The release of heavy metals from hardening slurries with addition of selected combustion by-products

• Autorzy: Wojtkowska M. , Falaciński P. , Kosiorek A.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2016.4.4

Warianty tytułu

PL

Uwalnianie metali ciężkich z zawiesin twardniejących z dodatkiem wybranych ubocznych produktów spalania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In Poland, in recent years, there has been a rapid accumulation of sewage sludge - a by-product in the treatment of urban wastewater. This has come about as a result of infrastructure renewal, specifically, the construction of modern sewage treatment plants. The more stringent regulations and strategic goals adopted for modern sewage management have necessitated the application of modern engineering methodology for the disposal of sewage sludge. One approach is incineration. As a consequence, the amount of fly ash resulting from the thermal treatment of municipal sewage sludge has grown significantly. Hence, intensive work is in progress for environmentally safe management of this type of waste. The aim of the experiment was to evaluate the possibility of using the fly ash that results from municipal sewage sludge thermal treatment (SSTT) as an additive to hardening slurries. This type of hardening slurry with various types of additives, e.g. coal combustion products, is used in the construction of cut-off walls in hydraulic structures. The article presents the technological and functional parameters of hardening slurries with an addition of fly ash obtained by SSTT. Moreover, the usefulness of these slurries is analysed on the basis of their basic properties, i.e. density, contractual viscosity, water separation, structural strength, volumetric density, hydraulic conductivity, compressive and tensile strength. The mandated requirements for slurries employed in the construction of cut-off walls in Floyd embankments are listed as a usefulness criteria. Subsequently, leaching tests were performed for heavy metals in the components, the structure of the hardening slurries. An experiment showed leaching of hazardous compounds at a level allowing their practical application. The article presents the potential uses of fly ash from SSTT in hardening slurry technology. It also suggests directions for further research to fully identify other potential uses of this by-product in this field.

PL

W ostatnich latach w Polsce odnotowano dość szybki wzrost ubocznych produktów w procesie oczyszczania ścieków komunalnych - osadów ściekowych. W 2014 roku wytworzono 556,0 tys. ton suchej masy komunalnych osadów ściekowych. Jest to pochodna rozwoju cywilizacyjnego Polski i budowy nowoczesnych oczyszczalni ścieków. Zaostrzające się przepisy oraz założone, strategiczne cele gospodarki ściekowej determinują rozwój nowoczesnych metod utylizacji osadów ściekowych, tj. technik termicznych. W wyniku takich działań ilość powstałych lotnych popiołów po spaleniu komunalnych osadów ściekowych znacząco rośnie. Trwają intensywne prace nad możliwością bezpiecznego dla środowiska zagospodarowania tego typu odpadu. W artykule przedstawiono badania nad możliwością dodawania lotnych popiołów z TPOŚ jako składnika zawiesin twardniejących. Przeprowadzono badania właściwości technologicznych i użytkowych, których celem było określenie praktycznej przydatności zastosowanych w eksperymencie zawiesin twardniejących. Wykonano również badania wymywalności metali ciężkich ze struktury zawiesin (znajdujących się w składnikach receptur zawiesin). Przeprowadzony eksperyment wykazał wymywanie niebezpiecznych związków na poziomie umożliwiającym praktyczne ich zastosowanie. Artykuł przedstawia potencjalne pole wykorzystania wspomnianego ubocznego produktu spalania.

Słowa kluczowe

EN

hardening slurry; fly ash from thermal treatment of municipal sewage sludge; cut-off walls; heavy metals

PL

zawiesina twardniejąca; lotny popiół z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych; przesłony przeciwfiltracyjne; metale ciężkie

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 19, nr 4
• Strony: 479--491
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., wykr.

Twórcy

autor

Wojtkowska M.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa

autor

Falaciński P.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa

autor

Kosiorek A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa

Bibliografia

• [1] Central Statistical Office of Poland. Environmental Protection (2004-2015) (in Polish).
• [2] National Waste Management Plan 2022 (2016) (in Polish).
• [3] Falaciński 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, 63, 1, 47-61.
• [4] Updating the National Waste Management Plan 2014 (2015) (in Polish).
• [5] Bień J., Bień B., Utilisation of municipal sewage sludge by thermal methods in the face of storage disallowing, Inżynieria Ekologiczna. Ecological Engineering 2015, 45, 36-43 (in Polish).
• [6] Pająk T., Thermal treatment of sewage sludge and the challenges of year 2016, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2014, 17(3), 363-376 (in Polish).
• [7] Środa K., Kijo-Kleczkowska A., Otwinowski H., Thermal disposal of sewage sludge, Inżynieria Ekologiczna 2012, 28, 67-81 (in Polish).
• [8] Rutkowska G., Iwaszko M., Effect of fly ash from the incineration of sewage sludge on the strength and frost resistance of fine-grained concrete, Inżynieria Ekologiczna. Ecological Engineering 2015, 45, 59-67 (in Polish).
• [9] Falaciński P., Possible applications of hardening slurries with fluidal fly ashes in environment protection structures, Archives of Environmental Protection 2012, 38(3), 91-104.
• [10] PN-EN 1538+A1 (2015-08). Execution of special geotechnical works - Diaphragm walls (in Polish).
• [11] Kledyński Z., Rafalski L., Hardening slurries, KILiW PAN, IPPT, Warszawa 2009 (in Polish).
• [12] Technical conditions for execution diaphragm walls, IBDiM, Warszawa 2003 (in Polish).
• [13] Łukawska M., Speciation analysis of phosphorus in sewage sludge after thermal utilization of sludge, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2014, 17(3), 433-439 (in Polish).
• [14] Małolepszy J., Tkaczewska E., The influence of fly ash from co-firing of coal and biomass on hydration process and properties of cement, Materiały konferencji Dni Betonu, Wisła 2006, 591-601 (in Polish).
• [15] Szczepaniak W., Instrumental methods in chemical analysis, WN PWN, Warszawa 2016 (in Polish).
• [16] BN-90/1785-01 (1990). Drilling Fluids. The field test methods (in Polish).
• [17] PN-85/G-02320 (1985). Drilling. Cements and cement pastes for cementing of boreholes (in Polish).
• [18] PN-EN 12390-7 (2011). Testing hardened concrete - Part 7: Density of hardened concrete (in Polish).
• [19] Falaciński P., Leak tightness of hardening slurries with fluidal fly ashes in chemically aggressive environments, Archives of Environmental Protection 2011, 37(1), 115-134.
• [20] PN-EN 12390-3 (2011). Testing hardened concrete - Part 3: Compressive strength of test specimens (in Polish).
• [21] PN-EN ISO 15586 (2005). Water quality - Determination of trace elements using atomic absorption spectrometry with graphite furnace (in Polish).
• [22] Regulation of the Minister of the Environment of 18 November 2014 on the requirements, which need to be met when discharging sewage into waters or the ground and on the substances particularly harmful to the aquatic environment (Journal of Laws No. 0, item 1800) (in Polish).
• [23] Regulation of the Minister of Environment of 6 February 2015 on municipal sewage sludge (Journal of Laws No. 0, item 257) (in Polish).
• [24] Korzeniowska J., Stanisławska-Glubiak E., Usefulness of some extractants for determination of the phytoavailable microelements in soil, Roczniki Gleboznawcze 2008, LIX, 3/4, 152-159 (in Polish).
• [25] Wojtkowska M., The role of speciation in assessing the mobility of heavy metals in surface water stemming, OW PW, Warszawa 2013 (in Polish).
• [26] Jaradat Q.M., Masadeh A., Zaitoun M.A., Maitah B.M., Heavy metal contamination of soil, plant and air of scrapyard of discarded vehicles at Zarqa City, Jordan, Soil & Sediment Contamin. 2005, 14, 449-462.
• [27] Amany El-Sikaily, Aly M.A. Abd-Allah, Distribution and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons in surface sediments along the Egyptian Mediterranean coast, Environmental Monitoring and Assessment 2006, 124, 343-359.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.