Slagganvändning - 321

(1)

Slagganvändning -

teknik och miljö

Sten Kullberg

Oktober 1990

(2)

SLAGGANVÄNDNING TEKNIK OCH MILJÖ

Miljöteknisk utvärdering av provvä~ar vid användning av sopslagg och kolbottenaska i Ma1mö och Linköping 1988 -1990.

Uppdrag: 2-482/88 Datum: 1990-10-19 Handläggare: Sten Kullberg

(3)

SLAGGANVÄNDNING TEKNIK OCH MIWÖ

Miljötelmisk utvärdering av provvägar vid användning av sopslagg och kolbottenaska i Malmö och Linköping 1988-90.

INNEHÅLLSFÖRTECKNING SID

SAMMANFATTNING 2

1. BAKGRUND 5

2. PROVVÄG I MALMÖ 6

2.1 Uppbyggnad 6

2.2 Uppsamling av lakvatten 6

2.3 Analysprogram 10

2.4 Resultat från fältförsök 11

2.5 Lakförsök 24

2.5.1 Referens till tidigare lakförsök 24 2.5.2 Nya lakförsök - diffusionsförsök 24

2.5.2.1 Teori 25

2.5.2.2 Askans totala area 27

2.5.2.3 Areabestämning - prov 1 och prov 2 27 2.5.3 Resultat och utvärdering av ULP-försöken 28

2.6 Miljöscenarie 38

2.6.1 Nederbörd 38

2.6.2 Utlakade mängder år 1 39

2.6.3 Framtida utlakning 40

3. PROVVÄG I LINKÖPING 44

3.1 Uppbyggnad 44

3.2 Uppsamling av lakvatten 45

3.3 Nederbörd och vattenbalans 48

3.4 Analysprogram 49

3.5 Resultat från fältförsök 49

3.6 Miljöscenarie 54

4. DISKUSSION OCH SLUTSATSER 56

5. REFERENSER 59

Bilaga 1: Provväg - Malmö. Analysdata

Bilaga 2: ULP-försök på sopslagg. Analysdata

Bilaga 3: Provväg - Linköping. Analysdata

(4)

SAMMANFATTNING

Detta projekt är ett delprojekt inom det större forskningsprojektet Slagganvändning - Teknik och Miljö, finansierat av Stiftelsen REFORSK.

Föreliggande rapport sammanfattar och utvärderar användningen av

sorterad sopförbränningsslagg och kolbottenaska i vägbyggnad vad avser miljötekniska aspekter som utlakning av tungmetaller och salter.

Två provvägar har byggts. En av dessa utgörs av ett sk avfartsöra i Linköping, uppdelad på tre provsträckor med restprodukter och en med naturmaterial (referenssträcka). I dessa har kolbottenaska, sopslagg och naturgrus använts i förstärkningslagret. Vägen anlades i december 1987. Den andra provvägen har byggts i SYSAV:s regi samt vad avser forskningsdelen med pengar från Stiftelsen REFORSK. Provvägen med totalt sex provsträckor är belägen på strandbanken omedelbart söder om Sege å vid Spillepengens avfallsupplag i Malmö. Sorterad sopslagg (5 provsträckor} och naturgrus (1 provsträcka) har använts i

förstärkningslagret.

Provvägarna i Malmö och Linköping har nu varit i drift i 1.5 resp. 2.5 år. Lakvatten har samlats in under 1 resp 2 år via uppsamlingsrör i slänter och vägbank. Även dagvatten från vägen har samlats in.

Mäktigheten av slagg och grus i slänterna har varit begränsad till 0.3-0.5 m.

Utlakningen av tungmetaller och salter från slänter av

sopförbränningsslagg, kolbottenaska och naturgrus samt transporten i dagvatten från asfalterad väg har konstaterats vara av samma storleks

ordning. Detta gäller både Malmö och Linköping. Det visas i nedan

stående tabell med data hämtade från Malmö som gäller för 2 meter breda vägslänter på ömse sidor om en 9 meter bred asfalterad väg med en släntmäktighet av restprodukt eller grus av 0.5 meter. Utlaknings

intervallet baseras på medelvärden plus/minus en standardavvikelse.

(5)

Ämne Utlakade mängder i gram/km väg under försökstiden ca 1 år:

Dagvatten Slaggslänter Grusvägsslänter (referensväg)

Al-Aluminium 0.9-320 16-520 80-3700

Cd-Kadmium 1.0-3 .4 0.2-1.2 0.3-4.4

er-Krom 3.2-12.0 2.9-9.2 1.8-14.3

Cu-Koppar 37.8-165 13.2-102 6.2-460

Ni-Nickel 5.0-120 20.3-81 5.1-30.2

Pb-Bly 1.4-29 0.6-27 1. 2-360

Zn-Zink 13-220 11-820 11-900

Cl-Klorid (kg/km) 5-160 28-120 95-460

S04-Sulfat (kg/km) 120-750 130-1900 170-430

pH 7.2-7.9 7.4-8.2 7.3-7.9

el.kona. (mS/m) 25-62 30-185 30-230

Transporten av metaller och salter i dagvattnet är av samma storleks

ordning som utlakningen från slänterna av slagg och aska. En förkla

ring till detta är det "miljödamm", slitageprodukter, som kommer från bilar men också vinddeponerade partiklar från stad och land, ·jord och skogsbruk. Dessa har en mycket stor lakbar yta. Både jord- och sten

material samt korrosions- och slitageprodukter från fordon innehållev ju tungmetaller vilka blir tillgängliga vid slitage. Salterna kommer bl a från vägsalt.

Utlakningen i fält är avsevärt mindre än vad som uppmätts i lakförsök.

Under det första året lakade ca 2% av tillgängliga metaller och salter ut. Med antagande om en diffusionsstyrd utlakningsprocess kommer den fortsatta utlakningen att gå mycket långsamt. Hälften av det totalt lakbara kommer först efter ca 2000 år att vara utlakat. Den huvudsak

liga orsaken till detta är den i förhållande till lakförsöken ringa vattenomsättningen i fält. Lakningen i fält sker under omättade för

hållanden med en betydligt mindre aktiv lakande specifik materialyta.

Detta innebär att de data som här presenteras ej utan komplettering kan appliceras vid nyttiggörande i vatten. ex utfyllnader i vattenom

råden.

(6)

i

Utlakningen från vägkroppens mitt, dvs förstärkningslagret under asfaltbeläggningen kommer att vara noll så länge som grundvattenytan ej tillåts stiga upp i materialet samt asfalten behålls tät genom ett ständigt underhåll.

Enstaka sprickor i asfalten där vatten kan tränga ned kommer att re

sultera i en utlakning. Denna kommer i ett långt perspektiv ej att vara större än från slänter vid jämförbara slaggmäktigheter. Detta förutsätter att vattentillgången är större i slänten än i vägkroppen vilket normalt är fallet. En förhöjd grundvattenyta till följd av ex.vis. igenväxande och igenslammade diken påskyndar utlakningen av

sevärt jämfört med den inverkan som sprickor kan ha. Det beror på den höga vattenomsättningen, en mycket stor kontaktyta mot askan samt en lång uppehållstid. Vid en kraftig genomsilning under mättade för

hållanden kommer utlakningen att efterlikna de förhållanden som gäller laboratorium (ULP-försök). Tidsrymden för total utlakningen kommer då att koncentreras till enstaka år jämfört med tusentals om lakningen sker under omättade förhållanden {brist på vatten).

Mot bakgrund av i rapporten presenterade data utgör användning av sor

terad sopförbränningslagg eller kolbottenaska ingen anmärkningsvärd miljöpåverkan vid nyttiggörande i de mäktigheter som här varit aktuel

la i förhållande till normal omgivningspåverkan i urban miljö.

Omsättningen av metaller är av samma storleksordning som från natur

ligt grus eller dagvatten från trafikerade leder i städer. Vid använd

ning ovan grundvattenytan och i.mäktigheter under 0.5 meter kan data.

från denna undersökning användas och göras sannolika. Vid användning av restprodukter i vatten eller under grundvattenyta bör kompletteran

de undersökningar göras som beskriver och simulerar aktuell situation.

För att bedömma en framtida miljöpåverkan av aska och slagg i vägkropp om underhållet av vägen upphör kan också ovan redovisade data användas under förutsättning att utlakningen sker under omättade förhållanden.

(7)

Inom forskningsprojektet Slagganvändning - Teknik och Miljö har två provvägar av slagg anlagts.

En av dessa utgörs av ett sk avfartsöra i Linköping, med en längd av 150 rn. I denna provsträcka har kolbottenaska och sopslagg använts i förstärkningslagret. I en referenssträcka användes norrnal friktions

jord. Vägen anlades i december 1987.

Vid SYSAV:s sopförbränningsanläggning i Malmö har en längre väg anlagts under hösten 1988. Vägen har byggts i SYSAV:s regi sarnt vad avser uppföljning och utvärdering med pengar från Stiftelsen REFORSK.

Provvägen är belägen på utfyllda områden på strandbanken ornedelbart söder om Sege å vid Spillepengens avfallsupplag och utgör en del av hela vägens sträckning från brohuvud vid Sege å:s rnynning till SYSAV

anläggningen.

Inorn projektets ram görs en miljöbedömning av lakvattenutsläpp från sopslaggen och kolbottenaskan i vägarna. Denna rapport presenterar data från fältförsöken och laboratorieförsök vilka skall ligga till grund för en vidare bedömning av slagg och kolbottenaskas lämplighet sorn vägbyggnadsmaterial.

(8)

2. PROWÄG I MALMÖ 2.1 Uppbyggnad

Provvägen är belägen på strandbanken omedelbart söder om Sege å vid Spillepengens avfallsupplag och utgör en del av hela vägens

sträckning från brohuvud vid Sege å:s mynning till SYSAV-anläggningen.

Den totala väglängden är 1050 meter, varav 400 meter är provväg, uppdelad på 6 provsträckor. En av sträckorna är referenssträcka byggd med konventionella material.

Provsträckorna har följande komposition vad avser nyttjande av slagg och naturgrus.

Sträcka 1: Referenssträcka. Förstärkningslager: Grus 450 mm enl BYA Sträcka 2: Förstärkningslager: Färsk slagg 450 mm

Sträcka 3: Förstärkningslager: Åldrad slagg 450 mm Sträcka 4: Förstärkningslager: Åldrad slagg 450 mm Sträcka 5: Förstärkningslager: Åldrad slagg 450 mm Sträcka 6: Förstärkningslager: Åldrad slagg 520 mm

Slaggen har i samtliga fall också lagts i slänterna (ej sträcka 1).

Dessa har varit fritt exponerade för nederbörd.

Samtliga sträckor har asfalterats och haft bitumenförstärkt bärlager.

2.2 Uppsamling av lakvatten

I syfte att kunna samla upp lakvatten från provvägen samt referenssträckan har uppsamlingsanordningar installerats.

Anordningarna samlar upp vatten från tre principiellt olika avsnitt av vägen:

*

A. Ytavrinnande vatten från den asfalterade vägbanan.

*

B. Vatten som infiltrerar i slänter.

*

C. Infiltrerande vatten i vägbanan.

A. Ytavrinnande vatten från den asfalterade vägbanan.

Den större delen av nederbörden rinner av vägen till följd av att vägen lutar och är asfalterad. Uppskattningsvis utgör denna del 90% av den totala nederbörden.

(9)

I

Det ytavrinnande vattnet samlas upp i PE-lådor (2oly-~tenplast) med måtten 0.8m x 0.4m x 0.4m (L x B x H). Lådorna har placerats i direkt anslutning till asfaltkanten vid vägrenen. Uppsamlingen sker på en sträcka av 0.8 meter (lådans längd). Lådan är fylld med tvättad makadam av storleken ca 15-40mm. Över makadamen har en filterduk anbringats för att undvika att finmaterial sköljs ned i lådan.

botten på lådan har en anslutning i polyeten och PVC-plast gjorts.

Från denna går ett polyetenrör ~=32mm till en uppsamlingsbrunn där lakvattnet samlas upp, figur 2.1. Lådorna har beteckningen Ll, L2, L3 och L4).

LÅSBART LOCK

2 5%

. . .. . . ... -· . ·_ ' ..

. . .. . . ^~ ^.

i

SAND t =300 MM

L

PVC - RÖR <1> 200 MM ("HALVERAD" l UPPSAMLINGS· ' - - - l LÄGE FÖR LÄNGSGÅENDE UPPSANLINGSRDR

BRUNN <1> 1000 PVC-RÖR 0200MN ("HALVERAD") L=ll N LUTN S¾o

SEKTION

SKALA 1:50

RÖRHALVORNA FYLLS KNAPPT NED TVATTAD SINGEL ELLER MAKADAM OMSLUTEN AV GEOTEXTI L

I

DETALJ .AV RORHALVA

SKALA 1:10

\632 OFÄRGAD PE SLANG WIRSBO PEX

o i

_fil::!4--

^UPPSKUREN^LÄH60

PLAN

SKALA 1:50

(

Figur 2.1: Placering av låda för ytvattenuppsa.mling samt sektion av uppsa.mlingsbrunnar.

(10)

B. Vatten som infiltrerar i slänter.

Den i förstärkningslagret använda slaggen omfattar förutom vägbanan, vägslänterna. Denna del av vägen har således inget tätande skikt.

Längs slänterna har uppsamlingsrör lagts in. Dessa består av iJ?=llO mm på längden kluvna PE-rör där två styckena 4 meter fogats samman till ett 8 meter långt rör. Rörhalvan har fyllts med tvättad makadam som först omslutits av en fiberduk. Konstruktionen skall fungera som ett filter och dräneringskanal för lakvatten från slänten. Rören har lagts i lutningen 2%. Anslutning av rören har gjorts med PVC-koppling och PE-rör med dimensionen iJ?=32mm. Slaggmäktigheten ovan rören är

ca 0.4 m (SÖ1, SN1, SÖ2, SÖ3, SN3, SÖ4, SN4}.

Då rören klyvdes minskade tvärsnittet/diametern till följd av inre spänning i plasten. Den effektiva projicerade diametern för uppsamling av vatten blev 90mm. Den effektiva längden av röret blev 7.80 meter.

Uppsamlingsarean blir således 0.70m²/rör.

C. Infiltrerande vatten i vägbanan

Slitlagret och del av bärlagret utgörs av asfalt/bitumen vilken perforerats. Perforeringen har utförts på följande sätt: I samma vertikalplan som respektive rör i vägbanan ligger har en rad hål borrats igenom asfalten. Diametern har varit iJ?=8mm och c/c-avståndet 0.6 meter. Detta innebar att 14 st hål borrades per "rörprojektion":·

De borrade hålen fungerar således som små dränagevägar för ytvattnet på vägbanan. Arean av hålen är 0.50cm²/hål eller 7cm²/"rörprojektion".

Rören som använts i vägbanan är av samma typ som beskrivits under B ovan. Rör under förstärkningslager har en slagg- eller grusmäktighet om ca 0.5 m ovanför överkant rör (VREF1, VSLA2, V3-1, V3-2, V4-1, -V4-2). Rör under utjämningslagret av sand ligger har ca 0.2 m sand

ovan överkant rör. Ovan sanden ligger ca 0.5 m slagg eller grus (VS1, VS2}.

(11)

D.

Uppsamlingsanordningarna har placerats in enligt tabell 2.1.

Tabell 2.1:Beskrivning av läget för de olika uppsamlingsanordningarna i respektive delsträcka, med tillhörande beteckning.

Provsträcka Uppsamlingsanordning Beteckning

Provsträcka 1 * Låda för ytavrinning L 1 B ( referenss tr. ) * Rör under först.lager i väg VREF 1 R sektion 2/050 * Rör under sand (utjämningslager)

vs

1

u

i väg N

* Släntrör - övre SÖ 1 ^N

* Släntrör - nedre SN 1 1.

Provsträcka 5 * Låda för ytavrinning L 2 B (åldrad slagg) * Rör under bärlager av grus i väg VB 2 R sektion 2/200 * Rör under först.l av slagg i väg VSLA 2 u

* Rör under sand (utjämningslager)

vs

2 ^N

i väg N

*

Släntrör - övre SÖ 2 2.

Provsträcka 3 * Låda för ytavrinning L 3 ^B (åldrad slagg) * Rör under först.lager av slagg V 3-1 R sektion 2/340

*

Rör under först.lager av slagg V 3-2 lf

* Släntrör - övre SÖ 3 N

*

Släntrör - nedre SN 3 N

3.

Provsträcka 2

*

Låda för ytavrinning L 4 B (färsk slagg)

*

Rör under först.lager av slagg V 4-1 R sektion 2/410

*

Rör under först.lager av slagg V 4-2

u

*

Släntrör - övre SÖ 4 N

*

Släntrör - nedre SN 4 N

4.

(12)

Uppsamlingsanordningarna installerades i anslutning till vägbyggnationen. Rör och lådor vid provsträcka 2, 3 och 5

installerades av SGI med hjälp av PEAB 1988-10-26. Rör och lådor vid provsträcka 1 (vid brohuvudet) installerades av SGI och PEAB 1988-11- 22. Anslutningen inuti brunnarna och utplacering av u~psamlingskärl i desamma samt perforering av asfalt vid vägrören utfördes av SGI 1988- 12-16. Uppsamlingssystemet kan sägas ha startat 1988-12-17.

2.3 Analysprogram

I det analysprogram som lagts upp för provvägen har följande parametrar bedömts som viktiga att analysera:

0 pH - pH-värde

0 ^}{ - elektrisk konduktivitet

0 c1- ^- klorid

0 S042- - sulfat

0 Al - aluminium

0 Cd - kadmium

0 Co - kobolt

0 Cr - krom

0 Cu - koppar

0 Ni - nickel

0 Pb bly

0 Zn - zink

Inom ENA-utredningen (Statens Energiverk 1986) utfördes speciella di

oxinlakningar på sopslagg. Inga detekterbara halter kunde då konstate

ras i lakvatten från slagg. Därför har inga sådana kostsamma analyser utförts i detta projekt.

Analyserna av metaller har i de flesta fall utförts med ICP-MS. Detta har inneburit att mycket låga detektionsnivåer har kunnat

upprätthållas för ett flertal element. Noggrannheten har ökat jämfört med analyser utförda i exempelvis ENA-utredningen. Salter, pH och konduktivitet har analyserats standardmässigt.

(13)

2.4 Resultat från fältförsök

Uppsamlingssystemet vid provvägen var etablerat 1988-12-17. De första vattnen samlades in 1989-01-27. Under hela 1989 samlades vatten in samt även under de första månaderna 1990 (tom dag 415) räknat från 1989-01-01.

Vatten insamlade följande dagar, räknat från 1989-01-01, analyserades (provplats inom parentes):

Dagvatten provväg: 27, 48, 60, 131, 153, 220, 235, 249, 268, 300, 325, (Ll,L2,L3,L4) 415

Släntvatten 48, 75, 104, 131, 167, 200, 235, 268, 300, 325.

(SN3, SN4, SÖ3, SÖ4) 352

Lakvatten - grusväg 48, 167, 235, 268, 415 (SNl, SÖl, VSl, VREFl)

Lakvatten - slaggväg 48, 235, 325, 352 (V4-2, VSLA2, VB-2, VS-2)

Provplatsbeteckningen refererar till tabell 2.1. Analysdata redovisas i tabell 2.2-2.5, i bilaga 1 samt i figur 2.2-2.7.

I figurerna anges medelvärde och variationsbredd. I vissa fall har data från slaggväg-bank angivits. Dessa är enstaka och kan ej ges representativitet för slagg i bank men har ändå tagits med som jämförelse.

I tabellerna anges antal mätdata, medelvärde, standardavvikelse och variationsbredd. Vid beräkning har även sk maxhalter tagits med vilket bör observeras. Vidare kan konstateras att standardavvikelsen är mycket hög i vissa fall. Detta beror av en mycket stor spridning i mätdata. Vid kraftig nederbörd sköljs vägslänterna igenom med vatten och resulterande koncentrationer blir låga. Omvänt erhålls höga kon

centrationer vid låg nettonederbörd. Då insamlingen av lakvattnen sker relativt slumpmässigt kommer spridningen att bli stor.Sannolikt är mätdata fördelade efter två normalfördelningar vilket dock ej går att bekräfta i detta material.

(14)

Tabell 2.2: Redovisning av analysdata på dagvatten från provväg av slagg i Malmö under tiden 1989-01-27 -- 1990-02-19.

Variationsbredd, medelvärde, standardavvikelse och antal mätdata.

Parameter Antal Medel- Standard- Variations-

mätdata värde avvikelse bredd

pH 18 7,5 0,2 7,2-7,9

el.kona (mS/m) 17 43 19 18,4-83,1

Al (ppb) 22 29 42,5 0,2-108

Cd (ppb) 22 0,49 0,26 <0,2-1,08

Cr (ppb) 22 1,69 0,98 <0,2-4,73

Cu (ppb) 21 22,4 14,0 0,4-64

Ni (ppb) 22 13,6 12,5 <0,5-38

Pb (ppb) 21 2,03 4,38 0,3-6,6

Zn (ppb) 22 26,0 23,2 <0,2-89

Klorid (ppm) 18 35,7 31,5 1-120

Sulfat (ppm) 18 96,2 69,6 22-250

(15)

utan täckning från provväg av slagg i Malmö under tiden 1989-01-27 -- 1990-02-19. Övre slänt=ös anger slänt på uppströmssidan vägen, nedre slänt=ns på nedströmssidan vägen till följd av vägens skevning. Tot=totalt anger data vid sammanslagning av övre och nedre slänt. Variations

bredd, medelvärde, standardavvikelse och antal mätdata.

Parameter Antal Medel Standard

mätdata värde avvikelse

pH ÖS 4 7,8 0,37

ns 9 7,5 0,20

tot 13 7,6 0,29

el.kond (mS/m) ös 3 107 76

ns 9 129 31

tot 12 124 43

Al (ppb) ÖS 5 146 251

ns 15 14,0 19,2

tot 20 46,9 130

Cd (ppb) ÖS 7 0,6 0,43

ns 13 0,3 0,10

tot 20 0,4 0,31

Cr (ppb) ÖS 5 4,6 2,38

ns 15 3,9 2,72

tot 20 4,1 2,60

Cu (ppb) ÖS 5 43,7 33,7

ns 15 14,1 10,5

tot 20 21,5 22,2

Variations

bredd

7,29-8,18 7,26-7,83 7,26-8,18

27,2-179,4 73,7-159,6 27,2-179,4

11, 8-590

<0,2-75

<0,2-590

<0,2-1,42

<0,2-0,47

<0,2-1,42

1,76-7,66

<0,2-7,59

<0,2-7,66

12,9-92,8 0,4-32,9 0,4-92,8

(16)

Tabell 2.3: Fortsättning ...

Parameter Antal Medel- Standard- Variations-

Ni (ppb) ös 5 38,4 23,0 18,3-68,4

ns 15 23,7 20,7 <0,5-62,4

tot 20 27,4 21,7 <0,5-68,4

Pb (ppb) ös 5 8,1 12,5 0,44-29,6

ns 15 1,2 1,8 <0,2-7,0

tot 20 2,9 6,7 <0,2-29,6

Zn (ppb) ös 5 313 31L 8,6-804

ns 15 77, 3 93,8 <0,2-262

tot 20 136 195 <0,2-804

Klorid (ppm) ös 4 57 36 18-104

ns 9 71 45 38-187

tot 13 67 42 18-187

Sulfat (ppm) ös 4 769 671 35-1600

ns 9 737 368 190-1200

tot 13 747 451 35-1600

(17)

Tabell 2.4: Redovisning av analysdata på lakvatten från grusväg - referenssträcka från provväg i Malmö under tiden

1989-01-27 -- 1990-02-19. Data utgör en sammanslagning av släntvatten, övre och nedre samt vatten från förstärknings

lager och sand under förstärkningslager.Variationsbredd, medelvärde, standardavvikelse och antal mätdata anges.

Parameter Antal Medel Standard Variations

pH 6 7.6 3 7.3-8.1

el.kond (mS/m) 6 130 98 49-310

Al (ppb) 8 1425 1348 61-3740

Cd (ppb) 8 1.6 1. 7 <0.2-4.7

Cr (ppb) 8 6.1 4.7 2.4-13.6

Cu (ppb) 8 175.7 171 21-366

Ni (ppb) 8 13.4 9.5 1.9-29.9

Pb (ppb) 8 121.6 154.1 0.9-420

Zn (ppb) 8 341 343 8.7-965

Klorid (ppm) 5 173 177 73-470

Sulfat (ppm) 5 230 97 140-380

(18)

Tabell 2.5: Redovisning av analysdata på lakvatten från

förstärkningslager av slagg,från uppsamling direkt under asfalt samt i sandlager under förstärkningslager från provväg av slagg i Malmö under tiden 1989-01-27

1990-02-19. Mätdata är få varför samtliga anges utan statistiska uppgifter.

Parameter Lakvatten från: Koncentration/mätvärde

pH -förstärkningslager 7.7

-under asfalt 8.4

-sandlager under slagg: 8.29

el.kond (mS/m) -förstärkningslager 60 -under asfalt 24.5 -sandlager under slagg: 68.5

Al (ppb) -förstärkningslager 9.5, 269, 1260 -under asfalt 14, 91

-sandlager under slagg: 1790

Cd (ppb) -förstärkningslager <0.2, 0.45, 1.05 -under asfalt <0.2, <0.2

Cr (ppb) -förstärkningslager 1.9, 2.0, 8.2 -under asfalt 0.4, 0.88 -sandlager under slagg: 8.33

Cu (ppb) -förstärkningslager 29.1, 87.7 -under asfalt 2.1, 4.8, 20.8 -sandlager under slagg: 139

Ni (ppb} -förstärkningslager 4.03, 9.77, 11.1 -under asfalt 0.8, 2.88

(19)

Tabell 2.5: Fortsättning ...

Parameter Lakvatten från: Koncentration/mätvärde

Pb (ppb) -förstärkningslager 0.58, 11.1, 58.2 -under asfalt 0.2, 1.28

Zn (ppb) -förstärkningslager 67.8, 124, 404 -under asfalt 4.4, 7.12 -sandlager under slagg: 184

Klorid (pprn) -förstärknings lager 34 -under asfalt

-sandlager under slagg: -

Sulfat (ppm) -förstärkningslager 45 -under asfalt

-sandlager under slagg: -

(20)

PROWÄG AV SOPSLAGG I MALMÖ

pH-värde i lakvatten uppmätta 1989-01-27-- 1990-02-19

9.0 r-pH_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _---,

8.5 ---

- Medelvärde 7.0 ' - - - - , - - - - . - - - , - - - , - - - . - - - ' - Var.bredd

Dagvatten-väg Slaggslänt-nedre Grusväg-ref.

Slaggslänt-övre Slaggväg-bank

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT SLAGG-PH

.. ..

PROWAG AV SOPSLAGG I MALMO

El.konduktivitet i lakvatten uppmätta 1989-01-27 -- 1990-02-19

el.kond.(mS/m)

5 0 0 ~ - - - ,

100 ---

---··--···---·--·--···--··----

50 ---

- Medelvärde 1 0 ' - - - , - - - . - - - . - - - - ~ - - - - . - - _ _ , B Var.bredd

Slaggslänt-övre Slaggväg-bank

STAlENS GEOTEKNISKA INSTTTUT SLAGG-El.KO

Figur 2.2: Lakvatten från provväg - pH och el.kond.

(21)

PROWÄG AV SOPSLAGG I MALMÖ

Aluminiumhalter i lakvatten uppmätta under 1989-01-27 -- 1990-02-19

AJ(ppb)

1000 --- ---

100 ---

- L - - ~ - - - ~ - - - , - - - , - - - - ' - 0.1 Dagvatten-väg Slaggslänt-nedre Grusväg-ref.

Slaggslänt-övre Slaggväg-bank STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT

Medelvärde Var.bredd

SLAGG-AL

. . . .

PROWAG AV SOPSLAGG I MALMO

Kadmiumhalter i lakvatten uppmätta 1989-01-27-- 1990-02-19

Cd(ppb)

S e - - - ,

I

^- Medelvärde

0.1 ' - - - ~ - - - ~ - - - ~ - - - ' - Var.bredd Dagvatten-väg Slaggslänt-nedre Grusväg-ref.

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT SLAGG-CD

Figur 2.3: Lakvatten från provväg - aluminium och kadmium.

(22)

. . . .

PROWAG AV SOPSLAGG I MALMO

Kromhalter i lakvatten uppmätta under 1989-01-27 -- 1990-02-19

Cr{ppb)

- Medelvärde 0.1 - - - - ~ - - - ~ - - ~ - - - . - - - ' - Var.bredd

STATENS GEOTEKNISKA INSTmJT SLAGG-CR

.. ..

PROWAG AV SOPSLAGG I MALMO

Kopparhalter i lakvatten uppmätta under 1989-01-27 -- 1990-02-19

Cu (ppb)

100 ... . .

····1·· . . .. .. -...

=··· ··--··

I·--

1 --- ---

-·-·- Medelvän:le 0.1 . . . . _ _ ~ - - - . . . - - - - . . . . - - - - . - - - . . . . - - - - ' - Var.bredd

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT SK-SLAGG

Figur 2.4: Lakvatten från provväg - krom och koppar.

(23)

-

.. ..

PROWAG AV SOPSLAGG I MALMO

Nickelhalter i lakvatten uppmätta under

1989-01-27 -- 1990-02-19

Ni(ppb)

1 0 0 . - - - ,

10

I- ---- ---

- Medelvärde ' - - - , - - - - ~ - - ~ - - - . - - - ' - Var.bredd 0.1

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT SLAGG-NI

.. ..

PROWAG AV SOPSLAGG I MALMO

Blyhalter i lakvatten uppmätta under

1989-01-27 -- 1990-02-19

Pb(ppb)

100 ---

10 ---

- Medelvärde 0.1 - - - . - - - . - - - . - - - . - - - . . - - - Varbredd

.Slaggslänt-övre Slaggväg-bank

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT

SLAGG-PS

Figur 2.5: Lakvatten från provväg - nickel och bly.

(24)

PROWÄG AV SOPSLAGG I MALMÖ

Zinkhalter i lakvatten uppmätta under

1989-01-27 -- 1990-02-19

Zn_-_:(p_:_p_:.b)_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _-,..,,,,.,,.,.,..--, 1000~

100 ---

10 ---

- Medelvärde L - - - - , - - - , - - - . - - - . - - - - . - - - _ _ , - Var.bredd 0.1 Dagvatten-väg Slaggslänt-nedre Grusväg-ref.

SLAGG-ZN STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT

.. ^..

PROWAG AV SOPSLAGG I MALMO

Kloridhalter i lakvatten uppmätta

1989-01-27 -- 1990-02-19

Cl(ppm)

100 --- ---

- Medelvärde 0.1 ~ - - - . - - - . - - - , - - - , , - - - , - - - - ' - Var.bredd

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT SLAGG-Cl.

Figur 2.6: Lakvatten från provväg - zink och klorid.

(25)

. . . .

PROWAG AV SOPSLAGG I MALMO

Sulfathalter i lakvatten uppmätta 1989-01-27 -- 1990-02-19

Sulfat(ppm)

1000 ---

--- 1--- .---

100 ---

- Medelvärde 10 . _ _ _ ~ - - - ~ - - ~ - - - ~ - - - ' - Var.bredd

Dagvatten-väg Slaggslänt-nedre Grusväg-ref.

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT SLAGG-504

Figur 2.7: Lakvatten från provväg - sulfat.

(26)

2.5 Lakförsök

2.5.1 Referenser till tidigare lakförsök

Inom projektet Slagganvändning Teknik och Miljö har flera olika lakförsök genomförts på slagg från sopförbränning. Studier har genom

förts för att studera slaggens variation över tiden men också i

rummet. Lakningsegenskaperna har studerats för ett flertal olika para

metrar. Resultatet finns redovisat i Kullberg, S. 1988.2. I denna studie lakades slagg enligt ENA-metodiken med L/8=4, dels med provmängden 125 gram, dels med 4 kg.

Resultat från lakförsök enligt ENA-metoden finns vidare redovisade i Kullberg, S. 1989.2: Fältdata - Provväg i Malmö. Där ingår även data från ENA-utredningen 1986.

Lakförsök finns även redovisade i Kullberg/Lundgren 1987: Miljöscena

rier. ,Delrapport 2 Aug 1988 i serien Slagg från Avfallsförbränning Teknik och Miljö.

2.5.2 Nya lakförsök - diffusionsförsök

Inom projektet har nya lakförsök genomförts. Dessa har genomförts enligt principen för diffusions- eller ytutlakningsförsöket, det sk

ULP (Uniform Leach Procedure) - försöket.

Försöket tillgår så att provet lakas statiskt i vatten (pH=4) under totalt ca 14 dygn. Vattnet byts med jämna mellanrum för att

upprätthålla en maximal gradient under försöket. För aktuellt grund

element beskrivs utlakningen i form av en diffusionskonstant eller som specifik utlakning (mg·m-²·dygn-1).

Lakvattnet som använts är ett avjoniserat destillerat vatten x <1 mS/m med pH = 4.0 (justerat med svavelsyra). Vatten har bytts vid en

ackumulerad laktid av 30 sek, 2 tim, 7 tim, 24 tim, 2 dygn, 3 dygn, 4 dygn, 7 dygn och 11 dygn.

(27)

åldrad slagg och prov 2 färsk slagg. Då lakningen utfördes ca 6

månader efter det att proverna togs kan en utvärderingen med avseende på deras ursprungliga ålder inte göras. Proverna har neddelats till 75 gram (torr vikt) vardera från ett 2 kg prov. Vattenkvoten vid inv

ägningen var w=19.7% (prov 1) respektive w=22.5% (prov 2). Proverna har lakats vid L/S=lO, dvs med en tillsats av 750 ml vatten. Efter lakcyklerna har vattnet dekanterats av, vattnet filtrerats i filter 45µm och analyserats för metaller och salter, pH och ledningsförmåga.

2.5.2.1 Teori

Den specifika utlakningen beskrivs enligt ekvationen

där J=specifik utlakning eller flux (kg/m²·s)

C₀=koncentrationen av ämnet tillgängligt för diffusion/utlakning. (kg/m³)

D=diffusionskonstant (m²/s) t=tid (s)

Vid bestämning av J i lakförsök gäller att

J=6M/(6t·A) där 6M=utlakad mängd under 6t (kg).

6t=tidsintervall (s).

A=provets totala yta exponerad mot lakvätskan (m2 ).

Således är utlakningen omvänt proportionell mot roten ur tiden vilket innebär att utlakningen avklingar relativt snabbt. Den totalt utlakade mängden av ett grundelement vid ytutlakning beskrivs enligt ekvationen

(28)

M= 2. A. Co . 00.s ·to.s ·n-o.5

där M=totalt utlakad mängd

A=restproduktens area (exponerade)

ULF-försöket med dess teori beskrivs mera utförligt av Kullberg ( 1988 .1).

Från analysresultatet av lakvattnen som erhålls kan den specifika ut

lakningen beräknas. ULP-försöket visar om utlakningen är diffusion

styrd eller styrd av en upplösning av produkten. Utvärderingen av detta finns ej beskriven i referensen ovan och ges därför i det följande, enligt Sloot et al (1987).

Om den specifika utlakningen plottas mot tiden i ett log-log diagram kommer lutningen på kurvan att vara -1/2 om utlakningen är diffusions

styrd. Är utlakningen betingat enbart av upplösning kommer lutningen att vara noll. Om å andra sidan utlakningen sker till följd av en kortare initiell avsköljning och materialet sedan ej är lakbart blir lutningen mindre än -1/2. Således:

ll{lg J/lg t) = 0 -+ Utlakning till följd av upplösning

ll(lg J/lg t) = 0 - -1/2 -+ Utlakning till följd av upplösning och diffusion.

ll(lg J/lg t) = -1/2 - Utlakningen diffusionstyrd

ll(lg J/lg t) =

>

^-1/2 _, Ej helt diffusionstyrd, diffusionen hämmad

Lutningen på kurvan ll(lg J/lg t} ger således ett besked om

hur materialet lakar, dess lakprofil. Desssutom anger storleken av den specifika utlakningen vilken miljöpåverkan som kan förväntas från restprodukterna.

(29)

2.5.2.2 Askans totala area

Lakningsegenskaperna för ett material är bl a beroende av den totala specifika ytan hos materialet. Med en hög specifik yta erhålls en hög utlakning och vice versa. Från en kornstorlekskurva kan den totala kornytan beräknas. Med antagande om sfäriska korn kan den totala

ytan beräknas (Gustavsson 1983).

A=M/Q· I:(6·0.4343)/(log(d(n+l) )-log(d(n))) · (1/d{n)-1/d(n+l)) · (P(n+l)-P(n)).

där d(n)=kornstorlek (m), maskvidd P(n)=vikt%/100 mindre än d.

M=jordens torrvikt (kg).

Q=korndensitet (kg/m³) .

Summationen sker i godtyckligt antal steg, i=l-n

Beräkningarna förutsätter att det föreligger sfäriska korn vilket normalt ej är fallet för slagg. De flesta siktkurvor för askar begrän

sas till 0.063 mm vilket ej beskriver karaktäristiken för finjorden.

Detta inverkar vid bestämningen av askans totala yta, dock med en kon

stant som följer med i beräkningarna.

2.5.2.3 Areabestämning - prov 1 och prov 2.

Slaggrusets totala yta bestäms med siktkurva enligt figur 2.8 till 58 m²/kg slagg eller 4.35 m²/75 g vilket utgjorde den lakade

mängden.

(30)

OBS! Fe/paginering. Sida 28 finns ej.

(31)

---

ULP- och ENA-försök på sopslagg jfr slaggslänt Malmö: 7.4-8.2 (år1)

9.0 ~pH_ _ _ _-,.---..cc---,---=,,....---,--- ~ ~ N A

8.8 Maxhalt

8.6 __/ ______ Prov2 ENA

8.4 --- --- Utlalmrt

8.2 .- Prov1 ENA

., ~ -..,

8.0

..

^.., .· ... MaxhaJt

7.8 j :-:__: -_,-.

7 ,: Prov1 ENA

7.6 · ·-...-·· --- ULP

7.4 Prov2

72 - ULP

TI Prov1

0 2 4 6 8 10 12

Tid(dygn)

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT STI.1-PH

Lakningsprofil-el .kond.

ULP- och ENA-försök

på

sopslagg jfr slaggslänt Malmö: 30-185 mS/m (år1)

el.kond. --- Ut1akbart

(mS/rn) Prov 2 ENA

SOQ,..---~

. ··_...::·} . .. -··· Maxhalt 450

, / ; Prov2ENA

..,.: ....

400 _..

_.,·· Utlakbart

350

Prov 1 ENA 300

250 · Maxhalt

Prov 1 ENA 200

150 .... --- ULP

Prov2 100

50 ---.t.-:..-.- - ULP

---^------^{--- ---}---^-^- Prov 1

2 4 6 8 10 12

Tid(dygn)

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT STM-ELKO

Figur 2.9: Lakprofil på slaggrus för pH och el.kond. vid ULP- och ENA

lakning. Maxhalt=Lakningen sker under totalt 4 dygn med tillsättning av nytt material dygn 0, 1, 2 och 3. pH och x mäts efter dygn 1, 2, 3 och 4. Dygn 4 har L/S=l erhållits. Utlakbart=Lakningen sker under totalt 4 dygn med tillsättning av nytt vatten dygn 0, 1, 2 och 3. pH och x mäts efter dygn 1 {L/8=4), dygn 2 (L/8=8), dygn 3 {L/S=12) samt dygn 4 (L/8=16). ULP=Lakningen sker under totalt 11 dygn, med

tillsättning av nytt vatten efter 30 sek, 2 tim, 7 tim, 1 dygn, 2 dygn, 3 dygn, 4 dygn, 5 dygn, 8 dygn och 11 dygn, då bestämning av pH och x sker.

(32)

Ackumulerad utlakning av aluminium

från ULP-försök med sopslagg jfr slaggslänt Malmö: 0,05 g/ton (år1)

ug/g, g/ton

2 5 ~ - - - ,

20 _I

◊

15

◊

10 ^X

0

0 X

0 Prov2

X Prov 1

2 4 6 8 10 12

Tid(dygn)

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT STM-ALAC

Lakningsprofil-aluminium

ULP-försök på sopslagg

Flux ug/m2 * d

1 0 0 0 . - - - , - - - -

. ... .... .

500 ·

K

X ~

·-◊x-,_

100 · 50 ·

0

^Diffstyrn

0 Prov2

x Prov 1 10~_.__-'--'--'-'--~--'---'---'-"--_.____.__,__-'--'-_-'--'--L-'--'

0.01 0.1 1 10 100

lid(dygn)

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT STM-AI.FL

Figur 2.10: Ackumulerad och specifik utlakning av aluminium.

(33)

Ackumulerad utlakning av krom

från ULP-försök på sopslagg

jfr slaggslänt Malmö: 0,0017 g/ton (år1)

ug/g, gfton 0.14 ....

0.12 ..

0.10 ... . X

0.08 ... ·

0.06 ... ... x

X

0.02 ... ·

x Prov 1 0'---'-~~-~'---'---'--~~~~~-~~----'--~~

0 2 4 6 8 10 12

Tld(dygn)

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT STM-cRAC

Lakningsprofil-krom

U LP-försök på sopslagg

Flux ug/rn2 • d

1 0 ~ - - - .

1

. -. ---....

0.1 ·

0

Diffstyrd

Prov1 0.01 '---'---''--'---'--'----'---'---'--'--'---'---'---'--'---'---'-_.___--'--'--' ^X

0.01 . 0.1 1 10 100

Tld(c:fygn) STJUENSGEOTEKNISKA INSTITUT

Figur 2.11: Ackumulerad och specifik utlakning av krom.

(34)

Ackumulerad utlakning av koppar

från ULP-försök på sopslagg jfr slaggslänt Malmö: 0,016 g/ton (år1)

ug/g. g/ton

X

0.50

0

025 ··· .... ... ^◊· ⁰

0 0

0 Prov 2

x Prov 1 0 ' - - - ' - _ . . . _ ~ - ~ ~ - _ . _ _ . _ _ ~ ~ ~ ~ - ~ ~ - ~ ~ ~

0 2 4 6 8 10 12

Tld(dygn)

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT STM-QJAC

Lakningsprofil-koppar

ULP-försök på sopslagg

Flux ug/m2 * d

1 0 0 r - - - - ~ - - - , - - - ,

X i

10 ., ... ···-··· ... .

0

I

^X

0

1

0

^Diffstyrd

X◊ --lo 0

:c

w

^Prov2

0 ^X Prov 1

0.1 ...____,_____.__._---'--'_ _,_____,___,_--'--'-_..,_____,__,__-'--'-_~__,__~~

0.01 0.1 1 10 100

lid(dygn)

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT STM-CUFL

Figur 2.12: Ackumulerad och specifik utlakning av koppar.

(35)

Ackumulerad utlakning av bly

från ULP-försök på sopslagg jfr slaggslänt Malmö: 0,003 g/ton (1år)

ug/g, glton

0 . 5 , - - - = - - - ,

X X

0.4

X X

◊ ..0

0.1

0 Prov2

X X

0 ^◊

◊ X Prov 1

0 2 4 6 8 10 12

Ttd(dygn)

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT STII-PBAC

Lakni ngsprofi I-bly

ULP-försök på sopslagg

Flux ug/m2 • d

1 0 , - - - : - - - ,

~ X◊

^' ^X

1

."· :···~0:====.r···· ···

-

: 0 ~

\ ◊ X

i

0.1 ··· ···•·:-••••··· ···••···••i•··· ... ···••:•-·•···•• .. -·-···

t

X )x

0

^Diffstyrd

0 Prov2

1

◊ ^Prov¹

0.01 ~~~~~-~~_,_-'-'-_....___,___.__-'--'-_.,______,___,__,.___, ^X

0.01 0.1 1 10 100

Tld(dygn)

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT STM-PBFL

Figur 2.13: Ackumulerad och specifik utlalming av bly.

(36)

2.5

/

'

Ackumulerad utlakning av klorid

från ULP-försök på sopslagg jfr slaggslänt Malmö: 0.02 kg/ton (år1)

mg/g. kg/ton

3.0 . - - = . . . . ~ - - - " - - - : - - - ,

◊ I

◊

◊ <

X

I-

0 Prov2 Prov 1

2.0L-...I.__L--'---'--l___l--'-_.l__...J._...J..._-'---.Jl__L---L~-'-...J..._--'---'---'----'---'----' ^X

0 2 4 6 8 10 12

'-

TKi(dygn)

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT STM-CLACK

Lakni ngsprofi I - klorid

ULP-försök på sopslagg.

Flux mg/m2 • d

1 0 0 . - - - ,

10 ^◊

X

1

.... ... ... 0

^Diffstyrd

0.1

0 Prov2

X Prov 1 0.01 L----'---'---'---'--'---'----'----'--''--'---1.-....L..-...J...L....i----'---'--'-'--'

0.01 0.1 1 10 100

Tld(dygn) STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT

Figur 2.14: Ackumulerad och specifik utlakning av klorid.

(37)

Ackumulerad utlakning av sulfat

från ULP-försök på sopslagg jfr slaggslänt Malmö:0,28 kg/ton (år1)

mg/g, kg/ton

20,--:---=---=---,

15 _◊ ^◊

0

.. '!(' .... ···X ....

10 -◊ ^X

X

5

• Prov2

I Prov 1

0 ' - - - " - ~ ~ ~ . . . . , _ _ _ _ , ~ ' - - - ' - - - ' - - - ' - - ' - - - - ' - - - ' - - ' - ~ . _ . J . . _ - " - ~ ~ ~ ~ ~

0 2 4 6 8 10 12

Ttd(dygn)

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT STM-S04ACK

Lakningsprofil-Sulfat

ULP-försök på sopslagg

Flux rng/m2 • d

1 0 0 0 ~ - - - ,

100 ....

10

0

^Diffstyrd

0 Prov2

X

I

^X Prov 1

X

1~~~~~-~~~~-~~~~~-~~

0.01 0.1 1 10 100

Tld{dygn)

STATENS GEOTEKNISKAINSTITUT . STM-5041

Figur 2.15: Ackumulerad och specifik utlakning av sulfat.

(38)

i

Av metaller redovisade från fältförsöken finns ej kadmium, nickel och zink med ovan. Utlakningen av kadmium låg med undantag för tre vatten alla under detektionsgränsen 0.2 ppb. För nickel låg alla utom ett vatten under gränsen 2 ppb. Utlakningsmönstret för zink är något avvi

kande. I avsköjningsvattnet (30 sekunder), har en halt av 139 ppb ana

lyserats i prov 1. För samtliga andra vatten inklusive prov 2(30 sek}

blev halten zink under 0.2 ppb. Således har Cd, Ni och Zn ej medtagits redovisningen ovan.

Trots ett relativt högt L/S vid försöken (L/S=lO) kan den begränsade vattentillgången ha begränsat utlakningen. Flertalet kurvor anger en hämmad diffusion. Detta gäller för Cr, Cu, Cl, S04 och sannolikt även för de tre ovan nämnda metallerna Cd, Ni och Zn. Mot slutet av

försöket tycks dock Cr, Cu och Cl anta en diffusionsstyrd utlakning.

Pb har en mycket svårtolkad och fladdrig kurva som dock varierar kring en lutning -1/2. Endast Al uppvisar från början en diffusionsstyrd utlakning som dock mot slutet av försöket tenderar att styra över mot upplösningsutlakning (<-1/2). Detta har sannolikt pågått hela tiden då försöket till följd av för liten L/S -kvot hämmat diffusionen.

Det kan konstateras att utlakningen i ULF-försöket vida överstiger den faktiska utlakningen från slaggslänterna. Enligt teorin beskrivs den totala utlakade mängden M vid tiden t som

M=2· A· Co· (D/n) 0-5 · t0.5

Då Co och Där identiska i fält och lab kan vi anta att A och t ä r orsak till den stora skillnaden mellan fält och lab. I fält väts ju ej samma stora yta som i ett lakförsök där materialet vattenmättas helt och förblir så under flera dygn. Om vi antar att diffusionen i fält sker under en tid motsvarande den dubbla regntiden, dvs ca 25% av all

tid (det regnar 12-13% av all tid) erhålls följande ekvationer för fält och laboratorie.

M(lab)=2·A(lab)·C_{0 ·}(D/rr}~⁵-t(lab)~⁵ {1}

M(fält)=2· A(fält) · C_{0 •}(D/rr)o.5 · t(fält)0 · 5 (2)

t(fält)=0.25·t{lab} (3)

(39)

Ekv 1. 2. och 3. ger

A(fält)/A(lab)=M(fält)/M(lab)·2

Kvoten A(fält)/A(lab) anger hur många gånger mindre yta som varit aktiv i lakningen i fält än den teoretiska i laboratoriet.

Då M(fält)=den faktiskt uppmätta utlakningen i fält är relativt väl känd och M(lab}=utlakningen i lakförsöken i laboratoriet är väl känd kan areafaktorn, 1/(A(fält)/A(lab)) uppskattas, se tabell 2.6.

Tabell 2.6: Bestämning av areafaktorn 1/(A(fält)/A(lab)) genom analys av faktiska lakdata i fält och laboratorie.

Ämne Ackumulerad utlakning M(lab)/M(fält) 1/(A(fält)/A(lab)) M(lab) M( fält}

(ULP lldygn) ll/365·1år(tot)

Al 19 g/ton 0.0015 g/ton 12700 6300

Cr 0.11 g/ton 0.00005 g/ton 2150 1070

Cu 0.35-0.75g/t 0.00048 g/ton 730-1560 370-780

Pb 0.23-0.47g/t 0.00009 g/ton 2500-5200 1200-2600

Cl 2.9 kg/ton 0.00060 kg/ton 4800 2400

S04 10-15 kg/ton 0.0084 kg/ton 1190-1790 590-890

MEDELVÄRDE (alla): 3620 1800

MEDELVÄRDE (exkl Al): 2490 1240

Den aktiva ytan på ett ton slagg i fält skulle med dessa antaganden vara ca 58000 m²/1800=32 m2 • Skillnaden i areafaktor varierar inom en faktor ca 10. Detta beror dels av ej tillräckligt bra bestämning av utlakning i fält men kan också vara en funktion av pli-skillnader mellan fält och lab. Skillnaden mellan lab och fält kan således bero dels på att slaggen är våt under endast 25% av total tid, dels på att den lakaktiva ytan är ca 1800 ggr mindre i fält än i lab.

(40)

Vid små mäktigheter på slagg vilket är aktuellt i slänterna samtidigt som de ligger ovan grundvattenytan och har en hög genomsläpplighet kommer utlakningsgradienten sannolikt att vara hög, dock ej så hög som i laboratoriet. Detta medverkar givetvis också till skillnaden

mellan fält och lab.

Den faktiskt utlakade mängden av de i tabell 2.6 uppräknade ämnena är avsevärt mindre i fält än i laboratorium räknat per ton under det första året. Hur stor den framtida utlakningen blir beskrivs i kap i tel 2.6.3.

2.6 Miljöscenarie 2.6.1. Nederbörd

För att kunna bedömma utlakningen totalt måste nederbördsmängden vaea känd. Denna anges för Malmö under försöksperioden i tabell 2.7.

Tabell 2.7: Nederbörd vid SMHI:s station Malmö under föesökspeeioden.

Månad Nederbörd (mm)

1989

Jan 6

Febr 19

Mars 44

April 19

Maj 8

Juni 39

Juli 58

Aug 122

Sept 8

0kt 80

Nav 31

Dec 49 Totalt 1989: 483 mm

1990

Jan 33

Febr 39 Totalt försöksperioden: 555 mm

(41)

I Kullberg/Lundgren (1987) redovisas en miljöscenarieberäkning basera

de på laboratoriedata från skakförsök. Nu föreligger ett års mätdata från fält. Med dessa som grund genomförs en beräkning av den miljöbe

lastning som slagganvändningen men även grusanvändning och deposition från bilar och atmosfär (dagvatten väg) i detta fall gett upphov till.

Data från förstärkningslager av slagg är begränsade (se tabell 2.5). I den jämförelse som görs nedan ingår därför bara data från dagvatten, slaggslänt samt grusväg (referens).

Förutsättningar för miljöscenarieberäkning. (resultat tabell 2.8)

*Vägenslängd: 1 km.

*Vägensbredd (asfalterad): 9 m

* Slänternas bredd: 4 meter (2 st x 2 m)

*

Medeldjup av slagg i slänt: 0.5 m

* Dagvattenproduktion: 90% av nederbörden, dvs 500 mm.

* Lakvattenproduktion slänter: 60% av nederbörden, dvs 330 mm.

* Data från slaggslänt-övre används vid beräkningen.

Kommentarer.

Utlakningen från slänter respektive kontamineringen från dagvattnet (avrinning vägyta) skiljer sig ej nämnvärt åt. Slaggslänterna avviker med en högre utlakning av framför allt sulfat, men även zink och alu-

minium är högre än från dagvatten-väg.

Utlakningen från grusvägen som är referensväg är i vissa fall högre än från slaggslänten, vilket är noterbart. Naturgruset har ej närmare undersökts, inga lakningar är utförda på detta material.

Uppmätningarna och beräkningarna visar att utlakningen från 2 meter breda icke täckta slaggslänter på ömse sidor vägen ger upphov till samma miljöbelastning som dagvattnet från en 9 meter bred

asfalterad väg i Malmö.

Vägslänterna med konventionellt grus avger också metaller och salter.

Det har i detta sammanhang ej undersökt i vilken omfattning som det härrör från materialet eller kommer via deposition från atmosfären.

(42)

Tabell 2.8: Beräkning av utlakade mängder år 1 från provvägen av slagg och naturgrus vid Malmö/Spillepeng i gram/km väg baserat på faktiska data från 1989-90. Angivet intervall av utlakade mängder anger plus/minus en standardavvikelse.

Ämne Utlakade mängder i gram/km väg år 1

Dagvatten Slaggslänter Grusvägsslänter (referensväg)

Al-Aluminium 0.9-320 16-520 80-3700

Cd-Kadmium 1.0-3.4 0.2-1.2 0.3-4.4

Cr-Krom 3.2-12.0 2.9-9.2 1.8-14.3

Cu-Koppar 37.8-165 13.2-102 6.2-460

Ni-Nickel 5.0-120 20.3-81 5.1-30.2

Pb-Bly 1.4-29 0.6-27 1. 2-360

Zn-Zink 13-220 11-820 11-900

Cl-Klorid {kg/km} 5-160 28-120 95-460

S04-Sulfat (kg/km} 120-750 130-1900 170-430

pH 7.2-7.9 7.4-8.2 7.3-7.9

el.kond. (mS/m) 25-62 30-185 30-230

2.6.3 Framtida utlakning

Utlakningen som här angetts gäller det första mätåret 1989-90. Vad kommer att hända i framtiden? Hur snabbt kommer koncentrationerna att minska? Under.hur lång tid kommer utlakningen att pågå? Vilken är den totala potentialen i slaggen? Vilken ackumulerad utlakning kan

påräknas? Dessa frågor skall nedan söka besvaras.

kapitel 2.5 redogjordes för lakförsök på slagg i laboratorium. Ut

lakningen följer diffusionsteorin dock i fält med en begränsad aktiv lakyta samt begränsad aktiv laktid. Den aktiva lakytan i fält blev ca 1800 ggr mindre än i laboratorium. Laktiden i fält uppskattades till den dubbla regntiden, dvs ca 25% av all tid (ca 2200 timmar/år). Med I

(43)

Utlakningstrend - prognos

Kumulativ utlakning från slaggslänter i förhåIlande till år 1.

Kumulativ utlaknng

15--- ^...

' 0 '--'"

^-

^.

...

^: ^ool_.;

c:Jo

...

_o-·^....-1^~

. 0 0

• -;::i.Cl •

10 ...: ... 6 ..:-?r:;: ... ;- ... ..

. 0-;::; . •

. oO . .

• ,;::::1,-::>o

- <?

...

^{/ )}^{( ) .}

/:0 \ : : :

5 ... ·,-:,-· ... ·.· ... _. ... : ... .

t- ,(,~;,. • .. ..

...

^;,{·

1..../ / ' ._

Salt/meta!

o---~•_..•--·--·--·-·--·----·-··-·-·-o~

0 100

Tnäi

STATENS GEOTEKNI9<A 1NSTTIUT

Utlakningstrend - prognos

Lakvattenkoncentration från slaggslänter i förhållande till år 1.

Relativ halt i

lakvatten

1.0 l

..

0.8

~

· · · ·; · · · '. · · · ·; · · · 0.6 ~. · · · .: · ... : ... : ... . J

!~ .

04

.

^.~

""

...

.

: .. ···:···

.

... : ... .

l . . .

- ,, ^: ^: ^: ^.

02 · · · ₀

_-

_' _•

-41i11..._,,~· · · ·: · · · ·: · · · _: ... ...

^~

^. ...

^~

^. ...

^~~

...

^~

I • I t f t 11111

Saltknetal

I • • • • I 111111

0

100

15.l 200

Toärl

STA"f8\S GEOTS<NIS<A IBTITUT

Figur 2.16: Generell prognos av kumulativ utlakning och halter i förhållande till mätåret 1989-90.

(44)

kännedom om utlakningen år 1 vid slaggvägen kan den framtida trenden prognosticeras i generella termer. Den ackumulerade utlakningen ökar

t) ⁰⁵

proportionellt mot roten ur tiden (0.25 · och således minskar koncentrationerna med inversen till roten ur tiden, se figur 2.16. I diagrammen utgör år 1, mätåret 1989-90. Mängden respektive koncentra

tionen har satts lika med 1 år 1.

Som framgår av figur 2.16 kommer det år 10 att ha lakat ut 3 ggr mängden år 1. År 100 kommer den ackumulerade utlakningen att vara 10 ggr så stor som år 1. Koncentrationen i lakvattnet avklingar så att en halvering har skett år 4. År hundra blir koncentrationen en tiondel av år 1.

Det framgår av de redovisade utlakningskaraktäristika från ULP

försöken att att huvuddelen ~v det utlakbara har lakats ut under den totala försökstiden 11 dygn (utplaning av kurvan). Anta att denna mängd utgör det totalt utlakbara. Utlakningen år 1 kan då ställas i relation till detta (tabell 2.7).

Tabell 2.7: Relation mellan utlakat år 1 och totalt utlakbart (ackumulerat ULP-försök under 11 dygn).

Ämne Utlakat årl/totalt utlakbart

Al 0.0026

Cr 0.015

Cu 0.021-0.046

Pb 0.0064-0.013

Cl 0.0069

S0₄ 0.019-0.028

MEDELVÄRDE: 0.018

(45)

Ca 2% av de tillgängliga ämnen lakas ut år 1. Kommer utlakningen att följa teorin för diffusionsstyrda processer har hälften lakat ut om 625 år, och praktiskt taget avstannat om 2500 år.Utlakningsförloppet är således mycket långsamt.

Scenariet som redovisas dels för år 1, dels för framtiden gäller öppna slaggytor i slänterna. Den slagg som placerats i vägkroppen har hit

tills givit för lite lakvatten för att ligga till grund för en bra utvärdering. För denna slagg gäller att koncentrationerna från den kommer att vara högre beroende på en längre uppehållstid, men lakvat

tenrnängderna kommer att vara mindre. Vid mäktigheter på slaggen i förstärkningslager som är i paritet med släntmäktigheten är den poten

tiella miljöbelastningen samma. Skillnaden ligger i tidsfaktorn. Ut

lakningen från slänter och bank under asfalt som är relativt tät förskjuts över tiden. i3ankutlakningen kommer senare. När den kommer beror bl a av hur underhållet av vägen sköts {lagning av asfalt etc).