Možnosti stabilizace popílku jako produktu po spalování nebezpečných a komunálních odpadů

Petr Lejsal

Master's thesis

Possibilities of stabilization of fly ash as a product of hazardous and municipal waste incineration

Abstract:

Diplomová práce je zaměřena na problematiku odpadních produktů vznikajících při termickém zpracování odpadů. Mezi pevné odpadní produkty, vznikající při spalování nebezpečného a směsného komunálního odpadu, patří popílek a end-produkt. Oba dva sypké produkty vykazují zvýšené koncentrace znečišťujících látek, primárně těžkých kovů (toxických prvků), a díky tomu se řadí, dle katalogu odpadů, do kategorie nebezpečný odpad. Základní metodou zpracování tohoto druhu odpadního produktu je trvalé uložení na zabezpečenou skládku odpadů. Tato možnost je z environmentálního hlediska neefektivní a dle současné legislativy velmi nákladná. Proto jsou v současnosti zkoumány možnosti, jak tento odpadní produkt převést do stavu (formy), který bude trvale vykazovat minimální negativní vliv na složky životního prostředí. Nabízí se zde možnost stabilizace popílků za použití různých druhů alkalických pojiv. Při správné fixaci toxických prvků v pevné matrici se otevírá možnost uložení solidifikátu na skládky ostatního odpadu. Toto řešení je několikanásobně levnější a z hlediska hustší sítě skládek dostupnější. Cílem práce je najít nejvhodnější pojivo a procesní podmínky pro solidifikaci popílků vznikajících při spalování nebezpečných a komunálních odpadů na spalovnách odpadů. Byly použity dva směsné vzorky (popílek a end-produkt) a jako alkalická pojiva sedm druhů cementů. Dle vypočítaných vodních součinitelů byly vytvořeny směsi popílků, vody a zvolených druhů cementů. Ze vzniklých směsí byly vytvořeny pevné krychlové matrice, které byly po zatvrdnutí podrobeny procesu vyluhování. Ve zfiltrovaných vodných výluzích byly pomocí atomového absorpčního spektrometru analyzovány koncentrace vybraných těžkých kovů (toxických prvků). Výsledné koncentrace byly porovnány s nejvýše přípustnými koncentracemi dle výluhových tříd IIa a IIb, kdy je možno takový odpad uložit na skládku ostatního odpadu. Získané výsledky mohou posloužit ke zlepšení a optimalizaci odpadového hospodářství, zvláště pak v oblasti skládkování odpadních produktů vznikajících při termickém zpracování odpadů a rovněž při možnostech využití odpadních popílků pro účely výroby stavebních materiálů nebo maltových směsí.

Abstract:

This thesis is focused on waste products resulting from thermal waste treatment. Solid waste products produced during the combustion of hazardous and mixed municipal waste includes fly ash and so called „end-product“. Both of these loose products exhibit elevated concentrations of pollutants, primarily heavy metals (toxic elements), and therefore ranks, according to the EWC, in the category of hazardous waste. The basic method of handling this kind of waste product is to permanently store them on a secure landfill. This is inefficient from an environmental point of view and very costly as well if we consider the current legislation. Therefore, it is reasonable to examine how to convert this waste product into a state form, which would have permanently minimum negative impact on environmental components. Possibility of stabilizing ash using various kinds of alkaline binders is considered. With proper fixation of toxic elements in a solid matrix it would be possible to deposit these solidificates to waste landfills. This solution is much cheaper and mainly affordable in terms of a denser network of landfills. The aim of this thesis is to find the most suitable binder and procedural conditions for solidification of fly ash resulting from the combustion of hazardous waste and municipal waste incinerators. Two pooled samples were used (fly ash and the end-product) and seven kinds of cements as a binder. According to the calculated coefficients of water were formed mixture of fly ash, water and selected types of cements. From the resulting mixtures there were created solid cubic matrix, which had been subjected to a hardening of the digestion process. By using atomic absorption spectrometer concentration of heavy metals (toxic elements) were analysed in-filtered aqueous extracts. The resulting concentrations were compared with the maximum allowable concentrations according leaching classes IIa and IIb, and determined when it is possible to store such waste to other waste landfill. The results can serve to improve and optimize waste management, especially in landfill waste products resulting from thermal waste treatment, and for the possibilities of using fly ash waste for the purpose of producing construction materials and mortars.

Keywords

Popílek, end-produkt, stabilizace, solidifikace, fixace, těžké kovy, vyluhovatelnost, skládkování odpadů, cementová pojiva.

Keywords

Fly ash, end-product, stabilization, solidification, fixation, heavy metals, leachability, landfill of a waste, cement binders.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 27. 5. 2015
• Supervisor: Jiří Fiedor
• Reader: Michaela Topinková

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Master programme / field:
Procesní inženýrství / Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu