Immobilizacja metali ciężkich w zawiesinach twardniejących z popiołami z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych w świetle dynamicznych badań krótkoterminowych

• Autorzy: Kledyński Z. , Wojtkowska M. , Falaciński P. , Szarek Ł.

Warianty tytułu

EN

Immobilization of heavy metals in hardening slurries with ash from thermal treatment of municipal sewage sludge in the light of dynamic short-term research

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rosnąca liczba oczyszczalni ścieków komunalnych w Polsce, pożądanych z ekologicznego punktu widzenia, rodzi problem zagospodarowania rosnącej ilości osadów ściekowych. Metoda termicznego przekształcania osadów ściekowych, znacznie redukując objętość odpadu, powoduje wzrost koncentracji metali ciężkich w żużlu i popiołach – produktach końcowych procesu przekształcania. Z uwagi na specyficzne właściwości popiołu lotnego z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych (TPKOŚ), m.in. niską aktywność, wysoką wodożądność, wysoką zawartość fosforu i metali ciężkich, odpad ten jest trudny do szerszego zagospodarowania w przemyśle budowlanym. Poszukiwania metod utylizacji popiołu lotnego z TPKOŚ zaowocowały próbami wykorzystania go w zawiesinach twardniejących wykorzystywanych w budownictwie hydrotechnicznym, w realizacji przesłon przeciwfiltracyjnych. Ze względu na charakter pracy tego materiału w przesłonie (ekspozycja na przepływ filtracyjny wód gruntowych) jedną z kluczowych kwestii jest stopień związania w nim metali ciężkich.

EN

The growing number of municipal sewage treatment plants in Poland, ecologically desirable, raises the problem of manaing more and more sludge. Among others legal regulations have contributed to dissemination of the sewage sludge thermal treatment method, which significantly reduces the volume of waste, results in an increase in the concentration of heavy metals in the slags and ashes – the final products of the transformation process. Due to the specific properties of fly ash from thermal treatment of municipal sewage sludge (TTMSS) such as: low activity, high water demand and high content of phosphorus and heavy metals, the waste is difficult to use in the construction industry. The search for methods of utilization of fly ash from TTMSS resulted in attempts to use it in hardening slurries used in hydrotechnical engineering, in the implementation of cut-off walls. Due to the nature of the application of this material in the cut=off walls (exposure to groundwater flow) one of the key issues is the degree of heavy metal immobilization. The paper attempted to determine the degree of leaching of selected heavy metals from the matrix of the hardened hardening slurry, composed of cement, bentonite and fly ash from TTMSS. For this purpose, the eluates were prepared from samples, after various periods of curing, using a dynamic short-term method called “Batch test”. The liquid used for leaching was: distilled water and 0.1 molar hydrochloric acid solution. The results show the possibility of the safe usage of fly ash TTMSS as an additive for hardening slurries. The proposed direction of using the fly ash from TTMSS is part of the broad policy of sustainable development and circular economy.

Słowa kluczowe

PL

odpad komunalny; osad ściekowy; obróbka cieplna; wykorzystanie popiołu; metal ciężki; zawiesina twardniejąca; immobilizacja; wymywanie

EN

municipal sewage; sewage sludge; thermal treatment; ash utilization; heavy metal; hardening slurry; immobilization; leaching

• Wydawca: Wydawnictwo Instytut Śląski Sp. z o.o.
• Czasopismo: Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 10, nr 30
• Strony: 79--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kledyński Z.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska

autor

Wojtkowska M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska

autor

Falaciński P.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska

autor

Szarek Ł.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska

Bibliografia

• [1] Falaciński P., Hejko W., Jakubowicz M., Popiół lotny z termicznej utylizacji komunalnych osadów ściekowych jako dodatek do zawiesin twardniejących, „Materiały Budowlane” 2016, nr 3, s. 46–49.
• [2] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 stycznia 2013 r. w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu, Dz.U. z 2013 r. poz. 38.
• [3] Falacinski P., Szarek Ł., 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” 2016, Vol. 63, No. 1, s. 47–61.
• [4] Falaciński P., Szarek Ł., Możliwości zagospodarowania lotnego popiołu z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych w zawiesinach twardniejących, „Acta Scientiarum Polonorum Architectura” 2017, Vol. 16, [nr] 1, s. 35–42.
• [5] Łukawska M., Speciation analysis of phosphorus in sewage sludge after thermal utilization of sludge, „Inżynieria i Ochrona Środowiska” 2014, t. 17, nr 3, s. 433–439.
• [6] Wojtkowska M., Falaciński P., Kosiorek A., The release of heavy metals from hardening slurries with addition of selected combustion by-products, „Inżynieria i Ochrona Środowiska” 2016, t. 19, nr 4, s. 479–491.
• [7] Kledyński Z., Rafalski L., Zawiesiny twardniejące, Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN, Warszawa 2009.
• [8] Kledyński Z., Falaciński P., Machowska A., Dyczek J., Kotwica Ł., Utilisation of CFBC fly ash in hardening slurries for flood-protecting dikes, „Archives of Civil Engineering” 2016, Vol. 62, Issue 3, s. 75–88.
• [9] Kledyński Z., Machowska A., Zawiesiny twardniejące ze spoiwa żużlowego aktywowanego fluidalnym popiołem lotnym z węgla brunatnego, „Przemysł Chemiczny” 2013, nr 4, s. 490–497.
• [10] MPWiK, https://www.mpwik.com.pl/view/termiczne-przeksztalcanie-osadow (18.07.2017).
• [11] Norma branżowa BN-90/1785-01 – Płuczka wiertnicza. Metody badań w warunkach polowych.
• [12] PN-85/G-02320:1985 – Wiertnictwo. Cementy i zaczyny cementowe do cementowania w otworach wiertniczych.
• [13] PN-EN 12390-7:2011 – Badanie betonu. Część 7: Gęstość betonu.
• [14] PN-EN 12390-3:2011 – Badanie betonu. Część 3: Wytrzymałość na ściskanie próbek do badań.
• [15] PN-EN 12390-6:2011 – Badanie betonu. Część 6: Wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu próbek do badań.
• [16] PN-EN 12457-4:2006 – Charakteryzowanie odpadów – wymywanie – badanie zgodności w odniesieniu do wymywania ziarnistych materiałów odpadowych i osadów. Część 4: Jednostopniowe badanie porcjowe przy stosunku cieczy do fazy stałej 10 l/kg w przypadku materiałów o wielkości cząstek poniżej 10 mm (bez redukcji lub z redukcją wielkości).
• [17] PN-EN ISO 15586:2005 – Jakość wody – Oznaczanie pierwiastków śladowych metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej z piecem grafitowym.
• [18] Van der Sloot H.A., Dijkstra J.J., Development of horizontally standardized leaching tests for construction materials: a material based or release based approach? Identical leaching mechanisms for different materials, https://www.ecn.nl/docs/society/leaching/C04060.pdf (25.09.2017).
• [19] Dijkstra J.J., Van der Sloot H.A., Comans R.N., The leaching of major and trace elements from MSWI bottom ash as a function of pH and time, „Applied Geochemistry” 2006, Vol. 21, Issue 2, s. 335–351.
• [20] Van der Sloot H.A., Van Zomeren A., Meeussen J.C.L., Hoede D., Rietra R.P.J.J., Stenger R., Lerat A., Environmental Criteria for Cement Based Products Phase I: Ordinary Portland Cement Phase II: Blended Cements and methodology for impact assessment, https://www.ecn.nl/docs/library/report/2011/e11020.pdf (25.09.2017).
• [21] Król A., Uwalnianie metali ciężkich z kompozytów mineralnych z uwzględnieniem oddziaływania środowiska, Wydawnictwo Politechniki Opolskiej, Opole 2012.
• [22] Dijkstra J.J., Van der Sloot H.A., Spanka G., Thielen G., How to judge release of dangerous substances from construction products to soil and groundwater, https://www.ecn.nl/docs/library/report/2005/c05045.pdf (25.09.2017).