N O T A T Ref: KjH 24.1.2013 Gjennomføring av forsøk med avfallsgips i Norcems gruve i Brevik Forsøksprogram Innhold 1. GENERELT... 2 2. FORMÅL MED FORSØKET... 2 3. FORSØKSPROGRAM OG TEKNISK GJENNOMFØRING... 2 3.1 Innledning... 2 3.2 Transport og deponering av gipsslurry... 3 3.3 Lokalisering av testceller... 4 3.4 Ventilasjon og gass... 4 3.5 Forsøksanlegg... 5 3.5.1 Generell klargjøring av gruvene... 5 3.5.2 Testområde... 5 3.5.3 Etablering av testceller... 5 3.6 Program... 7 3.6.1 Omfang... 7 3.6.2. Måleprogram... 8 4. HMS... 10 5. Fremdrift... 10 6. Økonomi... 10 7. Rapportering... 10
1. GENERELT Programmet beskriver hovedaktivitetene for Forsøk med avfallsgips i Norcems gruver i Brevik. Programmet omfatter planlegging, gjennomføring, evaluering og rapportering. Formålet med prosjektet er å avklare om gruvene i Brevik kan benyttes til fremtidig deponering av farlig avfall når dagens deponi på Langøya er fullt utnyttet. Alt avfall som benyttes, er planlagt fjernet innenfor en periode på ett år etter gjennomføring av forsøket. Det er viktig at prosjektet dokumenteres og evalueres på en ensartet måte i forhold til eventuell fremtidig tillatelse fra Klif, og slik at gjennomføring av forsøksprogrammet gir størst mulig nytte i forhold til et eventuelt fremtidig fullskalaanlegg. Det er lagt vekt på overføringsverdien for forsøket til anlegg med deponering under kote 0. 2. FORMÅL MED FORSØKET Hensikten med forsøket er å undersøke konsekvensene av å endre deponeringsbetingelser fra et åpent deponi i friluft til et (delvis) lukket deponi i en nedlagt gruve. Mer konkret er det ønskelig å: avklare konsistens og tekniske utfordringer ved opplasting, transport, pumping og deponering av avfallsgips kartlegge ulike problemstillinger knyttet til håndtering av vannfasen fra avfallsgips, både ved transport fra Langøya, ved transport i gruvene og fra forsøkscelle i bergrom kartlegge eventuell avgassing fra avfallsgipsen og de utfordringer dette kan gi under transport og i bergrom fremskaffe dimensjonerings- og erfaringsgrunnlag fra håndtering av avfallsgips (under transport og i bergrom) etablere beslutningsgrunnlag for søknad om etablering av permanent deponiløsning 3. FORSØKSPROGRAM OG TEKNISK GJENNOMFØRING 3.1 Innledning Prinsippskisse for testanlegget er gitt i vedlegg til forsøksprogrammet. Avfallsgipsen som skal brukes i forsøket er produsert av svovelsyre fra Kronos Titan og filteraske fra ulike forbrenningsavfall for ordinært avfall. NOAH har gjennomført testing og kartlegging av ulike problemstillinger som bl. a. vanninnhold ved ulike typer forbehandling, fysiske egenskaper for avfallsgips som følge av ulike forbehandlingsmetoder og avgassing i laboratorieskala og småskala (containerforsøk) relatert til forbehandlingsmetode. Forsøksprogrammet vil kunne bli justert etter hvert som ny informasjon tilkommer fra pågående og nye småskalatester på Langøya og fra gruvetestens faktiske forløp. Det er tatt utgangspunkt i bruk av inntil to testrom/celler, der hver celle kan klargjøres for et disponibelt volum på inntil ca 1.500 m 3. Kun ett rom klargjøres for testen (2.000 tonn). Volum til deponering vil tilpasses det aktuelle bergrommets faktiske volum. 24012013-Testprogram Side 2
Alt avfall som inngår i forsøket er forbehandlet avfallsgips Langøya. På grunn av forsøkets omfang, vil avfallet transporteres med skip til kai i Brevik. Transport fra kai til aktuelle bergrom i Kjørholt vil skje med bil. 3.2 Transport og deponering av gipsslurry Mekanisk forbehandling/avvanning: Det legges til grunn at avfallsgipsslurryen må avvannes før transport fra Langøya. Avvanningen vil bli gjort ved å pumpe gipsslurry direkte om bord i fraktskipet fra behandlingsanlegget og deretter la gipsen settle før overskuddsvann pumpes tilbake til vannbassenget på Langøya. Skipstransport: Forventet konsistens på avfallsgipsen fra avvanningen vil være i området 50 % tørrstoff (TS). Det regnes med en ytterligere utskilling av vann med tilhørende økning i TS-innholdet ved videre håndtering og behandling. Vi ser ikke bort fra at det som følge av vibrasjoner under transporten vil skilles ut vann og gass fra slurryen. Vannet må behandles på en miljømessig forsvarlig måte, og kan enten blandes godt inn i avfallsgipsen før utgraving til bil starter eller pumpes over i tankbil ved båtens ankomst og før lossing av avfallsgips starter. Eventuelt fjernet vann kan transporteres til Langøya for videre behandling. Ved eventuell avgivelse av gass under skipstransporten, vil gassen fjernes ved aktiv ventilasjon. Transport fra skip til testområde: Fra skipet må transporten til testanlegget foregå med lastebiler med tett plan tilpasset massene som skal transporteres. Forventet last vil være inntil ca. 15 tonn pr. lass. Forutsatt ca. 2000 tonn samlet mengde avfallsgips, vil trafikkbelastningen være ca. 135 billass (á 15 tonn). Avstanden fra kai til testområdet er ca. 2,5 km. Ved bruk av tre kjøretøy vil det ta 2-3 dager å losse båten. Mottak ved testområde: Ved inngangen til testområdet tipper bilene lasset i en tipp-lomme som er utstyrt med matere og en pumpe. Det vil iverksettes tiltak for oppsamling av evt. spill fra tømmingen. Fra matelommen pumpes avfallsgipsen til valgt deponisted. Dersom avfallsgipsen under transporten har blitt for tykk, må det tilsettes vann for å bedre slurryens pumpeegenskaper. Behov for vanntilsats bør kunne avleses på en amperemåler. Designkapasitet settes til 125-150 m 3 /h. 24012013-Testprogram Side 3
3.3 Lokalisering av testceller Lokalisering av testceller i gruven (Kjørholt) er vist i figur 3.1. Celle merket med grønn farge i figuren er utvalgt celle for oppstart av test. Celle merket med gul farge er celle som står i reserve for eventuelle nye behov i testperioden. Figur 3.1 Oversikt over lokalisering testcelle(r). Grønnfarget celle benyttes i forsøket, gulfarget celle er reserve. 3.4 Ventilasjon og gass Gass- og ventilasjonsproblematikken vil gis spesiell oppmerksomhet i testperioden. Gruven kan være utfordrende å ventilere, og spesielt gjelder det bergrom(mene) der avfall skal deponeres. Det vil bygges ventilasjonsanlegg i taket i testcellen inn til stuff, og som vil benyttes ved eventuell gasskonsentrasjon over fastsatt maksnivå. For testen er det et krav at luftens hydrogeninnhold skal være godt under 10 % av LEL for hydrogen. Forsøkene med gipsslurry i lukkede containere med kjent ventilering på Langøya danner underlaget for dimensjoneringen av testanlegget, og vil sammen med testdeponeringen gi underlag for å vurdere aktuelle ventilasjonsløsninger ved et evt. fremtidig fullskalaanlegg under dagen. Partialtrykket av H 2 /NH 3 /SO 2 i testcellen vil være betydelig større enn partialtrykket i hovedtunnellen, som har aktiv lufting, slik at gassene vil diffundere ut i hovedtunnellen. Dette er illustrert i figur 3.2. Gassdiffusjon er en langsom prosess (sammenliknet med bulkstrømning av gass i form av fri eller tvungen konveksjon), og forsøket vil gi nyttig informasjon om diffusjonshastigheten. 24012013-Testprogram Side 4
Figur 3.2 Ventilasjon av testcelle(r). Hastigheten av evt. dannelse av H 2 /NH 3 /SO 2 vil registreres og data om hastigheten på transport av gass fra hallen og inn i hovedtunnelen måles. Målepunkter for gasskonsentrasjoner vil være inne i cellen og i hovedtunnelen. Gasskonsentrasjoner vil måles og logges kontinuerlig med egnet utstyr som er vel utprøvd på Langøya. Det gjennomføres tester på gasstrømning til tilstøtende sidehaller med røykpatroner når det går luft i hovedtunnelen for å få en oversikt over strømningsforløpet. 3.5 Forsøksanlegg 3.5.1 Generell klargjøring av gruvene Aktuelle celler for forsøksdeponering måles opp som grunnlag for vurdering av tilgjengelig deponivolum og nødvendige bygningsmessige tiltak og klargjøring. 3.5.2 Testområde Volumet til den primære testcellen vil måles opp. Hele volumet vil ikke benyttes til testing, men det legges opp til et fyllingsnivå på ca 5 m. Gjennom bygningsmessige tiltak vil det kunne etableres et tilgjengelig deponivolum på anslagsvis 1400 m 3, dvs. for ca. 2000 tonn gipsslurry. 3.5.3 Etablering av testceller Den primære testcellen er beliggende på ca. kt. +8 (inngangen er på ca. kote +50). Cellen synes å være ganske tørr og vanninntrenging anses ikke å være et problem. Andre celler/områder kan ha større lekkasjer, bl. a. er det påvist en god del vanngjennomstrømning i hovedtunnelen. Tilstanden til de to aktuelle deponeringscellene kartlegges nøye før opparbeiding av cellene (fjellets beskaffenhet, vanninntrenging, evt. åpninger mot tilstøtende bergrom, volum). I front av testcelle bygges en vegg av vanntett betong, som vil holde det deponerte avfallet på plass i cellen. I bunnen av cellen etableres et dreneringssjikt (pukk Ø12-16 mm) med innlagt to parallelle drensrør til egen pumpekum utenfor cellen. Over drenslaget på sålen legges det ut en fiberduk. Sideveggene i cellen «tettes» med sprøytebetong til 0,5 m over maksimalt avfallsnivå i cellen (til 0,5 m over topp betongvegg). Evt. behov for sikring av fjellet over cellen med sprøytebetong synes ikke å være til stede, men vurderes nærmere ifm. klargjøringsarbeidene. 24012013-Testprogram Side 5
Etter hvert som slurryen settler, tappes vannet av med en flyttbar drenspumpe. Denne pumper vannet til pumpekummen ved siden av cellen. Fra pumpekummen pumpes drensvann og avtappet vann ut av gruven til tankbil, evt. til tett tank. Området der forsøket gjennomføres skal ventilasjonsmessig isoleres fra de øvrige deler av gruva. Det vil bli foretatt en fysisk tetting av tunnelen nedenfor forsøksområdet og av åpninger mot de øvrige deler av gruvene. Denne tettingen er nødvendig for å kontrollere luftstrømmene og eventuell spredning av gasser fra testcellene. Ventilasjonsmessig tetting kan skje med oppbygging av enkle vegger med bl. a. sprøytebetong. Følgende arbeider gjennomføres for klargjøring av anlegget: Etablering av strømforsyning for pumper, måleutstyr og belysning. Cellen renskes, inspiseres og måles opp. Etablering av drenslag i cellen. Sprøyting av vegger med betong for «tetting» av testcelle Det bygges en begrensningsmur i betong ut mot hovedtunellen i testcellen. Høyden tilpasses behovet og fysiske muligheter. Mellom mur og tak anordnes det mulighet for «tetting» med plastgardin eller annet egnet materiale. Rørledning for inntransport av avfallsgips føres inn i cellen og henges opp. Det samme gjøres med snifferør for gassprøvetaking og gassanalyse, samt avdragsrør for vannprøvetaking. Etablering av ventilasjonsanlegg inkl. ventilasjon av testcelle (kanal i tak frem til stuff). Port mot nord ved Kjørholt utbedres. Vei inn utbedres. Utbedring er nødvendig for bygging av testanlegget og for uttransport av masser etter avsluttet forsøk. Siden avfallsgipsen skal pumpes vil det hovedsakelig være mindre behov for transport ved selve forsøket. Det etableres en pumpestasjon med mottakslomme utenfor tunnelåpningen. Lastebilene tipper direkte i mottakslommen. Gipsslurryen pumpes til celle. Pumpeledningen benyttes også til utpumping av drensvann (lekkasjevann gjennom bunn samt avdragsvann fra topp celle). Det legges opp til plassering av en kontorbrakke i dagen ved mottakslommen/pumpestasjonen. 24012013-Testprogram Side 6
3.6 Program 3.6.1 Omfang Testen vil omfatte all behandling og håndtering av avfallsgips fra opplasting på Langøya, transport til Brevik, deponering og deponi i Brevik. Oversikt over hovedoperasjonene i forsøket er vist i figur 3.3. Figur 3.3: Prinsipp for testdeponering Gjennom testen vil det foretas målinger og registreringer av en rekke operasjoner og parametere: Avfallets opprinnelse og sammensetning: Aktuell batch til testanlegg dokumenteres gjennom registrering av - Opprinnelse - Kjemisk sammensetning - Forbehandling (metode, varighet) Transport og logistikk: og registreringer knyttet til logistikkløsningen er en vesentlig del av testen. Endringer i gipsslurryens fysiske/kjemiske egenskaper ved transport overvåkes og beskrives. I tillegg registreres følgende: - Laste- og lossetider - Evt. avgivelse av lukt - Gassutvikling i slurry, evt. behov for lufting (åpne luker) og bruk av aktiv ventilasjon (jfr. Norcems prosedyrer for Serox) - Tekniske erfaringer fra lasting/lossing - Utstyrets egnethet, mulige forbedringer Konsistens og konsolidering: 24012013-Testprogram Side 7
Konsistensen på avfallsgipsen må overvåkes hele veien fra Langøya til den er plassert i testcellene. Det antas enten å skje en konsolidering der vann presses opp fra avfallsgipsen eller at det skjer lite eller ingenting. Konsolideringsforløpet overvåkes etter at slurryen er anbrakt i cellen. Avgasser: Det kartlegges hvor mye og hvor lenge avfallsgipsslurryen avgir gasser. Gassovervåking skjer kontinuerlig (eksplosjonsfare og arbeidsmiljø) både under transport og i testcelle. Driftspersonellet skal ha personlig måle- og alarmutstyr på seg hele tiden ved arbeid ved anlegget. Det installeres utstyr i hver celle for måling og registrering av H 2, NH 3 og SO 2. Det monteres snifferør i hengen i hver celle. Eventuelle analyseinstrumenter som blir montert i cellene, må monteres slik at de ikke blir utenfor rekkevidde når cellene er fylt med avfallsgips. Vann/utlaking: Vann før lossing av skip og vann fra testcelle prøvetas og analyseres. Det vil etableres analyseprogram for måling av tungmetallkonsentrasjoner i vannet. Prosjektet vil i hovedsak basere seg på interne analysetjenester i NOAH, men et gitt antall analyser vil bli utført hos akkreditert laboratorium for kontroll. Analyseresultatene vil bl. a. inngå som en del av grunnlaget for fremtidig vurdering av miljøpåvirkning og rensebehov. I testanlegget skal det tas prøver både fra underkant av cellen (dreneringssystem) og fra topp celle (vann over sedimentert/konsolidert avfallsgips). Effekt av vannlekkasjer fra tilliggende fjell kan eventuelt provoseres ved å sprute vann over avfallsgipsen inne i cellen. Vannet analyseres med hensyn til metaller og salter. Mengde og tidsforløp til utlakingen fra avfallsgipsen i cellen (vannmengdemåling) registreres. 3.6.2. Måleprogram Etterfølgende måleprogram beskriver måling og prøvetaking i forsøket. Måleprogrammet legges til grunn for overvåking av følgende forhold: - Gassutvikling i avfallsgips - Vannkvalitet - Setninger nivå deponioverflate Måleprogrammet er et dynamisk dokument, der bl. a. frekvenser for prøvetaking og måling vil tilpasses de faktiske observasjoner og resultater. Analyseparameterne vil kunne endres ut fra faktiske observasjoner og målinger/analyseresultater i testperioden. Håndtering av prøver til analyse/testing All håndtering av prøver skal skje iht. krav fra utførende analyselaboratorier. Dette omfatter bl. a. krav til prøvetakingsutstyr, emballasje (flasker, glass e.l.), konservering og oppbevaring av prøver. En plan for gjennomføring av prøvetaking vil utarbeides før forsøk. Planen vil bl. a. omfatte prosedyrer for formidling av prøveemballasje, prosedyrer for prøvetaking, håndtering av prøver og liknende. En oversikt over måleparametere og målefrekvens er gitt i tabell 3.1. 24012013-Testprogram Side 8
Tabell 3.1: Måleparametere og målefrekvens Operasjon Prøve/analyse Parameter Frekvens Kommentar Lasting Langøya 5 stikkprøver gips ph, TS, metaller 1 stikkprøve til H 2, NH 3 containerforsøk Omfang metallanalyse vurderes nærmere Transport til Brevik Gasser H 2, NH 3 Kontinuerlig Lossing Brevik Transport mottak Mottak/p.st. Pumpeledning Gasser H 2, NH 3 Ved evt. lukket container-transport Ingen Testcelle Gasser i celle H 2, NH 3, SO 2 Hver 0,5 time Prøver fra heng Gasser utenfor celle H 2, NH 3, SO 2 Hver 0,5 time Prøver fra heng Vannprøver ph Daglig/reduseres Frekvens reduseres basert på erfaringene Ledningsevne N-total Klorid (Cl-) SO 4 Ca Na K Fe Mn As Cd Cr Cu Ni Pb Zn Hg Mo Sb 5 stikkprøver gips ph,ts, metaller Omfang metallanalyse vurderes nærmere Setninger/konsolidering Returtransport Ingen 24012013-Testprogram Side 9
4. HMS Både NOAH- og Norcem-personell vil bli involvert i forsøkene. NOAH-personell vil få opplæring av Norcem-ansatte med kompetanse på arbeid i gruvene, mens Norcem-personell vil få opplæring av NOAH. Norcem har det overordnete HMS- og beredskapsansvaret for all aktivitet i Brevik og NOAH tilsvarende for aktivitetene på Langøya. Sikker jobb-analyse vil bli gjennomført før arbeid igangsettes. Analysen vil også omfatte nødvendige vernetiltak og aktuelt HMS-materiell. Det tekniske anlegget tilknyttet forsøkscellen vil kun bli kontrollert og vedlikeholdt av personell med den nødvendige opplæring og sertifisering. 5. Fremdrift Det legges til grunn at testperioden har en varighet på inntil 4 mnd. Oppstart av klargjøringen av bergrommene vil skje når avklaring av søknad til Klif foreligger. 6. Økonomi De økonomiske forhold knyttet til forsøket vil bli kartlagt, og vil være en del av grunnlaget for vurderinger relatert til etablering og drift av et fullskala og permanent anlegg. Viktige kostnadselementer i denne vurderingen vil være Transport Forbehandling/andre håndteringskostnader Klargjøring av deponiceller Etablering av nødvendig infrastruktur (veger, strømforsyning, vann, ventilasjon, internt transportsystem) Behandling Arbeidsmiljøtiltak Drift og overvåking Lukking/forsegling Sikkerhetstiltak 7. Rapportering Det utarbeides et detaljert oppfølgingsprogram med journaler og skjema for observasjoner, registreringer, målinger og analyser for gjennomføring av testen. Dette gjøres for å sikre data og grunnlag for videre vurdering av den aktuelle disponeringsmetode. Det vil utarbeides en sluttrapport fra forsøket som oppsummerer gjennomføring og resultater. Sluttrapport fra forsøket skal oversendes til Klif innen 6 mnd. etter avsluttet test. 24012013-Testprogram Side 10