Urgrävning av bioceller Metod och analys RVF Utveckling Rapport 01:06 ISSN 1404-4471 RVF Utveckling
RVF Utveckling Rapport 01:06 ISSN 1404-4471 RVF Service AB Tryck: Daleke Grafiska 2001 Upplaga: 1000 ex
Förord Behandling av blandat hushållsavfall och vissa industriavfall i bioceller, har pågått sedan slutet av 80-talet. Biocellen kan ses som en reaktor för behandling av avfall snarare än en slutförvaring. Tekniken att deponera avfall i väl avgränsade celler och med aktiv styrning, har medfört ett ökat gasutbyte jämfört med traditionell deponering. Typiskt för en reaktor är också att man efter behandlingstiden tömmer reaktorn på det behandlade materialet. Flödet av lämpliga massor för vallbyggnad och mällantäckning på deponier tros minska på grund av deponiskatten. Metoden att gräva ut stabiliserat avfall och sikta fram massor lämpliga för vallbyggnad och täckning kan därmed bli intressant. Erfarenheterna från sådana urgrävningar är dock små i Sverige. Projektet som redovisas i denna rapport syftar till att visa vilken typ av hantering som krävs för att det urgrävda materialet ska kunna användas som konstruktionsmaterial på deponin samt att klargöra vilken kvalitet materialet har. Det är i sammanhanget också viktigt att klargöra vilken miljöpåverkan urgrävningar har i form av gasemissioner, lukt etc. Projektet har genomförts i ett samarbete mellan Nordvästra Skånes Renhållnings AB (NSR) och Söderhalls Renhållningsverk AB (SÖRAB). Projektledare har varit Jan-Erik Meijer, NSR. Det praktiska arbetet har utförts av Hanna Gustafson, SÖRAB, samt Tommy Olsson, NSR. Malmö maj 2001 Anders Assarsson Ordf. RVF:s Utvecklingskommitté Weine Wiqvist VD RVF
2
Sammanfattning Både NSR och SÖRAB har under flera år arbetat med rötning i biocell på sina anläggningar Filborna respektive Hagby. Syftet har varit att öka mängden gas som kan utvinnas ur avfallet. Cellerna har byggts upp av blandat hushållsavfall och bildad gas har samlats in. Tekniken har gett mycket positiva resultat och en markant ökad gasproduktion har noterats i cellerna. Trots att tekniken funnits i mer än tio år saknades det kunskap om vad som faktiskt händer med avfallet i cellerna och hur fort nedbrytningen går. Detta ledde till att det kändes nödvändigt att gräva i några gamla celler för att reda ut vissa frågeställningar. Syftet med projektet var att ta reda på hur en urgrävning kan genomföras praktiskt och om det kan innebära några problem med lukt eller gasemissioner. Avfallet skulle studeras och analyseras för att se hur detta har förändrats efter nästan tio år i cellen samt vilken gasbildningspotential som fanns kvar i avfallet. Projektet skulle också visa hur den urgrävda biocellen kan användas och om den innehåller några patogena mikroorganismer samt om kompostering i så fall kan fungera som hygieniseringsmetod. Urgrävningen gjordes sommaren 1999. På Hagby grävdes ett schakt tvärs över den biocell som byggdes sommaren 1990. På Filborna grävdes en hel cell ur där avfallet hade legat i ca 8 år. Kemiska analyser gjordes på organiska avfallsprover från olika delar i cellerna och plockanalyser gjordes på några större prov efter siktning med trumsikt. När det gäller arbetsmiljön så fanns inga problem på Hagby medan det på Filborna var kraftiga luktproblem. Detta visade sig senare bero på utrötningsgraden och mängden fettsyror som fanns i avfallet. Resultaten visade att avfallet på Hagby var mer utrötat än avfallet på Filborna. Detta kan vara bra att kontrollera innan en urgrävning startas t ex genom att ta prov med skruvborr och analysera proven på innehåll av fettsyror. Någon gasansamling i schakten kunde inte uppmätas vid någon av urgrävningarna. Kvarvarande gasbildningspotential uppgick till 67 l CH 4 /kg TS på Hagby och 109 l CH 4 /kg TS på Filborna. Anledningen till denna stora skillnad ligger framförallt i cellens hydraulik. Den största svårigheten med att bygga fungerande celler är att få dräneringen att fungera. På Filborna var avfallet väldigt blött vilket hade hämmat gasproduktionen, cellen var byggd på tät botten och inget vatten hade tillförts. På Hagby var avfallet torrt trots att vatten hade tillförts i riklig mängd fram till och med 1996. Cellen var byggd på gammalt avfall och saknade tät botten. Siktningen av det uppgrävda avfallet visade att det är viktigt att avfallet är torrt för att mängden finfraktion ska bli så stor som möjligt. På Hagby var andelen finfraktion över 40 % medan den på Filborna endast var ca 30 %. Finfraktionen innehöll en hel del synliga föroreningar i form av t ex plast och glas men skulle fungera mycket bra som mellantäckningsmaterial på deponin. Grovfraktionen innehåller en hel del plast och skulle kunna användas som avfallsbränsle om den är torr. Filbornas grovfraktion var väldigt blöt. Plockanalyserna visade att matavfall hade brutits ned medan trädgårdsavfallet såg nästan opåverkat ut. Dagstidningar var också opåverkade medan vissa förpackningar var nedbrutna. Några patogena mikroorganismer hittades varken före eller efter komposteringen så någon hygienisering behövdes inte. Däremot är kompostering en bra metod för att stabilisera rötresten. Komposteringen visade att om finfraktionen är blöt krävs en ordentlig inblandning av strukturmaterial för att processen ska få tillräckligt med syre. Är finfraktionen däremot väldigt torr, som på Hagby, krävs inget strukturmaterial alls. På Hagby kom komposteringen igång nästan direkt och nådde temperaturer på ca 65 grader inom första dygnet. På Filborna nådde temperaturen endast upp till 50 grader och detta först efter tre veckor. 3
4
Innehållsförteckning Förord... 1 Sammanfattning... 3 Innehåll... 5 1. Inledning... 7 1.1 Bakgrund... 7 1.2 Celldeponering... 8 1.2.1 Introduktion... 8 1.2.2 Metoder för att påskynda stabilisering...8 1.2.3 Urgrävning som en del av behandlingen... 10 1.3 Bioceller på Hagby... 11 1.4 Bioceller på Filborna... 12 1.4.1 Uppbyggnad... 12 1.4.2 Sammanfattande resultat från projektet... 13 2. Syfte... 17 3. Metod... 17 3.1 Urgrävning... 17 3.1.1 Filborna... 17 3.1.2 Hagby... 17 3.2 Provtagning... 17 3.2.1 Fysikaliska egenskaper... 17 3.2.2 Kemisk analys av organiska prover... 18 3.2.3 Mikrobiologisk undersökning...19 3.3 Plockanalys... 19 3.4 Kompostering... 20 4. Resultat... 21 4.1 Arbetsmiljö... 21 4.2 Fysikalisk undersökning... 21 4.2.1 Siktning med trumsikt... 21 4.2.2 Siktning med skaksikt... 22 4.2.3 Plockanalys... 23 4.3 Kemisk undersökning... 24 4.3.1 Torrsubstanshalt och glödförlust...24 4.3.2 Organiskt innehåll... 26 4.3.3 Summa syror och ph... 27 4.3.4 Näringsämnen... 30 4.3.5 Gasbildningspotential... 31 4.4 Kompostering... 33 4.4.1 Temperaturutveckling... 33 4.4.2 Hygienisering... 34 4.5 Metaller... 35 5. Diskussion... 37 5.1 Arbetsmiljö... 37 5.2 Plockanalys... 37 5.3 Siktning... 38 5.4 Kompostering... 39 5.5 Biokemiskt tillstånd... 39 5.5.1 Kartläggning av det biokemiska tillståndet i upplagt avfall... 39 5.5.2 Fuktinnehåll... 39 5.5.3 Gasbildningspotential... 41 5.5.4 Alternativ till BMP som biologisk stabilitetsvariabel... 43 5.5.5 Andra variabler som beskriver avfallets stabilitet... 45 6. Slutsatser... 48 5
6
1 Inledning 1.1 Bakgrund Behandling av blandat hushållsavfall och vissa industriavfall i bioceller har pågått i Sverige sedan slutet av 80-talet. Ett omfattande utvecklingsarbete rörande biocellsdriften utfördes i projektet samordnad deponigas FUD som finansierades av NUTEK, RVF, NSR, SYSAV och Ragn-Sells. Erfarenheterna från projektet visade att mängden insamlad gas från deponerat avfall kunde ökas markant genom styrd deponering med gasutvinningssystem. Parallellt med detta projektet har deponering i sk. planreaktorer skett på SÖRAB:s anläggning Hagby. Tekniken att deponera avfall i väl avgränsade celler och med aktiv styrning har även här medfört ett ökat gasutbyte jämfört med traditionell deponering. Eftersom erfarenheterna från projekten varit goda, har biocells tekniken annamats på flera anläggningar under 90-talet. På grund av de positiva erfarenheterna är det därför av stort värde att få kunskap om vad som händer i en biocell under den mest intensiva nedbrytningsfasen. En viss sådan kunskap har erhållits genom de kontinuerliga lakvatten- gas- och fastprovtagningar som skett inom det samordnade deponigasprojektet. Kunskapen om materialet som finns kvar i cellerna är dock begränsat. För att få en klar bild av hur avfallet i cellerna förändrats krävs det att cellerna öppnas upp så att avfallet friläggs. En friläggning av avfallet medför att heterogeniteter kan dokumenteras visuellt och att en mer representativ provtagning kan utföras. På grund av höga kostnader för utgrävning och riskerna för luktolägenhet har få sådana undersökningar utförts. Utgrävningarna av testcellerna på Filborna och Hagby har därför stort värde för hela avfallsbranschen. I strategin att se biocellen som en reaktor för behandling av avfall snarare än en slutförvaring, ingår att aktivt styra miljön i cellen för att åstadkomma en optimal miljö för nedbrytning av organiskt material. Typiskt för en reaktor är också att den töms på behandlat avfall efter behandling. I USA där utgrävning av rötrest ur deponier förekommer i flera stater, går detta under benämningen landfill reclamation dvs. deponi återvinning. Syftet med utgrävningarna är i regel att spara värdefull deponeringsvolym. Volymen sparas genom att en finfraktion siktas fram som kan användas på deponin för daglig täckning och vallbyggnader. I och med att material från de gamla delarna på deponin används behöver inget nytt täckmaterial transporteras in utifrån. Metoden att gräva ut rötresten ur gamla deponier har dock inte fått någon stor genomslagskraft i Sverige. I och med att en avfallsskatt infördes vid årsskiftet 99/00 kommer flödet av massor lämpliga för vallbyggnad och täckning troligtvis att minska. Detta innebär att metoden att gräva ut stabiliserat avfall och sikta fram massor som är lämpliga för vallbyggnad och täckning kan bli ekonomiskt lönsamt. Eftersom få utgrävningar har gjorts i stor skala i Sverige finns det ett stort behov av att dokumentera erfarenheterna från ett sådant projekt. Det finns även ett behov av att klargöra vilken miljöpåverkan utgrävningen har i form av gasemissioner, lukt, mobilisering av metaller etc. 7
1.2 Celldeponering 1.2.1 Introduktion Celldeponering innebär att en viss typ av avfall läggs inom en begränsad avgränsad yta som avskiljs från omgivningen med kompakterad lera eller plastduk. Tekniken används för att skilja olika avfallstyper åt, samt även för att kunna optimera nedbrytningsförhållandena så att en snabb biologisk stabilisering erhålls. Största fördelen med att påskynda stabiliseringen är att kostnader för drift av deponigassystem och lakvattenrening minskar eftersom den aktiva fasen blir kortare vid en snabb stabilisering. Genom en snabb biologisk stabilisering finns det bättre ekonomiska förutsättningar för att bygga deponigassystem eftersom gasvolymerna blir större och uppkommer under en kortare tid. Erfarenheter från det samordnade FUD-projektet som utfördes under 90-talet visade att en snabbare stabilisering av avfallet erhölls genom att bara kontrollera uppläggningen av avfallet i högre utsträckning än i en vanlig deponi.. I många fall där celldeponering används försöker man även aktivt påverka förhållandena i cellen för att ytterligare påskynda stabiliseringen. Detta kan göras t ex genom vattentillsats eller luftinblåsning. Under senare år har det funnits ett stort intresse internationellt för att utveckla dessa metoder vidare. Utvecklingen har medfört att celldeponering är ett missvisande namn eftersom det mer och mer går mot att bli en aktiv behandling av avfallet snarare än deponering. Som detta projekt även visar går det att gräva ur avfallet och återvinna en stor del av det behandlade avfallet, vilket gör att namnet celldeponi blir än mer missvisande. 1.2.2 Metoder för att påskynda stabilisering I en gammaldags deponi är nedbrytningsförhållandena långt ifrån optimala vilket medför att deponin är biologiskt aktiv under mycket lång tid. Sedan lång tid tillbaka har det därför genomförts många undersökningar som syftar till att hitta metoder att aktivt förbättra nedbrytningsförhållandena i deponin så att en snabbare biologisk stabilisering kan erhållas. För att finna lämpliga metoder som kan användas för att påskynda processen är det viktigt att först veta vilka faktorer som begränsar nedbrytningen. Detta kan i sig vara svårt eftersom nedbrytningsprocessen är mycket komplex och består av många delsteg. Ofta medför detta att man kommer fram till olika resultat av vilka faktorer som påverkar nedbrytningshastigheten mest. Generellt har dock följande faktorer har störst inverkan på nedbrytningshastigheten i upplagt avfall: Fuktinnehåll Temperatur ph Avfallssammansättning Samtliga dessa faktorer kan påverkas aktivt, både innan avfallet läggs in i cellen genom förbehandling, samt efter att avfallet lagts in i cellen. 8
Fuktinnehåll Bristen på vatten är troligtvis den faktor som undersökts mest flitigt under senare år. Både forskare i USA och Storbritannien har genomfört omfattande forskningsprojekt om sk. landfill bioreactors och flushing bioreactors. Principen för dessa reaktorer är att vatten tillsätts till avfallet efter att det lagts in. Vattentillsatsen skall dels ge högre fukthalt i avfallet så att nedbrytningen stimuleras, men även bidra till att oorganiska föroreningar t ex klorider och ammoniumkväve, tvättas ur avfallet. Att tillsätta vatten till avfallet kanske inte låter särskilt avancerat, men det finns faktiskt få exempel där en jämn uppfuktning av avfallsvolymen erhållits genom tillsats av vatten efter uppläggning. Orsaken till svårigheterna med att sprida vatten i avfallet är dess inhomogenitet som medför att vattnet söker sig till kanaler där genomsläppligheten är stor medan endast en liten mängd passerar genom områden som är mindre genomsläppliga. Detta medför att endast en liten del av avfallet påverkas av vattentillsatsen. Ett annat problem är att upplagt avfall som packats av sin egentyngd får låg permeabilitet. Detta medför att det blir svårt för vattnet att infiltrera vertikalt. Ett vanligt problem är att vattnet i stället strömmar horisontellt mot ytterkanterna vilket medför att vatten trycker ut genom slänten. Det ökade vattentrycket vid släntfoten kan även ge upphov till instabila slänter. Temperatur Temperaturen i en genomsnittlig celldeponi ligger i storleksordningen 20-35 ºC. Detta innebär att det är mesofila mikroorganismer som dominerar nedbrytningen av organsikt material. I vissa fall där avfallet förkomposterats innan det kompakterats i cellen har temperaturer över 50 ºC kunnat uppnås. I det fallet är det snarare termofila mikroorganismer som dominerar nedbrytningsprocessen. Teoretiskt sett skall den termofila processen ge en snabbare reaktionshastighet än den mesofila. I praktiken har det dock ofta visat sig att en temperaturökning inte alltid ger så positiva effekter som förväntat. En trolig förklaring är att det är andra variabler än temperaturen som är begränsande för nedbrytningen. ph Metanogena mikroorganismer verkar helst under neutrala ph-värden i intervallet 6,8-7,2. Om ph avviker kraftigt från detta intervall hämmar det gasproduktionen eller så kan den t.o.m. avstanna helt. En relativt vanlig företeelse är att ph i avfallet sänks kraftigt direkt efter att avfallet lagts in i cellen. Detta beror på att tillgången till lättnedbrytbart material är stor i det inledande skedet vilket orsakar en ackumulering av fettsyror från fermenteringen av organiskt material. Det låga ph-värdet medför att gasbildningen inte kommer i gång i inledningsskedet. Tillsats av vatten kan ytterligare förvärra det inledande ph-fallet eftersom vattentillsatsen medför att vatten inte blir lika begränsande för hydrolysen och fermentationen. Det finns flera olika metoder för att förhindra kraftiga ph-fall i inledningsskedet. Kemisk neutralisering genom tillsats av buffrande ämnen är en metod att neutralisera de ackumulerade fettsyrorna. Ett exempel på buffert som ofta finns tillgängliga på avfallsupplag är förbränningsaskor. Det finns även biologiska metoder för att förhindra lågt ph i avfallet. Genom att förkompostera avfallet innan det läggs in i cellen kan det mest lättnedbrytbara organiska materialet brytas ned under aeroba förhållanden. Genom förkomposteringen bromsas fermentationsprocessen i cellen upp vilket medför att fettsyror inte ackumuleras i samma omfattning som utan förkompostering. Nackdelen med metoden är att en del av det organiska materialet förbrukas genom att det bryts ned under aeroba förhållande. Detta medför att en viss del av gasbildningspotentialen förbrukas innan avfallet läggs in i cellen. 9
Avfallssammansättning Vilken typ av avfall som läggs in i cellen har naturligtvis också betydelse för vilka möjligheter det finns att åstadkomma en påskyndad stabilisering. På senare år har hushållsavfallet blivit allt blötare, framför allt på grund av ökad återvinning av torra fraktioner som tidningar och förpackningar. Detta har medfört att risken för ph-fall direkt efter inläggning troligtvis är något högre i dag jämfört med för några år sedan. För att kompensera för bortfallet av torra material är det möjligt att blanda in andra avfallsfraktioner som ersättningsmaterial för det torra avfall som försvunnit. Exempel på sådana fraktioner är vissa industriavfall som ofta kan innehålla en stor andel papper och annat torrt material. 1.2.3 Utgrävning som en del av behandlingen Den påskyndade stabiliseringen medför att det inom en rimlig tid, troligtvis i stoleksordningen 10-20 år, uppnås en biologisk stabilisering som medför att det inte längre är praktiskt möjligt att utvinna mer gas. Frågan är vad som skall göras med detta stabiliserade avfall? Ett alternativ är att låta avfallet ligga kvar i cellerna och anlägga nya celler ovanpå de gamla. Med denna metod fungerar cellen som en in-situ stabiliseringsmetod. Det andra alternativet är att gräva ur avfallet. Det huvudsakliga syftet med att gräva upp avfallet är att det går att återvinna vissa fraktioner ur det. Hur det uppgrävda avfallet kan användas varierar något beroende på vilka förhållanden som råder lokalt. Den enklaste hanteringen är att bara gräva upp avfallet och sedan använda det direkt som konstruktionsmaterial i nya celler. Detta är den billigaste hanteringen men vinsterna är också begränsade. Det som är bra med denna typ av utgrävning är att bra massor inte behöver användas till vallbyggnadsmaterial och det sparar också volym på anläggningen. Genom att gräva upp och lägga tillbaka avfallet erhålls även en viss volymreduktion genom den omlagring som erhålls när avfallet flyttas. Kostnaden för utgrävning inklusive transport och mottagning blir i storleksordningen 25-30 kr/m 3 liggande avfall. Det är viktigt att notera att det är ganska stor skillnad på volym liggande avfall och volym transporterat avfall eftersom avfallet sväller när man gräver upp det. Om återvinningen ska gå ytterligare ett steg längre vid behandlingen av det utgrävda materialet kan det siktas i olika fraktioner. Antalet fraktioner beror på vilka användningsområden som finns för slutprodukterna. Enklast är att sikta i en fin och en grovfraktion. Finfraktionen blir då en jordprodukt som t ex kan användas som konstruktions/täckmaterial på deponin. Detta är mycket värdefullt på anläggningar där det är ont om täckmassor vilket många anläggningar har, särskilt efter införandet av deponiskatten. Eftersom mellantäckning inte anses vara ett konstruktionsmaterial innebär det att kostnaden för att ta in detta material blir 250 kr/ton enbart i skatt vilket i många fall innebär att det inte kommer till anläggningen över huvud taget. Grovfraktionen från siktningen kommer att bestå av onedbrutet material som plast, sten, trä mm. Användningsområdet för grovfraktionen kan vara deponering (eftersom den är biologiskt stabiliserad), återvinning (med ytterligare siktar) eller förbränning med energiutvinning. Det finns även siktar som klarar att sikta i fler än två fraktioner. Om tre fraktioner siktas fram kan det gå att utvinna en mellanfraktion som mestadels består av sten och trä, detta material kan vara användbart till vägbyggnation på anläggningen. Fraktionen har dessutom stor vikt. 10
1.3 Bioceller på Hagby På Hagby har bioceller byggts sedan 1989 och delvis fungerat som forskningsprojekt/ försöksanläggningar. Varje sommar har en ny biocell byggts eftersom förbränningsanläggningen då har haft sin årliga revisionsperiod och det har varit stopp för avfallsleveranser dit. Uppläggningen har skett under ett par månader och det har lagts in ca 10 000 ton hushållsavfall i varje cell. Den första biocellen som byggdes 1989 hade måtten 95 x 35 x 5,5 meter och kallades p g a formen för energilimpan. Måtten bestämdes till största delen av det utrymme som fanns tillgängligt. Energilimpan byggdes i en dalsänka mellan två deponiområden på Hagby. Avfallet i energilimpan maldes och kompakterades med kompaktor. Året därpå, d v s 1990, fick cellen en mer kvadratisk form och storleken blev 50 x 50 x 5 meter. Den kvadratiska formen valdes för att få så liten yta som möjligt och därigenom få upp temperaturen inne i cellen. Cellerna byggdes direkt på den gamla deponin och saknade tät botten. Cellen fylldes med hushållsavfall utan förbehandling d v s ingen malning. Denna metod användes t o m 1994 då den sista biocellen byggdes på Hagby. I detta projekt är det cellen som byggdes 1990 som ska undersökas. Cellen ska inte grävas ur helt utan endast nödvändiga schakt för projektet ska grävas. Cell 90 är den cell som har gett mest gas, totalt sett, av alla sex rötceller på Hagby. I cell 90 lades 7 200 ton hushållsavfall in. Avfallet genomgick ingen förbehandling utan lades in direkt och kompakterades med kompaktor. Under cellens drifttid har vatten pumpats in för att hålla avfallet fuktigt. Temperaturen i cellen har mätts under flera år och mängden uttagen gas samt metaninnehåll har registrerats. 300000 250000 200000 [m3] 150000 100000 50000 0 1991 1992 1993 1994 1995 1996 Figur 1. Mängd uttagen gas från cell 90, Hagby. 11
I Figur 1ses att gasmängden var som störst under 1992 för att sedan minska successivt. Cell 90 var alltså endast produktiv under ca 6 år. Metanhalten i uttagen gas följer samma mönster som gasmängden med en toppnotering under 1992 på 50 % för att sedan sjunka successivt ner till 43 % 1996. Under dessa sex aktiva år uppgick den totala gasproduktionen i cell 90 till knappt 180 m 3 /ton avfall vilket är ett mycket bra resultat. Biocellen som byggdes 1989 gav t ex bara 70 m 3 /ton under samma period. Mätt i kilowattimmar gav cell 90 så mycket som 920 kwh/ton avfall. Dock måste det tilläggas att en liten mängd gas kan ha kommit ifrån underliggande industriavfall eftersom någon tät botten inte fanns. Den praktiskt utvinnbara energimängden kan antas vara ca 1 MWh/ton avfall. Vid jämförelser med gasmängden i de övriga cellerna kan denna mängd uppskattas till ca 35 kwh/ton och år vilket ger en siffra på 710 kwh/ton för cell 90. Vid studie av temperaturer inne i cell 90 ses att dessa sjunker successivt ungefär likadant som gasmängden och metaninnehållet. Toppnoteringen 1992 syns inte på samma sätt i temperaturmätningarna, men det syns i Figur 2 att temperaturen i den djupaste mätpunkten (M2 6m) ligger på ungefär samma nivå fram till början av 1993 för att sedan sakta sjunka. I ytliga mätpunkter beror temperaturen endast av utomhusklimatet och svänger därför upp och ner med årstiderna. 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Figur 2. 9106-9109 9110-9112 9201-9203 9204-9206 9207-9709 Temperaturer [ o C] i cell 90, Hagby. 9210-9212 9301-9303 9304-9306 9307-9309 9310-9312 9401-9403 9404-9406 9407-9409 9410-9412 9502 9505-9506 9507-9508 9511-9602 M1-2m M1-4m M2-1,5m M2-4m M2-6m 12
1.4 Bioceller på Filborna 1.4.1 Uppbyggnad På Filborna byggdes fyra bioceller med start 1989 i samband med att det samordnade deponigasprojektet FUD startades. Syftet med projektet var att åstadkomma en snabbare nedbrytningshastighet än i en konventionell deponi samt att effektivisera gasinsamlingssystemet. För att påskynda nedbrytningshastigheten genomfördes flera försök med att förbättra nedbrytningsförhållandena i cellerna. Alla fyra celler som ingick i studien försågs med ett förkomposterat bottenskikt för att metanogena förhållanden skulle etableras så fort som möjligt. I tre celler utfördes olika försök med att optimera nedbrytningen och en cell fick verka som referenscell. De försök som genomfördes var: Cell 1 referenscell Cell 2 - luftinblåsning med temperaturhöjning som effekt Cell 3 tillsats av kolaska som ph-buffert Cell 4 tillsats av vatten I detta projekt har cell tre och fyra grävts ut. Den biokemiska undersökningen är genomförd i cell 3. Cellerna fylldes med avfall mellan 1990-1991. Varje cell hade måtten 40*40 m och hade ursprungligen ett djup på ca 9,5 m. Avfallet i cellerna bestod till största delen av hushållsavfall och en mindre del av industriavfall med högt organiskt innehåll t ex frukt- och grönsaksavfall. Totalt innehöll cellerna 42 000 ton hushållsavfall och 9 100 ton industriavfall. Cellernas botten bestod av ca 1,4 m moränlera med en permeabilitet på ca 2*10-9 m/s. Runt cellerna byggdes vallar som bestod av moränlera i innerkanterna för att få ett tätande skikt mot sidorna. Vallarna användas som transportvägar under uppfyllnaden, därför gjordes de extra breda. Alla fyra cellerna fylldes upp parallellt. För att skilja cellerna åt grävdes 1m breda schakt ut i underliggande pall. Schaktet fylldes sedan med moränlera. Lakvatten samlades upp separat från varje enskild cell. Uppsamling skedde genom en centralt placerad bottendrän. Mätning av lakvattenvolymer skedde under de inledande åren men på grund av sättningar i uppsamlingssystemet slutade mätningarna att fungera. Varje cell var försedd med fyra vertikala gas brunnar samt två horisontella dräner på 1 m och 5 m nivå för att samla upp den gas som bildades. Eftersom cellerna ingick i ett större forsknings- och utvecklingsprojekt var cellerna rikligt instrumenterade. Kontinuerliga mätningar har utförts för: Gasflöde Gassammansättning Undertryck i gasledningar Temperatur på olika nivåer Tryck på olika nivåer Lakvattenflöde (initiellt) 13
Dessutom har regelbundna mätningar utförts för: Lakvattenanalys Gasanalys Analyser på det fasta avfallet Sättningar på överytan Samtliga analysresultat finns publicerade i RVF:s rapporter Projekt Filbornagas, Lägesrapport 1-4 samt Samordnad deponigas- forskning, utveckling demonstration, slutrapport. 1.4.2 Sammanfattande resultat från projektet Temperatur Temperaturen i cellerna har mätts på sex nivåer från 0,5 meter ned till ca 6,5 meters djup. På nivåerna mindre än två meter under toppen har säsongsvariationerna varit stora och temperaturen har framför allt reglerats av temperaturen i luften. På nivåerna under två meter tycks temperaturen däremot mer styras av den biologiska aktiviteten i avfallet. På de lägre nivåerna syns i princip inga säsongsvariationer och temperaturen avtar sakta från den ursprungliga nivån på ca 30 ºC, i takt med att den biologiska aktiviteten sjunkit. Från försöken med luftinjektering som utfördes 1994, noterades att den temperaturhöjning som erhölls när luftinjektering genomfördes endast fick liten effekt. Temperaturen steg först kraftigt från ca 25 ºC till knappt 30 ºC. Efter bara någon månad hade temperaturen sjunkit till ca 22 ºC. Gasmängder Gasproduktionen i cellerna startade redan innan cellerna var helt uppfyllda. Redan under cellens första år var gasproduktionen uppe på en stabilt hög nivå. Mängden rågas som utvanns ur cellerna mellan slutet på 1991 till 1995 var i genomsnitt 14 m 3 /ton TS med en genomsnittlig metanhalt på ca 48 %. Under 1996 fanns det stora problem med uttagssystemet i cell 3 och 4, därför sjönk mängden insamlad gas kraftigt från dessa celler under sista året. I samband med att problemen i uttagssystemet uppstod försämrades även kvaliteten på den lilla gasmängd som utvanns. Under de första 5 åren låg metanhalten i gasen runt 48 %, under 1996 sjönk den till en nivå på ca 28 %. Fastavfallsprover som årligen tagits från cellerna har visat att TShalten varierat mellan 53-62 %. Eftersom den insamlade gasmängden i cell 3 (den urgrävda) har begränsats av uttagssystemets brister snarare än av gasproduktionen, görs samtliga jämförelser mellan laboratorieanalyser och fältdata med den cell som fungerat bäst av testcellerna. Gasdata från den bästa cellen ger en bättre bild av hur mycket gas som verkligen bildats snarare än hur insamlingssystemet fungerat. I Cell 1, där mest gas samlats in, har totalt 67 m 3 CH 4 /ton TS samlats in mellan 1991-1996. Gasinsamlingen minskade kraftigt under sista året på grund av vatten i gasrören. 14
20 15 10 5 0 Figur 3. 1991 1992 1993 1994 1995 1996 Mängd gas som utvunnits ur den utgrävda cellen [m 3 CH 4 / ton TS]. Lakvatten Under projektet har lakvattenkvalitet och lakvattenmängder registrerats från samtliga fyra celler. På grund av sättningar i dräneringssystemet fungerade volymmätningarna bara under de inledande åren. Kvaliteten på lakvattnet har i princip analyserats fyra gånger om året m a p näringsämnen, organsikt material och metaller. Resultaten visade att de höga halter med organsikt material (mätt som BOD och COD) som ofta uppstår inledningsvis i deponier, inte kunde noteras i cellerna på Filborna. Orsaken till att toppen uteblev var att bottenskiktet förkomposterades innan det kompakterades. Detta medförde att löst organiskt material kunde omsättas till metangas i bottenskiktet innan det transporterades ut i lakvattenuppsamlingen. 15
16
2 Syfte Syftet med projektet är att: Visa om urgrävning av bioceller har någon negativ miljöpåverkan och hur den i så fall skall minimeras. Visa vilken typ av hantering som krävs för att materialet ur den urgrävda biocellen skall användas som konstruktionsmaterial på deponin, klargöra vilken kvalitet som materialet har samt vilka kvantiteter som kan utvinnas. Undersöka om den utgrävda rötresten innehåller patogena mikroorganismer och i så fall om den kan hygieniseras genom strängkompostering. Kartlägga hur avfallets biokemiska och fysikaliska egenskaper förändrats efter ca 8 års rötning i bioceller. Kontrollera kvarvarande gasbildningspotential i testcellerna 3 Metod 3.1 Urgrävning 3.1.1 Filborna På Filborna grävdes två hela celler bort vid urgrävningarna. Volymen var ca 30 000 m 3 och dessutom grävdes ca 16 000 m 3 vallmassor bort. Den största mängden avfall flyttades direkt till en ny cell där det användes som vallbyggnadsmaterial. Det avfall som krävdes för att göra siktningsförsök, plockanalys mm kördes till en separat hårdgjord yta där provhanteringen kunde ske mer kontrollerat. Siktning skedde i en trumsikt. 3.1.2 Hagby Ett schakt grävdes tvärs över cellen med hjälp av grävmaskin. Schaktet var 30 meter långt, 3,5 meter djupt, ca 3 meter brett i överkant och ca 1,5 meter brett i nederkant. Total volym var ca 225 m 3. Allt material som grävdes ur lastades upp på lastbil, vägdes och kördes till Löt avfallsanläggning. På Löt siktades större delen av avfallsmängden i en trumsikt, ca en femtedel siktades inte förrän efter kompostering. Finfraktionen samt den osiktade femtedelen lades upp i strängar för kompostering. 3.2 Provtagning 3.2.1 Fysikaliska egenskaper För de fysikaliska undersökningarna krävs relativt stora provvolymer. Avfallsproverna grävdes upp ur en horisontal yta i cellen med grävmaskin. Proven togs på två punkter i cellen, den ena belägen ganska centralt och den andra belägen i kanten på cellen. I varje punkt togs prov från två olika djup, ett ytligt samt ett nära botten. Totalt togs alltså fyra prov ut. De fysikaliska parametrar som skall bestämmas är kornstorleksfördelning och densitet. Densitetsbestämningen utförs genom att väga allt avfall som grävs ur schaktet och sedan uppskatta volymen på schaktet. Kornstorleksfördelningen bestäms genom siktning i trumsikt med gallerstorleken 40 mm. Finfraktionen siktas sedan igen i en skaksikt i laboratorieskala. 17
3.2.2 Kemisk analys av organiska prover Provtagning På grund av avfallets inhomogenitet varierar parametrar som fukthalt och nedbrytningsgrad i avfallsvolymen. Dessa skillnader medför även att avfallets biokemiska egenskaper varierar kraftigt. För att få en bild av hur spridningen varierar togs avfallsprover jämnt fördelade över en sektion i cellen. Vid provtagningen frilades ett vertikalt schakt i en cell. Schaktväggen delades in i ett rutnät med hjälp av märkspray och ett prov togs ut ur varje ruta. En cell på Filborna har ett tvärsnitt på ca 10 40 m. Avfallsprover togs på nivåerna 3, 6, och 8,5 m. På varje nivå togs 5 prover med avfall ut. Varje prov omfattade ca 1 kg avfall. Totalt togs alltså ca 15 prover ut på Filborna. Proven benämns med nummer 1-5 efter provtagningspunkt samt nivån, 3, 6 eller 8,5 m. En cell på Hagby har ett tvärsnitt på 5 50 m. Avfallsprover togs på nivåerna 1 och 3 m vilket gav totalt 10 prover. På Hagby togs prov 1 t o m 5 i cellens övre lager medan prov 6 t o m 10 togs i cellens nedre lager. Prov 5 och 10 låg närmast cellens ytterkant medan prov 1 och 6 låg närmast kanten mot övriga deponin. Se Figur 4. Prov 11 kom från området runt 4 och 5, prov 12 motsvarades av 9 och 10, prov 13 motsvarades av 2 och 3 och prov 14 av 7 och 8. Hagby: 1 m 1 2 3 4 5 3 m 6 7 8 9 10 Mot deponin Mot ytterkant Filborna: 3m 6m 1:3 2:3 3:3 4:3 5:3 1:6 2:6 3:6 4:6 5:6 8,5m 1:8,5 2:8,5 3:8,5 4:8,5 5:8,5 Mot ytterkant Mot kvarvarande testceller Figur 4. Provtagningsbeskrivning för Hagby och Filborna Analysparametrar 18
Avfallsproverna analyserades m a p organiskt innehåll, näringsämnen och biokemisk gasbildningspotential. Analyserna skall visa hur stora variationerna är i rötrestens biokemiska tillstånd samt se vilka parametrar som är begränsande för den fortsatta gasbildningen i cellerna. Mätning av gasbildningspotential skall även visa hur stor andel av den totala gasmängden som utvunnits under de åren då avfallet legat i cellen. Fastproverna på Filborna analyserades även med avseende på metallinnehåll. Anledningen till att metallerna analyserades är att det fanns en hypotes om att metallerna lakas från de övre skikten och fastläggs i det förkomposterade bottenskiktet. 3.2.3 Mikrobiologisk undersökning På kompoststrängarna togs tre prov per sträng ut både före och efter kompostering (se avsnitt 3.4). Analyser utfördes med avseende på innehåll av E.koli, koliforma bakterier, fekala streptokocker och salmonella. Analyserna skall visa om det går att använda kompostering som metod för att hygienisera det uppgrävda avfallet. 3.3 Plockanalys För att undersöka vilken typ av material som fanns kvar i avfallet och inte brutits ned plockanalyserades avfallet. Plockanalysen genomfördes på den grova fraktionen som siktats fram från den fysikaliska undersökningen. Avfallet sorterades i olika fraktioner enligt Tabell 1. Sorteringen skedde manuellt vid sorteringsbord och materialet lades i olika säckar och hinkar. Varje fraktion vägdes efter sorteringen. Tabell 1. Fraktioner som avfallet sorterades i. Tidningar Kartong Vått papper Organiskt avfall Grovt trädgårdsavfall tidningar, broschyrer och kataloger mm kartonger, matförpackningar av papper mm barn- och vuxenblöjor, bindor och tamponger samt hushållspapper överbliven mat och beredningsrester som blast, skal och kaffesump samt lättare trädgårdsavfall ris, grenar, kvistar och trä Plast Övrigt brännbart gummi, textiler, läder mm Glas Metall Elektronik Farligt avfall Övrigt obrännbart sådant som klassas som farligt avfall t ex lysrör, vissa batterier, lösningsmedel, vissa färgburkar mm sand, sten, keramik mm 19
3.4 Kompostering Det urgrävda materialet komposterades för att ta reda på hur mycket lättnedbrytbart organiskt material som finns kvar i materialet, om kompostering fungerar som hygieniseringsmetod samt om det blir någon skillnad på siktresultatet om siktningen sker före eller efter kompostering. Lättnedbrytbart organiskt innehåll Temperaturen mättes dagligen i strängarna efter vändning och i övrigt en gång per vecka. Hygienisering I varje sträng togs tre prover ut för analys av E.koli, koliforma bakterier, fekala streptokocker och salmonella. Detta gjordes direkt efter att strängarna lagts upp samt efter avslutad kompostering. Skillnad i siktning En del av avfallet komposterades direkt (utan siktning) och det grova materialet tjänstgjorde som strukturmaterial under komposteringsfasen. Efter avslutad kompostering siktades avfallet och fördelningen mellan grovfraktion och finfraktion jämfördes med resultatet från avfallet som siktades direkt. Den utsiktade finfraktionen delades upp i två strängar. Den ena bestod enbart av finfraktion och den andra av finfraktion blandad med ca 50 % hästgödsel. En tredje kompoststräng lades upp med osiktat avfall. Komposteringen pågick till dess att temperaturen i komposten avtog kraftigt på grund av brist på organsikt material. 20
4 Resultat 4.1 Arbetsmiljö Under urgrävningen och vid provtagningen har gasvarnare av modell Minigas OFH burits av personal på platsen. Gasvarnaren kontrollerade halten syre, svavelväte samt explosiva gaser och varnar vid förinställda larmnivåer. Syrehalten var hela tiden normal och något svavelväte detekterades inte. Explosiva gaser detekterades vid ett par tillfällen men då var innehållet i luften endast 2-3 % så någon explosionsrisk fanns aldrig. På Hagby förekom inte någon nämnvärd lukt och avfallet var så hårt packat att väggarna i schakten blev mycket stabila. Inga egentliga arbetsmiljöproblem konstaterades varken vid urgrävningen eller provtagningen. Inga klagomål inkom från övrig personal eller kringboende.på Filborna var lukten ett mycket stort problem under utgrävningarna. Lukten har dock inte uppfattats som störande av personalen som utfört utgrävningarna utan mer av övrig personal på anläggningen samt närbelägna grannar runt Filborna. Lukten har varit så pass kraftig att det inte kan anses acceptabelt att utföra utgrävningar under dessa förhållanden. 4.2 Fysikalisk undersökning 4.2.1 Siktning med trumsikt På Hagby var avfallets densitet ca 1 ton/m 3 där det låg i cellen. Vid uppgrävningen fördubblade det sin volym och densiteten sjönk således till ca 0,5 ton/m 3. Första siktningen gjordes direkt efter uppgrävningen och transporten till Löt. En viss skillnad syntes mellan prov som var tagna i ytan respektive på djupet, (se Tabell 2). Prov 1 och 3 är båda tagna ytligt och bestod endast av 37 respektive 36 % (vikt-%) finfraktion. För prov 2 och 4 som var tagna längre ner i cellen var siffrorna 39 respektive 40 % istället. Totalt sett siktades 165 ton avfall från Hagby och mängden finfraktion blev 67 ton d v s 41 %. Andra siktningen på Hagby gjordes efter fyra månaders kompostering. Då siktades endast 52 ton och mängden finfraktion blev 25 ton d v s hela 48 %. En klar ökning jämfört med tidigare siktning. Massorna var också lättare att arbeta med vid siktningen eftersom de hade luftats och torkat en del under komposteringen. På Filborna var avfallets densitet i det översta skiktet ca 0,8 ton/m 3 och ca 1,1 ton/m 3 i det nedre skiktet. Skillnaden i densitet beror dels på att avfallet är blötare i botten av cellen och men även på att avfallets egentyngd kompakterat avfallet i botten. När avfallet grävdes upp svällde volymen i genomsnitt med en faktor på ca 1,4. På Filborna utfördes siktförsök på två prov, ett från de översta lagren (1-5 m) och ett från de nedre lagren (5-9 m). Totalt siktades ca 51 ton uppgrävt avfall från Filborna och den genomsnittliga andelen finfraktion var 29 %, se Tabell 3. Avfallet i prov 2 var betydligt blötare än prov 1 som kom från de övre skikten. Normalt innebär högre fuktighet att avfallet blir svårare att sikta på grund av att finkornigt material kladdar fast på större föremål. Resultatet från siktningarna visar dock att en lika stor andel finfraktion kunde siktas fram från avfallet i bottenskiktet som från avfallet i toppskiktet. En förklaring till detta kan vara att avfallet i bottenskiktet var mer nedbrutet än materialet i toppskiktet, därför kan den totala mängden finkornigt material till och med vara större i bottenskiktet än i toppen. 21
Tabell 2. Resultat från siktningen på Hagby. Totalt [ton] Siktning 1 före kompostering finfraktion [ton] andel [%] grovfraktion [ton] andel [%] Prov 1 7,9 2,96 37 4,94 63 Prov 2 7,92 3,12 39 4,8 61 Prov 3 9,8 3,56 36 6,24 64 Prov 4 10,34 4,14 40 6,2 60 Övrigt 129,54 53,38 41 76,16 59 Totalt 165,5 67,16 41 98,34 59 Siktning 2 efter kompostering Totalt 52,42 25,22 48 27,2 52 Tabell 3. Resultat från siktningen på Filborna. Prov Total mängd [ton] Finfraktion [ton] Finfraktion Andel [%] Grovfraktion [ton] Grovfraktion Andel [%] 1 (1-5 m) 30,26 9,10 30 21,16 70 2 (5-9 m) 20,89 5,79 28 15,10 72 Totalt 51,15 14,89 29 36,26 71 4.2.2 Siktning med skaksikt Av den utsiktade finfraktionen från Hagby kördes ca 5 kg genom en skaksikt med sju olika gallerstorlekar (1, 2, 4, 8, 16, 32 och 64 mm). Detta ledde fram till en siktkurva som visas i Figur 5. Ungefär 70 % av finfraktionen är mindre än 10 mm men endast 6 % är mindre än 1 mm. Eftersom materialet var siktat med 40 mm galler innan det siktades i labsikten så fanns det av naturliga skäl nästan inget material i storleken 32 64 mm. 22
100% 90% 80% Passerad mängd 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Figur 5. 1 2 4 8 16 32 64 Siktstorlek [mm] Siktkurva för finfraktionen från Hagby. 4.2.3 Plockanalys Plockanalysen gjordes på grovfraktionen som blev kvar efter siktning med trumsikten (gallerstorleken 40 mm). Fyra olika delprov togs ut och sorterades separat. Resultatet från plockanalysen på avfallet från Hagby redovisas i Tabell 4. Totalt sorterades 190 kg avfall. Någon större skillnad mellan de olika proven som skulle bero på vilken nivå provet kom ifrån syntes inte. De skillnader som fanns verkade mest vara slumpmässiga. I prov 3 fanns t ex en kasse med gamla klädtrasor vilket gjorde att fraktionen övrigt brännbart blev ovanligt stor och övriga fraktioner något mindre. Plast och tidningar är de mest dominerande fraktionerna sedan kommer kartong och vått papper. Resultatet från plockanalysen på avfallet från Filborna redovisas i Tabell 5. Totalt sorterades ca 355 kg avfall. För vissa av fraktionerna varierade sammansättningen kraftigt mellan de olika delsorteringarna, t ex var andelen plast endast 11 % vid andra delsorteringen jämfört med genomsnittet som var 18 %. Den sammansättning som erhållits när samtliga delsorteringar summerats får dock anses vara representativ för grovfraktionen som helhet.. Tabell 4. Sammansättningen på grovfraktionen från siktningsförsöken på Hagby. Fraktioner Prov 1 [kg] Prov 2 [kg] Prov 3 [kg] Prov 4 [kg] Totalt [kg] Andel [%] Plast 12,0 13,4 8,0 12,4 45,8 25 Tidningar 14,8 10,4 9,2 15,2 49,6 27 Kartong 3,2 2,8 9,0 7,0 22,0 12 Vått papper 5,6 6,6 3,2 5,8 21,2 12 Organiskt 4,6 3,2 3,0 4,2 15,0 8 23
Metall 1,4 1,4 1,4 1,6 5,8 3 Övr brännbart 1,8 1,4 5,0 1,2 9,4 5 Övr obrännbart 1,0 1,2 2,0 1,0 5,2 3 Trädgårdsavfall 1,8 0,2 1,4 1,0 4,4 2 Glas 1,2 1,2 1,0 0,7 4,1 2 Elektronik 0 0 0 0 0 0 FA 0 0 0 0 0 0 Vikt före sort. 47,6 41,6 46,2 52,6 188,0 100 Vikt efter sort. 47,4 41,8 43,2 50,1 182,5 100 Tabell 5. Sammansättningen på grovfraktionen från siktningsförsöken på Filborna. Sortering 1 [kg] Sortering 2 [kg] Sortering 3 [kg] Sortering 4 [kg] Totalt [kg] Andel [%] Plast 27,4 13 10,3 11,5 62,2 18 Tidningar 20,5 18,2 3,9 7,5 50,1 14 Kartong 18,7 15,3 7,8 7,6 49,4 14 Övrigt papper 15,7 13,9 4,8 5,5 39,9 11 Organiskt 0 1,5 0,9 0,2 2,6 1 Metall 5,1 4,3 2,3 2,4 14,1 4 Övr brännbart 9,9 11,7 2,0 2,2 25,8 7 Övr obrännbart 22,6 28,3 14,3 17,3 82,5 23 Trädgårdsavfall 7,8 6,5 2,4 6,7 23,4 7 Glas 1,4 0,6 1,0 1,8 4,8 1 Elektronik 0 0 0 0 0 0 FA 0 0 0 0 0 0 Sorterad vikt 129,1 113,3 49,7 62,7 354,8 100 Generellt gäller att materialet i cellerna var mycket påverkat av nedbrytningsprocesserna i cellerna. Detta medförde att det var svårt att identifiera de olika materialfraktionerna. Vissa undantag förekom dock, t ex fanns det relativt mycket onedbrutna tidningar kvar i avfallet. Tidningar som låg i buntar var ofta helt opåverkade när de grävdes upp. När lättnedbrytbart material som inte har brutits ned hittas i deponier, förklaras det vanligen med låg vattenhalt som hämmar nedbrytningen. När det gäller tidningarna är de dock i de flesta fall helt genomfuktade vilket innebär att brist på vatten inte är begränsande för nedbrytningen. En trolig orsak till att tidningarna bevarats är att genomstömningen av vatten är låg, vilket medför att näringsämnen inte kan transporteras fram till zoner där det råder brist på näringsämnen. 4.3 Kemisk undersökning 4.3.1 Torrsubstanshalt och glödförlust På Hagby var medelvärdet för torrsubstanshalten (TS) 480 g/kg prov och varierade mellan 340 och 723 g/kg, se Figur 7, men skillnaden var marginell. Medelvärdet för glödförlusten (GF) var 480 g/kg TS med variationer mellan 130 och 887 g/kg. Proven från cellens övre del hade en genomsnittlig glödförlust på 532 g/kg medan de i den undre delen låg på 426 g/kg. 24
Det indikerar att det organiska innehållet var högre i cellens övre delar vilket kan betyda att det är sämre nedbrutet. På Filborna var medelvärdet för torrsubstanshalten 485 g/kg prov och varierade mellan 370-704 g/kg avfall, se Figur 7. Vid undersökningar i samma cell mellan 1991 och 1995 varierade den genomsnittliga TS-halten mellan 580-620 g/kg TS, den genomsnittliga TS-halten har alltså minskat under de senaste åren. TS-halterna var generellt högre på nivån 3 m än på de lägre nivåerna. Detta beror troligtvis på att avfallet inte packats lika hårt av egentyngden i de övre skikten, vilket medfört att permeabiliteten är något högre och vatten har kunnat dräneras ut. Medelvärdet för glödförlusten var 409 mg/kg TS. Variationen var stor med ett minsta värde på 53,5 mg/ kg TS och ett högsta värde på 624 mg/kg TS. 1000 900 800 TS (g/kg) GF (g/kg TS) 700 600 500 400 300 200 Torrsubstans Glödförlust 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Figur 6. Torrsubstans (TS) samt glödförlust (GF) i prover från Hagby. 25
1000 900 800 700 Torrsubstans Glödförlust 600 500 400 300 200 100 0 1:3 1:6 1:8,5 2:3 2:6 2:8,5 3:3 3:6 3:8,5 4:3 4:6 4:8,5 5:3 5:6 5:8,5 Figur 7. Torrsubstans samt glödförlust i prover från Filborna. 4.3.2 Organiskt innehåll Avfallsprovernas organiska innehåll har undersökts genom att analysera BOD 7, COD Cr och TOC. På Hagby uppgick genomsnittlig halt BOD till 16 000 mg/kg TS med variationer mellan 290 och 95 000 mg/kg TS, se Figur 9. För COD uppgick medelhalten till 30 800 mg/kg TS och där varierade halterna mellan 2 500 och 160 000 mg/kg TS. Genomsnittlig TOC-halt var 9 000 mg/kg TS. Den genomsnittliga BOD/COD-kvoten låg på 0,52. Kvoten BOD/COD anger hur stor andel av det organiska materialet som är lätt nedbrytbart. Hög kvot innebär en stor andel lättnedbrytbart material och låg kvot att avfallet är mer biologiskt stabilt. I de övre proven var kvoten 0,57 och i de under 0,30. Även här fås alltså slutsatsen att det övre lagret är mindre nedbrutet och således innehåller mer lättnedbrytbart material än det undre lagret. På Filborna uppgick genomsnittlig halt BOD till 38 800 mg/kg TS, BOD-halten varierade mellan 18 000-77 000 mg/kg TS. Genomsnittlig halt COD uppgick till 66 467 mg/kg TS, halten varierade mellan 28 000-110 000 mg/kg TS. Genomsnittlig halt TOC var 16547 mg/kg TS, halten varierade mellan 7 200-30 000 mg/kg TS. Den genomsnittliga BOD/COD-kvoten är 0,59. BOD/COD-kvoten är högre på nivån 3 m än på nivån 6 m och 8,5 m. Medelvärdet för kvoten på 3 m, 6 m och 8,5 m är 0,65, 0,57 respektive 0,53. Med 95 % säkerhet finns det en signifikant skillnad mellan BOD/COD-kvoten på 3 m nivån och 8,5 m nivån. Det finns ett starkt samband mellan BOD, COD och TOC, korrelationen mellan de tre parametrarna ligger i intervallet 0,93-0,96. 26
160000 140000 120000 [mg/kg TS] 100000 80000 60000 BOD7 CODCr TOC 40000 20000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Figur 8. BOD-, TOC- samt COD-halter i prover från Hagby. 160000 140000 120000 100000 80000 60000 BOD7 CODCr TOC 40000 20000 0 1:3 1:6 1:8,5 2:3 2:6 2:8,5 3:3 3:6 3:8,5 4:3 4:6 4:8,5 5:3 5:6 5:8,5 Figur 9. BOD-, TOC- samt COD-halter i prover från Filborna. 4.3.3 Summa syror och ph På Hagby var genomsnittligt ph-värde i proven ca 8, i övre delen var medelvärdet 7 och i den undre 9. I prov 1,2 och 3 var ph så lågt som 5 vilket är ett så lågt ph att det i regel inte sker 27
någon metangasproduktion. I punkt 2 och 3 är även halten organiska syror hög, se Figur 10, vilket skulle kunna vara förklaringen till det låga ph-värdet. I genomsnitt var halten organiska syror 16 mg ThOD/g TS men då ligger medlet i cellens undre lager på 3 mg ThOD/g TS och i det övre 28 mg ThOD/g TS så det finns en tydlig skillnad mellan olika nivåer i cellen. På Filborna var genomsnittligt ph-värde i cellerna 7,2, ph varierade mellan 6,1 och 8,3. Inget av proverna hade alltså så låga ph att det skulle hämma metangasproduktionen. I samtliga fall var ph lägre på nivån 3 m jämfört med de lägre nivåerna. Samma mönster har kunnat noteras vid tidigare fastavfallsprovtagningar som genomförts på samma avfall. Den genomsnittliga halten fettsyror var 44 mg ThOD/g TS, halten varierade mellan 18-77 mg ThOD/g TS. Ofta brukar lågt ph i avfallet förklaras med ackumulering av fettsyror som bildas vid hydrolyseringen av organiskt material. Korrelationskoefficienten mellan ph och totala halten fettsyror är dock endast -0,27. Detta kan dels bero på svårigheten med att homogenisera prov från heterogent avfall men även att det finns andra faktorer än halten fettsyror som påverkar ph i avfallet. 140 10 summa org syror (mg ThOD/g TS) 120 100 80 60 40 9 8 7 6 5 4 3 ph Summa syror ph 20 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 Figur 10. ph och totala halten fettsyror i prover från Hagby. 28
140 10 Summa org. syror (mg/kg ThOD) 120 100 80 60 40 20 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ph Summa syror ph 0 1:3 1:6 1:8,5 2:3 2:6 2:8,5 3:3 3:6 3:8,5 4:3 4:6 4:8,5 5:3 5:6 5:8,5 0 Figur 11. ph och totala halten fettsyror i prover från Filborna. De fettsyror som analyserades var ättiksyra, propionsyra, butansyra, iso-butansyra, valeriatsyra, iso-valeriatsyra samt kapronsyra. Generellt sett var halten butylsyra högst av de analyserade syrorna följt av kapronsyra och ättikssyra, se Figur 12. 35 Halt organiska syror (mg ThOD/kg TS) 30 25 20 15 10 HAc HPr IsoHBu HBu IsoVal Val Kapronsyra 5 0 1:3 1:6 1:8,5 2:3 2:6 2:8,5 3:3 3:6 3:8,5 4:3 4:6 4:8,5 5:3 5:6 5:8,5 Figur 12. Halt organiska syror som förekom i avfallet på Filborna. 29