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

Forbehandling af organisk husholdningsaffald ved hydraulisk stempelseparation

4 Resultater

I dette kapitel præsenteres de resultater, der er opnået i forbindelse med dette projekt.

4.1 Affaldstyper

I dette projekt er der udført forsøg med 2 typer affald.

Type 1 er affald fra AFAV opsamlet i almindelige tynde plastposer og indsamlet delvist i sækkestativer og delvist i containere. Dette affald indeholder bleer og til tider en hel del haveaffald mm. Der er herudover fundet ting som et gulvtæppe, en stor ståltrådsrulle, køkkenredskaber samt en del tøj og sko.

Type 2 er affald fra R-98. Dette affald er opsamlet i papirposer og indsamlet i containere. Dette bevirker samtidig, at affaldet virker mere vådt og opløst (hvilket også ses af TS analyserne). Affaldet er væsentligt bedre sorteret end AFAV affald og indeholder normalt ikke bleer og haveaffald.

De 2 typer af affald har vist meget forskellige karakteristika ved separation.

Der har vist sig meget store variationer i de opnåede resultater. Vi antager, at det dels skyldes variation i sammensætning af det tilførte affald, dels at der har været en vis usikkerhed om, hvornår i et måleforløb de enkelte kamre er deformerede.

4.2 Separatoreffektiviteten

Der er opnået rejekt-procenter fra 7 til 50 i forsøgsperioden. Et udvalg af disse forsøgsdata er gengivet grafisk i bilag A og B.

De variable driftsparametre for stempelseparatoren er maksimaltryk, stempelhastighed og fyldningsgrad. For alle 4 kamre er et relevant parameterområde med disse tre variable undersøgt, se bilag A.

Heraf blev følgende sammenhæng fundet:

1. Øget maksimaltryk forbedrer biomasseandelen, men øger samtidig plastkoncentrationen i biomassen.
2. Øget stempelhastighed forbedrer biomasseandelen men øger samtidig plastkoncentrationen i biomassen. Denne effekt er mest udpræget ved lave maksimaltryk. Ved meget høje maksimaltryk har stempelhastigheden stort set ingen indflydelse.
3. Reduceret fyldningsgrad forbedrer biomasseandelen uden at påvirke plastkoncentrationen i biomassen. Denne effekt er mest udpræget ved lave maksimaltryk. Ved meget høje maksimaltryk har fyldningsgraden stort set ingen indflydelse.

Herudover har de forskellige kamre naturligvis givet forskellige resultater ved et givet parametersæt. Hvis parametersættet derimod blev ændret, således at der blev opnået samme rejektandel, var der ikke stor forskel på plastkoncentrationen i biomassen.

De her gengivne eksempler betragtes som repræsentative og viser samtidig, hvor stor variation, der har været i resultaterne. Med kammer 3 er der den 31/5 opnået 25 % rejekt med affald fra AFAV ved et separatortryk på 375 til 450 bar, og 7 % rejekt med "R-98 affald" den 6/6 ved et separatortryk på 325 bar.

Den 7/6 er der opnået 15 % rejekt med AFAV affald ved 450 bar separatortryk. Den 14/6 er der opnået 7-9 % rejekt med AFAV affald ved 480 bar separatortryk.

Med kammer 4 er der d. 27/6 opnået 26-29 % rejekt ved 325 bar separatortryk med AFAV affald. Med R-98 affald er der d. 18/7 opnået 24 % rejekt ved samme tryk. R-98 affald var dog af unormal dårlig kvalitet. Det så ud, som om det var iblandet 50 % AFAV affald. Der blev udvist stor forsigtighed ved udtagning af affaldet. "Forurening" med AFAV affald kan derfor ikke være den direkte årsag til denne unormalt dårlige affaldskvalitet. Billedet nedenfor viser tørret rejekt fra 12,7 kg af dette affald. Poseplasten heri er sorteret fra og ligger i bunken ved siden af.

Billede 5:
R-98 affald med usædvanlig højt indhold af tynd poseplast. Billedet viser en portion tørret rejekt, hvor den tynde poseplast er lagt i en bunke for sig.

Under forsøgene med kammer 4 er skydeventilen blevet mere og mere læk. Ved forsøgene med R-98 affaldet (sidste forsøgsdag) anslås det, at op til 30 % af rejektmængden skyldtes denne lækage (mest udpræget ved høje tryk).

Nedenstående billede viser et typisk billede af biomasse og den tilhørende rejekt.

Billede 6:
Typisk billede af biomasse og rejekt fra stempelseparatoren.

4.3 Snegleseparatoren

Snegleseparatoren har produceret mellem 30 - 45 % rejekt af biomassen. Ved manuel kontrolvalsning af biomassen på en hulplade er der opnået 14 - 27 % rejekt af biomassen.

D. 18/7 er der fundet følgende forskelle mellem snegleseparatorens effektivitet og det, der kan opnås ved manuel valsning på en hulplade (se næstsidste side i bilagsrapport A for grafisk gengivelse).

Tabel 1:
Tabellen viser, hvad forskellige efterbehandlingsmetoder betyder for total rejekt % og total TS tab. "Trin 1" referer til højtryksseparatoren, "snegl" refererer til snegleseparatoren, og "manuel valsning" refererer til de manuelle kontrolforsøg, der er gennemført med valsning på hulplade.

Heraf ses, at snegleseparatoren fjerner langt mere rejekt end tilsigtet. Denne rejekt har samtidig et relativt højt TS indhold, hvilket betyder, at den samlede separationsproces fjerner 60-70 % af affaldets tørstof. Dermed fjernes også hovedparten af biogaspotentialet, hvilket naturligvis ikke er acceptabelt. Den samlede separationsproces ved manuel valsning fjerner derimod kun ca. 45 % af affaldets tørstof (indeholdt i ca. 36 % rejekt). Dette indikerer et stort potentiale for optimering af snegleseparatoren. Det skal bemærkes, at forsøget er udført på R-98 affald, der, som tidligere nævnt, var af ualmindelig dårlig kvalitet. Ventillækage har samtidig givet en forhøjet rejektmængde.

Den rensede biomasse var i alle tilfælde fri for plast. Nedenstående billede viser et typisk billede af renset biomasse og tilhørende rejekt fra snegleseparatoren.

Billede 7:
Typisk kvalitet af renset biomasse og rejekt fra snegleseparatoren.

4.4 Plastseparation.

Kammer 4 har vist sig som det bedste kammer for fjernelse af plast. De plaststykker, der er at finde i biomassen, er mindre stykker poseplast fra tynde affaldsposer. Emballageplast og almindelig bæreposeplast forekommer stort set ikke. Ud over disse tynde plastposer er der i biomassen en del "opløst" og findelt papir, hvilket dog ikke anses som et problem. Herudover kan bleer i affaldet give anledning til en del blefibre i biomassen.

Ved drift på stempelseparatoren og spaltekamre er der opnået en plast-promille mellem 2 og 10 ved kørsel med affald fra AFAV.

Der har i løbet af forsøgsperioden været klar tendens til, at højere tryk og højere stempelhastighed giver mere plast i biomassen. Affaldet er dog af meget varierende beskaffenhed. Der er således, ved kørsel med AFAV affald den 31/5 (kammer 3), fundet 9,6 promille plast i biomassen ved 375 bar separatortryk og 5,8 promille plast i biomassen ved 450 bar separatortryk.

Med kammer 4 er der d. 28/6 ved 260 bar kammertryk opnået 1,2 promille plast på AFAV affald. Med R-98 affald er der d. 18/7 ved henholdsvis 325, 405 og 485 bar kammertryk opnået henholdsvis 1,4 - 2,0 og 2,7 promille plast i biomassen. Dette affald var dog, som tidligere skrevet, af unormal dårlig kvalitet. Bioaffaldets oprindelige plastindhold blev bestemt til ca. 6,3 g ren poseplast / kg (emballageplast og kraftige poser er ikke medregnet). Billedet herunder viser en af disse plastprøver (oprindeligt 1,77 kg biomasse).

Billede 8:
Plast indhold i 1,77 kg biomasse fra stempelseparatoren.

Dette resultat indikerer, at det i højtryksseparatoren er muligt at producere en biomasse, hvis indhold af tynd poseplast udgør 15-30 % af råaffaldets. Andre former for plast og uønskede urenheder forekommer stort set ikke.

De tynde poser, hvori affaldet indsamles, er fra AFAV’s side valgt således, at de har et minimalt indhold af miljøfremmede stoffer. DTU’s kemiske analyser viste, at der ikke er problemer med at overholde grænseværdierne for miljøfremmede stoffer. Et plastindhold på 0,1-0,3 % tynde poser ser dog, visuelt vurderet, ud til at være uacceptabelt højt for spredning på landbrugsjord. Der er derfor også blevet udført forsøg med oprensning af biomassen i en snegleseparator.

Plastindholdet i biomasse, der har været kørt gennem snegleseparatoren, indeholder så lidt plast, at det ikke er muligt at detektere det med den anvendte målemetode (manuel sortering).

Der blev ikke udført plastbestemmelse på R-98 affaldet d. 6/6 (DTU udtog prøver). Der var dog tale om en meget pæn biomasse stort set uden poseplast. Det blev under forsøget vurderet, at biomassen sagtens kunne gå direkte i et biogasanlæg. Biomassens plastindhold anslås som værende under 0,5 promille.

4.5 Kemisk karakterisering af den producerede biomasse

Den kemiske karakterisering af biomasse og rejekt er vedlagt som en separat rapport fra DTU, se bilag E og F.

Den væsentlige konklusion fra analyserne er, at alle analyserne for tungmetaller og miljøfremmede stoffer ligger et pænt stykke under grænse- og afskæringsværdierne.

Herudover er der på R-98 affaldet lavet en sammenligning af rejektmængder og gasudbytte ved forskellige separationsprocesser. Stempelseparatorens resultater ligger i disse sammenligninger langt foran resultaterne fra rullesigt-separation, og fra snegleseparator-separation.

DTU har udtaget 7 prøver på tre forskellige dage. For at få repræsentative prøver udtog DTU løbende mindre portioner biomasse og rejekt direkte fra separatoren. Forudsætningerne, hvorunder prøverne er udtaget, er beskrevet herunder.

4.6 Gaspotentiale

Nedenstående tabel viser resultaterne for gaspotentiale fra DTU. Biogas potentiale analyserne er foretaget som triplikater ved 55 grader C i 50 dage. Da der var meget store afvigelser på triplikaterne, blev det på styregruppemødet d. 6/9 2002 bestemt, at 85 % af det teoretiske gaspotentiale (baseret på de kemiske analyser) ville være et bedre sammenligningsgrundlag.

Tabel 2:
Biogaspotentialer i de af DTU udtagne prøver.

Det bør bemærkes, at over 80-90 % af det totale gaspotentiale bringes videre til biogasanlægget, uanset om der er tale om affald fra R-98 eller AFAV affald. Det er et meget tilfredsstillende resultat og absolut konkurrencedygtigt i forhold til de øvrige forsøg gennemført i Danmark.

En mere uddybende beskrivelse vedrørende biogaspotentialet kan findes i DTU’s analyserapport, se bilag E og F. Det skal hertil bemærkes, at det teoretisk beregnede gaspotentiale i alle tilfælde ligger lavere end gennemsnittet af triplikaterne. Dette kan evt. skyldes, at omsætningen er over 85 % af det teoretisk mulige.

Biogaspotentialet pr. ton i rejektet er for to af prøverne højere end for biomassen. Dette skyldes et højt organisk tørstofindhold i rejektet. I den tredje rejektanalyse er biogaspotentialet pr. ton væsentligt lavere. Dette skyldes et højt indhold af blandt andet metal og bleer. Af analysetekniske årsager er disse fraktioner blevet frasortere inden det organiske indhold i rejektet er blevet målt, det må således antages af f.eks. bleerne kan have haft et begrænset gaspotential der ikke er medgået i ovenstående analyser.

For øvrige betragtninger i denne rapport antages det, at rejekt- og biomasse pr. masseenhed har sammenlignelige gasindhold.

4.7 Kapacitet og opskaleringspotentiale

Separatoren har kørt kontinuerligt med en kapacitet på 400-600 kg pr. time. På den baggrund vurderes det, at der ikke vil opstå problemer i forbindelse med opskalering, der ikke kan løses inden for et rimeligt budget.

4.8 Energiforbrug til stempelseparationsprocessen

Stempelseparationsprocessen har et lavt energiforbrug.

Der medgår 2-6 kWh per tons affald til separationen afhængigt af affaldets struktur, separatorkammerets åbninger og det sluttryk, der køres med. En erfaringsmæssig virkningsgrad for en hydraulisk stempelproces er 25-40 %.

Derudover kommer effekt til at presse affaldet ned og åbne og lukke ventilen.

En hydraulisk stempelseparator med en kapacitet på 5 tons pr. time forventes at have et energiforbrug på 10-20 kWh pr. tons affald.

En snegleseparator forventes at bruge 5-10 kWh pr. tons affald.

Det samlede energiforbrug til en to trins affaldsseparation forventes at være ca. 15-30 kWh pr. tons affald.

4.9 Sliddet på separatorkammeret

Med det eksisterende materialevalg og den eksisterende konstruktion vil der kunne opnås levetider på separatorkamrene på 50-200 timer.

Det forventes, at levetiden kan forbedres 5-10 gange i den eksisterende svejste konstruktion ved valg af bedre materialer og yderligere 10-20 gange ved montering af slidskinner.

En ændret konstruktion med et rør med huller vil kunne fremstilles i materialer med slidstyrker, der er 50-200 gange højere end AISI 304.

Det forventes derfor, at det er muligt at opnå levetider på separatorkammeret på mere end tusinde timers drift. Det betyder, at kammeret alene skal skiftes ved et eventuelt sommerstop og er på den måde med til at holde omkostningerne til sliddele og vedligeholdelse nede. Det forventes, at et kammerskift på et fuldskalanlæg vil kunne udføres af 2-3 mand inden for en almindelig arbejdsdag.

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