Forbehandling af organisk husholdningsaffald ved hydraulisk stempelseparation 5 Diskussion af resultaterI det følgende diskuteres de opnåede og de forventeligt opnåelige resultater. 5.1 Perspektiver og forventede tekniske specifikationNedenstående er baseret delvist på de faktisk opnåede resultater (fed) og delvis på forventede data for et fuldskalaanlæg. Tabel 3:
Baseret på biogas potential analyserne fra DTU anslås det ,at gaspotentialet i rejekt og biomasse er sammenlignelige. Dermed kan biogaspotentialet i ovenstående eksempler anslås som værende at samme størrelse som biomasseandelen (biomasseandel = 100-rejekt procent). Ovenstående resultater og forventninger indikerer, at en fremtidig forretningsstrategi og optimeringsstrategi er afhængig af to overordnede parametre:
Disse parametre afgør, om det er nødvendigt for affaldsselskabet at investere i et to-trins anlæg eller om en investering i en et-trins højtryksseparation kan opfylde de økonomiske og tekniske krav til affaldsseparationsprocessen. 5.1.1 Sammenhæng mellem tryk, rejekt og plastPlastprocent og rejektprocent er stort set omvendt proportionale. Høje tryk giver høj plastprocent og lav rejektprocent, og lave tryk giver lav plastprocent og høj rejektprocent. Desuden er der observeret proportionalitet mellem kammertryk og plastkoncentration i biomassen. Det antages samtidig, at der ved et givet kammertryk vil være proportionalitet mellem plastkoncentration i biomassen og plastkoncentration i affaldet. Herved bliver det muligt på forhånd at anslå biomassens plastindhold, hvis plastindholdet i affaldet er kendt. Da alt det kraftige plast (emballage, almindelige bæreposer o.s.v.) frasepareres i stempelseparatoren, er det kun den tynde poseplast, der er relevant for disse betragtninger. Dette udgør en betydelig fordel, da de miljøfremmede stoffer primært forefindes i det kraftige emballageplast og ikke i den tynde poseplast. Nødvendigheden af en et-trins kontra en to-trinsproces er illustreret i figur 2.
Figur 2 illustrerer to eksempler på to forskellige affaldskvaliteter, med forskelligt plastindhold men med samme krav til rejektprocent og plastmængde i biomassen. Affaldets fysiske egenskaber er i begge eksempler ens og svarer nogenlunde til AFAV affald. Dog er indholdet af tyndt poseplast i AFAV affald normalt højere end de her valgte eksempler.
Figur: 2 Målet med snegleseparatoren er alene at fjerne plastik fra biomassen. Processen garanterer, at plastkoncentrationen i biomassen kan bringes under enhver normal grænseværdi (der er ikke synligt plast i biomassen efter snegleseparationen). Snegleseparatorens primære omkostning, udover energiforbrug og løbende driftomkostninger, er den øgede producerede rejektmængde. Som beskrevet i afsnit 5.5 forventes rejektmængden fra trin to at kunne optimeres således at 80-90 % af biomassen fra trin 1 bibeholdes. 5.2 Omkostninger til separation af affaldØkonomien i anlægget er betinget af såkaldte interne og eksterne faktorer: Interne faktorer
Eksterne faktorer
5.2.1 Pris og driftsomkostninger Hele maskinanlægget til en to-trins separator med en kapacitet på 5 tons pr. time svarende til en årlig kapacitet på 10.000 tons forventes at koste ca. 4.500.000 DKK i den færdigt standardiserede kommercielle version. Herunder er opgjort et overordnet anslået driftbudget for et anlæg til behandling af 10.000 tons/år. Ved en kapacitet på 5 tons pr. time svarer det ca. 10 drifttimer/ dag. Kortfattet anslået driftbudget ved årlig kapacitet på 10.000 tons.
For at vurdere investeringen i et samlet to-trins anlæg balanceres driftomkostningerne på omkring 200 kr./ ton med de eksterne faktorer, dvs. de sparede omkostninger til forbrænding fratrukket omkostningerne til at komme af med biomassen. Selv ved en høj samlet rejektprocent på 35 % vil der være en besparelse i forbrændingsafgift på ca. 700 kr. pr. ton produceret biomasse, svarende til en besparelse på (700*0,65) =455 kr./ ton behandlet affald. Der er således i størrelsesordnen (455-200 kr.)= 255 kr./ ton behandlet affald til at dække omkostninger til afsætning og transport af biomasse til fællesbiogasanlæg. 5.3 MåleproblemerSom beskrevet har der været betydelige problemer med deformation og erosion af separatorkamrene. Det har ikke umiddelbart været muligt at opdage, hvornår i et driftsforløb kammeret er deformeret. Det var ikke muligt at detektere en deformation ved hjælp af ændringer i trykforløbet for en afvandingscyclus. Deformationer er først konstateret, når der kunne ses større partikler i biomassen. En del af målingerne i dette projekt må derfor forventes at have været udført med deformeret kammer. Det har ligeledes været et problem, at skydeventilen for enden af trykkammeret er blevet mere og mere læk i løbet af projektperioden. Ventilen er dog også løbende blevet "lagt sammen", hvorefter den en tid har været mere tæt. Det anslås, at lækraten til tider (ved høje kammertryk) kan have udgjort op til 30 % af rejektmængden. Dette bevirker, at en del af den forbedring af separator effektivitet (rejektandel), der ses ved øgede kammertryk, ikke fremgår af resultaterne. Et andet forhold, der har givet anledning til usikkerhed omkring målingerne, er plast, der bliver hængende i spaltekammerene. Det medfører, at plastbestemmelsen kan influeres af, om der hænger meget eller lidt plast og biomasse i kammeret. Dette forhold gør sig imidlertid ikke gældende for kammer 4, da der ikke hænger nævneværdige plastmængder i hulkammeret. 5.4 Affalds sortering og indsamlingDer er i løbet af forsøgsperioden kørt med meget varierende affaldskvaliteter. En dårlig kildesortering giver naturligvis en høj rejektandel, men da der vil kunne "gemme sig" biomasse i rejektet, vil en dårlig kildesortering også kunne give en dårligere biomasseudnyttelse. Der er med AFAV affaldet observeret en tendens til, at affaldet blev mere tørt ved overgang fra vinter- til forårsperioden. Samtidig begyndte der også at komme en del haveaffald. Det kunne herefter konstateres, at rejektandelen ved et givet sæt driftsparametre steg. Den største del af papiret i det forholdsvis tørre AFAV affald blev udskilt som rejekt, hvorimod papiret i det mere våde R-98 affald (indsamlet i containere) hovedsageligt var at finde i biomassen. På baggrund af disse observationer kan det ved separering med højtryksstempelseparatoren ikke anbefales, at affaldet indeholder bleer og haveaffald, da disse fraktioner udelukkende udskilles som rejekt og samtidig kan øge biomassetabet fra det øvrige affald. Tørt affald (f.eks. indsamlet i sækkestativer) giver også større biomassetab, men da der samtidig herved indsamles mindre affald, er den samlede effekt heraf ikke umiddelbart klar. Indsamling af affald i bionedbrydelige plast- eller papirsække vil, selv om der sættes høje krav til biomasse renheden, kunne gøre det muligt at separere affaldet via en et-trins separering. Hvis der derimod anvendes traditionelle plastposer, vil der, med mindre kravene til biomassens renhed er lempelige, normalt være behov for en to-trins separering. En totrins separering forventes, som nævnt i afsnit 5.3, at flytte 10 20 % af biomassen over i rejektet. Den flyttede masse består dog i høj grad af fibermateriale, der med relativ høj energivirkningsgrad også kan omsættes i et forbrændingsanlæg. Brug af bionedbrydelige poser giver således en mulighed for at reducere omkostningerne til forbrænding (pga. den lave rejektmængde) samtidig med, at gasproduktionen kan øges. Herudover vil et behov for totrins separering formentligt også give øgede anlægs- og driftsomkostninger. Om dette kan betale for meromkostningen ved brug af bionedbrydelige poser vurderes ikke her. Det skal hertil bemærkes at; Ved brug af almindelige tynde plastposer, hvilket normalt vil kræve totrins separering, vil biomassen efter trin to være af væsentligt højere renhed end efter trin 1 ved indsamling i bionedbrydelige poser, idet en vis fejlsortering er vanskelig at undgå i praksis. 5.5 Optimerings potentialeKammer 4 er det eneste hulkammer, der er afprøvet. Det forventes derfor, at det ved en variation af huldiameter og geometri vil være muligt at optimere rejektmængde og plastandelen i biomassen. Snegleseparatoren har et stort optimeringspotentiale. Sneglen er som nævnt konstrueret således, at biomassen "valses" 4 gange. Under drift bliver der også presset biomasse ud ved den sidste valsning. Det antages derfor, at det er muligt at forbedre sneglens effektivitet ved at forøge antallet af valsebehandlinger. Ved samtidig at anvende en valseplade med større huller og ved at forøge sammenspændingen af denne, vil det ved en trin 2 rensning af biomasse være muligt at opnå et resultat, der minimum svarer til det håndvalsede, 14-27 %, samtidig med, at biomassen holdes fri for plast. Da det formentligt vil være tilfredsstillende at producere en snegleseparator med så store huller, at den lader en mindre del af de helt små plaststykker gå med over i biomassen, forventes det, at plastseparation af biomassen kan udføres således, at kun 10 20 % af biomassen produceret i trin 1 flyttes over i rejektet. Herved kan biomassemængden fra et optimeret totrins anlæg anslås som 80-90 % af de via trin 1 fundne optimale mængder. Omkostningerne ved disse tiltag for optimering af snegleseparatoren vil være større slid og højere energiforbrug, men i den samlede økonomi vil dette kun have marginal betydning.
|