8. Gennemgang af oprensningsteknikker, Miljøstyrelsen

Bortskaffelse af havnesediment

8. Gennemgang af oprensningsteknikker

8.1	Metodevalg
8.2	Økonomi
8.3	Miljøpåvirkninger
8.4	Yderligere oplysninger
8.5	Slæbesuger
8.6	Stiksuger
8.7	Skære/suge gravemaskine
8.8	Spandkædemaskine
8.9	Grab, miljøgrab eller skovl

8.1 Metodevalg

Ved udførelse af oprensnings/uddybnings opgaver er der adskillige faktorer der skal tages højde for i forbindelse med valg af korrekt gravemateriel. Det er nødvendigt at fokusere på områdets karakteristika, herunder bundtopografi, sedimenttype og forureningsgrad, bølger og vanddybde. Ligeledes er det væsentligt at have oplysninger om mængden af sediment, der skal oprenses, samt pladsforholdene i det pågældende område, transportvej og bortskaffelsesmetode.

Ved oprensning af forurenet sediment skal der yderligere tages højde for miljøforholdene i området, herunder tilladelige grænser for suspension af forurenet materiale under udgravning.

Det oprensningsmateriel, der mest almindeligt bliver anvendt ved oprensning i Danmark, er:

Slæbesuger

Stiksuger

Skære/suge gravemaskine

Spandkædemaskine

Grab, miljøgrab eller skovl

I særlige tilfælde begrundet en opgaves omfang og kompleksitet vil uddybningsudstyr med anden karakteristika end nævnt her kunne mobiliseres fra udlandet.

På de følgende sider er oprensning af sediment med ovenstående materiel nærmere beskrevet i skemaer. Informationen for udarbejdelse af skemaerne er indhentet gennem samtale med danske entreprenører, fra en spørgeskemaundersøgelse foretaget i foråret 2000, fra relevante hjemmesider (CEDA, 2000; IADA, 2000; MAGIS, 2000; Ministerie van Verkeer en Waterstaat, 2000; PIANC-AIPCN, 2000) og fra en række rapporter (Nielsen, R. 1989; PIANC, 1977; PIANC, 1996; og Statshavneadministrationen Frederikshavn, 1989), notater, konferenceoplæg (Hartmann, 2000; Øresund Link Dredging & Reclamation Conference, 1999) og egne erfaringer. Der er ikke opgivet kildehenvisning under de enkelte skemaer, men relevant litteratur er opgivet i litteraturlisten og firmaer der har bidraget med information er listet i bilag 1.

8.2 Økonomi

Økonomien, der er beskrevet under hver af metoderne, er almindelige vejledende gængse priser, der dog varierer betydeligt afhængig af de ovenfor nævnte forhold tilknyttet den enkelte opgave. Priserne er alle indhentet i efteråret 2000 fra danske entreprenører, der udbyder oprensning og transport af havnesediment (bilag 1).

8.3 Miljøpåvirkninger

Det beskrevne oprensnings materiel og metoder kan finjusteres og den operationelle kontrol kan skærpes, således at miljøpåvirkningen under oprensningsarbejdet mindskes betydeligt. Eventuelle krav om mindsket turbiditet under oprensning vil dog resultere i højere priser end de her nævnte.

Udover at selve oprensningsmateriellet kan finjusteres, er der andre tiltag der kan mindske spredningen af sedimentet.

De tiltag der oftest refereres til i litteraturen (PIANC, 1996) og dem der er nævnt af danske entreprenører omfatter:

anvendelse af siltgardin

anvendelse af spunsvæg

sedimentation ved beluftning

justering af gravehastigheden på mekanisk graveudstyr

montering af kappe omkring skærehoved på hydraulisk oprensningsudstyr

anvendelse af lukket skovl eller grab (miljøgrab)

anvendelse af videoovervågning af oprensningsudstyr (dette er ikke relevant ved oprensning af havnesediment i danske havne pga. den ringe sigtbarhed).

Et siltgardin (spærremembran) afskærmer oprensningsområdet således, at den ændrede turbiditet kun får lokal betydning og risikoen for spredning af forurenet sediment mindskes. Siltgardinet er en flydende barrierer, der nedsænkes vertikalt fra vandoverfladen til en specificeret vanddybde. Det er også muligt at anvende en metode, hvor barrieren skabes ved beluftning (for nærmere beskrivelse se afsnit 10).

Selve oprensningsarbejdets dybde og udstrækning styres mest almindeligt af elektronisk positionering og dybdemålingsudstyr. Dette udstyr er ikke nærmere beskrevet i denne rapport.

8.4 Yderligere oplysninger

For beskrivelse af andet oprensningsmateriel der fortrinsvist benyttes i udlandet henvises til Dansk Hydraulisk Institut (1989), PIANC (1977;1996) eller USACE (1983).

8.5 Slæbesuger

Beskrivelse af metode

Slæbesugeren er den mest benyttede form for sandsuger i Danmark. Sedimentet suges op via et nedsænket stålrør med påmonteret sugehoved og hjælpefødder. På et slæbesugningsfartøj kan der monteres et til to sugerør. Slæbesugeren bevæges frem over havbunden under oprensningen.

Der findes en stor variation af sugehoveder, anvendelsen afhænger af bundforholdene samt af eventuelle krav om mindsket turbiditet under oprensning.

Hvis tørstofindholdet i sedimentet er stort, er det nødvendigt med vandtilførsel for at kunne pumpe det op. Det oprensede sediment transporteres mest almindeligt i slæbesugerens lastrum (lastekapacitet fra 300 m³ og opefter). Det er derfor ikke nødvendigt at mobilisere pram, når der oprenses med slæbesuger.

Når lastekapaciteten er nået, er det nødvendigt at tømme før yderligere sediment kan oprenses. Slæbesugerfartøjerne kan enten tømmes gennem klapper i bunden eller gennem rørledning.

Slæbesugerfartøj. Dansk Hydraulisk Institut, 1989.

Forudsætninger for anvendelse

Meget velegnet til at uddybe i følgende jordtyper:

silt

slam

sand

meget blødt ler

Ofte udgør disse typer de øverste forurenede lag. Materialet skal være let at frigøre.

Præcisionen af positioneringen for sugehovedet er relativt dårlig og metoden er begrænset af, at der skal være en dybgang på 3-4� meter. Den maksimale sugedybde er typisk ca. 25-30 meter. Lastekapaciteten varierer fra 300 m³ og opefter.

Slæbesugeren er i stand til at operere i selv stærk strøm og på åbent hav. Afhængig af størrelsen af slæbesugerfartøjet er metoden dog begrænset af en maksimal bølgehøjde på 1.5 – 2.0 meter. Anvendelse af slæbesuger vurderes først at være helt ineffektiv eller endog farlig ved bølgehøjder på 2.5-4.0 meter. Slæbesugeren kan derfor anvendes til vedligeholdelses oprensninger i havne.

Da det oprensede sediment transporteres i skibets last, er det ikke nødvendigt at mobilisere transportpramme. Det kan være nødvendigt med mindre slæbebåd til hjælp under manøvrering og flytning af anker.

Miljøforhold

Giver anledning til høj turbiditet i området, afhængigt af hvor meget overskudsvand man tillader at løbe ud igen og afhængigt af udløbsarrangementet. Kan reducere miljøpåvirkningerne ved f.eks. at benytte recirkulationssystem, eller ved at arbejde indenfor et siltgardin.

Kan foretage oprensning med minimal miljøpåvirkning ved anvendelse af modificeret form for slæbesuger (se afsnit om økonomi)

Økonomi

For oprensning af > 10.000 m³ sediment er prisen for oprensning (inklusiv mobilisering) 15-35,-kr./m³. Fra specifik opgave udført sommeren år 2000 angives prisen på 33,50 kr./m³ ved opsugning og transport over en afstand på 15 sømil fra oprensningsområde til bortskaffelsesområde.

Et modificeret sugehoved påsat en slæbesuger anvendes til specifikke oprensningsopgaver i Norden. Opgaverne udføres af dansk entreprenør. Modificeringen af slæbesugeren har resulteret i, at der kan oprenses forurenet sediment med meget stor præcision og med minimal turbiditet. Denne metode er dog økonomisk dyr. Oprensning ved en vanddybde på 2-14 m og transport (max. 1500 m) koster 50-70,- kr/m³.

Nødvendige ansøgninger

Amtet skal meddele en tilladelse, inden oprensning af forurenet sediment, eller inden oprensning af materiale til klapning påbegyndes.

Skov og Naturstyrelsen skal meddele tilladelse til oprensning af rent sediment til genanvendelse.

Afgifter

Der er ingen afgifter forbundet med oprensning af sediment.

Fordele/Ulemper

Fordel:

Den er forholdsvis billig at mobilisere (ved mængder > 10.000 m³) og den har stor kapacitet. Dog er den ikke så økonomisk rentabel som spandkædemaskinen ved opgaver, der kræver oprensning af store mængder sediment.

Slæbesugeren kan foretage oprensninger på åbent hav under forhold, hvor andre metoder ikke kan anvendes.

Kan ved egen kraft flyttes hurtigt og billigt til et arbejdsområde.

Ulemper

Afhængig af sugehovedets udformning kan det være vanskeligt at styre sugehovedet i en præcis dybde.

Der kan opstå problemer med, at hjælpefødderne laver så dybe spor i sedimentet, at sugehovedet ikke kan trænge ned og suge i de dannede "volde". Det kan i sådanne situationer være nødvendigt at eftersejle med slæbebåd monteret med bom.

Kræver en forholdsvis stor vanddybde for at kunne operere.

Er ikke muligt at opgrave kontinuerligt ved oprensning af store mængder sediment, da normal procedure så vil involverer lastning, transport og losning, samt tilbagetransport til oprensningsområde.

Det er ikke fordelagtigt at benytte en konventionel sandsuger ved oprensning af forurenet havnesediment, da der ved oprensningen vil blive optaget en stor mængde vand der vil øge volumen af det der efterfølgende skal bortskaffes.

8.6 Stiksuger

Beskrivelse af metode

Denne type benyttes ikke så ofte som slæbesugeren. Stiksugeren er mindre end slæbesugeren og opfattes som et alternativ til denne.

Stiksugeren bevæges ved at oprensningsfartøjet bevæger sig frem og tilbage over oprensningsområdet. Sugehovedet er monteret på et nedsænket stålrør. Stiksugeren kan monteres med dyser, der kan tilføre vand til sedimentet for at frigøre dette.

Det oprensede sediment transporteres oftest i stiksugerens last og det er derfor ikke nødvendigt at mobilisere pram, når der oprenses med stiksuger. Når lastrummet er fyldt (kapacitet mellem 150 – 800 m³), er det nødvendigt at tømme før yderligere sediment kan oprenses.

Stiksugefartøj. Dansk Hydraulisk Institut, 1989.

Forudsætninger for anvendelse

Velegnet til at uddybe i følgende jordtyper:

silt

slam

sand

ler

småsten (ral)

Kohæsive jordarter kan oprenses, hvis et jetsystem installeres ved sugehovedet.

Stiksugeren suger meget lokalt og benyttes fortrinsvist ved oprensning af meget ensartet materiale såsom ral.

Metoden er begrænset af dybgang på 3-4� meter. Sugedybde op til 25 meter

Miljøforhold

Giver anledning til høj turbiditet i området omkring sugehovedet. Øget turbiditet ved losning er afhængigt af, hvor meget overskudsvand man tillader at løbe ud igen og afhængig af udløbsarrangementet. Kan reducere miljøpåvirkningerne ved feks. at benytte recirkulationssystem.

Ved anvendelse af dyser omkring sugehovedet vil dette resultere i høj turbiditet.

Økonomi

Stiksugeren er billigere at mobilisere end slæbesugeren. Prisen for anvendelse af stiksugeren er 20-150,- kr./m³. Denne pris er angivet uden mindstemængde og er derfor umiddelbart højere end prisen for anvendelse af slæbesugeren.

Nødvendige ansøgninger

Amtet skal meddele en tilladelse inden oprensning af forurenet sediment eller materiale til klapning påbegyndes.

Skov og Naturstyrelsen skal meddele tilladelse til oprensning af rent sediment til genanvendelse.

Afgifter

Der er ingen afgifter forbundet med oprensning af sediment.

Fordele/Ulemper

Fordel:

Suger meget lokalt og kan derfor fordelagtigt benyttes til at udtage en meget ensartet sedimenttype.

Kan ved egen kraft flyttes hurtigt og billigt til et arbejdsområde.

Ulempe:

Er ikke anvendelig ved uddybningsopgaver, samt opgaver der kræver oprensning af store mængder sediment.

Høj turbiditet omkring sugehovedet.

8.7 Skære/suge gravemaskine

Beskrivelse af metode

Skære/suge gravemaskine (cutter suction dredger)

Et roterende skærehoved monteret for enden af et sugerør resulterer i løsrivning og findeling af det opgravede materialet, så dette kan pumpes. Skære/suge gravemaskinen er mest almindelig monteret på skib med støtteben. Skærehovedet svinges fra side til side under oprensningen. Fartøjet er forankret under oprensning og det er nødvendigt at fjerne fortøjning og støtteben, når fartøjet skal flyttes.

Skære/suge gravemaskine. Dansk Hydraulisk Institut, 1989.

Forudsætninger for anvendelse

Meget velegnet til at uddybe i følgende jordtyper:

Sand

Silt

Kohæsive materialer

Hårde materialer så som kalk og granit

Afhængig af styrken af tænderne i skærehovedet vil skære/suge gravemaskinen kunne foretage uddybning i meget hårde materialer.

Kapaciteten varierer stærkt efter bundforholdene. Har stor kapacitet ved oprensning af materialer, der kan håndteres direkte gennem rørledning. Ved normale forhold kan der forventes en kapacitet på ca. 1-5000 m³/dag.

Gravedybden er normalt op til 25 meter, men gravedybden kan udvikles specielt til gravning på meget store dybder.

Afhængig af størrelsen af fartøjet er metoden begrænset af en maksimal bølgehøjde på 0.2 – 0.4 meter. Anvendelse af skære/suge gravemaskinen vurderes at være ineffektiv eller endog farlig ved bølgehøjder på 0.5 – 0.8 meter. Skære/suge gravemaskinenen anvendes derfor ofte til at vedligeholde havne, kanaler og udsejlingsrender hvor der ikke er voldsomme bølgepåvirkninger.

Miljøforhold

Giver anledning til høj turbiditet i området omkring skærehovedet. Denne gravemetode anbefales, når sedimentet er meget kohensivt og der ikke er krav om mindsket turbiditet i forbindelse med oprensningen.

Økonomi

15-25 kr/m³. Priser gældende for oprensning > 10.000 m³

Nødvendige ansøgninger

Amtet skal meddele en tilladelse, inden oprensning af forurenet sediment eller materiale til klapning påbegyndes.

Skov og Naturstyrelsen skal meddele tilladelse til oprensning af rent sediment til genanvendelse.

Afgifter

Der er ingen afgifter forbundet med oprensning af sediment.

Fordele/Ulemper

Fordel:

Kan håndtere hårde materialetyper.

Da der oftest benyttes direkte indpumpning af sediment i rørledning når der oprenses med skære/suge gravemaskine, er det muligt at foretage kontinuerlig oprensning.

Muligt med stor præcision ved oprensningsopgaver

Ulempe:

Dyr at mobilisere. Høj turbiditet omkring skærehovedet.

Kan ikke benytte metoden ved stor bølgegang. Dette begrænser anvendelse på åbent hav.

Ved anvendelse af direkte indpumpning kan rørledningen give navigations problemer i trafikerede havne.

8.8 Spandkædemaskine

Beskrivelse af metode

Spandkædemaskinen består af en række spande (grabbe) monteret på en "uendelig" kæde. Forskellige typer af spande kan anvendes afhængig af den specifikke opgave.

Oprenset sediment læsses typisk på pram (klap-,split- eller lukket- pram) til videre transport og deponering. Spandkædemaskinen er forankret under arbejdet og ofte benyttes støtteben.

Spandkædemaskine. Dansk Hydraulisk Institut, 1989.

Forudsætninger for anvendelse

Meget velegnet til uddybning i ler. Ikke specielt egnet til oprensning af meget blødt havnesediment.

Materiellet kan indstilles til at foretage meget nøjagtig oprensning af sediment.

Anvendes typisk ved oprensning af store mængder sediment. Kapaciteten varierer fra 3-6.000 m³ pr. dag afhængig af maskinkraft, spandstørrelse vanddybde og sedimenttype.

I Tyskland benytter en dansk entreprenør sig af en modificeret form for spandkædemaskine, der resulterer i, at meget lidt vand tages op sammen med sedimentet. Denne modificerede metode giver anledning til mindre turbiditet i området end en konventionel spandkædemaskine eller en sandsuger og da den medtager minimal mængde af vand er den velegnet til oprensning af materiale til genanvendelse.

Begrænset ved dybgang på 4-4� meter. Normale maksimale gravedybde er op til 35 meter. Kan indrettes specielt med hensyn til gravedybden.

Metoden er begrænset af en maksimal bølgehøjde på 0.4 meter. Anvendelse af spandkædemaskinen vurderes at være ineffektiv eller endog farlig ved bølgehøjder på omkring 1.0 meter.

Miljøforhold

Turbiditeten er høj, men dog normalt mindre end for en slæbesuger.

Den største spredning af sedimentet sker ved selve oprensningen på havbunden. Desuden opstår der et vist spild under fremføring af de enkelte spande igennem vandet.

Økonomi

20-60 kr./m³ afhængig af oprensningsdybden (bestemmende for antallet af spande der skal monteres), bundforholdene samt sejlafstand til depot. Prisen angiver omkostninger ved oprensning af sedimentmængder > 30.000 m³.

Nødvendige ansøgninger

Amtet skal meddele en tilladelse, inden oprensning af forurenet sediment eller materiale til klapning påbegyndes.

Skov og Naturstyrelsen skal meddele tilladelse til oprensning af rent sediment til genanvendelse.

Afgifter

Der er ingen afgifter forbundet med oprensning af sediment.

Fordele/Ulemper

Fordel:

Præcisionen af gravedybde og placering er høj.

Stor kapacitet

Afhængig af spandestørrelse kan man optage store sammenhængende klumper af materiale.

Ulempe:

Det er nødvendigt med hjælpefartøjer, hvilket resulterer i, at det er relativt dyrt at foretage den initielle mobilisering af en spandkædemaskine til udgravning. Er dog en mere økonomisk rentabel metode at anvende end sandsugeren ved oprensning af store mængder sediment.

Arbejdet med spandkædemaskinen er vejrfølsomt.

Høj turbiditet.

Meget vedligeholdelse kræves, mens arbejdet foretages.

8.9 Grab, miljøgrab eller skovl

Beskrivelse af metode

Uddybning med grab, miljøgrab eller skovl.

Man har afhængig af opgave mulighed for at montere graveenhederne på hydraulisk gravemaskine eller wiremaskine.

Udgravningen foretages fra skib eller flåde. Nødvendigt med mobilisering af pram til transport af sediment efter oprensning.

Ved montering på flåde er det nødvendigt med slæbebåd for at transporterer materiellet til arbejdsområdet

A	B
(A) Gravemaskine	(B) Grabmaskine. Dansk Hydraulisk Institut, 1989.

Forudsætninger for anvendelse

Grab: Grab er velegnet til at oprense slam, dynd, sand og blødt ler. Kan grave på "ubegrænset vanddybde", når monteret på wiremaskine. Ved montering på wire er det vægten af grabben og nedfaldshastigheden, der bestemmer gennemtrængningsdybden i bundmaterialet. Præcise udgravninger ved brug af wiremaskine monteret med grab, kan kun udføres på lavt vand uden strøm. Ved montering på hydraulisk arm kan der overføres større kraft til bunden og større præcision kan opnås. Grabbens udformning og størrelse kan variere meget. Kapaciteten varierer fra 1 til ca. 30 m³. Af grabtyper kan nævnes muddergrab, tandgrab, klippegrab og kaktusgrab.

Afhængig af typen af fartøj er metoden begrænset af en maksimal bølgehøjde på 0.4 – 2.5 meter. Anvendelse af grab vurderes at være ineffektiv eller endog farlig ved bølgehøjder på 1.0 – 3.5 meter.

Miljøgrab: Miljøgrabben er lukket tæt, så der ikke tabes sediment under oprensningen. Anvendes hvor der stilles krav til mindsket turbiditet. Miljøgrab er velegnet til at oprense slam, dynd, sand og ler. I forhold til almindelig grab, genereres 30-70 % mindre turbiditet ved brug af miljøgrab. Entreprenør har opgivet oprensningskapacitet på 400-1200 m³ pr. dag for miljøgrab monteret på hydraulisk gravemaskine og 400-1000 m³ pr. dag for miljøgrab monteret på wiremaskine.

Skovl: Hurtig at udgrave med. Har større brydekraft og kapacitet end grab og kan derfor benyttes ved oprensning af tørt og hårdt lersediment ud over de blødere materialer. Skovlens kapacitet er typisk mellem 1-15 m³ afhængig af typen af skovl der benyttes (dybdeske eller højdeske). Maksimal dybde ca. 20-25 meter. Ofte benyttes støtteben under oprensningen pga. de store horisontale kræfter som overføres til havbunden gennem skovlen.

Afhængig af typen af fartøj er metoden begrænset af en maksimal bølgehøjde på 0.3 – 0.4 meter. Anvendelse af skovl vurderes at være ineffektiv eller endog farlig ved bølgehøjder på 0.6 – 1.0 meter.

Præcisionen af uddybning foretaget med enten grab eller skovl er ens.

Miljøforhold

Ved oprensning med åben grab kan overfladematerialet vaskes ud på vejen gennem vandsøjlen. Sedimentholdig materiale kan ligeledes blive skyllet ud, når grabben bryder igennem vandoverfladen.

Ved arbejde med miljøgrab, bliver turbiditeten minimal.

Kan med fordel anvende skovl eller grab ved oprensning af hårde materialer til genanvendelse, da oprensningen kan finde sted med minimal vandtilførsel.

Økonomi

15,- til 50,-kr. pr. m³. Priserne er gældende for oprensning af mængder > 3000 m³.
1400,- kr. pr. time

Nødvendige ansøgninger

Amtet skal meddele en tilladelse, inden oprensning af forurenet sediment eller materiale til klapning påbegyndes.

Skov og Naturstyrelsen skal meddele tilladelse til oprensning af rent sediment til genanvendelse.

Afgifter

Der er ingen afgifter forbundet med oprensning af sediment.

Fordele/Ulemper

Fordel:

Ved at benytte skovl kan man grave i hårde materialer.

Kræver ikke meget manøvrer plads og kan derfor med fordel benyttes til oprensning af sediment omkring broer, dokke, havnearealer, rørledninger og moler.

Kan opnå stor præcision ved udgravninger foretaget med skovl.

Ulempe:

Er ikke velegnet til oprensning af store mængder sediment, da der kun kan oprenses forholdsvis små mængder af gangen. Anvendelse af miljøgrab er dyre end anvendelse af grab og skovl.

Kan ikke benytte metoden ved stor bølgegang. Dette begrænser anvendelse på åbent hav.