Utlekking av metall frå Leca Lettklinker

Abstract

To typer Leca (Light Expanded Clay Aggregate) Lettklinker, utgangspunkt for biofilter til reinsing av gråvatn, er undersøkt med omsyn på utlekking av metall i kontakt med ionefritt vatn og vatn bufra til pH 4,0. Utlekk av metall i ristetest (batchforsøk) og kolonnetest danna grunnlag for ei kvalitetsvurdering av dei to slaga Leca (kalla type A og type B). Konsentrasjon av 65 grunnstoff vart fastsett ved bruk av induktivt kopla plasma massespektrometri.

Analyse av Leca type A, Leca® 10-20 round produsert i Latvia av Saint-Gobein Weber A/S, Ølst, Danmark, inneheld relativ høge konsentrasjonar av svovel og mangan. Innhald av molybden, antimon, tellur og kadmium er også høgare i Leca type A samanlikna med type B, Filtralite® NR 10-20 produsert av Weber Leca Rælingen, Norge. Leca type A har høgast konsentrasjon av dei aller fleste grunnstoff samanlikna med Leca type B. Unntaka, der Leca type B hadde høgast gjennomsnitt var kalium, natrium, nikkel, uran, cesium og thallium.

Filtermassen brukt til reinsing av gråvatn skal ikkje forureine naturmiljøet. Miljøprofilen til eit produkt er bestemt på grunnlag av analyse med omsyn på helse- og miljøfarlege stoff. For mange av grunnstoffa som er bestemt i dette arbeidet er det i dag ikkje sett grenseverdiar, sidan kunnskapen om stoffa sin oppførsel i miljøet og potensielle helseeffekt ikkje er kjend. Nivåskilnad mellom Leca type A og Leca type B i totalinnhald av dei ulike grunnstoffa er interessant ut frå eit føre var-prinsipp i vurdering av kvalitet. Leca Lettklinker, utgangspunktet for alle Leca-produkta, blir marknadsført som eit reint naturprodukt som ikkje tynger naturen med avfallsstoff. Dette arbeidet har likevel vist at utlekk i kolonnetest frå Leca type A til ionefritt vatn (pH 6,5) overskrid terskelverdien for arsen, kopar, mangan og nikkel i sigevatn (SFT 2003), medan utlekk fra Leca type B (pH 10) har ingen overskridingar i høve til definerte terskelverdiar. Konsentrasjonar over definerte terskelverdar for sigevatn er sett på som uakseptabel risiko, og ei vurdering om det er diffus transport av miljøfarlege stoff ut av deponiet er naudsynt. Ei samanlikning med krav sett til utlekkingspotensial for lagring av lett forureina masser i deponi for inert avfall (L/S = 2 L/kg, Council Decision 2003/33/EC) viser at Leca type A i ristetest med ionefritt vatn (pH 6,5) overskrid grenseverdien for svovel og nikkel. Samtidig er utlekk ved L/S lik 0,1 L/kg i kolonnetest innanfor kravet med omsyn på lagring saman med stabilt ikkje-reaktivt farlig avfall; ikkje desto mindre, konsentrasjonen av svovel i utlekk held fram å auke etter måletidspunktet definert i standardmetoden. For Leca type B derimot, var det inga overskriding for utlekk til ionefritt vatn (pH 10), verken i riste- eller kolonnetest. I forsøk med bufferløysing pH 4,0 vart det målt auka utlekking av metall, både i ristetest og kolonnetest med Leca type A og type B.

Leca type B, norskprodusert Filtralite® NR 10-20, viser best resultat målt i utlekkingsforsøk (pH 10) og rangerast med best kvalitet. Ved bruk som biofilter for reinsing av avlaup er det viktig å sikre drift ved basisk pH for å unngå utlekking av toksiske eller potensielt toksiske grunnstoff. Ut frå eit føre var-prinsipp er det ikkje tilrådeleg å bruke Leca type A i reinsing av gråvatn utan først å undersøkje utlekkingspotensiale under aktivt bruk in situ.

Two kinds of Leca (Light Expanded Clay Aggregate) balls, basis for bio-filter in treatment of grey water, were examined with respect to leaching of metals when in contact with deionized (DI) water and with water buffered to pH 4.0. Leaching of metals, investigated in a batch and a column experiment, respectively, formed the basis for an environmental quality assessment of the two kinds of Leca® balls (named type A and type B). The concentration of 65 elements was determined using inductively coupled plasma mass spectrometry.

Leca type A, Leca® 10-20 round produced in Latvia by Saint-Gobein Weber a/s, Ølst, Denmark, showed relatively high concentrations of sulphur and manganese. The content of molybdenum, antimony, tellurium, and cadmium was also high in Leca type A compared to type B, Filtralite ® NR 10-20 produced by Weber Leca Rælingen, Norway. Considering the majority of elements, Leca type A showed increased concentrations of metals compared to type B. The exceptions, where type B showed the highest concentrations were potassium, sodium, nickel, uranium, caesium, and thallium.

The filter medium used in treatment of grey water should not pollute the environment. The environmental profile of a product is determined on the basis of an analysis with respect to health and environmentally hazardous substances. For many of the elements that are determined in this work, there are no limit values, since knowledge of their behaviour in the environment and potential health effects is lacking. Leca Lettklinker, the starting point for all Leca products, is marketed as a clean natural product that put no burden to nature like a waste material. However, eluate collected when Leca type A was percolated with DI water (pH 6.5) demonstrated concentrations of arsenic, cupper, manganese, and nickel that exceeded the threshold values for landfill leachate, whereas with Leca type B (pH 10) the threshold values were not exceeded for any of the elements listed. Overstepping a threshold value is seen as an unacceptable risk, and an evaluation is required whether a diffuse transport of environmentally hazardous substances out of the landfill may occur. A comparison with the leaching limit values for waste acceptable at landfills for inert waste (L/S = 2 L/kg, Council Decision 2003/33/EC) shows that, when studied in a batch experiment, the limit values for sulphur and nickel are exceeded in leachate from Leca type A to DI water (pH 6.5). At the same time, the eluate of column test at L/S equal to 0.1 L/kg showed results within the leaching limit values for waste acceptable at landfills for stable non-reactive hazardous waste; not the less, the concentration of sulphur in leachate continue to increase after the measuring time defined in the standard method. For Leca type B on the other hand, there were no values exceeding the limit values to DI water (pH 10), neither in the batch nor in the column test. In trials with buffer pH 4.0, an increased leaching of metals, both in the batch and in the column test were noticed, both for Leca type A and type B.

Leca type B, Filtralite® NR 10-20, produced in Norway, shows the most eco-friendly results in terms of low leaching of metals (pH 10) and is ranked highest with respect to environmental quality. When considering use of Filtralite® NR 10-20 as a bio filter for grey water, it is important to ensure operation at alkaline pH to avoid leaching of toxic or potentially toxic chemical element. Out from a precautionary principle, it is not recommended to use Leca type A in rinsing of grey water without investigating the leaching potential of metals in situ.