Możliwości zagospodarowania popiołów z termicznego przekształcania osadów ściekowych w kotłach fluidalnych

• Autorzy: Borowski G. , Gajewska M. , Haustein E.

Warianty tytułu

EN

Possibilities of ashes utilization from sewage sludge thermal processing in a fluidized bed boiler

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Problem zagospodarowywania osadów ściekowych dotyczy głównie ich wykorzystania rolniczego, w tym rekultywacji terenów zdegradowanych. Zmiana wymagań prawnych i środowiskowych spowodowała konieczność poszukiwań nowych sposobów ich unieszkodliwiania. W Polsce od kilku lat obserwuje się wzrost zainteresowania termiczną metodą przekształcania osadów ściekowych. Zastosowana technologia spalania fluidalnego sprzyja zmniejszeniu ilości wytwarzanych i zdeponowanych osadów ściekowych. Ich termiczne przekształcanie nie eliminuje jednak problemu występowania m.in. metali ciężkich w uzyskanych popiołach, a jedynie prowadzi do związania ich w formy bardziej stabilne, ograniczając w ten sposób stopień szkodliwości dla środowiska naturalnego. W artykule zaprezentowano metodę zestalania popiołów powstałych z termicznego przekształcania osadów ściekowych w blokach cementowych. Analizując właściwości popiołów z fluidalnego spalania osadów ściekowych, zaproponowano koncepcję alternatywnego rozwiązania - ich przetworzenie w postać zeszklonych mikrokulek. Proponowana metoda zapewni neutralizację substancji niebezpiecznych w nich zawartych. Omówiono potencjalne korzyści ekologiczne i ekonomiczne oraz wymieniono dziedziny potencjalnego wykorzystania gospodarczego w zależności od wielkości średnic mikrokulek. Mikrokulki szklane mogą być, między innymi, stosowane w przemyśle tworzyw sztucznych do uzyskania wytrzymałych wyrobów z PCV, a także jako zamiennik tzw. proppantów w procesie szczelinowania hydraulicznego przy wydobyciu gazu łupkowego i ropy naftowej.

EN

The problem of sewage sludge processing relates mainly to its agricultural use, including the restoration of degraded land. Changing the legal and environmental requirements made it necessary to search for new techniques of disposal. In Poland, for several years there has been increased interest in using thermal treatment of sewage sludge. The used technology of fluidized bed combustion helps to reduce the amount of generated and deposited sludge. The thermal processing does not eliminate the problem of occurrence of heavy metals in the ash obtained, only results in binding them in the more stable form, thus reducing the degree of harmfulness to the environment. The paper presents a method for solidification of ash from the incineration of sewage sludge in cementitious compositions. Analyzing the characteristics of ashes from fluidized bed combustion of sewage sludge, there was proposed the concept of alternative solutions - processing in the form of vitrified microspheres. The proposed method provides neutralizing the hazardous substances contained therein. The potential environmental and economic benefits, and outlined areas of potential economic use, depending on the size of the diameter of the microspheres, were discussed. Glass microspheres may be, inter alia, used in the plastics industry to get durable PVC products, and also as a replacement of ‘proppants’ in hydraulic fracturing of the shale gas and oil.

Słowa kluczowe

PL

osad ściekowy; spalanie fluidalne; popiół; zestalenie; zeszkliwienie

EN

sewage sludge; fluidized bed combustion; ash; solidification; vitrification

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 17, nr 3
• Strony: 393--402
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz.

Twórcy

autor

Borowski G.

• Politechnika Lubelska, Wydział Podstaw Techniki, Katedra Podstaw Techniki, ul. Nadbystrzycka 38, 20-618 Lublin

autor

Gajewska M.

• Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Katedra Technologii Wody i Ścieków, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

autor

Haustein E.

• Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Katedra Budownictwa i Inżynierii Materiałowej, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

Bibliografia

• [1] IV Aktualizacja Krajowego programu oczyszczania ścieków komunalnych (roboczy projekt), Ministerstwo Środowiska, Warszawa, październik 2013 (www.kzgw.gov.pl).
• [2] Kępys W., Pomykała R., Pietrzyk J., Właściwości popiołów lotnych z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych, Inżynieria Mineralna 2013, 1(31), 11-18.
• [3] Gawdzik J., Mobilność metali ciężkich w osadach ściekowych na przykładzie wybranej oczyszczalni ścieków, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2012, 15, 1, 5-15.
• [4] Białowiec A., Janczukowicz W., Krzemieniewski M., Możliwości zagospodarowania popiołów po termicznym unieszkodliwianiu osadów ściekowych w aspekcie regulacji prawnych, Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska 2009, 11, 959-971.
• [5] Bień J.D., Zagospodarowanie komunalnych osadów ściekowych metodami termicznymi, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2012, 15, 4, 439-449.
• [6] Kępys W., Kruszywo z drobnoziarnistych odpadów niebezpiecznych, Inżynieria Ekologiczna 2010, 23, 70-76.
• [7] Hycnar J.J., Paleniska fluidalne przykładem racjonalnego rozwiązywania problemów odpadów, Polityka Energetyczna 2006, 9, zeszyt specjalny, 365-376.
• [8] Plewa F., Popczyk M., Zając A., Pierzyna P., Analiza możliwości wykorzystania odpadu energetycznego z mokrego odsiarczania spalin (100105) w mieszaninach zestalających w kopalniach węgla kamiennego, Polityka Energetyczna 2012, 15(3), 147-157.
• [9] Wystalska K., Sobik-Szołtysek J., Bień J., Vitrification and devitrification of ash after sewage sludge, Annual Set The Environment Protection - Rocznik Ochrona Środowiska 2013, 15, 181-191.
• [10] Basegio T., Leao A.P.B., Bernardes A.M., Bergmann C.P., Vitrification: An alternative to minimize environmental impact caused by leather industry wastes, Journal of Hazardous Materials 2009, 165(1-3), 604-611.
• [11] Bień J., Celary P., Morzyk B., Sobik-Szołtysek J., Wystalska K., Effect of additives on heavy metal immobilization during vitrification of tannery sewage sludge, Environment Protection Engineering 2013, 39(2), 33-40.
• [12] Bingham P.A., Hand R.J., Vitrification of toxic wastes: A brief review, Advances in Applied Ceramics 2006, 105(1), 21-31.
• [13] Kavouras P., Kaimakamis G., Ioannidis T.A. et al., Vitrification of lead-rich solid ashes from incineration of hazardous industrial wastes, Waste Management 2003, 23, 361-371.
• [14] Xiao Y., Oorsprong M., Yang Y., Voncken J.H.L., Vitrification of bottom ash from a municipal solid waste incinerator, Waste Management 2008, 28, 1020-1026.
• [15] Uzunow E., Osady ściekowe w produkcji materiałów budowlanych, Wodociągi - Kanalizacja 2009, 10(68).
• [16] Donald J.W., Waste Immobilization in Glass and Ceramic Based Hosts: Radioactive, Toxic and Hazardous Wastes, John Wiley & Sons 2010, 526.
• [17] Kordylewski W., Zacharczuk W., Kasprzyk K., Modyfikacja popiołu i żużla metodą witryfikacji, Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów 2003, 37, 84-88.
• [18] Lelusz M., Ocena zawartości aktywnego SiO 2 w popiołach lotnych wytwarzanych w obiektach energetycznych północno-wschodniej Polski, Budownictwo i Inżynieria Środowiska 2012, 3, 179-184.
• [19] Borowski G., Application of vitrification method for the disposal of municipal sewage sludge, Annual Set The Environment Protection - Rocznik Ochrona Środowiska 2013, 15, 575-583.
• [20] Bernardo E., Dal Maschio R., Glass-ceramics from vitrified sewage sludge pyrolysis residues and recycled glasses, Waste Management 2011, 31(11), 2245-2252.
• [21] Colombo P., Brusatin G., Bernardo E., Scarinci G., Inertization and reuse of waste materials by vitrification and fabrication of glass-based products, Current Opinion in Solid State and Materials Science 2003, 7(3), 225-239.
• [22] Erol M., Kucukbayrak S., Ersoy-Mericboyu A., Comparison of the properties of glass, glassceramic and ceramic materials produced from coal fly ash, Journal of Hazardous Materials 2008, 153(1-2), 418-425.
• [23] Kikuchi R., Vitrification process for treatment of sewage sludge and incineration ash, Journal of the Air & Waste Management Association 1998, 48, 1112-1115.
• [24] Sobiecka E., Sroczyński W., Fly ash vitrification as the effective physico-chemical waste stabilization method, Biotechnology and Food Science 2011, 75(2), 35-38.
• [25] Strona internetowa RockTron Mineral Services Ltd.: www.rktron.com (dostęp dn. 13.04.2014 r.).
• [26] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 stycznia 2013 r. w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu, DzU 2013, poz. 38.
• [27] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 28 stycznia 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzeniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, DzU 2009, Nr 27, poz. 169.
• [28] Bień J., Wystalska K., Efekty termicznego przekształcania żużla pochodzącego z procesu unieszkodliwiania odpadów medycznych, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 2009, 41, 437-445.
• [29] Sobiecka E., Cedzynska K., Smolinska B., Vitrification as an alternative method of medical waste stabilization, Fresenius Environmental Bulletin 2010, 19, 3045-3048.