Cadmium, DEHP og NPE i kildesorteret,
forbehandlet og afgasset dagrenovation 2. Forsøgsresultater2.1 Prøvetagnings- og analyseprogram
2.1 Prøvetagnings- og analyseprogramI forsøgsperioden er der løbende udtaget prøver til analyse for cadmium,
miljøfremmede stoffer og næringsstoffer. Måling af flygtige fedtsyrer (VFA) er foretaget løbende. Måling af gasproduktionen
er sket ved hjælp af gasmåler monteret på rørstrækningen fra tanken. Såvel
gasproduktion som temperatur er opsamlet i anlæggets SRO-enhed. I opstartsperioden er tilførsel af materiale foretaget indtil tanken har opnået max.
niveau. Herefter er fraførsel sket via anlæggets separator. Faststoffraktionen er
bortkørt til forbrænding, og væskefraktionen er tilført lagertank for afgasset
biomasse. Affaldet er tilført som blandet affald fra 6 Nordsjællandske Kommuner efter
forsortering på Knudmoseværket i Herning. Det tilførte bioaffald er vejet på brovægt inden aftipning i anlæggets
modtageenhed. Analyseparametre Forsorteret affald:
Ved ca. halvdelen af analyserne er der foretaget dobbeltanalyse for Cd og DEHP. Afgasset materiale
Gødningsvandet er endvidere analyseret for cloridindhold. Analyserne er udført af to uafhængige laboratorier, således at alle prøver er
udført af begge laboratorier. Analyser er udført af MILJØ-KEMI, Dansk Miljø Center
A/S, og DTI, afd. for miljøteknik. Prøvetagning:
2.2 DriftsperiodeDen oprindelige forsøgsplan er pga. indkøringsvanskeligheder og vanskeligheder ved at
modtage en tilstrækkelig mængde affald under storkonflikten mm., ændret på en række
punkter. Forsøgsperioden er således blevet væsentligt længere end først foreslået.
Forsøget er således gennemført i perioden 11. marts 1998 til d. 10 september 1998. Den første måneds drift af anlægget var præget af en del tekniske og procesmæssige
vanskeligheder. De tekniske og procesmæssige vanskeligheder, betød at anlægget efter
den første måneds drift blev genpodet med ny podegylle. Efter genpodningen af anlægget
har anlægget teknisk i det store hele fungeret stabilt. Der har dog været en del
omrørings problemer, der har betydet ophobninger af plast i flydelaget. Procesmæssigt har der ligeledes været problemer med at belaste anlægget med mere end
4-5 tons affald pr døgn. Dette skyldes dels, at anlæggets belastning har været meget
ustabil, fordi det ikke har været muligt at modtage en stabil leverance af affald, som
følge af havarier ved forbehandlingen, arbejdskonflikt, tekniske driftsproblemer,
manglende bufferkapacitet og procesmæssige forhold på biogasanlægget mm. og dels at det
aktive reaktorvolumen har været begrænset af stort plastflydelag i reaktoren. Den
gennemsnitlige belastning af reaktoren har således kun været ca. 3 ton/døgn, og
belastningen har således været væsentligt lavere end den forudsatte mængde på ca. 10
tons/døgn.
2.3 Tekniske forholdBeskrivelsen af de tekniske forhold er udelukkende en kort opsumering, eftersom disse
forhold beskrives mere udførligt i en teknisk rapport der udarbejdes efterfølgende for
Energistyrelsen. Indfødning Indfødningen har i hele forsøgsperioden fungeret tilfredstillende. Affaldet har dog i
perioder indeholdt store mængder plast, der gradvist har omviklet sneglene og det har
derfor i perioder været nødvendigt at rense sneglene op til 3 gange ugentligt. Ved tilsætning af store mængder affald af gangen har der været brodannelser i
mikseren. Dette problem har været løst ved at tilsætte en mindre mængde vand ca. 0,1 m3
vand pr. 1 m3 affald. Omrøring Plastfjernelse EWOC snegleseparator har ikke fungeret efter hensigten, eftersom den kun fungerer når
tanken er fuldt omrørt. Ved opbygning af flydelag i tanken har sneglen skåret et lille
hul i flydelaget, hvorefter det ikke har været muligt at fjerne yderligere plast.
2.4 Forsøgsdata2.4.1 MassebalanceAffaldets kvalitet: Massebalance: Fordi anlægget blev genpodet d. 13. april, er der valgt udelukkende at se på
massebalancen i perioden efter denne dato. Inden genpodningen af anlægget var anlægget
tilført ca. 150 tons dagrenovation og 200 tons podegylle, og det vurderes således at
reaktorindholdet bestod af ca. 40% dagrenovation og 60% podegylle. Inden genpodningen blev
der udtømt ca. 2/3 af reaktorindholdet og der var således ca. 70 tons biomasse tilbage i
reaktoren, hvoraf 40% udgjorde dagrenovation. Ved opstarten af reaktoren d. 13. april, kan det således anslås, at indholdet bestod
af ca. 30 tons affald og ca. 210 tons podegylle.
Tabel 1: Det fremgår, at kun ca. 30% af det oprindelige tørstof er tilbage i
gødningsfraktionen, hvoraf 60% er blevet til biogas og 10% er i rejektet. Det fremgår af figur 1, at det procentlige indhold af affald i slutningen af forsøget
er ca. 88 %. Den resterende mængde består af podegylle, der blev tilsat ved forsøgets
opstart.
Figur 1
2.4.2.1 Forsorteret affaldAnalyseresultaterne fremgår af bilag 2.
Tabel 2 Indholdet af cadmium i det forbehandlede affald fremgår af ovenstående tabel. Det
gennemsnitlige indhold af cadmium er 0,22 mg/kg TS, hvilket er væsentligt højere end det
niveau, der blev målt i forbehandlet affald fra Nordsjælland i 1997 [ref. 1], hvor der
blev målt et gennemsnitligt indhold af cadmium på 0,08 mg/kg TS. Der kan være flere
grunde til, at der observeres et højere cadmiumindhold i nærværende undersøgelse. En
af grundene kan være, at affaldsprøverne i nærværende undersøgelse er grundigt
homogeniseret inden udtagelse af stikprøven til analyse, hvorved der er større mulighed
for, at punktkilder med cadmium findeles og medtages i prøven. I ref. 3 skønnes baggrundsniveauet for cadmium at være omkring 0,10-0,15 mg/kg TS i
frisk ukontamineret køkkenaffald. Det observerede indhold af cadmium i affaldet fra
Nordsjælland er således højere end indholdet i frisk ukontamineret bioaffald.
Udenlandske kilder angiver dog et noget højere baggrundsniveau.
2.4.2.2 Afgassede produkterEfter udrådningen af dagrenovationen er det afgassede gødningsprodukt og det
frasorterede rejekt materiale analyseret. I denne forbindelse er det cadmiumindholdet i
gødningsproduktet der er mest interessant, eftersom dette produkt skal anvendes på
landbrugsjord, medens rejektet afbrændes i forbrændingsanlæg.
Figur 2 Det fremgår af figur 2, at indholdet af cadmium i det afgassede gødningsprodukt
produkt i slutningen af forsøgsperioden er ca. 0,72 mg/kg TS (middelværdi af 4 sidste
analyser). Indholdet af cadmium er således væsentligt højere end den fastsatte
grænseværdi på 0,4 mg/kg TS, som er gældende fra år 2000. Hvis indholdet af cadmium i
det afgassede gødningsprodukt i slutningen af forsøgsperioden udregnes i forhold til
fosfor er indholdet ca. 105 mg/kg P (middelværdi af 4 sidste analyser). Det
gennemsnitlige indhold af cadmium i forhold til fosfor er således lidt højere end den
fastsatte grænseværdi på 100 mg/kg P, som er gældende fra år 2000. Afgasset sigterest:
Figur 3 Det fremgår af tabellen, at indholdet af cadmium i rejektet er forholdsvist konstant
gennem perioden. Der er en tendens til at cadmiumindholdet i rejektet er større når det
er fjernet som flydelag fra reaktoren end ved separation i Swea separator. Dette hænger
måske sammen med at rejektet fra Sweaen indeholder flere plantefibre end flydelaget, der
næsten udelukkende består af plast.
2.4.2.3 Sammendrag for cadmiumDet observerede indhold af cadmium i affaldet fra Nordsjælland er ikke væsentligt
højere end baggrundsniveauet, og det vurderes således at være vanskeligt at reducere
niveauet væsentligt. De største kilder til cadmium er haveaffald og visse batterityper
[ref. 3] (en mindre mængde haveaffald, som græsafklip mm. regnes ikke som
fejlsortering). Ifølge ref. 3 vil der med øget omhu i forbindelse med sorteringen kunne
opnås en reduktion på maksimalt 0,1 mg/kg TS. En reduktion i denne størrelsesorden vil
være tilstrækkelig til at den afgassede gødning vil kunne overholde grænseværdien. Der er dog tvivlsomt, om indholdet af cadmium i affaldet fra Nordsjælland, vil kunne
reduceres tilstrækkeligt til, at den afgassede gødningsfraktion vil kunne overholde den
skærpede tørstofrelaterede grænseværdi fra år 2000. Hvis indholdet af cadmium i det afgassede gødningsprodukt i slutningen af
forsøgsperioden udregnes i forhold til fosfor er indholdet ca. 105 mg/kg P (middelværdi
af 4 sidste analyser). Indholdet af cadmium i forhold fosfor er således lidt højere end
den fastsatte grænseværdi på 100 mg/kg P, som er gældende fra år 2000.
Gødningsvæsken er således tæt på at overholde den skærpede grænseværdi fra år
2000. Dette skal endvidere ses i lyset af, at en stor del af fosforet ophobes i reaktorens
bundslam og en generel forbedring af omrøring af reaktoren vil således alt andet lige
give et større fosforindhold i gødningsvæsken, og det fosforrelaterede cadmiumindhold
vil således kunne reduceres. Det er tilstrækkeligt, at enten den tørstofrelaterede eller den fosforrelaterede
grænseværdi for cadmium er overholdt og på sigt vurderes det at være muligt ved en
optimering af kildesorteringen, at overholde den fosforrelaterede grænseværdi.
Figur 4 Det fremgår af nedenstående tabel, at det totale output og det totale input af
cadmium, stort set stemmer overens. Dette indikerer at analyseresultaterne med stor
sandsynlighed stemmer godt overens med det reelle indhold til trods for, at
affaldsanalyserne er foretaget på et særdeles inhomogent materiale.
Tabel 3 Indholdet af cadmium i gødningsfraktionen på ca. 0,72 mg/kg TS er lidt højere end
forventet ud fra et indhold i det forsorterede affald på ca. 0,22 mg/kg TS, eftersom kun
ca. 2/3 af tørstoffet fjernes som biogas og rejekt.
2.4.3 Miljøfremmede stoffer
2.4.3.1 Forsorteret affald
Tabel 4 DEHP I forbindelse med nærværende undersøgelse blev der imidlertid stillet spørgsmål
ved om analyserne i tilstrækkelig grad afspejlede det reelle indhold af DEHP i affaldet,
som følge af at ekstraktionen ikke var tilstrækkeligt vidtgående. Der blev derfor
udført et forsøg, hvor ekstraktionstiden blev forlænget jf. nedenstående tabel.
Tabel 5 Det fremgår, at der er en klar tendens til, at indholdet af DEHP er stigende, når
ekstraktionstiden forlænges. Der sker således mere end en fordobling af det målte
indhold, når ekstraktionstiden udvides fra 1/2 time til 44 timer. Det er uvist, om en
yderligere forlængelse af ekstraktionstiden vil medføre, at det målte indhold øges
yderligere. Tilsyneladende er den foreskrevne ekstraktionstid på 1/2 time således ikke
tilstrækkelig vidtgående, når affaldet indeholder store mængder plast. Hvis det er en generel tendens, at DEHP indholdet fordobles ved at forlænge
ekstraktionstiden, kan dette give en del af forklaringen på, hvorfor DEHP indholdet
stiger uforholdsmæssigt meget under afgasningen, hvor det må formodes, at der afgives en
betydelig mængde DEHP. I ref. 3 skønnes det, at baggrundsniveauet af DEHP i ukontaminerede fødevarer er
meget lavt, og indholdet vil næppe overstige i størrelsesordnen 1 mg/kg TS. Langt det
overvejende indhold af DEHP kommer således fra fejlsorteringer i husholdningen, eller
fordi de anvendte plastposer ved sorteringen indholder DEHP. COWI [ref. 3] har undersøgt
17 materiale kategorier for DEHP, og det fremgår, at langt det største indhold af DEHP
findes i forskellige typer plastemballage. Specielle køkkenaffaldsposer har derimod et meget lavt indhold. Det vurderes således,
at indholdet af DEHP hovedsageligt stammer fra plastemballage, der enten er fejlsorterede
eller som er anvendt til sorteringen i køkkenet. Elledninger indeholder endvidere meget
høje koncentrationer, men det vurderes, at denne type punktforureninger kun findes i
meget begrænset omfang i bioaffaldet. Ifølge MiljøKemi og DTI er indholdet af DEHA ikke
medtaget i analyserne af DEHP og MiljøKemi udelukker ligeledes, at DEHA biologisk kan
omsættes til DEHP.
Tabel 6 NPE
2.4.3.2 Afgassede produkterEfter udrådningen af dagrenovationen er det afgassede gødningsprodukt og det
frasorterede rejekt materiale analyseret for DEHP og NPE. Afgasset gødningsprodukt
Figur 5
Figur 6 DEHP NPE
Figur 7 DEHP
2.4.3.3 Sammendrag for miljøfremmede stofferDEHP Niveauet af DEHP i den afgassede gødningsfraktion har i slutningen af forsøget været
på et niveau omkring 160 mg/kg TS, dog med en kraftig stigning efter forsøgets
afslutning. Indholdet af DEHP er således væsentligt højere end den fastsatte
afskæringsværdi på 50 mg/kg TS, som er gældende fra år 2000. Analyseresultatet efter
forsøgets afslutning bør dog ikke tillægges nogen væsentlig betydning eftersom det kun
er det ene af analyseinstitutterne, der har observeret en kraftig stigning og fordi
prøven er udtaget 11 dage efter forsøgets afslutning. Det vurderes , at de primære kilder til DEHP i det afgassede gødningsprodukt er
forskellige typer plastemballage, der enten er fejlsorteret eller anvendt ved sorteringen
i husholdningen. NPE
2.4.4 VFA, temperatur, gasproduktion og gaskvalitetFlygtige fedtsyrer (VFA) og processtabilitet Der er løbende foretaget målinger af VFA - indholdet i reaktoren samt alkaliniteten,
for at vurdere processtabiliteten i reaktoren. De fleste af målingerne er foretaget ved
metoden "simpel titrering" [ref. 6] og resultaterne er efterfølgende omregnet
til GC ækvivalenter. Der har været store variationer i VFA-indholdet i reaktoren. I indkøringsfasen har VFA-indholdet været meget højt pga. problemerne med
temperaturreguleringen, og indholdet steg til et højt niveau (ca. 20.000 mg/l - GC), der
betød, at det var nødvendigt at ompode anlægget i midten af april måned.
Efterfølgende har indholdet af VFA været faldende, dog med en stigning i slutningen af
august måned. Der har dog været store variationer hen over døgnet. Indholdet
umiddelbart efter indfødning, har således været over 10.000 mg/l og er efterfølgende
faldet til 4.000 mg/l. Generelt har indholdet af VFA været højere end det niveau der normalt observeres ved
en stabil anaerob proces, hvilket indikerer ,at processen i længere perioder har været
anstrengt. Indholdet af VFA skal dog vurderes i forhold til, hvordan reaktoren er blevet
belastet. Belastningen af reaktoren har generelt været under det halve af hvad, der er
normal praksis, men til gengæld har belastningen været meget uensartet. Det var
forudsat, at belastningen skulle være jævnt fordelt over døgnet i små portioner. Det
automatiske indfødningsystem har imidlertid været meget ustabilt, hvilket har betydet,
at indfødningen oftest er sket i 1-2 store portioner inden for normal arbejdstid, hvilket
har betydet forholdsvist store stød belastninger. Temperatur: Gasproduktion og gaskvalitet:
Tabel 7: gasproduktion og gaskvalitet i udvalgte perioder Udfra ovenstående tabel vurderes gasproduktionen at være ca. 155 Nm3 pr
tons forsorteret affald, men det skal understreges at der er en betydelig usikkerhed på
målingen. Gassens sammensætning har været målt løbende, ved måling af CH4 og H2S
indholdet. CH4 indholdet har varieret en hel del, specielt i
indkøringsperioden. Under indkøringen variererede CH4 indholdet mellem 50 og
80%. Fra slutningen af maj måned har indholdet været mere stabilt mellem 60 og 80%.
Generelt har indholdet været lavest umiddelbart efter indfødning, hvorefter det gradvist
er steget hen imod næste indpumpning. H2S indholdet har generelt været lavt i hele perioden og har varieret
mellem 100 og 200 ppm.
2.4.5 NæringsstofferIndholdet af salte og næringstoffer er analyseret i det forsorterede affald og i de
afgassede slutprodukter.
Tabel 8 Indholdet af næringsstoffer er angivet på vådvægtsbasis i ovenstående tabel.
Indholdet af kvælstof og kalium er i de afgassede produkter omtrent af samme
størrelsesorden som i det forsorterede affald. Dette stemmer godt overens med, at der
under processen er sket en svag stigning, som følge af omsætningen, samtidig med at der
er sket en svag reduktion, som følge af en mindre tilsætning af vand, hvilket totalt set
har udlignet hinanden. Fosforindholdet er lavere i gødningsvæsken end i det forsorterede affald, hvilket
skyldes, at der er sket en sedimentation af fosfor i reaktortanken, samtidig med at der er
fjernet en forholdsmæssig større andel fosfor med sigteresten. Clorid koncentrationen i gødningsvæsken betyder, at der vil blive udspredt ca. 40 kg
clorid/ha. På husdyrbrug med eksempelvis 2 dyreenheder/ha udspredes der i gennemsnit en
mængde på 30-40 kg clorid/ha, hvert år. Ved anvendelse af 20 tons afgasset biomasse/ha
udspredes der således omtrent den samme mængde clorid som på et husdyrbrug. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||