Lokal behandling av sigevann fra deponi

Transkript

1 Seminar Vannforeningen Lokal behandling av sigevann fra deponi Trond Mæhlum Seniorforsker Bioforsk Jord og miljø, Ås

2 >1500 deponier registrert i 2006 < 100 aktive

3

4 Leachate contamination

5

6 Planlegging av tiltak 1. Kartlegge sigevannets mengde og sammensetning 2. Resipientvurderinger 3. Utredning av tiltak: Overføring RA, Lokal forbehandling eller Lokal behandling 4. Naturgrunnlagets forutsetninger for lokal behandling: arealtilgang, jordtype, jordmektighet, klima, avstand til resipient 5. Driftsintensivt kompakt vs driftsekstensivt arealkrevende?

7 Renseanlegg for sigevann Kravspesifikasjon? Tilfredsstiller rensekrav (resipientvurderinger, nasjonale miljømål) Tilpasset sigevannets sammensetning Stor toleranse for hydrauliske- og stoffkonsentrasjoner Enkelt å automatisere Kostnadseffektivt Minimalt driftstilsyn pga lang levetid Utnytter energi/varme/avfall fra deponiet til rensing?

8 Vannbalanse Qinn = Qut Nedbør Fuktighet i avfallet Fordamping DEPONI Kontrollert utlekking Uavskjærte bekker og annet overflatevann Diffus utlekking Grunnvann

9 Nedbør og sigevannsproduksjon Bølstad - nedbør og avrenning 2003 mm/d m3/d

10 Kompakte reaktorer Intensive prosesser Energi og kjemikalier Høy renseeffekt Bedre egnet for deponi i aktiv fase Fysiske-kjemiske rensemetoder: Oksidering våtoksidasjon lufting med gass eller luft høy temperatur/trykk hydrogenperoksyd ozon Membraner ultrafiltrering 1-10 bar omvendt osmose bar Filtre aktivt kull lav ph (bark) høy ph (leca, betong) Kjemisk felling

11 Biologiske metoder Aerob luftet lagune aktiv slam/sbr biorotor rislefiltre/biofiltre Anaerob deponiet filtre slamrektor Ideell forutsetning mikrobiologi: C/N/P = 150/30/1

12 Naturbaserte rensemetoder: Infiltrasjon (natural attenuation) Våtmark Vegetasjonsfiltre og vanning Arealkrevende Ekstensive robuste prosesser Lave driftskostnader Lite el energi og kjemikalier Moderat høy renseeffekt, sesongvariasjoner

13 Kombinasjonsløsninger Mest utbredt siden sigevannet har en kompleks sammensetning som krever ulike renseprosesser En rekke parametere krever god oksygentilgang Uten forbehandling og slamfjerning tettes filtre

14

15 Eksempler lokale behandlingsanlegg for sigevann fra kommunale deponier i Norge Fyllplass Bjørke Erikstammen Dal Skog Sandmoen Rebneskogen Motland Ødegården Nilsbukjerr Esval Bølstad Støleheia Toraneset Bøler Rokke Soleskog Spillhaug Grønmo Trollmyra Teigen Kommune Byggeår Komponenter Voss 1978 Luftebasseng Flekkefjord 1980 Luftebasseng Ullensaker 1981 Luftet lagune (oksygenering), infiltrasjon Overhalla 1983 Oksygenering, kalkfelling, flokkul./sedimentering Vestre Slidre 1985 Luftet lagune, biodam, myrinfiltrasjon Kvinesdal 1989 Biodam, sandfilter Nes 1993 Returpumping Kragerø 1993 Luftebasseng, aktivslam, felling Nes Luftet lagune, sedimentasjon., våtmarksfiltre Ås 1994 Luftet lagune, sedimentasjonsdam, filtre Kristiansand 1995 Luftet lagune, sedimentasjon Vindafjord 1996 Returpumping, vegeatsjonsspredning (vanning) Sørumsand 1996 Luftet lagune, sedimentasjon, div filtre, RA2 Sarpsborg 1997 Bioreaktor (SBR), våtmarksfilter Moss 1997 Luftet lagune, kom. nett Aurskog-H 1997 Akvifer, luftet lagune, våtmark/dammer Oslo 1998 Luftet lagune, sedimentasjon, vegetasjonsfiltre? Hadeland 1998 Luftet lagune, sedimentasjon, infiltrasjon Nesodden 1999 Luftet lagune, biodam, grunn våtmark

16 Infiltrasjon og ekstensive filterløsninger

17 A gravel pit in a glaciofluvial terrace

18 Buktamoen Landfill - Profile in the glaciofluvial terace

19 Infiltrasjonsanlegg Slamavskiller Støtbelaster/pumpekum (Fordelingskum) Infiltrasjonsfilter (grøfter eller basseng)

20 Infiltrasjon i lukket basseng Aktuell renseløsning for etterpolering av godt renset sigevann God renseeffekt, billigste og god renseløsning dersom: Stabil lav Q, tilgjengelig areal, sand/grus-masser, > 3 m til grunnvann

21 Infiltrasjon av sigevann i åpne basseng

22 Åpen basseng-infiltrasjon Basseng for infiltrasjon Basseng for sedimentasjon Umettet sone av sand/grus Vassdrag Grunnvann Aktuell renseløsning for etterpolering av godt renset sigevann God renseeffekt, billigste og beste renseløsning dersom: Stabil lav Q, tilgjengelig areal, sand/grus-masser, > 10 m til grunnvann Krever usjenert beliggenhet, ingen andre grunnvannsinteresser

23 Eksempel fra Buktamoen, Troms Luftebasseng, sedimentering, åpne infiltrasjon og våtmark erstatter åpen infiltrasjon og returpumping fra 2006

24 Eksempel: Spillhaug Rensepark for sigevann, Aurskog Høland kommune Rensing i akvifer, pumping, luftet dam, grunne våtmarker Nedbør Gassemission Overvåkingsbrønner Deponi 20 m Landfill B6,B9 B5 B7 Rensepark Sand 15 m Sigevann Sand / grus K1 Bekk Berggrunn 250 m Grounnvanns transport Fjellterskel Kilde

25 Eksempel: Lier Resirkulering med filter og energiskog Forutsetter små sigevannsmengder Forsøk utført i Norge med dysespredning på dekk-klipp, ABS bark/leca og salix/populus beplantninger (COWI: Kolonprosjektet) Fungerte tilfredsstillende hydraulisk og for tungmetallbinding, øvrige rensedata ikke publisert Omfattende erfaringsmateriale i Danmark og Sverige

26 Biofilter med sprededyser på åpen filterflate

27 Erfaringer - Filterløsninger Jordinfiltrasjon og støtbelastede biologiske filtre: Krever god aerob forbehandling med slamfjerning Forutsetter svært lav belastning (store arealer) Belastning som for avløpsvann eller lavere Risiko for gjentetting, spesielt ved ferskt avfall Potensiale for å utnytte restavfall som filter, f. eks knust betong, kutt av bildekk

28 Erfaringer selvrensing i porøse filtre Mettet strømning i naturlige avsetninger Rensing i umettet sone/filter mer effektiv, men det er ofte store volumer tilgjengelig for selvrensing i mettet sone (mindre akviferer) nedstrøms mange norske deponier som kan brukes som ekstra sikkerhet Effektiv tilbakeholdelse av metaller og nedbrytning av org stoff, nitrogen og mange organiske miljøgifter Krever store arealer/volumer og god kontroll av hydrogeologi Konflikt med krav til tetting og andre brukerinteresser

29 Luftet lagune, sedimentering

30

31 Luftet lagune Formål: Tilføre oksygen, utjevne variasjoner i sigevannsmengde og kvalitet Oksygenforbrukende stoff: Organisk materiale, Fe, Mn, NH4-N Dimensjonering: organisk belastning, vanligvis BOF: Oksygenbehov til prosesser kan beregnes: 0,7-1,4 x BOF mengden som fjernes 4-5 x NH 4 -N mengden som skal fjernes 0,2 x Fe2+ mengden som skal fjernes

32 Bølstad renseanlegg, Ås i Akershus Stoffkonsentrasjoner (mg/l) og anleggets renseeffekt (% reduksjon) i driftsåret Parameter (mg/l) KOF TOC BOF SS N-tot NH 4 -N Klorid * Jern Råvann, S Ut lagune, S Reduksjon (%)

33 e250 Bølstad - Reduction of COD and BOD

34 Temperaturvariasjoner i luftet lagune Bølstad, Ås D e g. C els iu s Raw leachate Effluent lagoon Effluent wetland filter Date

35 Nitrifikasjon og temperatursammenheng (Bølstad RA, Ås) N H 4 -N a n d N O 3 -N, m g /l NO3-N out lagoon NH4-N out lagoon Lagoon Temp., C L a g o o n te m p, C

36 Erfaringer - Luftet lagune og sedimentering Enkel teknologi med få driftsproblemer Krever vanligvis tilsetning av fosfor regelmessig Renseeffekter: Organisk stoff % sesong- og parameter avhengig NH4-N % sesongavhengig Tot-N % sesongavhengig Jern > 75 % Patogener Høy (få data) Miljøgifter Variabel

37 WaterCare SBR-reaktor

38 SBR + Våtmark

39 Konstruerte våtmarker og dammer

40 Våtmarksfilter

41 Esval rensepark våtmarksfilter med grus og lettklinker dekket av veksttorv

42 Esval treatment plant - constructed wetland filters

43 Esval rensepark ( ) Recipient Open wetland ponds Areated lagoon Wetland filters Sedimentation pond

44 Salix sp. and takrør i Bølstad våtmarksfilter - testanlegg (1m x10 m)

45 Bølstad. Removal efficiency - Total nitrogen 150 Raw leachate Out aerated lagoon Out Wetland 100 m g / l

46 Rensedammer og grunne våtmarker (fangdammer) Forskjellige komponenter etter hva dammen skal rense Areal minst 0,1 % av nedbørsfeltet Sedimentasjonskammer % av totalt areal adskilt av permeable terskler

47 Optimal utforming mht strømningsforhold - hydraulisk effektivitet i dammer

48 Eksempel: Spillhaug rensepark Vannmengde : 165 m 3 per dag m 3 per år Oppholdstid : ca 20 dager Areal lagune : 1,3 da Volum 2000 m 3 Areal våtmark: 2,7 da Dybde 0,3-1,5 m Unsaturated zone Pump Aereated lagoon Sedimentation pond Constructed Wetlands Stream

49 Spillhaug rensepark, Aurskog Høland

50

51

52 Innløp våtmark Utløp våtmark

53 Total removal: Choride, El. cond. Iron, COD, Tot-N, NH4-N, NO3-N TOC Cl, mg/l Cond, ms/cm Fe, mg/l KOF, mg/l ,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, NH4-N, mg/l N-tot, mg/l TOC, mg/l BOF, mg/l

54 Eksempel: Löt avfallsanlegg, Vallentuna i Sverige Luftet lagune, biodam, våtmark, torvfilter, vanning i skog

55 Erfaringer konstruerte våtmarker Tilplantet dam (våtmark/fangdam) Belastningsrater: l/m2/d Oppholdstid > 7 dager Nitrogenfjerning (forutsetter nitrat): 200 kg/daa/år Effektiv retensjon av jern Effekt for organiske miljøgifter (få målinger) Våtmarksfiltre Krever grovt filtermedium (min mm) Belastningsrater: l/m2/d Oppholdstid > 7 dager Problem med gjentetting Sigevannet må forbehandles En aktuell løsning for nedlagte deponier

56 Thorud Enebakk Plassert i ravinedal Resipient Børterelva Nedlagt 1979 Sigevann ca 50 m3/d Tiltak under etablering 2006: Sedimenteringsdam 2 fangdammer/ konstruert våtmark

57 Renseevne miljøgifter i dammer og våtmarker Tungmetaller: 40-90% reduksjon Organiske miljøgifter: F. eks BTEX, PAH, fenoler, oljekomponenter og plantevernmidler: Svært variabel reduksjon % Avhengig av konsentrasjonen, kjemisk struktur, molekylvekt, oppholdstid, årstid (vanntemperatur)

58 Endringer i sigevannet over tid: Frigjøring av feks. Sulfider?. Løselighetsprodukter: Bundet Noe bundet Ikke bundet HgS ZnS As Cu2S NiS Cr PbS CdS FeS MnS

59 Deponier med forbehandling Utfasing av våtorganisk stoff og miljøgifter Økt andel av forbrenningsavfall -> Behov for tiltak Mye salter og fortsatt noe nitrogen og organisk stoff, men større fokus på tungmetaller Mindre organisk stoff gir mindre sulfidbinding og sorbering av metaller Bedre kontroll av vannmengder -> fysisk kjemisk behandling mer aktuelt

60 Begrensninger med naturbasert renseteknologi for sigevann Nok kunnskap? Relativt få erfaringer i Norge og internasjonalt sammenliknet med annen teknologi. Ofte stedstilpassede løsninger Renseeffekter gode nok? Sesongvariasjoner og beregningsproblemer i effekt når store arealer inngår Natur- og miljøvern hensyn? Bruk av naturområder til rensing = spredning uten kontroll? Rensing av sigevann i grunnen uten oppsamling: - geologiske barrierer vs andre brukerinteresser. Sigevannspåvirket grunnvannet vil være uten verdi for andre interesser

61 Konklusjoner/anbefalinger Det finnes en omfattende meny av renseteknologi som kan benyttes for sigevannsrensing - oftest i kombinasjoner Må vurdere type avfall og mengde (hydrologi) og konsentrasjoner i sigevannet, foruten resipientforhold (flerårig overvåkning som fanger opp ekstrem situasjoner) Lufting i dam/reaktor etterfulgt ekstensive filtre kan ha god rensing for organisk stoff, nitrogen og jern, men kan ha problemer ved lav temperatur. Slam må fjernes før filtre Naturlig behandling (umettet sone, grunnvann, myrområder) kan gi en effektiv behandling men krever dokumentasjon, overvåkning (og ofte forbehandling) Generelt begrensede erfaringer med rensing av miljøgifter i lokale sigevannsanlegg da overvåkningen har omfattet inn- eller utløp av anlegg

62