten - Strandkantdeponi - Behandling av sediment - Lämna till godkänt deponi på land - Metallavfall, trävirke, plastavfall etc. kan inte disponeras på samma plats som sedimenten ==> ger en extra sortering Slide 17
Värdering av muddringsmetoder Byggprojekt där bortförande av förorenade sediment är en del av byggprocessen Utmaningar - När bortförande av förorenade sediment är en del av byggprocessen så vill muddringsdjupet vara givet av projektets behov. Det kan betyda at när man har kommit ned på projektets muddringsdjup så kan botten fortfarande vara förorenad. Då kan det vara aktuellt att täcka botten med rena massor. - Byggande i vatten kan till exempel innebära att man slår ned pålar, spont etc. som kan medföra spridning av förorenade sediment. - Byggprojekt kan vara under stark tidspress och det kan vara svårt att undvika muddringsarbeten i perioden 15 maj till 15 september när det normalt inte ges tillstånd till muddring, speciellt inte när botten är förorenad. - I tillägg gäller det samma om arkeologi och skrot som är beskrivet för miljömuddring i hamnar Slide 18
Värdering av muddringsmetoder Byggprojekt där bortförande av förorenade sediment är en del av byggprocessen Åtgärder mot spridning - Muddringen bör avslutas innan övriga arbeten som kan sprida förorening startar. - När muddringen är avslutad kan det placeras ut en geotextil med ett sandlager över. Geotextilen vill beskydda mot uppvirvling när till exempel pålar och spont skal slås. När man slår pålar och spont får man ett lokalt hål i duken, men den vill fortfarande skydda mot spridning. - En siltgardin kan i vissa tillfällen vara ett ytterligare skydd mot spridning under pålning och spontning. Slide 19
Restförorening efter muddring fluffigt skikt Fältdata från USA visar att resuspenderat material från muddring (som bildar ett fluffigt skikt ) varierar från i underkant av 1 % upp till 9% beroende på muddringsmetod och massor som muddras. Sprids til vatten Muddring Resuspension Rest til sediment Slide 20
Användning av siltgardiner En vävd duk av geotextil som placeras vertikalt i vattnet med flytelement på toppen och vikter på botten (till exempel en kätting). En typisk siltgardin har öppningar som är ca. 0,1 till 0,2 mm (motsvarar kornstorleken till en fin sand). Slide 21
Användning av siltgardiner Siltgardin under tillverkning i pilotprojektet i Sandefjord. Flytelement är insydda på toppen av gardinen (till höger) och kätting som fungerar som vikt skall sys in (till vänster). Siltgardin påverkad av ström (Örserumsprojektet, Sverige) Slide 22
Avvattning av förorenade sediment efter muddring Typer avvattning: Avvattningsanläggning (mekanisk avvattning) Avvattning med geotextiltuber Avrinning via filter till hav/sjö Slide 23
Avvattning av förorenade sediment efter muddring Avvattningsanläggning (mekanisk avvattning) Slide 24
Avvattning av förorenade sediment efter muddring Avvattning med geotextiltuber Slide 25
Avvattning av förorenade sediment efter muddring Avrinning via filter till hav/sjö Kongsgårdbukta, Kristiansand Slide 26
Framtida behov (utrustning, metoder) Det är behov for vidare utveckling av både utrustning, metoder och för studier av hur miljögifters uppför sig i förbindelse med miljömuddring. Exempel på uppgifter det bör arbetas vidare med: Utveckla kostnadseffektiva miljömuddringsmetoder som tar upp massorna i (nästan) in situ tillstånd Metoder som kan hantera arkeologiska fynd och skrot. Utveckla kostnadseffektiva metoder for hantering, slutdisponering och avvattning av förorenade massor. Se mer på hur TBT (tributyltenn) som är mycket mer vattenlösligt än övriga miljögifter uppför sig med de muddringsmetoder och avvattningsmetoder som finns i dag. Slide 27
Den norska muddringsvägledaren www.klif.no/publikasjoner/2425/ta2425.pdf Slide 28
Restförorening test Trondheim PAH - forundersøkelse PAH - etterundersøkelse 2004 PAH - etterundersøkelse 2007 Tilstandsklasser etter SFT 97:03 7,5 119 7,4 23 120 93 7,3 3,6 121 116 8 117 4,9 5,9 118 113 5,1 11 114 5,4 925,2 115 109 6,7 110 13 4,5 111 105 4,1 6,5 112 106 10 7,5 19 107 101 9,7 91 13 108 102 6,2 103 6,1 104 4,9 501 9,5 505 8,9 509 11 502 6,7 513 4 506 5,9 519 2,9 520 13 5,4 521 516 8,2 517 7,2 518 6 514 3,1 515 4,1 510 7,1 511 25 512 21 507 11 508 6,6 503 7 504 7,2 501 8,5 505 4,5 513 6 509 516 6 510 13 519 7,6 517 4,5 514 511 8,5 506 13 520 6,5 515 507 2,3 7,2 508 502 503 2,3 7,6 521 6,5 518 512 504 PAH Maksimalverdier m 0 50 OLK / 6020375A / 30.10.07 Konsentrasjon mg/kg Profilnr. Slide 29
Restförorening test Trondheim TBT - forundersøkelse TBT - etterundersøkelse 2004 TBT - etterundersøkelse 2007 Tilstandsklasser etter SFT 97:03 0,517 119 1,31 120 93 1,92 0,215 121 116 2,45 117 4,34 1,28 118 113 3,71 114 5,17 6,4892 115 109 4,49 110 6,04 9,23 111 105 2,5 1,89 112 106 11,5 35,8 1,3 107 101 3,92 91 108 102 7,2 103 1,09 104 8,81 301 0,101 305 0,313 319 0,495 320 3,16 0,715 321 316 0,653 317 0,0257 0,268 318 313 1,03 314 0,0062 0,44 315 309 0,745 310 0,26 311 2,84 4,23 312 306 0,249 307 5,51 1,37 308 302 1,36 303 2,44 304 0,115 519 0,115 520 0,197 0,115 521 516 0,197 517 0,22 0,544 518 513 0,544 514 0,22 0,702 515 509 0,702 510 0,81 0,319 511 505 0,344 0,319 512 506 2,59 0,22 507 501 2,59 0,206 508 502 503 0,206 504 TBT Maksimalverdier m 0 50 OLK / 6020375A / 30.10.07 Konsentrasjon mg/kg Profilnr. Slide 30
Slide 31