|
Affaldssortering baseret på online detektion af grundstoffer 7 Sorterings- og karakteriseringsforsøgDer er gennemført to slags forsøg:
Dele af de stationære forsøgsresultater er blevet brugt til at udarbejde kalibreringer med. Der er tillige kørt gennemløbsforsøg med udkasteren, men da denne er primært til demonstrationsbrug, er disse ikke rapporterede. På basis af det tekniske design studium og anvendelsesstudiet besluttede projektets følgegruppe, at udsortering af blød PVC fra en blandet affaldsplastfraktion skulle have højest prioritet ved udformningen af demonstrationsanlægget og test på anlægget. Både sensoren og sorteringsmekanismen er derfor konstrueret med dette for øje. Vi har dog søgt at udforme anlægget så generelt, at det også ville være muligt at afprøve både sortering og karakterisering af andre relevante affaldsstrømme. 7.1 PVC7.1.1 EmnerNedenstående tabel angiver udvalgte prøveemner: Tabel 5. PVC-prøveemner.
Emnerne kan ses på Figur 18.
Figur 18. Prøveemner i PVC-serien. 7.1.2 KalibreringKalibrering er udført på emnerne 2 og 8 samt tomt målegab, idet der er benyttet lange måletider (2.000 sek.). Der er udarbejdet to kalibreringer, der predikterer henholdsvis g PVC og g PE i målevoluminet. 7.1.3 ForsøgDer er til afprøvning af kalibreringen foretaget 10 målinger med tomt målegab samt 4 målinger for hvert af de 10 emner med måletid 20 sek. pr. måling. I Figur 19 er resultatet af målingerne vist som histogram, idet øverste graf viser resultatet af kalibreringen for PVC, mens nederste graf viser kalibreringen for PE. De første 10 målinger er med tomt målevolumen, herefter kommer 4 målinger for prøve 1, 4 for prøve 2 etc. Figur 19. resultat af stationært forsøg med PVC-prøveemnerne. Det ses med stor tydelighed, at sensoren korrekt bestemmer emnerne 1-6 som værende PVC, og emnerne 7-8 som PE. De resterende emner er udenfor kalibreringen; PE-prediktoren reagerer positivt, antageligt på grund af disse emners indhold af hydrogen. Bemærk, at responsen ikke er korrigeret for vægten af emnet. Karakteriseringshastigheden er beregnet baseret på den observerede standardafvigelse af de 10 tomgabsmålinger og de 4 målinger af emne 6 og er fundet til at være 0.237 stdev * sqrt(sek.)-1 * g-1. Målingerne er herefter evalueret som grundlag for sortering. Målemetoden har en indbygget ulinearitet som følge af forbrug og refleksion af neutroner for kompakte emner. Idet det antages, at de enkelte emners vægt og projicerede overfladeareal er let tilgængeligt målte størrelser for hjælpesensorer, er der indført en empirisk korrektion for "kompakthed" af arten K = (1 + 0.15 * vægt/areal)/vægt, (idet det selvsagt antages, at vægt > 0) Målingerne, bestående af det ovenfor viste 2-dimensionale datasæt er herefter underkastet klyngeanalyse [12] for at generere en objektiv gruppering af emnerne. Den heraf resulterende graf, et såkaldt dendrogram, er afbildet i Figur 20. Figur 20. Dendrogram af PVC-serien. Det ses at:
7.1.4 KonklusionSortering i PVC / ikke-PVC er mulig og enkel; klyngeanalysen viser, at karakteriseringen er tilstrækkelig robust til at blive benyttet til sortering. Den fundne karakteriseringshastighed er tilstrækkelig for industrielt relevant sortering (tusinder af tons/år). 7.2 PCB-holdige kondensatorerFigur 21 viser 5 kondensatorer, hvoraf nogle af dem mistænkes for at indeholde PCB.
Figur 21. PCB-kondensator-serien. Tabel 6. PCB-kondensator-serien.
Ud fra mærkningen af kondensatorerne er det ikke umiddelbart muligt at afgøre om de indeholder PCB eller ej. 7.2.1 KalibreringKalibreringen for PVC benyttes. 7.2.2 ForsøgDet ikke har været muligt inden for projektets rammer at fremskaffe sikre oplysninger om PCB-indhold af specifikke kondensatorer. Der er derfor søgt efter et klorindhold som sådan. Kondensatorerne er kørt igennem demonstrationsanlægget med en klor-følsom kalibrering. Til sammenligning er medtaget emne 1 fra PVC-sættet (87,1 g hård PVC-rør). Figur 22. Kurveforløb af forskellige kondensatorer og PVC-stykke. Figur 22 viser kurveforløbet, når emnerne efter hinanden sendes gennem sensoren. PVC-stykket er brugt både som separator og reference. Det ses, at
7.2.3 KonklusionDer er tilsyneladende meget stor forskel på klor-indholdet i de 5 kondensatorer. Det forekommer sandsynligt, at i hvert fald kondensatorerne 1 og 4 indeholder PCB. Det konkluderes, at det er muligt at sortere kondensatorer i PCB- og ikke-PCB-holdige. Den fundne karakteriseringshastighed er tilstrækkelig for industrielt relevant sortering (tusinder af tons/år). 7.3 NiCd-akkumulatorer7.3.1 EmnerDer er valgt batterier af størrelserne C ("mellemstor lommelygtetype") og SC (grundelement i f.eks. batteripakker til håndboremaskiner), samt et enkelt NiCd-element i AA-størrelse for at bestemme karakteriseringshastigheden. Tabel 7. Batteri-prøveemner.
Emnerne er gengivet i Figur 23.
Figur 23. NiCd-sættet, emner 1 – 10. 7.3.2 kalibreringKalibrering er udført på emnerne 1, 3, 6 og 7 samt tomt målegab, idet der er benyttet lange måletider (2000 sek.). Der er udarbejdet to kalibreringer, der predikterer henholdsvis g NiCd og NiMH i målevoluminet. 7.3.3 ForsøgDer er til afprøvning af kalibreringen foretaget 20 målinger med tomt målegab samt 5 målinger for hvert af de 10 emner. I Figur 24 er resultatet af målingerne vist som histogram, idet øverste graf viser resultatet af kalibreringen for NiCd, mens nederste graf viser kalibreringen for NiMH. De første 20 målinger er med tomt målevolumen, herefter kommer 4 målinger for prøve 1, 4 for prøve 2 etc.
Figur 24. Resultat af stationært forsøg med NiCd-prøveemnerne. Det ses med stor tydelighed, at sensoren korrekt bestemmer emnerne 1-5 som værende NiCd. Kategoriseringen af resten af emnerne er mere usikker; kalibreringen overfor NiMH kan ikke skelne mellem NiMH, alkaline eller brunstensbatterier (disse sidste har heller ikke været med i kalibreringen). Heller ikke her er responsen korrigeret for vægten af emnet. Karakteriseringshastigheden er beregnet baseret på den observerede standardafvigelse af de 20 tomgabsmålinger og de 5 målinger af emne 5 og er fundet til at være 0.258 stdev * sqrt(sek.)-1 * g-1. Målingerne er herefter evalueret som grundlag for sortering ved at underkaste dem klyngeanalyse i lighed med PVC-serien. Målingerne er i modsætning til denne serie kun korrigeret for vægt. Dendrogrammet er afbildet i Figur 25.
Figur 25. Dendrogram af NiCd-sættet. Det ses at:
7.3.4 KonklusionSortering i NiCd / ikke-NiCd er mulig og enkel; klyngeanalysen viser, at karakteriseringen er tilstrækkelig robust til at blive benyttet til sortering. Den fundne karakteriseringshastighed er tilstrækkelig for industrielt relevant sortering (tusinder af tons/år). Fodnoter[12] Klyngeanalyse er en automatiseret analyseform, hvor algoritmen bygger et træ af målingerne, idet målingerne parres efter deres indbyrdes afstand. De tætteste målinger parres først og danner mindre grene, der efterhånden sammensættes til større grene og slutteligt danner et træ. Resultatet, der kaldes et dendrogram, er bygget uden tilføjelse af anden viden end målepunkterne, og udtrykker således en objektiv gruppering, der er egnet til at vurdere, hvorvidt målingerne kan danne grundlag for sortering. For at sortering skal være enkel, skal kategorier være fordelt på hver sin hovedgren.
|
