Miljøprojekt nr. 815, 2003

Datarapport om sammensætning og biogaspotentiale i organisk dagenovation

Indhold

Forord
 
Sammenfatning og konklusioner
 
1 Indledning
1.1 Undersøgelsens baggrund
1.2 Plan for indsamling af prøver af forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation
 
2 Undersøgte kildesorteringsordninger og forbehandlingsmetoder
2.1 Indsamling i Hovedstadsområdet
2.1.1 Sortering
2.1.2 Information
2.1.3 Indsamlingsmetode
2.1.4 Mængde og sammensætning af affald
2.2 Indsamling i Grindsted Kommune
2.2.1 Sorteringskriterier og information
2.2.2 Indsamlingsmetode
2.2.3 Mængde og sammensætning af affald
2.3 Indsamling i Kolding
2.3.1 Sorteringskriterier og information
2.3.2 Indsamlingsmetode
2.3.3 Affaldsmængder
2.4 Indsamling i Aalborg
2.4.1 Sorteringskriterier og information
2.4.2 Indsamlingsmetode
2.4.3 Mængde og sammensætning af affald
2.5 Indsamling i Vejle
2.5.1 Sorteringskriterier og information
2.5.2 Indsamlingsmetode
2.5.3 Mængde og sammensætning af affald
2.5.4 Metode for optisk sortering af organisk affald fra restaffald
2.6 Indsamling i Malmö
2.6.1 Sorteringskriterier og information
2.6.2 Indsamlingsmetode
2.6.3 Mængde og sammensætning af affald
2.6.4 Håndtering af organisk affald
2.7 Forbehandling ved neddeling og magnetseparering
2.7.1 Metode
2.7.2 Effekt af forbehandling
2.8 Forbehandling på rullesigte
2.8.1 Metode
2.8.2 Effekt af forbehandling
2.9 Forbehandling på skrueseparator
2.9.1 Metode
2.9.2 Driftsresultater
 
3 Prøvetagning og karakterisering
3.1 Prøvetagningsprocedure
3.1.1 Rullesigte i Herning
3.1.2 Skrueseparator i Aalborg
3.1.3 Neddeler + magnet i Grindsted
3.1.4 Malmö
3.1.5 Oparbejdning i laboratoriet
3.2 Forbehandlingseffektivitet
3.3 Fysisk karakterisering: metode
3.3.1 Metodebeskrivelse
3.4 Fysisk karakterisering: resultater
3.4.1 Sigtning af forbehandlet kildesorteret organiskdagrenovation.
3.4.2 Centrifugering af forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation
3.4.3 Samlet præsentation af alle sigteresultater
3.5 Analytiske metoder
3.5.1 Crude fat (Fedt)
3.5.2 Crude fibre (Træstof)
3.5.3 Crude protein (Protein)
3.5.4 EFOS Kvæg
3.5.5 Starch (Stivelse)
3.5.6 Sugar (Sukker)
3.5.7 Dry matter (DM, TS, Tørstof)
3.5.8 Volatile Solids (VS, glødetab, Tørstofglødetab)
3.5.9 Nitrogen (Kjeldahl)
3.5.10 Volatile fatty acids (VFA)
3.5.11 Chemical oxygen demand (COD)
3.5.12 Chloride (Cl)
3.5.13 Phosphorous (P)
3.5.14 Potassium (K)
3.5.15 Sulphur (S)
3.5.16 Carbon (C), Hydrogen (H) and Nitrogen (N)
3.5.17 Calorific Value
3.6 Kemisk karakterisering: Resultater
3.7 Assessment of sampling and chemical analysis of source-separated organic household waste
 
4 Biogaspotentiale og pilotskala forsøg
4.1 Measurement of Methane-Potentials of Solid Organic Waste
4.2 Gaspotentiale: Resultater
4.2.1 Indsamlingsområder
4.2.2 Forbehandlingsmetoder
4.2.3 Gaspotentialer for rejektprøver
4.2.4 Oversigtstabeller
4.3 Udrådningsforsøg i pilotskala: metode
4.3.1 Forsøgsudstyr
4.3.2 Affaldet
4.3.3 Forsøgsdrift
4.3.4 Opstart af forsøg
4.3.5 Bestemmelse af metanudbyttet.
4.3.6 Efterafgasning og karakterisering af udrådnet biomasse ved forsøgets afslutning
4.4 Rötförsök i pilot-skala: Resultat
4.4.1 Dataöversikt
4.4.2 Uppdelad/Sorterad data
4.4.3 Efterutrötningsresultat

Forord

Denne rapport er udarbejdet i et samarbejde mellem Miljø & Ressourcer DTU, Danmarks Tekniske Universitet, PlanEnergi (Skørping) og Avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik, Lunds Tekniska Högskola.

Rapporten indeholder baggrundsdata for projekterne Sammenhæng mellem sortering, forbehandling og kvalitet af biomasse og Basisdokumentation for biogaspotentiale i organisk dagrenovation. For hvert af projekterne foreligger der en selvstændig hovedrapport; men det er fundet hensigtsmæssigt at etablere en samlet datarapport, da dataindsamling for de to projekter har været integreret og da en stor del af datamaterialet benyttes i begge rapporter.

Begge projekter er finansieret af Miljøstyrelsen under programmet for renere Teknologi m.v.. Projektet Basisdokumentation for biogaspotentiale i organisk dagrenovation har yderligere fået en betydelig medfinansiering fra Malmö Stad og fra en række affaldsaktører i Hovedstadsområdet (Københavns Kommune, R-98 og Vestforbrænding I/S).

Rapporten er forfattet af Trine Lund Hansen og Thomas Højlund Christensen (M&R DTU), Orla Jørgensen (PlanEnergi), Åsa Svärd og Jes la Cour Jansen (Lunds Tekniska Högskola). Der udover har Poul Juul Hansen (Rambøll) og Niels Aagaard (COWI) bidraget til afsnit i rapportens kapitel 2.

Konklusioner og vurderinger i nærværende rapport er forfatternes ansvar og udtrykker ikke nødvendigvis de finansierende parters synspunkter.

Oktober, 2002

Thomas H. Christensen
Orla Jørgensen
Jes la Cour Jansen

Sammenfatning og konklusioner

Denne rapport præsenterer alene rådata og enkle sammenstillinger af resultater fra projekterne Sammenhæng mellem sortering, forbehandling og kvalitet af biomasse og Basisdokumentation for biogaspotentiale i organisk dagrenovation. Den indeholder således kun kommentarer og konklusioner vedrørende spørgsmål direkte knyttet til dataindsamling. For bearbejdning, diskussion og konklusioner derudover henvises til hovedrapporterne for de to projekter.

Kapitel 1 indeholder en beskrivelse af baggrunden for projekterne og planen for indsamling af prøver af forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation.

Kapitel 2 præsenterer kort de undersøgte kildesorteringsordninger og forbehandlingsmetoder, der indgår i projekterne.

Kapitlet indeholder således en beskrivelse af fuldskala og forsøgsordninger for indsamling af kildesorteret organisk dagrenovation i Hovedstadsområdet, Grindsted, Kolding, Aalborg, Vejle og Malmö. For hvert geografiske område præsenteres omfang og karakter af de deltagende husstande, indsamlingssystem, sorteringsvejledning og den informationsindsats, der har været benyttet i forbindelse med etablering af den enkelte ordning.

Derudover beskrives de tre danske anlæg til forbehandling af det organiske affald der indgår i projektet: Neddeling og magnetseparation i Grindsted, rullesigte i Herning og skrueseparator i Vaarst-Fjellerad (Aalborg).

I projektet indgår også to forbehandlingsmetoder, der benyttes i en ny bydel -Vestra Hamnen i Malmö. Her benyttes køkkenkværne og bundfældningstank til separat opsamling af det kværnede affald i et lille område og en mobil stempelseparator i pilotskala til behandling af affaldet fra resten af området. Disse to forbehandlingsordninger beskrives kort i afsnit 3.1 om prøvetagningsprocedurer, da de ikke i den nuværende form vil indgå i den fremtidige behandling af det kildesorterede organiske dagrenovation.

Kapitel 3 indeholder en beskrivelse af alle de procedurer der har været benyttet i forbindelse med prøvetagning, oparbejdning og fysisk samt kemisk karakterisering af prøverne i forsøget.

I afsnit 3.1 beskrives procedurerne for prøvetagningen fra hver af de 5 forbehandlingssystemer, samt de oparbejdningsprocedurer der har været benyttet i laboratoriet inden prøverne kunne benyttes til specialundersøgelser og inden de kunne sendes til kemisk analyse.

I afsnit 3.2 gives en samlet oversigt over de forskellige forbehandlingssystemers effektivitet med hensyn til at separere det kildesorterede organiske dagrenovation i en organisk fraktion - biomasse til bioforgasning og i restaffald - rejekt til forbrænding.

I afsnit 3.3 præsenteres metoder og afsnit 3.4 resultater af to forskellige metoder til fysisk karakterisering af biomassen.

I afsnit 3.5 beskrives de metoder, der har været benyttet til kemisk karakterisering af biomasse og rejekt og i afsnit 3.6 præsenteres samtlige analyseresultater fra den kemiske karakterisering af biomasse og rejekt.

Afsnit 3.7 indeholder resultatet af en specialundersøgelse af prøvetagningsprocedurerne inklusiv en statistisk vurdering heraf. Den statistiske analyse viser at den variation, der er knyttet til undersøgelsesresultaterne ikke kan forventes at være forårsaget af enkelttrin i de benyttede procedurer; men i væsentlig grad er knyttet til variationer i sammensætningen af det forbehandlede kildesorterede organiske dagrenovation og til usikkerheden på de kemiske analyser. Herudover indeholder afsnittet en beregning af den analyseusikkerhed, der er knyttet til de kemiske analyser i kraft af at der til hver af undersøgelsens analyseomgange er medtaget den samme prøve, der i alt er analyseret 6 gange i løbet af projektet. Afsnittet er udformet som en engelsksproget artikel, Assessment of sampling, handling and analyses of source-separated household waste for evaluation of biogas-potential and potentials for recycling of nutrients. Artiklen er fremsendt til tidsskriftet Waste Management.

Kapitel 4 indeholder en beskrivelse af de metoder og resultater der er opnået med henblik på karakterisering af biogaspotentialet af forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation.

Afsnit 4.1 indeholder metodebeskrivelsen for den laboratoriemetode, der har været benyttet til at bestemme biogaspotentialet og afsnit 4.2 indeholder alle resultaterne. Metodebeskrivelsen er udformet som en engelsksproget teknisk note Measurement of Methane-Potentials of Solid Organic Waste, der forventes fremsendt til tidsskriftet Waste Management.

Afsnit 4.3 indeholder en beskrivelse af de pilotskala reaktorer, der har været benyttet til kontinuert bioforgasning/udrådning af udvalgte typer biomasse dækkende hele undersøgelsesspektret. Afsnit 4.4 indeholder resultaterne fra disse pilotskala forsøg. Forsøgene er gennemført på forsøgsstationen på Sjölundaverket i Malmö og beskrivelsen er på svensk.

 

1 Indledning

1.1 Undersøgelsens baggrund
1.2 Plan for indsamling af prøver af forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation
 

Denne datarapport indeholder de dele af det tekniske grundlag for rapporterne Sammenhæng mellem sortering, forbehandling og kvalitet af biomasse og Basisdokumentation for biogaspotentiale i organisk dagrenovation, der vedrører den fysiske og kemiske karakterisering af forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation og rejekt samt biogaspotentialet af disse fraktioner. Datarapporten skal således kun opfattes som en baggrundsrapport til de to rapporter, hvor diskussion og vurdering af de opnåede resultater foretages.

1.1 Undersøgelsens baggrund

Miljøstyrelsen har gennem en årrække finansieret en række projekter med henblik på at etablere det faglige og økonomiske grundlag for gennemførelse af kildesortering af organisk dagrenovation i Danmark. Blandt andet fik en række kommuner bevilliget støtte til at gennemføre forsøgsordninger med kildesortering af dagrenovation i fuld skala. I tilknytning til forsøgsordningerne blev det kildesorterede organiske dagrenovation forbehandlet inden bioforgasningen. Da de forskellige forsøgsordninger benytter forskellige forbehandlingsmetoder er det oplagt også at undersøge hvordan forskellige kildesorteringssystemer og forbehandlingsordninger spiller sammen.

PlanEnergi, Cowi og Rambøll (Odense) ansøgte derfor miljøstyrelsen om midler til projektet Sammenhæng mellem sortering, forbehandling og kvalitet af biomasse, som skulle kortlægge, hvordan kildesorteret dagrenovation fra forskellige indsamlingsordninger håndteres af forskellige forbehandlingssystemer. I praksis skulle det ske ved at affald fra indsamlingsordningerne i Aalborg, Kolding og Hovedstadskommunerne blev tilkørt og forbehandlet, i det omfang det var teknisk muligt, på de forbehandlingsanlæg der benyttedes i fuldskala-forsøgsordningerne. Det ville herigennem være muligt at bedømme forbehandlingseffektivitet, kvalitet af biomasse og tekniske problemer ved forskellige kombinationer af sorteringsordninger og forbehandling, idet affald fra de samme geografiske områder blev forbehandlet på forskellige forbehandlingsanlæg.

Samtidig ansøgte Miljø & Ressourcer DTU, Danmarks Tekniske Universitet, Rambøll (Virum) og Avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik, Lunds Tekniska Högskola om et projekt om etablering af basisdata for sammensætning og karakteristika af organisk dagrenovation i forhold til biogaspotentialet for fraktioner indsamlet separat efter forskellige sorteringskriterier. Projektet indeholder tre faser: En kritisk gennemgang af det eksisterende datagrundlag, indsamling af nye pålidelige data om sammensætningen samt måling af faktiske biogaspotentialer i forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation.

Det var åbenlyst at de to projekter kunne koordineres således at projektet om sammenhæng mellem sortering, forbehandling og kvalitet af biomasse kunne levere prøvetagning og kemisk karakterisering af det organiske affald og projektet om etablering af basisdata kunne levere målinger af de samme prøvers biogaspotentiale.

Ved samarbejde med Malmö Stad blev det derudover muliggjort at inddrage yderligere to typer kildesorteringsordninger og forbehandlingsmetoder og at foretage biogasudbyttebestemmelse i pilotskala, idet byens store renseanlæg Sjölundaverket råder over 5 parallelt opstillede pilotrådnetankssystemer.

Endeligt blev der etableret samarbejde med Grindsted kommune, således at kommunens permanente ordning for kildesortering og forbehandling kunne inddrages i forsøgene. Endvidere blev der lavet aftale med Vejle kommune om at få leveret optisk sorteret affald fra Vejle kommunes permanente ordning.

1.2 Plan for indsamling af prøver af forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation

Den basale ide bag de to projekter om Sammenhæng mellem sortering, forbehandling og kvalitet af biomasse og Basisdokumentation for biogaspotentiale i organisk dagrenovation er at kombinere kildesorteringsordninger og forbehandlingsordninger for dels at bedømme forskellige kombinationer; men naturligvis også for helt generelt at bestemme biogaspotentialet i forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation.

Forsøgsplanen blev derfor lavet således at følgende forholds betydning for biogaspotentialet kunne undersøges:
effekten af affaldets geografiske oprindelse, hvor der er undersøgt affald fra Hovedstadsområdet, Grindsted, Kolding, Aalborg, Vejle og Malmö
effekt af forbehandling, hvor affald fra samme områder blev forbehandlet på forskellige forbehandlingsanlæg
effekt af boligtype, hvor områder med individuelle og fælles skraldespande blev undersøgt separat
effekt af variationer over året, således at prøver af samme type blev udtaget og undersøgt fordelt over året
effekt af prøvetagningsusikkerhed således at prøver blev udtaget og undersøgt parallelt.

Ideelt skulle alle ovenstående effekter kunne belyses og kvantificeres gennem en forsøgsplan baseret på statistisk forsøgsplanlægning, hvor udvalget af prøver var bestemt af behovet for data.

I praksis lader det sig ikke gøre både af økonomiske og tekniske årsager. Hvis alle kombinationer af ovenstående effekter skal undersøges ville prøvetagnings og undersøgelsesprogrammet få et meget stort omfang, der hverken økonomisk eller teknisk kunne realiseres. Samtidig er det ikke alle kombinationer af indsamlings og forbehandlingsordninger der rent teknisk og praktisk kunne koordineres. Forbehandling med neddeling og magnetseparation kan således kun anvendes på sorteringsordninger, hvor der hverken benyttes plast i husholdningerne eller i indsamlingen og affald og forbehandling i Malmö kunne af praktiske og tekniske grunde heller ikke kombineres med de øvrige ordninger. Den samlede forsøgsplan blev derfor et kompromis mellem faglige ønsker, økonomi og praktiske forhold.

Tabel 1.1 giver en samlet oversigt over alle forsøgets undersøgelser.

De tre første kolonner beskriver affaldstypen og forbehandlingen medens de øvrige beskriver prøvetagnings- og undersøgelsesplanen.

Første kolonne angiver det geografiske område for indsamling og anden kolonne om der er indsamlet i områder med individuelle (I) eller fælles (F) skraldespande.

Den tredje kolonne angiver forbehandlingslokaliteten, hvor der i Grindsted (Gr) alene foretages neddeling og magnetseparering, i Herning (He) forbehandles på en rullesigte og i Aalborg (Aa) forbehandles med en skrueseparator. I Malmö forbehandles dels direkte i køkkenet med køkkenkværne (Kværn) og dels ved kildesortering i køkkenet på traditionel vis men med indsamling af hver af de to fraktioner i et centralsugesystem (Sug) med efterfølgende forbehandling i en stempelseparator.

Tabellens øvrige kolonner angiver prøvetagningsplanens tidsmæssige forløb samt omfanget af de undersøgelser, der foretages på den enkelte prøve.

A angiver prøver, hvor der alene sker kemisk karakterisering. Prøver mærket lys firkant er kemisk karakteriseret og der er yderligere foretaget biogaspotentialmålinger ved batch undersøgelser i laboratoriet. Prøver mærket mørk firkant er kemisk karakteriseret og der er yderligere foretaget biogaspotentialmåling ved batchundersøgelser og ved pilotundersøgelser.

Det fremgår af oversigten, at det kildesorterede organiske affald fra Hovedstadsområdet, Kolding, Vejle og Aalborg indgår i en delundersøgelse, hvor affald fra de samme fire geografiske områder forbehandles på rullesigten i Herning og skrueseparatoren i Aalborg. Der indgår affald indsamlet separat fra områder med individuelle og fælles skraldespande således at der kan foretages en vurdering af eventuelle forskelle herimellem udover vurderingen af de to forbehandlingsmetoders effekt på affald fra de 4 områder.

Affaldet fra Grindsted og i Malmö forbehandles kun på deres normale udstyr. Affaldet fra Hovedstadsområdet, hvor der udelukkende indgår papirposer i køkkenet og i indsamlingen kan yderligere forbehandles som i Grindsted, således at der er mulighed for at vurdere variationer mellem 2 geografiske områder med den samme - meget enkle forbehandling. Rent praktisk er forbehandlingen af affaldet fra Hovedstadsområdet foregået i Herning; men ved neddeling svarende til neddelingen i Grindsted.

Variationer over året i affaldets sammensætning baseres i det væsentlige på kemiske analyser af kildesorteret dagrenovation fra Hovedstadsområdet forbehandlet på rullesigten i Herning, af affald fra Aalborg forbehandlet med skrueseparator i Aalborg og af affald fra Grindsted forbehandlet i Grindsted. De skyldes at de tre typer kildesorteret dagrenovation i forbindelse fuldskalaforsøgene løbende behandles på disse forbehandlingsanlæg, således at der ikke skal laves specielle arrangementer med transport af affald. I hvert tilfælde baseres vurderingen på 5-6 prøvetagninger fordelt over året. Der indgår også heri separat indsamling af kildesorteret dagrenovation fra områder med henholdsvis individuelle og fælles skraldespande for affaldet fra Hovedstadsområdet og fra Aalborg.

Tabel 1.1
Samlet oversigt over prøvetagning, kemisk analyse og bestemmelse af biogaspotentiale på prøver af forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation

Se her!

Betydningen af prøvetagningsprocedurerne for usikkerheden i de kemiske  analyser er foretaget på rullesigten i Herning, hvor prøvetagningen og prøveoparbejdningen er mest kompliceret og med skrueseparatoren i Aalborg, hvor der indgår væsentligt færre trin i behandlingen af prøverne. Disse undersøgelser fremgår ikke af oversigten; men blev gennemført i forbindelse med to af de almindelige prøvetagninger.

2 Undersøgte kildesorteringsordninger og forbehandlingsmetoder

2.1 Indsamling i Hovedstadsområdet
2.1.1 Sortering
2.1.2 Information
2.1.3 Indsamlingsmetode
2.1.4 Mængde og sammensætning af affald
2.2 Indsamling i Grindsted Kommune
2.2.1 Sorteringskriterier og information
2.2.2 Indsamlingsmetode
2.2.3 Mængde og sammensætning af affald
2.3 Indsamling i Kolding
2.3.1 Sorteringskriterier og information
2.3.2 Indsamlingsmetode
2.3.3 Affaldsmængder
2.4 Indsamling i Aalborg
2.4.1 Sorteringskriterier og information
2.4.2 Indsamlingsmetode
2.4.3 Mængde og sammensætning af affald
2.5 Indsamling i Vejle
2.5.1 Sorteringskriterier og information
2.5.2 Indsamlingsmetode
2.5.3 Mængde og sammensætning af affald
2.5.4 Metode for optisk sortering af organisk affald fra restaffald
2.6 Indsamling i Malmö
2.6.1 Sorteringskriterier og information
2.6.2 Indsamlingsmetode
2.6.3 Mængde og sammensætning af affald
2.6.4 Håndtering af organisk affald
2.7 Forbehandling ved neddeling og magnetseparering
2.7.1 Metode
2.7.2 Effekt af forbehandling
2.8 Forbehandling på rullesigte
2.8.1 Metode
2.8.2 Effekt af forbehandling
2.9 Forbehandling på skrueseparator
2.9.1 Metode
2.9.2 Driftsresultater
 

Orla Jørgensen (PlanEnergi), Poul Juul Hansen (Rambøll), Niels Aagaard (COWI) og Jes la Cour Jansen (Avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik, Lunds Tekniska Högskola).

Affaldet indsamles i 6 områder, med forskellige indsamlingssystemer og sorteringskriterier.

  1. Hovedstadsområdet: Dagrenovation kildesorteres i forsøgsområder. Der anvendes papirpose i køkkenet og containere eller papirsække udendørs til den organiske fraktion.
  2. Grindsted: Dagrenovation kildesorteres permanent i byområdet. Der anvendes papirpose i køkkenet og papirsæk til den organiske fraktion udendørs.
  3. Kolding: Dagrenovation kildesorteres i forsøgsområder i plastpose i køkkenet og papirsæk udendørs.
  4. Aalborg: Dagrenovation kildesorteres i forsøgsområde. Der anvendes plastpose i køkkenet og plastbeholder udendørs.
  5. Vejle: Dagrenovation kildesorteres permanent i en organiske fraktion og restaffald. Der sorteres i to farver plastposer i køkkenet og de samles i en udendørs plastbeholder. Poserne sorteres i et optisk sorteringsanlæg.
  6. Malmö: Dagrenovation kildesorteres permanent i en ny bydel. Der benyttes to forskellige systemer. Et begrænset antal husstande afprøver anvendelse af køkkenkværne, hvor det kværnede affald fra husstandene opsamles i en fælles tank. De resterende husstande frasorterer den organiske fraktion i papirpose i køkkenet og leverer posen til et centralsugsystem med to nedkast, et til den organiske fraktion og et til restaffaldet.

Forbehandling af affaldet sker på 5 anlæg:

  1. Neddeling og magnetseparation i Grindsted
  2. Rullesigte i Herning
  3. Skrueseparator i Vaarst-Fjellerad
  4. Køkkenkværn og bundfældningstank i Malmö
  5. Pilotskala stempelseparator som forsøg i Malmö

2.1 Indsamling i Hovedstadsområdet

I Hovedstadsområdet er der forsøgsområder i Brøndby, Frederiksberg, Gladsaxe, Herlev, Hillerød, Hvidovre og Københavns Kommune med i alt godt 16.000 husstande.

Det organiske affald kildesorteres i papirpose i køkkenet. Udendørs opsamlingsmateriel består dels af plastbeholder og dels af papirsække (Bates Combi System) eller biokurve. Det organiske affald indsamles separat hver 7. eller 14. dag dog oftere i enkelte ejendomme. Restaffald indsamles ugentligt.

2.1.1 Sortering

Sorteringskriterierne blev fastlagt på baggrund af:
Krav stillet fra Knudmoseværket i forbindelse med forbehandling
Krav stillet fra Studsgård Biogasfællesanlæg i forbindelse med bioforgasning
Krav til slutproduktet, herunder lovgivningskrav
Ønske om at etablere et hensigtsmæssigt indsamlingssystem
Erfaringer fra andre kommuner (Grindsted, østfynske kommuner, Vejle, Kolding, Århus og Ålborg)
Krav til kompostering i tilfælde af nedbrud af biogasanlæg

På baggrund af tidligere og eksisterende forsøg med kildesortering af dagrenovation var det forventet, at der ville være en vis grad af fejlsortering af affaldet i forsøget. Det var derfor nødvendigt at forbehandle det materiale, der blev indsamlet. Ved forbehandlingen på Knudmoseværket i Herning ville de mere kompakte organiske fraktioner så som knogler og ben blive frasorteret. For at undgå en stor restfraktion fra forbehandlingen udgik ben og knogler fra sorteringskriterierne til forsøget.

Fra Studsgård Biogasfællesanlæg blev der stillet krav om et tørstofindhold på minimum 25% i biomassen beregnet som gennemsnit over en måned. Flydende organisk affald så som sovs, yoghurt, is og lignende skulle derfor bortskaffes via kloakafløbet og ikke indsamles som del af den organiske fraktion. Dette havde også betydning ved etablering af et hensigtsmæssigt indsamlingssystem. Ved at undgå flydende affald i papirposen kunne man forebygge gennemvædning for at mindske gener ved indsamling i husstandens køkken.

For at opfylde kravet fra behandlingsanlægget om fri genanvendelse af det færdige afgassede produkt som gødning på landbrugsjord, samt for at overholde afskæringsværdier og grænseværdier fastsat i Bekendtgørelse nr. 49 af 20. januar 2000, om anvendelse af affaldsprodukter til jordbrugsformål, var det nødvendigt at sætte krav til, at affaldets organiske fraktion skulle holdes fri fra materialer, der kan afgive miljøfremmede stoffer. Her tænkes specielt på plastik indeholdende blødgørere.

Ligeledes blev kriterierne fastlagt således, at kompostering af den organiske fraktion ville være muligt i tilfælde af, at biogasanlægget ikke kunne modtage affaldet.

Sorteringsvejledning med tekst og illustrationer er blevet omdelt til hver enkelt husstand og øvrige deltagere i forsøget. I tabel 2.1 er de valgte sorteringskriterier angivet.

Tabel 2.1
Sorteringskriterier i fuldskalaforsøget i Hovedstadsområdet

Organisk affald

Restaffald

Brød- og kagerester

Plast- og metalemballage

Ris, spagetti og andre kornprodukter

Gulv- og gadeopfej

Kerner

Kattegrus

Frugt- og grøntrester, (friske, kogte, syltede)

Støvsugerposer

Urter og krydderier, også kogte

Bleer og hygiejnebind

Kødaffald uden store ben/knogler

Kamme og børster

Levninger uden store ben/knogler

Konservesdåser

Fiskeaffald

Mælke- og juicekartoner

Æg og æggeskaller

Plastfolie, folie og poser

Mælkeprodukter så som smør, ost/osteskorper

Læder, tøj og stofrester

Kaffegrums, også filtre

Kødben og knogler

Teblade, også filtre og teposer

 

Køkkenrulle, servietter brugt/vådt

 

Dyreekskrementer

 

Afskårne blomster og potteplanter

 


2.1.2 Information

Hovedelementerne i informationsstrategien for indsamlingen var en plan for rækkefølgen, hvormed informationsmaterialerne skulle udsendes, samt en beskrivelse af indholdet af materialet.

Der var i projektet lagt vægt på at informationsmaterialet blev udformet visuelt entydigt med et fælles layout og logo for både den skriftlige og elektroniske information. Dette blev gjort for at synliggøre, at der var tale om et tværkommunalt forsøg. Til udarbejdelse af layout og logo blev der tilknyttet et professionelt reklamebureau.

Informationsindsatsen var rettet mod de deltagende husstande samt øvrige affaldsansvarlige i fuldskalaforsøget, herunder affaldstransportører, viceværter/gårdmænd og lokale afdelingsbestyrelser/grundejerforeninger.

Informationsindsatsen var primært skriftlig, men den blev underbygget via en hjemmeside. Hjemmesiden var opbygget med en offentlig tilgængelig del og en specifik projektdel alene tilgængelig for projektparterne.

I nogle kommuner blev der afholdt borgermøde for at informere borgerne om fuldskalaforsøget.

Til vognmændene blev der udarbejdet foldere, som skulle anvendes til at informere om fejlsorteret affald i forbindelse med afhentning af den organiske fraktion.

2.1.3 Indsamlingsmetode

Ved valget af indsamlingssystem til forsøget blev der lagt vægt på at sikre et visuelt genkendeligt og entydigt system. Målet var blandt andet at sikre, at det indsamlede bioaffald var så rent, at det kunne indgå i biogasfællesanlægget uden forbehandling. I køkkenet blev der anvendt papirposer placeret i enten trådstativ eller brun køkkenspand. Udendørs blev det organiske affald opsamlet i enten brune ventilerede plastbeholdere eller papirsække.

Forud for planlægningen af indsamlingen var der overvejelser om, at kommunerne skulle ændre indsamlingsfrekvens i forsøgsområderne, så både restaffaldet organisk affald blev indsamlet hver 14. dag i alle områderne. Formålet var at holde omkostningerne til indsamlingssystemet så langt nede som muligt.

Af flere årsager blev det dog besluttet at fastholde de hidtidige tømningsfrekvenser for restaffaldet. Det var især manglende plads til opstilling af ekstra opsamlingsmateriel som medførte, at kommunerne valgte at fastholde den hidtidige indsamlingsfrekvens. I de fleste forsøgsområder blev det organiske affald indsamlet hver 14. dag, i nogle områder hver uge og i et enkelt område 2 gange ugentligt.

Materiellet til indsamlingen af organisk affald blev valgt ud fra følgende kriterier:
Sikring af et visuelt logisk indsamlingssystem for borgerne
Modtageanlæggets kvalitetskrav
Kommunernes ønsker (størrelser, indretning af indsamlingsplads/skur/køkken)
Erfaringer fra lignende projekter
Økonomi
Sikring af tilstrækkelig volumen i indsamlingssystemet til restaffald
Arbejdsmiljø

Opsamling af organisk affald i køkkenet blev foretaget i papirposer. Poserne blev placeret i en 8 liter plastspand eller i et enkelt/dobbelt trådstativ.

Ved husstande med individuelt opsamlingsmateriel blev der enten anvendt 140 liters plastbeholdere i en brun jordfarve, Bates Combi System eller biokurv. Til husstande med fælles opsamlingsmateriel blev der anvendt 240 liters og 660 liters beholdere/minicontainere i plast. Disse beholdere er i lighed med 140 liters beholdere indrettet med ventilering og rist i bunden.

Kommunernes eksisterende dagrenovationskontrakter blev gennemgået for at klarlægge, om ændringerne i renovationssystemet havde indflydelse på de kontraktlige forhold. Herefter blev følgende aftaler indgået omkring indsamling af organisk affald i forsøgsperioden:
Frederiksberg, Hillerød, Hvidovre og Københavns Kommuner indgik aftale med deres renovatør om indsamling af organisk affald.
Brøndby, Gladsaxe og Herlev Kommuner gik sammen i et udbud for at få en fælles aftale med en ny renovatør.

Overfor renovatørerne blev der specielt lagt vægt på, at der blev:
foretaget visuel kontrol af det organiske affald ved husstandene med henblik på at mindske risikoen for fejlplacering af restaffald, der i så fald ville forurene det organiske affald
afhentet og bortskaffet organisk affald til forbrænding i de tilfælde, hvor der blev konstateret fejlplacering af restaffald i beholderen til organisk affald
videregivet information til borgere eller ejendomsfunktionærer i tilfælde af fejlplaceringer af affald
foretaget kommunevis registrering af affaldsmængderne
indvejet og aflæst i forbindelse med omlastning af organisk affald

I/S Amagerforbrænding forestod distributionen af vejedata til de respektive kommuner og projektdeltagere.

Det indsamlede organiske affald blev afsat til forbehandling og bioforgasning i Herning. For at minimere transportudgifterne, blev det organiske affald omlastet i 30 m3 containere hos I/S Amagerforbrænding forud for transporten.

Særligt for omlastecontainerne var:
at de skulle være tætte i lukket stand, så væske ikke kunne sive ud
at overfladen på containernes inderside var epoxybehandlet af hensyn til korrosionsbestandigheden
at der var monteret en tidsstyret luftsterilisator for at mindske lugtgener.

Til transportøren blev der udarbejdet særlige instruktioner primært omkring afhentning, transport og aflæsning af affald.

Til forbrændingsanlægget Knudmose og Studsgård Biogas i Herning blev der ligeledes udarbejdet særlige instrukser for modtagelse af affald, herunder registrering af data og analyseudtagning, samt instrukser for, hvad der skulle gøres i tilfælde af, at anlægget ikke kunne modtage det organiske affald fra Hovedstadsområdet .

2.1.4 Mængde og sammensætning af affald

Tabel 2.2 viser fordelingen af tilmeldte husstande i Hovedstadsområdet opdelt på forskellige områder og boligtyper og tabel 2.3 viser det samlede antal boliger opdelt på individuelle og fælles skraldespande.

Tabel 2.2
Antal tilmeldte husstande fordelt på boligtyper i Hovedstadsområdet

Kommune

Husstande
  
  
Antal i alt

Åben/lav
   
   
Antal

Tæt/lav
   
  
Antal

Etage
   
   
Antal

Individuel beholder
   
Antal

Fælles beholder
    
Antal

Brøndby

555

 

294

267

294

267

Frederiksberg

974

   

974

 

974

Gladsakse

1.400

 

603

797

 

1.400

Herlev

399

51

 

348

51

348

Hillerød

864

650

114

100

701

161

Hvidovre

2.090

21

806

1.263

 

2.090

København

10.078

1.387

 

8.691

1.387

8.691

I alt

16.366

2.109

1.817

12.440

2.433

13.931


Tabel 2.3
Fordeling af husstande på individuelle og fælles skraldespande

Boligtype

Antal husstande

Individuelle skraldespande

2.433

Fælles skraldespande

13.931


I april/maj 2001 og igen i november 2001 blev der i udvalgte forsøgsområder udtaget stikprøver af organisk affald og af restaffald med henblik på at undersøge:
Sorteringseffektiviteten - hvor effektivt det organiske affald var udsorteret
Potentialet - hvor meget bioaffald, dagrenovationen indeholder
Graden og typen af fejlsortering

Forsøgskommunerne havde udvalgt 17 repræsentative boligområder, hvorfra der af to omgange blev udtaget stikprøver til analyse. En stikprøve bestod af det organisk affald og restaffaldet fra alle forsøgshusstande i et af de udvalgte områder.

Følgende stikprøveområder blev udtaget:
3 områder med åben/lav bebyggelse, alle med individuelt opsamlingsmateriel.
3 områder med tæt/lav bebyggelse, heraf en bebyggelse med individuelt opsamlingsmateriel, mens der i de to andre var fælles opsamlingsmateriel.
11 områder med etageboliger.

Sorteringskvaliteten af det organisk affald og restaffaldet blev bestemt ved analyse. Analysen bestod i, at stikprøverne fra henholdsvis restaffaldet og det organiske affald blev vejet ved modtagelsen og efterfølgende sorteret i fraktionerne: Organisk affald, papir, glas, PVC (kun i første runde), farligt affald, haveaffald og restaffald. Endvidere blev affaldet sorteret i storskrald og "fejlplaceret" affald (korrekt sorteret affald placeret i forkert beholder).

Hver af de udsorterede fraktioner blev vejet (våd vægt) og registreret.

Undersøgelsen af sorteringseffektiviteten viser et gennemsnitlig potentiale af organisk affald i dagrenovationen på ca. 4,4 kg pr. husstand pr. uge, svarende til ca. 44 % af den indsamlede mængde dagrenovation.

Den samlede mængde dagrenovation (indsamlet som organisk affald og restaffald) bestod af:
44% organisk affald
46% restaffald
10% genanvendeligt affald

Sorteringseffektiviteten, der viser hvor stor en del af den samlede mængde organiske affald der udsorteres fra dagrenovationen, blev beregnet ud fra mængderne af organisk affald indsamlet i beholdere til organisk affald og i beholdere til restaffald.

Tabel 2.4
Sorteringseffektivitet for husstande med individuelt og fælles opsamlingsmateriel i stikprøveområderne (kg/husstand/uge)

Husstandstype

Opsamlingsmateriel

Gennemsnitlig mængde organisk affald

Sorterings- effektivitet

   

Indsamlet

Potentiale

 

Enfamilieboliger

Individuelle sække

3,43

6,0

57,2 %

Etageboliger

Fællesordninger

1,17

4,3

27,5 %

2.2 Indsamling i Grindsted Kommune

I Grindsted Kommune indsamles kildesorteret organisk dagrenovation fra ca. 7.250 husstande fordelt på ca. 6.050 boliger med individuelle skraldespande og 1.200 boliger med fælles skraldespand.

Organisk dagrenovation kildesorteres i papirpose i køkkenet og udendørs i papirsæk. Det indsamles separat hver 14. dag, skiftevis med restaffald. Restaffald indsamles hver 14. dag i papirsække.

2.2.1 Sorteringskriterier og information

Indsamlingssystemet i Grindsted blev iværksat efter en forudgående intens informationskampagne. Herefter gennemføres en løbende information gennem annoncer i Midtjysk Ugeblad (husstandsomdelt) samt uddeling af løbesedler.

Desuden er der udarbejdet informationsmateriale for udviklingshæmmede og borger med læseproblemer, samt informationsmateriale, som udleveres til nye tilflyttere i kommunen.

Grindsted Kommunes sorteringsvejledning er gengivet i tabel 2.5.

Tabel 2.5
Sorteringskriterier for kildesortering i Grindsted

Organisk affald til bioforgasning

Alle madvarer uden emballage

Brød- og kagerester

Kød og pålæg

Fedt og sovs

Fisk og fiskeben

Frugt og grønsager

Kaffegrums og teblade med filtre

Afskårne blomster

Æggeskaller

Aftørringspapir (køkkenrulle og lignende)


Ud over informationen gennemføres der en løbende kontrol med kvaliteten af det indsamlede organiske affald. Der holdes regelmæssige møder med indsamlingspersonalet og med driftspersonalet på rensningsanlægget, hvor kvaliteten af det indsamlede affald er på dagsordenen.

Endelig foretager indsamlingspersonalet et overordnet visuelt check af affaldet ved hver afhentning, og hvis det skønnes, at der er fejlsortering af væsentligt omfang, afleveres der en påmindelse på den pågældende adresse i form af en "grøn seddel", som gør opmærksom på problemet, og der tilgår besked til kommunen om forholdet. I løbet af 1999 blev der afleveret i alt 336 "grønne sedler".

Hvis denne kontrol viser, at det er bestemte boligområder eller boligforeninger, som har problemer med sorteringen, tager kommunen kontakt til repræsentanter fra de pågældende områder med henblik på at få forbedret sorteringen, og der gennemføres en specialundersøgelse af det sorterede affald fra området.

2.2.2 Indsamlingsmetode

Indsamling af affald, herunder organisk affald til bioforgasning, i Grindsted Kommune er udliciteret til en privat entreprenør. Affaldet indsamles med 14 dages interval (organisk affald hver 14. dag og restaffald hver 14. dag). Affaldet indsamles i komprimerende biler, hvor komprimeringsgraden er droslet ned til et minimum, når der indsamles organisk affald.

Til opsamling af affald anvendes i køkkenet en 8 l pose i vådstærk papir.

I affaldsstativet anvendes en 85 l 2-lags papirsæk.

Brugen af papirposer til opsamling af organisk affald i køkkenet kan i starten vække modvilje hos brugerne som frygter gennemvædning og opløsning af posens bund. Som sikring mod dette anvendes ofte plastposer. I Grindsted Kommune har man overvundet dette problem, så der nu kun er ganske få af den slags tilfælde.

Kommunen udleverer et forudbestemt antal køkkenposerne beregnet på et estimeret årligt forbrug hos en gennemsnitsfamilie. Dette antal poser kan suppleres efter behov ved køb i lokale dagligvarebutikker i Grindsted.

Grindsted Kommune er i dette forår ved at udvide affaldsindsamlingen i 2-strømssystemet til også at omfatte landdistriktet, så hele kommunen bliver omfattet af systemet. Det drejer sig om ca. 1.050 husstande i landdistriktet.

2.2.3 Mængde og sammensætning af affald

I 1999 blev der leveret 1.132 tons kildesorteret organisk dagrenovation fra Grindsted Kommune til bioforgasning på kommunens renseanlæg. Der foreligger ikke en detaljeret opgørelse af, hvor meget det er indsamlet i individuelle sække og hvor meget der er indsamlet fra fællesordninger. Fordelingen i tabel 2.6 er sket på basis af de generelle enhedsmængder angivet i Miljøprojekt nr. 264, Dagrenovation fra private husholdninger.

Tabel 2.6
Indsamlet mængde organisk affald

Boligtype

Antal husstande

kg affald/ husstand / uge

Individuelle sække

6.050

2,75

Fællesordninger

2.000

2,55


I 1999 blev der gennemført specialundersøgelser og analyser af organisk køkkenaffald fra 4 boligområder i Grindsted. Det drejer sig om 3 boligforeninger med etageboliger (Tingparken, Grønnegården og Fynsgade) samt om villakvarteret Dalsøvej, Dalsvinget, Dalbo og Daltoften.

Resultatet af undersøgelsen viste, at mængden af fejlsorteret affald fra etageboligerne Tingparken og Fynsgade var 1,6 - 1,9 %, mens den i affaldet fra Grønnegården og fra villakvarteret var på ca. 0,2 %.

En fejlsortering på 0,2 % må siges at være noget af det bedst opnåelige, som kan forventes i sorteringssystemet.

De fejlsorterede materialer udgøres af et bredt sortiment fra husholdningen: Plastfolie, yoghurt bægre, mælkekartoner, aviser, metal, stanniol, bleer, porcelæn mv.

Grindsted Kommunes målsætning er at opnå en gennemsnitlig fejlsortering på under 1 %. Hvis det konstateres, at der i specifikke områder (som Tingparken og Fynsgade) er en sorteringskvalitet, som ligger under målsætningen, vil kommunen sætte ind med vejledning mv., så man som minimum opnår en sorteringskvalitet svarende til kommunens gennemsnitlige målsætning.

2.3 Indsamling i Kolding

Som forsøgsområde, er der udpeget et opland i Vonsild, Tved og Rebæk. Forsøgsområdet omfatter ca. 2.000 husstande. Områderne er udvalgt med henblik på, at så mange forskellige boligtyper som muligt kan afprøve systemet. Områderne omfatter både ældre og nyere bebyggelser, og boligtyper med etagebyggeri, parcelhusbebyggelse samt tæt, lav bebyggelse og bebyggelse i det åbne land. Fordelt på disse boligtyper deltager 1.623 husstande i enfamilieboliger og 414 husstande i etageboliger samt 21 egentlige erhvervsejendomme.

Organisk dagrenovation kildesorteres i plastpose i køkkenet og udendørs papirsæk. Det indsamles separat hver 14. dag, skiftevis med restaffald. Restaffald indsamles hver 7. eller 14. dag i papirsække.

2.3.1 Sorteringskriterier og information

Der blev indledningsvis valgt en strategi, hvorefter informationskampagnen skulle gennemføres. Hovedpunkterne i den valgte strategi er følgende:
Trinvis information til borgerne i forsøgsområdet
Afholdelse af lokale borgermøder
Etablering af udstillinger med det nye opsamlingsmateriel
Udpegning af en ambassadørgruppe repræsenterende lokalområderne
Udpegning af en følgegruppe repræsenterende personer med ansvar for den fysiske gennemførelse af indsamlingen i forsøgsområdet

Sorteringskriterierne ved indsamlingen er vist i tabel 2.7.

Tabel 2.7
Sorteringskriterier for indsamling i Kolding

Organisk affald

Rest affald til forbrænding

Blomster

Aviser, tilsmudsede

Brødrester

Bleer og andet vådt affald (skal pakkes ind)

Frugt

Metal, tilsmudset (konservesdåser, stanniol m.v.)

Grøntsager (både rå og kogte)

Pap

Kaffefiltre og kaffegrums

Plast

Kartoffelskræller og andre skræller

Sammensatte produkter og emballager (kartoner til mælk, juice og lignende)

Kattegrus

Sod og aske (skal pakkes ind)

Madrester (også tilberedt mad)

Støvsugerposer

Rester af tilberedt mad

Telefonbøger

Skaller, f.eks. fra æg og nødder

Ugeblade og brochurer, tilsmudsede

Tebreve inkl. filtre

 

Vådt papir (køkkenrulle og lign.)

 


2.3.2 Indsamlingsmetode

Kolding Kommune har valgt at afprøve et 2-strømssystem med følgende valgmuligheder:
Sortering af dagrenovationen i en organisk fraktion til hjemmekompostering og en fraktion af restaffald til forbrænding
Sortering af dagrenovationen i en fraktion af organisk affald til central kompostering og en fraktion af restaffald til forbrænding

Til opsamling i køkkenet af organisk affald til centralkompostering skal anvendes de af Kolding Kommune udleverede grønne plastposer (samme type som anvendes i Vejle), mens der er valgfrihed for pose til opsamling af restaffald. For hver af de to valgmuligheder er der desuden mulighed for, at en gruppe af brugere går sammen om benyttelse af en fællesløsning.

For etageboligerne på Kløvervej besluttede ledelsen, at der skal benyttes et fællessystem med sortering til central kompostering.

De af brugerne valgte løsninger er sammenstillet i tabel 2.8 nedenfor.

Tabel 2.8
Fordeling af husstandene på forskellige indsamlingsmuligheder

 

Hjem.

Central

Fælles hjem.

Fælles central.

Etage. central.

Gl. Tved Central

Gl. Tved hjem.

Antal

768

589

56

166

414

30

14


Der blev indgået aftaler om etablering af 22 fællesløsninger for enfamilieboliger. Den største fællesløsning blev etableret i Enebærparken, hvor 104 husstande fik oprettet 8 affaldsøer. Af de øvrige 21 fællesløsninger er 8 med 2 husstande, 1 med 4 husstande, 2 med 5 husstande, 1 med 6 husstande, 3 med 8 husstande, 2 med 10 husstande, 1 med 16 husstande, 1 med 20 husstande, 1 med 24 husstande og 1 med 30 husstande. Ud over dette blev der af Lejerbo´s bestyrelse truffet beslutning om, at der ved etageboligerne på Kløvervej skulle etableres systemer til central kompostering af organisk affald med opstilling af Bates Combi stativer i affaldsøer. Etageboligerne på Kløvervej udgør således også en fællesløsning.

2.3.3 Affaldsmængder

Miljøstyrelsen har i 1992-93 ladet gennemføre en større undersøgelse med kortlægning af mængde og sammensætning af dagrenovation fra husholdninger i forskellige by- og landområder. Undersøgelsen viste, at mængden af dagrenovation fra enfamilieboliger i en stor provinsby er på gennemsnitlig 9,6 kg pr. uge og fra etageboliger 7,3 kg pr. uge.

Med disse mængder, skulle affaldsmængden fra forsøgsområdet blive ca. 15,6 tons pr. uge fra enfamilieboliger og ca. 3,0 tons pr. uge fra etageboliger.

Indvejningerne fra uge 11 og 12 i marts måned 1997 af affald fra forsøgsområdet viser resultater på henholdsvis 14,86 tons og 15,80 tons, hvis man ser bort fra 2 vejesedler med ulæselig ruteangivelse. Der er i begge indvejningsrunder kun foretaget vejning af affald fra enfamilieboliger.

De særskilte indvejninger af affald fra forsøgsområderne inden forsøgets iværksættelse blev gennemført for at give et billede af, hvor stor affaldsmængden var i forhold til de "teoretiske" mængder af hensyn til den senere beregning og vurdering af hvor stor en del af affaldet, der kunne forventes hjemmekomposteres.

Med udgangspunkt i indvejningerne og Miljøstyrelsens enhedstal blev der opstillet oversigten i tabel 2.9 over enhedsmængder.

Tabel 2.9
Enhedstal for indsamling af affald i Kolding

 

Enhedsmængder i kg/uge

 

Samlet mængde affald

Organisk affald til hjemme- kompost

Organisk affald
Central- kompos- tering

Restaffald til forbrænding
   
V/Hjemme- komp.

   
  
  
V/Central komp.

Enfamiliebolig

9,50

2,70

3,60

6,80

5,90

Etagebolig

7,20

2,50

3,10

4,70

4,10

2.4 Indsamling i Aalborg

Aalborg kommune har siden 1990, som forsøg, indsamlet kildesorteret dagrenovation fra forskellige former for bebyggelse. Deltagerne har frivilligt meldt sig til ordningen.

Indsamling af organisk affald tilbydes i tre forsøgsområder. De ca. 2.300 boliger, der deltager i ordningen er fordelt på 647 enfamilieboliger og 1647 etageboliger.

Organisk dagrenovation kildesorteres i plastpose i køkkenet og udendørs plastbeholder. Det indsamles separat hver 7. eller 14. dag. Restaffald indsamles ugentligt i papirsække.

2.4.1 Sorteringskriterier og information

Deltagerne blev grundigt informeret ved forsøgets start i 1990 – 1992. Sorteringskriterierne findes i en pjece samt inde i låget på en del af skraldespandene. Den samlede information fremgår af tabel 2.10.

Tabel 2.10
Orientering af brugerne i Aalborg

Tidspunkt

Information

juni 1990

Informationsskrivelse til beboerne i Stjernevejskvarteret

august 1990

I pjecen "Miljøet – en kilden sag" orienterer Renovationsvæsenet om forsøgets formål, opsamlingsmateriel og indsamlingsfrekvens.

august 1990

Borgermøde

september 1990

Pjecen "Så går vi i gang" udsendes med orientering om levering af køkkenstativer, sortering mv.

november 1991

Pjece "Forsøgsordning med kildesorteret affald fra husholdninger" udsendes med en beskrivelse af madaffaldets kredsløb.

marts 1992

I forbindelse med udvidelse af forsøgsområdet orienteres de nye deltagere bl.a. om de positive resultater i Stjernevejskvarteret.

Desuden får de nye en ny udgave af pjecerne "Miljøet – en kilde sag", bestillingskort til køkkenstativer samt pjecen "Så går vi i gang".

Pjecerne blev udsendt i to udgaver til hhv. etageboliger og enfamilieboliger.

Orientering om at sække udskiftes med containere.


Sorteringskriterierne er fastlagt ud fra det enkle grundlag, at madaffald, der håndteres i køkkenet er organisk affald, som skal sorteres fra restaffaldet. De benyttede kriterier fremgår af tabel 2.11.

Tabel 2.11
Sorteringskriterierne i Aalborg

Organisk affald

Restaffald

Afskårne stueblomster

Appelsin- og citronskræller

Bananskræller og æbleskrog

Blomsteraffald fra stuen

Brødrester

Chips

Dyrefoder

Eddike

Fedt fra husholdningen

Fisk og fiskeben

Friturefedt

Frugt og frugtrester Grøntsager

Hår

Kaffegrums og –filtre

Kerner

Kornprodukter

Kød

Kødben

Køkkenrulle

Mælkeprodukter

Nøddeskaller

Servietter

Sovs

Suppe

Tegrums og -filtre

Tobak

Aske

Bleer

Cigaretfiltre

Dekorationsler

Gummi

Hygiejnebind

Indpakningspapir, vådt

Kattegrus

Konservesdåser, snavsede

Kulstøv

Mælkekartoner

Papir, forurenet

Propper og kapsler

Støvsugerfiltre

Tændstikker


2.4.2 Indsamlingsmetode

I køkkenet samles affaldet i plastposer i et dobbeltstativ. Den fulde plastpose bindes og lægges i en container.

Ved boliger med individuelle skraldespande er opstillet et dobbeltstativ med plads til en container til organisk affald og en papirsæk til restaffald.

Organisk affald indsamles hver anden uge og restaffald hver uge.

I etageområder med fælles affaldsøer er opsat ekstra containere til organisk affald. Affaldet afhentes ugentligt.

Aalborg kommune leverer grønne plastposer, der passer til det mindste rum i det dobbelte køkkenstativ, der blev udleveret ved forsøgets start.

Affaldet indsamles med bil monteret med skylleanlæg til containere, tromlekomprimator samt udstyr til lugtbekæmpelse.

2.4.3 Mængde og sammensætning af affald

I affaldsplanen har renovationsvæsenet regnet med at den potentielle affaldsmængde til biogas er ca. 4 kg pr. uge fra enfamilieboliger, hvoraf 3,2 kg forventes indsamlet. For etageboliger er den potentielle mængde regnet til godt 3 kg/bolig/uge hvoraf 2 kg forventes indsamlet. Tabel 2.12 viser de faktisk indsamlede mængder og det fremgår at enfamilieboligerne leverer væsentligt mere organisk affald og etageboligerne noget mindre end forventet.

Tabel 2.12
Indsamlet mængde organisk affald i Aalborg

Boligtype

Antal husstande

kg affald/husstand/uge

Individuelle skraldespande

647

5,7

Fælles skraldespande

1647

1,4


Der er fundet ca. 1% fejlsorteringer i form af metal, folie og andet plast end affaldsposer.

2.5 Indsamling i Vejle

I Vejle Kommune indsamles kildesorteret organisk dagrenovation fra ca. 26.339 husstande fordelt på 12.643 boliger med individuelle skraldespande og 13.696 boliger med fælles skraldespand.

Organisk dagrenovation og restaffald kildesorteres i to farver plastposer i køkkenet og samles i en udendørs plastbeholder. Affaldet indsamles samlet hver 7. dag og poserne sorteres i et optisk sorteringsanlæg.

2.5.1 Sorteringskriterier og information

Indsamlingssystemet i Vejle blev iværksat i slutningen af 80erne efter en forudgående intens informationskampagne. Desuden er der udarbejdet informationsmateriale, som udleveres til nye tilflyttere i kommunen.

Vejle Kommunes sorteringsvejledning til brugerne er gengivet i tabel 2.13.

Tabel 2.13
Sorteringskriterier i Vejle

Organisk affald til kompostering

Blomster
Brødrester
Dyreekskrementer
Engangsbleer
Fisk og fiskeben
Frugt og bær
Grøntsager
Kaffefiltre og –grums
Kartoffelskræl
Kattegrus
Kød og ben
Køkkenrulle
Madrester
Potteplanter
Sovs
Tebreve
Vådt papir
Brug den sorte pose, hvis du er i tvivl


2.5.2 Indsamlingsmetode

Indsamling af affald, herunder organisk affald til kompostering, i Vejle Kommune er udliciteret til eksterne entreprenører. Dagrenovation indsamles hver uge. Affaldet indsamles i komprimerende biler.

Til opsamling af affald anvendes i køkkenet et dobbelt stativ med en grøn og en sort plastpose. Til opbevaring af de fyldte lukkede køkkenposer (både grønne og sorte) indtil afhentning anvendes en almindelig standard plastbeholder på 120 l.

Kommunen uddeler 2 gange årligt et forudbestemt antal køkkenposerne (både grønne og sorte) beregnet på et estimeret årligt forbrug hos en gennemsnitsfamilie. Dette antal poser kan suppleres efter behov ved afhentning på Teknisk Forvaltning.

Vejle Kommunes 2-strømssystem til indsamling af dagrenovation er unikt, idet den eneste ændring for brugeren er benyttelse af et dobbeltstativ i køkkenet. Alt øvrigt materiel til indsamling af affaldet er standardudstyr, som anvendes i et traditionelt indsamlingssystem.

Indsamlingssystemet, hvor kun lukkede grønne og sorte poser må placeres i affaldsbeholderen har endvidere bevirket, at brugerne i højere grad tvinges til at benytte de øvrige indsamlingssystemer for genbrugeligt affald.

2.5.3 Mængde og sammensætning af affald

Indberetningen til ISAG-systemet i år 2000 er på ca. 5.300 tons organisk dagrenovation fra Vejle Kommune til kompostering på kommunens anlæg. Der foreligger ikke en detaljeret opgørelse af hvor meget det er indsamlet i individuelle skraldespande og hvor meget der er indsamlet fra fælles skraldespande. Fordeling i tabel 2.14 er sket på basis af de generelle enhedsmængder angivet i Miljøprojekt nr. 264, Dagrenovation fra private husholdninger.

Tabel 2.14
Enhedstal for indsamlingen af organisk affald i Vejle

Brugertype

Antal husstande

kg affald/ husstand/uge

Individuelle skraldespande

12.643

4,25

Fælles skraldespande

13.696

3,50


Affaldet leveret til denne undersøgelse blev indsamlet i et område med individuelle beholdere (6,620 tons, heraf 2,200 tons i grønne poser og 4,420 tons i sorte poser) og i et område med fælles beholdere (4,620 tons, heraf 1,320 tons i grønne poser og 3,300 tons i sorte poser). Fordelingen er vist i tabel 2.15.

Tabel 2.15
Indsamlet mængde organisk affald i undersøgelsen

Brugertype

Antal husstande

kg affald/ husstand/ uge

Individuelle skraldespande

840

2,62

Fælles skraldespande

750

1,76


Ifølge Vejle Kommunes affaldsplan 2001 - 2013 vil kommunen i den første periode frem til 2006 intensivere informationen og tilskyndelsen at sorteringen af affaldet forbedres. Desuden vil man arbejde for, at der etableres en ordning til indsamling af organisk affald fra erhverv.

2.5.4 Metode for optisk sortering af organisk affald fra restaffald

Affaldet modtages i komprimatorbiler, hvor de grønne og sorte køkkenposer er sammenblandet. Affaldet modtages i en modtagehal, hvor affaldet aflæsses i en modtagesilo. Fra modtagesiloen føres affaldsposerne på transportbånd med forskellig hastigheder frem til den optiske sortering. Hastighederne på transportbåndene er indstillet således, at de fyldte køkkenposer når frem til den optiske sortering i "et geled", som muliggør en effektiv sortering.

Ved den optiske sortering skubber svingarme alle grønne poser over på et særskilt transportbånd (den grønne linie) til kompostering. De sorte poser fortsætter på sorteringsbåndet igennem anlægget og direkte ud i en opsamlingscontainer for transport til forbrændingsanlæg.

I det aktuelle forsøg er de grønne poser fra de udvalgte boligområder ikke komposteret; men kørt til forbehandling og bioforgasning i Herning og Aalborg.

2.6 Indsamling i Malmö

I Malmö by indsamles kildesorteret organisk dagrenovation i et nyt byområde - Vestra Hamnen i to forskellige systemer.

Hovedparten af områdets lejligheder (ca. 450 husstande) skal kildesortere dagrenovationen på traditionel vis med indsamling af den organiske fraktion i papirposer og restaffaldet i plastposer efter eget valg. Der er dog kun ca. 130 husstande, der aktuelt er flyttet ind i området. Poserne afleveres i to forskellige typer nedfaldsskakte placeret nær boligerne, tilsluttet et centralsugsystem.

I et lille område med 70 lejligheder anvender køkkenkværne til det organiske affald. I dette område er der kun sket indflytning i 53 lejligheder. Dette affald opsamles separat i en fælles opsamlingstank. Restaffaldet afleveres i nedfaldsskakten til restaffald omtalt ovenfor.

2.6.1 Sorteringskriterier og information

Indsamlingssystemet i Malmö blev iværksat i forbindelse med etableringen af en nye bydel Vestra Hamnen. Kildesorteringer omfatter en række fraktioner udover den organiske fraktion idet der også sker separat indsamling af avis, papemballage farvet og ufarvet glas, metalemballage og hård plastemballage. Disse fraktioner afleveres i særlige rum i området. Det resterende affald udgør restaffaldet.

Informationen om affaldshåndteringen er sket løbende under indflytningen af området. Hver ny beboer er blevet opsøgt af kommunens medarbejdere og har fået direkte information om systemet og dets anvendelse. Derudover har der været indbudt til informationsmøder ligesom der er udleveret brochuremateriale om anvendelsen og sorteringskriterierne.

Sorteringsvejledningen for det organiske affald - madaffaldet - til brugerne af begge systemer er gengivet i tabel 2.16.

Tabel 2.16
Sorteringskriterier i Malmö

Madaffald

Andet affald

Madrester
Fersk og tillavet:
Fisk, kød og grønsager
Æg inklusiv skaller
Brød
Kager
Frugt

Grove kødben
Hårde skaller f.eks. krabbeskjold
Teposer
Aske fra træ
Cigaretskod
Snus og tobak
Støvsugerposer
Kattesand og hundeekskrementer
Ting af metal, plast gummi og glas
Miljøfarlige stoffer såsom:
Opløsningsmidler, termometre, medicin, kemikalier, maling og batterier
Tekstiler


2.6.2 Indsamlingsmetode

Indsamling af affald, herunder organisk affald til bioforgasning, i Malmö sker ved kommunens foranstaltning. Systemet blev etableret efter afslutningen af den store bomesse Bo01 som områdets lejligheder var en del af. Indflytningen i området er sket langsommere end forventet således at der indtil nu har været meget begrænsede affaldsmængder. Centralsugsystemet har været tømt hver anden uge i indkøringsperioden således at der indsamles organisk affald den ene uge og restaffald den anden. Begge systemer tømmes nu en gang om ugen. Tanken til affald fra køkkenkværne tømmes hver 14. dag.

Til opsamling af organisk affald er indrettet et specialstativ i køkkenet til papirpose. Restaffaldet indsamles i plastposer efter eget valg. Ekstra papirposer kan hentes i det rum hvor aviser, papemballage, farvet og ufarvet glas, metalemballage og hård plastemballage skal afleveres.

2.6.3 Mængde og sammensætning af affald

Mængden af indsamlet affald i forhold til områdets husstande er meget vanskeligt at opgøre, da der løbende sker indflytning til området. I forsøgsperioden har den fremtidige håndtering og behandling af affaldet ydermere været under etablering, således at der har været anvendt midlertidige løsninger. Affaldet fra centralsugsystemet er komposteret og tanken med det organiske affald fra køkkenkværnen har været tømt i tilløbet til kommunens renseanlæg.

I området tilsluttet centralsuget er der foretages en opgørelse af registrerede beboede i området og den indsamlede mængde organisk affald. For tømningen af tanken til affaldskværnene har det ikke været muligt at foretage en tilsvarende opgørelse, da tømningen af tanken er sket meget uregelmæssigt og da det ikke kan afgøres om tanken er helt tømt hver gang. Tabel 2.17 viser derfor kun de indsamlede mængder pr husstand for centralsugsystemet. Der skal dog noteres at tallet er meget usikkert da det ikke kan opgøres i hvilke lejligheder der rent faktiske er sket indflytning.

Tabel 2.17
Enhedstal for indsamlingen af organisk affald i Malmö i system med centralsug

Brugertype

Antal husstande

kg affald/ husstand/uge

Fælles skraldespande

77

3,4


2.6.4 Håndtering af organisk affald

Det organiske affald fra centralsugsystemet køres i dag til kompostering. I fremtiden forventes det forbehandlet således at det kan bioforgasses. I forbindelse med undersøgelsen blev affaldet forbehandlet i en mobil stempelseparator (pilotskala) jf. afsnit 3.1.4.

Affaldet fra køkkenkværnene er opsamlet i en separat tank, der fungerer som en traditionel bundfældningstank. De faste partikler synker til bunds medens vandet og opløste stoffer løber over en overløbskant ind i områdets kloaksystem. Tanken tømmes med en slamsuger og affaldet køres til Sjölundaverket hvor der i dag er indrettet en modtagestation til affaldet. Det overpumpes til en lagertank, hvorfra de pumpes direkte ind til renseanlæggets rådnetanke med en snittende pumpe uden yderligere behandling. I forbindelse med undersøgelsen er affaldet kørt til Sjölundaverket og pumpet til en midlertidig oplagringstank, hvorfra prøvetagning kunne ske jf. afsnit 3.1.4.

2.7 Forbehandling ved neddeling og magnetseparering

Forbehandlingen på Grindsted Renseanlæg sker ved neddeling af det modtagne kildesorterede organiske dagrenovation i 2 trin med en mellemliggende magnetseparering.

2.7.1 Metode

Inden hygiejnisering og bioforgasning blandes det organiske affald med slam fra renseanlægget i et bestemt forhold. Da indsamlingen af organisk affald sker hver 14. dag (en uge med indsamling af organisk affald og en uge med indsamling af restaffald) er det nødvendigt at foretage mellemlagring af det neddelte affald for at sikre en kontinuert proces gennem anlægget. Forbehandlingsanlægget står således stille en væsentlig del af tiden og har dermed en væsentlig større kapacitet end der p.t. udnyttes

Affaldsflowet gennem anlægget er lagt ud til 2.500 tons kildesorteret organisk dagrenovation pr. år, med ca. 11 tons pr. dag . Neddelings- og sorteringsudstyret (magnetseparering) har en kapacitet på ca. 5 tons pr time og figur 2.1 viser en principskitse af anlægget.

Affaldet modtages i en silo med vandrebund, som automatisk transporterer det til grovneddeleren. Fra grovneddeleren føres affaldet via transportbånd til finneddeling. Dette transportbånd er forsynet med en magnetseparator, som frasorterer magnetisk metal.

Efter finneddeling føres affaldet til en mellemlagertank, hvorfra det løbende udtages (via transportbånd) til blande-/pulpertanken. Fra pulpertanken udtages rejekt, men da affald og slam er blandet i tanken, kan det ikke entydigt bestemmes, hvor stor en mængde rejekt der stammer fra affaldet. Det er dog vurderingen, at kun en mindre del der stammer fra slam (finkornet sand m.m.).

 

Figur 2.1:
Principskitse af forbehandling ved neddeling og magnetseparering i Grindsted

I pulperen blandes neddelt organisk affald med primær slam fra renseanlægget. Fra pulperen føres den blandede masse til hygiejnisering i en varmeveksler, og herfra videre til bioforgasning i rådnetank.

Efter udtag af den afgassede biomasse fra rådnetanken foretages en sidste afpudsning i en separator, hvor uønskede materialer frasepareres. Det drejer sig hovedsageligt om sand, sten og den resterende del af plastmaterialer.

Den ovenfor beskrevne proces er designet til et indsamlingssystem, hvor der til opsamling og opbevaring anvendes papirposer i køkkenet og papirsække i affaldsstativet.

2.7.2 Effekt af forbehandling

Det organiske affald modtages med et tørstofindhold på ca. 31 %. Det finneddelte affald iblandes renseanlæggets primær slam, hvor tørstofindholdet er på 1 - 2 %. Det resulterende tørstofindhold i biomassen gennem anlægget til rådnetanken vil være omkring 4,5 %. Efter afgasning er det resulterende tørstofindhold ca. 2,3 % inden den sidste separation og afvanding. Den afgassede biomasse afvandes til et tørstofindhold på 23 - 25 %, hvorefter det lægges på lager i 12 måneder, inden det leveres ud til landbrug.

2.8 Forbehandling på rullesigte

Forbehandlingen i Herning foregår ved grovneddeling og sigtning på en rullesigte.

2.8.1 Metode

Forbehandlingsanlægget ligger ved EnergiGruppen Jylland A/S’s affaldsforbrændingsanlæg, Knudmoseværket i Herning.

Den indsamlede organiske dagrenovation tippes af i en grav inde i modtagehallen, hvorfra den hejses op i en grovneddeler, jf. flowdiagrammet i figur 2.2. I grovneddeleren sønderrives plast- og papirsposer. Efter neddeling falder affaldet ned på en rullesigte.

Den organiske del frasigtes og transporteres til en lukket container, hvori det køres til biogasfællesanlægget, Studsgård, i Herning. Det forbehandlede organiske affald finneddeles på biogasfællesanlægget, hvorefter det blandes med gylle og andet organisk affald før forgasning.

Sigteresten fra forbehandlingen, dvs. rejektet, transporteres til en komprimator container, hvori det køres til forbrændingsanlæg (Knudmoseværket) for at blive brændt.

Udsugningsluften fra forbehandlingsanlægget renses i et biofilter.

Anlægget har en kapacitet på 8 t/hr., svarende til 11.000 t organisk affald på årsbasis (det dobbelte ved skifteholdsdrift). I år 2000 er der behandlet ca. 4.000 tons dagrenovation.

 

Figur 2.2:
Flowdiagram for forbehandlingsanlægget, Knudmoseværket i Herning

2.8.2 Effekt af forbehandling

Urenhederne i det modtagne kildesorterede dagrenovation består af plastposer, flasker, kapsler m.m. Kvalitetsbedømmelsen er af arbejdsmiljømæssige årsager foretages visuelt på værket, idet en mere præcis beskrivelse kræver udvidede personlige værnemidler for at beskytte personalet.

Det tilførte affald indeholder en vægtmæssigt lille væskemængde (mængderne varierer), der fraføres til anlæggets spildevandssystem. Væskefraktionen vurderes at være velegnet til bioforgasning.

Rejektet fra forbehandlingen er ved vejeforsøg målt til ca. 30% af det tilførte affalds vægt. Det skal dog bemærkes, at værket i dag tilstræber at optimere på kvaliteten af biomassen og ikke på mængden af rejektet. Mængden af rejekt vurderes derfor at kunne halveres ved en optimering heraf.

Anlægget har i forsøgsperioden februar 2001 til februar 2002 haft et gennemsnitligt forbrug til forbehandlingen (for al modtaget organisk dagrenovation) som følger:
el på 16 kWh pr. måned pr. tons affald, i alt 64,5 MWh i perioden
varme på 8 kWh pr. måned pr. tons affald, i alt 31,8 MWh i perioden
vand på 0,09 m3 pr. disk pr. tons affald, i alt 361 m3 i perioden

2.9 Forbehandling på skrueseparator

Forbehandlingen i Vaarst-Fjellerad sker ved miksning og efterfølgende separering på en skrueseparator.

2.9.1 Metode

Vaarst-Fjellerad Biogasanlæg har en beregnet kapacitet på 170 t i døgnet, fordelt på 75% gylle og 25% andet organisk affald. Anlægget har en separat linie for organisk affald med en kapacitet på 10-15 t i døgnet. På denne linie kan udføres forsøg med sortering, afgasning og indholdsbestemmelse af organisk affald, som først efter afgasning blandes med den afgassede gylle.

Til at frasortere fejlsorteringer og plastposer er opstillet en skrueseparator som forbehandlingsenhed. Teknikken i skrueseparatoren er kendt fra fødevareindustrien, hvor den anvendes til maskinudbening af kød. Det er en konisk snegl i et pressehus, som består af lameller, hvor den flydende del af affaldet kan presses igennem, mens faste bestanddele presses ud gennem en dyse. Dysen er forsynet med et trykleje, der sikrer et passende modtryk. Lamellerne er anbragt med en indre spalteåbning på 1,5 mm, der udvider sig til 2 mm ved overfladen.

Foran skrueseparatoren er placeret en mikser, der neddeler affaldet. Fra mikseren føres affaldet med en snegl op til skrueseparatoren.

Skrueseparatorens funktion er at presse den bløde, organiske del ud af affaldet, så det er egnet som biomasse til bioforgasning.

 

Figur 2.3:
Principskitse af forbehandling på skrueseparator på Vaarst-Fjellerad Biogasanlæg

2.9.2 Driftsresultater

I forbindelse med den driften af forbehandlingen på Vaarst-Fjellerad Biogasanlæg opgøres de tilførte mængder kildesorterede organiske dagrenovation og rejektmængden løbende således at der på basis heraf kan laves en opgørelse af sorteringseffektiviteten. I tabel 2.18 ses opgørelsen for perioden august 2000 til juli 2001.

Tabel 2.18
Målinger af rejektprocent på Vaarst-Fjellerad Biogasanlæg

Mængder

 

Organisk affald ind
   
tons

Rejekt
  
  
tons

Difference
  
  
tons

Rejekt%

Elforbrug
   
  
kWh/T

aug-00

32,56

8,53

24,03

26%

 

sep-00

39,94

11,41

28,53

29%

 

okt-00

19,22

5,94

13,28

31%

 

nov-00

22,52

5,05

17,47

22%

 

dec-00

46,2

9,52

36,68

21%

 

jan-01

47,38

19,34

28,04

41%

 

feb-01

40,66

11,28

29,38

28%

 

mar-01

37,56

18,34

19,22

49%

 

apr-01

39,24

21,16

18,08

54%

 

maj-01

46,08

20,32

25,76

44%

 

jun-01

54,36

11,98

42,38

22%

 

jul-01

58,90

7,34

51,56

12%

 

I alt

484,62

150,21

334,41

31%

11

%

 

31%

69%

 

 


I gennemsnit over de 12 måneder har rejektet udgjort 31% af den indvejede mænge kildesorterede organiske dagrenovation. Der er store variationer fra måned til måned og der er også store variationer mellem de enkelte læs.

Rejektet består af plastik, papir, jern, gummi, glas, træ, knogler, hårde grønsager mv. Rejektet er mere tørt end råt affald. Rejektet bortskaffes til forbrænding.

Elforbruget har været 11 kWh pr. tons organisk affald, hvoraf ca. halvdelen er anvendt til skrueseparatoren og resten til snegle og mikser. Der bruges ikke vand eller varme i forbehandlingen.

Det har ikke været muligt at vurdere kapaciteten på skrueseparatoren, da indfødningssneglen er det begrænsende led.

3 Prøvetagning og karakterisering

3.1 Prøvetagningsprocedure
3.1.1 Rullesigte i Herning
3.1.2 Skrueseparator i Aalborg
3.1.3 Neddeler + magnet i Grindsted
3.1.4 Malmö
3.1.5 Oparbejdning i laboratoriet
3.2 Forbehandlingseffektivitet
3.3 Fysisk karakterisering: metode
3.3.1 Metodebeskrivelse
3.4 Fysisk karakterisering: resultater
3.4.1 Sigtning af forbehandlet kildesorteret organiskdagrenovation.
3.4.2 Centrifugering af forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation
3.4.3 Samlet præsentation af alle sigteresultater
3.5 Analytiske metoder
3.5.1 Crude fat (Fedt)
3.5.2 Crude fibre (Træstof)
3.5.3 Crude protein (Protein)
3.5.4 EFOS Kvæg
3.5.5 Starch (Stivelse)
3.5.6 Sugar (Sukker)
3.5.7 Dry matter (DM, TS, Tørstof)
3.5.8 Volatile Solids (VS, glødetab, Tørstofglødetab)
3.5.9 Nitrogen (Kjeldahl)
3.5.10 Volatile fatty acids (VFA)
3.5.11 Chemical oxygen demand (COD)
3.5.12 Chloride (Cl)
3.5.13 Phosphorous (P)
3.5.14 Potassium (K)
3.5.15 Sulphur (S)
3.5.16 Carbon (C), Hydrogen (H) and Nitrogen (N)
3.5.17 Calorific Value
3.6 Kemisk karakterisering: Resultater
3.7 Assessment of sampling and chemical analysis of source-separated organic household waste
 

Prøvetagning, prøveoparbejdning til kemiske analyser og laboratorie- og pilotskala undersøgelser har været en meget central del af projekterne.

For de kemiske analyser har der kunnet anvendes standardiserede metoder og hovedparten af disse analyser er derfor udført på to akkrediterede laboratorier. For prøvetagningen, prøveoparbejdningen og laboratorie- og pilotskala undersøgelser har det været nødvendigt at udvikle nye metoder og procedurer.

Nedenfor beskrives indledningsvis prøvetagningsprocedurerne på de 4 forskellige geografiske lokaliteter og 5 tilhørende forbehandlingsmetoder, der indgår i projekterne. Dernæst præsenteres resultaterne af forbehandlingsmetodernes effektivitet med hensyn til at opdele det kildesorterede organiske dagrenovation i biomasse til udrådning og i rejekt. Dernæst beskrives to metoder med tilhørende resultater til fysisk karakterisering af biomassen. Efterfølgende beskrives de kemiske analysemetoder og tilhørende resultater. Afslutningsvis præsenteres resultatet af et forsøg til dokumentation af de benyttede prøvetagningsmetoders kvalitet og resultatet af den kvalitetskontrol af de kemiske analyser, der har været integreret i undersøgelsen.

3.1 Prøvetagningsprocedure

Trine Lund Hansen (M&R DTU, Danmarks Tekniske Universitet) og Åsa Svärd (Avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik, Lunds Tekniska Högskola)

For at opnå repræsentative prøver af den relativt inhomogene forbehandlede kildesorterede organiske dagrenovation og rejekt er der udviklet en speciel procedure for prøvetagningen. Da forbehandlingen varierer på de forskellige anlæg, varierer prøvetagningsproceduren ligeledes. I det følgende beskrives kort, hvilken form for forbehandling og prøvetagningsprocedure der benyttes på de forskellige anlæg, samt hvorledes prøverne efterfølgende oparbejdes i laboratoriet.

3.1.1 Rullesigte i Herning

Den kildesorterede organiske dagrenovation forbehandles i Herning på en rullesigte (se figur 3.1.1.a) opstillet på Knudmoseværket, kommunens forbrændingsanlæg. Efter forbehandlingen køres den forbehandlede organiske dagrenovation til bioforgasning på Studsgård Biogasanlæg, mens rejektet forbrændes på Knudmoseværket.

Prøvetagningen baserer sig på et enkelt læs affald og er beskrevet i figur 3.1.2. Læsset vejes ved ankomst til anlægget. Efter forbehandling på rullesigte blev de to fraktioner (biomassen svarende til fraktionen af forbehandlet organisk dagrenovation, og rejekt) opsamlet i containere og vejet. Herved blev andelen af biomasse og rejekt for den enkelte prøve bestemt. Efter vejning blev indholdet af begge containere tømt ud i separate bunker på gulvet i hallen, således at det var muligt at udtage repræsentative prøver. Ved hjælp af skovl og trillebør blev der forskellige steder i bunken udtaget prøver svarende til i alt 10% (W/W) fra hver bunke. Disse mængder blev neddelt ved hjælp af en neddeler (se figur 3.1.1.b). Det neddelte biomasse og rejekt blev blandet på hver sin presenning , inden de endelige prøver blev udtaget (20-30 kg biomasse og 5-10 kg rejekt).

Figur 3.1.1:
a: Rullesigten på Knudmoseværket
b: Prøvetagning efter forbehandling på rullesigten
    

 

Figur 3.1.2:
Procedure for prøvetagning på rullesigte, Knudmoseværket i Herning

3.1.2 Skrueseparator i Aalborg

Den kildesorterede organiske dagrenovation forbehandles i Aalborg ved hjælp af en skrueseparator opstillet på Vaarst-Fjellerad Biogasanlæg. Fra en affaldsgrav føres affaldet via en snegl (se figur 3.1.3) ind i selve skrueseparatoren, hvor forbehandlingen sker. Den forbehandlede organiske dagrenovation - biomassen bioforgasses efterfølgende i en separat tank på Vaarst-Fjellerad Biogasanlæg, mens rejektet køres til forbrænding på forbrændingsanlægget i Aalborg.

 

Figur 3.1.3:
Affaldsgrav på Vaarst-Fjellerad Biogasanlæg

Figur 3.1.4 viser proceduren for prøvetagning på Vaarst-Fjellerad Biogasanlæg. Efter forbehandling af det kildesorterede organiske dagrenovation i skrueseparatoren var konsistensen af biomassen "grødagtig". Det var muligt at røre direkte i tanken og neddeling var derfor ikke nødvendig for at udtage repræsentative prøver. De blev udtaget direkte fra tanken. Hvis der var tale om store affaldslæs, hvor det under forbehandlingen var nødvendigt at tømme tanken, blev der udtaget prøver løbende under forbehandlingen, således at de udtagne prøver repræsenterede hele affaldslæsset. Prøvetagningen af rejektet fra processen blev fortaget som ved forbehandling med rullesigte.

Det var ikke muligt at veje den totale mængde forbehandlede organisk dagrenovation. Denne blev derfor bestemt ved at måle højden af "grød" i tanken, hvorefter dette blev omregnet til kg biomasse (tankens størrelse og biomassens densitet kendt). Den samlede mængde rejekt blev opsamlet i containere og vejet. Ud fra dette blev andelen af biomasse og rejekt for hver prøve beregnet.

 

Figur 3.1.4:
Procedure for prøvetagning fra skrueseparator på Vaarst-Fjellerad Biogasanlæg

3.1.3 Neddeler + magnet i Grindsted

I Grindsted forbehandles den kildesorterede organiske dagrenovation på Grindsted

Renseanlæg. Forbehandlingen består i neddeling med to neddelere (forskellig størrelse) og fjernelse af metalliske fremmedlegemer vha. en magnetseparator. Forbehandlingsanlægget behandler udelukkende organisk dagrenovation indsamlet i papirsposer, hvorfor separation af plast ikke er nødvendigt (anlægget tilføres kun plast via fejlsorteringer). Efter forbehandlingen pulpes det forbehandlede affald og bioforgasses sammen med slam fra renseanlægget. Rejektet, der vægtmæssigt udgør en meget lille del af affaldsmængden (under 1% W/W), køres til forbrænding.

Figur 3.1.5 viser proceduren for prøvetagning på Grindsted Renseanlæg. Af arbejdsmiljømæssige årsager var det ikke muligt at udtage prøverne efter forbehandlingen var tilendebragt. Der blev derfor udtaget prøver efter den første neddeler, hvor affaldet falder lodret ca. to meter ned. Her var det muligt at åbne en stor luge og udtage prøverne med skovl. Neddeler nr. 2 på anlægget blev simuleret ved at køre de udtagne prøver gennem en medbragt neddeler. Magnetseparatoren blev ikke simuleret, men det vurderes ikke at have nogen praktisk betydning, da rejektmængden fra denne var meget lille. For at opnå prøver, der var repræsentative for hele affaldslæsset, skete prøvetagningen løbende gennem hele forbehandlingen. Efter forbehandling i neddeleren blev affaldet blandet på presenning og derfra blev den endelig prøve udtaget (20-30 kg). Der blev ikke udtaget prøver af rejektet, da det blev vurderet, at dette mængdemæssigt udgjorde en ubetydelig del af den samlede affaldsmængde.

 

Figur 3.1.5:
Procedure for prøvetagning fra neddeler + magnet på Grindsted Renseanlæg

3.1.4 Malmö

I Malmö används två typer av insamling av organiskt hushållsavfall i det nybyggda bostadsområdet Västra Hamnen. De två systemen är:
Sopsugsystem för avskiljande av fraktionerna brännbart och organiskt matavfall
Kökskvarnssystem för utsortering och lokalförbehandling av organiskt matavfall med separat ledning till underjordisk avskiljningstank

Vid provtagningstidpunkterna hade varken sopsugsavfallet eller kökskvarnsavfallet börjat rötas i stor skala eftersom val av förbehandling inte gjorts och rötkamrarna ej tagits i drift på Sjölunda. Därför har provtagningen i Malmö gjorts lite mer provisoriskt än vad som gjorts på de danska anläggningarna. Avfallsmängderna från båda systemen i Malmö har varit liten, vilket har lett till att största delen av den genererade avfallsmängden från en 14 dagars period har kunnat tas ut som ett prov. Nedan beskrivs har provtagningen har gått till för respektive insamlingssystem.

3.1.4.1 Sopsugsavfall

Matavfall från sopsugssystemet har provtagits enligt följande. Största delen av avfallet som tömts i en bunke på SYSAV AB har grävts upp i tunnor och transporterats till Sjölunda Avloppsreningsverk. Allt avfall har därefter behandlats i samma neddeler som använts i Grindsted och Herning. Efter neddelern har avfallet förbehandlats i en pilotskalig kolvpress (se figur 3.1.7.) som avskiljer plast och annat oönskat material genom att pressa ut en rötbar fraktion - biomassa genom spalter vid högt tryck. Den ihopsamlade biomassa som är ganska homogen med relativt liten partikelstorlek har därefter blandats om manuellt och portionerats ut i 0,4 liters plastburkar med lock som frusits ned samt större burkar för biogaspotentialmätning, kemisk karaktärisering och fysisk karaktärisering. Totalt har ca 30 kg prov tagits ut. Figur 3.1.6 visar proceduren för provtagningen.

Från det samlade rejektet (plast och annat oönskat material) har ca 5-10 kg tagits ut.

 

Figur 3.1.6:
Procedur för provtagning av källsorterat organiskt hushållsavfall från sopsugssystemet
   

 

Figur 3.1.7:
Hydraulisk kolvpress

3.1.4.2 Kökskvarnsavfall

Matavfall från 14 dagars generering till kökskvarnssystemet har provtagits med slamsugningsbil som pumpat upp den sedimenterade fasen från avskiljningstanken i Västra Hamnen. Figur 3.1.9 a och b visar tömning av tanken. Provvolymen (500-1000 liter) har därefter tömts i en 1 m3 behållare på Sjölunda Avloppsreningsverk. I behållaren har avfallet ytterligare fått sedimentera ca ett dygn för att uppnå en TS-halt över 5 %. Klarfasen (> 50 %) har dekanterats och det förtjockade avfallet som är mycket homogent och finfördelat har därefter samlats upp i dunkar. TS-innehållet i det uttagna avfallet har kontrollerats. Vid TS < 5 % har materialet i dunkarna fått stå och sedimentera ytterligare och den bildade klarfasen dekanterats innan resten frusits ned. Från varje dunk har ett prov tagits ut för slutlig mätning av TS-innehåll. Totalt har en provmängd på ca 50 liter tagits ut. Figur 1.3.8 visar proceduren för provtagningen.

Systemet genererar ingen rejektfraktion.

 

Figur 3.1.8:
Procedur för provtagning av organiskt hushållsavfall från kökskvarnssystemet
   

 

 

Figur 3.1.9:
a och b: Provtagning ur avskiljningstank med slamsugningsbil.

3.1.5 Oparbejdning i laboratoriet

3.1.5.1 Affaldsprøver

Forbehandlingsmetoden har afgørende betydning for homogenitet og konsistens af biomassen. Oparbejdningen i laboratoriet varierer derfor efter hvorledes affaldet er forbehandlet.

Organisk dagrenovation forbehandlet på rullesigte eller neddeler + magnet er en relativ heterogen masse. I laboratoriet blev de udtagne affaldsprøver derfor neddelt yderligere i en industriblender, se figur 3.1.10. Fra denne biomasse blev udtaget prøver til bestemmelse af tørstof. Derefter tilsattes vand til industriblenderen og neddelingen fortsatte inden prøver til fysisk karakterisering (Lund) blev udtaget. Desuden blev en mindre prøvemængde til yderligere neddeling i stavblender udtaget. Denne proces krævede ligeledes tilsætning af vand. Herfra blev prøver til bestemmelse af biogaspotentiale, pH, Volatile Fatty Acids (VFA) og kvælstof udtaget. Resten af den neddelte prøve blev tørret ved 80° C (herved måltes prøvens tørstofindhold) og neddelt til pulver ved hjælp af en hammermølle. Dette pulver blev analyseret for fedt, protein, træstof, aske, EFOS (Enzym Fordøjeligt Organisk Stof), ammonium, stivelse, sukker, COD, K, P, N, C, H, S, brændværdi og Cl.

 

Figur 3.1.10:
Blendet affald i industriblender

Oparbejdning af affaldsprøverne fra skrueseparatoren foregik efter samme princip som beskrevet ovenfor. På grund af forbehandling med skrueseparatoren var disse prøver dog mere homogene end prøverne behandlet på rullesigten og neddeling i industriblenderen var derfor ikke nødvendig.

Prøver fra køkkenkværnene i Malmö havde meget lavt tørstofindhold (omkring 4-5%). Yderligere neddeling og homogenisering var derfor ikke nødvendig inden udtagning af de våde prøver til kemisk karakterisering og bestemmelse af biogaspotentiale.

3.1.5.2 Rejektprøver

Alle indsamlede rejektprøver var meget heterogene og blev derfor oparbejdet på samme måde. De udtagne rejektprøver sorteredes manuelt i tre fraktioner: organisk, plast og "andet" (hovedsageligt metal), se figur 3.1.11. Fraktionerne blev vejet (plasten efter skylning og tørring) og den procentmæssige sammensætning af de enkelte rejektprøver beregnet. For den organiske fraktion bestemtes andelen af tørstof (samt biogaspotentiale for udvalgte prøver). En delprøve af den organiske fraktion blev neddelt i stavblenderen under tilsætning af vand og efterfølgende tørret ved 80° C. Den tørrede prøve blev neddelt til pulver ved hjælp af en hammermølle. Dette pulver blev analyseret for fedt, protein, træstof, aske, EFOS (Enzym Fordøjeligt Organisk Stof), ammonium, stivelse, sukker, COD, K, P, N, C, H, S, brændværdi og Cl.

 

Figur 3.1.11:
Sorteret rejekt: Organisk stof, plast og "andet"

3.2 Forbehandlingseffektivitet

Trine Lund Hansen, (Miljø & Ressourcer DTU, Danmarks Tekniske Universitet), Åsa Svärd, (Avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppssteknik, Lunds Tekniska Högskola) og Orla Jørgensen (Planenergi)

I det følgende gennemgås de forskellige forbehandlingsmetoders sorteringseffektivitet. Dette gøres dels ved at opgive den procentmæssige fordeling af det kildesorterede organiske dagrenovation efter forbehandling (kaldet biomassen) og rejekt for de forskellige forbehandlingsmetoder, dels ved at se på rejektets sammensætning.

Prøverne er angivet med dato og prøvekode. De første to bogstaver i koden angiver affaldets indsamlingsområde (Ho= Hovedstadsområdet, Aa=Aalborg, Ve= Vejle, Ko= Kolding, Gr=Grindsted, Ma = Malmö). Det næste bogstav angiver, om der er tale om dagrenovation indsamlet fra fælles eller individuelle skraldespande (F=fælles, I=individuel). De følgende to bogstaver angiver forbehandlingsmetoden (He=rullesigten i Herning, Aa=skrueseparator i Aalborg, Gr=neddeler + magnet i Grindsted, TP=stempelseparator i Malmö, K=køkkenkværne i Malmö). Det sidste bogstav i koden angiver, om der er tale om en prøve af det forbehandlede affald (A) eller rejekt (R). Alle affaldsprøver fra Grindsted er indsamlet i samme område (med individuelle skraldespande), således at der her kun optræder denne type dagrenovation. I Malmö kommer prøverne i begge tilfælde fra systemer med fælles skraldespande, idet affaldet fra alle køkkenkværne samles i en separat opsamlingstank og affaldet, der går til stempelseparator efter indsamling i husholdningerne, nedkastes i fælles affaldsskakte, der tømmes via et centralsugssystem.

Tabel 3.2.1-3.2.5. opsummerer samtlige tal for forbehandlingseffektiviteten (fordeling mellem biomasse og rejekt samt sammensætning af rejekt) opdelt på de enkelte forbehandlingsmetoder.

Tabel 3.2.5-3.2.10 viser sorteringseffektiviteten samt sammensætning af rejekt opdelt efter affaldets indsamlingsområde.

Tabel 3.2.11 sammenligner de forskellige forbehandlingsmetoders effektivitet ved forbehandling af affald fra forskellige indsamlingsområder.

Tabel 3.2.1:
Fordeling mellem biomasse og rejekt (% W/W) efter forbehandling på rullesigte i Herning samt sammensætningen af rejektet (i % af rejektets vådvægt)

 Rullesigte

 

 

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

010514

Ho_I_He

67

33

98

2

0

010514

Ho_F_He

65

35

99

1

0

010514

Ve_F_He

66

34

65

34

0

010514

Ve_I_He

61

39

89

11

0

010827

Ho_I_He

69

31

-

-

-

010827

Ho_F_He

66

34

-

-

-

011001

Ho_I_He

72

28

100

0

0

011001

Ho_F_He

72

28

96

3

0

011001

Ve_I_He

70

30

94

5

0

011001

Ve_F_He

72

28

90

9

1

011115

Aa_I_He

63

38

70

30

0

011115

Aa_F_He

66

34

91

9

1

011115

Ho_I_He

59

41

-

-

-

011115

Ho_F_He

69

31

-

-

-

020116

Ho_I_He

73

27

-

-

-

020116

Ho_F_He

76

24

-

-

-

020116

Ko_I_He

59

41

92

7

1

020116

Ko_F_He

56

44

86

14

0

020204

Aa_I_He

72

28

82

17

1

020204

Ho_I_He

76

24

-

-

-

020204

Ho_F_He

75

25

-

-

-

020321

Ko_I_He

63

37

90

6

4

020321

Ko_F_He

55

45

90

9

1

 

 

67

33

89

10

1


Tabel 3.2.2:
Fordeling mellem biomasse og rejekt (% W/W) efter forbehandling i skrueseparator i Aalborg samt sammensætningen af rejektet (i % af rejektets vådvægt)

 Skrueseparator

 

 

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

010521

Aa_I_Aa

76

24

97

3

0

010521

Ho_F_Aa

54

46

99

1

0

010521

Ho_I_Aa

63

37

99

1

0

010531

Ko_I_Aa

52

48

94

5

0

010531

Ko_F_Aa

56

44

97

3

0

010812

Aa_I_Aa

55

45

-

-

-

010812

Aa_F_Aa

60

40

-

-

-

010927

Ve_I_Aa

58

42

93

6

1

010927

Ve_F_Aa

45

55

91

8

1

010927

Aa_I_Aa

75

25

-

-

-

010927

Aa_F_Aa

55

45

92

6

1

011122

Aa_I_Aa

64

36

-

-

-

011122

Aa_F_Aa

67

33

-

-

-

020122

Ho_F_Aa

54

46

97

1

2

020122

Ho_I_Aa

52

48

98

2

0

020122

Aa_F_Aa

51

49

96

3

1

020307

Ko_I_Aa

63

37

97

3

0

020314

Aa_F_Aa

57

43

-

-

-

020408

Ve_F_Aa

63

37

93

6

1

020408

Ve_I_Aa

58

42

94

5

1

020408

Aa_F_Aa

69

31

-

-

-

020408

Aa_I_Aa

72

28

91

8

1

020408

Ko_F_Aa

77

23

86

11

3

 

 

61

39

95

5

1


Tabel 3.2.3:
Fordeling mellem biomasse og rejekt (% W/W) efter forbehandling med neddeler + magnet i Grindsted samt sammensætningen af rejektet (i % af rejektets vådvægt)

 Neddeler + magnet

 

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

010821

Gr_I_Gr

100

0

-

-

-

011003

Gr_I_Gr

100

0

-

-

-

011114

Gr_I_Gr

100

0

-

-

-

011115

Ho_I_"Gr"

100

0

-

-

-

011115

Ho_F_"Gr"

100

0

-

-

-

020204

Ho_I_"Gr"

100

0

-

-

-

020204

Ho_F_"Gr"

100

0

-

-

-

020220

Gr_I_Gr

100

0

-

-

-

020403

Gr_I_Gr

100

0

-

-

-

 

 

100

0

 

 

 


Tabel 3.2.4:
Fordeling mellem biomasse (% W/W) efter forbehandling med stempelseparator i Malmö af affald fra central sug samt sammensætningen af rejektet (i % af rejektets vådvægt)

 Stempelseparator

 

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

020416

Ma_S_TP

36

64

97

2

1

020530

Ma_S_TP

44

56

92

6

1

 

 

40

60 

95

4

1


Tabel 3.2.5:
Fordeling mellem biomasse og rejekt (% W/W) for affald fra køkkenkværne i Malmö.

 Køkkenkværne 

 

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

020201

Ma_K

100

0

-

-

-

020417

Ma_K

100

0

-

-

-

 

 

100

0

 

 

 


Tabel 3.2.6:
Fordeling mellem biomasse og rejekt (% W/W) samt rejektets sammensætning (% W/W) for affald fra Hovedstadsområdet forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

 Affald fra Hovedstadsområdet, Individuel

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

010514

Ho_I_He

67

33

98

2

0

010827

Ho_I_He

69

31

-

-

-

011001

Ho_I_He

72

28

100

0

0

011115

Ho_I_He

59

41

-

-

-

020116

Ho_I_He

73

27

-

-

-

020204

Ho_I_He

76

24

-

-

-

010521

Ho_I_Aa

63

37

99

1

0

020122

Ho_I_Aa

52

48

98

2

0

011115

Ho_I_"Gr"

100

0

-

-

-

020204

Ho_I_"Gr"

100

0

-

-

-

 

Affald fra Hovedstadsområdet, Fælles

 

 

 

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

010514

Ho_F_He

65

35

99

1

0

010827

Ho_F_He

66

34

-

-

-

011001

Ho_F_He

72

28

96

3

0

011115

Ho_F_He

69

31

-

-

-

020116

Ho_F_He

76

24

-

-

-

020204

Ho_F_He

75

25

-

-

-

010521

Ho_F_Aa

54

46

99

1

0

020122

Ho_F_Aa

54

46

97

1

2

011115

Ho_F_"Gr"

100

-

-

-

-

020204

Ho_F_"Gr"

100

-

-

-

-


Tabel 3.2.7:
Fordeling mellem biomasse og rejekt (% W/W) samt rejektets sammensætning (% W/W) for affald fra Aalborg forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

  Affald fra Aalborg, Individuel

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

011115

Aa_I_He

63

38

70

30

0

020204

Aa_I_He

72

28

82

17

1

010521

Aa_I_Aa

76

24

97

3

0

010812

Aa_I_Aa

55

45

-

-

-

010927

Aa_I_Aa

75

25

-

-

-

011122

Aa_I_Aa

64

36

-

-

-

020408

Aa_I_Aa

72

28

91

8

1

 

Affald fra Aalborg, Fælles

 

 

 

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

011115

Aa_F_He

66

34

91

9

1

010812

Aa_F_Aa

60

40

-

-

-

010927

Aa_F_Aa

55

45

92

6

1

011122

Aa_F_Aa

67

33

-

-

-

020122

Aa_F_Aa

51

49

96

3

1

020314

Aa_F_Aa

57

43

-

-

-

020408

Aa_F_Aa

69

31

-

-

-


Tabel 3.2.8:
Fordeling mellem biomasse og rejekt (% W/W) samt rejektets sammensætning (% W/W) for affald fra Vejle forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

Affald fra Vejle, Individuel 

 

 

 

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

010514

Ve_I_He

61

39

89

11

0

011001

Ve_I_He

70

30

94

5

0

010927

Ve_I_Aa

58

42

93

6

1

020408

Ve_I_Aa

58

42

94

5

1

 

 Affald fra Vejle, Fælles

 

 

 

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

010514

Ve_F_He

66

34

65

34

0

011001

Ve_F_He

72

28

90

9

1

010927

Ve_F_Aa

45

55

91

8

1

020408

Ve_F_Aa

63

37

93

6

1


Tabel 3.2.9:
Fordeling mellem biomasse og rejekt (% W/W) samt rejektets sammensætning (% W/W) for affald fra Kolding forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

 Affald fra Kolding, Individuel

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

020116

Ko_I_He

59

41

92

7

1

020321

Ko_I_He

63

37

90

6

4

010531

Ko_I_Aa

52

48

94

5

0

020307

Ko_I_Aa

63

37

97

3

0

 

Affald fra Kolding, Fælles

 

 

 

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

020116

Ko_F_He

56

44

86

14

0

020321

Ko_F_He

55

45

90

9

1

010531

Ko_F_Aa

56

44

97

3

0

020408

Ko_F_Aa

77

23

86

11

3


Tabel 3.2.10:
Fordeling mellem biomasse og rejekt (% W/W) samt rejektets sammensætning(% W/W) for affald fra Kolding forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

 Affald fra Grindsted

 

 

 

 

Sammensætning af rejekt

Dato

Prøve

Biomasse [%]

Rejekt [%]

Organisk

Plast

"Andet"

010821

Gr_I_Gr

100

0

-

-

-

011003

Gr_I_Gr

100

0

-

-

-

011114

Gr_I_Gr

100

0

-

-

-

020220

Gr_I_Gr

100

0

-

-

-

020403

Gr_I_Gr

100

0

-

-

-


Tabel 3.2.11:
Forbehandlet organisk dagrenovation (% af våd kildesorteret organisk dagrenovation) efter forbehandling med hhv. rullesigte og skrueseparator opdelt på individuel og fælles samt affaldets indsamlingsområder.

 Rullesigte

Ho

Aa

Ve

Ko

Individuel

67
69
72
59
73
76

63
72
-
-
-
-

61
70
-
-
-
-

59
63
-
-
-
-

Gennemsnit 66

69

67

65

61

Fælles

65
66
72
69
76
75

66
-
-
-
-
-

66
72
-
-
-
-

56
55
-
-
-
-

Gennemsnit 65

71

66

69

55

 

 Skrueseparator

Ho

Aa

Ve

Ko

Individuel

63
52
-
-
-
-

76
55
75
64
72
-

58
58
-
-
-
-

52
63
-
-
-
-

Gennemsnit 60

57

69

58

57

Fælles

54
54
-
-
-
-

60
55
67
51
57
69

45
63
-
-
-
-

56
77
-
-
-
-

Gennemsnit 59

54

60

54

66

3.3 Fysisk karakterisering: metode

Jes la Cour Jansen og Åsa Svärd, Avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik, Lunds Tekniska Högskola.

I projektet er der udviklet og afprøvet to forskellige metoder til fysisk karakterisering af biomassen. Ideen var at skabe grundlag for at give en både kvalitativ og kvantitativ beskrivelse af især fejlsorteringernes fysiske fremtræden efter forbehandling. Den ene metode er baseret på sigtning af materialet i en almindelig sigtekolonne beregnet til karakterisering af jord således at der foretages en størrelsesfraktionering af materialet og den anden på centrifugering af prøven, hvor separationen sker efter de enkelte komponenters massefylde.

Nedenfor beskrives de to metoder, deres fortrin og begrænsninger fremhæves og der gives afslutningsvis en vurdering af deres potentiale som middel til at karakterisere forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation.

3.3.1 Metodebeskrivelse

3.3.1.1 Prøveforberedelse

Prøverne til den fysiske karakterisering er udtaget som en delprøve på 2 l , jfr. prøvetagningsbeskrivelsen i afsnit 3.1. For prøver fra rullesigten i Herning og fra neddeling og magnetseparering som i Grindsted er prøven udtaget efter homogenisering i industriblender for at sikre en homogen prøve. I denne forbindelse er der tilsat en mindre del vand, ligesom affaldet formentlig er blevet yderligere neddelt. Tørstofindholdets ændring ved denne prøveforberedelse er registreret jf. afsnit 3.1. Tilsætningen af vand har næppe betydning for sigtningen og konsekvensen for centrifugeringen skønnes alene at resultere i en større andel flydende fase end ellers. Omfanget af neddelingen af større partikler kan derimod ikke umiddelbart vurderes.

3.3.1.2 Sigtning af biomasse

Ideen med sigtningen var dels at give et visuelt indtryk af tilstedeværelse og karakter af større partikler i det forbehandlede affald herunder at vurdere omfanget af fint neddelte fremmedlegemer - især plast og dels at give en størrelsesfordeling af det forbehandlede affald.

Procedure

Der anvendes trådsigter med diameter 200 mm og højde 25 mm med maskevidder 16, 8, 4, 2 og 1 mm.
Hver sigte vejes inden undersøgelsen
En prøvemængde på 100 g udtages og fortyndes 10 gange med destilleret vand
Opløsningen hældes gennem sigtekolonnen som er sat i en plastskål
Efter gennemløb vejes hver enkelt sigte og der tages fotografi af hver sigte
Sigterne tørres i tørreskab (105  °C) natten over og vejes til TS-bestemmelser.
Det gennemløbne materiale vejes og TS og VS bestemmes. (Jfr. beskrivelsen herfor).

Vurdering af metoden

Forbehandlingen af prøver fra rullesigten i Herning og neddeling og magnetseparering i Grindsted inden den fysiske karakterisering giver en mere homogen prøve; men reducerer samtidig kvaliteten af størrelsesfraktioneringen som følge af den ukendt ekstra neddeling i forhold til den egentlige forbehandling af affaldet. Forbehandlingen ændrer derimod næppe karakteren af større partikler.

Sigtningen giver en umiddelbart hurtig visuel karakterisering af affaldet. Figur 3.3.1 viser billeder af de fem sigter af en affaldsprøve fra affald fra Kolding (Ko_I_He_A) forbehandlet på rullesigten i Herning.

Det ses tydeligt at der tilbageholdes end del materiale både papir og grøn plastik på sigterne med maskevidde 4, 8 og 16 mm. På sigter med mindre maskevidde tilstoppes hullerne og affaldet lægger sig ovenpå som en tyk grød. Det ses også tydeligst på sigten med 16 mm at der tilbageholdes materiale, der sætter sig på sigtestængerne selvom partikelstørrelsen er mindre end maskevidden.

16 mm

8 mm

4 mm

   

2 mm

1 mm

Figur 3.3.1:
Sigtning af affald fra Kolding forbehandlet på rullesigten i Herning

Billedet illustrere både metodens potentialer og begrænsninger. Det er umiddelbart enkelt at få et visuelt indtryk af større partikler og deres karakter; men ikke muligt at give et kvalificeret bud på massefordelingen indenfor de forskellige størrelsesintervaller. I afsnit 3.4 præsenteres derfor alene billeder af de sigtede affaldstyper, medens de foretagne tørstofbestemmelser (som angivet i proceduren) ikke medtages, da de ikke anses for at give et korrekt billede af størrelsesfordelingen.

Usikkerheden ved metoden kan bedømmes på baggrund af gentagne sigtninger af den samme affaldstype. Figur 3.3.2 viser sigtebillederne fra de tre største sigter af en firdobbelt bestemmelse på affald fra Hovedstadsområdet, der er forbehandlet på rullesigten i Herning i forbindelse med forsøget til at kortlægge den samlede prøvetagnings og prøveoparbejdningsusikkerhed. (Se afsnit 3.7).

16 mm

8 mm

4 mm

Ho_I_He_A6

Ho_I_He_A5

Ho_I_He_A4

Ho_I_He_A3

Figur 3.3.2:
Gentagelse af sigtning af prøver udtaget af det samme læs affald fra Hovedstadsområdet forbehandlet på rullesigten i Herning.

Det fremgår at det sigtede materiale fremstår meget ensartet på de 4 sigter, således at sigtning af biomassen skønnes at kunne anvendes til at karakterisere omfanget og karakteren af mindre mængder større partikler; men ikke til at give en egentlig kvantitativ bestemmelse af størrelsesfraktionering af biomassen eller af de større partikler.

3.3.1.3 Centrifugering

Ideen med centrifugering af det forbehandlede affald er dels at vurdere forholdet mellem mængden af partikler og vand og dels var tanken at det ville være muligt at vurdere tilstedeværelsen af uønskede materialer i affaldet, der er så småt at det ikke kan identificeres ved sigtning; men evt. kunne genfindes i kraft af centrifugeringen, hvor lette materialer samles på overfladen og tungere f.eks. metal i bunden af centrifugeglasset.

Procedure
Der udtages parallelt to prøver (ca. 40 ml) i centrifugerør (50 ml)
Prøverne centrifugeres i 10 min ved hastighed 3500 omdrejninger pr minut i en laboratoriecentrifuge (Sorwall GLC-2)

Ved centrifugeringen skilles biomassen i tre klart adskilte faser.

På overfladen ligger i nogle prøver en tynd olie/fedtfase. Tykkelsen af laget er i visse prøver 1-2 mm; men kan være svær at bestemme præcist

I midten findes en grumset vandfase (klarfase)

I bunden afsættes en fast fase
Volumen af hver fase aflæses med 5% nøjagtighed (+-2,5 ml).
Der udtages prøver af hver fase til TS og VS bestemmelse. (Jfr. metodebeskrivelsen herfor)

Vurdering af metoden

Forbehandlingen af prøverne fra rullesigten i Herning og fra neddeling og magnetseparering i Grindsted skønnes ikke at påvirke undersøgelsen udover den tilsatte vandmængde, der kan fratrækkes voluminet af klarfasen i undersøgelsen.

Ved centrifugeringerne var det ofte ikke muligt at identificere noget flydelag og det blev højst målt til at udgøre 3% af det samlede volumen. I praksis er det derfor ikke muligt at give en rimelig sikker kvantificering af flydelagets indhold af tørstof og af tørstof glødetab. Selvom flydelagets indhold af VS er højt er voluminet så lille at det ikke har betydning for vurderingen af fordelingen af det organiske stof i affaldet mellem en flydende og en fast fase. I den efterfølgende datapræsentation vil resultat af målingerne derfor ikke blive medtaget. Det skal bemærkes at prøver af affald fra restauranter og supermarkeder, der indgår i andre aktuelle undersøgelser kan fremvise væsentligt større flydelag.

Den visuelle inspektion af de forskellige lag kunne kun helt undtagelsesvis afsløre lette materialer - plast i flydelaget eller identificerbare tungere komponenter i den faste fase selvom en tydelig lagdeling ved centrifugeringen, med meget finpartikulært materiale øverst og med mange fibre og enkelte plaststykker nederst. Der har således ikke kunnet identificeres fremmedlegemer som f.eks. metalstumper i større omfang.

Forholdet mellem voluminet af den faste og flydende fase kan bestemmes med stor sikkerhed. Fordelingen af organisk stof målt som VS kan derfor også bestemmes med en sikkerhed svarende til usikkerheden på bestemmelsen af VS. Metoden kan derfor benyttes til en almen karakterisering af fordelingen på faste partikler og væske herunder også fordelingen af organisk af f.eks. målt som glødetab i de to faser. Undersøgelsen har kun undtagelsesvis afsløret identificerbare fremmedlegemer i affaldet, således at det er begrænset information herom, der opnås med metoden.

3.4 Fysisk karakterisering: resultater

Jes la Cour Jansen og Åsa Svärd, Avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik, Lunds Tekniska Högskola

3.4.1 Sigtning af forbehandlet kildesorteret organiskdagrenovation.

Der er gennemført sigtning som beskrevet i afsnit 3.3 af alle kombinationer af affald og forbehandling, der indgår i projektet. Tabel 3.4.1 giver en oversigt over prøverne og sidst i afsnittet er alle sigtebillederne vist. Det fremgår at forbehandlingen er domineret af prøver fra rullesigten i Herning og skrueseparatoren i Aalborg.

Tabel 3.4.1.
Prøveoversigt

Affaldstype

Forbehandling

Prøveidentifikation

Hovedstadsområdet Individuelle skraldespande

Rullesigte Herning

Ho_I_He_A6
010827

Hovedstadsområdet
Fælles skraldespande

Rullesigte Herning

Ho_F_He_A
010927

Aalborg
Individuelle skraldespande

Rullesigte Herning

Aa_I_He_A
011115

Aalborg
Fælles skraldespande

Rullesigte Herning

Aa_F_He_A
011115

Kolding
Individuelle skraldespande

Rullesigte Herning

Ko_I_He_A
020110

Kolding
Fælles skraldespande

Rullesigte Herning

Ko_F_He_A
020110

Vejle
Individuelle skraldespande

Rullesigte Herning

Ve_I_He_A
010927

Vejle
Fælles skraldespande

Rullesigte Herning

Ve_F_He_A
010927

Aalborg
Individuelle skraldespande

Skrueseparator i Aalborg

Aa_I_Aa_A
010808

Aalborg
Fælles skraldespande

Skrueseparator i Aalborg

Aa_F_Aa_A
010809

Hovedstadsområdet Individuelle skraldespande

Skrueseparator i Aalborg

Ho_I_Aa_A
010521

Hovedstadsområdet
Fælles skraldespande

Skrueseparator i Aalborg

Ho_F_Aa_A
010521

Kolding
Individuelle skraldespande

Skrueseparator i Aalborg

Ko_I_Aa_A
010531

Kolding
Fælles skraldespande

Skrueseparator i Aalborg

Ko_F_Aa_A
010531

Vejle
Individuelle skraldespande

Skrueseparator i Aalborg

Ve_I_Aa_A
010927

Vejle
Fælles skraldespande

Trykseparator i Aalborg

Ve_F_Aa_A
010927

Grindsted
Individuelle skraldespande

Neddeling i Grindsted

Gr_I_Gr_A
010822

Hovedstadsområdet
Fælles skraldespande

Neddeling som Grindsted

Ho_F_"Gr"_A
020204

Malmö
Fælles opsamling

Køkkenkværne i Malmö

Ma_K_A
020417

Malmö Centralsug
Fælles opsamling

Stempelsseparator i Malmö

Ma_S_TP_A
020530


Sidst i dette afsnit er alle billederne af sigterne sorteret efter forbehandlingsteknik og i figur 3.4.1 vist repræsentative billeder af 16 mm sigterne fra de 5 forskellige forbehandlingsanlæg.

Ko_I_He_A

Ve_F_Aa_A

Gr_I_Gr_A

Ma_K_A

Ma_S_TP_A

Figur 3.4.1:
Udvalgte billeder af 16 mm sigter af affald fra de 5 forbehandlingsteknikker der indgår i undersøgelsen.

Som det fremgår ovenfor og som en gennemgang af billederne sidst i afsnittet viser, spiller forbehandlingsteknikken en væsentlig rolle for mængden af store partikler. Det fremgår tydeligt:
at der ved forbehandling på rullesigten efterlades betydelige mængder store partikler på 16 mm og 8 mm sigten uanset affaldstype.
at der ved forbehandling på skrueseparatoren i Aalborg kun undtagelsesvis efterlades partikler med en størrelse på 16 eller derover. Der er også betydeligt mindre affald på 8 mm sigten end ved forbehandling på rullesigten.
at den meget enkle forbehandling i Grindsted neddeling og magnetseparering (kun 2 prøver) efterlader mange store partikler på 16 mm og 8 mm sigten.
at affald fra køkkenkværnene i Malmö (kun 1 prøve) indeholder væsentligt færre partikler på alle sigter end de øvrige affaldstyper.
at affald fra centralsugsystemet i Malmö forbehandlet i stempelseparatoren ligner affaldet fra skrueseparatoren evt. med lidt flere store partikler.

Billeder af affaldstype bagest i afsnittet er samlet således at affald fra samme geografiske område er placeret efter hinanden. Affald indsamlet i områder med individuelle skraldespande er placeret først. Af de i alt 8 par af denne type efter forbehandling på rullesigte og i skrueseparator ses at der ikke er systematisk forskel mellem affald fra de to forskellige boligområder selvom der i nogle par kan ses forskel på enkelte sigtestørrelser.

Især ved forbehandling på rullesigte ses tydeligt at indsamlingsteknikken i husholdningerne afspejler sig i karakteren af de store partikler. I figur 3.4.2 er vist 16 mm og 8 mm sigten fra de 4 geografiske områder, der har leveret affald til behandling i rullesigten.

Ho I He A6

Aa F He A

Ko I He A

Ve F He A

Figur 3.4.2:
16 mm sigter øverst og 8 mm nederst fra de 4 affaldstyper, der er forbehandlet i rullesigten i Herning.

For affald fra Hovedstadsområdet indsamlet i papirposer kan der stort set ikke identificeres plast på sigterne.

Affaldet fra Aalborg, Kolding og Vejle indsamles i plastposer. Der kan tydeligt identificeres større og mindre stykker plast på sigterne.

På sigterne af affaldet fra skrueseparatoren er det kun i meget begrænset omfang muligt at identificere karakteren af partiklerne; men der kan dog erkendes grønne plaststykker fra poser anvendt til indsamlingen i køkkenet.

Affaldet fra Grindsted og fra Hovedstadsområdet indsamles i papirposer. Ved sigtning efter den meget begrænsede forbehandling i Grindsted (eller simulering heraf på affaldet fra Hovedstadsområdet) bestående af neddeling og magnetseparering, ses tydeligt store stykker papir på sigterne. Det er ikke umiddelbart muligt at identificere plast i disse prøvetyper.

Affaldet fra køkkenkværnene i Malmö er så fint neddelt at der ikke kan identificeres enkeltbestanddele på sigterne.

Affaldet fra stempelseparatoren benyttet til affaldet fra centralsuget i Malmö er meget fint neddelt; der kan dog identificeres små plaststrimler på sigterne.

3.4.2 Centrifugering af forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation

Der er gennemført centrifugeringer som beskrevet i afsnit 3.3 af alle kombinationer af affald og forbehandling, der indgår i projektet idet de samme prøver, som er sigtet, også er centrifugeret. Tabel 3.4.1 giver en oversigt over de udvalgte prøverne og i tabel 3.4.2 er alle resultaterne samlet.

Tabel 3.4.2
Resultater af centrifugeundersøgelserne

Se her!

Figur 3.4.3 viser prøvernes tørstofindhold opdelt på gløderest og glødetab.

 

Figur 3.4.3:
Tørstofindhold, gløderest og glødetab i de centrifugerede prøver

Det fremgår at tørstofindhold og glødetab varierer væsentligt afhængigt af hvilken forbehandlingsmetode der er benyttet. Mest skiller biomassen fra køkkenkværnene i Malmö sig ud. Her er tørstofindholdet markant lavere end for de øvrige affaldstyper. Biomassen fra rullesigten i Herning ser generelt ud til at have et højere tørstofindhold end biomassen fra skrueseparatoren i Aalborg; men også en større gløderest. Glødetabet ligger for alle prøver fra 80-95% af tørstoffet. I afsnit 3.6 findes resultater for tørstofbestemmelser fra alle prøver, der indgår i forsøget.

Figur 3.4.4 viser den volumenmæssige fordeling af klarfasen og den faste fase. Flydelaget indgår ikke i figuren, da der kun på få prøver kunne konstateres et sådant lag og i alle tilfælde var det ganske tyndt.

 

Figur 3.4.4:
Volumenfordeling mellem klarfasen og den faste fase

Det ses af figuren, at den faste fase systematisk udgør en væsentlige større andel af volumenet i prøverne forbehandlet på rullesigten i Herning end behandlet på skrueseparatoren i Aalborg. Affaldet der kun er neddelt (som i Grindsted) ligger imellem. Da der ikke sker nogen frasortering her må fordelingen i dette affald forventes at svare til niveauet for kildesorteret organisk dagrenovation indsamlet i papirposer inden forbehandling.

Affaldet fra køkkenkværnene i Malmö indeholder kun en mindre del fast materiale, naturligvis som følge af det lave tørstofindhold i denne prøve. Den enlige prøve fra stempelseparatoren i Malmö viser et niveau som for rullesigten.

Figuren viser at forbehandling i skrueseparatoren fører til en større andel vand i det forbehandlede materiale og dermed et forventeligt mere tørt rejekt end rullesigten.

Figur 3.4.5. Viser fordeling af VS mellem de to faser efter centrifugering.

 

Figur 3.4.5:
Fordeling af VS mellem klarfasen og den faste fase efter centrifugering

Det ses at den faste fase indeholder hovedparten af det forbehandlede affalds VS, typisk mere end 80%. Mønstret fra volumenfordelingen er i øvrigt uændret således at det større vandindhold i affaldet fra skrueseparatoren også betyder en større andel VS i klarfasen.

Den store andel VS i den faste fase betyder at der ikke er noget stort tab af VS ved at forbehandlingen resulterer i en tør biomasse. Et højt indhold af vand i biomassen kan dog være gunstigt for at sikre et lavt vandindhold i rejektet, der typisk skal brændes.

I modsætning til de øvrige affaldstyper indeholder klarfasen efter centrifugering af affaldet fra køkkenkværnene i Malmö stort set ingen VS på trods af det meget lave tørstof. Det skyldes formentlig at hovedparten af prøvens vandindhold er skyllevand fra køkkenvasken, og at den del af glødetabet, der ellers måtte forventes i klarfasen er skyllet ud af opsamlingstanken.

3.4.3 Samlet præsentation af alle sigteresultater

På de efterfølgende sider præsenteres alle sigtebillederne ordnet efter forbehandlingen.

 

16 mm

8 mm

4 mm

2 mm

1 mm

Ho_I_He_A6
010827

         

Ho_F_He_A
010927

         

Aa_I_He_A
011115

         

Aa_F_He_A
011115

         

 

 

16 mm

8 mm

4 mm

2 mm

1 mm

Ko_I_He_A
020110

         

Ko_F_He_A
020110

         

Ve_I_He_A
010927

         

Ve_F_He_A
010927

         

 

 

16 mm

8 mm

4 mm

2 mm

1 mm

Aa_I_Aa_A
010808

         

Aa_F_Aa_A
010809

         

Ho_I_Aa_A
010521

         

Ho_F_Aa_A
010521

         

 

 

16 mm

8 mm

4 mm

2 mm

1 mm

Ko_I_Aa_A
010531

         

Ko_F_Aa_A
010531

         

Ve_I_Aa_A
010927

         

Ve_F_Aa_A
010927

         

 

 

16 mm

8 mm

4 mm

2 mm

1 mm

Gr_I_Gr_A
010822

         

Ho_F_"Gr"_A
020204

         

Ma_K_A
020417

         

Ma_S_TP_A
020530

         

3.5 Analytiske metoder

I dette kapitel beskrives procedurerne for de kemiske analyser der er benyttet i dette projekt. Procedurerne er beskrevet ud fra oplysninger fra de laboratorier, som har udført analyserne. Beskrivelserne er ikke helt fyldestgørende for samtlige analyser, da det ikke har været muligt, at skaffe alle relevante informationer.

I beskrivelserne er der lagt vægt på at beskrive det overordnede princip og fremgangsmåden kort og forståeligt, samt angive usikkerheder og måleområde for den enkelte analyse. Rækkefølgen af beskrivelserne er bestemt af de udførende laboratorier, således at analyser udført af DLG Centrallaboratorium er beskrevet først, herefter analyser udført af Miljø & Ressourcer DTU, Danmarks Tekniske Universitet, og til sidst analyser udført af ALcontrol, Sverige.

Beskrivelserne er udført på engelsk for at undgå sproglige misforståelser mellem svensk og dansk.

3.5.1 Crude fat (Fedt)

Analytical approach: The dried sample (5g) is hydrolysed by boiling 1 hour in 125 ml 3M HCl. The fat is collected by filtering through a Whatmann 4 filter and from this filter the fat is extracted with petroleum ether (boiling point 60° C) in a continuous (Soxleth) extraction. The amount of fat in the sample is determined by weighing the extracted fat after evaporation of the petroleum ether and drying the sample at 100° C for 1½ hour. The method is carried out in duplicates.

Manual used for analysis: Legislation 98/64/EC: Determination of Crude Fat. Official Journal of the European Communities, Vol. L257, 19/9-1998

Storage of samples prior to analysis: The dried samples used for this analysis can be stored in closed containers.

Accuracy: DLG Centrallaboratorium is using an internal control sample (standard) which is run every day. Plantedirektoratet has verified the standard. DLG Centrallaboratorium is part of a European ringtest organised by the French company BIPEA.

Precision:

Repeatability:

0.2% abs if %fat<5%
4.0% relative if 5<%fat < 10%
0.4% abs if %fat >10%

Detection limit: Not determined

Analysis performed at: DLG Centrallaboratorium

3.5.2 Crude fibre (Træstof)

Analytical approach: The sample (1g) is defatted by petroleum ether and hydrolysed with 150 ml 0,13 M sulphuric acid by boiling for 30 min. The sulphuric acid is drained off the sample, it is washed with 3x30 ml boiling water and 150 ml 0,23 M potassium hydroxide is added. This mixture is hydrolysed for 30 minutes followed by filtration and washing as for the acid treatment. The sample is dried (at 130° C), weighed and heated to 475-500° C for at least 30 min.

The sulphuric acid and potassium hydroxide hydrolysis remove everything except ash and the fraction defined as crude fibre. At the last heating to 475-500° C the fibre is burned off and the ash is the only thing left over.

Manual used for analysis: Legislation 92/89/EC: Determination of Crude Fiber. Official Journal of the European Communities, Vol L344, 26/11-1992

Storage of samples prior to analysis: The dried samples used for this analysis can be stored in closed containers.

Accuracy: DLG Centrallaboratorium is using an internal standard, which is analysed every day. The standard has been verified by Plantedirektoratet. DLG Centrallaboratorium is part of a European ringtest organised by the French company BIPEA.

Precision:

Repeatability:

0.3% abs if %fiber<10%
3.0% relative if %fiber >10%

Detection limit: 0,4% (is not determined, but is the highest value one accepts of a "blank" Sample.

Analysis performed at: DLG Centrallaboratorium

3.5.3 Crude protein (Protein)

Analytical approach: The method used is the Dumas method, which determinates the total amount of nitrogen after total combustion of the sample. By this method all nitrogen in the sample is measured, that means also the nitrogen in nitrate, nitrite- all the inorganic nitrogen.

0.1-1.0 g of sample is pressed into a pellet in nitrogen free paper. This pellet is combusted at high temperature (850° C) to NOx, which is led over a column of cupper, where the nitrogen is reduced to N2 and the cupper oxidised to cupper oxide. The amount of nitrogen formed is measured by thermal conductivity. To convert the nitrogen content to crude protein the N content is multiplied by 6.25.

Manual used for analysis: Legislation 93/28/EC: Determination of Crude Protein. Official Journal of the European Communities, Vol L179, 22/7-1993

Storage of samples prior to analysis: The dried samples used for this analysis can be stored in closed containers.

Accuracy: DLG Centrallaboratorium is using an internal control sample (standard) that is run every day. Plantedirektoratet has verified the standard. Concerning both methods DLG Centrallaboratorium is part of a European ringtest organised by the French company BIPEA.

Precision:

Repeatability:

0.2% abs if %protein <20%
1.0% relative if 20%< %protein <40%
0.4% abs if %protein >40%

Detection limit: The sensitivity of the measurements in the Dumas method is 0.001%N. The detection limit is thus defined as two times the sensitivity, 0.002% N (or 0.0125% protein).

Analysis performed at: DLG Centrallaboratorium

3.5.4 EFOS Kvæg

Analytical approach: This method is used only in Denmark. The method determines the amount of enzyme-digestible organic matter in the sample. 0.5g of the sample is treated with pepsin-HCl in a water bath at 40° C. Afterwards the sample is heated to 80° C for 45 min. to hydrolyse the starch, this is followed by washing with 2x100ml water. Finally the cell wall materials are broken down by treating the sample with cellobiase, hemicellulase and amyloglycosidase at 40° C in a water bath. The left over from this treatment is the indigestible organic matter and the ash,- that means that by ashing, the indigestible organic matter is lost.

Manual used for analysis: An Energy Evaluation System for Determination of the Energy Content in Feed Mixtures for Ruminants and Horses. PD Announcement FO 10/99 (1999). Ministry of Food, Agriculture and Fisheries, Danish Plant Directorate, Lyngby, Denmark

Storage of samples prior to analysis: The dried samples used for this analysis can be stored in closed containers.

Accuracy: DLG Centrallaboratorium uses an internal control sample (standard) that is run every day. Plantedirektoratet has verified the standard.

Precision:

Repeatability:

0.5% abs for feedstuff

Detection limit: not determined (a blank gives rise to 0,5%).

Analysis performed at: DLG Centrallaboratorium

3.5.5 Starch (Stivelse)

Analytical approach: The samples are analysed by the enzymatic method "Total Starch" by Megazyme. 0.2 ml ethanol and 3 ml a -amylase are added to 0.1 g sample. This is followed by incubation in boiling water for 6 minutes, now the starch is partly hydrolysed and fully solubilised. The sample is transferred to a 50° C bath and treated with amyloglucosidase for 30 minutes. By this treatment the starch is quantitatively hydrolysed to glucose. The amount of glucose is determined by an enzymatic assay using glucose oxidase and peroxidase. By this assay the glucose is oxidised to gluconate and hydrogenperoxide and the amount of hydrogenperoxide measured by reaction with peroxidase and 4-aminoantipyrine. The amount of glucose (g) is converted to amount of starch in the sample (%).

Manual used for analysis: Megazyme internal reference: Megazyme "Total Starch" assay procedure (amyloglucosidase/a -amylase) AA/AMG 9/97. AOAC Method 996.11 and AACC Method 76.13.

Storage of samples prior to analysis: The dried samples used for this analysis can be stored in closed containers.

Accuracy: DLG Centrallaboratorium uses an internal control sample (standard) that is run every day. For homogene samples Megazyme routinely achieve a standard deviation of 2%.

Precision: Not given

Detection limit:

Analysis performed at: DLG Centrallaboratorium

3.5.6 Sugar (Sukker)

Analytical approach: The amount of total sugar is measured in 2.5 g of sample, which is extracted with 200 ml ethanol. After filtration the ethanol is evaporated and the left over is solubilised in 200 ml of water. 50 ml of this is boiled in 15 ml 0.1 N HCl for 30 min to invert the sugar. The sample is neutralised with sodiumhydroxide and diluted to 100 ml with water. An aliquot (often 25 ml) is used for determination of the amount of reducing sugar by a Luff.Schoorl titration (This means: The reduced sugars react with a surplus of Cu+ + forming Cu + . Next the remaining amount of Cu+ + reacts with J- forming J2. The amount of J2 is determined by titration with sodiumthiosulfate). The amount of glucose in the sample expressed as sucrose is calculated from this titration.

Manual used for analysis: Legislation 71/250/EC: Determination of Sugar. Official Journal of the European Communities, Vol L155 12/7-1971

Storage of samples prior to analysis: The dried samples used for this analysis can be stored in closed containers.

Accuracy:

Precision: not given in the method

Detection limit: not given in the method

Analysis performed at: DLG Centrallaboratorium

3.5.7 Dry matter (DM, TS, Tørstof)

Analytical approach: Fresh, blended waste is dried in triplicate aluminium trays (approximately 500 g) at 80° C until constant weight (48 hours).

Manual used for analysis: Internal procedure, not published

Reasoning behind the method: A relatively large amount of sample is used for measurements of DM due to the heterogeneity of the sample. The samples are dried at 80° C to minimise evaporation of ammonium and volatile fatty acids.

Storage of samples prior to analysis: It is possible to freeze the samples before analysis.

Accuracy: Not determined

Precision:

Detection limit: Not determined

Analysis performed at: DTU

3.5.8 Volatile Solids (VS, glødetab, Tørstofglødetab)

Analytical approach: 2-3 g of finely blended, dried, ground organic waste is oxidised in triplicate in porcelain crucibles at 550° C until constant weight (DTU: 2-4 hours). Hereafter the samples are cooled in a desiccator. The VS content is calculated as a percentage of the DM content in each sample.

Manual used for analysis: Internal procedure. Not published.

Storage of samples prior to analysis: The dried, ground sample of organic waste can be stored in closed containers prior to analysis.

Accuracy: Not determined

Precision:

Detection limit: Not determined.

Analysis performed at: DTU

3.5.9 Nitrogen (Kjeldahl)

Analytical approach:

To measure the Kjeldahl nitrogen content (ammonia + organic nitrogen) the samples (2-6 grams, depending of the nitrogen content) are digested with concentrated H2SO4 by raising temperature (200-350° C, during 1½-2 hours). Prior to digestion Kjeldtabs, glass beats, concentrated H2SO4 and octanole are added. Distilled water is added to the cooled sample prior to distillation at the Kjeldahl distillation unit. Here the nitrogen is collected in boric acid and titrated with 0.1 M HCl. The samples are run in triplicates.

For ammonia analysis the procedure is similar. However no digestion is performed and the samples are run in duplicates.

Manual used for analysis: Optimisation of Kjeldahl method, Special Course, E &R, DTU, August/September 2001, Massimo Forti og Sune Balle Hansen

Storage of samples prior to analysis: The analysis is carried out on wet samples to prevent any loss of nitrogen during the drying procedure. The wet samples can be frozen prior to analysis.

Accuracy: Standard deviation 5% relative

Precision:

Detection limit: 1 mg N per sample digested

Analysis performed at: DTU

3.5.10 Volatile fatty acids (VFA)

Analytical approach: The volatile fatty acids are extracted from the wet waste sample (5 ml in Eppendorf tube) by adding 50 m l 17% H3PO4 followed by centrifugation (20 minutes, 10000 RPM). The supernatant is transferred to analysis vials (minimum 0.5 ml) and analysed by gas chromatography for acetate, propionate, iso-butyrate, butyrate, iso-valerate and valerate, the sum representing the total VFA concentration. Standards for all the volatile fatty acids are run in 13 concentrations between 0.025 and 60mM.

Manual used for analysis: Internal manual

Storage of samples prior to analysis: The wet samples can be frozen prior to analysis. After extraction the samples should not be frozen (to prevent precipitation in the vials, which can course problems during the GC analysis).

Accuracy:

Precision:

Detection limit: 0,5 mM (= 30 mg/l wet sample)

Analysis performed at: DTU

3.5.11 Chemical oxygen demand (COD)

Analytical approach: 2 ml dissolved, homogenised (no information on the procedure) sample is oxidised with potassium dichromate (K2Cr2O7) in acid solution at 148° C (± 3° C) for 2 hours. Hereby Cr (VI) is reduced to Cr (III) and the colour of the sample changes from yellow into green. This change in colour is measured spectophotometrically at 620 nm and the COD concentration is calculated according to a calibration curve.

Manual used for analysis: Internal procedure, not published. KM Lab AB, Arbetsskrivning Nr 10.

Storage of samples prior to analysis: The dried samples can be stored in closed containers prior to analyses.

Accuracy: The system is calibrated two times a year. For every measurement a control sample (COD=0) is run together with two samples with a known COD concentration (50 and 500 mg/L). The calibration is accepted when triplicate samples lay within +/-5%.

Precision: 25 %. Measurement uncertainty estimated according to Eurachem. This value is corrected by a coverage-factor, k = 2.

Detection limit: 30 mg/l

Analysis performed at: ALcontrol

Literature: SS 028142-2

3.5.12 Chloride (Cl)

Analytical Approach: 1 g homogenised sample is extracted by mixing vigorously with HNO3 and water. Chloride is determined by titration of the diluted sample with silver nitrate.

Manual used for analysis: Internal procedure ALcontrol Laboratories, procedure no. 3022 (14th edition 2002). Reference: NMKL no. 89, edition 2a, 1986.

Storage of samples prior to analysis: The dried samples can be stored in airtight containers prior to analyses.

Accuracy: The recovery of a known control sample is 100,5 %.

Value derived from latest round robin test.

Precision: 10 %. Measurement uncertainty estimated according to Eurachem. This value is corrected by a coverage-factor, k = 2.

Detection Limit: 10 g/kg

Analysis performed at: ALcontrol

3.5.13 Phosphorous (P)

Analytical Approach: 1 g dried, homogenised sample is digested by adding 7 M HNO3 and boiled at 120o C for 60 minutes. The filtered sample is diluted to known volume. The content of P is determined by ICP-AAS.

Manuals used for analysis:

Digestion: Swedish Standard SS 02 83 11

Determination: Swedish European Norm SS-EN-11885

Storage of samples prior to analysis: The dried samples can be stored in airtight containers prior to analyses.

Accuracy: The recovery of a known control sample is 97 %. Value derived from a certified reference-material with similar matrix.

Precision: 20 %.Measurement uncertainty estimated according to Eurachem. This value is corrected by a coverage-factor, k = 2.

Detection Limit: 0.1 ppm

Analysis performed at: ALcontrol

3.5.14 Potassium (K)

Analytical Approach: 1 g dried, homogenised sample is digested by adding 7 M HNO3 and boiled at 120o C for 60 minutes. The filtered sample is diluted to known volume. The content of K is determined by ICP-AAS.

Manuals used for analysis:

Extraction: Swedish Standard SS 02 83 11

Determination: Swedish European Norm SS-EN-11885

Storage of samples prior to analysis: The dried samples can be stored in airtight containers prior to analyses.

Accuracy: The recovery of a known control sample is 101 %.

Value derived from a certified reference-material with similar matrix.

Precision: 20 %. Measurement uncertainty estimated according to Eurachem. This value is corrected by a coverage-factor, k = 2.

Detection Limit: 0.4 ppm

Analysis performed at: ALcontrol

3.5.15 Sulphur (S)

Analytical Approach: 1 g dried, homogenised sample is digested by adding 7 M HNO3 and boiled at 120o C for 60 minutes. The filtered sample is diluted to known volume. The content of A is determined by ICP-AAS.

Manuals used for analysis:

Extraction: Swedish Standard SS 02 83 11

Determination: Swedish European Norm SS-EN-11885

Storage of samples prior to analysis: The dried samples can be stored in airtight containers prior to analyses.

Accuracy: The recovery of a known control sample is 99 %.

Value derived from a certified reference-material with similar matrix.

Precision: 20 %. Measurement uncertainty estimated according to Eurachem. This value is corrected by a coverage-factor, k = 2.

Detection Limit: 0.1 ppm

Analysis performed at: ALcontrol

3.5.16 Carbon (C), Hydrogen (H) and Nitrogen (N)

Analytical Approach: Determination by the CN analyser CE Instruments EA 1108. 1-2 mg weighed and dried, homogenised sample is oxidised at 1800o C in HCl with He as carrier gas. The gasses CO2, H2O, NOx, SO2, and SO3 are lead into a reduction tube where NOx is reduced to N2, and SO3 to SO2. The gasses are separated by gas chromatography and determined by a heat detector. Results are calculated by Eager Windows software.

Manuals used for analysis:

Internal Procedure Mikro Kemi AB no.2003, 8th ed. of 2001.

Storage of samples prior to analysis: The dried samples can be are stored in airtight containers prior to analyses.

Accuracy: After standardising a control-sample is analysed, BBOT. The concentrations should be in the following interval:

C = 72,53 +/- 0,30 %, H = 6,09 +/- 0,15 %, N = 6,51 +/- 0,15 %.

Precision: Measurement uncertainty not specified for this matrix.

Detection Limit: C = 3 µg/l, H = 1 µg/l, N = 2 µg/l

Analysis performed at: ALcontrol / Mikrokemi

Literature (References)

CE Instruments, Publication list, June 1995, A65
Manual Fisons EA 1108
Valideringsrapport VL2003 Ed2, Mikro Kemi AB
SNV Rapport 3372
MK8044, Mätosäkerhet för kemilaboratorier med metod MK2003
Miller J.C. & Miller J.N. Statistics for analytical chemistry, 3rd edition.

3.5.17 Calorific Value

Analytical Approach

A fixed amount of a substance is combusted at constant volume and at the reference temperature 25 ° C. The result is the gross calorific value of the sample with all water of the combustion product as liquid water. Formulae for calculation of the net calorific value that is water removed as vapour and burning at constant (atmospheric) pressure or given at constant volume is included in the standard.

Manuals used for analysis:

ISO 1928:1995(E) Solid mineral fuels - Determination of gross calorific value by the bomb calorimetric method, and calculation of net calorific value.

Storage of samples prior to analysis: No requirements is given.

Accuracy: Not given

Precision: Not given

Detection Limit: Not given

Analysis performed by: ALcontrol / Mikrokemi

3.6 Kemisk karakterisering: Resultater

I det følgende vises resultaterne af de kemiske analyser af forbehandlet kildesorteret organisk dagrenovation (biomasse) og rejekt. Resultaterne er opstillet i forskellige tabeller for at belyse forskellige problemstillinger.

Tabel 3.6.1 viser variationen mellem de forskellige indsamlingsområder. Analyseresultater for hvert område er vist for individuel og fælles skraldespande for hver forbehandlingsmetode. I hver af disse kategorier er der beregnet gennemsnit for hver kemiske parameter, ligesom det totale gennemsnit for hver parameter er beregnet for hvert indsamlingsområde.

Tabel 3.6.2 viser de kemiske analyser opdelt efter forbehandlingsmetode. For hver parameter er angivet gennemsnit for de enkelte kombinationer af indsamlingsområde og F og I indenfor hver forbehandling, ligesom de samlede gennemsnit for hver kemiske parameter for den enkelte forbehandlingsmetode er angivet.

I tabel 3.6.3 ses variationen i den kemiske sammensætning over tid. For tre kombinationer af indsamlingssted og forbehandling er der foretaget 5-6 prøvetagninger over en tidsperiode på ca. 1 år. Dette gælder affald fra Hovedstadsområdet (både fælles og individuel) forbehandlet på rullesigte i Herning, affald fra Aalborg (både fælles og individuelt) forbehandlet i skruepresse i Aalborg og affald fra Grindsted (individuelt) forbehandlet med neddeler + magnet i Grindsted. I tabellen vises udvalgte kemiske parametre for de forskellige kombinationer.

Tabel 3.6.4 viser udvalgte kemiske parametre for den kontrolprøve, der er analyseret gentagne gange. Under hver kolonne er angivet middelværdi og relativ standardsafvigelse (standardafvigelse divideret med middelværdien) for den aktuelle parameter.

Tabel 3.6.5 viser resultater fra den statistiske undersøgelse af prøvetagningsmetoden i henholdsvis Herning (rullesigte) og Aalborg (skrueseparator). Prøvetagningsproceduren blev statistisk vurderet ud fra en modificeret prøvetagningsplan. Herved kunne de største usikkerheder i prøvetagningsproceduren identificeres. Der er flere prøver for proceduren for rullesigten i Herning end for skrueseparatoren i Aalborg. Dette skyldes, at der er flere trin i prøvetagningsproceduren fra rullesigten, da denne biomasse er mindre homogen end biomassen fra skrueseparatoren. Undersøgelsen er nærmere beskrevet i afsnit 3.7.

Tabel 3.6.6 og 3.6.7 viser resultater af analyser af den organiske fraktion af rejekterne opgjort på henholdsvis indsamlingsområder og forbehandlingsmetoder.

Sidst i afsnittet findes to oversigtstabeller, tabel 3.6.8og tabel 3.6.9, der indeholder samtlige målte kemiske parametre for alle analyserede biomasse- og rejektprøver. De kemiske analyser af rejektet blev lavet for at undersøge, om der var generelle forskelle mellem biomasse og rejekt eller mellem rejekter fra forskellig forbehandling. De kemiske analyser af rejekterne er foretaget på den organiske fraktion af rejekterne og er dermed udtryk for sammensætningen af denne og ikke hele rejektfraktionen.

I analyseprogrammet indgik oprindeligt måling af COD på samtlige prøver. Målemetoden har dog vist sig at være så usikker, at det er valgt at se bort fra denne analyse.

Tabel 3.6.1.a:
Indsamlingsområde: Kemiske analyser af biomasse fra affald indsamlet i Hovedstadsområdet forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder.

Se her!
   

Tabel 3.6.1.b:
Indsamlingsområde: Kemiske analyser af biomasse fra affald indsamlet i Aalborg forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder.

Se her!
   

Tabel 3.6.1.c:
Indsamlingsområde: Kemiske analyser af biomasse fra affald indsamlet i Grindsted forbehandlet i Grindsted (dette affald blev ikke forbehandlet andre steder)

Se her!
   

Tabel 3.6.1.d:
Indsamlingsområde: Kemiske analyser af biomasse fra affald indsamlet i Kolding forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

Se her!
    

Tabel 3.6.1.e:
Indsamlingsområde: Kemiske analyser af biomasse fra affald indsamlet i Vejle forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

Se her!
     

Tabel 3.6.1.f:
Indsamlingsområde: Kemiske analyser af biomasse fra affald indsamlet i Malmö forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

Se her!
   

Tabel 3.6.2.a:
Forbehandling: Kemiske analyser for biomasse behandlet på rullesigte

Se her!
   

Tabel 3.6.2.b:
Forbehandling: Kemiske analyser for biomasse behandlet i skrueseperator

Se her!
   

Tabel 3.6.2.c:
Forbehandling: Kemiske analyser for biomasse behandlet med neddeler + magnet

Se her!
   

Tabel 3.6.2.d:
Forbehandling: Kemiske analyser for biomasse behandlet med centralsug + stempelseparator

Se her!
    

Tabel 3.6.2.e:
Forbehandling: Kemiske analyser for biomasse behandlet i køkkenkværne

Se her!
   

Tabel 3.6.3.a:
Tidsmæssig variation. Resultater af kemiske analyser af biomasse fra affald indsamlet i Hovedstadsområdet forbehandlet på rullesigte i Herning.

Se her!
   

Tabel 3.6.3.b:
Tidsmæssig variation: Resultater af kemiske analyser af biomasse fra affald indsamlet i Hovedstadsområdet forbehandlet i skrueseparator.i Aalborg

Se her!
   

Tabel 3.6.3.c:
Tidsmæssig variation: Resultater af kemiske analyser af biomasse fra affald indsamlet i Grindsted forbehandlet med neddeler + magnet i Grindsted.

Se her!
   

Tabel 3.6.4:
Resultater af gentagne analyser af kontrolprøve

Se her!
    

Tabel 3.6.5:
Resultater fra analysen af prøver fra den statistiske undersøgelse af prøvetagningsproceduren (se afsnit 3.7)

Se her!
   

Tabel 3.6.6.a:
Indsamlingsområde: Hovedstadsområdet. Analyser af den organiske fraktion af rejekterne

Se her!
   

Tabel 3.6.6.b:
Indsamlingsområde: Aalborg. Analyser af den organiske fraktion af rejekterne

Se her!
   

Tabel 3.6.6.c:
Indsamlingsområde: Kolding. Analyser af den organiske fraktion af rejekterne

Se her!
   

Tabel 3.6.6.d:
Indsamlingsområde: Vejle. Analyser af den organiske fraktion af rejekterne

Se her!
   

Tabel 3.6.6.e:
Indsamlingsområde: Malmö. Analyser af den organiske fraktion af rejekterne

Se her!
   

Tabel 3.6.7.a:
Forbehandling: Rullesigte. Analyser af den organiske fraktion af rejektet

Se her!
  

Tabel 3.6.7.b:
Forbehandling: Skrueseparator. Analyser af den organiske fraktion af rejektet

Se her!
  

Tabel 3.6.7.c:
Forbehandling: Centralsug + stempelseparator. Analyser af den organiske fraktion af rejektet

Se her!
   

Tabel 3.6.8:
Sammenstilling af kemiske analyser: TS, VS, pH, organiske delkomponenter, EFOS (enzymfordøjeligt organisk stof) og VFA (volatile fatty acids) for biomasse (A) og rejekt (R ) for samtlige prøvetagninger.

Se her!
    

Tabel 3.6.9:
Sammenstilling af de kemiske analyser (Kemiske enkeltkomponenter og brændværdi) for biomasse (A) og rejekt (R) for samtlige prøvetagninger.

Se her!

3.7 Assessment of sampling and chemical analysis of source-separated organic household waste

Manuscript submitted to Waste Management

Assessment of sampling and chemical analysis of source-separated organic household waste

Jes la Cour Jansen1’, Henrik Spliid2, Trine Lund Hansen3, Åsa Svärd1, Thomas H. Christensen3

1Water and Environmental Engineering, Lund University,
P.O. Box 118, SE-221 00 Lund, Sweden
2Informatics and Mathematical Modelling, Technical University of Denmark, DK-2800 Kongens Lyngby, Denmark
3 Environment & Resources DTU, Technical University of Denmark,
DK-2800 Kongens Lyngby, Denmark

* Corresponding author: email jes.la_cour_jansen@vateknik.lth.se

Key words: solid waste sampling, organic household waste, source separation, chemical characterization, staggered design, components of variance, Kolmogorov-Smirnov test

Abstract

The quality of the waste sampling procedure and chemical analysis was evaluated in a research program on characterization of organic waste obtained after disc screening of source-separated organic household waste. The sampling procedures focused on a truckload of waste and involved several steps of subsampling including shredding, mixing, blending, high-speed-blending, drying and milling prior to analysis of the organic waste with respect to ash content, crude fibers, crude fat, crude protein, sugar, starch, enzyme-digestible organic matter, P, N, C, H, S and calorific value. The statistical evaluation of the procedures involved 10 samples of the same truckload of waste obtained by splitting the sample at each level in the procedure according to a staggered, incomplete nested statistical design. Furthermore one sample was analysed six times over a period of approximately one year. The statistical evaluation showed that no single step in the sampling procedure contributed with excessive variance and that the variance caused by the sampling procedure was approximately the same as the variance in the chemical analysis observed over a year. The variance varied with the analytical parameter but for most parameters the uncertainty was satisfactorily low (of the order of 3-10% expressed as the relative standard deviation, which is considered to be satisfactory for waste characterization).

Introduction

Source separation and biological treatment of organic household waste has been introduced in many Danish cities in recent years as a means of increasing recycling of household waste. Recycling of paper and glass is mandatory in all municipalities and yields 20 - 25% of household waste recycling, but only by including also the organic fraction is it possible to reach recycling goals of at least 50% set by many cities for household waste. The source-separated organic waste is treated by composting or by anaerobic digestion with the intension of using the treated waste as a soil amendment.

The composition of the source-separated organic fraction of household waste that is biologically treated may vary depending on several local factors: The sorting criteria specified by the municipality for use by the households, the efficiency of the citizens in sorting properly, the collection system including the types of collection bags used in the kitchen (paper, plastic) and local storage bins (containers, paper sacks) and finally the pretreatment that is used (disc screen, screw separator, magnetic separator etc.) prior to the biological treatment. The composition of the waste is a key parameter in assessing the potential of nutrient (N, P and K) and carbon (C) recovery as well as the potential for biogas production both on a national/regional level and with respect to identifying the most efficient systems.

One major problem in obtaining reliable data on the composition of source-separated organic household waste is the difficulty in obtaining a representative sample for analysis in the laboratory. This problem is well known with solid waste in general: A collection truck holds maybe 2-5 ton of waste, which is very inhomogeneous both physically and chemically, and the chemical analysis performed in the laboratory may need only 1-2 gram of material. The sampling procedure is costly if good representativity is needed and usually case specific approaches are used in order to obtain as many samples as possible for the resources available. However, often the procedures are not well described and their reliability is not assessed.

The purpose of this paper is to provide a detailed description and statistical assessment of the sampling procedure that we recently applied in a project for the Danish EPA, where we sampled and chemically characterized source-separated organic household waste from five Danish cities representing different approaches to recycling of organic household waste.

Materials and methods

Routine sampling procedure

The organic waste studied originated from full-scale urban source-separation schemes or experimental schemes that had been in operation for more than six months. The organic waste was separated by the citizens in their kitchen in special bags, brought to local bins that were emptied weekly or every second week by ordinary waste collection crews. The waste was collected in compacting trucks holding 2-4 tons per load and transported to the pretreatment facility, in some cases after transfer to long-haul vehicles.

The sampling procedure described below and statistically evaluated is the procedure used for waste subject to disc screening only. This yields the most inhomogeneous waste and, thus, this procedure is believed to be the one most vulnerable to uncertainty. The procedure has been applied to the source-separated organic waste after disc screening and focuses on the amount of waste contained in a single truckload.

The field sampling procedure routinely used is shown in Figure 1. The disc-screened waste from one truck was piled on a clean concrete slab. Randomly in the pile, waste was sampled by a shovel to a wheelbarrow, the pile was spread further out and more samples were taken until about 10% of the waste had been sampled, typically about 300 kg. This subsample was shredded twice and piled on a plastic liner on the floor. The shredded waste was mixed by a shovel and randomly from the pile approximately 20-30 kg were collected in a clean plastic barrel supplied with a lid. This sample was taken to the laboratory.

The laboratory sampling procedure is shown in Figure 2. The waste sample in the barrel was mixed with a shovel after arrival in the laboratory. About half of the sample was blended in a large blender and samples for volatile parameters were taken. Afterwards water was added to improve the blending and size reduction. About 20% of the original sample, now amounting to about 4 kg including the water added, was transferred to a high-speed blender and homogenized further after more water was added. The sample now became a green-brownish thick gravy, which was transferred to aluminium foil trays for drying at 80 oC until constant weight. The dry thin breads of organic sample were afterwards milled in a small hammer mill with a 2 mm screen. The finely grained sample was afterwards chemically analysed.

Chemical characterization

Standard environmental and feedstuff analytical procedures were used to characterize the organic waste.

The wet sample taken after blending of the waste (before water was added) was characterized in terms of volatile components (volatile fatty acids, ammonia), water content and pH.

The dried sample obtained after the full procedure described above was used for characterization in terms of:
Direct measure of organic matter: Volatile Solids, calorific value and EDOM (Enzyme Degradable Organic Matter)
Specific analyses of organic matter: Fat, protein, crude fiber, starch and sugar
Basic elements involved in biological conversion: Carbon, hydrogen, nitrogen and sulphur
Basic elements being important nutrients: Kjeldahl–nitrogen, phosphorous (P) and potassium (K)
Other elements, potentially inhibiting: Chloride

Testing of sampling procedure

In order to assess the routine sampling procedure, a special effort was made on a single occasion involving sampling of multiple samples according to a staggered statistical design. The basic idea was to find the overall uncertainty of the full procedure from sampling in the field, sample preparation in the laboratory and chemical analysis and to identify any step in the procedure significantly contributing to the overall uncertainty.

The chemical parameters involved in the statistical analysis are those made on the dried sample since only these represent the full sampling procedure and chemical analysis.

Statistical approach and results

Statistical sampling design

The design of the experiment is a so-called staggered design and is an incomplete nested design as shown in Figure 3 (Bainbridge, 1965; ISO 5725-3). The complete nested design appearing in Figure 3 requires 32 samples, as each sample is split into two subsamples at every step in the procedure not including the full amount of the waste sample. However, a special design involving only 10 measurements was actually performed. The advantages of this design is that all the levels in the hierarchy are assessed with the same relative precision, thus being a much more economical design compared to conventional designs. The samples actually taken are shown in the right side of Figure 3. The number to the left of the parentheses is the high-speed blender (h-s blender) number while the indices inside the parenthesis are part of the pile (i), shredder (j), barrel (k) and blender (l) number, respectively, giving m(ijkl), the high-speed blender number within part, shredder, barrel and blender. The indexing is further explained below.

The sampling design took the starting point in the pile of organic waste on the concrete slab that was divided in two parts (P) indexed by i being either 1 or 2. The second sampling level is indicated by the collection in the wheelbarrow and shredding of the waste (S) with index j. From each part two shredded samples were taken, and j is 1 or 2 within each part.

For two of the shredded wastes only one barrel (B) was formed, while from each of the remaining two shredded wastes two barrels were formed. Thus the third index k indicates the barrel within shredder, showing the value 1 at two of the shredded wastes and 1 or 2 at the other shredded wastes. Thus a total of six barrels were formed form the four shredded wastes.

At the fourth level two blended (I) samples, indexed l, were formed from two of the barrels and only one sample from the remaining four barrels. Thus the index l takes the value 1 or 2 for two blended samples, and 1 if only one blended sample was formed from the barrel.

Finally at the fifth level two high-speed blended (D) samples, indexed m, were formed for two of the blended samples and only one for the remaining six blended waste samples.

Table 1 shows the described indexing (from bottom and upwards in Figure 3) and also the data for the measurement of parameter EDOM (enzyme-digestible organic matter).

The mathematical model for this design, for example, Y being the response variable EDOM, can be written as

Yijklmn = µ + Pi + S(P)j(i) + B(PS)k(ij) + I(PSB)l(ijk) + D(PSBI)m(ijkl) + en(ijklm)

where the random terms P, S(P), B(PS), I(PSB), D(PSBI) (properly indexed) are components of variance describing variation between parts, shredder samples within parts, between barrels, samples within shredders, between blenders within barrels and between high-speed blenders within blenders, respectively. Finally en(ijklm) is the measurement error experienced at the laboratory where the samples are analysed. The parenthesis notation indicates the hierarchy of the variation. In the design two measurements were taken at the laboratory for all 10 samples, such that the index n has the value 1 or 2.

In the study two different laboratories performed the chemical analyses. Half of the measurands were analysed by Laboratory 1 and the remaining measurands were analysed by Laboratory 2. Laboratory 1 made double determinations, whereas Laboratory 2 made only one determination.

Analysis of variance

In a complete nested design the data are analysed using a standard nested analysis of variance technique, but because of the incompleteness of the design, the analysis must be based on a more general approach. The details of this technique are considered beyond the scope of the present discussion. However, the analysis of variance of one measurand, EDOM is presented in detail in Table 2.

Table 2 shows that the coefficients for a component of variance, for example  (the variance between blenders within parts, shredders and barrels), are not very different in the mean squares where the component appears. Thus, for example when testing the B(PS)-term, it is reasonable to use the I(PSB)-term directly, giving an approximate F(2,2)-value = 2.467/2.477 = 1.00 and corresponding p-value = 0.50. The table indicates, that the variation between high-speed blender samples (within blenders, parts, shredders and barrels) is of the same order of magnitude as the variation between the two measurements taken on the same final sample. The measured variation between blenders, I(PSB), barrels, B(PS), and shredders, S(P), are all of the same order of magnitude and not significantly different. Finally, the variation between parts is significant in this table.

This methodology of analysis leads to two apparently significant sources of variation, namely the variation between parts and variation between blender samples. All the measurands considered were analysed along the same lines expecting that other measurands would show similar significant difference between samples at the same levels in the sample hierarchy. However, no systematic pattern was found by the described technique for analysis of variance. This suggests that no single step in the procedure, or in statistical terms a specific level in the hierarchy, in general is particularly the cause of variance in the data.

Nonparametric analysis of levels in the hierarchy

Instead of analysing the data each measurand at a time an attempt has been made to analyse each division level across all the measurands. As an example the level 'part' is chosen. For all measurands the test of 'part' in the analysis of variance is performed as shown in Table 2. For all levels in the hierarchy cases an F-test quantity and the corresponding p-value is computed.

Assuming that there is no variation induced from the source of variation 'part' the p-values will be uniformly distributed over the interval [0, 1]. Table 4 shows in the first row all p-values for 'part' organised according to measurands. The other rows contain the p-values for the other levels of variation.

The test for uniform distribution of the p-values can be carried out as a Kolmogorov-Smirnov test or an Anderson-Darling test (Stuart et al., 1999). The details of these tests are left out here, but they can be illustrated as shown in Figures 4 and 5.

Figure 4 plots the empirical cumulative distribution of the p-values together with the uniform distribution being the straight line from (0,0) to (1,1). The two other lines are 5% significance limits for the empirical distribution. If the empirical distribution stays within the significance limits the hypothesis of uniformly distributed p-values cannot be rejected at a 5% level of significance. The Anderson-Darling test tests the same hypothesis, but its power is somewhat better and a little more emphasis is put on the upper and lower parts of the distribution. Both tests indicate that the variation related to the high-speed blender level is significant when compared to the residual variation. In this test the residual variation is assumed to be measured in two independent samples taken from the same high-speed blender. However, in the present investigation the two measurements were made as double determinations on the same sample and hence the variation between these double determinations presumably underestimates the variation between independent samples from one high-speed blender level. Thus, in our opinion, the significant variation between high-speed blender samples is probably due to the analytical procedure and hardly an expression of real variation induced at the high-speed blender level.

No general signs of significant variation are seen at the other levels. In the lower right figure all p-values for all levels except the high-speed blender level are tested and generally all these p-values can be assumed to be uniformly distributed in the interval [0, 1].

For the remaining measurands only one determination was made, due to shortage of sample material, making the high-speed blender level the final level of variation. The design, of course, is the same as shown above. The analysis of variance method is similar, and again only few significant variations were found. The resulting p-values for these measurands for the different levels of variation are shown in Table 5.

The test for uniform distribution of the p-values is again carried out as a Kolmogorov- Smirnov test or an Anderson-Darling test. The results are very similar to the above results as seen in Figure 5. Generally no signs of significant variation are seen at the other levels. Again in the lower right part of Figure 5 all p-values for all levels except the high-speed blender level are tested and generally all these p-values can very well be assumed to be uniformly distributed in the interval [0, 1].

Analysis of variation from repeated analysis of samples

In order to assess the analytical quality of the participating laboratories one sample was prepared and subsamples from it were sent to the analytical laboratories along with the samples from the routinely sampled organic source-sorted household waste. The sample was analysed six times during the experimental period of about a year.

The results reported by the two laboratories on principally identical samples are shown in Table 6. In that same table the standard deviation assessed by the variation between high-speed blender samples in the experiment is given in the last line. No trends or outliers are seen.

One important observation is that the standard deviations judged by the variation between high-speed blender samples generally do not deviate significantly from the standard deviations estimated from the repeated analysis. When judging the figures it should be born in mind that the high-speed blender standard deviations are based on only two degrees of freedom (and therefore somewhat imprecise) but the ratios between these two sets of standard deviations are neither systematic nor large.

This result demonstrates that the high-speed blender variation observed in the waste sampling study is representative for the measurement uncertainty in the experiment. Since the uncertainties observed in the sampling study and in the repeated analysis of the samples over time are comparable there is no indication that the sampling procedure is inadequate adding significant additional uncertainty at any specific level of the procedure.

Conclusions

With EDOM as an example it was possible to find a few statistically significant sources of variation related to the levels in the waste sampling procedure for some of the measurands. However none of these significant sources of variation are general in the sense that they are common to several measurands. In fact, the number of single significant results does not exceed what under all circumstances would be expected. It may therefore be concluded that no additional variance or inhomogeneities seem to be introduced at any of the levels in the sampling procedure for the source-separated organic household waste. The six repeated independent analysis of a single sample showed that the analysis of the individual measurands is stable and exhibit a reasonable level of variation comparable to what was found in the analysis of the sampling procedure.

The variance varied with the analytical parameter but for most parameters the uncertainty was satisfactorily low (of the order of 3-10% expressed as the relative standard deviation, which is considered to be satisfactory for waste characterization).

The overall conclusion is that the waste sampling procedure and analysis is reasonably representative of the waste contained in a single truck and the uncertainty of the data is reasonable low.

The statistical design applied indicates that valuable information about the quality of the waste sampling procedure and chemical analysis can be obtained without taking an excessive number of samples. In the case presented 10 samples were needed, which is nine additional samples since one sample should have been taken anyway. The overall research programme contained a total of 68 field samples, and only about 13% of the samples had to be analysed in order to document the quality of the waste sampling procedure.

References

Bainbridge, T.R., 1965, Staggered nested designs for estimating variance components, Industrial Quality Control 22 12-20.

International Organisation for Standardisation, 1994, Accuracy (Trueness and Precision) of Measurement Methods and Results, ISO 5725-3, Geneva.

Stuart, A., Ord. J.K., Arnold, S., 1999, Kendall’s Advanced Theory of Statistics, 6th ed., Oxford University Press Inc., New York.

Legends

Figure 1: Field sampling procedure.

Figure 2: Laboratory sampling procedure.

Figure 3: Completed nested design with indication of the actual samples.

Figure 4: Illustration of Kolmogorov-Smirnov test (Laboratory 1).

Figure 5: Illustration of Kolmogorov-Smirnov test (Laboratory 2).

Table 1. The indexing and analytical results of EDOM (% of VS).

Table 2. Results from the analysis of variance of EDOM (% of VS).

Table 3. Results of the analysis of variance for "parts" (EDOM, % of VS)

Table 4. p-values for the measurands for different levels related to Laboratory 1.

Table 5. p-values for the measurands for different levels related to Laboratory 2.

Table 6. Results of repeated analysis of the same sample and the variance observed in the analysis of the sampling procedure represented by the variance at the level of the high-speed blender (right column).

 

Figure 1:
Field sampling procedure
   

 

Figure 2:
Laboratory sampling procedure
    

 

Figure 3:
Nested design with indication of the staggered design showing the actual samples.
   

 

Figure 4:
Illustration of Kolmogorov-Smirnov test (Laboratory 1). The abscissa axis shows observed p-values and the ordinate axis is the cumulative probability.
    

 

Figure 5:
Illustration of Kolmogorov-Smirnov test (Laboratory 2). Empirical distribution of p-values and 95% confidence limits. The abscissa axis shows observed p-values and the ordinate axis is the cumulative probability.
    

Table 1.
The indexing and analytical results of EDOM (% of VS).

Sample number

Part
i

Shredder
j

Barrel
k

Blender
l

H-s- blender
m

Measurements

Result 1

Result 2

1

1

1

1

1

1

84.2

86.4

2

1

2

1

1

1

83.5

83.4

3

2

1

1

1

1

86.5

87.2

4

2

1

2

1

1

87.9

88.5

5

2

1

2

2

1

88.3

88.2

6

2

1

2

2

2

88.5

89.1

7

2

2

1

1

1

86.7

86.9

8

2

2

2

1

1

86.5

86.8

9

2

2

2

2

1

88.5

88.6

10

2

2

2

2

2

88.6

88.5


Table 2.
Results from the analysis of variance of EDOM (% of VS).

Source of variation

Sum of squares

Degrees of freedom

Mean squares

Expected mean squares by components of variance

Approx. F-value

p-value

P

33.094

1

33.094

2e+22D+2.12I+ 2.42B+3.1S+
6.32P

16.34

0.06

S(P)

4.050

2

2.025

2e+22D+2.32I+ 3.02B+
4.72S

0.82

0.55

B(PS)

4.933

2

2.467

2e+22D
2.32I+3.02B

1.00

0.50

I (PSB)

4.954

2

2.477

2e+22D+2.72I

16.38

0.06

D(PSBI)

0.303

2

0.151

2e+22D

0.49

0.63

Residual: e

3.110

10

0.311

2e

 

 

Total

19.608

10

0.102

 

 

 


Table 3.
Results of the analysis of variance for "parts" (EDOM, % of VS), reduced.

Source of variation

Sum of squares

Degrees of freedom

Mean squares

Expected mean squares by components of variance

Approx. F-value

p-value

P

33.99

1

33.99

2e+2.12I+6.32P

14.04

0.01

I (PSB)

14.53

6

2.42

2e+2.52I

8.52

0.001

Residual: e

3.41

12

0.28

2e

 

 

Total

19.608

19

0.10

 

 

 


Table 4.
p-values for the measurands for different levels related to Laboratory 1.

Level of variation

Ash

Crude

fat

Crude protein

Crude fibers

Sugar

Starch

EDOM

Part

0.38

0.20

0.73

0.74

0.02

0.68

0.06

Shredder

0.71

0.29

0.51

0.04

0.79

0.56

0.55

Barrel

0.19

0.73

0.30

0.60

0.70

0.37

0.50

Blender

0.51

0.69

0.10

0.43

0.25

0.08

0.06

H-s blender

0.12

0.001

0.34

0.04

0.008

0.001

0.63


Table 5.
p-values for the measurands for different levels related to Laboratory 2.

Level of variation

Volatile solids

P

N

C

H

S

Calorific value

Part

0.48

0.05

0.46

0.49

0.99

0.99

0.54

Shredder

0.31

0.80

0.86

0.43

0.78

0.43

0.87

Barrel

0.89

0.68

0.13

0.26

0.07

0.27

0.17

Blender

0.19

0.11

0.75

0.38

0.43

0.001

0.51

H-s blender

-

-

-

-

-

-

-


Table 6.
Results of repeated analysis of the same sample and the standard deviations observed in the analysis of the sampling procedure represented by the standard deviation at the level of the high-speed blender (right column).

Look here!

4 Biogaspotentiale og pilotskala forsøg

4.1 Measurement of Methane-Potentials of Solid Organic Waste
4.2 Gaspotentiale: Resultater
4.2.1 Indsamlingsområder
4.2.2 Forbehandlingsmetoder
4.2.3 Gaspotentialer for rejektprøver
4.2.4 Oversigtstabeller
4.3 Udrådningsforsøg i pilotskala: metode
4.3.1 Forsøgsudstyr
4.3.2 Affaldet
4.3.3 Forsøgsdrift
4.3.4 Opstart af forsøg
4.3.5 Bestemmelse af metanudbyttet.
4.3.6 Efterafgasning og karakterisering af udrådnet biomasse ved forsøgets afslutning
4.4 Rötförsök i pilot-skala: Resultat
4.4.1 Dataöversikt
4.4.2 Uppdelad/Sorterad data
4.4.3 Efterutrötningsresultat

4.1 Measurement of Methane-Potentials of Solid Organic Waste

Technical Note submitted for publication in Waste Management
January 2003

Trine L. Hansena, Jens Ejbye Schmidta, Irini Angelidakia, Emilia Marcaa, Jes la Cour Jansenb, Hans Mosbæka & Thomas H. Christensena*

aEnvironment & Resources DTU
Technical University of Denmark
Kongens Lyngby, Denmark

b Department of Water and Environmental Technology,
Lund Institute of Technology, University of Lund,
Lund, Sweden

*Corresponding author:

Thomas H. Christensen,
Environment & Resources DTU
Building 115,
Technical University of Denmark
DK-2800 Kgs. Lyngby
Denmark

Phone: (+45) 4525 1603
Fax: (+45) 4593 2850
E-mail: thc@er.dtu.dk

Key words: Methane, biogas, organic waste, characterization, laboratory measurement

Summary

A laboratory procedure is described for measuring methane potentials of solid waste. Triplicate reactors with 10 g of volatile solids are incubated at 55 oC with 400 ml of inoculum from a thermophilic biogas plant and the methane production is followed over a 50 day-long period by direct measurement of methane on a gas chromatograph. The procedure involves blanks as well as cellulose controls. Methane potentials have been measured for source separated organic household waste and for individual waste materials. The procedure has been evaluated with respect to practicality, workload, detection limit, repeatability and reproducibility as wells as quality control procedures.

Introduction

Several batch methods exist for measuring methane potentials of waste. The basic approach is to incubate a small amount of the waste with an anaerobic inoculum and measure the methane generation usually by simultaneous measurements of gas volume and gas composition. However, the technical approaches in terms of pretreatment of the sample, inoculum, gas measurement technique and incubation vary significantly among the published methods (Adani et al., 2001, Eleazer et al., 1997, Harries et al., 2001, Heerenklage et al., 2002, Owen et al., 1978, Owen et al., 1993). Some of these differences originate from the purpose of measuring the methane potential and from the type of waste samples measured. Most of the methods are geared to either very homogenous samples such as sewage sludge or to samples with low methane potentials such as waste from old landfills or biologically pretreated waste.


At the Technical University of Denmark (DTU) we have adapted and modified existing procedures, in particular inspired by Angelidaki and Ahring (1997), into an easy-to-operate and fast method of measuring methane potentials of solid waste samples generating high amounts of methane. We here describe the procedure and the experiences obtained from measuring methane potentials of more than 100 waste samples during a 2-year period.

The method was used to characterize organic waste, separated from household waste, with respect to methane potential as relevant in the context of treatment by anaerobic digestion. The main goal was to determine a methane potential, e.g. in terms of STP (STP: standard temperature and pressure) ml CH4 per g of organic waste expressed as volatile solids (VS), determined reliably with a reasonable incubations period and with a minimum of work load. The methane generation as a function of time may occasionally also be of interest for identification of inhibition or adaptation. These priorities have fostered a procedure including extensive homogenization of the solid waste sample, a large inoculum, incubation at 55 0C for 50 days, and direct measurement by a gas chromatograph (GC) of CH4-mass produced.

Materials and Equipment

The following materials and equipment are used:
Two-l glass bottles with a thick rubber septum (chlorobuthyle rubber, Apodan Nordic, Copenhagen, Denmark) are used as reactors. The exact volume of each bottle is determined by weighting the water contained in the bottle.
An incubator at 55° C for the incubation.
Inoculum from a thermophilic biogas plant.
A 1 ml glass syringe with pressure lock (VICI, Precision Sampling Inc., Baton Rouge, LA, USA) to allow sampling of a fixed volume at actual pressure from the reactors.
Gas chromatograph (Shimadzu GC 14A) equipped with a thermal FID detector and methane standards (0,5-100% ± 5% rel.) in nitrogen (Mikrolab, Aarhus, Denmark). A linear calibration curve based on 5 different methane concentrations (0.5-100% ± 5% rel. in nitrogen) is used for calibration. For every analytical series, one methane standard (30% in nitrogen) is measured. The actual content of methane in the samples is calculated based of this standard.
A 1:1 mix of Avicel (Fluka, Sigma-Aldrich, Vallensbæk Strand, Denmark) and cellulose powder (Bie & Berntsen, Rødovre, Denmark) is used as standard substrate in the controls.

The DTU-methane-potential-measurement

Preparation of the waste

Significant heterogeneity and a wide range of particle sizes characterize solid organic waste separated from household waste. However, only a few grams of waste is used in the measurement in order to manage the gas collection in a practical way and allow several replicates, and thus the waste must be homogenized to secure representative sampling of the waste.

The field sampling procedure is described by Jansen et al. (2002), while we here describe the procedure applied in the laboratory on a sample of 20-30 kg of shredded organic waste being the outcome of the field sampling procedure.

In the laboratory, the waste sample is first blended, without the addition of water, in a large industrial blender (KW A/S, Humlebæk, Denmark) to reduce particle size and mix the sample. A large subsample (1-2 kg) is taken for determination of dry matter content of the original sample. Thereafter, water is added to the blender (the dry matter content is typically about 25%) and the sample is further blended. After homogenization, a subsample of about 1 kg is transferred to a high-speed blender (Ultra Turrax, T45/N, Jake & Kunkel KG, IKA Werk, Staufen in Breisgau, Germany) and diluted to a dry matter content of 10%. The sample is blended for about 5 minutes. The sample now has an appearance as thick gravy and a small subsample can easily be drawn for determination of dry matter, volatile solids and for the methane-potential measurement. The sample may be frozen and stored for later determination of the methane-potential, as we often have run 5-15 waste samples in each series.


Inoculum

An active inoculum from a thermophilic biogas plant is needed. We use inoculum from Vegger Biogasanlæg, Aalborg, a biogas plant in Denmark treating primarily manure together with some industrial organic waste and occasionally household organic waste. The plant is operating at 55° C.

The inoculum is transported in a 25 l container by a delivery service guarantying delivery within 48 h. The temperature drops to ambient temperature during delivery, but is always kept above the freezing point. In order to readapt the inoculum to 55oC, ensure degradation of easily available organic matter still present in the inoculum, and remove dissolved methane, the inoculum is stored with an anaerobic headspace for three days in the 55oC incubator.

Set-up of measurement

The test is carried out as triplicate batch experiments.

During stirring of the inoculum, 400 ml of inoculum is transferred to all reactors (the reactors are placed on a scale). For each waste sample, three reactors are picked randomly and during stirring each reactor is supplied with 100 ml of sample (10% DM, 80-90% VS). Each reactor now contains about 2g VS/100 ml solution, which is suitable in order to avoid acidification of the process. After set-up the reactors are flushed for 2 minutes with an anaerobic gas (80% N2 and 20% CO2) to insure anaerobic conditions in the headspace of the batches.

The headspace of each batch is calculated by subtracting the added amount of inoculum and substrate (assuming the density of substrate and inoculum is 1g/mL) from the volume of the bottle.

The reactors are now placed in the incubator at 55° C (± 1° C). During the experiment the batches are occasionally shaken and moved around in the incubator to compensate for any minor variation in temperature in different parts of the incubator. The incubation time is 50 days.

For each run, three blanks with only water and inoculum are included to measure the methane production originating from the inoculum. In addition, three controls (primarily to check the quality of the inoculum) are performed with cellulose as a reference substrate.

The reactors are monitored several times during the incubation. After 50 days the experiment is stopped. pH is measured in the reactor and samples for volatile fatty acids (VFA) and nitrogen content are taken. These samples are typically frozen and only analyzed if the methane potential is low and inhibition by ammonia or VFA accumulation is suspected.

Monitoring

The methane content in the headspace of the reactors is measured regularly (15-20 times) throughout the 50 days of incubation. During the first week daily measurements are necessary. Later it is sufficient to measure once a week.

Gas samples (0.2 ml) are taken from the headspace of the reactors through the septum with a syringe with pressure lock. The pressure lock is closed when the needle of the syringe is inside the reactor headspace, the syringe is redrawn and the sample is injected directly into the gas chromatograph. The amount of gas removed due to the measurements is relatively small (the volume of all gas samples is less than 0.7% of the headspace) and the results are thus not significantly affected by the induced change in actual headspace pressure.

The amount of substrate in the reactors produces approximately 6 l of biogas during the 50 days of incubation. It is therefore necessary to release gas during the experiment to avoid build-up of too high pressure in the reactor leading to leakage of gas. The pressure is always kept below 2 bars, and any significant pressure build-up is easily identified from the shape of the rubber septum. By inserting a hospital needle in the rubber stopper the pressure is released. This is done under a hood and the amount released is calculated from measurement of the methane content in the headspace of the reactor before and after the release. During the first week the gas is released 3-4 times due to a very high gas production. Later the gas is released only occasionally. Typically 80-90% of the methane potential is produced during the first 8-10 days.

Data treatment and presentation

Based on volume of the headspace of each reactor and CH4 content per 0.2 ml of headspace as measured directly on the GC, the produced amount of methane is determined. The measurements including the gas releases are transferred into accumulated CH4 as a function of incubation time.

The methane production from the inoculum (blanks) is subtracted from the methane production of the waste samples. The result thus represents only the methane production from the waste and not from the inoculum. At very low gas productions the uncertainty on the results increases, because the difference between the waste samples and the control samples might not be significant. If the methane potential is low the ratio of waste sample to inoculum should be increased.

The actual temperature (Tm) and atmospheric pressure (Pm) were measured every day that the measurement of methane is performed (Xm). These values were used to determine the gas content at standard temperature and pressure (XSTP ) according to:

The results are thus given as produced methane production per gram VS at standard conditions (STP: 0° C, 1 atmosphere) versus time.

Experiences

The DTU-methane-potential-measurement has been used routinely on organic waste separated at source from household waste and occasionally on specific organic waste fractions, for example, paper, fat and protein. All the results below are given at STP conditions.

Examples of results

Figure 1 shows examples of triplicate curves measured for organic waste separated from household waste (including inoculum), for blanks containing only inoculum and water and for a control containing cellulose as a reference substrate and inoculum. The triplicates are fair with respect to the final level of produced methane, although the development over time may vary somewhat between triplicates. The large amount of inoculum used gives a fast methane production, but the fact that the inoculum itself produces significant amounts of methane limits the detection limit of the procedure (see later). Figure 2 shows, for the same data as presented in Figure 1, the accumulated methane production for the waste after correction for the methane produced by the inoculum. This is the actual result of the measurement. The methane potential is defined as the maximum of produced methane during the 50 days of experiment (the methane production rate can decline due to inhibition). In Figure 2 the methane potential was in average 495 m3 CH4/t VS for the waste sample and 379 m3 CH4/t VS for the cellulose sample.

Figure 3 shows examples of triplicate curves for food oil (rape seed oil), pork fat, protein (gelatine), paper bags for collecting organic household waste and chemically produced starch and glucose. The theoretical methane potential calculated by assuming full degradation is also shown for each substance. The degradation of the fat was apparently inhibited, may be by accumulation of intermediates (Angelidaki and Ahring, 1992), yielding highly variable methane production curves for the triplicates although the methane potential was determined with reasonable precision. For both fat and oil a significant lag phase (two weeks) was seen. The curves for protein peaked and decreased slightly as the degradation proceeded, probably reflecting inhibition by ammonia, and the methane potential determined as the maximum produced methane varied significantly among the triplicates. For paper bags, starch and glucose, the deviation between the triplicates was modest. The methane potentials achieved for glucose and starch were 94 and 84 % of the theoretical potentials. However, only 63% of the theoretical methane potential was achieved for the paper bags.

Work load

The introduced method seems fairly practical without excessive work. A good working procedure is obtained by running of series with 10-15 samples. Including blanks, cellulose controls and samples, all in triplicates, this involves 36-51 reactors. The time estimates are based on our current experiences:
Preparation of bottles and inoculum: 1-2 days per series
Preparation of samples: 1-2 hours per sample
Set up of reactors in triplicate: 0.3- 0.5 hours per sample
Monitoring involves determination of CH4 15-20 times during the 50 days of incubation. Furthermore the gas must be released 5-6 times for each sample during the experiment. The time used for the measurements depends on the gas chromatograph used. We used for the monitoring in average 1-1.5 day per sample (15-20 measurements, 5-6 gas releases).
Data evaluation and presentation by means of an existing Excel-sheet: 1 hour per sample.

Inoculum

The inoculum contains many particles and is not a homogeneous suspension. Thus, a careful set-up procedure is essential to prevent variations between the samples that really originate from variations in the inoculum. The inoculum is thus continuously stirred and distributed to all the bottles in the beginning of the set-up and three bottles are randomly chosen for each sample (triplicates).

We have experienced that we had to discard all data because the cellulose controls or the blanks showed too much variation among triplicates, indicating that the distribution of inoculum to the reactors was not sufficiently homogenous in terms of methane generation in spite of the fact that all reactors had received the same amount of inoculum.

Substrate concentration

The substrate concentration of 2 g VS/100 ml in the reactors is a compromise of, on one hand the need to use a large sample to have good representativity and to get a high easy-to-measure gas production, and on the other hand avoid too large and impractical volumes of reactors and gas production and keep the solution dilute to avoid inhibition from accumulation of VFA and ammonia. If signs of inhibition are observed, as for example for protein in Figure 3, new measurements with a lower substrate concentration and dilute inoculum should be made.

Statistical performance

Although our experience with the methods still is limited with respect to the number of samples that have been determined, we provide the first statistical evaluation of the performance of the DTU-method for determination of methane potentials of organic solid waste. The relative limited number of samples involved in the statistical analysis leads to fairly coarse estimates of uncertainties and large confidence intervals. As more samples are determined these estimates most likely will improve.

Detection limit

The uncertainty of the blanks, i.e. the triplicates with water and inoculum, determines the detection limit of the methane potential measurement, since the average of the blanks is subtracted from the average of the three samples. The mean and standard deviation of triplicate blanks from 6 series of measurements was 5.79 and 0.408 ml CH4/ml solution giving a relative standard deviation of 7.04%. The detection limit DL, given as the limit above which one can quantify a difference between a sample and a blank sample with a probability of 95%, can be calculated from:

,

where

t(v) is the 95% quantile in the Student t-distribution with v degrees of freedom,
  
s2 is the estimated variance of the blanks,
   
n1 is the number of replicates used to measure the sample,
   
n2 is the number of replicates used to measure the blanks.


In the present case the degrees of freedom are 12 and the numbers n1 and n2 are 3 derived from the use of triplicates for any measurements. Using s = 0.408 ml CH4/ml solution from above we obtain:

 

The interpretation of the DL value is that if the average of a set of sample triplicates exceeds the average of a set of triplicates of blanks with more than 1.45 N ml CH4 / ml solution, then a significant methane production from the samples is obtained, and it can be quantified with a confidence of at least 95%. Typically, the measurement is performed with 500 ml solution and 2 g VS/100 ml, that is 10 g VS in total. Therefore, the above detection limit translates into a DL for methane production of 72.5 Nml CH4/g VS (1.45 Nml CH4/ml solution x 500 ml solution /10 g VS).

This detection limit is acceptable since most samples are in the range of 200 – 500 Nml CH4/g VS (identical to 200 – 500 Nm3 CH4/t VS). If samples with lower methane potentials are measured the detection limit can be lowered by increasing the ratio of sample to inoculum in the set-up of the measurements.

Repeatability and reproducibility

Repeatability and reproducibility is determined on the basis of seven series of triplicate measurements of the methane potential of cellulose. The average and the standard deviation of the average were 377.2 and 9.3 ml CH4/gVS respectively, and the average standard deviation within triplicates was 38.7 ml CH4/gVS.

The uncertainty of the measurement defined as the repeatability (r) (the uncertainty of repeated measurements of the same sample within the same analytical series) can be found from the recommendation in the ISO 5725 standard yielding:

where

sr = is the standard deviation within series given above as 38.7 ml CH4/gVS

The repeatability is then 107 ml CH4 /gVS, which is the 95% envelope for absolute difference between two single measurements of the same sample. The corresponding repeatability for the an average of three samples, r3 is:

 

The reproducibility of the measurement can be found from the same seven experiments of the methane potential of cellulose as presented above. The reproducibility (R) reflects the full uncertainty, since each average is determined in separate series, i.e. different inoculum, different days of set-up and different monitoring. Using ISO 5725 the same formulas appear as above:

 

where

sR is the standard deviation including variation within and between the series,

found to be 41.8 ml CH4/gVS:

 

The reproducibility R is then = 116 ml CH4/gVS and R3 = 67 ml CH4/gVS. The reproducibility states that two measurements of the same sample performed according to the describe method but on different days in 95% of all cases will be 67 ml CH4/gVS or less apart from each other.

Quality control

The performance of the controls, the cellulose samples, is used as a quality control in each series of measurements (same inoculum, set-up the same day, and monitored the same days). The quality control addresses both the variation among the three individual cellulose samples and the variation of the observed average from previously observed cellulose methane potentials.

If the range (largest minus smallest value) of the three individual control samples is high, it may reflect lack of a homogeneous inoculum and the measurements should be disregarded. Based on classical control chart theory as described in standard text books on statistical control (e.g. Juran, 1976), the upper control limit for the range of triplicate control samples is the average range times 2.5739. The average range of the triplicate controls in the seven series was 60.6 ml CH4/g VS, which gives an acceptable range of the three controls within a single series equal to 156 ml CH4/g VS. This dictates that if the difference between the largest and smallest value of three controls exceeds 156 ml CH4/g VS, then the series should be disregarded.

If the average of the three control samples deviates too much from a previously determined average, it may suggest that the inoculum, although evenly distributed into the reactors, was inhibited or of other reasons produced too little methane. Assuming standard Gaussian assumptions the upper and lower limit for the average of the three control samples can be derived from standard textbooks on statistical process control (e.g. Juran, 1976). Based on an average triplicate range of 60.6 ml CH4/gVS the limits can be calculated as the overall average +/- 1.025•60.6 ml CH4/g VS equalling 315 and 439 ml CH4/g VS, respectively. This means that if the average of the three control samples is outside these control limits the series should be disregarded.

Deviating results

In addition to signs of inhibition, as discussed above, some samples also have shown negative methane potentials. Due to some kind of inhibitory effect from the substrate the samples produced less methane than the blanks (inoculum and water). This effect has mainly been seen in experiments with single waste fractions such as newspaper and magazines. Further experiments must be carried out to determine the inhibitory agent, if such results are obtained.

References

Adani F., Calcaterra E. and Malagutti L. (2001). Preparation of a test for estimating biogas production from pretreated urban waste. Proceeding Sardinia 2001 Eight International Waste Management and Landfill Symposium, Cagliari. Italy.

Angelidaki I., Ahring B.K. (1992). Effects of free long-chain fatty acids on thermophilic anaerobic digestion. Applied Microbiology and Biotechnology, 37, 808-812.

Angelidaki I., Ahring B.K. (1997). Codigestion of oil mill wastewaters together with manure, household waste or sewage sludge. Biodegradation, 8,221-226

Eleazer W.E., Odle W.S.III, Wang Y.-S. and Barlaz M.A. (1997). Biodegradability of municipal solid waste components in laboratory-scale landfills. Environmental Science & Technology, 31, 911-917

Harries C.R., Cross C.J. and Smith R., (2001). Development of a BMP test and application to testing of MSW samples. Proceeding Sardinia 2001 Eight International Waste Management and Landfill Symposium, Cagliari, Italy

Heerenklage J. and Stegmann R., (2001). Comparison of test systems for the determination of the gas potential from waste. Proceeding Sardinia 2001 Eight International Waste Management and Landfill Symposium, Cagliari, Italy.

ISO 5725-2:1994, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results - Part 2: Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method, International Standard Organization.

Jansen J.l.C., Spliid H., Hansen T.L., Svärd Å. and Christensen T.H. (2002).

Assessment of sampling and chemical analysis of source-separated organic household waste. Submitted.

Juran J.M. (1976): "Quality Control Handbook", McGraw-Hill, New York.

Lay J.J., Li Y.Y., Noike T., Endo J. and Hoshimoto S. (1997). Analysis of environmental factors affecting methane production from high-solids organic waste, Water Science & Technology, 36, 493-500.

Owen W.F., Stuckey D.C., Healy J.B., Jr., Young L.Y. and McCarty P.L. (1979). Bioassay for monitoring biochemical methane potential and anaerobic toxicity. Water Research, 13, 485-492

Owens J.M. and Chinoweth D. P. (1993). Biochemical methane potential of municipal solid waste components. Water Science & Technology, .27, 1-14.

Tong M., McCarthy P.L. and Smith L.H. (1990). Methane fermentation of selected lignocellulosic materials. Biomass, 21, 239-235

 

Figure 1:
Examples of triplicate methane production curves measured for organic waste separated from household waste (including inoculum), for blanks containing only inoculum and for control samples containing cellulose and inoculum.
   

 

Figure 2:
Methane production curves measured for organic waste separated from household waste and for control samples containing cellulose as a reference substrate. The data are derived from Figure 2.
   

 

Figure 3:
Examples of triplicate methane production curves for food oil (rape seed oil), pork fat, protein (gelatine), paper bags for collection of organic household waste and chemically produced starch and glucose.

4.2 Gaspotentiale: Resultater

I det følgende præsenteres resultaterne af gaspotentialemålingerne for biomasse og rejekter. Resultaterne er opstillet i forskellige tabeller for at belyse forskellige problemstillinger. De angivne teoretiske gaspotentialer er beregnet ud fra den kemiske sammensætning af de enkelte prøver. Gaspotentiale målingerne angives som Nm3 CH4/t VS, men omregnes ligeledes til henholdsvis Nm3 CH4/t TS, Nm3 CH4/t biomasse og Nm3 CH4/t indsamlet affald. Dette sker ved hjælp af det målte indhold af VS, TS og forbehandlingseffektivitet for den enkelte prøve. Sidst i afsnittet findes oversigtstabeller, hvor alle potentialemålingerne ses samlet.

4.2.1 Indsamlingsområder

I tabel 4.2.1 er gaspotentialerne sorteret efter indsamlingsområde.

Tabel 4.2.1.a
Gaspotentialer for biomasse fra affald indsamlet i Hovedstadområdet forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

Dato

 

Prøve

 

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
   
Nm3/t VS

Gaspot
   
Nm3/t TS

Gaspot
   
Nm3/t biomasse

Gaspot
    
Nm3/t affald

010514

Ho_I_He_A

532

489

425

131

88

011001

Ho_I_He_A

498

298

270

71

51

 

 

 

 

 

 

 

010514

Ho_F_He_A

539

495

445

136

89

011001

Ho_F_He_A

503

500

433

119

86

 

 

 

 

 

 

 

010521

Ho_F_Aa_A

551

-

-

-

-

020122

Ho_F_Aa_A

530

449

415

111

59

 

 

 

 

 

 

 

010521

Ho_I_Aa_A

545

-

-

-

-

020122

Ho_I_Aa_A

525

435

402

106

55

 

 

 

 

 

 

 

011115

Ho_I_"Gr"_A

510

463

435

125

125

020204

Ho_I_"Gr"_A

521

530

491

141

141

 

 

 

 

 

 

 

011115

Ho_F_"Gr"_A

522

416

382

116

116

020204

Ho_F_"Gr"_A

541

463

438

132

132

Gennemsnit

526

454

414

119

94


Tabel 4.2.1.b
Gaspotentialer for biomasse fra affald indsamlet i Aalborg forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

Dato

 

Prøve

 

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t VS

Gaspot
   
Nm3/t TS

Gaspot
   
Nm3/t biomasse

Gaspot
   
Nm3/t affald

010521

Aa_I_Aa_A

540

-

-

-

-

020408

Aa_I_Aa_A

544

566

494

124

89

 

 

 

 

 

 

 

010927

Aa_F_Aa_A

545

380

329

73

40

020122

Aa_F_Aa_A

550

469

428

116

59

 

 

 

 

 

 

 

011115

Aa_I_He_A

525

464

389

122

76

020204

Aa_I_He_A

528

546

471

132

95

 

 

 

 

 

 

 

011115

Aa_F_He_A

522

410

359

104

69

Gennemsnit

536

472

412

112

71


Tabel 4.2.1.c
Gaspotentialer for biomasse fra affald indsamlet i Vejle forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

Dato

Prøve

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t TS

Gaspot
   
Nm3/t biomasse

Gaspot
    
Nm3/t affald

010514

Ve_F_He_A

432

-

-

-

-

011001

Ve_F_He_A

495

515

413

125

91

 

 

 

 

 

 

 

010514

Ve_I_He_A

531

-

-

-

-

011001

Ve_I_He_A

498

519

438

124

86

 

 

 

 

 

 

 

010927

Ve_I_Aa_A

529

492

424

78

45

020408

Ve_I_Aa_A

541

462

407

108

62

 

 

 

 

 

 

 

010927

Ve_F_Aa_A

538

320

260

67

30

020408

Ve_F_Aa_A

530

454

387

141

89

Gennemsnit

523

460

388

107

67


Tabel 4.2.1.d
Gaspotentialer for biomasse fra affald indsamlet i Kolding forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

Dato

Prøve

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t VS

Gaspot
    
Nm3/t TS

Gaspot
   
Nm3/t biomasse

Gaspot
   
Nm3/t affald

010531

Ko_I_Aa_A

549

-

-

-

-

020307

Ko_I_Aa_A

542

521

461

125

78

 

 

 

 

 

 

 

010531

Ko_F_Aa_A

558

-

-

-

-

020408

Ko_F_Aa_A

552

459

380

130

100

 

 

 

 

 

 

 

020116

Ko_I_He_A

539

573

468

153

91

020321

Ko_I_He_A

543

388

315

96

60

 

 

 

 

 

 

 

020116

Ko_F_He_A

534

404

353

120

67

020321

Ko_F_He_A

532

504

419

124

68

Gennemsnit

543

475

399

125

77


Tabel 4.2.1.e
Gaspotentialer for biomasse fra affald indsamlet og forbehandlet i Grindsted

Dato

Prøve

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
 
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t TS

Gaspot
  
Nm3/t biomasse

Gaspot
   
Nm3/t affald

011003

Gr_Gr

537

495

456

128

128

020220

Gr_Gr

509

513

458

144

144

Gennemsnit

523

504

457

136

136


Tabel 4.2.1.f
Gaspotentialer for biomasse fra affald indsamlet i Malmö forbehandlet med forskellige forbehandlingsmetoder

Dato

Prøve

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t TS

Gaspot
   
Nm3/t biomasse

Gaspot
   
Nm3/t affald

020416

Ma_S_A_1

519

556

482

152

55

020530

Ma_S_A_2

507

516

413

126

55

020201

Ma_K_A_1

548

445

408

15

15

020417

Ma_K_A_2

653

472

448

26

26

Gennemsnit

557

497

438

80

38


4.2.2 Forbehandlingsmetoder

Tabel 4.2.2 viser gaspotentialerne opdelt på forbehandlingsmetoder.

Tabel 4.2.2.a
Gaspotentialer for biomasse forbehandlet på rullesigte

Rullesigte

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
 
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t TS

Gaspot
  
Nm3/t biomasse

Gaspot
   
Nm3/t affald

Dato

Prøve

010514

Ho_I_He_A

532

489

425

131

88

011001

Ho_I_He_A

498

298

270

71

51

 

 

 

 

 

 

 

010514

Ho_F_He_A

539

495

445

136

89

011001

Ho_F_He_A

503

500

433

119

86

 

 

 

 

 

 

 

011115

Aa_I_He_A

525

464

389

122

76

020204

Aa_I_He_A

528

546

471

132

95

 

 

 

 

 

 

 

011115

Aa_F_He_A

533

410

359

104

69

 

 

 

 

 

 

 

010514

Ve_I_He_A

531

-

-

-

-

011001

Ve_I_He_A

498

519

438

124

86

 

 

 

 

 

 

 

010514

Ve_F_He_A

532

-

-

-

-

011001

Ve_F_He_A

495

515

413

125

91

 

 

 

 

 

 

 

020116

Ko_I_He_A

539

573

468

153

91

020321

Ko_I_He_A

543

388

315

96

60

 

 

 

 

 

 

 

020116

Ko_F_He_A

534

404

353

120

67

020321

Ko_F_He_A

532

504

419

124

68

Gennemsnit

524

470

400

120

78


Tabel 4.2.2.b
Gaspotentialer for biomasse forbehandlet på skrueseparator

Skrueseparator

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t TS

Gaspot
  
Nm3/t biomasse

Gaspot
   
Nm3/t affald

Dato

Prøve

010521

Ho_I_Aa_A

545

-

-

-

-

020122

Ho_I_Aa_A

525

435

402

106

55

 

 

 

 

 

 

 

010521

Ho_F_Aa_A

551

-

-

-

-

020122

Ho_F_Aa_A

530

449

415

111

59

 

 

 

 

 

 

 

010521

Aa_I_Aa_A

540

-

-

-

-

020408

Aa_I_Aa_A

544

566

494

124

89

 

   

 

 

 

 

 

010927

Aa_F_Aa_A

545

380

329

73

40

020122

Aa_F_Aa_A

550

469

428

116

59

 

 

 

 

 

 

 

010927

Ve_I_Aa_A

529

492

424

78

45

020408

Ve_I_Aa_A

541

462

407

108

62

 

 

 

 

 

 

 

010927

Ve_F_Aa_A

538

320

260

67

30

020408

Ve_F_Aa_A

530

454

387

141

89

 

 

 

 

 

 

 

010531

Ko_I_Aa_A

549

-

-

-

-

020307

Ko_I_Aa_A

542

521

461

125

78

 

 

 

 

 

 

 

010531

Ko_F_Aa_A

558

-

-

-

-

020408

Ko_F_Aa_A

552

459

380

130

100

Gennemsnit

542

455

399

107

64


Tabel 4.2.2.c
Gaspotentialer for biomasse forbehandlet med neddeler + magnet

Neddeler+magnet

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t TS

Gaspot
  
Nm3/t biomasse

Gaspot
   
Nm3/t affald

Dato

Prøve

011115

Ho_I_"Gr"_A

510

463

435

125

125

020204

Ho_I_"Gr"_A

521

530

491

141

141

 

 

 

 

 

 

 

011115

Ho_F_"Gr"_A

522

416

382

116

116

020204

Ho_F_"Gr"_A

541

463

438

132

132

 

 

 

 

 

 

 

011003

Gr_Gr

537

495

456

128

128

020220

Gr_Gr

509

513

458

144

144

Gennemsnit

523

480

443

131

131


Tabel 4.2.2.d
Gaspotentialer for biomasse forbehandlet med stempelseparator

Centralsug + stempelsep.

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t TS

Gaspot
  
Nm3/t biomasse

Gaspot
   
Nm3/t affald

Dato

Prøve

020416

Ma_S_A_1

519

556

482

152

55

020530

Ma_S_A_2

507

516

413

126

55

Gennemsnit

513

536

448

139

55


Tabel 4.2.2.e
Gaspotentialer for biomasse forbehandlet med køkkenkværn

Køkkenkværn

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t TS

Gaspot
  
Nm3/t biomasse

Gaspot
  
Nm3/t affald

Dato

Prøve

020201

Ma_K_A_1

548

445

408

15

15

020417

Ma_K_A_2

653

472

448

26

26

Gennemsnit

601

459

428

20

20


4.2.3 Gaspotentialer for rejektprøver

Der blev målt biogaspotentiale på en udvalgt mængde rejektprøver. Målingen er foretaget efter sortering af rejektet og der er udelukkende målt biogaspotentiale på den organiske fraktion af rejektet. Tabel 4.2.3 viser de målte gaspotentialer for rejektprøverne. Til sammenligning er gaspotentialerne for de tilhørende biomasse ligeledes angivet i tabellen. På trods af sortering og neddeling af den organiske fraktion var rejektprøverne stadig relativt inhomogene, hvilket sandsynligvis er grunden til de relativt store standardafvigelser på triplikaterne i nogen af forsøgene.

Tabel 4.2.3
Gaspotentialer for biomasseprøver og den organiske fraktion af rejektet

Dato

Prøve

Gaspot, biomasse
Nm3/t VS

Gaspot, rejekt
Nml/g VS

Stdev [%]

011001

Ho_I_He

298

553

14

011001

Ho_F_He

500

325

26

020122

Ho_I_Aa

435

367

8

020122

Ho_F_Aa

449

426

22

Gennemsnit

420

418

18

011115

Aa_I_He

464

329

32

020204

Aa_I_He

546

307

12

010927

Aa_F_Aa

380

276

3

020122

Aa_F_Aa

469

442

9

Gennemsnit

465

339

14

010514

Ve_I_He

362*

105

52

010514

Ve_F_He

388*

156

16

010927

Ve_I_Aa

492

312

9

010927

Ve_F_Aa

320

210

24

Gennemsnit

390

196

25

020116

Ko_I_He

573

257

42

020116

Ko_F_He

404

204

33

010531

Ko_I_Aa

411*

417

12

010531

Ko_F_Aa

394*

390

15

Gennemsnit

446

317

25

*) Disse målinger af metanpotentiale på biomassen er behæftet med store usikkerheder og ikke angivat andre steder i rapporten.

4.2.4 Oversigtstabeller

Tabel 4.2.4 er en oversigttabel, der viser teoretiske og målte gaspotentialer for biomasse. Prøverne er opstillet i kronologisk rækkefølge. Det teoretiske metanpotentiale er beregnet ud fra den kemiske komposition af biomasse. Sammen med de målte biogaspotentialer er angivet standardafvigelsen på triplikaterne i de enkelte forsøg. Sidste kolonne angiver, hvor stor en del af det teoretiske mentanpotentiale der er opnået ved potentialemålingen.Tabel 4.2.5 viser samtlige målte gaspotentialer angivet med forskellige enheder.

Tabel 4.2.4
Teoretisk og målt gaspotentiale for samtlige prøver målt (biomasse)

Dato

 

Prøve

 

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Målt gaspot
Nm3/t VS

Stdev
  
%

Opnået potentiale
%

010514

 

 

 

Ho_I_He_A

532

489

1

92

Ho_F_He_A

539

495

5

92

Ve_F_He_A

532

-

-

-

Ve_I_He_A

531

-

-

-

010521

 

 

Aa_I_Aa_A

540

-

-

-

Ho_F_Aa_A

551

-

-

-

Ho_I_Aa_A

545

-

-

-

10531

 

Ko_I_Aa_A

549

-

-

-

Ko_F_Aa_A

558

-

-

-

010927

 

 

Ve_I_Aa_A

529

492

4

93

Ve_F_Aa_A

538

320

27

59

Aa_F_Aa_A

545

380

5

70

011001

 

 

 

Ho_I_He_A

498

298

4

60

Ho_F_He_A

503

500

1

99

Ve_I_He_A

498

519

2

104

Ve_F_He_A

495

515

3

104

011003

Gr_Gr

537

495

2

92

011115

 

 

 

Ho_I_"Gr"_A

510

463

9

91

Ho_F_"Gr"_A

522

416

3

80

Aa_I_He_A

525

464

9

88

Aa_F_He_A

533

410

7

77

020116

 

Ko_I_He_A

539

573

1

106

Ko_F_He_A

534

404

2

76

020122

 

 

Ho_F_Aa_A

530

449

10

85

Ho_I_Aa_A

525

435

13

83

Aa_F_Aa_A

550

469

1

85

020204

 

 

Aa_I_He_A

528

546

2

103

Ho_I_"Gr"_A

521

530

10

102

Ho_F_"Gr"_A

541

463

2

86

020220

Gr_Gr

509

513

35

101

020307

Ko_I_Aa_A

542

521

4

96

020321

 

Ko_I_He_A

543

388

10

71

Ko_F_He_A

532

504

2

95

020408

 

 

 

Ve_F_Aa_A

530

454

10

86

Ve_I_Aa_A

541

462

23

85

Aa_I_Aa_A

544

566

8

104

Ko_F_Aa_A

552

459

5

83

020416

Ma_S_A_1

519

556

14

107

020530

Ma_S_A_2

507

516

1

102

020201

Ma_K_A_1

548

445

65

81

020417

Ma_K_A_2

653

472

38

72


Tabel 4.2.5
Gaspotentialer (angivet med forskellige enheder) for samtlige prøver målt (biomasse)

Dato

 

Prøve

 

Teoretisk gaspot
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t VS

Gaspot
  
Nm3/t TS

Gaspot
  
Nm3/t biomasse

Gaspot
   
Nm3/t affald

010514

 

Ho_I_He_A

532

489

425

131

88

Ho_F_He_A

539

495

445

136

89

010927

 

 

Ve_I_Aa_A

529

492

424

78

45

Ve_F_Aa_A

538

320

260

67

30

Aa_F_Aa_A

545

380

329

73

40

011001

 

 

 

Ho_I_He_A

498

298

270

71

51

Ho_F_He_A

503

500

433

119

86

Ve_I_He_A

498

519

438

124

86

Ve_F_He_A

495

515

413

125

91

011003

Gr_Gr

537

495

456

128

128

011115

 

 

 

Ho_I_"Gr"_A

510

463

435

125

125

Ho_F_"Gr"_A

522

416

382

116

116

Aa_I_He_A

525

464

389

122

76

Aa_F_He_A

533

410

359

104

69

020116

 

Ko_I_He_A

539

573

468

153

91

Ko_F_He_A

534

404

353

120

67

020122

 

 

Ho_F_Aa_A

530

449

415

111

59

Ho_I_Aa_A

525

435

402

106

55

Aa_F_Aa_A

550

469

428

116

59

020204

 

 

Aa_I_He_A

528

546

471

132

95

Ho_I_"Gr"_A

521

530

491

141

141

Ho_F_"Gr"_A

541

463

438

132

132

020220

Gr_Gr

509

513

458

144

144

020307

Ko_I_Aa_A

542

521

461

125

78

020321

 

Ko_I_He_A

543

388

315

96

60

Ko_F_He_A

532

504

419

124

68

020408

 

 

 

Ve_F_Aa_A

530

454

387

141

89

Ve_I_Aa_A

541

462

407

108

62

Aa_I_Aa_A

544

566

494

124

89

Ko_F_Aa_A

552

459

380

130

100

020416

Ma_S_A_1

519

556

482

152

55

020530

Ma_S_A_2

507

516

413

126

55

020201

Ma_K_A_1

548

445

408

15

15

020417

Ma_K_A_2

653

472

448

26

26

4.3 Udrådningsforsøg i pilotskala: metode

Åsa Svärd og Jes la Cour Jansen, Avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik, Lunds Tekniska Högskola.

Sjölundaverket i Malmö (byens store renseanlæg) har etableret en forsøgsstation med 5 parallelt opstillede pilot rådnetanke med tilhørende gasklokker. Udstyret blev etableret til forsøg med udrådning af slam og dimensioner af rådnetanke og gasklokker var oprindeligt valgt svarende til sådanne forsøg. Det enkelte system er indrettet svarende til et fuldskalaanlæg med temperaturregulering og omrøring i rådnetanken og med gasopsamling i en gasklokke. Indfødning og udtag af udrådnet materiale sker manuelt. Nedenfor beskrives forsøgsudstyret, det affald der indgår i undersøgelserne, forsøgsdriften, opstart af den enkelte forsøgsreaktor samt bestemmelsen af metanudbyttet og karakteren af biomassen efter udrådning.

4.3.1 Forsøgsudstyr

Hvert af de 5 parallelt opstillede pilotanlæg består af rådnetank og gasopsamlingssystem som vist i figur 4.3.1, hvor de centrale driftsparametre ligeledes er angivet.

 

Driftsparametre:
Opholdstid: 15 døgn
Temperatur: 55 ºC
Tørstofindhold i biomasse: 5 %
Organisk belastning: 2,8 kg VS/m3·d
Indfødning og udtag af biomasse: En gang i døgnet

Figur 4.3.1:
Rådnetank med gasklokke

4.3.1.1 Rådnetanke

Rådnetankene er cylinderformede og udført i rustfrit stål med et totalvolumen af den enkelte reaktor på ca. 35 l med et effektivt væskevolumen på 20 l. Tankene er forsynet med temperaturreguleringsudstyr, således at de kan drives ved en konstant forvalgt temperatur, her 55 ºC. Indfødning af biomasse sker gennem en 1" ventil i toppen af tanken og udtag af udrådnet materiale sker gennem en 1 ¼ " ventil nederst på reaktorens side. I den første undersøgelsesrunde blev det konstateret at gasproduktionen var så stor at de eksisterende gasklokker ikke kunne rumme 1 døgns gasproduktion og det blev derfor nødvendigt successivt at udbygge disse. I den første runde blev problemet løst ved dels at bygge en ny gasklokke og dels ved at parallelkoble to af de eksisterende.

4.3.1.2 Varmesystem

Reaktorerne er placeret i et elektrisk opvarmet vandbad. For at reducere fordampningen fra vandbadene er de åbne områder dækket med isolerende materiale.

4.3.1.3 Opblanding

Opblandingen i reaktorerne sker med topmonterede omrørere af propellertypen, se figur 4.3.2. Omrørerne er af rustfrit stål med en diameter på 335 mm. De er placeret 300 mm nede i reaktoren og roterer med 23 omdrejninger pr minut.

 

Figur 4.3.2:
Omrørerpropel set fra siden.

Opholdstiden i hver rådnetank er kontrolleret med sporstofforsøg. Flere forskellige sporstoffer er tilsat samtidig og udvaskningen er fulgt i den efterfølgende periode.

4.3.1.4 Gasopsamlingssystem

Gassen forlader rådnetanken i toppen og føres gennem en slange til gasklokkens top. Denne er af rustfrit stål og består af en omvendt cylinder placeret i et cylinderformet delvist vandfyldt kar. De små gasklokker, der blev anvendt i første forsøgsrunde har et volumen på ca. 33 liter. De store glasklokker har volumen 77 liter. En ventil til prøvetagning af gassen og til tømning af gasklokken findes på toppen.

Måling af den producerede mængde gas gøres på et niveaurør af glas som viser væskeniveauet i gasklokken.

Måling af gasproduktionen er påvirket af en række usikkerhedsmomenter.

Usikkerhed ved aflæsning af væskeniveauet position

Aflæsningen af væskeniveauets position forventes at kunne aflæses med 1 mm's nøjagtighed. Det betyder at usikkerheden på metanmængden bliver ca. 0,1 l . Den typiske gasproduktion er ca. 30 l metan om dagen således at usikkerheden på metanmængden bliver 0,3 % pr. døgn.

Usikkerhed pga. overtryk i gasklokken.

Når gassen i gasklokken fortrænger væsken opbygges et stigende overtryk i gasklokken i reaktoren og i slangerne. Det større tryk betyder at den aflæste gasmængde undervurderes med op til ca. 1 %.

Usikkerhed som følge af opløsning af gas i vandet

I gasklokken er der et højt partialtryk af metan og kuldioxid. Opløseligheden af metan i vand er så lille at det ikke har betydning for bestemmelsen af gasmængden. Derimod er opløseligheden af kuldioxid høj, således at alene metangasproduktionen bestemmes i forbindelse med undersøgelserne.

4.3.2 Affaldet

Det enkelte udrådningsforsøg har en varighed på 2-3 måneder. I hvert forsøg anvendes biomasse bestående af forbehandlet, kildesorteret organisk dagrenovation fra samme indsamlingsdag. I forbindelse med den enkelt prøvetagning er delmængder af biomassen nedfrosset separat, således at biomassen er nedfrosset indtil den skal anvendes. For at undgå organisk overbelastning af reaktorerne og for at sikre en tilstrækkelig opblanding i reaktorerne også af biomasse med et stort papir eller plastindhold er det valgt at dosere biomassen med et tørstofindhold på ca. 5%. Da biomassen i de fleste tilfælde har et væsentligt større tørstofindhold end 5% fortyndes den i forbindelse med forberedelse til indfødning.

4.3.3 Forsøgsdrift

Det typiske forsøg består af en opstartsperiode på 2-3 uger og en periode med fuld belastning på ca. 2 måneder efterfulgt af en efterafgasningsperiode på ca. 1 uge, hvor gasproduktionen uden indfødning følges. Denne fase startes når der er opnået en længere periode med stabil drift således at podematerialets effekt på gasproduktionen er uden betydning og således at der opnås et godt grundlag for bestemmelse af metanudbyttet ved udrådningen. Nedenfor beskrives den praktiske forsøgsdrift medens de enkelte faser i forsøget beskrives i afsnit 4.3.4 - 4.3.6.

4.3.3.1 Indfødning og udtag af biomasse

Indfødning af biomasse er foretaget manuelt 7 dage pr uge. Biomassen er opmålt i målebæger og hældt i en tragt placeret på tilløbsventilen. Herefter åbnes ventilen således at biomassen løber ind i reaktoren. Overskydende biomasse opbevares i køleskab til næste dag.

Udtag af udrådnet biomasse er foretaget manuelt hver dag inden indfødningen. Den udtagne mængde biomasse er opmålt i målebæger og pH og temperatur er kontrolleret. En prøve på 100 ml er udtaget hver dag til analyse. Den er nedfrosset dersom den ikke direkte er taget i arbejde.

Gasmåling

Måling af gasvolumen og sammensætning af gassen samt tømning af gasklokken foretages hver dag umiddelbart efter udtag af udrådnet biomasse. Samtidig er temperaturen i gasklokkens vandbad målt ligesom lufttemperatur og tryk er aflæst således at der løbende kan foretages korrektioner af de aflæste gasmængder.

Gasvolumen

Gasvolumen er målt ved aflæsning af vandstand i gasklokkens niveaurør.

Gassammensætning

Gassens indhold af CH4 (%) og H2S (ppm) er målt på stedet med en gasmåler koblet til en gummislange på udløbsventilen.

Tømning af gasklokken

Efter udtag af udrådnet biomasse er gasklokken tømt gennem topventilen. Herefter er sket efterfyldning af vand i gasklokkens vandbad således at vandstanden står på samme sted hver dag efter tømning af gasklokken.

Kontrol af gassammensætning

Til kontrol af rutinemålingen af gassammensætningen er gasprøver lejlighedsvis udtaget og sendt til kontrolmålinger på gaskromatograf på Danmarks Tekniske Universitet.

Lækagekontrol

Lækagekontrol er udført regelmæssigt under forsøgene.

4.3.3.2 Indsamling og bearbejdning af driftsdata.

Under forsøgene blev der dagligt indsamlet og registreret følgende driftsdata:
Tidspunkt og mængde indfødt/udtaget biomasse
pH og temperatur i den udrådnede biomasse
Aflæst gasmængde, metanindhold, svovlbrinteindhold, lufttryk, lufttemperatur og temperatur i gasklokken
Eventuelle kommentarer om driften

Måling af pH og temperatur er foretaget med en pH måler af typen WTW pH 330. Måleinstrumentet kalibreres 1 gang om ugen på Sjölundaverkets laboratorium.

Nøjagtigheden for instrumentet er: ±0,01 for pH-måling og ±0,1 ºC for temperaturmåling

Måling af gassammensætningen blev foretaget med en måler af typen Gasurveyor 431 Portable Gas Detector, GMI Gas Measurement Instruments Ltd. Måleområdet og nøjagtigheden for de to komponenter er:

CH4 i området 10-100% gas ± (2.0% gas + 3% af aflæsning)
H2S i området 0-200 ppm ± (2 ppm + 10% af aflæsning)

Herudover er der rutinemæssigt en gang om ugen foretaget kemiske analyser på den udrådnede biomasse for at kunne følge processen, identificere driftsproblemer og kontrollere at driftsændringer har den ønskede effekt.

Følgende parametre indgik i programmet:
HCO3, VFA
TS/VS, COD
pH
P-tot, N-NH4 og N-tot

Alle parametre er analyseret på Sjölundaverkets akkrediterede laboratorium.

Endelig er der løbende foretaget beregninger og optegnet grafer til kontrol af udviklingen i:
Metanindhold
Metanproduktion pr. døgn
Metanproduktion som funktion af tilført VS
Akkumuleret mængde produceret metan i forhold til den akkumulerede mængde tilførte VS
Nedbrydningsgrad af det organiske materiale

4.3.3.3 Driftskorrektioner

Ved nogle opstarter og i enkelte tilfælde under fuld drift er der indtrådt driftsforstyrrelser som har krævet korrigerende indgreb i driften. Følgende driftskorrektioner har været foretaget under forsøgene.
Ved pludselig pH-reduktion i reaktoren er indfødningen ophørt indtil pH igen er stabiliseret.
Ved reduktion af alkaliniteten til et lavt niveau er der tilsat NaHCO3
Ved forhøjet ammoniumkoncentration (optrådte ved opstarten 2. gang med podemateriale fra Kalmar) blev indholdet i rådnetankene fortyndet med vand og nyt podemateriale fra rådnetanke i normal drift blev tilsat.

Biomasse med indhold af store plaststykker viste sig i forsøgenes 2 runde at tilstoppe indfødningsventilen og at stoppe omrøringen i en reaktor. Herefter blev de store plaststykker sigtet fra i en meget grov sigte med maskevidde 25 mm se figur 4.3.3. Den frasigtede mængde udgjorde kun en meget lille del af affaldet således at det ikke forventes at have betydning for bestemmelsen af metanudbyttet målt som produceret gas i forhold til tilført VS.

 

Figur 4.3.3:
Plasttilbageholdelse på sigte med maskevidde 25 mm efter sigtning af 0,4 l biomasse med højt plastindhold

4.3.4 Opstart af forsøg

Opstarten af det enkelte forsøg blev baseret på podemateriale fra et fuldskala biogasanlæg i normal drift med termofil udrådning. Det blev der tilstræbt at tilsætningen af biomasse skete med jævnt stigende belastning indtil fuld belastning var opnået.

Ved de to første forsøgsrunder blev benyttet podematerialet fra Kalmar biogasanlæg, der udrådner landbrugsaffald og slagteriaffald. Da ammoniumindholdet i dette podemateriale steg til hæmmende koncentrationer i anden forsøgsrunde blev der skiftet til podemateriale fra Vänersborgs biogasanlæg, som udrådner kildesorteret husholdningsaffald.

Podematerialet blev typisk udtaget om formiddagen og transporteret til Malmø, hvor det direkte blev indfødt i rådnetankene således at opvarmningen til termofil udrådning (55 ºC) kunne påbegyndes i løbet af eftermiddagen. Selve opstarten med den første indfødning skete så næste morgen. I et enkelt tilfælde kom podematerialet først frem om morgenen således at det stod ca. 1 døgn i rådnetanken før indfødningen startede.

Opstarten blev påbegyndt med 10 l podemateriale og med en startbelastning på 0,57 l biomasse med tørstofindhold på ca. 5% jævnt stigende til en belastning på 1,33 l biomasse ved fuld dosering. Figur 4.3.4 viser den tilsatte mængde biomasse og den organiske belastnings stigning under indkøringen. Med udgangspunkt i 10 l podemateriale ved starten blev fuld ind og udtag opnået efter 19 døgn. De første 14 dage blev der således alene tilført biomasse og ikke udtaget udrådnet materiale bortset fra at der hver dag blev udtaget 100 ml til analyse.

Den valgte strategi medførte at den organiske belastningen blev øget jævnt fra ca. 2,43 kgVS/m3, døgn i begyndelsen til 2,83 kgVS/m3, døgn.

 

Figur 4.3.4:
Tilførsel af biomasse pr døgn (liter/døgn) og organisk belastning (kg VSind/m3, døgn) ved opstart af udrådningsforsøgene.

4.3.5 Bestemmelse af metanudbyttet.

Efter etablering af en længere periode med stabil drift er en sammenhængende periode på 10 dage valgt til bedømmelse af metanudbyttet for hver type affald. Det bestemmes ved lineær regression af sammenhængen mellem den akkumulerede metanproduktion som funktion af den tilførte mængde organiske stof opmålt som VS, som det fremgår af figur 4.3.5, hvor sammenhængen og det beregnede metanudbytte er angivet for tre forskellige typer affald.

 

Figur 4.3.5:
Akkumuleret metanproduktion som funktion af akkumuleret tilførsel af organisk stof målt som VS

Sammenhængen har i alle tilfælde været lineær og altid med en regressionskoefficient > 0,997.

4.3.6 Efterafgasning og karakterisering af udrådnet biomasse ved forsøgets afslutning

Efter en tilstrækkelig lang periode med stabil drift blev indfødningen af biomasse stoppet. 1,5 l udrådnet biomasse blev udtaget af reaktoren og sendt til DTU til efterudrådning i batchforsøg se afsnit 4.4.

Den resterende mængde på ca. 18,5 l blev efterudrådnet i pilotrådnetanken indtil gasproduktionen ophørte. Herefter blev rådnetanken tømt og den resterende mængde materiale blev opmålt og karakteriseret herunder blev indhold af papir, plast, grus og lign. registreret.

4.4 Rötförsök i pilot-skala: Resultat

Åsa Svärd och Jes la Cour Jansen, Avdelningen för Vattenförsörjnings- och Avloppsteknik, Lunds Tekniska Högskola.

4.4.1 Dataöversikt

I detta kapitel redovisas samlade data från de fyra rötomgångarna som genomförts på försöksstationen på Sjölunda reningsverk i Malmö. Datamaterialet omfattar resultat från rötrestanalyser, resultat från kontroll av metanproduktionens utveckling under ett dygn, bearbetade resultat som innefattar bl.a. nedbrytningsgrad, metanproduktion per dygn, metanproduktion per mängd tillfört organiskt material och metanutbyte, uppdelad/sorterad data och resultat från efterutrötning och analyser av färdigrötat avfall.

4.4.1.1 Resultat från veckoanalyser av rötresten

Under driften av rötkamrarna har ett prov per dygn tagits ut. Ett prov per vecka har analyserats för följande parametrar:
HCO3, VFA
TS/VS, COD
P-tot, NH4-N och N-tot

Vätekarbonathalten och andelen flyktiga fettsyror kan användas för att beräkna bikarbonatalkaliteten (BA). BA-halten för respektive avfallstyp från uppstart till och med fulldriftsperioden visas i figur 4.4.1 nedan.

 

 

 

 

Figur 4.4.1:
BA-halten i rötresten för varje avfallstyp rötad under respektive rötomgång a-d

För vissa avfallstyper har BA-halten sjunkit till värden ner mot 1000, speciellt i uppstartsperioden. BA-halten har därför i vissa fall höjts genom att tillsätta doser av natriumvätekarbonat (NaHCO3).

Ett mått på andelen flyktiga fettsyror (VFA) under belastningsperioden (uppstart och fulldrift) har erhållits genom att analysera halten av acetat i rötresten.

Acetathalten visas i figur 4.4.2.

 

 

 

 

Figur 4.4.2:
VFA-halten (som acetat) i rötresten för varje avfallstyp rötad under rötomgång a-d

Under omgång b och c var acetathalten initialt högre (1000-2000 mg/l) i samband med uppstarten men stabiliserade sig vid ett lägre värde för de flesta avfall. För Ma_K_A (kökskvarnsavfall i Malmö) stabiliserade sig acetathalten inte, varken under rötomgång c eller d.

Som ett mått på hur mycket organiskt material som bryts ned under rötningen har VS-halten (volatile solids) och COD-halten analyserats varje vecka från uppstart fram till inmatningsstopp. Eftersom rötrestmaterialet sedimenterar ganska snabbt har det varit svårt att ta ut representativa prover. VS-halten visas i figur 4.4.3 och COD-halten visas i figur 4.4.4.

 

 

 

 

Figur 4.4.3:
VS-halten (som % av TS) i rötresten för varje avfallstyp rötad under rötomgång a-d
  

 

 

 

 

Figur 4.4.4:
COD-halten i rötresten för varje avfallstyp rötad under rötomgång a-d

VS-halten har i de flesta fall minskat från runt 80 % (av TS) till runt 65 % (av TS). Det organiska innehållet vid rötning av Ma_K_A har emellertid inte brutits ned särkilt väl och VS-innehållet ligger därför högt under bägge testperioderna c och d. De tillfälligt höga värdena på VS-halten under vecka 11 i rötomgång b förklaras förmodligen av att uttag/analys av rötrestprov gjorts på felaktigt sätt.

Även COD-halten verkar överlag minska, med vissa undantag. Variationerna i COD-halten är i vissa fall stora på prover uttagna med bara en veckas intervall, framförallt under rötomgång c och d, vilket gör att COD-halterna inte använts för några vidare driftskontroller.

Näringsinnehållet i rötkamrarna har analyserats som totalfosfor, ammoniumkväve och totalkväve.

Totalfosforhalten visas i figur 4.4.5.

 

 

 

 

Figur 4.4.5:
Totalfosfor i rötresten för varje avfallstyp rötad under rötomgång a-d

Ammoniumkväve visas i figur 4.4.6.

 

 

 

 

Figur 4.4.6:
Ammoniumkväve (NH4-N) i rötresten för varje avfallstyp rötad under rötomgång a-d

Ammoniumhalten startar vid ett högre värde, runt 2000 mg/l men stabiliserar sig i de flesta fall runt 500 mg/l, efter att fulldrift uppnåtts. Förklaringen till detta är att ympen innehåller mer ammonium än inmatat avfall. När ympen byts ut mot avfallet minskar ammoniumhalten för alla avfallstyper utom Ma_K_A. Vid rötningen av Ma_K_A stoppades inmatningen vid flera tillfällen får återhämtning och när avfall matades in var det oftast en mindre mängd som tillfördes än i övriga rötkamrar därför byttes aldrig ympen ut i lika stor utsträckning, vilket förklarar en högre ammoniumhalt under hela testperioden i omgång c och d.

Den höga ammoniumhalten (nästan 3000 mg/l) i omgång b kan förklaras av ett högre ammoniuminnehåll i ympmaterialet (pga. att högre andel slaktavfall än tidigare rötades).

Den höga ammoniumhalten gav problem och en mer utdragen uppstartsperiod. I de två sista omgångarna användes istället ymp från Vänersborg.

Totalkvävehalten visas i figur 4.4.7.

 

 

 

 

Figur 4.4.7:
Totalkvävehalten (N-tot) i rötresten för varje avfallstyp rötad under rötomgång a-d

Även här syns ett högre kväveinnehåll initialt i omgång b, pga. den kväverika ympen.

4.4.1.2 Resultat från dagliga analyser av rötresten

Temperatur och pH har mätts på de dagligen uttagna rötrestproverna för kontroll av driften.

pH-värde för varje dag under hela driftperioden, från uppstart till och med efterutrötning, visas i figur 4.4.8.

pH-värdet har tenderat att minska under uppstarten för att stabilisera sig runt 7. Vid slutet av testperioden, vid stoppad inmatning och efterutrötning, har pH stigit åter. Vid plötsliga pH-minskningar har natriumvätekarbonat tillsatts för att höja alkaliteten.

Temperaturen i rötkamrarna har varit inställd på 55 ºC vilket kontrollerats genom temperaturmätning av rötresten varje dag. Uppmätt temperatur under hela testperioden visas i figur 4.4.9.

Temperaturen har som synes varierat lite grann kring 55 ºC. Dessa variationer har emellertid inte medfört någon driftstörning. Den låga temperatur som uppmättes i mitten av juli i första rötomgången (Ho_I_Aa_A) orsakades av att ett överhettningsskydd löste ut två dagar i rad vilket stängde av uppvärmningen.

 

 

 

 

Figur 4.4.8:
pH i rötresten för varje avfallstyp rötad under rötomgång a-d. Ett värde per dygn.

 

 

 

 

Figur 4.4.9:
Rötrestens temperatur för varje avfallstyp rötad under rötomgång a-d. Ett värde per dygn.

4.4.1.3 Kontroll av metanutvecklingen under ett dygn

under rötomgång b-d har gasproduktionen avlästs flera gånger under samma dygn för att kontrollera hur långt efter inmatningen som metanproduktionen kommer igång och om den avtar eller faktiskt avstannar efter en viss tid.

Den samlade metanproduktionen under ett dygn visas i figur 4.4.10.

 

 

 

 

Figur 4.4.10:
Kontroll av metanproduktionen under ett dygn. Totalt bildad metanmängd vid olika tidpunkter för varje avfallstyp rötad under rötomgång b-d. Under första rötomgången (a) gjordes ej denna kontroll.

Metangasen produceras snabbast precis i början av mätningarna (strax efter inmatning) därefter är den ganska jämn ett tag för att plana ut under slutet av mätperioden. Metanproduktionen stannar aldrig av helt.

I omgång b blev inmatningsventilerna för två av rötkamrarna (Ho_F_He_A och Gr_I_Gr_A) utbytta samma dag som mätningarna gjordes. Bytet gjordes någon timme efter inmatning vilket kan förklara att dessa avfalls metanutveckling inte följer de övriga.

4.4.1.4 Bearbetade data

Utifrån dagliga mätningar och analyser gjorda en gång per vecka har ett antal parametrar beräknats. Dessa har använts för kontroll av driften och för att slutligen utvärdera respektive avfallstyps metanutbyte. Följande parametrar kommer att visas i detta avsnitt:
Metaninnehåll
Metanproduktion per dygn
Nedbrytningsgrad
Metanproduktion per tillförd mängd organiskt material för varje dygn
Ackumulerad mängd producerad metan mot ackumulerad mängd tillfört organiskt material (VS) under en utvald stabil period (tio dygn)

Figur 4.4.11 visar metaninnehållet i producerad gas från respektive avfallstyp under hela testperioden (från uppstart till och med efterutrötning).

Figur 4.4.12 visar den dagliga metanproduktionen uttryckt i normalkubikmeter (dvs. uppmätta värden är omräknade till normaltryck, 1 atm och normaltemperatur, 0 ºC).

 

 

 

 

Figur 4.4.11:
Metanhalt i dagligen producerad biogas

Metanhalten har vid fulldrift legat runt 65 % med undantag för driftstörningar. Vid stoppad inmatning syns en tydlig minskning av metanhalten. Vid rötning av avfallstypen Ma_K_A i omgångarna c och d stabiliserar sig dock aldrig metanhalten.

Den låga metanhalten för Ho_I_Aa_A i mitten av juli under omgång a sammanfaller med att värmningen stängdes av pga. utlöst överhettningsskydd. Metanproduktionen per dygn var också låg under denna period men hämtar sig efter ett par veckor.

Metanproduktionen per dygn stiger gradvis under uppstartsperioden, stabiliserar sig under en period och faller relativt snabbt efter stoppad inmatning.

Den plötsliga stigningen för Ho_I_He_A i omgång a förklaras av att en läcka tätades i början av augusti. Samma fenomen syns tydligt för Aa_I_Aa_A i rötomgång d där en läcka hittades i mitten av maj.

 

 

 

 

Figur 4.4.12:
Metanproduktion per dygn (Nm3 CH4 per dygn)

Nedbrytningsgrad har beräknats utifrån gjorda analyser av VS-innehållet i rötresten och ger ett mått på hur mycket av det organiska material som tillförts rötkammaren som brutits ned.

Nedbrytningsgraden visas i figur 4.4.13.

 

 

 

 

Figur 4.4.13:
Nedbrytningsgrad för varje avfallstyp rötad under rötomgång a-d.

Nedbrytningsgraden stabiliserar sig kring 80 % för alla avfall som uppnår stabil drift. För Ma_K_A som ej uppnår stabil drift är nedbrytningsgraden låg.

I tabel 4.4.1 visas den dagliga metanproduktionen per inmatad VS under den "stabila" driftperioden. Med "stabil" avses här en period som börjar någon eller några veckor efter att full inmatning påbörjats (då någorlunda "normala" värden uppmätts och ympens påverkan är väsentligt reducerad) och som slutar när inmatningen stoppas och efterutrötningen påbörjas. Inom en "stabil" driftperiod kan tillfälliga driftstörningar ha skett som t.ex. motorhaverier, läckage, uppvärmningsproblem, vilket förklarar en del låga värden i tabellen. Den utvalda 10 dygnsperioden för utvärdering har inte inkluderat någon period med någon sådan driftstörning.

Variationer i metanproduktionen beror delvis på att avläst gasproduktion och inmatning av nytt avfall inte skett på exakt samma tidpunkt varje dag. Speciellt förekommer sådana avvikelser under helger.

För Ma_K_A finns det inga resultat eftersom försöksrötningarna av detta avfall (i omgång c och d) aldrig uppnådde stabil drift.

Tabel 4.4.1.
Metanproduktion i Nm3 per ton VSin och dygn för den stabila driftperioden. (Gråmarkerade fält anger den utvärderade 10-dygnsperioden).

Se her!

Figur 4.4.14 visar den ackumulerade metanproduktionen som funktion av den ackumulerade mängden organiskt material som tillförts under de utvalda 10-dygnsperioderna. Till datapunkterna har anpassats en linjär regressionslinje för varje avfallstyp. Lutningen på respektive regressionslinje ger metanutbytet som Nm3 metan per kg VSin.

 

 

 

 

Figur 4.4.14:
Ackumulerad metanproduktion som funktion av ackumulerad mängd tillförd VS under de utvalda 10-dygnsperioderna

Ma_K_A utgår i omgång c och d eftersom stabil fulldrift aldrig uppnåddes.

Anpassningen av linjerna till punkterna är god för alla avfallstyperna. Alla linjer har ett R2-värde över 0,997, dvs. nästan 1.

4.4.2 Uppdelad/Sorterad data

I detta avsnitt har de beräknade metanutbytena använts för att jämföra olika parametrar som skiljer avfallen åt.

I tabel 4.4.2 visas alla metanutbyten som uppmätts under testomgångarna. Avfallens ursprung och förbehandlingsmetod presenteras.

Tabel 4.4.2.
Metanutbyte som Nm3 CH4 per ton VSin (organiskt innehåll) för respektive förbehandlingsmetod. De avfallstyper som ej kunnat utvärderas eftersom ej stabil drift uppnåtts markeras med streck.

 

 

Skivsikt

Skruv-
separator

Shredder +
magnet

Kökskvarnar

Kolv-
separator

011003

Gr_Gr_A

 

 

289

 

 

010514

Ho_I_He_A

347

 

 

 

 

011001

Ho_I_He_A

340

 

 

 

 

011001

Ho_F_He_A

349

 

 

 

 

010521

Ho_I_Aa_A

 

275

 

 

 

020116

Ko_I_He_A

353

 

 

 

 

020321

Ko_I_He_A

322

 

 

 

 

020116

Ko_F_He_A

353

 

 

 

 

011001

Ve_F_He_A

311

 

 

 

 

020408

Ve_F_Aa_A

 

319

 

 

 

020116

Aa_I_He_A

328

 

 

 

 

010521

Aa_ I_ Aa_ A

 

367

 

 

 

020408

Aa_I_Aa_A

 

410

 

 

 

010927

Aa_F_Aa_A

 

400

 

 

 

020201

Ma_K_A

 

 

 

-

 

020417

Ma_K_A

 

 

 

-

 

020416

Ma_S_TP_A

 

 

 

 

284


I tabel 4.4.3 visas medelvärden (och standardavvikelser) för metanutbyten av avfall med samma karaktär i fråga om förbehandlingsmetod, ursprung, köksemballage och säcktyp.

Tabel 4.4.3.
Beräknade medelvärden av metanutbyten (Nm3 CH4 per ton inmatad VS) tillsammans med standardavvikelse och antal testade avfall av respektive typ (n) för jämförelse av olika förbehandlingsmetod, ursprung, köksemballage, säcktyp. Medelvärden för avfall teströtade med respektive ymp och avfall i respektive rötomgång har också tagits med

 

Metanutbyte
Nm3 CH4 per ton VSin

Standard- avvikelse

n

 

Förbehandling

 

 

 

Skruvseparator

354

57

5

Skivsikt

338

16

8

Ursprung

 

 

 

Individuella avfallskärl

337

40

9

Gemensamma avfallskärl

336

40

6

Emballage i köket

 

 

 

Plast

351

36

9

Papper

314

35

6

Säcktyp

 

 

 

Papper

329

31

4

Ingen

339

43

11

Ymp

 

 

 

Kalmar

335

41

8

Vänersborg

338

39

7

Rötomgång

 

 

 

1

330

48

3

2

338

42

5

3

345

14

3

4

323

58

4


De största skillnaderna hittas i jämförelse mellan förbehandlingstyperna skruvseparator och skivsikt och i jämförelse mellan plast och papper som emballage i köket. Skillnaden mellan plast och papper som emballage har visat sig statistiskt signifikant vid tvåsidigt t-test på en 90 % nivå, men skillnaden mellan förbehandlingstyperna är inte statistiskt signifikant.

4.4.3 Efterutrötningsresultat

I tabel 4.4.4 och tabel 4.4.5 visas resultat av de analyser och mätningar som gjorts på rötresten efter att inmatningen stoppats i respektive rötomgång.

Restmetanutbyte har mätts på en del av rötresten genom batchförsök på DTU samtidigt som återstående rötrest efterutrötats i pilotrötkamrarna på Sjölunda.

Tabel 4.4.4.
Restmetanutbyte mätt dels på DTU och dels på Sjölunda samt analysresultat av DLGs analyser av rötrest uttagen första dagen efter inmatningsstopp.

Avfallstyp

 

Restme- tanutbyte
(DTU)
Nm3 CH4 per
ton VSin

Restmetan
utbyte (Sjölunda)
Nm3 CH4 per
ton VSin

Råfett
%
av TS

Rå- pro- tein
%
av TS

Ved- ämne
%
av TS

Aska
%
av TS

EFOS
%
av VS

Stärk- else
%
av TS

Socker
%
av TS

Ho_I_He_A

38

70

6

27

15

28

47

 

 

Aa_I_ Aa_A

48

27

8

22

19

30

36

0,2

 

Ho_I_Aa_A

48

75 *

 

 

 

 

 

 

 

Ho_F_He_A

25

47

 

 

 

 

 

 

 

Ho_I_He_A

53

25 *

5

24

16

30

46

0,3

0,8

Ve_F_He_A

35

31

5

21

16

38

40

0,7

0,3

Gr_I_Gr_A

72

4 *

7

23

16

32

50

0,9

 

Aa_F_Aa_A

35

39

 

 

 

 

 

 

 

Ko_F_He_A

42

20

7

22

8

38

51

0,4

0,1

Aa_I_He_A

-

13

 

 

 

 

 

 

 

Ko_I_He_A

43

14

6

22

19

27

39

0,3

0,3

Ma_K_A

166

30

7

21

13

34

39

9,9

0,0

Ve_F_Aa_A

35

13

5

22

14

31

48

0,3

0,0

Aa_I_Aa_A

44

5

4

20

9

39

57

0,4

0,3

Ko_I_He_A

37

27

 

 

 

 

 

 

 

Ma_S_TP_A

35

6

7

20

13

35

50

0,3

0,0

Ma_K_A

13

0

6

18

16

35

44

0,3

0,2

* Efterutrötningen stoppades medan rötresten fortfarande gav en del gas, dvs värdet får anses som minimumvärde

Tabel 4.4.5.
Resultat av ALcontrols analyser av rötrest uttagen första dagen efter inmatningsstopp. Endast sex av 17 avfall har analyserats pga. för liten torr mängd i uttaget prov.

Avfallstyp

 

Glöd-
rest
%
av TS

VS
   
%
av TS

K
  
%
av TS

Tot P
   
%
av TS

Tot N
  
%
av TS

Kol
  
%
av TS

Väte
  
%
av TS

Tot S
  
%
av TS

Värme- värde
MJ per
kg TS

Cl
  
g per
100 g

Ho_I_He_A

31

69

2,9

0,7

4,9

43

6,1

0,4

18

1,7

Gr_I_Gr_A

34

66

3,4

1,3

4,0

44

6,1

0,5

16

1,6

Ve_F_Aa_A

32

69

4,5

0,8

3,3

39

5,1

0,5

17

3,1

Aa_I_Aa_A

40

60

4,9

1,0

2,8

32

4,3

0,6

15

4,3

Ma_S_TP_A

36

64

3,9

0,9

3,1

36

4,7

0,6

16

3,7

Ma_K_A

35

65

2,8

0,8

2,7

36

4,9

0,5

16

2,8