Chemical Examination of Fly Ash and Bottom Ash Derived from Incineration of Hazardous Waste

• Autorzy: Kępys W. , Wisła-Walsh E. , Matusik J.

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2018-01-35

Warianty tytułu

PL

Badania chemiczne popiołów lotnych i żużli ze spalania odpadów niebezpiecznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The content of heavy metals in solid residues from the incineration of hazardous waste affects the quality of the environment including soil and water and – most importantly – human health. The chemical composition is often decisive for the further management of the waste, which involves its direct use or conversion into an environmentally safe form. Therefore, the chemical and mineralogical composition of fly and bottom ash from the incineration of hazardous waste was examined. In addition, the results of leaching tests for heavy metals, Cl- and SO42- were performed. The obtained results indicate that the dominant components are SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3, SO3 and Cl-. Partitioning was observed for heavy metals such as Cr(III), Cu(II), Zn(II), Ni(II), Pb(II) and Cd(II) between fly ash and bottom ash. The leaching results showed a lower amount of heavy metals in eluates from bottom ash than fly ash as a result of their presence in the glassy phase.

PL

Zawartość metali ciężkich w stałych pozostałościach ze spalania odpadów niebezpiecznych powoduje, że są to odpady mogące negatywnie wpłynąć na jakość środowiska naturalnego jak i na zdrowie ludzi. Dodatkowo właściwości często decydującą o dalszym postępowaniu z tymi odpadami, polegającymi na ich bezpośrednim wykorzystaniu czy też przekształceniu w formę bezpieczną dla środowiska i/lub posiadającą cechy umożliwiające ich wykorzystanie. Z tego względu przebadano właściwości fizykochemiczne popiołów lotnych i żużli pochodzących z przemysłowej spalarni odpadów niebezpiecznych. W artykule przedstawiono wyniki badań zawartości głównych składników i metali ciężkich, analizy mineralogicznej i morfologicznej oraz wymywalności. Badania pokazują, że dominującymi składnikami są SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3, SO3, Cl. Zaobserwowano różnice w lokowaniu się metali ciężkich jak Cr, Cu, Zn, Ni, Pb i Cd pomiędzy popiołami lotnymi a żużlami. Wyniki wymywalności wskazują na mniejszą ilość wymywanych metali ciężkich z żużli niż z popiołów lotnych w efekcie występowania ich w fazie szklistej żużli.

Słowa kluczowe

EN

hazardous waste; incineration; fly ash; bottom ash; ecotoxicity

PL

odpady niebezpieczne; termiczne przekształcanie; popiół lotny; żużel

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 19, nr 1
• Strony: 221--233
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kępys W.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Department of Environmental Engineering and Mineral Processing, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland, tel: [phone]

autor

Wisła-Walsh E.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Power Engineering and Environmental Protection, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Matusik J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection Department of Mineralogy, Petrography and Geochemistry, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Directive 2008/98/EC of the European Parliament and of the Council of 19 November 2008 on waste and repealing certain Directives.
• 2. BREF 2006. European Commission, Integrated Pollution Prevention and Control: Reference Document on the Best Available Techniques for Waste Incineration. August 2006.
• 3. Saxena S.C., Jotshi C.K., 1996. Management and combustion of hazardous wastes. Prog. Energ. Combust. 22, 401-425.
• 4. Gidarakos E., Petrantonaki M., Anastasiadou K., Schramm K.-W., 2009. Characterization and hazard evaluation of bottom ash produced from incinerated hospital waste. J. Hazard. Mater. 172, 935–942.
• 5. Kępys W., 2008. Trial of recovery of fly ash and bottom ash from thermal treatment of wastes as artificial aggregates. Mineral Resources Management, Vol. 24, Issue 3, 149-156.
• 6. Kępys W., Pomykała R., Pietrzyk J., 2013. Properties of fly ash from thermal conversion of municipal sewage sludge. Inżynieria mineralna, Vol. 14, Issue 1, 11-18.
• 7. Sabbas T., Polettini A., Pomi R., Astrup T., Hjelmar O., Mostbauer P., Cappai G., Magel G., Salhofer S., Speiser C., Heuss-Assbichler S., Klein R., Lechner P., 2003. Management of municipal solid waste incineration residues. Waste Manage. 23, 61–88.
• 8. Hasselriss, F., Licata, A., 1996. Analysis of heavy metal emission data from municipal waste combustion. J. Hazard. Mater. 47, 77-102.
• 9.Jung, C.H., Matsuto, T., Tanaka, N., Okada, T., 2004. Metal distribution in incineration residues of municipal solid waste (MSW) in Japan. Waste Manage. 24, 381–391.
• 10. Li M., Xiang J., Hu S., Sun L.-S., Su S., Li P.-S., Sun X.-X., 2004. Characterization of solid residues from municipal solid waste incinerator. Fuel 83, 1397–1405.
• 11. Chimenos J.M., Ferna´ndez A.I., Cervantes A., Miralles L., Ferna´ndez M.A., Espiell F., 2005. Optimizing the APC residue washing process to minimize the release of chloride and heavy metals. Waste Manage. 25, 686–693.
• 12. Meharg A.A., French M.C., 1995. Heavy metals as markers for assessing environmental pollution from chemical warehouse and plastic fires. Chemosphere 30, No. 10, 1987-1994.
• 13. Mulder K.F., 1998. Sustainable Consumption and Production of Plastics? Technol. Forecast. Soc. 58, 105-124.
• 14. Sabiha-Javied Tufail M., Khalid S., 2008. Heavy metal pollution from medical waste incineration at Islamabad and Rawalpindi, Pakistan. Microchem. J. 90, 77–81.
• 15. Stempkowska A., Kępys W., Pietrzyk J., 2015. The influence of incinerated sewage sludge ashes physical and chemical properties in possibility of usage in red ceramic. Mineral Resources Management, Vol. 31, Issue 2, 109-121.
• 16. Bakoglu M., Aykan K., Savas A., 2003. Partitioning characteristics of targeted heavy metals in IZAYDAS hazardous waste incinerator. J. Hazard. Mater. B99, 89–105.
• 17. Anastasiadou K., Christopoulos K., Mousios E., 2012. Solidification/stabilization of fly and bottom ash from medical waste incineration facility. J. Hazard. Mater. 207–208, 165–170.
• 19. Cobo M., Gálvez A., Conesa J.A., Montes de Corre C., 2009. Characterization of fly ash from a hazardous waste incinerator in Medellin, Colombia. J. Hazard. Mater. 168, 1223–1232.
• 20. Zhao L., Zhang F.-S., Chen M., Liu Z., Wu D.B.J., 2010. Typical pollutants in bottom ashes from a typical medical waste incinerator. J. Hazard. Mater. 173, 181–185.
• 21. Bodenan F., Deniard Ph., 2003. Characterization of flue gas cleaning residues from European solid waste incinerators: assessment of various Ca-based sorbent processes. Chemosphere 51, 335–347.
• 22. Vassilev S.V., Vassileva Ch.G., Karayigit A.I., Bulut Y., Alastuey A., Querol X., 2005. Phase–mineral and chemical composition of composite samples from feed coals, bottom ashes and fly ashes at the Soma power station, Turkey. Int. J. Coal Geol. 61, 35–63.
• 23. Council Decision of 19 December 2002 (2003/33/EC) establishing criteria and procedures for the acceptance of waste at landfills pursuant to Article 16 of and Annex II to Directive 1999/31/EC.

Uwagi

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