Lovende resultater for renseanlegg ved sprengsteinfylling

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.

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.

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.