Miljøprojekt, 1085 – Måling af tungmetaller i dansk dagrenovation og småt brændbart

Der er udført indirekte analyse ved hjælp af tre forbrændingsanlæg henholdsvis i Århus, Taastrup og Herning. I det følgende vil forbrændingstestene blive gennemgået separat for hvert anlæg idet teknologien og lokaliteten er afgørende for udførelsen af testen. Resultaterne af testene gennemgås samlet da de er fuldt sammenlignelige. I tabel 1 ses en oversigt over de anvendte anlæg og de udmålte fraktioner.

Dansk dagrenovation og indsamlingssystemer beskrives ved at teste dagrenovation indsamlet med de tre følgende metoder:

De tre første dagrenovationssystemer har sammenlignelige indsamlingsordninger for farligt affald som f.eks. batterier og det vurderes derfor ikke at dette vil påvirke resultatet. Det fjerde dagrenovationssystem medtages fordi det har en speciel og velfungerende ordning for farligt og problem affald.

De fire systemer er beskrevet senere men adskiller sig hovedsageligt ved muligheden og derved hyppigheden af fejlplacerede emner. Da der antages en sammenhæng mellem forurening, med f.eks. tungmetaller, og fejlplacerede emner, forventes en målbar forskel i kemisk sammensætning. Herudover analyseres småt brændbart fra genbrugsstationer i københavnsområdet forår og efterår for at kunne beregne indholdet i husholdningsaffald. Det blandede affald er analyseret på et anlæg for at kunne beregne den kemiske sammensætning af erhvervsaffald.

Tabel 1 Oversigt over affaldstyper analyseret ved indirekte analyse på givne anlæg.

4.1 Forbrændingstest Århus

Forbrændingstesten i Århus er udført over en uge i sommeren 2003 på 1200 ton dagrenovation. Sideløbende med forbrændingstesten blev også andre fraktioner prøvetaget som beskrevet i det følgende. Testen blev udført på ovnlinje 3, der var en 8 ton/time ristefyret ovn med semitør røggasrensning uden rensning for dioxin og deNO_x ^[6]. Herudover blev der udført en udmåling af blandet affald under normal drift på anlægget som helhed og med rutinemålinger som udgangspunkt. Dog var det nødvendigt på flere områder at tilpasse rutinemålingerne så de svarede til forbrændingstesten.

4.1.1 Affald

Forbrændingstesten blev udført på rest dagrenovation, hvilket defineres som den del af dagrenovationen der var tilbage efter en del af det organiske affald var frasorteret (dette blev prøvetaget sideløbende med testen). Testen sammenlignes med normal drift med blandet affald, de resterende fraktioner ses af figur 1 og beskrives nærmere i det følgende.

Det affald, der normalt blev indfyret i forbrændingsanlægget, var sammensat af husholdningsaffald og erhvervsaffald og kaldes blandet affald. Husholdningsaffaldet bestod af fraktionen ”Andet brændbart” og ”Dagrenovation”.

4.1.1.1 Dagrenovation

For at kunne udtale sig om indholdet i dagrenovation i det århusianske system skulle både rest dagrenovation og organisk affald udmåles. Fraktionen organisk dagrenovation var en delmængde af dagrenovationen og sorteredes fra ved optisk sortering. Den organiske fraktion gik til bioforgasning efter behandling og homogenisering i en DeWaster. Da fraktionerne herfra var væsentligt mere homogene end rest dagrenovationen prøvetages de direkte fra DeWasteren over en uge (direkte analyse). Rest dagrenovationen blev grundet dens inhomogenitet udmålt ved forbrændingstest (indirekte analyse), den kemiske sammensætning for dagrenovation er en vægtet sum af de to nævnte analyser.

4.1.1.2 Andet brændbart

Denne affaldstype bestod af flere forbrændingsegnede fraktioner, der stammede fra husholdninger eller mindre erhverv. Langt den største affaldstype var småt brændbart fra genbrugsstationer. Af andre typer, der var indeholdt kan nævnes stort brændbart fra genbrugsstationer og storskrald. Det kan ikke umiddelbart estimeres, hvor stor en del af dette affald der var erhvervsaffald, men det skønnes at den største del af affaldstypen stammer fra private. I det følgende antages affaldstypen småt brændbart at kunne repræsentere affaldstypen ”Andet brændbart”, idet småt brændbart er den største delfraktion. Storskrald og stort brændbart antages ikke at være mere forurenede end småt brændbart idet de to førstnævnte blot indeholder mængdemæssigt mere træ /Petersen, C., 2003/. Samtidigt formodes stort brændbart og storskrald at have en lidt højere brændværdi samt lavere vandindhold, men der er ikke korrigeret herfor.

4.1.1.3 Erhvervsaffald

Erhvervsaffaldet er ikke testet, da det blandede affald er udmålt og erhvervsaffaldet er den eneste ikke karakteriserede affaldstype i blandet affald, kan sammensætningen beregnes.

4.1.2 Testforløb

Forbrændingstesten i Århus på dagrenovation er udført over en uge på en ovnlinje og en uge på blandet affald på alle ovnlinjer. Udmålingen af den organiske fraktion ved direkte analyse bliver beskrevet sammen med forbrændingstesten under prøvetagning, selv om den reelt fandt sted separat.

4.1.2.1 Tekniske ændringer ved anlægget

Da anlægget ikke holder slagge og kedelaske produceret på de tre ovnlinjer adskilt krævedes nogen tilpasning inden forsøgsstart. Tilpasningen bestod hovedsageligt i separat udtag af slagge og kedelaskeudtag.

4.1.2.2 Indsamling af affald

Århus Kommunale Værker var ansvarlige for leveringen af affald til testen. Sorteret rest dagrenovationen kommer til forbrændingsanlæggets affaldssilo fra det nærliggende sorteringsanlæg. Den daglige mængde leveret er mindre end ovnens kapacitet og der blev derfor opbygget et lager fra en uge før forsøgsstart. Lagerets størrelse var dimensioneret således at der var en buffer af rest dagrenovation til rådighed i siloen ud over hvad der skulle bruges til testen.

4.1.2.3 Forbrænding

Forbrændingen af rest dagrenovation viste sig at medføre en række komplikationer. Rest dagrenovation har en lavere brændværdi end blandet affald, som normalt brændes, og har herudover et højt vandindhold og en homogen kompakt struktur. Disse tre faktorer tilsammen betød, at opstarten med rest dagrenovation blev problemfyldt, men stabile forhold blev opnået inden forsøgsperiodens start. Forbrændingen var tilnærmelsesvis stabil under forbrændingstesten, dog med et par større udsving, hvilket er nærmere beskrevet i bilag A. Varigheden af forbrændingstesten på en uge, bidrog til problemerne med forbrændingen, idet dette indebærer mange vagtskift og dermed tab af driftserfaringer med denne specielle forbrænding.

4.1.2.4 Monitering af massebalance

Affaldet blev indvejet med kranvægten, der blev kalibreret, dog uden behov for justering. Usikkerheden på kranvægten vurderes til maksimalt ±10 %.

Den tilsatte kalkmængde registreres elektronisk og kalibreres ved måling af forbruget i perioden fra opbevaringssiloen og usikkerhed vurderes til maksimalt ±10 %.

Efter slaggen forlader ovnen er den tør men da den køles i et vandbad optager den vand og derfor prøvetages slaggen til tørstofbestemmelser som den forlader slaggekølingssystemet. Slaggen lander herefter i en gravekasse, og transporteres herfra til containere vha. bobcat. Containerne vejes og tømmes en gang dagligt på en separat plads på et slaggedepot med fast underlag, hvor slaggen tildækkes med presenning indtil harpning. Slaggen lagres ikke yderligere før oparbejdningen, der er detaljeret beskrevet senere i rapporten.

Røggasrensningsrestproduktet opsamles i restproduktsiloen, der tømmes før og efter testen for massebestemmelse ved hjælp af brovægten på anlægget. Usikkerheden på brovægten er ±5 % og den samlede usikkerhed på målingen vurderes til mindre end ±10 %.

Kedelasken opsamles tre forskellige steder, to steder under kedel og et sted under kedelens kuglerens. Kedelasken vejes hver gang containeren er fyldt og massen registreres. Da denne måling ligeledes foregår via brovægten vurderes usikkerheden på niveau med røggasrensningsrestproduktet.

Røggassen moniteres med de installerede kontinuerte måleinstrumenter, som anlægget er i besiddelse af. Disse data anvendes til beregninger af massebalance. Data fra de udførte stikprøvemålinger, se næste afsnit, benyttes til kalibrering af måleinstrumenter. Usikkerheden på de kontinuerte målinger vurderes til mindre end ±20 %.

4.1.3 Prøvetagning

Slaggen til tørstofbestemmelse prøvetages i det frit fald efter vandbadet inden det lander i gravekassen. Der udtages prøver to gange hver anden time i 8 timer pr. dag, og prøverne henstår i åbne beholdere så samme fordampning som den resterende slagge kan forventes. Halvdelen af hver dagsprøve tørres og den samlede prøve for hele forsøget består af mere end 50 kg. Usikkerheden på tørstofbestemmelsen og prøvetagning vurderes til mindre end±5 %.

Slaggen til de resterende analyser prøvetages under harpning ^[7], idet den i forbindelse med harpning kan blandes og fordi der under harpning er adgang til en frit faldende strøm af slagge, hvilket er optimalt for prøvetagningen. Biprodukterne fra harpningen i form af jernskrot og sigterest prøvetages ikke, grundet deres ringe masse, men indgår med en skønnet kemisk sammensætning. Under harpningen udtages prøver i det frie fald ca. hvert halve minut hvilket giver ca. 120 delprøver der blandes og deles repræsentativt til 5 delprøver af 6-8 kg. Usikkerheden på slaggeanalyser vurderes senere.

Kedelasken er meget lille i masse i forhold til de to andre faste produkter, hvorfor den prøvetages løbende i et frit fald og slutteligt blandes med røggasrensningsproduktet i henhold til den aktuelle massefordeling. Usikkerheden på denne prøvetagning vurderes negligeabel.

I restproduktsiloen forventes ingen opblanding og der prøvetages derfor først efter tømning i en tankvogn, idet restproduktet forventes langt bedre blandet efter fyldning af tankvognen. Herudover giver prøvetagning fra tankvognen adgang til flere forskellige tilfældige steder gennem luger i tanken. Denne primærprøve homogeniseres ved blanding i en tromle og deles først ved tilfældigt udtag og herefter ved keglemetoden. Herudover sker ikke yderligere behandling af prøven før analyse. Denne prøvetagning overholder af praktiske årsager ikke alle principperne i TOS for korrekt prøvetagning, men grundet flyveaskens homogenitet vurderes den tilførte usikkerhed at være moderat.

Røggassen prøvetages tre gange under forbrændingstesten. Hver prøve er to delprøver af en times varighed. Der prøvetages i vertikalt rør i bunden af skorstenen og der traverseres over hele diameteren. Den valgte entreprenør er akkrediteret til disse prøvetagninger og tidspunkterne for måling er på forhånd aftalte (hvorved de er uafhængige af driftsforholdene). Prøvetagningen overholder ikke alle principperne i TOS, men vurderes at være den bedst tilgængelige metode til prøvetagning af varm røggas ved et stort flow.

Det organiske dagrenovation prøvetages i en rørledning efter sortering og behandling i en DeWaster der presser affaldet ud gennem en si og producere en pumpbar biomasse og et rejekt. Både biomasse og rejekt prøvetages hver halve time over en uges produktion. Prøverne blandes ved omrøring, deles, tørres, pulveriseres, homogeniseres og prøvetages igen ved keglemetoden. Idet prøvetagningen følger den i /Jansen et al., 2004/ beskrevne metode forventes der ikke tilført signifikant usikkerhed.

4.1.3.1 Analyse

Vandindholdet i slaggen analyseres på hele primærprøven ved 105°C i 48 timer.

Alle prøver af faste produkter er oplukket med totaloplukning ^[8] for at kunne inkludere alle stoffer i analysen. Oplukning og analyse er udført af Analytica AB og metoderne er nærmere beskrevet i bilag C.

Udvaskning af slagge er på to prøver er udført som L/S 2 og herefter som L/S 10 batch test i overensstemmelse med CEN EN 12457-3 med få afvigelser der ikke vurderes afgørende for resultaterne. Denne udvaskningstest foregår ved blanding af en mængde slagge med dobbelt (eller tidobbelt) mængde vand i en periode. Herefter analyseres væsken (eluatet) for at måle hvilke stoffer der er overført. Der er ud over batchtest udført pH-statiske udvaskningstest hvor pH fastholdes. Eluatet fra udvaskningstestene er analyseret af Analytica AB.

Analysen af røggas er udført af akkrediteret underleverandør og foregår som ved normale analyser af røggassen i overensstemmelse med standardiserede krav fra lovgivende myndighed.

4.2 Forbrændingstest Taastrup

Forbrændingstesten i Taastrup er udført som fire deltest, to i april og to i november 2004. Testen blev udført på Vestforbrænding Taastrup, der havde to identiske ovnlinjer på hver 3 ton/time. Ovnene var ristefyrede og røggasrensningen var semitør uden rensning for dioxin og NO_x. På baggrund af erfaringerne fra Århus blev hver test forkortet til 48 timer, og mængden af affald reduceredes tilsvarende.

4.2.1 Affald

De fire test blev gennemført på tre fraktioner: Københavnsk containerindsamlet dagrenovation, enkelthusstandsindsamlet dagrenovation fra Odense og småt brændbart fra genbrugsstationer i Storkøbenhavn. Den sidste fraktion blev testet både i april og november for at validere metoden og for at registrere en eventuel årstidsvariation. Dagrenovationstyperne til denne test er udvalgt så de sammen med resultaterne fra Århus dækker dansk dagrenovation samt småt brændbart.

4.2.1.1 Enkelthusstandsindsamlet

Dagrenovation indsamlet i tæt-lav byggeri og andet byggeri med decentral affaldsopsamling finder ofte sted i 120-160 l beholdere eller sække. Indsamlingsbeholderen/-stativet er privat, hvormed ejeren har et tilhørsforhold til det placerede affald og er bevidst om muligheden for at blive afsløret i fejlplaceringer. Det er dog yderst sjældent at sådanne afsløringer finder sted og den præventive virkning er derfor begrænset. Affaldsstativet eller beholderens begrænsede volumen er ligeledes med til at definere affaldstypen, idet det ikke er muligt at placere emner større end beholderen.

Med baggrund i det ovenstående vurderes denne affaldstype udsat for hyppigere fejlplaceringer end poseindsamlingen i Århus.

4.2.1.2 Containerindsamlet

Indsamling i 180-600 l containere findes f.eks. i rækkehusbyggerier, etageejendomme og i store husholdninger. Containeren er ofte ikke privat og muligheden for at spore fejlplaceringer tilbage til rette vedkommende er ofte ikke tilstede, hvorfor den præventive virkning er mindre end ved andre indsamlingstyper. Containere tillader placering af store og tunge elementer, hvilket sjældent vil blive opdaget da containerne tømmes maskinelt.

Med baggrund i ovenstående vurderes denne affaldstype udsat for hyppigere fejlplaceringer end både enkelthusstandsindsamling i Odense og poseindsamling i Århus.

4.2.1.3 Småt brændbart

Brændbart affald fra genbrugsstationer er den tredje største kilde modtaget på Vestforbrænding efter husholdningsaffald og erhvervsaffald og udgør 9 % af den forbrændte mængde /Vestforbrænding, 2004/. Med en udmåling af den kemiske sammensætning af småt brændbart bliver beregning af erhvervsaffaldets sammensætning mulig.

Småt brændbart er på trods af kontrollen på genbrugsstationerne en affaldstype med stor mulighed for fejl, hvilket blev erfaret i en undersøgelse fra Amagerforbrænding /Amagerforbrænding, 2004/. I denne undersøgelse, der omfattede 37 containere, blev bl.a. konstateret i alt mere end 200 kg fejlsorteret ikke brændbart affald. Herunder 44 kg PVC, 22 kg elektronik, 22 kg ledninger, 40 kg printerpatroner, 41 kg metal og herudover containere indeholdende store mængder dagrenovation, sod, maling og mineraluld /Amagerforbrænding, 2004/.

Sammensætningen af fraktioner i småt brændbart er ikke kendt, men /Petersen, et al., 2004/ indikerer, at småt brændbart indeholder >50 % træ, papir og haveaffald og >20 % dagrenovation og andet brændbart. Stort brændbart indeholder >90 % træ og møbler /Petersen, et al., 2004/.

4.2.2 Testforløb

4.2.2.1 Tekniske ændringer ved anlægget

Da anlægget ikke holder slagge produceret på de to ovnlinjer adskilt, blev der indført overførsel af slagge fra den ene ovnlinje til transportbånd og derefter separat opsamling i containere. Røggasrensningsrestproduktet opsamles ligeledes normalt samlet, men anlægget har mulighed for at opsamle restprodukt separat og dette udnyttes.

4.2.2.2 Indsamling af affald

Mange genbrugsstationerne i Storkøbenhavn levere normalt affald til Vestforbrænding i Glostrup og levering af småt brændbart var derfor uproblematisk. Der blev leveret affald fra genbrugsstationer i Ballerup, Brøndby, Gentofte, Gladsaxe, Høje-Tåstrup, Lyngby-Taarbæk, Rødovre og Birkerød. Disse genbrugsstationer leverede affald til begge forbrændingstest med småt brændbart.

Leveringen af containeraffald fra København blev udført af R98, der stod for såvel udvælgelsen af ruter samt organisering af transporten. Tre ruter fra indre by og Frederiksberg blev udvalgt, da de indeholdt flest store containere, men små containere (180 l) kunne ikke fuldstændigt undgås. Ligeledes indeholdt affaldet i nogen eller ringe grad dagrenovationslignende erhvervsaffald.

Indsamling af enkelthusstandsindsamlet dagrenovation i mængder på 200 ton på ca. 10 dage kræver omlægning af mange indsamlingsruter samt et stort opland. Det var ikke muligt at fremskaffe denne affaldstype i tilstrækkelig mængde og kvalitet på Sjælland, hvorfor Odense Renovationsselskab forestod indsamlingen, oplagring og omlastning af affaldet samt transport til Taastrup. Der forefindes kun i meget begrænset omfang sammenblanding med andre affaldstyper (containerindsamlet og dagrenovationslignende erhvervsaffald).

4.2.2.3 Forbrænding

Anlægget i Taastrup forbrænder normalt dagrenovation, dagrenovationslignende erhvervsaffald og i ringe grad småt brændbart (fra private, erhverv og en genbrugsplads). Derfor var der ikke forventninger om problemer med forbrænding af dagrenovation som oplevet i Århus.

Den enkelthusstandsindsamlede dagrenovation fra Odense ligner i siloen meget restaffaldet fra Århus og ved forbrænding viste der sig ligeledes mange ligheder. Affaldet er meget homogent, kompakt, med højt vandindhold og lav brændværdi. Mod forventning gav affaldet tilnærmelsesvist de samme problemer i Taastrup med forbrændingen som i Århus. Efter adskillige forsøg på at få forbrændingen til at blive stabil, lykkedes det omsider, men først efter et stort spild af affald til opstart. Forbrændingstesten blev, grundet mangel på affald, forkortet til 24 timer, men blev med en 25 % nedsat energiproduktion gennemført under acceptable forhold.

Containerindsamlet dagrenovation har en sammensætning af fraktioner, som meget ligner det affald der forbrændes på anlægget og der blev ikke observeret forstyrrelser eller uregelmæssigheder.

Forbrænding af småt brændbart gav visse problemer med tilbageforbrænding i tragten og i få tilfælde brand på krandækket. Dette påvirker ikke forsøgsresultaterne bortset fra en periode, hvor krankablerne brændte over og stoppede affaldstilførslen i en kort periode. For de fleste parametre har dette ingen betydning, men i tvivlstilfælde er data fra perioden udeladt.

4.2.2.4 Monitering af massebalance

Affaldet blev indvejet med kranvægten, der løbende blev kalibreret op mod massen indvejet med brovægten. Usikkerheden på kranvægten vurderes til maksimalt ±10 %.

Kalkforbruget blev registreret elektronisk men kunne ikke korrigeres i forsøgsperioden hvorfor korrektionen foregik under normal drift. Dette vurderes ikke at have betydning og usikkerhed vurderes til maksimalt ±10 %..

Efter slaggen forlader ovnen er den tør men da den køles i et vandbad optager den vand og derfor prøvetages slaggen til tørstofbestemmelser som den forlader slaggekølingssystemet. Slaggen transporteres fra anlægget i containere til Vemmelev en til to gange i døgnet, hvor underleverandører står for den videre behandling. Containerne vejes inden transport til slaggedepot, hvor den henligger tre mdr. før prøvetagning. Slaggeoparbejdningen er detaljeret beskrevet i bilag B.

Røggasrensningsrestproduktet opsamles i sække, der sidder i et karruselsystem med vejeceller. Vægten registreres via SRO systemet og enkelte sække kontrolvejes med en afvigelse på mindre end 2 %, usikkerheden på hele målingen vurderes derfor til mindre end 5 %.

Røggassen moniteres med de installerede kontinuerte måleinstrumenter, som anlægget er i besiddelse af og disse data anvendes til beregninger af massebalance. Rutine kalibreringsmålinger anvendes til korrektion af måleresultater. Usikkerheden på de kontinuerte målinger vurderes til mindre end ±15 %.

4.2.3 Prøvetagning

Vandindholdet i slaggen vurderes på hele primærprøven der udtages som to delprøver hver time under hvert forsøg og samlet er på ca. 15-20 kg. Primærprøven opbevares i åbne beholdere og lukkes først når containerne tømmes hvorfor fordampningen vurderes på samme niveau. Usikkerheden på prøvetagning og analyse af slaggens vandindhold vurderes til mindre end 5 %.

Slagge til totalanalyser og udvaskning prøvetages under harpning som beskrevet for forbrændingstesten i Århus.

Da restproduktet ikke kan prøvetages korrekt, når det er havnet i restproduktsækkene, prøvetages dette i et lodret rør under posefilteret. Denne form for prøvetagning medfører risiko for en række fejl, hvorfor et specialdesignet prøveudtag blev udviklet. Til de to første forbrændingstest i april blev et stationært udtag anvendt, hvor en defineret delstrøm blev udtaget til analyse. Der blev kontinuert udtaget ca. 10 % af den producerede mængde. Denne metode blev erstattet af en mere korrekt mekanisk prøvetager i de to følgende test i november, hvorved metoden kommer tæt på at overholde alle principper for korrekt prøvetagning ifølge TOS. Denne metode udtager mellem 100 og 500 g prøve hvert 20. sekund under hele forsøget. Billeder og beskrivelse af de to metoder ses i bilag B. Sidstnævnte metode vurderes at tilføre prøven mindre end 1 % relativ usikkerhed og usikkerheden ved den første metode vurderes at være moderat.

Røggassen blev ikke prøvetaget under forbrændingstesten, idet erfaringerne fra Århus viste, at disse analyser kun i meget ringe grad fremkommer med brugbare oplysninger. En række parametre prøvetages og analyseres kontinuert heriblandt Hg, usikkerheden på denne måling kendes ikke men vurderes at være i størrelsesordenen 50-100 %.

4.3 Forbrændingstest Herning

Forbrændingstesten i Herning blev udført i august 2005. Testen blev gennemført på dagrenovation indsamlet primært i Herning Kommune. Testen blev udført på Knudmoseværket i Herning, der har en ovnlinje på 5 ton/time. Ovnen er ristefyret og røggasrensning er våd (én to trins skrubber) med røggaskondensering og rensning for dioxin samt NO_x. Erfaringerne fra tidligere test muliggør en forkortelse af forbrændingstesten til 12 timer, hvorved forbruget af affald blev yderligere reduceret.

4.3.1 Affald

Denne forbrændingstest behandlede dagrenovation indsamlet ved private husholdninger i Herning samt omegnskommuner. Indsamlingssystemet i Herning er indrettet som i de fleste danske byer, men adskiller sig ved en speciel ordning for problemaffald. Alle husstande tilbydes en speciel ”problem” p-kasse til indsamling af en række fraktioner af dagrenovationen, som anses for at være problematiske ved forbrænding eller som besidder en genanvendelsesværdi. Ordningen er meget populær og derved meget udbredt og kommunen informerer løbende borgerne med henblik på stadig forbedring af effektiviteten. Indholdet af p-kassen sorteres og slutdisponeres som en separat affaldsstrøm, hvorved der forventes et formindsket indhold af tungmetaller i dagrenovationen fra området. Indholdet i p-kassen blev ikke analyseret, hvorfor denne test ikke indgår i de generelle tal for dansk dagrenovation.

4.3.2 Testforløb

4.3.2.1 Tekniske ændringer ved anlægget

For at kunne fastslå den producerede slagges masse, blev slaggen opsamlet i containere, hvilket ikke normalt er tilfældet. Vaskevandet i skrubberen blev tilbageholdt i skrubbersystemet under testen og ikke løbende udskiftet. Herved blev forureningskomponenterne opkoncentreret i væsken med et kendt volumen. Et kendt volumen af vand blev tilført skrubberen under testen da der sker en betydelig fordampning.

4.3.2.2 Indsamling af affald

Indsamlingen af dagrenovationen blev foretaget som normalt, da ruter for indsamling af husholdningsaffald og erhvervsaffald holdes adskilt. Mere end 100 ton dagrenovation var leveret inden forsøgsstart og dette affald blev holdt adskilt fra erhvervsaffaldet i affaldssiloen.

4.3.2.3 Forbrænding

Fra tidligere test i Taastrup og Århus var det erfaret at der er betydelige problemer med forbrænding af udelukkende dagrenovation grundet lav brændværdi, højt vandindhold og kompakt homogen beskaffenhed. Men ingen af de to foregående anlæg havde støttebrændere eller mulighed for luftforvarmning, hvilket viste sig at være en væsentlig fordel på Knudmoseværket. Forbrændingstesten forløb således meget uproblematisk uden overskridelser af miljøparametre dog med en 20 % mindre energiproduktion end normalt.

4.3.2.4 Monitering af massebalance

Der udtages prøver til tørstofbestemmelse umiddelbart efter slaggen forlader slaggekølingssystemet i frit fald og inden vejning hvilket sker hver time. Massen af de producerede slagger måles som differensvægten (fyldt minus tom) af de containere, som slaggen opsamles i. Usikkerheden på vejningen vurderes til mindre end 10 %.

Røggasrensningsrestproduktet bestående af flyveaske, kalk og kul opsamles i en restproduktsilo og prøvetages i siloen. Da de aktuelle flow til siloen samt silovægten ikke måles, bliver fyldningen af siloen målt i cm og flowet beregnet ud fra den målte massefylde. Metoden er testet ved parallelprøvetagning og fundet robust med en samlet relativ varians på 10 %.

Systemet med våde skrubbere og røggaskondensering er behæftet med for stor usikkerhed og massebalancen for vand (damp) afgrænses derfor umiddelbart efter kedlen og før røggasrensningen. Massen af udledt spildevand og slam måles således ikke.

Røggassen moniteres med de installerede kontinuerte måleinstrumenter, som anlægget er i besiddelse af og disse data anvendes til beregninger af massebalance. Herudover foretages en kort og en lang røggasanalyse på henholdsvis en og seks timer under testen. Data herfra indgår ligeledes i massebalancerne.

4.3.3 Prøvetagning

Slaggen sorteres for jern og fragmenter over 5 cm på anlægget og prøvetages her fordi den blandes under sorteringen og fordi der her er adgang til en frit faldende strøm af slaggen. Slaggen prøvetages ved 2 delprøver hvert 12. minut, blandes i betonblander for hver time og prøvedeles til to prøver på ca. 10 kg. Den ene prøve fra hver time blandes igen og deles til en prøve af 10 kg til tørstofbestemmelse. Den anden timeprøve behandles yderligere til indholdsanalyse. Biprodukterne fra harpningen i form af jernskrot og sigterest prøvetages ikke grundet deres ringe masse, men indgår med en skønnet kemisk sammensætning. Denne prøvetagning vurderes ikke at tilføre væsentlig usikkerhed.

Restproduktet blev prøvetaget i opsamlingssiloen, da produkterne aktivt kul, kalk, kedelaske og flyveaske først blev blandet i siloen. Prøven blev taget ved under hele testen at nedsænke en spand i siloen. Dette opfattes som en repræsentativ prøve da produkterne pumpet ud i siloen ved overtryk, således at siloen fyldes med støv som efterfølgende afsættes. Der forventes ikke tilført usikkerhed ved denne prøvetagning.

Spildevand og slam prøvetages ikke idet skrubbervandet i stedet tilbageholdes i en kortere periode og herefter prøvetages for at bestemme de opsamlede stoffer. Skrubbervandet blev prøvetaget ved en recirkulationspumpe, der flytter skrubbervandet fra bunden af skrubberen til nederste spraytrin i skrubberen. Da der ved denne pumpe er stor gennemstrømning opfattes prøvetagningen som repræsentativ for indholdet i skrubberen. Den samlede mængde af skrubbervand måles kontinuert i skrubberen. Den tilførte usikkerhed ved denne prøvetagning vurderes moderat.

Røggassen blev prøvetaget under forbrændingstesten, som tidligere beskrevet, og standard prøvetagningsmetode blev anvendt.

4.4 Resultater

I det følgende gennemgås resultaterne af alle seks forbrændingstest udført i Århus, Taastrup og Herning samt normaldrift i Århus. For yderligere informationer om specifikke massebalancer for forbrug og produktion se bilag A og for vand og restprodukter se bilag D.

De målte affaldstyper og antallet af analyser på hvert anlæg er gengivet i tabel 2 således at det er muligt at få et overblik over hver forbrændingstest.

* Kun målinger ud over kontinuert egenkontrol, ** data fra rutinemålinger er anvendt

4.4.1 Masseflow

De målte masseflow, gengivet i bilag A, er korrigeret for det i affaldet indeholdte vand (der fordamper) og vandet i slaggen. Der er store forskelle i de testede affaldsmængder og derfor ligeledes i de producerede restproduktmængder. Den relative produktion af restprodukt ses af tabel 3 at variere mellem forsøgene, hvilket ikke kan forklares med forskelle i mængden af forbrugt kalk. Det bør bemærkes at der kan være forskelle i mængden af ureageret kalk mellem forbrændingsanlæggene. Slaggeproduktionen varierer mindre end restproduktproduktionen dog med en markant lavere produktion i Herning. Der kan ikke gives en entydig forklaring på de udsving, der ses i askeproduktionerne, men forskellen på test 1 og 2 med småt brændbart kunne antyde en årstidsvariation. Hvis dette er tilfældet kan det også have betydning for dagrenovationstestene, og dermed bidraget til udsvingene imellem disse.

Tabel 3 Relative forbrug og produktion ved forbrændingstest udført i projektet

Alle værdier i tør tilstand og relative i forhold til affaldsmængden, * Anlægget anvender NaOH (2,02 %)

Det relative kalkforbrug til forbrændingstestene med småt brændbart er markant større end til testene med dagrenovation, hvilket sandsynligvis skyldes en øget mængde syredannende affaldsfraktioner, som f.eks. PVC i denne affaldstype. For udmålingen af blandet brændbart i Århus blev der målt højere kalkforbrug end for dagrenovation, hvilket tyder på at erhvervsaffaldet i Århus indeholder mere syredannende affald end småt brændbart og dagrenovation. Det bemærkes at kalkforbruget kan være meget anlægsafhængigt hvorfor sammenligning mellem anlæg ikke umiddelbart er mulig.

Vandindholdet i de forskellige affaldsfraktioner, bestemmes ud fra en massebalance for vand for hele forbrændingsanlægget. Ud fra måling af den fra anlægget udledte dampmængde beregnes hvor meget af dampen, der stammer fra affaldet, processen, forbrændingen og den anvendte luft. Denne analyse er også en essentiel del af beregningen af energiindholdet. Den centrale antagelse for beregningerne er, at der produceres vand ved forbrændingen i et konstant forhold til kuldioxidproduktionen, hvilket kan sandsynliggøres ud fra affalds indhold af C, O og H. I bilag D er massebalanceberegninger for vand samt beregninger af brændværdier gennemgået. I tabel 4 ses de beregnede vand- og energiindhold for de forskellige affaldstyper og det bemærkes at småt brændbart gennemsnitlig har en ca. 50 % højere brændværdi og blandet affald en ca. 20 % højere brændværdi end dagrenovation.

4.4.2 Kemisk sammensætning

De 14 mest almindelige stoffer omtalt i forbindelse med miljøeffekter ved affald er gengivet i tabel 5 for tre affaldstyper: Småt brændbart, blandet brændbart affald og dagrenovation. De tre affaldstyper kan for de fleste stoffer skelnes fra hinanden, hvilket indikerer at forbrændingstesten er en egnet metode til udmålinger af affaldstypers sammensætning. Dette understøttes af figur 3, hvor det ses at testene kan skelnes fra hinanden, selv når der tages højde for intervallet, hvor indenfor middelværdien med 95 % sikkerhed befinder sig. Konfidensintervallerne er fastsat ud fra en sammenstykning af relative usikkerheder på alle delelementer og ikke på gentagne målinger af hver forbrændingstest. Der er således fastsat en relativ usikkerhed i forhold til middelværdien for alle målte komponenter, hvilket kan ses i bilag E.

Der er generelt god overensstemmelse mellem de fire målinger af dagrenovation fra Århus, København, Odense og Herning, gengivet i figur 2, på trods af at de repræsenterer forskellige indsamlingssystemer. Dagrenovationen fra Herning udmærker sig dog ved systematisk at have de laveste koncentrationer for de fleste problematiske stoffer og specielt for Hg, Pb og Zn. Bortset fra at Herning generelt har de laveste indhold kan der for de resterende indsamlingssystemer ikke ses systematiske forskelle. Enkeltstoffer ses forskellige imellem testene og f.eks. er kobberindholdet i Odense markant højere og molybdænindholdet i København markant lavere end de resterende. Hvorvidt disse forskelle for enkeltstoffer er forsaget af indsamlingssystemerne eller andre forhold kan ikke konkluderes.

De to målinger af småt brændbart forår og efterår viser god overensstemmelse og adskiller sig klart fra dagrenovationen selvom nogen variation kan aflæses, se figur 3. Variationen kunne skyldes tidsbestemte faktorer eller forskelle i forbrugsmønstre. Koncentrationerne af de fleste målte stoffer i det blandede brændbare affald i Århus ligger mellem koncentrationerne i småt brændbart og dagrenovation hvilket viser at småt brændbart er blandt de mest forurenede fraktioner i den samlede forbrændte affaldsmængde.

Figur 2 Kemisk sammensætning for dagrenovation i fire forskellige indsamlingssystemer udmålt ved indirekte analyse.

Figur 3 Sammenligning mellem indirekte analyse på to affaldstyper med 95 % konfidens-intervaller angivet for en række stoffer.

Som det fremgår af tabel 5 er Hg ikke angivet for analyserne i Århus, hvilket skyldes at resultaterne for dette stof har været mangelfulde og behæftet med uacceptabel høj usikkerhed.

4.4.3 Usikkerhed

Den generelle analyseusikkerhed på analyse af kemisk sammensætning ved forbrændingstest vurderes ved en sammenstykning af usikkerhederne på analyserne af de restprodukter som produceres. Dette gøres ud fra ligning 2 og gælder for metoden generelt, hvilket indebærer en antagelse af at usikkerheden er uafhængig af forskelle i restprodukterne og uændrede over tid (se tabel 6). Det konkluderes at usikkerheden ikke har en direkte sammenhæng med det analyserede koncentrationsinterval der er angivet som den højeste og laveste koncentration i et restprodukt i tabel 6. Generelt ligger usikkerheden under 15 %, men Ni og Mo har dog noget højere usikkerhed med henholdsvis 20 og 34 %.

SD_a,b = ±x_b × RSD_a,b

α_n:	Masseandel af varianskomponent n (Σα_n=1)
SD_n:	Standardafvigelse af varianskomponent n
n:	Antal varianskomponenter i undersøgelse af metode a
RSD_a,b:	Relativ standardafvigelse for metode a og stof b
SD_a,b:	Standard afvigelse for metode a og stof b
x'_b:	Gennemsnitlig koncentration af stof b i undersøgelse af metode a
x_b:	Analyseværdi for stof b ved brug af metode a

Ligning 2 Beregning af standardafvigelse for en metode med flere varianskomponenter med indbyrdes vægtning

Tabel 6 Relativ usikkerhed ved analyse af kemisk sammensætning ved forbrændingstest

Usikkerheden på massebalancen og prøvetagning er ikke inkluderet i analyseusikkerheden og kan ikke direkte udledes af forbrændingstestene idet dette ville kræve parallelle test hvilket ikke er udført. Følgende dele af prøvetagningen vurderes at have størst indflydelse på usikkerheden af den kemiske sammensætning:

Følgende er vurderet som de vigtigste fejl der kan påvirke usikkerheden af resultaterne:

Disse usikkerheder er en del af den varians som ses mellem resultaterne af forbrændingstestene og der skal tages højde for denne ukendte usikkerhed ved sammenligning og analyse af resultaterne. Sammenlignes de to analyser af småt brændbart og tages der højde for at der kan være sæsonvariationer er det dog bemærkelsesværdigt at variationerne ligger inden for ca. 10-70 % af den mindste værdi.

Usikkerheden for målingerne i den indirekte analyse ligger på niveau med udenlandske målinger som /Belevi, 1995/ og /Schachermayer, 1995/. I sidstnævnte måles variationen mellem dage til at udgøre ca. 20 % af den samlede varians mellem målinger og variationen mellem timer og inden for timer til at udgøre den resterende varians. Kun den indirekte analyse i Århus indeholder variation mellem dage men ved sammenligning af de indirekte analyser bør der tages højde for som minimum en forhøjelse af variansen med 25 % for variationen mellem dage. Variationen mellem måneder er ikke målt her eller fundet i litteraturen men estimeres til for enkelte stoffer at kunne være samme størrelsesorden som mellem dage og for andre at være upåvirket.

4.4.4 Erhvervsaffald

Det har kun været muligt at opstille en beregning af indholdet af udvalgte kemiske stoffer i erhvervsaffaldet i Århus. Den kemiske sammensætning af erhvervsaffaldet beregnes ved først at korrigere koncentrationerne i affaldstyperne for deres relative tørre masseandel i det blandede affald (øverste række i tabel 7). Herefter trækkes så dagrenovationen og småt brændbarts andel fra det blandede affald og tilbage er den andel der tilhører erhvervsaffaldet.

Hg indholdet blev ikke beregnet, da præcisionen ikke var god nok og førte til et resultat med for høj usikkerhed.

Med koncentrationerne i erhvervsaffaldet beregnet kan fordelingen i blandet affald illustreres (tabel 8). I det følgende udtrykkes således den procendel af hvert stof som hver affaldstype bidrager med.

Tabel 7 Kemisk sammensætning af affaldstyper og deres relative tørre massefordeling i Århus.

Tabel 8 Bidrag fra affaldstyper til det blandede affald til forbrænding i Århus

Småt brændbart leverer ikke det største bidrag til nogen af de i tabel 8 opstillede stoffer. Dagrenovation levere det største bidrag af Sn og Ni. Erhvervsaffaldet bidrager mest med As, Cd, Pb, S, Zn, Cl og Mn.

4.4.5 Totalindhold i slagger

Slaggerne fra alle forbrændingstest med undtagelse af testen med dagrenovation i Århus er prøvetaget efter tre måneders lagring, denne er modnet i laboratoriet. Totalindholdet af udvalgte stoffer i slagge fra de fem forbrændingstest er gengivet i tabel 9, og den totale analyse er gengivet i bilag F. Det bør bemærkes at en række faktorer ud over den forbrændte affaldstype kan påvirke udvaskningen så som ovndesign, driftsforhold, opholdstid og kemiske forhold i slaggebadet og lignende.

Det ses, at testen med dagrenovation fra Århus har det laveste totalindhold for 8 ud af de 13 stoffer. Indholdet af de viste stoffer i slaggen fra testene med småt brændbart viser, at der er en signifikant forskel for en række stoffer mellem de to test. Indholdet af uforbrændt materiale indikeret ved TOC målingen viser at dagrenovation fra Århus og Odense har mest uforbrændt. Dette stemmer godt overens med en analyse af driftsparametre, der viser at disse test blev gennemført med de laveste ovntemperaturer og den mest ustabile drift. Der er signifikante forskelle i totalindholdet for Cr, Cu, Pb, Ni, Zn og Al mellem typerne dagrenovation og småt brændbart, hvilket ses af tabel 9. Det ses at der er en direkte sammenhæng mellem koncentrationsniveauet i affaldet og totalindholdet i slaggerne.

Brændbart husholdningsaffald består i Århus af 60 % dagrenovation og 40 % brændbart fra genbrugsstationer ifølge data fra 2003 /ÅKV, 2004/.

Hvis de tre dagrenovationstyper antages at være ligeligt repræsenteret i Danmark kan et gennemsnit af indholdet repræsentere totalindholdet i slagger fra dansk dagrenovation. Med ovenstående fordelingen mellem disse affaldstyper fra Århus beregnes totalindholdet i slagger for dansk husholdningsaffald, hvilket er gengivet tabel 10. I beregningen af konfidensintervallerne i tabel 10 sættes antallet af analyser (n) til antallet af analyser i den delmængde med færrest analyser, se evt. tabel 2. Slaggen fra småt brændbart er væsentlig mere belastet men påvirker kun den beregnede slagge fra husholdningsaffald i forhold til småt brændbarts masseandel af husholdningsaffaldet.

Den relative usikkerhed på analyse af totalindholdet i slaggerne forventes at være mellem 20 og 50 % vurderet ud fra de målte konfidensintervaller.

4.4.6 Udvaskning fra slagger

Resultatet af udvaskningstest på slagger fra de 5 forbrændingstest samt data fra en serie af målinger under normal drift på blandet affald, er gengivet i tabel 11. Slaggerne fra forbrændingstesten i Århus på dagrenovation er prøvetaget af friske slagger, hvorfor der er udført en accelereret laboratoriemodning ^[10] indtil et stabilt pH var opnået. De øvrige slagger er modnet i tre måneder og prøvetaget som beskrevet under forbrændingstestene. Udvaskningen forventes at have en usikkerhed på niveau med totalindholdet, idet prøvetagning med undtagelse af den sidste nedknusning var ens. Som beskrevet i /Møller, 2004/ er den samlede relative usikkerhed i størrelsesordenen 25-60% ved en lignende metode. Der findes god overensstemmelse mellem totalindholdet og den udvaskede mængde Cl, hvilket bekræfter den angivne usikkerhed på totalindholdet og udvaskningen.

Tabel 10 Totalindhold i slagge fra affaldstyper beregnet som gennemsnit af test

Som det ses i tabel 11 varierer pH værdien en del mellem slaggerne hvilket tyder på at slaggerne modnes forskelligt. Der skal tages højde for denne forskel i modning ved tolkning i udvaskningsresultaterne, med undtagelse af Na og Cl der typisk ikke er påvirket af pH /Astrup, et. al, 2005/. Udvaskningerne varierer en del og med det udførte antal analyser er det ikke muligt at fremkomme med nogen entydig sammenhæng til slaggens totalindhold og dermed det forbrændte affald. Som det ses af figur 4 er forskellene i udvaskningen fra slaggerne forbrændingstestene imellem for de fleste stoffer ikke signifikant.

Tabel 11 Udvaskning fra slagger fra 5 forbrændingstest og en måleserie af egenkontrol målinger fra blandet affald i Århus

For Cl og Na kan der dog muligvis ses en sammenhæng mellem udvaskningen og totalindholdet, hvilket i givet fald kan forklares med at udvaskningen af disse salte typisk er begrænset af totalindholdet /Astrup, et. al, 2005/.

Århus kolonnen under blandet affald repræsenterer 5 prøver, alle analyser er udført i overensstemmelse med CEN EN 12457-3. * Til kategori II slagger /Miljøstyrelsen, 2000/

Figur 4 Udvaskning fra slagger ved L/S 2 fra dagrenovation, småt brændbart samt blandet affald i Århus og Taastrup. Ca, Na, Cl og SO4 har enheden mg/l resten µg/l. Intervallerne angiver 95% konfidensintervallerne for målingerne.

Udvaskningen af sulfat fra slaggen fra småt brændbart er lavere end de øvrige test, mens totalindholdet er højere, hvilket ikke på baggrund af de udførte analyser kan forklares.

4.5 Delkonklusion indirekte analyse

De i alt 6 forbrændingstest, der er gennemført på dagrenovation og småt brændbart, viser først og fremmest at metoden er anvendelig til fastsættelse af den kemiske sammensætning af disse affaldstyper.

Askeindholdet varierer mellem affaldstyperne men også mellem testene på samme type affald. Dette indikerer at der er variationer f.eks. over tid eller for dagrenovationen f.eks. også mellem indsamlingssystemer.

Herudover viser resultaterne at småt brændbart for en række stoffer er den mest belastede affaldstype men ikke den mængdemæssigt største bidragsyder. Erhvervsaffaldet bidrager med den største andel af vigtige forureningskomponenter som As, Cd, Pb, S, og Cl. Totalkoncentrationen i slaggen fra forbrændingen viser samme tendens: Slaggerne fra småt brændbart er de mest belastede. Der findes ingen entydig sammenhæng mellem affaldstyperne og udvaskningen fra slaggerne. Derimod kan forbrændingstestene bekræfte at forskelle i indsamlingssystemerne direkte kan aflæses i den kemiske sammensætning af affaldet. Affaldet fra Herning var mindre forurenet end de øvrige dagrenovationstyper.

Den relative analyseusikkerhed på den kemiske sammensætning blev beregnet som en samlet metodeusikkerhed og ligger med ganske få undtagelser under 15 %. Den samlede usikkerhed på indirekte analyse vurderes til at være i størrelsesordenen 10-35 % variansen mellem målingerne af dagrenovation og småt brændbart. Der skal ved sammenligning dog yderligere tages højde for en variation over året som ligeledes ud fra målingerne og /Schachermayer, 1995/ vurderes til at være i størrelsesordenen 10 til 70 % af for visse stoffer.

[7] Harpning er en proces hvor slaggen sigtes og magnetsepareres, hvorved jernskrot og sigterest (fragmenter > 5 cm) fjernes.

[10] Lagring hvor der kompenseres for fordampning ved at tilsætte vand over tid

4 Indirekte affaldsanalyse