Application of the Mathematical Statistics for the Evaluation of the Waste Incineration Process

• Autorzy: Straka M. , Malindzakova M. , Khouri S. , Rosova A. , Lenort R. , Besta P.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie statystyk matematycznych do oceny procesu spalania odpadów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article deals with the research on the impacts of waste incineration processes on the environment within a particular region by the means of mathematical statistics. The area of interest for this case study considers the aspects of practical application of using the above methods and principles in order to reduce the environmental impacts of waste incineration process in the concrete region. The Pearson correlation coefficient r_xy = 0.54 indicates that there is a moderate linear relationship, presented by a direct proportion between the values of incinerated waste quantity and the quantity values of produced heat. The statistics results show that the incineration during a one-year period produces about 15,266 tons of plastic and electrical components, and will release about 590,000 GJ of energy and about 199,000 tons of steam and 287 tons of other emissions with only 3 milligrams of dioxins. The mathematical statistics is used to analyse, and subsequently adjust and improve the waste incineration process in order to achieve the desired parameter values, specifically the calorific values, the amount of heat produced, and the amount of generated steam and air pollutants. The results of mathematical statistics show that there is a direct relationship between the amount of incinerated waste (negative aspect) and the production of electricity (positive), but also the amount of heat produced (positive) and the amount of produced flue gas and ash (negative aspect). The environmental assessments are an important step in building and implementing Environmental Management System (EMS), which consists of the development and evaluation of the analysis followed by the adoption of measures to remedy the deficiencies. The aim of the analysis of the environmental situation within the region of the case study company is a fact-finding in the field of protection of environment that affects the production and non-production operations, and should be monitored the manufacturing practice compliance of the company with the current legislation, the status of operational documentation, the status of internal and external communications in the area of the environmental protection, the responsibilities and liabilities between departments and employees.

PL

W artykule omówiono wpływ procesów spalania odpadów na środowisko w danym regionie za pomocą statystyk matematycznych. Obszar zainteresowania niniejszego studium przypadku uwzględnia aspekty praktycznego zastosowania powyższych metod i zasad w celu zmniejszenia wpływu na środowisko procesu spalania odpadów w konkretnym regionie. Współczynnik korelacji Pearsona r_xy = 0,54 wskazuje, że istnieje umiarkowana liniowa zależność, wprost proporcjonalna, między ilością spalonych odpadów a ilością wytworzonego ciepła. Wyniki analizy statystycznej pokazują, że spalarnia w ciągu jednego roku generuje około 15 266 ton odzyskanych elementów plastikowych i elektrycznych, około 590 000 GJ energii, około 199 000 ton pary, 287 ton innych emisji przy zaledwie 3 miligramach dioksyn. Statystyka matematyczna służy do analizy, a następnie dostosowania i udoskonalenia procesu spalania odpadów w celu osiągnięcia pożądanych wartości parametrów, w szczególności wartości opałowej, ilości wytwarzanego ciepła i pary oraz zanieczyszczeń powietrza. Wyniki statystyki matematycznej pokazują, że istnieje bezpośredni związek między ilością spalanych odpadów (aspekt negatywny) a produkcją energii elektrycznej (aspekt pozytywny), ale także ilością wytworzonego ciepła (aspekt pozytywny) i ilością wytworzonych gazów spalinowych i popiołów (aspekt negatywny). Oceny środowiskowe są ważnym krokiem w budowaniu i wdrażaniu Systemu Zarządzania Środowiskiem, który polega na opracowaniu i ocenie analizy, a następnie przyjęciu środków mających zaradzić niedociągnięciom. Celem analizy sytuacji środowiskowej w regionie firmy ze studium przypadku jest ustalenie stanu faktycznego w zakresie ochrony środowiska, które ma wpływ na działalność produkcyjną i nieprodukcyjną. To powinno być monitorowane zgodnie z praktyką produkcyjną firmy oraz obowiązującym ustawodawstwem, stanem dokumentacji operacyjnej, stanem komunikacji wewnętrznej i zewnętrznej w zakresie ochrony środowiska, odpowiedzialności między działami i pracownikami.

Słowa kluczowe

EN

waste incineration; environmental impact evaluation; mathematical statistics; analysis; data

PL

spalanie odpadów; ocena wpływu na środowisko; statystyki matematyczne; analiza; dane

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Tom 20, cz. 1
• Strony: 32--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys.

Twórcy

autor

Straka M.

• Technical University of Kosice, Slovakia

autor

Malindzakova M.

• Technical University of Kosice, Slovakia

autor

Khouri S.

• Technical University of Kosice, Slovakia

autor

Rosova A.

• Technical University of Kosice, Slovakia

autor

Lenort R.

• ŠKODA AUTO University, Mlada Boleslav, Czech Republic

autor

Besta P.

• VŠB –Technical University of Ostrava, Czech Republic

Bibliografia

• 1. Abdessalem, M., Hadj-Alouane, A.B., Riopel, D. (2012). Decision modelling of reverse logistics systems: selection of recovery operations for end-of-life products. International Journal of Logistics Systems and Management, 13(2), 139-161.
• 2. Aczel, A.D. (1989). Complete Business Statistics. Irwin.
• 3. Belevi, H., Langmeier, M. (2000). Factors Determining the Element Behavior in Municipal Solid Waste Incinerators. 2. Laboratory Experiments. Environmental Science & Technology, 34(12), 2507-2512.
• 4. Chatfield, C. (2003). The analysis of time series: An introduction. 6th ed. Taylor & Francis.
• 5. Eriksson, O., Carlsson Reich, M., Frostell, B., Björklund, A., Assefa, G., Sundqvist, J.-O., Granath, J., Baky, A., Thyselius, L. (2005). Municipal solid waste management from a systems perspective. Journal of Cleaner Production, 13(3), 241-252.
• 6. Finnveden, G. (1999). Methodological aspects of life cycle assessment of integrated solid waste management systems. Resources, Conservation and Re- cycling, 26(3-4), 173-187.
• 7. Fischer, B. (1995). Decompositions of time series – Comparing Different Meth- ods in Theory and Practice, Luxembourg.
• 8. Fontanili, F., Vincent, A., Ponsonnet, R. (2000). Flow simulation and genetic algorithm as optimization tools. International Journal of Production Economics, 64(1-3), 91-100.
• 9. Goh, Y.R., Lim, C.N., Zakaria, R., Chan, K.H., Reynolds, G., Yang, Y.B., Siddall, R.G., Nasserzadeh, V., Swithenbank, J. (2000). Mixing, Modelling and Measurements of Incinerator Bed Combustion. Process Safety and Environmental Protection, 78(1), 21-32.
• 10. Gottinger, H.W. (1986). A computational model for solid waste management with applications. Applied Mathematical Modelling, 10(5), 330-338.
• 11. Hellweg, S., Hofstetter, T.B., Hungerbühler, K. (2011). Modeling Waste Incineration for Life-Cycle Inventory Analysis in Switzerland. Environmental Modeling & Assessment, 6(4), 219-235.
• 12. KOSIT, j.s.c. (2015). Integrated permit 2067-25831/2007/Mil/571070106. (in Slovak).
• 13. Lombardi, F., Lategano, E., Cordiner, S., Torretta, V. (2013). Waste incineration in rotary kilns: a new simulation combustion tool to support design and technical change. Waste Management & Research, 31(7), 739-750.
• 14. Luo, C., Mahowald, N., Bond, T., Chuang, P.Y., Artaxo, P., Siefert, R., Chen, Y., Schauer, J. (2008). Combustion iron distribution and deposition. Global Biogeochemical Cycles, 22(1), GB1012.
• 15. Malindžáková, M. (2015). Process approach – a synergy of influences to ad- dress issues of quality and environmental management. Habilitation thesis. F BERG, Technical university of Kosice.
• 16. MATH (2013). Time series and their decomposition. http://www.math.sk/mpm/otazka_30.pdf (accessed 17.02.2001).
• 17. Noguchi, M., Yakuwa, H., Miyasaka, M., Yokono, M., Matsumoto, A., Miyoshi,K., Kosaka, K., Fukuda, Y. (2000). Experience of super heater tubes in municipal waste incineration plant. Materials and Corrosion, 51(11), 774-785.
• 18. Parobek, J., Paluš, H. (2016). Material flows in primary wood processing in Slovakia. Acta logistica, 3(2), 1-5.
• 19. Pavlas, M., Touš, M., Klimek, P., Bébar, L. (2011). Waste incineration with production of clean and reliable energy. Clean Technologies and Environ- mental Policy, 13(4), 595-605.
• 20. Pokharel, S., Mutha, A. (2009). Perspectives in reverse logistics: a review. Resources, Conservation and Recycling, 53(4), 175-182.
• 21. Rushton, L. (2003). Health hazards and waste management. British Medical Bulletin, 68(1), 183-197.
• 22. Ryu, C., Yang, Y.B., Nasserzadeh, V., Swithenbank, J. (2004). Thermal reaction modeling of a large municipal solid waste incinerator. Combustion Science and Technology, 176(11), 1891-1907.
• 23. Sahlin, J., Knutsson, D., Ekvall, T. (2004). Effects of planned expansion of waste incineration in the Swedish district heating systems. Resources, Conservation and Recycling, 41(4), 279-292.
• 24. Sangmin, Ch., Jong Suk, L., Soong Kee, K., Dong Hoon, S. (1994). Cold-flow simulation of municipal waste incinerators. Symposium (International) on Combustion. 25(1), 317-323.
• 25. Sheu, J.B. (2008). Green supply chain management, reverse logistics and nu- clear power generation. Transportation Research, Part E: Logistics and Transportation Review, 44(1), 19-46.
• 26. Straka, M. (2013). Logistics of distribution, How effectively to put product into the market. Logistika distribúcie. EPOS, Bratislava. (in Slovak).
• 27. Šomplák, R., Pavlas, M., Kropáč, J., Putna, o., Procházka, V. (2014). Logistic model-based tool for policy-making towards sustainable waste management. Clean Technologies and Environmental Policy, 16(7), 1275-1286.
• 28. Yang, Y., Reuter, M.A., Voncken, J.H.L., Verwoerd, J. (2002). Understanding of hazardous waste incineration through computational fluid-dynamics simulation. Journal of Environmental Science and Health, Part A: Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering, 37(4), 693-705.
• 29. Yang, Y.B., Ryu, C., Goodfellow, J., Nasserzadeh Sharifi, V., Swithenbank, J. (2004). Modelling Waste Combustion in Grate Furnaces. Process Safety and Environmental Protection, 82(3), 208-222.
• 30. Yeomans, J.S., Huang, G.H., Yoogalingam, R. (2003). Combining Simulation with Evolutionary Algorithms for Optimal Planning Under Uncertainty: An Application to Municipal Solid Waste Management Planning in the Regional Municipality of Hamilton-Wentworth. Journal of Environmental Informatics, 2(1), 11-30.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).