Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Właściwości produktów powstałych w procesie zestalania i stabilizacji popiołów lotnych powstałych z termicznego przekształcania osadów ściekowych

Wichowski Piotr, Kalenik Marek, Rutkowska Gabriela, Malarski Maciej, Czajkowska Justyna, Franus Wojciech

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 6

389--408

PL

W artykule przedstawiono analizę wyników badań składu popiołów lotnych z termicznego przekształcania osadów ściekowych [SSA z ang. sewage sludge ash], pobranych z trzech spalarni zlokalizowanych w Warszawie, Krakowie i Łodzi oraz oznaczono wymywania wybranych metali ciężkich z badanych popiołów lotnych i betonów zwykłych klasy C20/25 z częściową zamianą - do 20% cementu na popiół lotny. Wykonane badania laboratoryjne wykazały, że mają porównywalny skład granulometryczny, natomiast właściwości fizyko-chemiczne badanych popiołów lotnych różnią się od tradycyjnie stosowanych w technologii betonu popiołów ze spalania węgla. SSA charakteryzują się przeciętnie mniejszą zawartością tlenków krzemu, żelaza i aluminium przy wielokrotnie większej zawartości fosforu. Badania wymywania wskazują na małą mobilność metali ciężkich spełniającą polskie przepisy dotyczące możliwości wykorzystania SSA w budownictwie do określonych zastosowań. Jednocześnie nie stanowią istotnego zagrożenia dla zdrowia ludzi i nie szkodzą środowisku. Odpady budowlane zawierające SSA mogą być składowane na składowiskach odpadów obojętnych.

EN

The article presents an analysis of the results of research on the composition of fly ash from the thermal processing of sewage sludge [SSA] collected from three incineration plants located in Warsaw, Cracow and Łódź. It determines the leaching values of selected heavy metals from the tested fly ash and ordinary class concrete C20/25 with partial replacement - up to 20% of cement with fly ash. The laboratory tests performed showed that they have a comparable granulometric composition. In contrast, the physico-chemical properties of the tested fly ashes differ from ashes from coal combustion traditionally used in concrete technology. SSA is characterized by an average lower content of silicon, iron, and aluminium oxides with a much higher content of phosphorus oxides. Leaching tests indicate low mobility of heavy metals, meeting Polish regulations regarding the possibility of using SSA in construction for specific applications. At the same time, they do not pose a significant threat to human health or the environment. Construction waste containing SSA may be disposed of in inert waste landfills.

2

Interfacial enhancement technology in high‑volume fly ash foam concrete: microscopic mechanism and heavy metal safety assessment

Huang De‑ming, Liu Ke, Wang Chao-qiang, Shen Bo-hong, Zhao Hui, Huang Qi-cong, Zhu Yu, Shui Zhong‑he

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 1

art. no. e17, 2023

EN

Applying a large amount of fly ash to foam concrete can greatly reduce the engineering cost, but the proportion of fly ash is limited due to insufficient pozzolanic activity and heavy metal pollution. Therefore, this study used fly ash, portland cement, fly ash ceramsite, foaming agent, etc. as raw materials to design the mix ratio of large-volume fly ash foam concrete. The micro-interface enhancement mechanism was deeply analyzed, and a multi-method pollution assessment system was finally established for the risk assessment of heavy metals. The dry bulk density of the fly ash foam concrete prepared in this study was 894.5 kg/m3, the compressive strength was 4.22 MPa, and the thermal conductivity is 0.2213 W/(m K). These parameters all met the requirements of the Chinese standard “Foam Concrete” (JG/T 266-2011). The microscopic analysis results showed that, compared with the fly ash content of 60%, the foam concrete with 40% fly ash content had more rodlike ettringite at the interface of the pore wall, and its hydration products were distributed more uniformly. Similarly, the interface between the ceramsite mixed with 40% fly ash and the cement stone was more closely combined, the distribution of hydration products between the interfaces was more uniform, and the interface quality was higher. After adding thickener, the pore distribution of fly ash foam concrete was tight, and there were a lot of small pores between the pores, and the pore structure had better connectivity than when no thickener was added. The evaluation results of foamed concrete with 40% fly ash content with the aid of the multi-method pollution assessment system showed that the harmful heavy metals in fly ash were stably solidified in the silicate structure, resulting in low leaching efficiency. Finally, the performance of the high-volume fly ash foamed concrete slab produced according to the mix ratio designed in this study met the requirements of “Light weight panels for partition wall used in buildings” (GB/T 23,451-2009). Therefore, it is a safe and environmentally friendly high-performance building product.

3

Basic performance, heavy metal leaching mechanism and risk assessment analysis of waste concrete

Wang Chao-qiang, Cheng Lin-xiao, Huang Qi-cong, Shui Zhong-he, Liu Yan-yan, Zhao Hui, Zhang Zhao-ji

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 2

art. no. e122, 2023

EN

With the acceleration of urbanization, the production of waste concrete is getting higher and higher. A large amount of outdoor accumulations of waste concrete will leach heavy metals, not only causing harm to the soil, but also posing a risk to human health. Based on this, this paper systematically studies the basic physical properties and microstructure (XRF, XRD, and SEM-EDS) of outdoor natural accumulation waste concrete, and analyzes the heavy metals in waste concrete from the aspects of existing state, leaching mechanism, human health risk analysis, and summarized the direction of resource utilization of waste concrete, calculated the carbon emission reduction during recycling. The study found that heavy metals in waste concrete mainly exist in hydration products in the form of precipitation, adsorption, and replacement, summarized the leaching mechanism from the micro- and macro-aspects. The leaching mechanism of heavy metals can be assigned to chemical (mineral dissolution and effective amount of components) and physical (advection, surface erosion, and diffusion) processes from the macro-perspective. From the micro-analysis, it can be assigned to the following five processes: acid migrates from solution to liquid-solid surface, acid migration through leaching layer, rapid dissolution reaction controlled by diffusion at leaching boundary, heavy metal through leaching layer, and heavy metals through the solid/liquid surface to the solution. In addition, the concentration and the leaching rate of heavy metals in waste concrete were analyzed. It was found that the concentration of Cr was the highest reached to 4.7 mg/kg and the leaching rate of Cd was the highest, its leaching coefficient was calculated as a result of 1.713 × 10–6. However, there was no obvious regularity in the leaching of heavy metals in different accumulate particle sizes. Through the establishment of risk assessment system was found the concentration of heavy metals in waste concrete will not cause significant harm to human health. The effective limit of heavy metals after 3 months of accumulation of waste concrete was calculated as: Cr < 0.09 mg/kg, Cd < 0.00715 mg/kg, As < 0.392 mg/kg, and Pb < 0.732 mg/kg. And the carbon emission reduction of waste concrete recycling was calculated to be 28.764kgCO2/t. All the results of this study can promote the safe and environmentally friendly utilization of waste concrete.

4

Metale ciężkie w deszczówce

Żądło Laura

Wodociągi - Kanalizacja

|

2022

|

nr 7-8

16--18

5

Trudny do usunięcia i bardzo potrzebny cynk

Ginter-Kramarczyk Dobrochna, Kruszelnicka Izabela

Wodociągi - Kanalizacja

|

2021

|

nr 4

34--38

6

Censored random variable as a form of coping with missing data in studying the leachability of heavy metals from hardening slurries

Szarek Łukasz, Kledyński Zbigniew

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 1

233--247

EN

Missing data in test result tables can significantly impact the analysis quality, especially in relation to technical sciences, where the mechanism generating missing data is often non-random, and their presence depends on the non-observed part of studied variables. In such cases, the application of an inappropriate method for dealing with missing data will lead to bias in the estimated distribution parameters. The article presents a relatively simple method to implement in dealing with missing data generated as a result of the MNAR mechanism, which utilizes the censored random variable. This procedure does not modify the variable distribution form, which is why it ensures objective and efficient estimation of distribution parameters within studies affected by certain restrictions of technical or physical nature (censored distribution), with a relatively low workload. Furthermore, it does not require the application of specialized software. A prerequisite for using this method is the knowledge of the frequency and cause of missing data. The method for estimating the random variable censored distribution parameters was shown based on the example of studying the leachability of selected heavy metals from a hardening slurry. The analysis results were compared with classical methods for dealing with missing data, such as, ignoring missing data observations (listwise or pairwise deletion), single imputation and stochastic regressive imputation.

PL

Braki danych w tablicach wyników badań mogą w znaczący sposób wpływać na jakość analizy, szczególnie w naukach technicznych, gdzie mechanizm generujący braki danych często jest nielosowy, a ich występowanie zależy od części nieobserwowanej badanych zmiennych. W takich przypadkach zastosowanie nieodpowiedniej metody radzenia sobie z brakami danych prowadzi do obciążenia estymowanych parametrów rozkładu. W artykule przedstawiono stosunkowo prostą w implementacji metodę radzenia sobie z brakami danych powstałymi w wyniku mechanizmu MNAR wykorzystującą rozkład cenzurowany. Procedura ta nie modyfikuje postaci rozkładu zmiennej, przez co zapewnia obiektywne i skuteczne estymowanie parametrów rozkładu w badaniach dotkniętych pewnymi ograniczeniami natury technicznej lub fizycznej, przy stosunkowo niskim nakładzie pracy. Ponadto nie wymaga zastosowania specjalistycznego oprogramowania. Warunkiem koniecznym zastosowania metody jest znajomość częstości występowania braków danych oraz ich przyczyny. Sposób estymacji parametrów rozkładu cenzurowanego zmiennej losowej przedstawiono na przykładzie badania wymywalności wybranych metali ciężkich z zawiesiny twardniejącej. Wyniki analizy porównano z klasycznymi sposobami radzenia sobie z brakami danych: pominięciem obserwacji z brakami danych, imputacją oraz stochastyczną imputacją regresyjną.

7

Fluka simulation of PGNAA system for determining heavy metal pollution in the soil sample

Zhang Can, Yang Jianbo, Li Rui, Qiao Yujie, Zhang Xu, Xu Jie

Nukleonika

|

2020

|

Vol. 65, No. 1

13--17

EN

This study presented a self-designed prompt gamma neutron activation analysis (PGNAA) model and used Fluka simulation to simulate the heavy metals (Mn, Cu, Hg, Ni, Cr, Pb) in soil samples. The relationship between the prompt gamma-ray yield of each heavy metal and soil thickness, content of heavy metals in the soil, and source distance was obtained. Simulation results show that the prompt gamma-ray yield of each heavy metal increases with the increase in soil thickness and reaches saturation at 18 cm. The greater the proportion of heavy metals in the soil, the greater the prompt gamma-ray yield. The highest content is approximately 3%, and the change in distance between the neutron source and soil sample does not affect the prompt gamma-ray yield of heavy metals.

8

Multi-component sorption and utilization of solid waste to simultaneous removing basic dye and heavy metal from aqueous system

Sočo Eleonora, Pająk Dariusz, Kalembkiewicz Jan

Archives of Environmental Protection

|

2020

|

Vol. 46, no. 1

62--75

EN

The presented work introduces a simple modification of coal fly ash (FA) with 30% solution of H2O2, used as a new efficient sorbent for the removal of organic dye crystal violet (CV) in the presence of Cu(II) ions in single- and bi-component systems Cu(II)-CV. FT-IR, TG, SEM-EDS, and XRD suggested that the mechanism of Cu(II) and CV sorption onto FA-H2O2 includes ion-exchange and surface adsorption process. Comparing the values of the reduced chi-square test (χ2/DoF) and the determination coefficient R2 obtained for CV of the considered isotherms, the fitting degree follows the sequence: Jovanović > Langmuir > Elovich > Freundlich > Redlich-Peterson (R-P) > Tóth > Halsey > BET. Sorption of Cu(II) ions in a single system by means of FA-H2O2 was well fitted by the Langmuir and R-P model. The studies of equilibrium in a bi-component system by means of extended Langmuir (EL), extended Langmuir-Freundlich (ELF), and Jain-Snoeyink (JS) models were analysed. The estimation of parameters of sorption isotherms in a bi-component system Cu(II)-CV has shown that the best of fit calculated values of experimental data for both sorbates have been the EL model and the JS model, but only in the case of a CV dye. The sorption kinetic of Cu(II) and CV onto FA-H2O2 was discussed by means of the PFO, PSO, and intra-particle diffusion models.

PL

W pracy przedstawiono prostą modyfikację popiołu lotnego węglowego (FA) za pomocą 30% roztworu H2O2 oraz wykorzystanie go jako nowego skutecznego sorbentu do usuwania barwnika organicznego fioletu krystalicznego (CV) w obecności jonów Cu(II) w układzie jedno- i dwuskładnikowym Cu(II)-CV. Badania FT-IR, TG, SEM-EDS i XRD potwierdziły, że mechanizm sorpcji Cu(II) i CV na FA- H2O2 obejmuje proces wymiany jonowej i adsorpcji powierzchniowej. Porównując wartości zredukowanego testu chi-kwadrat (χ2/DoF) i współczynnika determinacji R2 uzyskane dla rozpatrywanych izoterm CV, stopień dopasowania odpowiednich modeli odpowiada następującej kolejności: Jovanović > Langmuir > Elovich > Freundlich > Redlich-Peterson (RP) > Tóth > Halsey > BET. Sorpcja jonów Cu(II) w układzie jednosładnikowym za pomocą FA-H2O2 została dobrze opisana za pomocą modelu Langmuira i R-P. Przeanalizowano badania równowagi w układzie dwuskładnikowym wykorzystując rozszerzony model Langmuira (EL), rozszerzony Langmuira-Freundlicha (ELF) i Jain-Snoeyinka (JS). Estymacja parametrów izoterm sorpcji w układzie binarnym Cu(II)-CV wykazała, że najlepsze dopasowanie wartości obliczonych do danych doświadczalnych dla obu sorbatów posiada model EL oraz model JS, ale tylko w przypadku barwnika CV. Kinetykę sorpcji Cu(II) i CV na FA-H2O2 przeanalizowano za pomocą modeli PFO, PSO i dyfuzji wewnątrzziarnowej.

9

Removal of copper, zinc and iron from water solutions by spruce sawdust adsorption

Kovacova Zdenka, Demcak Stefan, Balintova Magdalena

Ekonomia i Środowisko

|

2019

|

nr 3

64--74

EN

The water pollution by toxic elements is one of the major problems threatening human health as well as the quality of the environment. Sorption is considered a cost-effective method that is able to effectively remove heavy metals. During past few years, researches have been researching usage of low-cost adsorbents like bark, lignin, chitosan peat moss and sawdust. This paper deals with the study of copper, zinc and iron adsorption by adsorption of spruce sawdust obtained as a by-product from locally used wood. Raw spruce sawdust was used to remove heavy metal ions from the model solutions with ion concentration of 10 mg/L during 24 hours or 5, 10, 15, 30, 45, 60, 120 min, respectively. Fourier-transform infrared spectroscopy was applied to determine functional groups of sawdust. Sorption efficiency was higher than 67% in short-time experiments and higher than 75% for one day experiments in all tested cations.

10

Czynniki decydujące o wpływie metali ciężkich na wiązanie cementu portlandzkiego

Pichniarczyk Paweł

Cement Wapno Beton

|

2019

|

R. 24/86, nr 6

455--461

PL

Wykazano doświadczalnie jakie są główne czynniki decydujące o wpływie dwóch tlenków metali ciężkich: ołowiu oraz wanadu na wiązanie cementu portlandzkiego. Głównymi czynnikami decydującymi o wpływie tych metali są: a) stężenie jonów siarczanowych w fazie ciekłej zaczynu cementowego, b) szybkość rozpuszczania się metali ciężkich w fazie ciekłej zaczynu, c) postać w jakiej dodawane są metale ciężkie w przypadku występowania różnicy w szybkości rozpuszczania metalu i jego tlenku. Gdy stężenie jonów siarczanowych jest małe w pierwszych 20 minutach od dodania wody, szybko rozpuszczający się ołów hamuje tworzenie się warstewki ettringitu na ziarnach C3A, co powoduje szybkie wiązanie „ettringitowe”. W przypadku małej szybkości rozpuszczania metali i ich niewielkiego stężenia w roztworze, warstewka ettringitu tworzy się na kryształach C3A i metale te nie mają praktycznie żadnego wpływu na początek wiązania. Tak jest w przypadku wanadu, natomiast ma on opóźniający wpływ na koniec wiązania.

EN

It was proved experimentally in the work what are the main factors governing the influence of two heavy metals: lead and vanadium on the setting of Portland cement. The main factors governing the behaviour of these metals are as follows: a) concentration of sulphate ions in the cement paste liquid phase, b) the rate of dissolution of heavy metals in this liquid phase, c) the form of heavy metals addition, in the case when there is a high difference in the rate of dissolution between metal and its oxide. When the concentration of sulphate is low in the first 20 minutes after addition of mixing water the quick dissolution lead is preventing the formation of ettringite layer on C3A and the quick “ettringite” setting takes place. When the metals have low dissolution rate and low concentration in solution the ettringite layer is formed on C3A crystals and these metals have practically no influence on the initial setting time. There is the case of vanadium, but it has retarding effect on the final setting time of cement.

11

Immobilization of selected heavy metals from fly ash from thermal treatment of municipal sewage sludge in hardening slurries

Szarek Łukasz, Falaciński Paweł, Wojtkowska Małgorzata

Archives of Civil Engineering

|

2018

|

Vol. 64, nr 3

131--144

EN

The growing number of municipal sewage treatment plants in Poland raises the problem of managing more and more sludge. The thermal treatment of municipal sewage sludge (TTMSS), which significantly reduces the volume of waste, results in an increase in the concentration of heavy metals in the fly ashes – the final products of the process. The search for methods of utilization of fly ash from TTMSS resulted in attempts to use it in hardening slurries widely used in hydro-engineering. 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 hardened hardening slurry, composed of 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 EDTA solution – to determine the amount of potentially mobile heavy metal forms. The results show the possibility of the safe usage of fly ash from TTMSS as an additive for hardening slurries.

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 żużlach i popiołach – produktach końcowych procesu przekształcania. Poszukiwania metod utylizacji popiołu lotnego z TPKOŚ zaowocowały próbami wykorzystania go w zawiesinach twardniejących szeroko 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. W pracy podjęto próbę określenia stopnia uwalniania wybranych metali ciężkich z matrycy stwardniałej zawiesiny twardniejącej, skomponowanej z cementu, bentonitu oraz popiołu lotnego z TPKOŚ. W tym celu pobrano eluaty z próbek, po różnym okresie ich dojrzewania, wykorzystując dynamiczną metodę krótkoterminową, tzw. „batch test”. Jako ciecz wymywającą wykorzystano: wodę destylowaną oraz 0,1 molowy roztwór EDTA – w celu określenia potencjalnie mobilnych form metali ciężkich. Uzyskane wyniki wskazują na możliwość bezpiecznego zastosowania popiołu lotnego z TPKOŚ, jako dodatku do zawiesin twardniejących.

12

Wykorzystanie haloizytu i zeolitu syntetycznego w sorpcji metali ciężkich

Skawińska A., Owsiak Z., Baran T., Hernik K.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2017

|

R. 10, nr 30

117--126

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zeolitu typu A otrzymanego z haloizytu. Na podstawie rentgenowskiej analizy dyfraktometrycznej (XRD) i zmian mikrostruktury po poddaniu haloizytu działaniu NaOH stwierdzono zeolit 4Å. W artykule porównano pojemność sorpcyjną haloizytu oraz zeolitu syntetycznego. Do badań wykorzystano wodne roztwory soli [Pb(NO3)2; Zn(NO3)2; Cr(NO3)3 · 9H2O] o stężeniu 15 mM/dm3. Na podstawie otrzymanych wyników badań stwierdzono, że haloizyt charakteryzuje się pięciokrotnie niższą pojemnością sorpcyjną w porównaniu do zeolitu 4Å w odniesieniu do kationów cynku oraz ołowiu. Analiza składu chemicznego w punkcie (EDS) potwierdziła obecność metali ciężkich w haloizycie oraz zeolicie syntetycznym.

EN

The paper presents studies results of zeolites 4Å obtained from halloysite. The presence of zeolite 4Å was confirmed by X-ray diffraction analysis (XRD) and microstructure changes after activation of halloysite by NaOH. Halloysite and synthetic zeolite sorption capacities properties were compared in the paper. Water solutions of salts [Pb(NO3)2; Zn(NO3)2; Cr(NO3)3 · 9H2O] in concentration of 15 mM/dm3 were used in studies. Based on obtained results, it was stated that halloysite has 5-fold lower sorption capacity compared to zeolite 4Å for zinc and lead cations. X-ray microanalysis in point (EDS) confirmed heavy metals presence in halloysite and synthetic zeolite.

13

Wpływ cynku na właściwości cementów powszechnego użytku

Tkocz A., Duszak B., Kalarus D.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2017

|

R. 10, nr 28

76--87

PL

W pracy omówiono wyniki badań dotyczących wpływu cynku na właściwości cementów. Celem artykułu było wyjaśnienie niektórych ważnych problemów związanych ze zwiększonym dodatkiem cynku, a także różnic wynikających z dodawania związków cynku bezpośrednio do cementu oraz do zestawu surowcowego do produkcji klinkieru portlandzkiego. Omówiono także wpływ cynkano-glinianów wapnia, które powstają w klinkierze ze zwiększoną zawartością cynku w składzie surowcowym, na właściwości cementów. Przedstawiono również opis ostatnich badań dotyczących granicznej zawartości cynku (dodawanego wraz z surowcami), po przekroczeniu której następuje gwałtowne pogorszenie właściwości cementu.

EN

In the paper the results of recent studies of the zinc influence on cement properties are presented. The aim of this work was clarification of some important issues associated with higher zinc content, and also the explanation of the differences, which result from the way of zinc introduction i.e. addition of zinc compounds directly to cement and to the raw mix to Portland clinker production. The influence of zinc phases, which form in clinker with higher zinc content in raw mix, on cement properties was also discussed. Description of recent studies concerning the limit zinc content (added with raw materials), which exceeding causes rapid deterioration of cement properties.

14

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

Kledyński Z., Wojtkowska M., Falaciński P., Szarek Ł.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2017

|

R. 10, nr 30

79--92

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.

15

Emisja pierwiastków ekotoksycznych z procesów spalania paliw stałych w świetle regulacji prawnych

Makowska D., Wierońska F., Dziok T., Strugała A.

Polityka Energetyczna

|

2017

|

T. 20, z. 4

89--102

PL

Procesy spalania, a w szczególności spalanie węgla kamiennego i brunatnego, stanowią jedno z głównych antropogenicznych źródeł emisji pierwiastków ekotoksycznych do atmosfery. W związku z tym nie tylko emisja gazów cieplarnianych czy pyłów, ale także zanieczyszczenie atmosfery szkodliwymi pierwiastkami potocznie zwanymi „metalami ciężkimi” (takimi jak: rtęć, ołów czy kadm) jest obiektem zaostrzającej się polityki klimatycznej Unii Europejskiej. W artykule dokonano przeglądu i analizy zarówno dotychczas obowiązujących przepisów unijnych, jak i krajowych uregulowań prawnych związanych z emisją pierwiastków ekotoksycznych z procesów spalania paliw stałych. Problematyka ta stała się szczególnie ważna dla przemysłu elektroenergetycznego w kontekście przyjętych przez Komisję Europejską w kwietniu 2017 roku konkluzji BAT dla dużych obiektów energetycznego spalania (LCP). Ponadto zidentyfikowano oraz scharakteryzowano najważniejsze czynniki wpływające na wielkość emisji tych zanieczyszczeń do atmosfery. Na podstawie danych literaturowych oraz badań własnych przeprowadzono analizę zawartości wybranych pierwiastków ekotoksycznych w krajowych węglach. Na podstawie tej analizy podjęto próbę oceny ew. wpływu jakości polskich węgli na sytuację krajowego sektora energetycznego w świetle prowadzonej przez UE polityki środowiskowej. Uzyskane wyniki wskaźników emisji niektórych pierwiastków ekotoksycznych różnią się od wskaźników stosowanych przez KOBiZE do szacowania wielkości emisji. Rodzi to potrzebę ciągłego monitorowania zawartości pierwiastków ekotoksycznych w polskich węglach oraz okresową weryfikację wskaźników emisji tych pierwiastków. Oszacowana średnia wartość emisji rtęci z badanych węgli energetycznych wyniosła 7,8 µg/m3 (0°C; 101,325 kPa). W związku z tym spalanie badanych węgli energetycznych w istniejących instalacjach elektrowni o mocy powyżej 300 MWth może skutkować niespełnieniem wchodzących w życie norm emisji rtęci do atmosfery, a co za tym idzie koniecznością stosowania węgli poddanych wzbogacaniu. Obliczona średnia emisja Hg dla analizowanych w celach porównawczych węgli koksowych poddanych procesowi wzbogacania nie przekracza wartości dopuszczalnych w nowych regulacjach.

EN

Combustion processes, particularly coal and lignite combustion, constitute one of the major anthropogenic sources of emission of ecotoxic elements into the atmosphere. Therefore, not only the emission of greenhouse gases or dust but also atmosphere pollution by harmful elements commonly referred to as „heavy metals” (e.g. mercury, lead, or cadmium) are the subject of an increasingly intense climate policy of the European Union. The paper reviews both the existing EU regulations and domestic regulations related to the emission of ecotoxic elements from the combustion of solid fuels. This issue has become particularly important for the power industry in the context of the BAT conclusions for large combustion plants (LCP) adopted by the European Commission in April 2017. In addition, the most important factors influencing the emission of these pollutants into the atmosphere were identified and characterized. On the basis of literature data and own research, the content of selected ecotoxic elements in domestic coals was analyzed. An attempt was made to assess the impact of the quality of Polish coals on the situation of the domestic energy sector based on this analysis in light of the environmental policy of the EU. The obtained results of emission factors for some ecotoxic elements differ from those used by KOBiZE for the emission estimation. This indicates the need for the continuous monitoring of the ecotoxic elements content in Polish coals and the periodic verification of emission factors of these elements. The mean value of mercury emissions calculated for the examined steam coals was 7.8 µg/m3 (0°C, 101,325 kPa). Therefore, combustion of the investigated steam coals in existing power plants with a capacity over 300 MWth may result in exceeding the atmospheric emission standards for mercury, which are coming into force, and thus in the need for coal cleaning. The calculated mean values of Hg emission for cleaned coking coals do not exceed the limit values in the new regulations.

16

Możliwość wykorzystania popiołów z osadów ściekowych w betonie

Haustein E.

Materiały Budowlane

|

2017

|

nr 10

15--18

PL

W artykule przedstawiono ocenę możliwości wykorzystania popiołów lotnych z osadów ściekowych w betonie. Wykonano dwie serie badawcze o dwóch współczynnikach w/s 0,49 oraz 0,55 z udziałem 10 i 20% popiołu lotnego z osadów ściekowych (SSA), jako zamiennika cementu. Skład chemiczny wykazał, że SSA zawiera głównie P2O5, CaO oraz SiO2 i Al2O3. Stężenie wymienionych związków ma zasadniczy wpływ na właściwości betonu. Wzrost udziału popiołu lotnego prowadzi do zmniejszenia jego wytrzymałości mechanicznej. Wytrzymałość na ściskanie betonu zawierającego 20 oraz 10% popiołu z osadów (SSA) po 28 dniach dojrzewania wynosi od 32,4 do 36,5 MPa w przypadku w/s = 0,49 oraz od 25,8 do 29,7 MPa przy w/s = 0,55. Zawartość wybranych metali ciężkich w betonie z udziałem popiołu lotnego (SSA) nie stwarza zagrożenia ekologicznego. Uzyskane wyniki badań nie wykluczają możliwości wykorzystania popiołu z osadów ściekowych w materiałach budowlanych.

EN

The paper presents an assessment of the possible applications of fly ash from sewage sludge (SSA) in concrete. The article presents the results of research concerning the replacement of cement (10 and 20%) of ash from sewage sludge (SSA) in concrete. The made two series of test for the two ratios water/binder (w/b) equal to 0,49 and 0,55 with the participation 10% and 20% fly ash of sludge (SSA), as a replacement for cement. The chemical composition shows that the sewage sludge ash (SSA) is mainly composed of CaO, P2O5, SiO2 and Al2O3. The concentrations of these compounds have an effect on the properties of the concrete. The increase of fly ash leads to reduction of its mechanical strength. Concrete with 10% and 20% ash of sludge (SSA) has a compressive strength after 28 days up 32,4 to 36,5 MPa (for the w/b = 0,49), and up 25,8 to 29,7 MPa (for the w/b = 0,55). The contents of selected heavy metals in concrete with the participation of fly ash is not hazardous for environment. The study results show the possibility of the use of sewage sludge ash in building of materials.

17

Speciation and contamination assessment of metals in the sediments from the Lanzhou section of the Yellow River, China

Jun R., Zhen S., Ling T., Jianxiu H.

Environment Protection Engineering

|

2017

|

Vol. 43, nr 3

113--124

EN

Heavy metals such as Cu, Fe, Mn, Ni, Zn, Cd, Cr and Pb in surface sediments from the Lanzhou Section of the Yellow River were investigated to analyze chemical speciation by a sequential "extraction and to evaluate their pollution level. The metal contents in the sediments were found to be in the range of (mg/kg) Cu 15.52-57.50, Fe 19 600.33-48 350.00, Mn 493.50-698.93, Ni 9.34-53.20, Zn 64.86-168.57, Cd 1.09-4.25, Cr 70.00-139.33, Pb 5.66-19.13. The arrangement of metal contents from higher to lower was: Fe > Mn > Cr > Zn > Ni > Cu > Pb > Cd. Fe, Mn and Cu and could have the same source according to their correlations. The quantity of immobile speciation (residual) was observed to be higher when compared with mobile speciation (acid soluble, reducible, and oxidizable) of Fe, Cu, Cd and Cr. The highly enrichment factors of Ni and Cr created a high environmental risk. The order of contamination level for heavy metals in sediment was Cr > Cd > Pb > Cu > Mn > Ni > Fe > Zn on the basis of performance of the geoaccumulation index, enrichment factor and pollution load index.

18

Kompostowanie jako metoda bezpiecznego dla środowiska wykorzystania osadów ściekowych

Czekała J.

Wodociągi - Kanalizacja

|

2016

|

nr 4

46--48

19

Wpływ stosowania paliw wtórnych na bilans metali ciężkich w piecu obrotowym do produkcji klinkieru cementowego

Kalarus D., Bochenek A., Duszak B., Najduchowska M.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2016

|

R. 9, nr 27

44--56

PL

W artykule przedstawiono wpływ składników paliw wtórnych na wartość emisji metali ciężkich z pieca cementowego oraz na jakość klinkieru portlandzkiego. Zbadano zawartość następujących pierwiastków: Cr, Zn, Cd, Pb, Co, Ni, Mn, Cu, Sr, Ba i P w mieszaninie surowcowej oraz w paliwach wtórnych stosowanych przez przemysł cementowy w Polsce do produkcji klinkieru portlandzkiego. Analiza i metody badania emisji substancji niebezpiecznych (metali ciężkich) z cementu wykonano zgodnie z obowiązującymi normami. Zbadano stopień związania metali w klinkierze portlandzkim, obieg w instalacji piecowej oraz wielkość emisji metali ciężkich w procesie wypalania klinkieru. Przeanalizowano zawartość całkowitą metali ciężkich oraz ich wymywalność z uzyskanego cementu z klinkieru portlandzkiego. Wyniki badań uzyskane w pracy świadczą o tym, że zmiana technologii produkcji klinkieru cementowego w kierunku stosowania surowców odpadowych i paliw wtórnych nie prowadzi do zwiększenia emisji metali ciężkich w stopniu, który uzasadniałby zakwalifikowanie cementu jako materiału wymagającego systematycznej kontroli szkodliwości oddziaływania na człowieka i środowisko naturalne.

EN

In this paper the influence of solid recovered fuel components used in the manufacture of Portland cement clinker on the value of the emissions of heavy metals from the rotary kiln and quality of Portland cement clinker. We analyzed the content of the following heavy metals: Cr, Zn, Cd, Pb, Co, Ni, Mn, Cu, Sr, Ba and P in the composition of raw materials and solid recovered fuels used in the cement industry in Poland for the production of Portland cement clinker. Analysis and test methods for emissions of hazardous substances (heavy metals) from cements made in accordance with current standards. Examined the retention of the heavy metals in the clinker Portland, balance of heavy metals in the rotary kiln and the emission of heavy metals in Portland cement clinker burning process. Examined the total content of heavy metals in cements and their leachability cement prepared on the Portland cement clinker from burning process. The results obtained in the work stress that the change of cement clinker production technology towards the use of waste materials and secondary fuels does not increase emissions of heavy metals to a degree that would justify the classification of cement, a material that requires systematic monitoring of harmful effects on humans and the environment.

20

Problem wpływu wanadu i arsenu na proces klinkieryzacji oraz właściwości cementów

Zapolski P.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2016

|

R. 9, nr 25

63--74

PL

Stosowanie paliw alternatywnych wytwarzanych z odpadów powoduje wprowadzanie do pieca obrotowego m.in. metali ciężkich, co może spowodować otrzymanie klinkieru o właściwościach, które mogą mieć wpływ na niespełnienie przez cement oczekiwanych wymagań jakościowych. Celem badań było określenie zmian, jakie mogły nastąpić w procesie klinkieryzacji i przeniesienia tych nowych właściwości na cement. Badania zrealizowano w dwóch etapach: badania zawartości wolnego wapna, XRD z metodą Ritvelda, na mikroskopie optycznym, SEM oraz w drugim etapie badania normowe cementów. Próbki do badań otrzymano z mąki piecowej z jednej polskiej cementowni bez dodatków oraz z dodatkiem 1% tlenku wanadu i dodatkiem 1% tlenku arsenu.

EN

The use of alternative fuels produced from waste results in the introduction of the rotary kiln, among others, heavy metals which may produce clinker with properties which might affect the cement did not fulfill the quality requirements expected. The aim of the study was performed to determine the changes that may occur in the process of clinkering and transfer these new properties on the cement. The study was performed in two stages: the study of free lime, Ritvelda XRD method for optical microscope, SEM, and in the second stage of the standard tests of cement. The test specimens were obtained from furnace flour from one Polish cement plant without additives and with the addition of 1% vanadium oxide and 1% arsenic oxide.