Hopp til hovedinnholdet

Lovende resultater for renseanlegg ved sprengsteinfylling

IMG_20220607_134719_cropped

NIBIO har vært med på å etablere et fullskala renseanlegg for nitrogenavrenning fra sprengstein i Nordlandsdalen mellom Sollihøgda og Sundvollen. Foto: Roger Roseth

NIBIO har vært med på å etablere et fullskala renseanlegg for nitrogenavrenning fra sprengstein i Nordlandsdalen mellom Sollihøgda og Sundvollen. De foreløpige resultatene viser en rensegrad på 82 prosent i sommerhalvåret.

Tunnelstein inneholder mye restnitrogen fra sprengstoff, omtrent tre ganger så mye som dagsprengt stein. Nitrogenavrenningen fra sprengstein i deponier og veifyllinger kan derfor utgjøre en trussel for vannmiljøet, både i ferskvannsforekomster og i marine områder. 

I forbindelse med den pågående utbyggingen av E16 Bjørum - Skaret, har Statens vegvesen, NIBIO, Skanska og ViaNova prosjektert og bygget et fullskala renseanlegg for å rense nitrogenavrenningen fra en sprengsteinfylling i Nordlandsdalen i Hole kommune.

Renseanlegget har vært i drift i et år, og så langt er resultatene lovende – i hvert fall for relativt tørre perioder.

– I perioden fra januar til slutten av september i fjor, hadde anlegget en gjennomsnittlig renseeffekt på 82 prosent, forteller Roger Roseth som er prosjektleder fra NIBIOs side.

Etter intenst regn og høstflom i slutten av september, i tillegg til flere påfølgende nedbørhendelser, avtok imidlertid rensegraden i nitrogenfiltrene.

– Av den totale nitrogenmengden som ble vasket ut av steinfyllinga fra september til desember 2022, ble bare en begrenset andel renset gjennom nitrogenfiltrene. Dette indikerer at det kan være utfordrende å lage renseløsninger som gir god nitrogenrensing gjennom hele året.

 

Effekten kan forbedres på flere måter

Renseanlegget i Nordlandsdalen er omfattende og består av et forkammer, en sedimentasjonsdam og to rensefiltre. I tillegg er det et system av kummer, overløp og ventiler for overløp.

Roseth sier det kan være flere muligheter for forbedring av renseresultatene, deriblant kontrollert utvasking av nitrogen fra fyllinga på sommerstid tilpasset filtrenes rensekapasitet.

– Resultatene fra 2022 tilsier at nitrogenfiltrene i anlegget gir best rensing om sommeren. Ved å kontrollere utvaskingen av sprengstoffbasert nitrogen fra fyllinga, kan belastningen til nitrogenfiltrene tilpasses rensekapasiteten.

Dette kan blant annet gjøres ved at renset vann vannes ut på toppflaten av deponiet.

– Alternativt kan man utnytte deler av vannføringen i lokale bekker til vanning og utvasking av nitrogen. Konseptet kan utvikles slik at man får en effektiv rensing av nitrogen som vaskes ut fra fyllinga, samtidig som minst mulig organisk stoff og fosfor slipper gjennom, sier han.

Nitrogenfilter med flishogd virke og skjellsand. Foto: Roger Roseth
Nitrogenfilter med flishogd virke og skjellsand. Foto: Roger Roseth

Etappevis påfylling av skjellsand og ferskt flishogd trevirke

Filterløsningen som brukes i anlegget er basert på et biofilter av grove kutterflis fra løvtrevirke blandet med skjellsand.

For å lykkes med filtreringen, er det viktig å ha tilstrekkelige mengder flis i et oksygenfritt miljø. Da vil bakteriene bruke oksygen fra nitratet til å bryte ned det organiske flismaterialet. Denne prosessen fører til at mesteparten av nitrogenet forsvinner ut i luften som vanlig nitrogengass i stedet for å følge med avrenningen.

Over tid, vil imidlertid mengden organisk stoff som løses ut fra det flishogde trevirket avta.

– Et tiltak for å forbedre renseresultatene kan derfor være å etappevis fylle på med fersk flis og skjellsand, sier Roseth.

Han forteller at tilførselen av flis må være stor nok for at de de oksygenfrie filtrene skal fungere effektivt.

– Et filterbasseng med etappevis påfylling av ferskt flishogd trevirke, vil kunne forbedre tilførslene av organisk stoff og minimere tap av løst organisk karbon og fosfor til vassdrag.

Hydraulisk utjevning og rensedam med forsedimentasjon og overløpsfunksjon før nitrogenrikt vann tilføres til biofiltrene. Foto: Roger Roseth
Hydraulisk utjevning og rensedam med forsedimentasjon og overløpsfunksjon før nitrogenrikt vann tilføres til biofiltrene. Foto: Roger Roseth

Økt tykkelse vil isolere bedre

En annen mulighet for å øke anleggets renseeffekt i våte perioder, er å øke tykkelsen på flislaget som brukes til overdekking og isolering av det vannmettede filteret. Økt tykkelse vil gi mer isolasjon og høyere temperatur i den umettede flisa. Ved nedbør eller snøsmelting vil det organiske materialet fra topplaget bli vasket ned til det vannmettede filteret. Slik kan det organiske materialet bidra til å opprettholde gode forhold for nitrogenfjerning.

Direkte tilførsel av avrenning til nitrogenfiltrene om vinteren, kan også ha god effekt.

– Avrenningen fra fyllinga holder 5 °C, også på vinteren, men temperaturen avtar i forkammeret og sedimentasjonsdammen, sier Roseth.

– I rensefiltrene er det målt temperaturer ned mot 2 °C på vinteren. Renseprosessene ville fått bedre forhold ved 5 °C, noe vi antar at kan oppnås dersom avrenningen føres mer direkte fra oppsamling til filter.

 

Skal teste ulike tiltak

Selv om nitrogenanlegget i Nordlandsdalen ikke fungerer optimalt i perioder med mye nedbør, finnes det altså flere tiltak som kan bidra til økt rensegrad.

– Vi er godt fornøyde med rensegraden anlegget har i sommerhalvåret, sier Roseth.

– Nå må vi bare jobbe videre med å iverksette og teste tiltak som kan øke filterløsningens rensegrad om høsten og vinteren. Hvis vi klarer det, vil nitrogenavrenninga fra fyllinga bli redusert gjennom hele året.

14 Hav.jpg

 

Fakta

Renseløsningen i Nordlandsdalen i Hole kommune ble prosjektert av ViaNova etter oppdrag fra totalentreprenør Skanska og med føringer fra Statens vegvesen. NIBIO har gitt innspill til design, filtermaterialer, hydraulisk belastning og drift basert på et pilotforsøk og danske erfaringer med nitrogenrensing av grøftevann fra jordbruksarealer.

Renseløsningen ble satt i normal drift i november 2021. Instrumentering og oppfølgingsrutiner for dokumentasjon av rensegrad var på plass i slutten av november 2021. NIBIO ved Roger Roseth og Johanna Skrutvold har hatt hovedansvaret for oppfølging av anleggsfunksjon og rensegrad, mens deler av feltarbeidet er utført av Skanska. Statens vegvesen har bidratt vesentlig til resultater og erfaringer presentert i rapporten E16 Bjørum-Skaret. Resultater for renseanlegg for nitrogen i 2022.

Dronefoto Nordlandsdalen.JPG
Renseanlegget i Nordlandsdalen. Dronefoto: Statens vegvesen
Vinterdrift med mye vann gjennom anlegget har gitt dårligere rensing av nitrogen. Kristian Sandem installerer nytt overvåkingsutstyr i utløpskummen til nitrogenfilter 1. Foto: Roger Roseth
Vinterdrift med mye vann gjennom anlegget har gitt dårligere rensing av nitrogen. Kristian Sandem installerer nytt overvåkingsutstyr i utløpskummen til nitrogenfilter 1. Foto: Roger Roseth
Sammen med kjente kilder fra kloakk og landbruk, kan nitrogenavrenning fra sprengsteindeponi bidra til vesentlig algeoppblomstring i både ferskvannsforekomster og marine områder - som her i Oslofjorden. Foto: Morten Günther
Sammen med kjente kilder fra kloakk og landbruk, kan nitrogenavrenning fra sprengsteindeponi bidra til algeoppblomstring i marine områder - som her i Oslofjorden. Foto: Morten Günther

 

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.

Publikasjoner

Til dokument

Sammendrag

Avrenning av nitrogen fra sprengstein gir forhøyede konsentrasjoner av nitrat og ammonium i vassdrag. Avhengig av deponert volum og type masser kan det skje avrenning av store mengder nitrogen, i størrelsesorden 10-70 gram nitrogen per anbrakt kubikkmeter stein. For vassdrag kan tilstanden for nitrogen midlertidig endres fra «svært god» til «svært dårlig». Tilførslene kan gi økologiske effekter i ferskvann, og bidrar til uønsket eutrofiering i sjøvann. Etablering av effektive rensetiltak for fjerning av nitrogen i avrenning fra sprengstein og tunnelarbeid har blitt vurdert som vanskelig, og har ikke blitt prøvd ut i Norge tidligere. For E16 Bjørum-Skaret har Statsforvalteren stilt krav om at det skal etableres et forsøksanlegg for rensing av nitrogen fra sprengsteinsfyllinga i Nordlandsdalen. Rapporten presenterer resultater og erfaringer fra et fullskala forsøksanlegg for rensing av nitrogen fra en stor steinfylling i Nordlandsdalen i Hole kommune gjennom 2022.

Sammendrag

Avrenning av nitrogen fra sprengstein gir forhøyede konsentrasjoner av nitrat og ammonium i vassdrag. Avhengig av deponert volum og type masser kan det skje avrenning av store mengder nitrogen, i størrelsesorden 10-70 gram nitrogen per anbrakt kubikkmeter stein. For vassdrag kan tilstanden for nitrogen midlertidig endres fra «svært god» til «svært dårlig». Tilførslene kan gi økologiske effekter i ferskvann, og bidrar til uønsket eutrofiering i sjøvann. Etablering av effektive rensetiltak for fjerning av nitrogen i avrenning fra sprengstein og tunnelarbeid har blitt vurdert som vanskelig, og har ikke blitt prøvd ut i Norge tidligere. For E16 Bjørum-Skaret har Statsforvalteren stilt krav om at det skal etableres et forsøksanlegg for rensing av nitrogen fra sprengsteinsfyllinga i Nordlandsdalen. Rapportert pilotforsøk ble utført for å prøve ut og dokumentere valgt renseprinsipp før bygging av fullskala forsøksanlegg i Nordlandsdalen i Hole kommune.

Sammendrag

Avrenning av nitrogen fra sprengstein gir forhøyede konsentrasjoner av nitrat og ammonium i vassdrag. Avhengig av deponert volum og type masser kan det skje avrenning av store mengder nitrogen, i størrelsesorden 10-70 gram nitrogen per anbrakt kubikkmeter stein. For vassdrag kan tilstanden for nitrogen midlertidig endres fra «svært god» til «svært dårlig». Det er behov for økt kunnskap om midlertidige og varige økologiske effekter av økte tilførsler av nitrogen, særlig i innsjøer og brakkvann. Konsentrasjoner og avrenningsforløp ved utvasking må klarlegges. Etablering av effektive rensetiltak for fjerning av nitrogen i avrenning fra sprengstein og tunnelarbeid har blitt vurdert som vanskelig, og har ikke blitt prøvd ut. Sammenstillingen gir en oversikt over mulige tiltak for fjerning av nitrogen fra anleggsskapt avrenning.