Шлаки сжигания твердых коммунальных отходов: состав, выщелачивание тяжелых металлов, обработка, возможности использования и допустимость захоронения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается важнейшая проблема, возникающая при обращении со шлаком от сжигания ТКО, связанная с возможным загрязнением окружающей среды. По литературным данным охарактеризованы состав, химические свойства и минералогия шлака. Рассмотрены вопросы выщелачивания загрязняющих веществ (ЗВ) из шлака, методы тестирования выщелачивания, прогнозное моделирование. Из ЗВ изучены наиболее опасные для окружающей среды — тяжелые металлы (ТМ). Охарактеризована роль гранулометрического и химического состава шлака, pH и растворенного органического углерода в процессах выщелачивания ТМ. Представлены способы обработки шлака для уменьшения воздействия на окружающую среду, возможности использования шлака и нормативные ограничения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. И. Юганова

Институт геоэкологии им. Е. М. Сергеева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: tigryu@gmail.com
Россия, Уланский пер., 13, стр. 2, Москва, 101000

В. С. Путилина

Институт геоэкологии им. Е. М. Сергеева РАН

Email: vputilina@yandex.ru
Россия, Уланский пер., 13, стр. 2, Москва, 101000

Список литературы

  1. Юганова Т. И. Остатки от сжигания твердых коммунальных отходов: состав, выщелачивание загрязнителей подземных вод, обработка для уменьшения воздействия на окружающую среду // Геоэкология. 2023. № 5. С. 65–78 (Yuganova T. I., Putilina V. S. [Residues from municipal solid waste incineration: composition, groundwater pollutant leaching, and treatment to reduce environmental impact]. Geoekologiya, 2023, no. 5, pp. 65–78.).
  2. Bingham, P.A., Hand, R. J. Vitrification of toxic wastes: a brief review. Advances in Applied Ceramics, 2006, vol. 105, no. 1, pp. 21–31.
  3. Blasenbauer, D., Huber, F., Lederer, J., et al. Legal situation and current practice of waste incineration bottom ash utilisation in Europe. Waste Management, 2020, vol. 102, pp. 868–883.
  4. CEN/TS14405:2004. Characterization of Waste — Leaching Behaviour Tests — Up-Flow Percolation Test (Under Specified Conditions) / European Committee for Standardization (CEN), 2017, 6 pp. URL: https://infostore.saiglobal.com/preview/258632207872.pdf?sku=880328_SAIG_NSAI_NSAI_2091468 (date of access: 02/05/2023).
  5. CEN/TS14997:2006. Characterization of waste — Leaching behaviour tests — Influence of pH on leaching with continuous pH-control, 2015. URL: https://www.evs.ee/en/cen-ts-14997–2006 (date of access: 02/05/2023).
  6. Cheeseman, C.R., Monteiro, da Rocha S., Sollars, C., et al. Ceramic processing of incinerator bottom ash. Waste Management, 2003, vol. 23, no. 10, pp. 907–916.
  7. Commission Decision of 18 December 2014 amending Decision 2000/ 532/EC on the list of waste pursuant to Directive 2008/98/EC of the European Parliament and of the Council (Text with EEA relevance). (2014/ 955/EU). Official Journal of the European Communities, 30.12.2014, L 370, pp. 44–86. URL: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex%3A32014D0955 (date of access: 2/05/2023).
  8. Commission Regulation (EU) No 1357/2014 of 18 December 2014 replacing Annex III to Directive 2008/98/EC of the European Parliament and of the Council on waste and repealing certain Directives (Text with EEA relevance). Official Journal of the European Communities, 19.12.2014, L 365, pp. 89–96. URL: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32014R1357 (date of access: 02/05/2023).
  9. Council Decision of 19 December 2002 establishing criteria and procedures for the acceptance of waste at landfills pursuant to Article 16 of and Annex II to Directive 1999/31/EC. European Council (2003/33/EC). Official Journal of the European Communities. 16.1.2003, L 11, pp. 29–49. URL: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex%3A32003D0033 (date of access: 02/05/2023).
  10. Di Gianfilippo, M., Hyks, J., Verginelli, I., Costa, G., et al. Leaching behaviour of incineration bottom ash in a reuse scenario: 12 years-field data vs. lab test results. Waste Management, 2018, vol. 73, pp. 367–380.
  11. Dijkstra, J.J., Meeussen, J.C., van der Sloot, H.A., Comans, R.N. A consistent geochemical modelling approach for the leaching and reactive transport of major and trace elements in MSWI bottom ash. Applied Geochemistry, 2008, vol. 23, no. 6, pp. 1544–1562.
  12. Directive 2010/75/EU of the European parliament and of the Council of 24 November 2010 on industrial emissions (integrated pollution prevention and control) (Recast) (Text with EEA relevance). Official Journal of the European Communities, 17.12.2010, L 334, pp. 17–119. URL: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32010L0075 (date of access: 02/05/2023).
  13. Ferraris, M., Salvo, M., Ventrella, A., Buzzi, L., Veglia, M. Use of vitrified MSWI bottom ashes for concrete production. Waste Management, 2009, vol. 29, no. 3, pp. 1041–1047.
  14. Holm, O., Simon, F. G. Innovative treatment trains of bottom ash (BA) from municipal solid waste incineration (MSWI) in Germany. Waste Management, 2017, vol. 59, pp. 229–236.
  15. Hykš, J. Leaching from Municipal Solid Waste Incineration Residues. Ph.D. thesis / Technical University of Denmark, Department of Environmental Engineering, 2008, 64 pp. URL: https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/961973 (date of access: 02/05/2023).
  16. Kong, Q., Yao, J., Qiu, Z., Shen, D. Effect of mass proportion of municipal solid waste incinerator bottom ash layer to municipal solid waste layer on the Cu and Zn discharge from landfill. BioMed Research International, 2016, vol. 2016, Iss. 9687879.
  17. Lam, C.H.K., Ip A. W.M., Barford J. P., McKay G. Use of incineration MSW ash: A review. Sustainability, 2010, vol. 2, no. 7, pp. 1943–1968.
  18. Lindberg D., Molin, C., Hupa, M. Thermal treatment of solid residues from WtE units: a review. Waste Management, 2015, vol. 37, pp. 82–94.
  19. Luo, H., Cheng, Y., He, D., Yang, E.-H. Review of leaching behavior of municipal solid waste incineration (MSWI) ash. Science of the Total Environment, 2019, vol. 668, pp. 90–103.
  20. Luo, H., He, D., Zhu, W., Wu, Y., Chen, Z., Yang, E.-H. Humic acid-induced formation of tobermorite upon hydrothermal treatment with municipal solid waste incineration bottom ash and its application for efficient removal of Cu(II) ions. Waste Management, 2019, vol. 84, pp. 83–90.
  21. Monteiro, R.C.C., Figueiredo, C.F., Alendouro, M.S., et al. Characterization of MSWI bottom ashes towards utilization as glass raw material. Waste Management, 2008, vol. 28, no. 7, pp. 1119–1125.
  22. Nikravan, M., Ramezanianpour, A.A., Maknoon, R. Study on physiochemical properties and leaching behavior of residual ash fractions from a municipal solid waste incinerator (MSWI) plant. Journal of Environmental Management, 2020, vol. 260, Iss. 110042.
  23. Quina, M.J., Bordado, J.C., Quinta-Ferreira, R.M. Treatment and use of air pollution control residues from MSW incineration: An overview. Waste Management, 2008, vol. 28, no. 11, pp. 2097–2121.
  24. Regulation (EC) No 850/2004 of the European Parliament and of the Council of 29 April 2004 on persistent organic pollutants and amending Directive 79/117/EEC. Official Journal of the European Communities, 30.4.2004, L 158, pp. 7–49. URL: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex%3A32004R0850 (date of access: 02/05/2023).
  25. Sakai, S.-I., Hiraoka, M. Municipal solid waste incinerator residue recycling by thermal processes. Waste Management, 2000, vol. 20, no. 2–3, pp. 249–258.
  26. Testing of Residues from Incineration of Municipal Solid Waste: Science report P1–494/SR2 / Environment Agency, UK, 2004, 126 pp. URL: https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/290379/scho0105bijb-e-e.pdf (date of access: 02/05/2023).
  27. Traina, G., Morselli, L., Adorno, G.P. Electrokinetic remediation of bottom ash from municipal solid waste incinerator. Electrochimica Acta, 2007, vol. 52, no. 10, pp. 3380–3385.
  28. Vehlow, J., Bergfeldt, B., Hunsinger, H. PCDD/F and related compounds in solid residues from municipal solid waste incineration — a literature review. Waste Management & Research, 2006, vol. 24, no. 5, pp. 404–420.
  29. Wong, S., Mah, A.X.Y., Nordin, A.H., et al. Emerging trends in municipal solid waste incineration ashes research: a bibliometric analysis from 1994 to 2018. Environmental Science & Pollution Research, 2020, vol. 27, no. 8, pp. 7757–7784.
  30. Xiao, Y., Oorsprong M., Yang, Y., Voncken, J.H.L. Vitrification of bottom ash from a municipal solid waste incinerator. Waste Management, 2008, vol. 28, no. 6, pp. 1020–1026.
  31. Xie, R., Xu, Y., Huang, M., Zhu, H., Chu, F. Assessment of municipal solid waste incineration bottom ash as a potential road material. Road Materials & Pavement Design, 2017, vol. 18, no. 4, pp. 992–998.
  32. Zhang, H., He, P.-J., Shao, L.-M., Li, X.-J. Leaching behavior of heavy metals from municipal solid waste incineration bottom ash and its geochemical modeling. Journal of Material Cycles & Waste Management, 2008, vol. 10, no. 1, pp. 7–13.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Концентрации ТМ и РОУ в элюате (мг/л), полученные в тесте с инфильтрационной колонкой и в тесте зависи- мости выщелачивания от pH. Пунктирные линии — предел обнаружения [10].

Скачать (271KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Концентрации выщелоченных веществ как функции pH, измеренные с помощью статического теста зависимости от pH (белые кружки), и прогнозы модели (линии) для ФК, Cd, Cu, Mo, Ni, Pb и Zn. Черные кружки на диаграммах для ФК и Cu — результаты независимых экспериментов, полученные после более длительного времени уравновешивания, составляющего 168 ч. Горизонтальные пунктирные линии — пределы обнаружения. Штриховая линия на диаграмме для Pb — кривая растворимости чистого Pb(OH)2(тв.) [11].

Скачать (267KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Минеральные фазы и поверхностные осадки (обозначены -sp), которые могут выпадать в осадок, в зависимости от pH во время прогона модели [11].

Скачать (244KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты инфильтрационных тестов и прогнозы модели для ФК, Cd, Cu, Mo, Ni, Pb и Zn, выраженные как функция совокупного отношения L/S (л/кг). Стрелки у оси абсцисс — фракции, собранные сразу после прерывания по- тока (при L/S ~2.2 и 10 л/кг, соответственно). Сплошные линии — прогнозы модели реактивной миграции. Штриховые линии на диаграммах для Cu, Ni, Cd, Pb и Zn — прогнозы модели, рассчитанные для каждой точки данных отдельно. Сплошные серые линии на диаграммах для ФК и Mo — альтернативный сценарий модели с другим набором кинетиче- ских параметров. Горизонтальные пунктирные линии — пределы обнаружения [11].

Скачать (275KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».