Forbehandling af organisk husholdningsaffald ved hydraulisk stempelseparation
Sammenfatning og konklusioner
Baggrund og formål
Projektet tager udgangspunkt i en højtryksgylleafvander, der er opbygget i forbindelse med en række tidligere projekter. Disse projekter viste, at denne gylleafvander kunne bruges som stempelseparator ved at ændre driftsparametrene.
AFAV I/S og TK Energi A/S har foretaget en principafprøvning af stempelseparatoren på organisk affald.
Formålet er at undersøge separator-effektiviteten på den eksisterende hydrauliske stempelseparatorproces ved driftsparametre, der vil kunne tænkes anvendt ved kommerciel drift af en stempelseparator.
Målet er jf. ansøgning til Miljøstyrelsen af 29.11.2001:
"at udvikle og etablere en teknik til forbehandling af organisk dagrenovation, der kan fraseparere uønskede materialer fra det organiske affald, der indsamles primært fra private husstande. Forbehandlingen af det indsamlede organiske affald optimeres således, at der maksimalt føres 25 % (vægtprocent) rejekt til forbrænding og dermed øges mængden af organisk materiale til efterfølgende bioforgasning. Målet med forbehandlingen er ligeledes, at der max. må være 1 promille urenheder i den biomasse, der efterfølgende tilføres et biogasanlæg."
I projektet er følgende undersøgt (i prioriteret rækkefølge):
 | Separatoreffektiviteten. |
| Plastseparationseffektiviteten. |
| Kapaciteten af separatoren. |
| Sliddet på separatorkammeret. |
| Energiforbruget til stempelseparationsprocessen. |
| En kemisk karakterisering af den producerede biomasse. |
I forbindelse med projektet har Københavns kommune i samarbejde med DTU udført analyser og foretaget en karakterisering af affaldet med henblik på sammenligning med øvrige forsøg med affaldsseparation gennemført i Danmark.
Tekniske resultater
I projektet er der opbygget en opstilling til afprøvning af stempelseparatoren, og der er afprøvet 4 separatorkamre.
3 spalteseparatorkamre med 1 mm spalter, 0,6 mm spalter og 0,25 mm spalter og et hulkammer.
| Med spaltekamre er der opnået fra 8-30 % rejekt ved kørsel på affald fra AFAV og 7 % rejekt ved kørsel på R 98 affald. |
| Med hulkammeret er der opnået 22-45 % rejekt på AFAV affald og 20-33 % rejekt på R 98 affald. |
De opnåede rejektmængder er opnået ved 200-450 bar separatortryk.
Energiforbruget til stempelseparation ligger på 10-20 kWh pr. ton.
Levetiden for et optimeret spaltekammer forventes at være 100-500 timer, og levetiden for et optimeret hulkammer forventes at være over 1000 timer. Med stempelseparatoren kan der opnås 80-90 % af biogaspotentialet i biomassen.
| Ved drift på AFAV affald er der målt 0,2-1 % plast i biomassen ved spaltekamre og 0,1 % plast i biomassen ved drift på hulkammeret. |
| Med hulkammeret er der ved R-98 affald målt 0,1-0,3 % plast i biomassen. |
Bag disse plastprocenter ligger en meget svingende affaldskvalitet.
Ved sammenligning med bioaffaldets oprindelige plastindhold har det vist sig, at hulkammeret er i stand til at fjerne 70-85 % af den tynde poseplast: Alle andre plasttyper fjernes helt.
DTU’s kemiske analyser viste, at der for stempelseparatoren ikke er problemer med at overholde grænseværdierne for miljø-fremmede stoffer. Et plastindhold på 0,1-0,3 % (vægtprocent) ser dog, visuelt vurderet, ud til at være uacceptabelt højt for spredning på landbrugsjord.
Der er herudover også opbygget en snegleseparator, der kan fjerne den resterende plast i biomassen.
Separationsprocessen, hvori snegleseparatoren indgår, bliver således en totrins separation bestående af højtryksbehandling i stempelseparatoren og efterfølgende lavtryksbehandling i snegleseparatoren.
Ved en to-trins separation kan der produceres biomasse helt uden plast.
Samlet konklusion
Forsøgene har demonstreret, at målsætningerne for samlet rejektprocent og for plast i biomassen kan overholdes for R-98 affaldet, hvorimod det med AFAV affaldet ikke har været muligt at opnå den ønskede rejektandel på 25 % samtidig med at en renhed på 1 promille plast overholdes. Dette skyldtes hovedsageligt at indholdet af bleer og haveaffald var langt højere end forventet. DTU’s analyser af rejekt og biomasse d. 28/6 har indirekte vist at det vil være muligt at overholde målsætningen hvis AFAV affaldet ikke indeholder bleer og haveaffald.
Konstruktionsmæssigt har forsøgene vist, at udformningen af det oprindelige kammer på stempelseparatoren skal ændres, da den planlagte opbygning med lameller var vanskelig at udforme kraftigt nok. Forsøg med en cylinder med borede huller til separering af det organiske affald har til gengæld vist sig at have en tilfredsstillende holdbarhed.
Måleresultaterne viser, at:
| Plastprocent og rejektprocent er stort set omvendt proportionale. Høje tryk giver høj plastprocent og lav rejektprocent, og lave tryk giver lav plastprocent og høj rejektprocent. |
| Alt kraftig plast (emballage, almindelige bæreposer o.s.v.) frasepareres i stempelseparatoren, hvilket udgør en betydelig fordel, da de miljøfremmede stoffer primært forefindes i det kraftige emballageplast og ikke i den tynde poseplast. |
| DTU’s kemiske analyser viste, at der for stempelseparatoren ikke er problemer med at overholde grænseværdierne for miljø-fremmede stoffer. Et plastindhold på 0,1-0,3 % ser dog, visuelt vurderet, ud til at være uacceptabelt højt for spredning på landbrugsjord. |
| Ved separering med stempelsseparatoren (trin 1) bringes 80-90 % af det totale gaspotentiale 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 (se evt. tabel 2 side 26). |
| Ved separering med højtryksstempelseparatoren kan det ikke anbefales, at affaldet indeholder bleer og haveaffald, da disse fraktioner udelukkende udskilles som rejekt. |
| Sortering af affald i bionedbrydelige plast- eller papirposer 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. |