3 Teknikbeskrivningar – åtgärder 3.1 Klassificering och indelning
3.4.2 Inneslutning och barriärteknik Översiktlig metodbeskrivning
Inneslutning innebär att föroreningen innesluts i barriärmaterial som hindrar eller väsentligt reducerar både tillförsel av vatten och syre till det förorenade materialet. För att ett barriär- material ska kunna verka som en effektiv vatten- och syrebarriär kring ett avfall/förorening bör barriärmaterialets hydrauliska konduktivitet (=vattengenomsläpplighet) inte överstiga 5x10-10 m/s.
Vid inneslutning av förorenad jord/avfall placeras det förorenade materialet på en botten- tätning. Bottentätningen kan utgöras av en liner av polymermaterial (HDPE, EPDM m fl) eller av naturmaterial (t ex packad lera eller bentonit). Över bottentätningen läggs ett dränerande
lager (grus, sand m m) med kontrollerad avrinning mot en uppsamlings- eller kontrollbrunn. Utgörs bottentätskiktet av polymermaterial placeras i allmänhet en materialseparerande geo- textil mellan tätskiktet och dräneringslagret. Därigenom skyddas tätskiktet mot vassa sten- och gruspartiklar som kan förekomma i dräneringslagret. Även mellan dräneringslagret och den inneslutna förorenade jorden placeras en materialseparerande geotextil med uppgift att motverka eventuell igensättning av dräneringslagret.
Användningen av materialseparerande geotextil är ett väsentligt inslag i deponi- och barriärtekniken och motverkar materialvandring och därmed relaterad funktionsnedsättning i de olika skikt/lager som bygger upp en inneslutning/deponi. Flera deponier/inneslutningar har upphört att fungera just till följd av avsaknaden av materialseparerande skikt. Ett alternativt till geotextiler är s k ”graded beding”, d v s en gradvis ökning eller minskning av
kornstorleksfraktionen i ingående material.
Ovanför det inneslutna avfallet/föroreningen läggs i allmänhet ytterligare ett dränerings- lager. Om det inneslutna avfallet även innehåller organiska föroreningsämnen eller om metylisering av ”lättmetaller” som t ex kvicksilver och arsenik kan förväntas bör dränerings- lagret även utformas så att avledning av gas/ånga kan förekomma. Inneslutningen avslutas med ett tätskikt som skydd mot infiltrerande nederbörd och syreinträngning samt ett skydds- skikt som skall förhindra frostpenetration, rotpenetration och erosion. Dessutom bör ett grävskydd av t ex grov makadam anläggas för att hindra att tätskiktet förstörs på grund av framtida markingrepp.
Figur 3-8: Exempel på deponikonstruktion för farligt avfall (klass 1-deponi) med dubbla tätskikt. Deponin används för långtidsförvaring av metallhaltiga avfall/avvattnad hydroxidslam och metallförorenade jordar (Källa: Miljöbolaget i Svealand AB)
Styrande faktorer
Styrande faktorer vid val av metod för inneslutning/deponering av förorenade jordar är främst materialets avfallskaraktäristik. I Sverige indelas avfall i tre olika kategorier: Inert avfall, icke- farligt avfall och farligt avfall. Vid klassificeringen tas bl a hänsyn till:
x Det förorenade materialets totalinnehåll av olika föroreningsämnen x Det förorenade materialets lakningsegenskaper
x Det förorenade materialets lukt, färg och fysikaliska egenskaper
I Sverige har under senare år laktester utförda i enlighet med gällande EU-normer blivit ett allt vanligare tillvägagångssätt vid klassificering/karaktärisering av förorenade material.
Projektering och systemdesign
Avfall och förorenad jord kan inkapslas med såväl naturliga som syntetiska barriärmaterial. Exempel på naturliga barriärmaterial är lera, bentonit och bentonitblandad jord. Syntetiska barriärmaterial kallas också för geomembran och är i allmänhet tillverkade av plast eller gummi. Exempel på plaster som används i geomembran är PVC, HDPE (polyetylen med hög densitet), polypropen och polyester. Exempel på gummimaterial som används i tätskikt är EPDM och butylgummi.
Ett mellanting mellan syntetiska och naturliga barriärer är bentonitmattan där ett lager bentonit lagts in i form av granulat mellan två fiberdukar.
Geomembran av polymermaterial och bentonitmattor levereras som segment som
sammanfogas på platsen. Tätskikt av EPDM och butylgummi sammanfogas genom vulkning. Tätskikt av lera eller andra jordmaterial läggs ut och packas direkt på platsen, som botten- tätning innan de förorenade massorna deponeras eller som topptätning på ett redan befintligt upplag. Geomembran är sällan mer än några millimeter i tjocklek, bentonitmattan ca 1 centi- meter. Tätskikt av lera eller andra jordmaterial bör däremot vara minst 0,5 meter mäktiga och byggas upp genom att jordmaterialet läggs ut och packas i flera delskikt. Dränlager
rekommenderas såväl ovanpå tätskikt av jordmaterial som syntetiska material om inte särskilda syrebarriärer krävs.
Tätskikt kan också tillverkas av restprodukter som t ex rötslam, fiberslam och flygaska från koleldning. Kompakterat rötslam och fiberslam har i laboratorieförsök uppvisat till- räckligt hög täthet för att kunna komma ifråga som tätskiktmaterial. Rötslam som tätskikts- material har dessutom utprovats i fullskaleförsök. Permeabilitetsbestämningar utförda in situ indikerar att rötslammet efter belastning med ca en meter morän uppvisar en permeabilitet av 10-9 m/s eller lägre.
Flygaska från koleldning bedöms inte i sig tillräckligt tät för att kunna verka som en effektiv vatten- och syrebarriär. I blandning med vatten och cement erhålls emellertid ett tätt material, Cefyll, som i Sverige bl a använts som tätskiktsmaterial ovanpå upplag av gruvavfall och metallförorenad jord. Cementinblandningen ligger i allmänhet mellan 3-15 %.
Förorenad jord kan också inneslutas in situ genom att en topptätning vid markytan kom- bineras med en slitsmur/barriär som anläggs runt föroreningen.
Tillämpning
Inneslutning/deponering av avfall bör i första hand tillämpas i de fall behandlingsmöj- ligheter saknas. Inneslutning/deponering kan också tillämpas för koncentrat från t ex jordtvättbehandling (hydroxidslam/metallhaltigt slam) eller för mindre volymer metall- förorenad jord med mycket höga föroreningskoncentrationer. Även deponering/ inneslutning av jordar med dominerande innehåll av högmolekylära och persistenta organiska föroreningsämnen, t ex dioxiner/furaner och PCB, förekommer.
Kontroll av behandlingsresultat
Utförandekontrollen vid inneslutning och deponering av förorenade jordar innefattar i allmänhet följande moment:
x Kontroll av deponins uppbyggnad, d v s att uppbyggnaden sker i enlighet med godkänt projekteringsunderlag.
x Kontroll av täthets- och hållfastegenskaper hos ingående tätskiktsmaterial (kontrollen bör både omfatta fältkontroll av utlagt material och kontroll i laboratoriemiljö av materialprover)
x Kontroll av utläggning/sammanfogning av syntetiska och halvsyntetiska tätskiktsmaterial.
x Kontroll av packning av naturliga tätskiktsmaterial (t ex packning av lera eller moränjord).
Funktionskontrollen av en inneslutning/deponering bör vara inriktad på att kontrollera lak- vattenbildningen och vad beträffar metallhaltiga avfall även syreinträngningen. I samband med att inneslutningen/deponin anläggs bör således instrumentering ske som möjliggör såväl kvantifiering av lakvattenbildning som mätning av syre- och koldioxidhalt i det inneslutna avfallet/materialet. Föreligger organiska och anaerobt nedbrytbara föroreningsämnen bör även bildningen av metan, svavelväte och andra indikatorer på anaeroba nedbrytningsprocesser kvantifieras. Förekommer kvicksilver och arsenik i det inneslutna avfallet/ föroreningen bör möjligheter att via porluftsonder eller motsvarande indikera eventuell avgång av
metylkvicksilver och arsingas/arsenikväte föreligga.
För ingående syntetiska och halvsyntetiska tätskiktsmaterial gäller att dessa före använd- ning skall vara testade och verifierade med avseende på hållfasthet, elasticitetsmodul, hårdhet, punkteringsmotstånd och fogstyrka. Syntetiska material bör också vara utprovade med av- seende på motståndskraft mot olika miljöfaktorer som t ex ozon, lösningsmedel, UV-strålning, syror och baser.
Begränsningar och kända negativa effekter
För tätskikt av naturliga material är det förutom rena konstruktionsfel rotpenetration, erosion och direkta fysiska ingrepp i deponin som kan påverka beständigheten. För tätskikt av syntetiska material är det framförallt materialets livslängd i sig som utgör den främsta begränsningen. Vid inneslutning/deponering av förorenade material med högt innehåll av flyktiga ämnen kan VOC-avgången på sikt leda till att ett gastryck byggs upp i deponin. Problemet har i vissa konstruktioner kunnat lösas med hjälp av ett gasventilationslager eller "skorsten".
Den negativa effekt som i allmänhet diskuteras i samband med inneslutning är att avfallet på sikt riskerar att "glömmas bort" och att det i framtiden av misstag kan komma att grävas upp. Mot bakgrund därav är det viktigt att någon form av grävskydd anläggs ovanpå tätskiktet.
Närbesläktade metoder
Med deponering och inneslutning närbesläktade metoder är främst solidifiering och stabilisering.
Status och referensprojekt
Inneslutning av avfall och förorenade jordar med hjälp av geomembran och bentonitmattor har varit vanligt förekommande i länder som USA och Tyskland sedan 1970-talet. I Sverige har användning av syntetiska tätskiktsmaterial inte varit speciellt vanlig. I stället har naturmaterial, som t ex lera och restproduktmaterial, främst cementstabiliserad flygaska, utprovats i ett antal projekt som fortfarande är under uppföljning och utvärdering.
I Sverige pågår i delvis i Naturvårdsverkets regi ett uppföljningsprojekt av det s k Bersbo- området (Åtvidabergs kommun) där gruvavfall i två olika upplag inkapslats med Cefyll (cementstabiliserad flygaska) respektive lera. Uppföljningarna omfattar vattenbalansmät- ningar, syrgas- och koldioxidmätningar samt vattenkvalitetsanalyser. Hittills genomförda provtagningar indikerar bl a att uttransporten av metaller reducerats med ca 50 % jämfört med före åtgärdernas genomförande samt att den sammanlagda lakvattenproduktionen från
upplagen minskat till ca 5 %av den ursprungliga.
I Sverige finns också ett antal inneslutningar/deponier av bl a arsenikförorenad jord som efter genomförd entreprenad inte följts upp i någon större utsträckning. Vid Miljöbolaget i Svealand har metallhaltiga jordar och metallhaltiga slam sedan lång tid tillbaka inneslutits i barriärmaterial bestående av lera och polymermaterial. Uppföljningen av dessa s k ”Klass 1- deponier” visar på låg eller i stort sett försumbar lakvattenbildning ett tiotal år efter avslutad deponering och påförande av topptäckning.
I efterbehandlingsprojektet ”Högsby-Ruda” (Högsby kommun) har sammanlagt 35 000 kubikmeter arsenikförorenade jordmassor inneslutits i en ca 12 meter hög specialdeponi där tätskiktet utgörs av bentonitmatta och bentonitblandat stenmjöl. Deponin är konstruerad så att den skall uppfylla Deponiförordningens krav för en deponi för farligt avfall. Den volym lakvatten som trots allt uppkommer insamlas och behandlas i ett lokalt reningsverk på platsen för att därefter släppas ut till dagvattensystemet. Specialdeponin färdigställdes våren 2006 och uppföljning av lakvattenmängder och lakvattenkvalitet har påbörjats.
Efter genomförd avfallskaraktärisering/klassificering kan förorenade jordar i Sverige ofta deponeras på vanliga kommunala avfallsdeponier, alternativt användas som avjämnings- material i en sluttäckning. Deponering på vanligt kommunalt avfallsupplag som ”icke-farligt- avfall” förutsätter bl a att det förorenade materialets lakningsegenskaper är undersökta och dokumenterade. I praktiken innebär deponiförfarandet att den förorenade jorden på sikt kommer att inneslutas eftersom ett av kraven på en avslutad s k ”klass 2-deponi” (eller deponi för ”icke-farligt-avfall”) är att det framtida lakvattenläckaget begränsas (för närvarande <50 l/m2 och år). Det kan dock ifrågasättas om svenska kommunala avfallsupplag ska ”belastas” med förorenade jordar vars sammansättning/innehåll och lakningsegenskaper på längre sikt ofta inte är fullständigt klarlagda. Naturliga nedbrytningsprocesser liksom kemiska reaktioner katalyserade av omgivande avfall kan sannolikt leda till uppkomst av metaboliter och kemiska föreningar med helt andra miljöegenskaper än det deponerade förorenade materialet.
Källor och referenser
Carlsson, B (1993): ”Principer för deponering. Miljöfarligt avfall.” Naturvårdsverket rapport 4230.
Högsby kommun (2006): “Projekt Högsby-Ruda”. Informationsblad.
Lundgren, T (1995): ”Sluttäckning av avfallsupplag. Krav, material, utförande och kontroll” Naturvårdsverket rapport 4474.
Naturvårdsverket, 2004: ”Deponering av avfall. Handbok 2004:2 med allmänna råd till
förordningen (2001:512) om deponering av avfall och till 15 kap. 34§ miljöbalken (1998:808). Naturvårdsverket, 2004: ”Naturvårdsverkets föreskrifter om deponering, kriterier och
förfaranden för mottagning av avfall vid anläggningar för deponering av avfall.” Naturvårdsverkets författningssamling NFS 2004:10.
Svenska Geotekniska Föreningen (1999): ”Tätskikt i mark. Vägledning för beställare, projektörer och entreprenörer.” SGF Rapport 1:99.
Svensson, M. (2005): Muntlig information angående Sydkraft SAKABs behandlingsmetoder för kvicksilverförorenade material. (Margareta Svensson/ Sydkraft SAKAB AB)
U.S Environmental Protection Agency (maj 2003): SITE Demonstration Program. Completed projects may 2003.