Results from a full scale application of ashes and other residuals in the final cover construction of the Tveta landfill

In 2000 Telge Återvinning - a waste management recycling company - started investigating ashes from incineration of industrial and biowaste waste. The company was given a permit from the Swedish Environmental Court to cover four hectares of the house hold waste landfill area. In 2006 the company received an unlimited permit to cover the remaining part of the landfill when the works end some thirty years later.Ashes were used the first time in 1966 for testing. Literature studies indicated the ashes can have a low hydraulic conductivity under certain conditions. In 1999 collaboration started with the Division of Waste Science and Technology at Luleå University of Technology.Residuals from household and industrial waste were subject to investigation. Initially, biowaste incineration products were subject to testing and were later extended to other waste products, e.g. sludge, contaminated soils, foundry, and compost material. Several different sub-fractions of ashes were included in the investigation e.g. bottom and fly ash, various slag products after up-grading including dewatering, separation and sifting. Subsequently, a complete covering system of a landfill consists of residuals.Six test areas were outlined in order to give a good representation for cover construction in flat and steep areas with different compositions of liner material.The results show that in all areas the hydraulic conductivity construction yields less then 50 liters per square meters and years and can be less the than 5 liters in a repository for hazardous waste if required. In accordance with literature data the field observations show the liner material constructed only by ash material under certain conditions can form a monolithic structure due to very slow processes thus indicating small pore volumes that unable water - air to interact with other media.The concept of using ash can be related to natural analogues of volcanic ashes and has been used in old defence walls and other buildings thousand years back. The last part of the report brings a number of topics for future research and a discussion about problems to with the authorities to use residuals for covering landfills.Undersökning av askor har pågått i över 20 år. Telge Återvinning har i samarbete med Luleå tekniska universitet undersökt askor (biobaserad flyg- och bottenaska från förbränning av sorterat verksamhetsavfall/samförbränning, upparbetat slaggrus och pannsand från avfallsförbränning) och ett antal andra restprodukter (rötat slam från avloppsrening, kompost, LD-slagg) inför användning som konstruktionsmaterial i sluttäckning av avfallsupplag.Undersökningarna har visat att de testade materialen väl klarar funktionskraven som ställs på en sluttäckning för deponier för icke-farligt avfall och delvis även för deponier för farligt avfall. Materialen har noga karakteriserats i både små- och storskaliga laboratorieförsök och sedan testats framgångsrikt i fullskala på Tveta Återvinningsanläggning. Resultaten redovisas i denna rapport. Ett fyra hektar stort fältförsök ledde till en permanent sluttäckning av detta område. Miljö- och miljööverdomstolen har godkänt sluttäckningsmetoden för hela verksamheten på Tveta Återvinningsanläggning.SammanfattningMiljödomstolen i Stockholm beviljade Telge Återvinning tillstånd år 2000 att sluttäcka fyra hektar med restprodukter på den avslutade hushållsdeponin. Tillståndet utvidgades senare till att även omfatta den del av askdeponin som inte längre var i bruk. År 2006 erhölls ett obegränsat tillstånd att etappvis sluttäcka övriga delar av deponin med TvetaMetoden.Askor användes första gången 1996 på hushållsdeponin för att pröva om askor skulle kunna fungera som tätskikt i en sluttäckningskonstruktion eftersom tidigare undersökningar hade visat att askor kan härda genom naturlig fukthalt. Ett samarbete inleddes 1999 med Luleå tekniska universitet för att undersöka askors fysikaliska och kemiska egenskaper. De askor som undersöktes var inledningsvis biobaserade bestående av trä, träflis, papp, papper, torv och returbränslen med liten andel plast. Även äldre askor kunde användas efter reaktivering.Undersökningarna utökades sedan till att även omfatta andra avfallsprodukter såsom rötat och avvattnat avloppsslam, renade jordar, gjuterisand, kompost m fl. Bottenslagg från avfallsförbränning kunde efter upparbetning och siktning återanvändas i konstruktionen. Detta innebar att sluttäckningen kunde konstrueras av enbart returmaterial.Sex provytor på östra slänten av Tveta hushållsavfallsdeponin planerades med avsikt att prova olika askor i en eller flera skikt av en sluttäckningskonstruktion. Olika materialsammansättningar och olika släntvinklar testades. Provytorna färdigställdes mellan åren 2003 och 2005. Materialen lades ut med konventionell utrustning. Noggrann dokumentation gjordes. Lysimetrar och sonder installerades under tätskiktet samt mät- och kontrollutrustning på ytan.Resultaten hittills visar att ytorna klarar permeabilitetskravet på 50 liter per kvadratmeter och år och ett par ytor mindre än 5 liter per kvadratmeter och år. Det förmodas att den kemiska sammansättningen, kornstorleksfördelningen och de processer som sker i en reaktiv aska med pH kring 12 bidrar till att tätskiktet efter hydratisering och karbonatisering bildar en monolitisk konstruktion där utlakningen sker främst genom diffusionsstyrda processer. Resultat från borrningar i den befintliga askdeponin, som anlades 1982, visar att askors porutrymmen är små och att någon transport in och ut ur systemet av luft - vatten sker långsamt. En jämförelse kan göras med vulkanisk aska som historiskt använts som konstruktionsmaterial. En ombildning av askor till leror sker naturligt och bidrar till att sådana konstruktioner blir hårdare och stabilare med tiden. Rapporten avslutas med en beskrivning av praktiska erfarenheter och en diskussion kring de resultat som uppnåtts och behovet av ytterligare forskning. Vidare tas en del frågor upp som berör tillståndprövningen och myndighetens inställning till att använda restprodukter som sluttäckningsmaterial.Godkänd; 2008; 20081114 (laan