LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO School of Energy Systems Ympäristötekniikan laboratorio JÄTEPURISTIMEN TESTAUS Lappeenrannassa 12.8.2015 Sanni Heikkinen, Jaana Ikonen, Mika Horttanainen
SISÄLLYS 1 JOHDANTO... 2 2 TUTKIMUSMENETELMÄT... 2 3 HUOMIOITA MITTAUSTILANTEESTA... 5 4 TULOKSET... 7 5 JOHTOPÄÄTÖKSET... 9 6 YHTEENVETO... 9 LIITTEET: Liite 1. Mittauspöytäkirjat
2 1 JOHDANTO Raportissa on kuvattu heinäkuussa 2015 suoritetun jätepuristimen testaus ja esitetty testauksen lopputulokset. Testattava jätepuristin on 240 litran muoviseen jäteastian kanteen kiinteästi asennettu manuaalisesti toimiva malli. Kyseessä on prototyyppi, jonka suorituskyvystä tarvitaan tutkimustietoa. Mittauksen tarkoituksena oli selvittää jätepuristimen suorituskyky ja kerätä käyttökokemuksia puristimesta. Raporttiin on koottu kuvaukset mittausjärjestelyistä, laskennasta sekä mittaustulosten perusteella lasketuista lopputuloksista. 2 TUTKIMUSMENETELMÄT Testaus suoritettiin kahden päivän aikana 27. 28.7.2015 Etelä-Karjalan Jätehuollon Kukkuroinmäen jätekeskuksessa Lappeenrannassa. Mittauksessa käytetty jäteastia on esitetty kuvassa 1. Työssä mitattiin, kuinka paljon jäteastiaan mahtuvan jätteen massa muuttuu, kun jätettä puristetaan kasaan kuvan 2 puristimella. Kuva 1. Jäteastia, johon on kiinnitetty jätepuristin.
3 Kuva 2. Jäteastiassa kiinni oleva jätepuristin. Jäteastiaa täytettiin puristamattomalla sekajätteellä (kuva 3). Jäte on kerätty heinäkuun aikana Taipalsaaren aluekeräyspisteistä, jotka on tarkoitettu kotitalouksien ja vapaa-ajan asuntojen tavanomaiselle kuivajätteelle (EKJH 2015). Jäte sisälsi pääasiassa erilaisia pakkausmuoveja, metalli- ja alumiinitölkkejä, pahveja, vaippoja ja tekstiilejä. Jäte-erässä ei juurikaan ollut biojätettä. Jätteestä erotettiin ennen astian täyttöä liian suuret jätekappaleet, kuten puutarhatuolit ja isot rakennusjätteet. Kuva 3. Puristamatonta sekajätettä, jolla mittaukset suoritettiin. Jäteastia täytettiin sekajätteellä niin täyteen, että astian kansi saatiin edelleen suljettua. Tämän jälkeen astia punnittiin. Punnituksessa käytettiin kuvan 4 Rocla-merkkistä pumppukärryvaakaa, joka ilmoitti tuloksen yhden kilon tarkkuudella. Jäteastian ja puristimen paino
4 tyhjänä oli 18 kg. Jäteastian täyttöön käytettiin lapioita. Isompia roskapusseja nostettiin käsin. Kun jäteastia oli täynnä ja punnittu, jätettä puristettiin kasaan jäteastian kannessa olevalla puristimella, minkä jälkeen astiaan lisättiin jätettä. Tämä vaihe toistettiin niin kauan kunnes jäte ei enää puristunut tiiviimmäksi astiassa. Lopuksi jäteastia punnittiin ja tyhjennettiin. Jäteastia täytettiin 15 kertaa ensimmäisenä päivänä. Toisena päivänä koe toistettiin ja astia täytettiin jälleen 15 kertaa. Kuva 4. Rocla-pumppukärryvaaka. Mitattujen tulosten perusteella laskettiin jäteastian puristustehokkuus. Alkuperäisten mittauspöytäkirjojen kopiot ovat liitteessä 1. Laskennassa vähennettiin punnituista massoista jäteastian ja puristimen massa 18 kg. Puristetun jätteen massasta vähennettiin puristamattoman jätteen massa ja erotusta verrattiin puristamattomaan massaan, jolloin saatiin puristuskyky (yhtälö 1). Keskimääräisen puristuskyky laskettiin mittausten perusteella laskettujen arvojen aritmeettisena keskiarvona. Lasketut tulokset on esitetty luvussa 4.
5 x = m 2 m 1 m 1 100 % (1) x = Puristimen puristuskyky [%] m1 = Jätteen massa ennen puristusta [kg] m2 = Jätteen massa puristuksen jälkeen [kg] 3 HUOMIOITA MITTAUSTILANTEESTA Mittaustulosten lisäksi työssä kirjattiin huomioita jätepuristimen käyttömukavuuteen ja toimintaan liittyen. Jätepuristin toimi pääasiassa hyvin, mutta käytön aikana ilmeni muutamia mahdollisia kehityskohteita. Ensimmäisenä mittauspäivänä jäte oli melko märkää ja painavaa ja toisena päivänä huomattavasti kuivempaa ja näin ollen kevyempää. Lisäksi toisena päivänä jäteastiaan lastattiin enemmän säkeissä ja pusseissa olevia jätteitä, kun taas ensimmäisenä päivänä jäte oli silmämääräisesti irtonaisempaa. Puristamistoimenpide koettiin haastavammaksi toisena päivänä, minkä arveltiin johtuvan jätteen ominaisuuksista sekä puristimen kulumisesta. Kulmikas puristinkahva koettiin epämukavaksi käytössä, koska ote kahvasta oli huono. Voimaa ei aina saatu kohdistettua jätteisiin, kun puristin ei lukittunut puristettuun asentoon. Liike tuli suorittaa korostetun rauhallisesti, jotta puristaminen oli mahdollista ja tällöinkin puristin saattoi laueta ja puristustyö oli aloitettava alusta. Kun puristin on asennettuna astian kanteen, tulee kannesta hyvin painava. Jäteastian kantta ei puristimen kantta pystytty nostamaan yhdellä kädellä, vaan kannen nostamiseen ja puristimen lukituskoukun avaamiseen tarvittiin kahta kättä. Jos kannen taas avasi kokonaan, ei astia pysynyt pystyssä vaan kippasi kannen painon takia, jos jäteastiaa ei ollut täytetty riittävän painavaksi. Jos kantta yrittää avata astian taakse sijoitettua seinää vasten, ottaa puristinosa korkeutensa takia seinään kiinni ja kansi ei pysy auki. Kannen paino voi vaikuttaa myös jäteastian tyhjennykseen. Testissä jäteastia tyhjennettiin käsin kippaamalla, jolloin todellista tilannetta ei pystytty simuloimaan. Puristuksen takia tiukemmin pakkautuneen jätteen ei havaittu käsin tyhjennyksessä merkittävästi vaikuttavan astian tyhjennettävyyteen.
6 Huomiota kiinnitettiin jäteastian kannen ja puristimen kestävyyteen. Testauksessa huomattiin, että kansi pullistui selvästi puristinta käytettäessä. Kansi nousee jonkin verran ylöspäin ja vääntyy sivuttain. Kuvassa 5 on pullistunut kansi. Myös itse astia pullistui jonkin verran puristuksen vaikutuksesta. Pullistuminen voi aiheuttaa ongelmia talvella, kun muovi on kylmää ja näin ollen hauraampaa sekä alttiimpaa halkeamiselle. Mittausten aikana myös puristimen mäntäosan hitsaussauma irtosi yhdestä kulmasta kuvan 6 mukaisesti. Kuva 5. Puristettaessa pullistunut ja vääntynyt kansi. Kuva 6. Käytössä rikkoutunut hitsaussauma.
7 4 TULOKSET Yhtälön 1 avulla lasketut tulokset on esitetty taulukossa 1. Tulokset on esitetty kumpanakin mittauspäivänä. Mittaustuloksissa massojen erotus vaihtelee 18 kilosta 3 kiloon. Taulukko 1. Mittaustulokset ja niiden perusteella lasketut puristustehokkuudet. Mittausnro 1. Mittauspäivä 2. Mittauspäivä Jätteen Jätteen Jätteen Jätteen paino paino paino paino ennen puristuksen Puris- ennen puris- puristusta Erotus- Mit- puristuksen jälkeen tus kyky taus- tusta jälkeen [kg] [kg] [kg] [%] nro [kg] [kg] Erotus [kg] Puristuskyky [%] 1 33 45 12 36 16 33 41 8 24 2 19 37 18 95 17 30 40 10 33 3 23 36 13 57 18 25 36 11 44 4 18 26 8 44 19 21 28 7 33 5 15 27 12 80 20 24 27 3 13 6 22 30 8 36 21 22 28 6 27 7 26 35 9 35 22 23 30 7 30 8 24 34 10 42 23 20 24 4 20 9 27 42 15 56 24 20 33 13 65 10 29 36 7 24 25 16 21 5 31 11 27 34 7 26 26 21 24 3 14 12 33 40 7 21 27 24 30 6 25 13 29 38 9 31 28 21 27 6 29 14 26 35 9 35 29 28 33 5 18 15 25 30 5 20 30 17 21 4 24 ka. 25 35 10 42 ka. 23 30 7 28 Kaikkien määritettyjen arvojen keskiarvona saatiin puristuskyvyksi 36 % tarkoittaen, että verrattuna puristamattomaan jätteeseen puristimella voidaan saada 36 % enemmän jätettä mahtumaan astiaan. Keskihajonnaksi voidaan laskea 18 %, mikä kertoo, kuinka laajasti havainnot jakaantuvat suhteessa keskiarvoon. Suhteellinen keskihajonta on siten 50 %. Jätettä puristettiin 2-4 kertaa riippuen jäte-erän puristuvuudesta. Keskimäärin jätettä puristettiin 3 kertaa yhden täytön aikana. Kuvassa 7 käy ilmi, kuinka paljon jätettä pystyttiin yhdellä puristuskerralla maksimissaan puristamaan puristimen liikkuvuuden rajoissa.
8 Kuva 7. Jäteastia täytettynä ennen ensimmäistä puristusta ja puristuksen jälkeen. Tutkittaessa jätteitä tulosten hajonta on suurta, koska materiaali on erittäin heterogeenistä. Mittauksissa havaittiin, että aluekeräyspisteistä kerätty jäte saattoi olla jopa keskimääräistä sekajätettä heterogeenisempaa koostumukseltaan. Jätteen ominaisuudet vaikuttavat suuresti mitattuihin tuloksiin ja mittauksen toistettavuuteen ja varsinaisten virheiden osuutta testaukseen on täten vaikea arvioida. Myös puristuksen suorittajan voima ja puristustekniikka vaikuttavat jonkin verran puristuskykyyn. Jäte saattoi olla keskimääräistä huonommin syntypaikkalajiteltua, koska kierrätyspisteet sijaitsevat kauempana syntypaikoilta. Toisaalta biojätteen määrän todettiin havaintojen perusteella olevan hyvin vähäistä. Jätteen seassa oli myös paljon jätesäkkejä, joihin oli kerätty roskapusseja mahdollisesti pidemmältä ajalta ennen niiden viemistä aluekeräyspisteeseen. Ensimmäisenä päivänä jätteen arvioitiin olleen kosteampaa ja puristamattoman jätteen massa olikin keskimäärin 9 prosenttia suurempi ja puristetun jätteen massa 19 prosenttia suurempi kuin toisena päivänä. Lisäksi toisena päivänä jäteastiaan lastattiin enemmän säkeissä ja pusseissa olevia jätteitä, kun taas ensimmäisenä päivänä jäte oli silmämääräisesti irtonaisempaa. Tämän arveltiin olleen yhtenä syynä huonompaan puristuvuuteen, kun ensimmäisenä päivänä yhtä jäte-erää puristettiin keskimäärin kolme kertaa ja toisena päivänä 2,5 kertaa. Myös puristimen kulumisella saattoi olla vaikutusta puristuskyvyn laskuun. Mittaustilanteessa olisi hyvä pystyä vertaamaan punnittua puristustulosta puristettuun tilavuuteen. Kun ensimmäisessä täytössä on astiaan sattunut kevyempää jätettä, saattaa puristustulos vaikuttaa todellisuutta paremmalta, jos lisätäytössä mukaan joutui tilavuuspainoltaan suuri jäte-erä. Tilanne on mahdollinen myös päinvastoin. Toisaalta myös eri jakeiden puristuvuus ja pakkaustiiviys vaikuttivat lopputuloksiin.
9 5 JOHTOPÄÄTÖKSET Puristimen suorituskyvyn arvioitiin tällä testauksella olevan keskimäärin 36 % suhteessa puristettavan jätteen massaan. Tulosten hajonta on kuitenkin suurta, mistä voi todeta lopputuloksen sisältävän melko paljon epävarmuutta. Luotettavamman tuloksen saamiseksi vaadittaisiin enemmän toistoja mittauksessa sekä parempi ymmärrys mitatun jätteen ominaisuuksista ja koostumuksesta. Puristimen käyttömukavuudessa ja kestävyydessä voidaan vielä todeta olevan kehitystyötä. Myös puristajan käyttötapa ja voima saattavat vaikuttaa puristuskykyyn. Ollakseen tehokkaampi puristimella pitäisi pystyä kohdistamaan enemmän voimaa jätteisiin. Voimaa voitaisiin lisätä esimerkiksi ergonomisella kahvalla ja puristimen paremmalla lukittumisella haluttuun asentoon. Myös puristussäde voisi olla suurempi. Parannukset lisäisivät samalla käyttömukavuutta. Toisaalta voimaa lisätessä on samalla huomioitava muovisen astian kestävyys ja tyhjennettävyydessä, joiden jo nyt koettiin olevan äärirajoilla. Astian ja myös itse puristimen kestävyydessä voi olla kehittämisen varaa, jotta puristinta voidaan käyttää kylmissä oloissa ja suurilla toistomäärillä. 6 YHTEENVETO Lappeenrannan Kukkuroimäellä suoritettiin mittaukset, joiden tarkoituksena oli määrittää puristustehokkuutta jätepuristimelle. Samalla arvioitiin puristimen käyttöä ja käyttökokemuksia. Puristin oli kotitalouksille soveltuva malli, joka oli kiinnitetty 240 litran muovisen jäteastian kanteen. Testi suoritettiin kahtena eri päivänä. Eri päivinä jätteiden koostumuksen havaittiin poikkeavan jonkin verran toisistaan. Testaus suoritettiin täyttämällä jäteastia täyteen jätettä ilman puristamista, jonka jälkeen astia punnittiin. Tämän jälkeen suoritettiin puristus ja täytettiin astia uudelleen täyteen. Tämä toistettiin tarvittavan monta kertaa niin, ettei puristuksesta enää ollut merkittävää hyötyä, kuitenkin niin, että astian kansi saatiin vielä kokonaan suljettua. Puristetun jätteen massa kirjattiin ylös ja sitä verrattiin puristamattoman jätteen massaan. Myös puristimen käytöstä kirjattiin käyttökokemuksia. Erityisesti käyttömukavuudessa ja kulutuksen kestävyydessä havaittiin puutteita. Puristimen paino aiheutti myös jonkin verran käytännönongelmia.
10 Tehtyjen mittausten ja laskelmien perusteella astiaan saatiin testissä puristuksen ansiosta astiaan mahtumaan keskimäärin 36 % enemmän jätettä suhteessa jätteen massaan. Ensimmäisenä päivänä päästiin parempiin tuloksiin ja esimerkiksi jätteen tilavuuspainolla ja kokoonpuristuvuudella sekä pakkaamisella näyttäisi olevan vaikutusta puristimen puristuskykyyn. Tuloksissa havaittiin erittäin suurta hajontaa, joka heikentää testauksen luotettavuutta. Hajonnan arvioitiin johtuvan pääosin jätteen heterogeenisestä luonteesta. Luotettavampien tuloksien saamiseksi tarvittaisiin enemmän toistoja. Myös toimintaa erityyppisillä jätteillä olisi hyvä arvioida.
11 LÄHTEET EKJH. 2015. Jätteiden vastaanottopalvelut Taipalsaarella. [verkkodokumentti.] [viitattu 29.7.2015.] Satavissa: http://www.ekjh.fi/palveluverkosto_ja_jateasemat_ta.html
Liiiii LIITE I 1(4)
LIITE I 2(4)
LIITE I 3(4)
LIITE I 4(4)