Kvalitet af slagge fra forbrændingsanlæg
3 Slaggekvalitet
- 3.1 Faststofanalyser
- 3.2 Eluatanalyser
- 3.3 Eluat- og faststofsdiagrammer
- 3.4 Midlertidige kat. 2 krav til salte
- 3.5 Prøveudtagning og Slaggemodning
I forbindelse med spørgeskemaundersøgelsen er forbrændingsanlæggene blevet bedt om at fremsende data for slaggeanalyser udført i 2001.
Antallet af udførte slaggeanalyser i 2001 er meget forskelligt fra anlæg til anlæg. Enkelte anlæg har kun udført en enkelt analyse i 2001, hvorimod Amagerforbrænding og Bofa har foretaget månedlige analyser. Antallet af slaggeanalyser for de forskellige forbrændingsanlæg er præsenteret i Tabel 2-16 på forrige side.
3.1 Faststofanalyser
Resultaterne af faststofanalyserne af slaggen er vist i Tabel 3-1 for alle de deltagende anlæg. Analyse-resultaterne viser, at kat. 1 kravet mht. bly, kobber og nikkel er overskrevet for alle (100 %) slaggeprøverne og for næsten alle (98-99 %) slaggeprøverne mht. cadmium og zink. Kat. 1 kravet til indholdet af arsen er overskredet for ca. halvdelen af slaggeprøverne. Ingen af slaggeprøverne overskrider kat. 1 kravet for krom og kviksølv. Bekendtgørelsens /5/ kategorisering af slagge mht. faststofindhold er vist i Bilag C.
Tabel 3-1
Faststofanalyseresultaterne af slagge fra alle deltagende danske affaldsforbrændingsanlæg i 2001
| Måle-enhed. | Gen-nem-snit | Min | Max | Andel overskridelse af kat. 1 krav (%) |
|
| Arsen | mg/kg TS | 23 | 7 | 70 | 51 |
| Bly | mg/kg TS | 1.337 | 140 | 6.500 | 100 |
| Cadmium | mg/kg TS | 4,3 | 0,5 | 18 | 99 |
| Kobber | mg/kg TS | 4.149 | 950 | 45.000 | 100 |
| Krom | mg/kg TS | 104 | 10 | 250 | 0 |
| Kviksølv1) | mg/kg TS | 0,1 | 0,04 | 0,6 | 0 |
| Nikkel | mg/kg TS | 120 | 52 | 1.100 | 100 |
| Zink | mg/kg TS | 3.250 | 210 | 27.000 | 98 |
Note
1) Analyserne stammer kun fra Vestforbrænding og Amagerforbrænding
Af dataene i tabellen fremgår det klart, at langt størstedelen af slaggeprøverne overskrider kravene til faststofsindholdet for kat. 1 slagge mht. bly, cadmium, kobber, nikkel og zink. Det ser ikke umiddelbart ud til at være realistisk at opnå faststofindhold i slaggen, som kan opfylde kravene til kat. 1. Det vil derfor i praksis være slaggens udvaskningsegenskaber, der er bestemmende for i hvilken kategori slaggen skal placeres, idet der ikke er mindstekrav til faststofindholdet for kat. 2 og 3 slagge.
3.2 Eluatanalyser
Resultaterne af eluat-analyserne af slaggen er vist i Tabel 3-2. Eluat-analyserne viser, at der ligeledes er overskridelser af kravet til indholdet af tungmetallerne. En stor del (76-99 %) af slaggeprøverne overholder dog ikke kat.1 kravet for tungmetallerne arsen, bly, cadmium, kviksølv, nikkel og zink. Størstedelen (98 %) af slaggeprøverne overskrider kat. 1 kravet for stofferne klorid og natrium. Det er kun meget få (2-7 %) af slaggeprøverne, der overskrider kat. 3 kravene, og overskridelsen sker for stofferne klorid, sulfat, natrium samt tungmetallerne bly, kobber og krom. Bekendtgørelsens /5/ kategorisering af slagge mht. eluatindhold er vist i Bilag C.
Generelt kan det siges, at eluatanalyserne af slaggen er meget varierende for de enkelte parametre, men også for det enkelte anlæg. F.eks. overholder 10 ud af de 12 slaggeprøver fra Bofa kravene til kat. 3 for krom, hvorimod de 2 øvrige slaggeprøver falder uden for kategori. De 2 slaggeprøver, der falder uden for kategori, ligger hhv. 16 % og 260 % over kat. 3 kravet. Dette eksempel er meget typisk for mange af anlæggene, dvs. at enkelte analyser ligger langt fra de øvrige analyser. De største variationer ses for tungmetallerne: bly, krom og kobber. Samtidig findes overskridelserne af de forskellige parametre ikke i den samme slaggeprøve, men i forskellige slaggeprøver, således at slaggen den ene gang er uden for kat. 3 pga. for høje blykoncentrationer og næste gang er det pga. for høje krom-koncentrationer. Dette har gjort det umuligt at tale om gennemsnitsværdier for eluatkoncentrationerne for de forskellige parametre for de enkelte anlæg.
Tabel 3-2
Eluatanalyserne af slagge fra alle deltagende danske affaldsforbrændingsanlæg i 2001
| Konc. | Gennem- snit |
Stan- dard- afvig- else |
Min | Max | Mindre end kat. 1 (%) |
Større end kat. 3 (%) |
|
| Klorid | mg/l | 1.386 | 1789 | 100 | 19.000 | 2 | 8 |
| Sulfat | mg/l | 894 | 1.085 | 5 | 7.650 | 17 | 2 |
| Natrium | mg/l | 721 | 410 | 25 | 1.920 | 2 | 3 |
| Arsen | µg/l | 5,9 | 5,0 | 0,5 | 27 | 75 | 0 |
| Barium1) | µg/l | 256 | 358 | 38 | 1.700 | 23 | 0 |
| Bly | µg/l | 88 | 429 | 1,0 | 3.600 | 77 | 5 |
| Cadmium | µg/l | 0,3 | 0,4 | 0,03 | 3,8 | 98 | 0 |
| Kobber | µg/l | 737 | 943 | 1,0 | 7.900 | 14 | 3 |
| Krom | µg/l | 139 | 251 | 1,1 | 1.800 | 19 | 6 |
| Kviksølv1) | µg/l | 0,05 | 0,05 | 0,01 | 0,21 | 89 | 0 |
| Mangan1) | µg/l | 6,6 | 5,3 | 0,2 | 20 | 28 | 0 |
| Nikkel | µg/l | 5,8 | 5,8 | 0,3 | 48 | 87 | 0 |
| Zink | µg/l | 41 | 101 | 1,0 | 720 | 92 | 0 |
Noter
1) Analyserne stammer kun fra Vestforbrænding og Amagerforbrænding
3.2.1 Tungmetaller
Formålet med dette projekt er at identificere de anlæg, der producerer den bedste slagge. I Bilag D er oplistet hvor mange af slaggeanalyserne for de enkelte anlæg der overholder kat. 2 kravene for udvaskning af tungmetallerne. Tallene viser, at det er en meget lille andel af eluatanalyserne, der overholder kat. 2 kravene for:
- krom (18 %)
- kobber (14 %)
Der er kun 3 anlæg, hvis eluatanalyser der helt eller delvist overholder kat. 2 kravene for krom, og der er kun 2 anlæg, der helt eller delvist overholder kat. 2 kravene for kobber.
Den lille andel, der overholder kat. 2 kravene er vist i Figur 3-1, Figur 3-2 og Figur 3-3, hvor fraktildiagrammer for eluatindholdet for hhv. bly, krom og kobber er illustreret. De gule punkter illustrerer de slaggeprøver der overholder kat. 2 kravene, de orange kat. 3 kravene og de blå punkter illustrerer slaggeprøverne uden for kategori. Figurerne viser, at der er langt flere orange og blå punkter i fraktildagrammerne for krom og kobber end for bly, hvilket betyder, at langt flere af analyser overskrider kravene til kat. 2 slagge for krom og kobber end for bly.
Kat. 2 kravene for de resterende tungmetaller overholdes for størstedelen af anlæggenes vedkommende.
Figur 3-1
Fraktildiagram for bly i eluat for slagge fra 2001 fra de 23 forbrændingsanlæg. Gule punkter overholder Kat 2, orange overholder kat.3 og blå er udenfor kat.
Figur 3-2
Fraktildiagram for krom i eluat for slagge fra 2001 fra de 23 forbrændingsanlæg. Gule punkter overholder Kat 2, orange overholder kat.3 og blå er udenfor kat.
Figur 3-3
Fraktildiagram for kobber i eluat for slagge fra 2001 fra de 23 forbrændingsanlæg. Gule punkter overholder Kat 2, orange overholder kat.3 og blå er udenfor kat.
3.2.2 Salte
Meget få (2 %) af eluatanalyserne for klorid overholder kat.1. kravet. Derudover er der få (7 %) af analyserne der overskrider kat. 3 kravet. Efter 1. januar 2007 (kilde /9/) hvor den midlertidige kat. 2 eluatkoncentration for klorid ikke længere er 1.500 mg/l, men 150 mg/l vil størstedelen af slaggen blive klassificeret som kat. 3 slagge mht. klorid.
De samme tendenser gør sig gældende for natrium. Meget få (2 %) overholder kat. 1 kravet og få (3 %) overskrider kat. 3 kravet. En stor del af den slagge, der i dag klassificeres som kat. 2 pga. natrium-indholdet, vil pr. 1. januar 2007 blive klassificeret som kat. 3 slagge.
Lignende forhold gør sig gældende for sulfat. Der er dog et større antal (16 %) af analyserne, der overholder kat. 1 kravet og få (6 %) overskrider det nuværende kat. 2. krav.
I Bilag E er oplistet hvor mange af slaggeanalyserne for de enkelte anlæg, der overholder kat. 2 kravene og de midlertidige kat. 2 krav for udvaskningen af saltene: klorid, sulfat og natrium. Tallene viser, at meget få af slaggeanalyserne overholder kravene til kat. 2. Dette er vist grafisk i Figur 3-4, Figur 3-5 og Figur 3-6 for hhv. klorid, sulfat og natrium. De gule punkter illustrerer igen de slaggeprøver der overholder kat. 2 kravet, de orange kat. 3 kravet og de blå punkter illustrerer slaggeprøverne uden for kategori. Det ses tydeligt at næsten ingen af slaggeanalyserne overholder de kat. 2 kravene for saltene, specielt for klorid og natrium.
Figur 3-4
Fraktildiagram for klorid i eluat for slagge fra 2001 fra de 23 forbrændingsanlæg. Gule punkter overholder kat. 2 krav, orange overholder kat. 3 og blå er udenfor kat.
Figur 3-5
Fraktildiagram for sulfat i eluat for slagge fra 2001 fra de 23 forbrændingsanlæg. Gule punkter overholder kat. 2 krav, orange overholder kat. 3 og blå er udenfor kat.
Figur 3-6
Fraktildiagram for natrium i eluat for slagge fra 2001 fra de 23 forbrændingsanlæg. Gule punkter overholder kat. 2, orange overholder kat. 3 og blå er udenfor kat.
Analyseres overholdelsen af de midlertidige kat. 2 krav, viser eluatanalyserne derimod, at næsten alle anlæggene overholder kat. 2 kravene til saltene. De to anlæg, der har problemer med overholdelse af kat. 2 kravene er:
- Bofa - både klorid og natrium
- Sønderborg - både klorid og natrium
Kravene til klorid, sulfat og natrium er yderligere beskrevet i afsnit 3.4
Midlertidige kat. 2 krav til salte.
3.3 Eluat- og faststofsdiagrammer
I Figur 3-7og Figur 3-8 er eluatindholdet afbildet som funktion af faststofindholdet for de 2 tungmetaller krom og kobber. Alle slaggeanalyser foretaget i 2001 på de 23 danske forbrændingsanlæg er præsenteret i figurerne. Figurerne viser, at der ikke er nogen korrelation mellem faststofs- og eluatindholdet for de to tungmetaller, dvs. at der forekommer både høje og lave eluatindhold for lave faststofindhold og omvendt. Dette gælder både for krom og kobber. De samme tendenser kan observeres for de øvrige tungmetaller (se Bilag F).
Figur 3-7
Indholdet af kobber i eluat som funktion af indholdet af kobber i faststof for slaggen fra de 23 danske forbrændingsanlæg fra 2001.
Figur 3-8
Indholdet af krom i eluat som funktion af indholdet af krom i faststof for slaggen fra de 23 danske forbrændingsanlæg fra 2001.
3.4 Midlertidige kat. 2 krav til salte
Af ændringen til bekendtgørelsen /9/ fremgår det, at det frem til 1. januar 2007 er tilladt at anvende kat. 2 slagge med lempeligere krav til natrium, klorid og sulfat til pladser med tæt belægning og bortledning af overfladevand uden forudgående tilladelse.
Som illustreret i Bilag E ligger 94 % af alle slaggeanalyserne under den midlertidige grænseværdi for sulfats vedkommende. For klorid og natriums vedkommende er det ca. 75 % af slaggeanalyserne, der ligger under det midlertidige kat. 2 krav.
Efter 1. januar 2007 vil disse slagger ikke længere kunne klassificeres om kat. 2 slagge, men vil blive kat. 3 slagge. Det vurderes, at det ikke umiddelbart vil være muligt at forbedre slaggekvaliteten, således at eluatkoncentrationen for natrium, sulfat og klorid vil kunne overholde kat. 2 kravene.
I rapporten "Slagge fra affaldsforbrænding - status og udviklingsmuligheder år 2003" /6/ blev det anbefalet, at der bør foretages en revision af den nuværende bekendtgørelses /5/ regler mht. udvaskningen af natrium, klorid og sulfat, da disse krav er restriktive i forhold til de saltmængder der tilføres grundvandet omkring vejene i forbindelse med glatførebekæmpelse.
3.5 Prøveudtagning og Slaggemodning
3.5.1 Usikkerhed forbundet med prøveudtagning
Den nuværende bekendtgørelse /5/ kræver, at der skal udtages 50 delprøver á hver 2 kg, som skal sammenstikkes til en prøve på 100 kg. Der er ikke specificeret yderligere krav til prøvetagningsmetoden, f.eks. tidspunkt for analysen i forhold til prøvetagning eller opbevaring af prøve indtil analyse.
Ensartet prøveudtagning er således en væsentlig forudsætning for at kunne karakterisere den producerede slagge både med hensyn til at kunne afgøre om slaggen overholder kravværdier og af hensyn til udviklingsprojekter vedr. behandling af slaggen.
Undersøgelser af usikkerheden forbundet med manuel prøveudtagning, mekanisk prøveudtagning og "stopped belt" metoden, samt betydningen af selve prøveoparbejdningen har vist følgende (/7/, /8/, /10/, /11/):
- Generelt er der en betydelig variation på resultatet fra analyser fra "ens" slaggeprøver.
- Relativ usikkerhed på bestemmelse af udvaskning af salte og tungmetaller (krom og kobber) i størrelsesorden 20-90 % (20-50 delprøver).
- Den samlede usikkerhed på bestemmelse af slaggekvaliteten mindskes væsentligt hvis prøverne nedknuses før neddeling.
Samme tendens fremkom ligeledes ved forsøg med slagge fra Amager-forbrænding (/7/ og /8/), hvor én af konklusioner fra en gennemført undersøgelse er, at under forudsætning af mekanisk prøveudtagning og nedknusning inden neddeling til 5 kg prøver, kan eluatkoncentrationen af kobber bestemmes med følgende nøjagtighed:
- Kat. 2 slagge: Analyseværdi +/- 20 µg/l svarende til en relativ usikkerhed på ca. 45 %.
- Kat. 3 slagge: Analyseværdi +/- 300 til +/- 600 µg/l afhængig af antal delprøver. Ved udtagning af 50 delprøver har den udtagne prøve en relativ usikkerhed på 20 %.
Det fremgår at der er en betydelig usikkerhed forbundet med bestemmelse af slaggekvaliteten, selv ved "korrekt" prøveudtagning, hvilket understreger behovet for ensartet prøveudtagning og nødvendigheden for registrering af fejl og usikkerheder.
Hvorledes arbejdet med udtagning af slaggeprøver og indsendelse til analyse mv. fortages i praksis på anlæggene kan ses i Tabel 3-3.
Tabel 3-3
Prøveudtagning og analyse af slagge i praksis
| Anlægs | Slaggeprøve | ||||
| Hvorledes udtages slaggeprøve | Hvor udtages slaggeprøven | Hvem udtager slagge- prøverne |
Hvornår udtages slaggeprø- verne |
Hvornår sendes prøven til analyse | |
| AVV | Iht. bek. nr. 665 | Sorterings- plads |
Miljømed- arbejder |
for hver 5.000 tons slagge | Umiddelbart efter |
| Bofa | Hver 3. time | Slaggeskakt | Driftsoperatør | Ca.3 timer efter | 1 gang pr md. |
| Odense | 1 skovlfuld for hver lastbil der læsses | Slaggehal | Driftspersonale som læsser slaggen | 1-2 dage | Når der er samlet ny batch på 2.500 t |
| Knudmose-værket | Med skovl | På slaggebånd med sorteret slagge | Driftspersonale | 1 gang pr. vagt | 1 gang pr. md. |
| Frederikshavn | Fortages af Affalds- selskabet Vendsyssel Øst |
Fra mile på slaggeplads | Akkrediteret firma | Ikke oplyst | Umiddelbart efter |
| Hadsund | Ikke oplyst | Ikke oplyst | Ikke oplyst | Ikke oplyst | Ikke oplyst |
| Horsens | Skovlfuld med fast interval | Under sortering og fra sorteret slagge på bånd | Driftspersonale | Ca. 3 md. efter modning | Umiddelbart efter |
| Amager-forbrænding | Råslagge: Der tages en skovlfuld slagge og hældes i en lukket container, stort jern tages fra. Modnet slagge: Løbende under harpningen vha. en tidsstyret mekanisk prøvertager |
Råslagge: På slagge transporten efter alle ovnene |
Råslagge: Driftshjælperen |
Råslagge: 3 gange pr. døgn |
Hver md. |
| Fasan | Fra grab af gummiged | Slaggegård | Akkrediteret firma | Ca. 1 døgn efter produktion | Umiddelbart efter |
| Kara | Løbende fra bånd | Efter slagge-pusher | Driftshjælpere | 4-5 timer | Umiddelbart efter |
| Kavo | Ekstern | Ikke oplyst | Ikke oplyst | Ikke oplyst | Ikke oplyst |
| Thisted | Med slaggeske | Fra sorteret slagge | Driftspersonale | Inden for samme uge som slaggen er produceret | 2-3 gange årligt |
| Refa | Iht. bek. nr. 665 | Slaggebånd | Akkrediteret firma | Umiddelbart efter | Umiddelbart efter |
| Reno-Nord | Iht. bek. nr. 665 | Efter sortering | Eksternt firma | 3-4 mdr. evt. længere hvis der ikke er afsætning af slaggen | Umiddelbart efter |
| Vest-forbrænding | Ovn 1-4: Prøveudtages her 3 time fra løbende produktion. Ovn 5: Fortages af AFATEK. Prøve udtages 10 steder fra slaggemile. | Ovn 1-4: slaggegrav. Ovn 5: Mellemlager (AFATEK) |
Ovn 1-4: personalet. Ovn 5: Akkrediteret analyse laboratorium |
Ovn 1-4: løbende Ovn 5: ca. 3 md. | Ovn 1-4: Når prøverne repræsenterer parti på 5000 kg. Ovn 5: umiddelbart efter |
| Aars | Små portioner af en slagge- udstødning |
lige før slaggen falder ned i slagge- transport- systemet |
Driftspersonale/ målefirma |
6 til 8 timer efter | Med det samme |
| Kolding | Ca. en skovlfuld hver dag | Rysterende | Driftspersonale (SID) | Prøven udtages med det sammen slaggen kommer ud på ryste-renden | Hver den første i måned |
| Haderslev | Manuelt af den sorterede slagge | Slaggehal | Driftspersonale | 2-3 md | Med det samme |
| Svendborg | 2 kg./uge | Slagge- container |
Driftspersonale | 2-3 md efter produktion | Umiddelbart efter |
| Sønderborg | Iht. bek. nr. 665 | Slagge- container |
Driftspersonale | Hver 6 time | Hver 2. md. |
| Vega | Iht. bek. nr. 665 | Slaggeplads | Akkrediteret firma | Hver kvartal | Umiddelbart efter |
| Vestfyn | Iht. bek. nr. 665 | På losseplads | Af ekstern eller intern medarbejder | Når der er produceret 5.000 tons slagge | Med det samme |
| Århus Kommunale Værker | 50-100 stikprøver for hver mile | Slaggemile | Akkrediteret firma | Tidligst 3-6 md. efter udtagning | Umiddelbart efter |
Tabel 3-3 viser, at der er store forskelle på procedurerne omkring prøvetagning og analyse. Se også afsnit 2.3.5 Slaggeprøve på side 27.
3.5.2 Slaggemodning
Modning foretages med henblik på at reducere udvaskningen af tungmetaller og salte samt at forbedre slaggens geotekniske egenskaber i forbindelse med genanvendelse.
Flere steder foretages forsøg med behandling af slaggen for at opnå optimal modningsproces. Parametre som bl.a. undersøges er indflydelsen af forudgående slaggevaskning med eller uden additiver, modningstiden, befugtning, mekanisk bearbejdning.
Årsagen hertil er, at flere undersøgelser har vist at indholdet af tungemetaller og salte, med den nuværende behandling/håndtering, ændrer sig med tiden.
Figur 3-9 viser analyseresultatet af eluatkoncentrationerne af arsen, bly og nikkel i modnet slagge fra Aarhus Kommunale Værker og er et udtryk for den ændring, der sker i mængden af udvaskede tungmetaller og de usikkerheder der er forbundet med slaggeanalyserne. Af figuren ses det, at blyudvaskningen reduceres med modningstiden, således at slaggen i nedenstående tilfælde opgraderes fra en kat. 3 slagge til en kat. 2 slagge.
Figur 3-9
Eluatkoncentrationen for arsen, bly og nikkel. Slaggen blev udlagt 1 uge før første prøveudtagning.
Resultaterne viser, at det er hensigtsmæssigt, at slaggen modner i en vis tid, inden der tages prøver til analyse.
Ved at præcisere kravene til:
- repræsentativiteten, og
- prøvetagningsmetoden
sikres mere pålidelige og sammenlignelige analyseresultater, jævnfør bl.a. tidligere nævnte forsøg med optimeret prøvetagning udført på slagge fra Amagerforbrænding.
Version 1.0 Januar 2007, © Miljøstyrelsen.