Presentasjon av renseløsninger for tunnelvaskevann

Presentasjon av renseløsninger for tunnelvaskevann Eilen Arctander Vik Mona Eftekhar Dadkhah Norsk Vannforening Fagtreff 20. Mars. 2017 Miljødirektoratet, Oslo 1

Innhold Tunnelvaskevann miljøproblem? Rensesystemer i bruk? Resipienter? Resultater av gjennomførte studier av ulike renseløsninger Oppsummering 2

Rensing av vaskevann fra tunnel Vaskevann fra tunnel Høye konsentrasjoner av trafikkforurensninger Bruk av vaskemiddel (0,5-1,0 %) Akutt giftig for dyreliv i vann (vaskemiddel & tungmetaller) Status tunnelvaskevann: Renseteknisk komplekst avløpsvann Lite spesifikk og konkret kunnskap tilgjengelig Oppdragsgiver: Statens vegvesen Region Øst/NORWAT Aftenposten Nett 21.febr 2013: «Tunnelene i Oslo blir ikke vasket på grunn av rumpetroll»

Rensesystemer i bruk i Norge Store variasjoner i vannkvalitet komplekst 90 % av tunneler ingen rensing Oppsamling av vaskevannet inni fjellhaller/utenfor Sendes inn på kommunalt nett Renses i utendørs rensedammer (naturlig nedbrytning) Slippes gradvis ut i lokal resipient Nordbytunnelen o Tunnel: 3.8 km lang; 4 felt o Vasking: 2-4 ganger per år; o 250 til 500 m ³ /vask; o ~ 600 L vaskemiddel for vegg og tak o Miljømål <10 µg/l Cu and <50 µg/l Zn 4

Vaskevann fra tunneler Sted Land ph Cd Pb Cu Zn TSS µg/l µg/l µg/l µg/l mg/l Nordby Norge 7.41 1.79 93.6 260 2600 2260 Frejus Frankrike- - - 2750-8700 2960 Italia Mont Blanc Frankrike - - 5200-15000 - 4800 5820-23200 Chamoise Frankrike - - 3100-4800 2255 Les Monts Frankrike - - 12-9900 6678 Fourviere Frankrike - - 26 - - 2354 Ringnes Norge 7.5- - < 0.516 11-119- - 7.9 28 7510 Engelberg (eøst) Tyskland 8.45 0.011 0.71 5500 12000 4680 Nordby,SmihagenVassum Norge - - 170 680 13800 3030 Lokale krav brukt for utslipp til Nordbytunnelens resipient, Årungsbekken: Cu <10 µg/l Zn < 50 µg/l

Vaskevannets sammensetning sammenlignet med resipientkrav Vaskevannsprøver fra Nordbytunnelen OiW mg/l PAH µg/l Tot-P mg/l Tot-N mg/l TOC mg/l TSS mg/l Sommer (2014) 3,2 5 5,6 11,5 155 544 Vinter (2015) 27 120 35 15 654 28000 God kvalitet innsjø 0,07 11.3 11 0,4 3,5 3 Påslipp til kommunalt nett, eksempel 20 10 60 200 400 Kystfarvann (marint miljø) 0,07 2,4 12 0,25 Vaskevannsprøver fra Nordbytunnelen Zn µg/l Cu µg/l Cr µg/l Pb µg/l Hg µg/l Cd µg/l Toks. TU Sommer (2014) Vinter (2015) God kvalitet innsjø Påslipp til kommunalt nett, eksempel Kystfarvann (marint miljø) 2400 350 44 20 0,02 0.4 5 44000 4400 1100 500 0,3 56 2 11 7,8 3,4 1,3 0,05 0,08 0,01 500 200 50 50 2 2 2 2,9 0,64 3,4 2,2 0,05 0,24 0,01 6

Renseteknisk utfordring Vaskemidlet kompleksbinder tungmetaller: Cu og Zn utfordring for Nordbytunnelen Vaskevannet er toksisk Kontainerbasert løsning, sende vann til kommunalt renseanlegg eller lokale løsninger? Rensedammer eller oppsamlet vann i tunell vanlig Sedimentering, Aerob og/eller Anaerob nedbrytning

Vannmengder; eks. Nordbytunnelen Mengde / vask (m³) 500 500 500 Pumpetid (timer) 5 10 20 Beregnet mengde (m³/t) 100 50 25 Beregnet mengde (l/sec) 28 14 7 Vannrate i renseanlegget avhenger av volum og tid bufferkapasitet vi kan benytte. Nordbytunnelen vasker vann ca hver 3. måned og har 500 m ³ buffer/ lagringskapasitet I Oslo har vi tunneler uten noen lagringskapasitet for vannet

Stasjonære renseanlegg/pakkeanlegg Komplette renseanlegg bygget i tilknytning til tunnelen Finnes eksempler på dette fra utlandet. Teknologileverandører tilbyr pakkeløsninger Hvilke krav skal vi stille? Hva er BAT-Best Available Technique? Komplett renseanlegg - Sveits -Flow reduction, pumping, sedimentation, filtration ~6 mill. -Huge capacity, and cost effective i.e. cost per treated m2 S. Meland (2015)

Stasjonære anlegg - utfordringer Manglende plass i f.eks. urbane områder gjør bygging av stasjonære renseanlegg utfordrende Komplekse renseløsninger vil kreve kompetent personell Drift/vedlikehold ph justering rest-metallkonsentrasjoner

Oversikt gjennomførte labtester Råvann Råvann Sedimentert vann Biologisk behandlet vann Foregår i mange tunneler i dagukontrollert? Filtrering ph justering Aerobisk Anaerobisk Semi-Aerobisk ph justering Kjemiskfelling Kjemiskfelling Kjemiskfelling Kjemiskfelling Kjemiskfelling Filtrering Polering Polering Polering Polering Polering 11

Zn- filtrert (µg/l) Cu- filtrert (µg/l) KOF (mg/l) Turbiditet (NTU) Vannkvalitetsendringer Noen måleresultater Anaerob Luftet Biologisk Anaerob Luftet Biologisk 1000 500 800 600 400 200 400 300 200 100 0 Start 1 uke 2 uker 3 uker 4 uker 6,3 uker Tid etter prøvetaking 0 Start 1 uke 2 uker 3 uker 4 uker Tid etter prøvetaking 1600 Anaerob Luftet Biologisk 500 Anaerob Luftet Biologisk 1200 800 400 400 300 200 100 0 Start 1 uke 2 uker 3 uker 4 uker 6,3 uker Tid etter prøvetaking 0 Start 1 uke 2 uker 3 uker 4 uker 6,3 uker Tid etter prøvetaking

Eksisterende stasjonære Sedimenteringsbasseng renseløsninger anaerobe forhold slamfjerning kontrollert uskiftning av vann

Behandling av råvann/ ingen forsedimentering Ingen forsedimentering/ kun ph justering ph~12 Råvann 2400 350 Ingen forsedimentering/ kun kjemiskfelling ph justert ~ 12 10 220 Resipient En mulig løsning for å nå strenge krav mer slam, behov for fellingskjemikalie og ph justering opp og ned før utslipp driftsoppfølging Tungmetall(µg/l) Zn Cu PIX-ingen ph justering 150 26 PIX-pH justert ~ 12 19 20 14

Forbehandling sedimentering 1-5 uker / 25 C Kjemiskfelling med PIX Råvann 2400 350 1 uke (kort sed) 1000 99 5 uker (lang sed) 120 9.5 1 uke / 4 C 1 uke-ingen ph justering 160 9.9 1 uke-ph justert (~12) 43 5 5 uker-ingen ph justering* 8 2 5 uker- ph justert (~12) 48 5.1 * NaAlO 2 benyttet for kjemiskfelling. Resipient Sedimenteringstank 1 uke 1900 190 15

Turbiditet (NTU) Forbehandling sedimentering Etter 1 ukes sedimentering en vannkvalitet 500 1-20 C 400 300 200 2-20 C 3-20 C 4-4 C 5-4 C 6-4 C 100 0 1 min 3,5 t 19 t 24 t 48 t 72 t 96 t 1 uke Timer etter forsøkstart 16

NTU, mg/l, % Forbehandling sedimentering Partikkelstørrelsesfordeling i prøver sedimentert 3,5 timer og 1 uke ved 20 og 4 C. Etter 1 ukes sedimentering 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Turbiditet (NTU) TSS (mg/l) VSS (mg/l) KOF ufiltrert (mg/l) KOF filtrert (mg/l) % VSS av TSS Råvann 381 544 99 772 420 18 20 C 30 72 22 278 193 31 4 C 104 81 32 431 292 40 17

Aerobisk behandling (luftet tank) 4 uker Kjemiskfelling med NaAlO 2 Råvann 2400 350 Aerobisk Resipient Oppsamlingstank (luftet) Sedimenteringstank Aerob(O₂ ) 670 66 Aerob(O₂ +biomass) 490 60 Aerob (O₂ ) 30 42 Aerob(O₂ +biomass) 60 69 18

Semi-aerobisk behandling kjemisk felling 3-5 uker / 15 C Kjemiskfelling med PIX Semi-Aerobic Tungmetall (µg/l) Zn Cu Råvann 44000 4400 Tungmetall (µg/l) 3 uker / 4 C Zn Cu 3 uker 4100 76 5 uker 2500 52 Kjemiskfelling med PIX 3 uker/ph justert ~11 23 4 5 uker/ingen ph justering 23 8 Semi-Aerobic Åpen oppsamlingstank 3 uker 5400 110 3 uker/ph justert ~11 5 27 19

Anaerobisk behandling + kjemiskfelling ph justert ~ 11 + Kjemiskfelling Råvann 44000 4400 3 uker / 15 C Anaerobic Ingen ph justering kjemiskfelling Kjemiskfelling/PIX 12 6.6 Lukket oppsamlingstank Anaerob (3 uker) 3200 65 Sedimenteringstank Resipient Kjemiskfelling/PIX 42 3.9 Kjemiskfelling/PAX 32 4.5 20

Sekvensiell filtrering d 50 = 10 µm 21

Anaerobisk behandling + filtrering Tungmetall (µg/l) Zn Cu 3 uker 3200 65 ph justering ~ 11 + Filtrering 1.2 µm 3 uker / 15 C Anaerobisk 3 uker /filtert 26 4.8 Råvann 44000 4400 Sekvensiell filtrering 3-12 uker/ 4 C 11 µm 5 µm 1.2 µm 0.2 µm 3 uker/filtert 90 13 Anaerobisk Sekvensiell filtrering 11 µm 5 µm 1.2 µm 0.2 µm Resipient Lukket oppsamlingstank Tungmetall (µg/l) Zn Cu 3 uker 2870 570 12 uker 3100 76 12 uker/filtert 1400 52 22

Rensetekniske forsøk viser: Løsninger som benyttes i dag: Sedimentering gjør mye, men ikke nok Biologisk nedbrytning; aerob og anaerob ca ~50 % reduksjon av vaskemiddel og effektiv fjerning av tungmetaller, men slam må fjernes. Temperatur er viktig for effekten, ved 4 o C langsom prosess Tilleggsrensing Filtrering er effektivt, men partiklene er små; ~1 µm ph justering er effektivt, men partikler må fjernes og ph oppjusteres før utslipp Kjemisk felling effektiv, men krever kontroll med rest-metall og de økte slammengdene Toksisitet pga vaskemiddel er en utfordring. Vaskemidler som rengjør tunnelen, men ikke kompleksbinder metall forenkler rensingen 23

For å summere opp.. Det er fortsatt store utfordringer langt frem til gode renseløsninger er på plass i alle tunneler i Norge Sedimentering er hovedløsning i dag, og kan fortsatt være det i fremtiden med kontrollert sedimentering, biologisk nedbrytning og kontrollerte utslipp. Slambehandling er viktig. Fjerning av sedimentert materiale! Det finnes komplette renseanlegg på markedet men der er utfordringer knyttet til plass og drift. Kost/nytte må vurderes nærmere. 24

Takk til Statens vegvesen for anledning til å dele informasjonen og takk til alle dere Aquateam COWI Karvesvingen 2, 0579 OSLO Eilen Arctander Vik: eav@aquateam.no Svein Ole Åstebøl; svo@cowi.com Mona Eftekhar Dadkhah; meda@aquateam.no