Undersøgelses- og moniteringsprogram for omsætningen af miljøfremmede
stoffer i slammineraliseringsanlæg og slamlager

4. Resultater og deldiskussioner 

4.1 Resultater af lagerforsøg med udrådnet spildevandsslam
4.1.1 NPE
4.1.2 DEHP 
4.1.3 LAS
4.1.4 PAH
4.1.5 Støtteparametre
4.1.6 Dybdeforsøg med udrådnet spildevandsslam
4.1.7 Toksicitets test
4.2 Resultater fra lagerforsøg med biologisk overskudsslam
4.2.1 NPE
4.2.2 DEHP 
4.2.3 Støtteparametre
4.2.4 Dybdeforsøg med biologisk overskudsslam
4.3 Temperatur målt i forbindelse med lagerforsøget
4.4 Diskussion af lagerforsøg
4.5 Resultater af slammineraliseringsforsøg
4.5.1 NPE
4.5.2 DEHP  
4.5.3 LAS
4.5.4 PAH
4.5.5 Temperatur og vegetation
4.5.6 Dybdeforsøg
4.6 Diskussion af slammineraliseringsforsøg

I det følgende præsenteres resultaterne for hhv. lager- og slammineraliseringsforsøg. Efter de respektive afsnit følger diskussion af forsøgene. Samlet diskussion følger i kapitel 5.

4.1 Resultater fra lagerforsøg med udrådnet spildevandsslam

Fuldskalaforsøg med udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg forløb som to parallelforsøg med og uden mekanisk vending.

Dag 0 repræsenteres for alle parametre ved den samme prøve/analyse i både lager og stakforsøg.

4.1.1 NPE

NPE koncentrationen (sum) var ved forsøgsstart (den 18. februar 1999) ca. 49 mg/kg ts (figur 4-1A og B). Til sammenligning var startkoncentrationen af NP ca. 47 mg/kg ts, NP1EO koncentrationen ca. 2 mg/kg ts og NP2EO nær nul (figur 4-2 og 4-3). Således bestod NPE (sum) næsten udelukkende af grundmolekylet NP, der er det sidste, og sværest nedbrydelige, produkt ved nedbrydning af de langkædede nonylphenolethoxylater.

Figur 4-1 NPE koncentrationen (sum) (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: Lagring i container, B: lagring i stak m. mekanisk vending

I forsøget med lagring i container kunne observeres en stigning i NPE koncentrationen (sum) til 63 mg/kg ts efter 284 dage (figur 4-1A).

Figur 4-2 NP koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: Lagring i container, B: lagring i stak m. mekanisk vending.

Figur 4-3 NP1EO og NP2EO koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: Lagring i container, B: lagring i stak m. mekanisk vending.

I forsøget med lagring i stak faldt koncentrationen af NPE derimod med tiden (figur 4-1B). Ved forsøgets afslutning dag 284 var koncentrationen 27 mg/kg ts (ikke-signifikant (a =0,05) ved test på middelværdier dag 18 og 195). Faldet skyldes primært nedbrydning af NP (figur 4-2B) og i mindre grad nedbrydning af NP1EO (figur 4-3B).

4.1.2 DEHP

Koncentrationen af DEHP var ca. 40 mg/kg ts ved forsøgsstart (hvis der ses bort fra det afvigende punkt til t=0) (figur 4-4). Der var en stigning i DEHP koncentrationen indtil dag 200, hvorefter koncentrationen af DEHP i lagerforsøget stabiliserede sig på ca. 50 mg/kg ts perioden ud (figur 4-4A).

Figur 4-4 DEHP koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: Lagring i container, B: lagring i stak m. mekanisk vending.

I stakforsøget var der efter dag 200 tendens til faldende DEHP koncentration (ikke-signifikant forskel (a =0,05)). Ved forsøgets afslutning var koncentrationen 31 mg/kg ts (figur 4-4B).

4.1.3 LAS

Koncentrationen af LAS i det udrådnede spildevandsslam var ca. 5000 mg/kg ts indtil dag 100, hvorefter LAS-koncentrationen faldt i begge forsøg (figur 4-5A og 4-5B). LAS koncentrationen faldt til 2900 mg/kg ts ved simpel lagring (figur 4-5A), mens koncentrationen i spildevandsslam henlagt i stak var 480 mg/kg ts ved forsøgsafslutning (figur 4-5B). Der blev fundet en signifikant forskel (a =0,05) ved test på middelværdier for LAS i stakforsøget dag 18 og 195. Nedbrydningspotentialet er således væsentlig større i stakken, grundet iltning, sammenlignet med nedbrydningen i spildevandsslam i container. Halveringstiden for LAS blev beregnet til 99 dage (R2=0,70) i stakken (bilag 2).

Figur 4-5 LAS koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: Lagring i container, B: lagring i stak m. mekanisk vending.

4.1.4 PAH

Koncentrationen af PAH (sum) var ca. 6 mg/kg ts ved forsøgsstart (figur 4-6). Efter 284 dage kunne der ikke detekteres nogen nedbrydning af PAH (sum) i det lagrede spildevandsslam (figur 4-6A) (ikke-signifikant forskel (a =0,05) ved test på middelværdier dag 18 og 195).

Figur 4-6 Koncentrationen af PAH (sum) (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: Lagring i container, B: lagring i stak m. mekanisk vending

Der var derimod en svag tendens til nedbrydning af PAH (sum), når spildevandsslammet blev udsat for mekanisk vending. Koncentrationen var i stakken 4,2 mg/kg ts ved forsøgets afslutning (dag 284) (figur 4-6B) (ikke-signifikant forskel (a =0,05) ved test på middelværdier dag 18 og 195).

Koncentrationen i spildevandsslammet af de ni PAH’er der samlet udgør PAH (sum) fremgår af figurene 4-7 til 4-10.

Figur 4-7 Koncentrationen af PAH’er med 3 aromatiske ringe (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: Lagring i container, B: lagring i stak m. mekanisk vending.

Figur 4-8 Koncentrationen af PAH’er med 4 aromatiske ringe (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: Lagring i container, B: lagring i stak m. mekanisk vending.

Umiddelbart kunne der ikke detekteres en effekt af den simple lagring på indeholdet af de enkelte PAH’er i det udrådnede spildevandsslam.

Den reduktion af PAH (sum), der kunne konstateres i stakforsøget, skyldtes primært nedbrydning af PAH forbindelser med få aromatiske ringe (phenanthren, flouren og acenaphthen) (signifikant forskel (a =0,05)) (figur 4-7). Startkoncentrationen af phenanthren var 1,3 mg/kg ts mod 0,3 mg/kg ts dag 284. Flouren og acenaphthen blev reduceret fra en startkoncentration på hhv. 0,4 og 0,2 mg/kg ts til en koncentration nær nul. PAH forbindelser med mere end 3 ringe blev ikke nedbrudt.

Figur 4-9 Koncentrationen af PAH’er med 5 aromatiske ringe (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: Lagring i container, B: lagring i stak m. mekanisk vending.

Figur 4-10 Koncentrationen af PAH’er med 6 aromatiske ringe (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: Lagring i container, B: lagring i stak m. mekanisk vending.

4.1.5 Støtteparametre

Tørstofindholdet var konstant i hele perioden for spildevandsslam henliggende i container (figur 4-11A), mens den mekaniske vending af slamstakken medførte en væsentlig forøgelse af tørstofindholdet som følge af udtørring (figur 4-11B). Tørstofindholdet var ca. 27% ved starten af forsøgene sammenlignet med 41% i stakforsøget ved slutningen af forsøgsperioden.

Der blev ikke observeret markante ændringer i glødetab, kulstofindhold, COD, BI5, kvælstofindhold eller fosforindholdet i slam, der henlå i container i 284 dage (se bilag 5). Redoxpotetialet steg fra ca. –140 mV til ca. 100 mV, hvilket primært skyldes udtørring af det øverste lag (redoxmåling fandt kun sted i de øverste 10-20 cm). Der var en tendens til faldende pH. Fra en pH-værdi i starten på ca. 7,3 til ca. 6,5 ved slutningen af forsøget (bilag 5).

Figur 4-11 Tørstofindhold (%) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: Lagring i container, B: lagring i stak m. mekanisk vending.

For slam, placeret i stak, blev der observeret et fald i BI5 og COD fra hhv. 60000-80000 mg O2 og 70000-80000 mg O2 til hhv. ca. 20000 mg O2 og ca. 45000 mg O2. Faldet indtrådte først i den sidste halvdel af forsøgsperioden. Glødetabet og kulstofindholdet var tilnærmelsesvis konstant, mens der ligesom for lagerforsøg kunne ses en tendens til faldende pH-værdi. Redoxpotentialet fulgte nøje potentialet målt i containerforsøget, hvilket bekræfter udtørring af det øverste lag ved længere tids opbevaring i container. Kvælstofindholdet faldt fra ca. 35000 mg/kg ts i begyndelsen af forsøgsperioden til ca. 20000 mg/kg ts efter 256 dage. Dag 284 blev kvælstofindholdet bestemt til ca. 40000 mg/kg ts. Fosforindholdet var svagt stigende igennem forsøgsperioden fra ca. 28000 mg/kg ts til ca. 30000 mg/kg ts (bilag 5).

4.1.6 Dybdeforsøg med udrådnet spildevandsslam

Som nævnt i afsnit 3.1.1 blev der den 24. september udtaget en dybdeprofil af spildevandsslam i container.

Generelt blev der fundet en forskel på koncentrationen af MFS i de øverste 20 cm, sammenlignet med koncentrationen i spildevandsslam i dybden 20- 120 cm. Forskellen var signifikant forskellig (a =0,05) ved test på middelværdier over hele dybden (se bilag 2). Der blev ikke fundet variation i koncentrationen af MFS i lagene fra 20 til 120 cm (figur 4-12).

Koncentrationen af NPE (sum) blev fundet at være ca. 19 mg/kg ts i de øverste 20 cm af det lagrede slam, sammenlignet med ca. 48 mg/kg ts i lagene fra 20-120 cm (figur 4-12), svarende til en reduktion på 40% i det øverste lag. Da der ikke finder nedbrydning sted i dybden 20-120 cm, kan nedbrydningen i det lagerede spildevandsslam udelukkende tilskrives nedbrydningen i det øverste lag. Fordelt på hele dybden (0-120 cm) giver dette en samlet nedbrydning af NPE (sum) på 10,1%.

Den væsentligste del af NPE (sum) består af NP (figur 4-12 og 4-13A), mens koncentrationen af NP1EO og NP2EO var lave (figur 4-13B).

Figur 4-12 NPE koncentrationen (sum) (mg/kg ts) som funktion af dybden i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg.

Figur 4-13 NP, NP1EO og NP2EO-koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af dybden i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: NP, B: NP1EO og NP2EO.

DEHP er halveret i de øverste 20 cm af profilet svarende til en koncentration på ca. 27 mg/kg ts mod ca. 50 mg/kg ts i de dybere liggende lag (figur 4-14). Nedbrydningen i de øverste 20 cm giver en samlet nedbrydning på 7,6% i hele dybdeprofilet.

Figur 4-14 DEHP koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af dybden i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg.

Figur 4-15 LAS koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af dybden i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg.

LAS er det MFS, hvor effekten af iltpåvirkning af de øvre lag fremgår tydeligst. Efter den 284 dage lange lagringsperiode var koncentrationen ca. 1100 mg/kg ts i det øveste lag, sammenlignet med ca. 4900 mg/kg ts i resten af profilen (figur 4-15). Dette svarer til en total nedbrydning på 12,5% i hele dybden (0-120 cm).

Figur 4-16 PAH koncentrationen (sum) (mg/kg ts) som funktion af dybden i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg.

Figur 4-17 PAH koncentrationen (sum) (mg/kg ts) som funktion af dybden i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: 3 aromatiske ringe, B: 4 aromatiske ringe, C: 5 aromatiske ringe og D: 6 aromatiske ringe.

PAH (sum) blev reduceret fra ca. 4,2 mg/kg ts til ca. 2,2 mg/kg ts (figur 4-16), i det øverste lag. Samlet udgør nedbrydningen af PAH (sum) i det øverste lag 7,7%, set i forhold til hele dybden.

Nedbrydning af PAH (sum) i det øvre lag skyldes primært nedbrydning af acenaphthen, flouren, phenanthren, fluoranthen og pyren (PAH’er med 3 og 4 aromatiske ringe), der til sammen udgør 76% af den samlede nedbrydning. Reduktionen af phenanthren udgøre alene 33% af den samlede nedbrydning (figur 4-17).

Benzo(g,h,i)perylen og indeno(1,2,3-cd)pyren lå i det øverste lag udfor et 95% konfidensinterval beregnet på middelværdien, dvs. der var ikke forskel på koncentrationen af disse stoffer mellem lagene (bilag 2). Det skal dertil siges, at resultaterne er behæftet med fejl, hvilket slører den evt. forekommende nedbrydning (figur 4-17D).

Ved beregning af variationskoefficient (CV) på koncentrationen af MFS i dybden 20-120 cm blev det fundet, at denne var lavere end CV målt ved bestemmelse af analyseusikkerheden på laboratoriet (bilag 2). Dvs. den spredning, der blev fundet, beror ikke på inhomogenitet i dybden, men derimod på analyseusikkerhed.

Tørstofindholdet blev fundet at være ca. 68% i det øverste lag sammenlignet med ca. 24% i dybden >20 cm (bilag 5). Dvs. der er sket en betydelig fordampning fra det øverste lag. Til sammenligning var glødetabet, kulstofindholdet, fosforindholdet og kvælstofindholdet lavere i de øverste 20 cm, sammenholdt med de målte værdier i dybden >20 cm (bilag 5). Glødetabet var 45% (af ts) mod 52%. Kulstofindholdet var 25% (af ts) mod 27,5%, fosforindholdet 28000 mg/kg ts mod 31000 mg/kg ts og kvælstofindholdet 25000 mg/kg ts mod 35000 mg/kg ts. Der fandt en pH stigning sted fra pH 6,5 til ca. 7 (bilag 5). Der blev ikke målt BI5 og COD i forbindelse med dybdeforsøget.

4.1.7 Toksicitets test

Der blev ikke fundet en effekt af det udrådnede spildevandsslam på springhaler, se bilag 4.

4.2 Resultater fra lagerforsøg med biologisk overskudsslam

Forsøg med biologisk overskudsslam fra Slagelse Renseanlæg bestod udelukkende af forsøg med langtidslagring i containere.

Generelt var koncentrationen af MFS lav i det biologiske overskudsslam. Startkoncentrationen af LAS var <50 mg/kg ts, DEHP 10 mg/kg ts, NPE 1,5 mg/kg ts og PAH (sum) 0,9 mg/kg ts. Da koncentrationen var tæt på detektionsgrænsen for LAS og PAH, blev der ikke foretaget yderligere analyser herfor.

4.2.1 NPE

NPE koncentrationen (sum) var ved forsøgsstart (den 18. februar 1999), som nævnt, ca. 1,5 mg/kg ts (figur 4-18). De 1,5 mg/kg ts bestod næsten udelukkende af grundmolekylet NP, mens koncentrationerne af NP1EO og NP2EO var lave (figur 4-19). Koncentrationen af NPE (sum) samt koncentrationen af både NP, NP1EO og NP2EO steg over forsøgsperioden (figur 4-18 og 4-19), muligvis som følge af carboxylering (DHI, 2000). Mest markant var stigningen i NP-koncentrationen, der steg til ca. 4,5 mg/kg ts (figur 4-19A).

Figur 4-18 NPE koncentrationen (sum) (mg/kg ts) som funktion af tid i biologisk overskudsslam fra Slagelse Renseanlæg.

Figur 4-19 NP, NP1EO og NP2EO koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af tid i biologisk overskudsslam fra Slagelse Renseanlæg. A: NP, B: NP1EO og NP2EO.

4.2.2 DEHP

Koncentrationen af DEHP var ca. 10 mg/kg ts ved forsøgsstart og steg til ca. 30 mg/kg ts efter lagring af spildevandsslammet i 284 dage (figur 4-20). Stigningen skyldes umiddelbart ikke, at der dannes mere DEHP, men nærmere, at ekstraherbarheden af DEHP øges med lagringstiden.

4.2.3 Støtteparametre

Tørstofindholdet faldt fra ca. 20% til ca. 15% over den 284 dage lange forsøgsperiode (figur 4-21).

Glødetabet og kulstofindholdet faldt ligledes fra hhv. ca. 79% (af ts) til ca. 70% (af ts) og fra ca. 40% (af ts) til ca. 37% (af ts) (bilag 5).

Figur 4-20 DEHP koncentrationen (sum) (mg/kg ts) som funktion af tid i biologisk overskudsslam fra Slagelse Renseanlæg.

Figur 4-21 Tørstofindhold (sum) (mg/kg ts) som funktion af tid i biologisk overskudsslam fra Slagelse Renseanlæg.

Der var en tendens til stigende biologisk aktivitet. Både BI5 og COD steg fra starten til slutningen af perioden (se bilag 5).

Kvælstofindholdet, fosforindholdet og pH-værdien var konstante i hele forsøgsperioden. Kulstofindholdet var ca. 75000 mg/kg ts, fosforindholdet ca. 30000 mg/kg ts og pH-værdien 6-6,2 (bilag 5).

Redoxpotentialet faldt fra et startniveau på ca. –125 mV til ca. –200 mV efter 60-80 dage, hvilket stemmer overens med det faldende tørstofindhold, der medfører ringere luftindtrængning i slammet og forventeligt øger anaerobiteten (bilag 5).

4.2.4. Dybdeforsøg med biologisk overskudsslam

Dybdeforsøget (se afsnit 3.1.1) i det biologiske overskudsslam blev udført den 24. september.

Ligesom for dybdeforsøg med udrådnet spildevandsslam blev der fundet en markant forskel i det øverste lag (0-20 cm), sammenlignet med dybere liggende lag af spildevandsslam (20-120 cm). Både koncentrationen af DEHP og NPE lå udenfor et 95% konfidesinterval (beregnet på middelværdien) i dybden 0-20 cm. Koncentrationsforskellene mellem lagene fra 20-120 cm var små.

Koncentrationen af NPE (sum) blev fundet at være ca. 2,5 mg/kg ts i de øverste 20 cm af det lagrede slam, sammenlignet med ca. 9 mg/kg ts i lagene fra 20-120 cm (figur 4-23). Dette svarer til en total nedbrydning på 12,3% (0-120 cm). Denne reduktion kan ikke genfindes ved forsøg med langtidslagring, hvor der i modsætning hertil blev fundet en stigning i NPE koncentrationen (se afsnit 4.2.1). Halvdelen af NPE (sum) bestod af NP. NP koncentrationen i det øverste lag var ca. 1,7 mg/kg ts, sammenlignet med ca. 4 mg/kg ts i spildevandsslam liggende i lagene herunder (figur 4-23). Koncentrationen af NP1EO og NP2EO var hhv. 0,8 og 0,2 mg/kg ts i det øverste lag til sammenligning med 3,4 og 1,8 mg/kg ts i de nederste lag (figur 4-23B).

Figur 4-22 NPE koncentrationen (sum) (mg/kg ts) som funktion af dybden i biologisk overskudsslam fra Slagelse Renseanlæg.

Figur 4-23 NP, NP1EO og NP2EO koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af dybden i biologisk overskudsslam fra Slagelse Renseanlæg. A: NP, B: NP1EO og NP2EO.

Af en DEHP koncentration på ca. 26 mg/kg ts i de nederste lag kunne der kun genfindes 8 mg/kg ts i de øverste 20 cm (figur 4-24). Samlet giver dette en nedbrydning på ca. 11% (i hele dybden).

Figur 4-24 DEHP koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af dybden i biologisk overskudsslam fra Slagelse Renseanlæg.

Som det blev fundet for NPE, stemmer dette resultat ikke med den stigning i DEHP koncentrationen, der blev fundet ved langtidslagring (afsnit 4.2.2).

Tørstofindholdet var ligesom for det udrådnede spildevandsslam steget fra ca. 15% i dybden 20-120 cm til ca. 53% i de øverste 20 cm, som følge af udtørring (bilag 5).

Glødetabet, kulstofindholdet og kvælstofindholdet var lavere i de øverste 20 cm, sammenholdt med de målte værdier i dybden >20 cm. Glødetabet var 67% (af ts) mod 69%. Kulstofindholdet var 33% (af ts) mod 36% og kvælstofindholdet 55000 mg/kg ts mod 88000 mg/kg ts. Der blev fundet en stigning i pH-værdien fra pH 6,1 til ca. 6,5 (bilag 5). Der var ingen forskel på fosforindholdet. Der blev ikke målt på BI5 og COD i forbindelse med dybdeforsøget.

4.3 Temperatur målt i forbindelse med lagerforsøget

Temperaturen i spildevandsslammet var i februar måned generelt højere end lufttemperaturen i lagerhallen (tabel 4-1).

Tabel 4-1 Temperatur målt i omgivelserne og i de enkelte forsøg. Temperaturen blev hver time logget kontinuerligt. Nedenstående repræsentere gennemsnit over de 28-31 dage i den respektive måned. Temperaturen for udrådnet – stak er målt manuelt ca. 4 gange hver måned.

Dette skyldes den relativt høje produktionstemperatur på renseanlægget. I månederne marts til juli var temperaturen i omgivelserne og i slammet fra de tre forsøg sammenlignelige, mens temperaturen i efteråret (august til november) var 1-2 ° C højere i slammet (tabel 4-1). Midlet over hele perioden var temperaturen i det lagrede spildevandsslam (udrådnet og biologisk) ca. 1,5 ° C højere, sammenlignet med omgivelsernes temperatur. Til sammenligning var temperaturen i stakken, som gennemsnit over perioden, sammenlignelig med omgivelsernes temperatur.

4.4 Diskussion af lagerforsøg

På basis af ovenstående resultater kan følgende tabel opstilles (tabel 4-2). Tabellen opsummere de observerede reduktioner under hhv. langtidslagring og dybdeforsøg for forsøg med udrådnet spildevandsslam.

Tabel 4-2 Reduktion af MFS (%) opnået under lagerforsøgene. Langtidsforsøg repræsenterer reduktion over den 284 dage lange forsøgsperiode. Dybden 0-20 cm repræsentere reduktionen i det øverste lag, mens dybden 20-120 cm repræsenterer reduktionen i laget herunder

*Ikke målt.

Ved simpel lagring opnås en reduktion af LAS på ca. 41%, på grund af stor omsætning i toplaget. Reduktion af NPE kunne ikke observeres, mens der var en tendens til reduktion af DEHP og PAH. De prøver, der blev udtaget i forsøgsperioden, blev udtaget gennem hele profilet dvs. en analyse repræsentere både det øverste lag, der naturligt udsættes for iltning grundet opsprækning m.v., men også det nedre anaerobe lag. Den observerede reduktion kan udelukkende tilskrives den nedbrydning, der finder sted i de øverste 20 cm. I lagene under 20 cm (20-120 cm) kunne der ikke observeres nedbrydning. Dette verificeres bl.a. af en koncentration af LAS på ca. 5000 mg/kg ts i dybden 20-120 cm, sammenlignet med en startkoncentration (dag 0) på samme niveau (figur 4-5A og 4-15). En total nedbrydning af MFS kan ikke forventes ved opbevaring af spildevandsslam i container. En alternativ lagringspraksis kan være opbevaring i et 20 cm højt lag.

Der er generelt en positiv effekt af den mekaniske vending af slamstakken på nedbrydningen af MFS, sammenlignet med udrådnet spildevandsslam henliggende i container. Den største effekt blev opnået for LAS, der blev reduceret med ca. 90% efter 284 dage (figur 4-5B og tabel 4-2). Der kunne konstateres nedbrydning af NPE (reduktion på 43%) (figur 4-1B og tabel 4-2). Ligeledes kunne der observeres en reduktion af DEHP og PAH (sum) på hhv. 47% og 32% (figur 4-4B, 4-6B og tabel 4-2). Der blev fundet en nedbrydning af acenaphthen, flouren og phenanthren på mere end 50% (figur 4-7B).

Nedbrydning i slamstakken skyldes iltning ved vending af stakken. Dette stemmer overens med redoxpotentialet og tørstofindholdet, der stiger markant i perioden, i modsætning til spildevandsslammet henliggende i container. Fra dag 102 stiger temperaturen markant. Kombinationen heraf øger udtørring af spildevandsslammet. Faldet i indholdet af total kvælstof (sammenholdt med faldende pH) verificere ligeledes tilstedeværelsen af ilt (bilag 5).

Nedbrydning i slamstakken skyldes iltning ved vending af stakken. Dette stemmer overens med redoxpotentialet og tørstofindholdet, der stiger markant i perioden, i modsætning til spildevandsslammet henliggende i container. Fra dag 102 stiger temperaturen markant. Kombinationen heraf øger udtørring af spildevandsslammet.

En nedbrydning af DEHP og NPE kunne ikke detekteres i forsøget med biologisk overskudsslam. Både NPE og DEHP steg i perioden. Stigningen i NPE koncentrationen kan skyldes nedbrydning af de langkædede nonylphenolpolyethoxylater (til NP, NP1E0 og NP2E0), carboxylering eller at ekstraherbarheden øges over lagringsperioden. Der burde ikke umiddelbart kunne finde en DEHP stigning sted i det lagrede spildevandsslam. Den bedste hypotese er, at stigningen skyldes, at ekstraherbarheden af DEHP øges med lagringstiden.

På baggrund af ovenstående kan det konstateres, at der finder en vis omsætning sted ved simpel lagring som følge af omsætningen i det øverste lag, og at omsætningen kan øges væsentligt ved mekanisk vending. Dette stemmer overens med litteraturen. Generelt findes det, at MFS ikke eller kun i ringe omfang nedbrydes under anaerobe forhold (Federle og Schwab, 1992; Leahy og Colwell, 1990; Ejlertsson et al., 1996). Såfremt der er aerobe forhold kan nedbrydning finde sted (Roslev et al., 1999; Keck et al., 1989: Marcomini et al., 1989; Federle og Itrich, 1997).

4.5 Resultater fra slammineraliseringsforsøg

Ved prøvetagningen 13 dage efter tilledningen blev der genfundet henholdsvis 90% (NPE), 93% (DEHP), 107% (LAS) og 98% (PAH) af den mængde MFS i de ca. 4,8 tons tørstof, der blev tilledt (se kapitel 3).

Da omsætningen af MFS er tæt koblet med temperaturen, er der for overskuelighedens skyld indsat datoer i teksten, hvor dette er fundet nødvendigt.

4.5.1 NPE

Koncentrationen af NPE (sum) var ved forsøgsstart (den 23. februar 1999) ca. 54 mg/kg ts (figur 4-25). NPE koncentrationen var fordelt med en startkoncentrationen af NP på ca. 48 mg/kg ts, NP1EO på ca. 4,5 mg/kg ts og NP2EO på ca. 2 mg/kg ts (figur 4-26). Således bestod NPE (sum) næsten udelukkende af grundmolekylet NP (som fundet i lagerforsøget).

Figur 4-25 NPE koncentrationen (sum) (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg.

Figur 4-26 NP, NP1EO og NP2EO koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: NP, B: NP1EO og NP2EO.

Koncentrationen af NPE (sum) i det udrådnede spildevandsslam blev reduceret over forsøgsperioden med i alt ca. 93% (T½=73 dage, R2=0,78), til en koncentration på i alt ca. 4 mg/kg ts ved forsøgets afslutning. Heraf udgjorde reduktionen af NP ca. 88%.

Den største reduktion blev observeret i perioden fra dag 90 (24.05.99) til dag 180 (22.08.99) (NPE (sum): T½=61 dage, R2=0,89; beregnet fra dag 40). Koncentrationen af NP1EO faldt til 0,4 mg/kg ts på dag 150 (T½=47 dage, R2=0,79), mens NP1EO faldt til under detektionsgrænsen (0,2 mg/kg ts) efter dag 60 (T½=13 dage, R2=0,35). Koncentrationen af NP blev reduceret med i alt 92% over forsøgsperioden (T½=64 dage, R2=0,89; beregnet fra dag 40).

Der blev fundet signifikant forskel (t-test, a =0,05) mellem middelværdierne på dag 61 og dag 181, for alle de tre grupper af NPE, der her er analyseret for.

4.5.2 DEHP

Koncentrationen af DEHP var ca. 44 mg/kg ts ved forsøgsstart (figur 4-27). Først efter ca. 90 dage (24.05.99) begyndte DEHP koncentrationen at falde. Efter yderligere 90 dage (22.08.99) var koncentrationen reduceret med ca. 55% til en koncentration på ca. 20 mg/kg ts. Koncentrationen af DEHP blev yderligere reduceret med i alt 60% af startkoncentrationen ved forsøgsperiodens afslutning. Der er ikke fundet signifikant forskel (t-test, a =0,05) mellem middelværdierne på dag 61 og dag 181. På figur 4-27 ses en tendens til, at koncentrationen af DEHP falder fra dag 90 og frem til dag 200, hvorefter koncentrationen stabiliseres ved et niveau på ca. 20 mg/kg ts (T½=139 dage , R2=0,86; beregnet fra dag 90).

Figur 4-27 DEHP koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg.

4.5.3 LAS

Koncentrationen af LAS i det udrådnede spildevandsslam var ved starten af forsøget var ca. 5000 mg/kg ts (figur 4-28). I perioden fra dag 35 (30.03.99) og frem til dag 150 (23.07.99) blev koncentrationen af LAS reduceret med ca. 90% (T½=33, R2= 0,99; beregnet fra dag 40). Ved forsøgets afslutning havde slammet et indhold på ca. 100 mg/kg ts, hvilket udgør ca. 2% af startkoncentrationen.

Figur 4-28 LAS koncentrationen (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg.

4.5.4 PAH

Figur 4-29 Koncentrationen af PAH (sum) (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg.

Koncentrationen af PAH (sum) var ca. 5 mg/kg ts ved forsøgsstart (figur 4-29). Ved forsøgets afslutning var koncentrationen ca. 2 mg/kg ts svarende til ca. 40% af startkoncentrationen (T½=165, R2= 0,52; beregnet fra dag 40). Der blev fundet signifikant forskel (t-test, a =0,05) mellem middelværdierne på dag 61 og dag 181.

Koncentrationen i spildevandsslammet af de ni PAH’er, der samlet udgør PAH (sum), fremgår af figur 4-30.

Reduktionen af PAH (sum) skyldes næsten udelukkende nedbrydning af PAH forbindelser med få aromatiske ringe. Phenanthren blev reduceret fra en koncentration på ca. 1,4 mg/kg ts ved forsøgets start til 0,15 mg/kg ts efter 180 dage (ialt en reduktion på ca. 90%)(T½=67 dage, R2= 0,79; beregnet fra dag 40) (figur 4-32A). Fluoren, fluoranthen og pyren blev på trods af lavere startkoncentrationer reduceret med henholdsvis ca. 100, 55 og 45% (fluoren: T½=34 dage, R2= 0,64) (figur 4-32A og B). Der blev fundet signifikant forskel (t-test, a =0,05) mellem middelværdierne på dag 61 og dag 181 på alle PAH forbindelser med undtagetse af benzo(a)pyren. Fra figur 4-30 kan der i relation til koncentrationsniveauet, samt usikkerheden på analyseresultaterne ikke konstateres en nedbrydning af PAH forbindelser med fem eller flere aromatiske ringe over forsøgsperioden.

Figur 4-30 PAH koncentrationen (sum) (mg/kg ts) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg. A: 3 aromatiske ringe, B: 4 aromatiske ringe, C: 5 aromatiske ringe og D: 6 aromatiske ringe.

4.5.5 Temperatur

Temperaturen blev over forsøgsperioden fra marts til og med november 1999 logget kontinuerligt hver time. Den gennemsnitlige temperatur for hver måned er vist i figur 4-31.

Forsøgsperioden kan i relation til udviklingen i temperaturen opdeles i 3 perioder: Forårs- samt efterårsperioden fra henholdsvis forsøgets start til og med april måned, samt fra september til forsøgets afslutning i november, hvor gennemsnitstemperaturen i slammet lå under 10 ° C, mens gennemsnitstemperaturen i sommermånederne fra april til og med september lå mellem 10 og 19 ° C. Temperaturen har stor indflydelse på den mikrobielle aktivitet og dermed omsætningen af de fire grupper af MFS (se kapitel 2). Den største nedbrydning forventes derfor af ske i sommermånederne, nærmere bestemt fra dag 60 (medio april) til og med dag 230 (oktober).

Figur 4-31 Middeltemperaturen (° C) over forsøgsperioden sammenholdt med udviklingen i tagrørsvækst

Udviklingen af vegetationen blev fulgt over forsøgsperioden (figur 4-31 og 4-32). De første tagrørsskud blev observeret i begyndelsen af april måned, men den største tilvækst foregik fra maj til juli.

Figur 4-32 Vegetationens udvikling over perioden. Øverste billeder: maj (dag 83), midterste billede: juni (dag 112) og nederste billede: juli (dag 134).

Vegetationen var fuldt etableret i juli måned og begyndte at visne i oktober. Der blev ikke fundet nogen forskel i udviklingen eller den endelige dækningsprocent imellem reference og forsøgsområdet.

Tagrørerne havde størst indflydelse på afvandingen og fordampningen fra slamresten i perioden fra maj til og med september måned.

Det udrådnede spildevandsslam blev som nævnt tilledt med en tørstofsprocent på ca. 2%. Slammet afvandede til et tørstofsindhold på ca. 16% (dag 35)(figur 4-33). Fra medio april og i hele den resterende del af forsøgsperioden afdrænede der ikke mere vand af slammineraliserings-bassinet via rejektvandssystemet. Fra maj og frem til september steg tørstofsindholdet til 51% (dag 206), hvilket stemmer godt overens med udbredelsen af tagrørsvegetationen (Andersen et al., 1992).

Figur 4-33 Tørstofindhold (%) som funktion af tid i udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg.

Efter medio september faldt tørstofsindholdet i den tilledte slamrest (dybde fra 0 til 5 cm) svarende til et tørstofsindhold på ca. 35% ved afslutningen af forsøget, hvilket hovedsageligt skyldes nedbøren i perioden, samt henfaldet af vegetationen med en reduceret fordampning til følge.

Over forsøgsperioden blev der observeret en stigning i BI5 fra ca. 70000 mg O2 (dag 30) til ca. 140000 mg O2 (dag 120), hvorefter det biologiske iltforbrug aftog frem til dag 200 (17000 mg O2 )(bilag 5). Over samme periode registreres der et faldet i glødetab, kulstof og COD på henholdsvis ca. 30, 30 og 60%, samt stigningen i redoxpotentialet fra –200 til +200 mV. Hastigheden, hvormed omsætningen af det organisk materiale forløber, er en funktion af temperatur, afvanding og diffussion af ilt i slamresten. Over forsøgsperioden blev der observeret en lille fald i pH fra ca. 7 til 6,5 (bilag 5).

4.5.6 Dybdeforsøg

Resultaterne af dybdeforsøgene fra den 07.06.99 (dag 104) og den 23.08.99 (dag 181) fremgår af figur 4-34 til 4-38.

Det udrådnet spildevandsslam fra Lundtofte Renseanlæg vil i det følgende blive refereret som tilledt slam, laget af Kallerup slam under det tillledte rådnetanksslam som Kallerup slam samt Kallerup slamresten i referencefeltet som referenceslam.

På dag 104 var tørstofsindholdet 21,8% i det tilledte slam (figur 4-34). Indholdet i laget af Kallerup slam var 23%, hvilket som forventet var en anelse lavere end i referenceslammet (27%), der som beskrevet i kapitel 3, var blevet taget ud af drift i december 1998 og ikke siden belastet med slam.

Ved det andet dybdeforsøg (dag 181) var tørstofsindholdet i henholdsvis reference- og Kallerup slammet identiske (27% ts), mens indholdet i det tilledte slam var steget til 35%. Dette skal ses som et resultat af vegetationens vandoptag, samt fordampning fra de øvre slamrestlag.

Figur 4-34 Tørstofsindhold (% ts) i tilledt rådnetanksslam, Kallerup slamlag samt referenceslam dag 104 og dag 181.

Koncentrationen af LAS i det tilledte slam på dag 104 var 1800 mg/kg ts. Tilledningen af rådnetanksslam havde resulteret i et forhøjet koncentration af LAS i Kallerup slammet til en koncentration på 240 mg/kg ts, hvilket var en faktor tre højere end koncentrationen i referenceslammet (figur 4-35).

På dag 181 var koncentrationen i det tilledte slam reduceret til 440 mg/kg ts, mens koncentrationen af LAS i henholdsvis reference- og Kallerup slammet var faldet til under detektionsgrænsen.

Figur 4-35 LAS koncentrationen (% ts) i tilledt rådnetanksslam, Kallerup slamlag samt referenceslam dag 104 og dag 181.

Koncentrationen af NPE i det tilledte slam var 35 mg/kg ts ved prøveudtagningen dag 104. Laget af Kallerup slam havde en koncentration på 3,5 mg/kg ts, hvilket var en faktor fem højere end reference slammet (figur 4-36). På dag 181 var koncentrationen af NPE i det tilledte slam reduceret til 10 mg/kg ts, mens koncentrationen i laget af Kallerup slam næsten var uændret i forhold til koncentrationen på dag 104. Koncentrationen af NPE i referenceslammet var halveret.

Figur 4-36 NPE koncentrationen (mg/kg ts) i tilledt rådnetanksslam, Kallerup slamlag samt referenceslam dag 104 og dag 181.

På dag 104 var koncentrationen af PAH i det tilledte slam ca 3,5 mg/kg ts. Koncentrationen i Kallerupslammet var 0,75 mg/kg ts, hvilket var lavere end koncentrationen i referenceslammet (0,95 mg/kg ts) (figur 4-37). Ved det efterfølgende dybdeforsøg var koncentrationen i det tilledte slam reduceret med ca. 40% til en koncentration på 2,1 mg/kg ts, mens koncentrationen i henholdsvis reference- og Kallerup slammet var uændret henholdsvis 1,3 og 1,1 mg/kg ts.

Figur 4-37 PAH koncentrationen (mg/kg ts) i tilledt rådnetanksslam, Kallerup slamlag samt referenceslam dag 104 og dag 181.

På dag 104 efter forsøgets start var koncentrationen af DEHP fordelt med 5,3 mg/kg ts i referenceslammet, 7,5 mg/kg ts i laget af Kallerup slam, samt med 38 mg/kg ts i det tilledte slam (figur 4-40). Ved prøveudtagningen på dag 181 var koncentrationen i det tilledte slam reduceret med ca. 50% til en koncentration på 20 mg/kg ts. Koncentrationen i Kallerup slammet var reduceret med ca. 10% til 6,7 mg/kg ts, mens koncentrationen af DEHP i referenceslammet var uændret.

Figur 4-38 DEHP koncentrationen (mg/kg ts) i tilledt rådnetanksslam, Kallerup slamlag samt referenceslam dag 104 og dag 181.

4.6 Diskussion af slammineraliseringsforsøg

Vegetationens vækst og dækningsgrad udviklede sig ens i både forsøgsfeltet og referencefeltet, på trods af tilledning af ca. 5 tons udrådnet spildevandsslam til forsøgsfeltet forud for forsøgsstarten i februar måned.

Rejektvandet afdrænede fra bassinet i en periode frem til april og resulterede i et tørstofindhold i det tilledte slamlag på 16–20%. Tørstofindholdet steg yderligere op til 51% fra maj og frem til juli måned, hvilket resulterede i et øget iltindholdet i slamresten. Det kan på baggrund heraf konkluderes, at på trods af, at bassinet ved én belastning var tilført en slammængde svarende til en tredjedel af den maksimale belastning pr. bassin pr. år, var bassinets evne til at afvande og skabe aerobe forhold opretholdt.

I tabel 4-3 er den procentvise reduktion af MFS over hele forsøgsperioden sammenfattet. De reduktionsprocenter samt halveringstider, der i dette forsøg er fundet ved behandling af spildevandsslam i slammineraliseringsanlæg, er sammenlignelige med de i litteraturen beskrevne reduktioner under aerobe forhold ved f.eks. udspredning af slam på landbrugsjord.

LAS beskrives i litteraturen som let nedbrydeligt under aerobe forhold (>80%) med en halveringstid på 18-26 dage ( Waters et al. 1989; Ward og Larson 1989). Nedbrydningshastigheden er, som beskrevet af Litz et al. 1987, afhængig af temperaturen, en relation, der også i dette forsøg er fundet. Der blev over sommerperioden fundet en halveringstid på 33 dage og en total reduktion på 98%.

Tabel 4-3 Reduktion af MFS (%) opnået på et slammineraliseringsanlæg. Langtidsforsøg repræsenterer reduktion over den 280 dage lange forsøgsperiode, samt halveringstider beregnet over hele forsøgsperioden. Dybdeforsøgene repræsenterer den procentvise reduktionen af koncentrationen af MFS fra dag 104 til dag 181 i de respektive lag.

Marcomini et al. (1989) fandt ved udspredning af slam på landbrugsjord halveringstider for NPE (sum) på 8 til 150 dage og en reduktion på 90% over en periode på 4 måneder, hvilket er sammenligneligt med reduktionen på 93% og en halveringstid på 73 dage, der blev fundet for NPE i dette forsøg.

I forsøget blev der for DEHP fundet en reduktion på 60% og en halveringstid på 139 dage. I litteraturen er der beskrevet reduktioner i størrelsesordenen 30 til 60% over forsøgsperioder på op til 1 år (Pedersen og Larsen 1996). Nedbrydningshastigheden for DEHP er, som for nedbrydningen af alle MFS, temperaturafhængig. DEHP har desuden en tendens til at adsorbere til partikler, hvilket reducerer nedbrydningshastigheden og gør nedbrydningen afhængig af desorptionen fra det organiske materiale (Roslev et al. 1999).

PAH’er med 3 og 4 aromatiske ringe kan nedbrydes af flere forskellige mikroorganismer, og i litteraturen er der beskrevet halveringstider fra få uger til flere år. PAH’er med 5 til 7 aromatiske ringe nedbrydes ikke så let, og nedbrydningen sker blandt andet ved co-metabolisme, hvilket, sammenholdt med stoffernes vandopløselighed, nedsætter hastigheden, hvormed disse stoffer kan nedbrydes (se kapitel 2, afsnit 3). Reduktionen på ca. 60% og halveringstiden på 165 dage, som blev fundet i dette forsøg, skal derfor ses i relation til fordelingen af PAH forbindelser i netop det slam, der her er benyttet. Ved starten af forsøget udgjorde koncentrationen af PAH forbindelser med 3 og 4 aromatiske ringe 84% af det samlede indhold (PAH (sum)). Ved forsøgets afslutning udgjorde de samme stoffer kun 38% af det samlede indhold af PAH forbindelser. Koncentration af PAH forbindelser med 5 og 6 aromatiske ringe blev ikke reduceret over forsøgsperioden.

Reduktionen i koncentrationen af MFS over forsøgsperioden kan relateres til den mængde af MFS, der totalt er forsvundet over perioden.

Der blev i alt tilledt ca. 4,8 tons tørstof i februar måned 1999. Det tilledte slam havde et glødetab på 57%, hvilket betyder, at mængden af organisk materiale var ca. 2,7 ton. Ved forsøgets afslutning var glødetabet 39%, hvilket betyder, at 18% af de 2,7 ton organisk materiale er blevet omsat over forsøgsperioden, i alt ca. 0,5 ton.

Ved at finde den totale mængde af MFS, der blev tilledt ved starten af forsøget, og den mængde, der resterede efter de 9 måneder, kan reduktionen i gram MFS beregnes (tabel 4-4) (beregnet udfra glødetabet).

Tabel 4-4 Reduktion af MFS (%) beregnet udfra den totale mængde MFS. Mængden af tilledt slam reduceres i relation til indholdet af organisk materiale, beregnet udfra glødetabet, over forsøgsperioden (Rest = dag 280).

Den procentvise reduktion i henholdsvis koncentration og mængde over forsøgsperioden er den samme for NPE og LAS. Ved mængdeberegningen findes en større reduktion af DEHP og PAH end ved beregning på den direkte koncentration.

Reduktionen af MFS sker ikke udelukkende i de sidst tilledte lag af spildevandsslam, men også i den dybereliggende slamrest.

Efter tilledningen af det udrådnede spildevandsslam blev en mindre del af slammet, og dermed MFS, aflejret i den eksisterende slamrest fra Kallerup Renseanlæg. Koncentrationen af MFS blev i laget af Kallerup slam i perioden fra juni (dag 104) til slutningen af august (dag 181) reduceret med 10% for DEHP og 100% for LAS. Denne iagttagelse støttes af den reduktion af MFS, der blev registreres i referenceslammet, hvor koncentrationen af NPE blev reduceret med 50% og koncentrationen af LAS faldt til under detektionsgrænsen.

Dette forsøg har vist, at koncentrationen af alle fire grupper af MFS kan nedbrydes ved behandling i et velfungerende slammineraliseringsanlæg. Desuden synes de fysiske og kemiske forudsætninger for nedbrydning af MFS, at være tilstede i hele slamrestdybden og ikke kun i de øverste lag af spildevandsslam.

Hastigheden, hvormed nedbrydningen af MFS sker i et slammineraliseringsanlæg, afhænger specielt af iltforholdene, klima (temperatur), tagrørernes udviklingsstadie og dækningsprocent.