Properties of fly ash from thermal treatment of municipal sewage sludge in terms of EN 450-1

• Autorzy: Szarek Ł. , Wojtkowska M.

Identyfikatory

DOI

10.24425/118182

Warianty tytułu

PL

Właściwości popiołów lotnych z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych w świetle wymagań normy EN 450-1

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Along with the increase in popularity of the sewage sludge thermal treatment methods in Poland resulting from the implementation of European Union law, a management problem with ash, which is produced as a result of this process, appeared. The paper analyses the chemical composition and physical properties of fly ash from thermal treatment of municipal sewage sludge in terms of its use in concrete technologies in relation to EN 450-1 Fly ash for concrete. Definition, specifications and conformity criteria (2012) and EN 197-1 Cement. Composition, specifications and conformity criteria for common cements (2011) standards. The tested material did not meet the requirements related to use of fly ash for concrete production (chemical composition, low activity index, high water demand and fineness), and as main and minor components for cement production. On the basis of the carried out research and analyses, it was found that the hardening slurry technology creates the greatest possibilities related to the management of fly ash from thermal treatment of municipal sewage sludge.

PL

W pracy przeanalizowano skład chemiczny i właściwości fizyczne popiołu lotnego z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych w zakresie stosowania go w technologii betonu w odniesieniu do wymagań zawartych w normie EN 450-1 Popiół lotny do betonu (2012) oraz EN 197-1 Cement (2011). Przedmiot badań stanowił popiół lotny z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych, pochodzący z miejskiej oczyszczani ścieków, wyposażonej w Stację Termicznej Utylizacji Osadów Ściekowych. Przeprowadzono badania popiołu pod względem składu chemicznego oraz właściwości fizycznych zgodnie z wytycznymi normy EN 450-1 (2012) i EN 197-1 (2011). Badany materiał nie spełnił wymagań stawianych głównym i drugorzędnym składnikom cementu oraz popiołom lotnym do produkcji betonu (skład chemiczny, niski indeks aktywności, wysoka wodożądność i miałkość). Na podstawie przeprowadzonych badań i analiz stwierdzono, iż technologia zawiesin twardniejących stwarza największe możliwości wykorzystania popiołu lotnego z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych.

Słowa kluczowe

EN

fly ash; thermal treatment; municipal sewage sludge; chemical analysis; physical properties; EN 450-1; concrete additive; hardening slurry

PL

popiół lotny; Obróbka termiczna; komunalne osady ściekowe; analiza chemiczna; właściwości fizyczne; EN 450-1; technologia betonu; utwardzanie zawiesiny

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 44, no. 1
• Strony: 63--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., tab.

Twórcy

autor

Szarek Ł.

• Warsaw University of Technology, Poland, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering

autor

Wojtkowska M.

• Warsaw University of Technology, Poland, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering

Bibliografia

• 1. EN 1097-7:2008. (2008). Tests for mechanical and physical properties of aggregates. Determination of the particle density of filler. Pyknometer method.
• 2. EN 196-1:2005. (2005). Methods of testing cement. Determination of strength.
• 3. EN 196-2:2005. (2005). Methods of testing cement. Chemical analysis of cement.
• 4. EN 196-3+A1:2008. (2008). Methods of testing cement. Determination of setting times and soundness.
• 5. EN 197-1:2011. (2011). Cement. Composition, specifications and conformity criteria for common cements.
• 6. EN 206:2014. (2014). Concrete. Specification, performance, production and conformity.
• 7. EN 450-1:2012. (2012). Fly ash for concrete. Definition, specifications and conformity criteria.
• 8. EN 451-1:2003. (2004). Method of testing fly ash. Determination of free calcium oxide content.
• 9. EN 451-2:1994. (1994). Method of testing fly ash. Determination of fineness by wet sieving.
• 10. ISO 9964-3:1993. (1993). Water quality – Determination of sodium and potassium – Part 3: Determination of sodium and potassium by flame emission spectrometry.
• 11. 91/271/EEC. (1991). Council Directive 91/271/EEC of 21 May 1991 Concerning urban waste-water treatment.
• 12. Journal of Laws of 2013 item 38 Regulation of the Minister of Economy of 8th January 2013 On the criteria and procedures for acceptance of waste for landfilling of waste that type of. (in Polish)
• 13. Baran, T. & Drożdż, W. (2013). Evaluation of properties of domestic calcareous fly ash and its processing methods, Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 12, 1, pp. 5–15.
• 14. Berndt, M.L. (2009). Properties of sustainable concrete containing fly ash, slag and recycled concrete aggregate, Construction and building materials, 23, 7, pp. 2606–2613. Doi: 10.1016/j.conbuildmat.2009.02.011
• 15. Bień, J. & Nowak, D. (2014). Biological composition of sewage sludge in the aspect of threats to the natural environment, Archives of Environmental Protection, 40(4), pp. 79–86.
• 16. Blanco, F. Garcia, M.P. & Ayala, J. (2005). Variation in fly ash properties with milling and acid leaching, Fuel, 84, 1, pp. 89–96. Doi: 10.1016/j.fuel.2004.05.010
• 17. De Noirfontaine, M.N. Tusseau-Nenez, S. Signes-Frehel, M. Gasecki, G. & Girod-Labianca, C. (2009). Effect of phosphorus impurity on tricalcium silicate T1: from synthesis to structural characterization, Journal of the American Ceramic Society, 92, 10, pp. 2337–2344. Doi:10.1111/j.1551-2916.2009.03092.x
• 18. Eglinton, M.S. (1987). Concrete and its chemical behaviour, Thomas Telford Ltd, London 1987.
• 19. Falaciński, P. (2011). Leak tightness of hardening slurries with fluidal fly ashes in chemically aggressive environments, Archives of Environmental Protection, 37, 1, pp. 115–134.
• 20. Falaciński, P. Hejko, W. & Jakubowicz, M. (2016) Ash from thermal treatment of municipal sewage sludge as additive to hardening slurries, Materiały Budowlane, 523, 3, pp. 46–49. (in Polish) Doi: 10.15199/33.2016.03.14
• 21. Falacinski, P. & Szarek, Ł. (2016). Possible applications of hardening slurries with fly ash from thermal treatment of municipal sewage sludge in environmental protection structures, Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics, 63, 1, pp. 47–61. Doi: 10.1515/heem-2016-0004
• 22. Feuerborn, H.J. (2011). Coal combustion products in Europe – An update on production and utilization, standardization and regulation, In: World Coal Ash Conference, Denver, pp. 9–12.
• 23. Garcésa, P., Pérez Carrióna, M. García-Alcocelb, E. Payác, J. Monzóc, J. & Borracheroc, M.V. (2008). Mechanical and physical properties of cement blended with sewage sludge ash, Waste Management, 28, 12, pp. 2495–2502. Doi: 10.1016/j.wasman.2008.02.019
• 24. Giergiczny, Z., Dziuk, D. Puzak, T. & Batog, M. (2014). Practical use of calcareous fly ash in portland-composite cement CEM II/B-M (V-W) 32,5R industrial production, International Journal of Research in Engineering and Technology, Special Issue 13(03), pp. 195–202. DOI: 10.15623/ijret.2014.0325031
• 25. Hewlett, P. (2003). Lea’s chemistry of cement and concrete, Butterworth-Heinemann, 4th edition 2003.
• 26. Ilic, M., Cheesemanb, C. Sollarsb, C. & Knightb, J. (2003). Mineralogy and microstructure of sintered lignite coal fly ash, Fuel, 82, 3, pp. 331–336. Doi: 10.1016/S0016-2361(02)00272-7
• 27. Kledyński, Z. (2004). Influence of fly ashes on hardening slurries resistance to sulphate attack, Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics, 51, 2, pp. 119–133.
• 28. Kledyński, Z. & Rafalski, L. (2009). Hardening slurries, Committee of Civil and Water Engineering Polish Academy of Science, Warsaw 2009. (in Polish)
• 29. Lin, K.L. & Lin, C.Y. (2005). Hydration characteristics of waste sludge ash utilized as raw cement material, Cement Concrete Research, 35, 10, pp. 1999–2007.
• 30. Lutze, D. & vom Berg, W. (2010). Handbook on fly ash in concrete, Bau+Technik GmbH, Essen 2010.
• 31. Neville, A.M. (2000). Properties of concrete, Pearson Education Limited, Harlow 2000.
• 32. Rajczyk, R. Bień, J. Palka, H. Pogodziński, A. & Smorąg, H. (2014). Co-combustion of municipal sewage sludge and hard coal on fluidized bed boiler WF-6, Archives of Environmental Protection, 40(3), pp. 101–113.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).