| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Karakterisering og behandling af vejopfej

5 Behandling af vejopfej

• 5.1 Karakterisering af kornstørrelsesfraktionerede prøver
  • 5.1.1 Oversigt
  • 5.1.2 Faststofindhold
  • 5.1.3 Tilgængelighed for udvaskning
  • 5.1.4 Udvaskning ved kolonne- og batchudvaskningstests
  • 5.1.5 Effekt af kornstørrelsesfraktionering
• 5.2 Adskillelse efter massefylde og kornstørrelse samt vask
• 5.3 Biologisk behandling af vejopfej
• 5.4 Termisk behandling

5.1 Karakterisering af kornstørrelsesfraktionerede prøver

5.1.1 Oversigt

Med henblik på at undersøge, om der for vejopfej findes en sammenhæng mellem partikelstørrelse og forureningspotentiale, som er af en sådan karakter, at kornstørrelsesfraktionering kan anvendes som en metode til forbedring af vejopfejets miljømæssige egenskaber, er der foretaget en karakterisering af en række kornstørrelsesfraktionerede prøver af vejopfej.

Det antages på forhånd, at der for en række uorganiske komponenter er en tendens til øget stofkoncentration og i hvert fald øget stofudvaskning med aftagende partikelstørrelse. For at kornstørrelsesfraktionering skal være en attraktiv behandlingsmetode, skal der ved fraskillelse af en ikke alt for stor fraktion af mindre partikler kunne opnås en eller flere fraktioner af større partikler, som dels har de ønskede funktionelle egenskaber, dels har så gode miljømæssige egenskaber, at de kriterier, som gælder for den ønskede anvendelse, kan overholdes. Den fine, mere forurenede fraktion må så deponeres, eventuelt efter yderligere forbehandling.

De undersøgte prøver og det anvendte karakteriseringsprogram er vist i tabel 5.1. Der er foretaget karakterisering af prøver, som er kornstørrelsesopdelt på to forskellige måder, nemlig 0 – 10 mm og 10 – 30 mm for to prøver og 0 – 2 mm og 2 – 10 mm for to prøver.

Tabel 5.1

Karakteriseringsprogram for prøver af vejopfej fraktioneret efter kornstørrelse.

5.1.2 Faststofindhold

I tabel 5.2 ses pH, alkalinitet, glødetab, TOC og totalindhold af uorganiske komponenter i tre af de kornstørrelsesfraktionerede prøver af vejeopfej. I tabel 5.3 ses resultater af analyser for sporelementer efter partiel oplukning i henhold til DS 259 for de samme prøver.

Tabel 5.2

Resultater af kornstørrelsesfraktionerede prøver af vejopfej analyseret for pH, alkalinitet, glødetab, TOC og totalindhold af uorganiske komponenter.

Tabel 5.3

Resultater kornstørrelsesfraktionerede prøver af vejopfej analyseret for indhold af sporelementer efter partiel oplukning i henhold til DS 259.

Som det fremgår af tabel 5.2 og 5.3 er effekten af kornstørrelsesfraktioneringen på sammensætningen af faststoffasen temmelig begrænset. Den største effekt ses måske for Cu ved fraktioneringen i 0 – 2 mm og 2 – 10 mm, hvor der både ved totalanalyser og analyser efter partiel oplukning findes 2,5 – 3,0 gange mere Cu i den finere fraktion end i den grovere. Ingen af fraktionerne overholder dog eksempelvis kriterierne for Cu-indhold i klasse 1-jord (se tabel 4.19).

De kornstørrelsesfraktionerede prøver er ikke analyseret for indhold af organiske forbindelser.

5.1.3 Tilgængelighed for udvaskning

Tre af de kornstørrelsesfraktionerede prøver er blevet underkastet tilgængelighedstests (NT ENVIR 003, modificeret). Resultaterne er vist i tabel 5.4 som udvaskede stofmængder. At tabellen fremgår det, at den generelle effekt af kornstørrelsesfraktionering heller ikke har nogen stor effekt på tilgængelighederne for udvaskning. Der ses dog også her op til en faktor 5,3 i forskel på kobberudvaskningen fra henholdsvis fraktionen 0 – 2 mm og 2 – 10 mm. For Pb og Zn ses også en vis effekt, som dog formentlig må antages at være knyttet til små forskelle i pH.

Tabel 5.4

Kornstørrelsesfraktionerede prøver af vejopfej testet for potentiel tilgængelighed for udvaskning af uorganiske komponenter(NT ENVIR 003, modificeret).

5.1.4 Udvaskning ved kolonne- og batchudvaskningstests

Der er udført kolonneudvaskningstests (NT ENVIR 002, modificeret) på de to fraktioner (0 – 10 mm og 10 – 30 mm) af prøven B’ fra foråret 2000. Detailresultaterne er vist i bilag 6. På figurerne 5.1a og 5.1b ses de akkumulerede udvaskede stofmængder, pH og ledningsevnen som funktion af L/S.

Af figurerne fremgår det, at udvaskningen fra de to fraktioner er temmelig ens. For sulfat, klorid og natrium ses dog en lidt større udvaskning fra den grove fraktion end fra den fine! For Cu ses den samme tendens som ved faststofindhold og tilgængelighed til en lidt større udvaskning fra den fine fraktion end fra den grove.

Der er udført batchudvaskningstests (EN 12457-3, trin 1) ved L/S = 2 l/kg på fraktionerne 0 – 10 mm og 10 – 30 mm for prøverne A’ (vinter) og B’ (forår) og på fraktioner 0 – 2 mm og 2 – 10 mm for prøverne B2 (forår) og C2 (sommer). Resultaterne er vist i tabel 5.5 som pH, ledningsevne og udvaskede stofmængder.

Som det fremgår af tabel 5.5 har kornstørrelsesfraktioneringen heller ikke nogen stor effekt på resultaterne af batchudvaskningstestene, som i store træk bekræfter tendenserne fra de øvrige udvaskningstests.

Figur 5.1a

Resultater af kolonnetests udført på kornstørrelsesfraktionerede delprøver af vejopfej (prøve B’-1 og B’-2 , forår). De akkumulerede udvaskede stofmængder er afbildet som funktion af L/S. Sporelementer.

Figur 5.1b

Resultater af kolonnetests udført på kornstørrelsesfraktionerede delprøver af vejopfej (prøve B’-1 og B’-2 , forår). De akkumulerede udvaskede stofmængder er afbildet som funktion af L/S. Salte, pH og ledningsevne.

Tabel 5.5

Resultater af batchudvaskningstests (EN 12457-3, trin 1) ved L/S = 2 l/kg på kornstørrelsesfraktionerede prøver af vejopfej. Resultaterne er angivet som udvaskede stofmængder.

5.1.5 Effekt af kornstørrelsesfraktionering

På grundlag af resultaterne i de foregående afsnit må det konstateres, at en opdeling af vejopfej i kornstørrelsesfraktionerne 0 – 2 mm, 2 – 10 mm og 10 – 30 mm medfører så begrænsede og inkonsistente forskelle i faststofindhold og udvaskning af uorganiske komponenter mellem de enkelte fraktioner, at metoden næppe alene vil kunne anvendes til at oparbejde vejopfej til et miljømæssigt attraktivt materiale, der kan overholde forskellige kriterier for nyttiggørelse. Hvis det antages, at kornstørrelsesfordelingerne i tabel 3.2 og figur 3.2 er generelt repræsentative for vejopfej (når materiale > 40 mm er fjernet), ses det, at fraktionen større end 2 mm kun udgør 20 – 25 % (w/w) af den samlede mængde af vejopfejet. Hvis det derfor skulle lykkedes at forbedre fraktionen større end 2 mm tilstrækkeligt gennem kornstørrelsesfraktionering, ville man stå tilbage med en mere forurenet rest, som udgør 75 – 80 % (w/w) af den samlede mængde.

5.2 Adskillelse efter massefylde og kornstørrelse samt vask

Med henblik på at afprøve effekten af en kombination af adskillelse efter massefylde og kornstørrelse og simpel vask er der gennemført et forsøg med en prøve af vejopfej fra oktober 2003 (prøve E), hvorfra materiale > 40 mm (ca. 10 % (w/w)) på forhånd var udskilt som forbrændingsegnet.

Gennem en kombination af sedimentation/vask og våd sigtning (inddampning ved tørring af den fineste fraktion), blev prøven opdelt i de i tabel 5.6 viste fraktioner. Udgangsmaterialet og de enkelte fraktioner (undtagen den organiske fraktion, som flød på overfladen af vandet) blev efterfølgende underkastet en batchtest (EN 12457-3, trin 1) til undersøgelse af udvaskningen af uorganiske komponenter. Resultaterne heraf er vist i tabel 5.7. Tal, der er vist med fed skrift, indikerer en overskridelse af kategori 1 og 2-kravene i genanvendelsesbekendtgørelsen (tabel 4.20).

Det ses, at det behandlede vejopfej i udgangspunktet faktisk overholdt bekendtgørelsens krav til udvaskning for kategori 1 og 2, undtagen for Cu. Den grove fraktion overholder faktisk også kravet til Cu. Generelt fremgår det, at udvaskningen fra de behandlede fraktioner på grund af vasken for mange komponenter er mindre end fra udgangsmaterialet. For mange komponenter (dog ikke for Pb) ses ligeledes den mindste udvaskning fra den grove fraktion. Metoden synes således at have en vis anvendelighed med hensyn til de uorganiske forureningskomponenter. Det må dog erindres, at grovfraktionen kun udgør godt 30 % af fraktionen < 40 mm, som igen udgør ca. 90 % af den samlede mængde vejopfej. Der blev ikke analyseret eller testet for udvaskning af kulbrinter og PAH, som jo ser ud til at være hovedproblemet i relation til kriterier for nyttiggørelse af vejopfejet.

En anden prøve af vejopfej fra oktober 2003 blev imidlertid underkastet en lignende proces, hvor en tung fraktion blev fraskilt ved hjælp af sedimentation i vand ved L/S = ca. 1/kg og efterfølgende separation på rystebord. Udgangsmaterialet og den opsamlede grove fraktion blev analyseret for kulbrinter, PAH og nogle sporelementer. Resultaterne er vist i tabel 5.8. Resultater, som ikke overholder kravene til totalindhold for klasse 1-jord i henhold til de sjællandske amters vejledning, er vist med fed skrift.

Tabel 5.6

Vejopfej fra oktober 2003 (prøve E). Oversigt over udgangsmateriale og fraktioner til behandling.

Tabel 5.7

Resultater af batchudvaskningstests (EN 12457-3, del 1) udført ved L/S = 2 l/kg på udgangsmateriale og behandlede fraktioner af vejopfej (prøve E). Resultaterne angiver pH, ledningsevne og udvaskede stofmængder.

Tabel 5.8

Analyser af faststofindhold i vejopfej, som er ubehandlet, og behandlet ved sedimentation og separation på rystebord. Sporelementer er bestemt efter partiel oplukning i henhold til DS 259.

Af tabel 5.8 ses det, at behandlingen ikke fjerner indholdet af kulbrinter effektivt nok til at kravene til klasse 1-jord overholdes. Det er især den tunge fraktion C25 – C35), der dominerer. Forureningsniveauet i den ubehandlede prøve med hensyn til kulbrinter ses i øvrigt at være forholdsvis lavt.

5.3 Biologisk behandling af vejopfej

Biologisk behandling er i mange år blevet anvendt til til rensning af olie- og benzinforurenet jord, hvor vand, luft og næringsstoffer kan tilføres jorden, således at bakterier kan vokse og bruge olieforureningen som kulstofkilde. Herved nedbrydes kulbrinterne og forureningen af jorden reduceres. Nedbrydningen foregår naturligt, når de rette vækstbetingelser er til stede. På denne måde kan en biologisk rensning af jorden bringe den på en form, så den kan nyttiggøres.

Der er mindre erfaring med biologisk nedbrydning af tjære/PAH-forurenet jord. Miljøstyrelsen har offentligt gjort en rapport om biologisk rensning af gasværksgrunde, hvor forureningsgraden på f.eks. Frederiksberg Gasværk blev nedbragt fra 400 mg/kg til ca. 200 mg/kg total tjære efter 496 dage (Lindskov et al., 1999).

Med henblik på en vurdering af mulighederne for reduktion af indholdet af kulbrinter i vejopfejet gennem biologisk nedbrydning er kulbrinteindholdet vejopfejet i en lagerbunke blevet fulgt over en periode på næsten 2 år. Der har i perioden ikke været tilført næringsstoffer til vejopfejet, og der er ikke gjort noget aktivt for at øge tilførslen af ilt til bunkens indre. Tabel 5.9 og figur 5.2 viser kulbrinteindholdet i vejopfejet som funktion af den tid, vejopfejet har været mellemlagret i bunken (hos RGS 90 på Selinevej i København).

Tabel 5.9

Nedbrydning af oliekomponenter i vejopfej i lagerbunke.

Det ses, at det totale indhold af kulbrinter i vejopfejet er halveret efter ca. 400 dage, hvilket svarer til resultatet, der er fundet for gasværksgrunden. Det fremgår samtidig, at når niveauet af tunge kulbrinter efter ca. et år er nået ned omkring 460 mg/kg, sker den videre nedbrydning af disse meget langsomt. Nedbrydningshastigheden for kulbrinter vil formentlig kunne øges gennem en optimering af betingelserne (tilførsel af næringsstoffer, ventilation, mv.).

Figur 5.2

Nedbrydningsforløb for kulbrinter i vejopfej i lagerbunke hos RGS90 A/S.

På trods af at kulbrinterne nedbrydes ved denne biologiske metode, er der stadig mere tilbage i vejopfejet end, der kan tillades, hvis det skal nyttiggøres som klasse 1 jord efter ”Vejledning i håndtering af forurenet jord på Sjælland”.

Samlet vurderes det, at denne teknik ikke vil kunne levere et tilfredsstillende renset produkt dels på grund af tidsaspektet og dels at nedbrydningen sandsynligvis stopper omkring 2/3 af startkoncentrationen. Dette kan skyldes de relativt høje indgangskoncentrationer af asfaltstykker.

5.4 Termisk behandling

RGS90 har etableret et termisk behandlingsanlæg til forurenet jord i Stigsnæs Industripark. I anlægget varmes jorden op til 550 °C i et givet stykke tid, hvorved alle brændbare dele samt organiske forureninger dels vil brænde og dels blive afdampet. Dette produkt vil derfor ikke have problemet med at overholde anlægstekniske krav til et glødetab mindre end 1 %.

Metoden fjerner ikke eller kun i begrænset omfang sporelementer, og i givet fald kun ved fordampning af de stoffer, som har lave fordampningspunkter. Da tungmetalindholdet er under grænseværdien for klasse 1, vil dette ikke være en begrænsning for metodevalget.

Der er i forbindelse med dette projekt lavet et laboratorieforsøg med termisk behandling af vejopfej. En prøve er udtaget og varmet op til 550 ^°C i en ovn. Et billede af materialet er vist i 5.3. Det termisk behandlede vejopfej har mistet den mørke farve, der formentlig er kommet på grund af humussyrer og olierester. Materialet fremstår som sand med enkelte lidt større sten.

Materialet tabte 2,7 % af den oprindelige masse af det tørrede vejopfej. Dette svarer til den mængde lette, organiske stoffer, som fandtes i prøven. Det vil sige, at denne metode åbner for en mulighed for at foretage en materialegenanvendelse af op til 97 %, og en energinyttiggørelse af de sidste 3 % - afbrænding af organisk materiale i vejopfejet vil indgå i det samlede energiregnskab for den termiske behandling.

Figur 5.3

Termisk behandlet vejopfej.

En prøve af det termisk behandlede vejaffald blev sendt til analyse for kulbrinter, PAH og sporelementer. Resultatet er vist i tabel 5.10 sammen med et gennemsnit af indholdet i det ubehandlede materiale. Det ses, at kulbrinterne som forventet er bragt under detektionsgrænsen. Det ses dog også, at indholdet af sporelementer ved behandlingen tilsyneladende er blevet forøget mere, end der kunne forventes ud fra vægttabet (resultater vist med fed skrift indikerer en overskridelse af indholdskriterierne for klasse 1-jord i henhold til de sjællandske amters vejledning). Dette kan muligvis skyldes naturlige variationer i prøven, eller at processen har åbnet nogle strukturer i materialet, så sporelementerne bliver mere tilgængelige for den (partielle) oplukning og dermed for den kemiske analyse.

Der foreligger ingen udvaskningstests på det termisk behandlede vejopfej.

Tabel 5.8

Analyser af faststofindhold i vejopfej, som er ubehandlet, og termisk behandlet vejopfej. Sporelementer er bestemt efter partiel oplukning i henhold til DS 259.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 November 2006, © Miljøstyrelsen.