Mieszaniny trójskładnikowe

Do wykonania mieszanin trójskładnikowych użyto osadu ściekowego z Oczyszczalni „Hajdów” i odpadów mineralnych. Sporządzono cztery mieszaniny:

• osad ściekowy + popiół z Elektrociepłowni „Lublin” + odpady powęglowe z kopal-ni „Bogdanka”,

• osad ściekowy + popiół z Elektrowni „Łagisza” + odpady powęglowe z kopalni „Halemba”,

• osad ściekowy + popiół z Elektrociepłowni „Lublin” + odpad poformierski,

• osad ściekowy + popiół z Elektrowni „Łagisza” + odpad poformierski.

Badania mieszanin trójskładnikowych prowadzono w różnym czasie. W latach 1996−1997 badano mieszaniny osadu ściekowego z popiołem Elektrociepłowni

„Lublin” z odpadami powęglowymi z kopalni „Bogdanka” i odpadem poformierskim.

Pozostałe mieszaniny badano w latach 2000−2001. Podobnie jak w przypadku mieszanin dwuskładnikowych, do sporządzenia mieszanin trójskładnikowych wykorzystano dwa osady ściekowe: pierwszy pobrany z Oczyszczalni Ścieków

„Hajdów” w kwietniu 1996 roku i drugi pobrany w styczniu 2000 roku. Do mieszanin trójskładnikowych użyto tych samych odpadów mineralnych jak do dwuskła-dnikowych. Całkowite zawartości metali ciężkich w osadach ściekowych oraz odpadach mineralnych zawiera tabela 36, a stężenia w wyciągach wodnych z tych materiałów − tabela 37.

Podobnie jak w przypadku mieszanin dwuskładnikowych, również w mieszaninach trójskładnikowych ilość uwalnianego w wodzie azotu amonowego była znacznie większa od przyjętego kryterium 10 mgN_NH4+/dm³, tj. dopuszczalnych ilości w ściekach odprowadzanych do wód i do ziemi. Zawartość azotu amonowego

w wyciągach wodnych z mieszanin trójskładnikowych wahała się od 71,0 do 97,0 mgNNH4+/dm³ (tab. 54). Aby ocenić te ilości w odniesieniu do składowiska odpadów komunalnych, należy przypomnieć porównanie wykonane w części dotyczącej mieszanin dwuskładnikowych. Jeśli przyjmie się najniższą wartość azotu amonowego w odciekach ze składowisk – 349 mg N_NH4+/dm³ (Szymański 1987), to oznaczone wartości wymywane z badanych mieszanin stanowią od 20 do 28%.

W porównaniu z normowaną ilością w wyciągach wodnych z odpadów komunalnych – tj. 400 mg NNH4+/dm³ (tab. 6), oznaczone ilości w wyciągach wodnych z mieszanin trójskładnikowych stanowią od 17 do 25% (tab. 6). Podobnie jak w przypadku mieszanin dwuskładnikowych norma ilości uwalnianego azotu amonowego w rozważaniach o przydatności mieszanin trójskładnikowych zostanie pominięta.

Problem ten zostanie rozważony na etapie analizy możliwości stosowania badanych mieszanin.

Tabela 54. Stężenia azotu amonowego w wyciągach wodnych z trójskładnikowych mieszanin osadów i odpadów mineralnych

OSAD ŚCIEKOWY Azot amonowy mg NNH4+/dm³ + popiół z EC „Lublin” + odpady powęglowe z kop. „Bogdanka” 80,0

+ popiół z El. „Łagisza” + odpady powęglowe z kop. „Halemba” 97,0 + popiół z EC „Lublin” + odpad poformierski 71,0 + popiół z El. „Łagisza” + odpad poformierski 88,0 OSAD ŚCIEKOWY I POPIÓŁ ENERGETYCZNY

ORAZ KARBOŃSKIE ODPADY POWĘGLOWE

Wykorzystując osady ściekowe, odpady energetyczne i powęglowe, do badań przygotowano dwie mieszaniny oznaczone literami A i B:

A – osad ściekowy pochodzący z Oczyszczalni Ścieków „Hajdów” w objętości 50%, do którego dodano po 25% popiołu z Elektrociepłowni „Lublin” i odpadu powęglowego z kopalni „Bogdanka”,

B – osad ściekowy pochodzący z Oczyszczalni Ścieków „Hajdów” w objętości 50%, do którego dodano po 25% popiołu z Elektrowni „Łagisza” i odpadu powęglowego z kopalni „Halemba”.

Karbońskie odpady powęglowe mają w porównaniu z popiołami energetycznymi i osadami ściekowymi, cechy fizykomechaniczne krańcowo różne.

Problem zróżnicowania granulacji tych odpadów i badania właściwości mechanicznych mieszanin z odpadami powęglowymi zostały omówione w części dotyczącej mieszanin dwuskładnikowych z tymi odpadami. W przypadku mieszanin trójskładnikowych problem ten jest jeszcze bardziej wyraźny, a badania bardziej skomplikowane. W celu uzyskania mieszaniny o ustabilizowanej wilgotności i gęstości homogenizowano ją kilkakrotnie. Trudno było jednak oznaczyć spójność, a uzyskane wyniki obarczone były

znacznym błędem. W przypadku badań wartości kąta tarcia wewnętrznego wyniki wahały się w bardzo szerokich granicach, uniemożliwiając wiarygodną interpretację, szczególnie w warunkach technicznego wykorzystania, na przykład do podbudowy skarp i oddzielających pryzm na powierzchniach składowanych odpadów komunalnych.

Mieszaniny osadów z popiołami energetycznymi i karbońskimi odpadami powęglowymi charakteryzowały się wilgotnością w przedziale 35−40%, przy gęstości nasypowej 1,3 kg/dm³ (tab. 55). Miały zróżnicowane właściwości izolacyjne, a ich współczynniki filtracji mieściły się w przedziale 10^-5−10^-6 m/s.

Tabela 55. Parametry fizykomechaniczne mieszanin osadu ściekowego z popiołami energetycznymi i karbońskimi odpadami powęglowymi w proporcji 2:1:1

Parametr Jednostka Mieszanina

A B

wilgotność % 38,0 35,0

gęstość nasypowa kg/dm³ 1,3 1,3

współczynnik filtracji m/s 2,1·10^-6 7,5·10^-5

spójność kPa 14,0 15,0

kąt tarcia wewnętrznego deg n.o.*⁾ n.o.*⁾ *⁾ Ze względu na znaczne zróżnicowanie uzyskanego materiału pod względem

uziarnienia oznaczeń nie wykonano.

Badane mieszaniny osadów ściekowych z popiołami energetycznymi i karbońskimi odpadami powęglowymi, pod względem ekochemicznym, nie wykazywały ponadnormatywnych zanieczyszczeń metalami ciężkimi (tab. 56). Wśród oznaczonych metali ciężkich na uwagę zasługiwały podwyższone całkowite zawartości cynku i niklu.

W porównaniu z dopuszczalnymi zawartościami cynku, stanowiły od 30 do 33%, niklu 57–60%, kadmu 64–72%, natomiast miedzi tylko 14 –16%, chromu 10–11% oraz ołowiu 5–6%. W tych mieszaninach obecności rtęci powyżej 1 mg/kg (ppm) nie stwierdzono.

W wyciągach wodnych z badanych mieszanin stwierdzono bardzo małe stężenia składników podstawowych. Przy odczynie lekko zasadowym (pH 7,8−8,0) wymywały się znacznie mniejsze ilości od dopuszczalnych w ściekach odprowadzanych do wód i do ziemi (tab. 57).

Tabela 56. Całkowita zawartość metali ciężkich w mieszaninach osadu ściekowego z popiołami energetycznymi i karbońskimi odpadami powęglowymi w proporcji 2:1:1

Metal

Mieszanina Wartość dopuszczalna*⁾ A B

mg/kg [ppm]

Cd 16 18 25

Cr 100 106 1000

Cu 178 185 1200

Hg <1 <1 10

Ni 115 120 200

Pb 54 48 1000

Zn 1065 1140 3500

*⁾ Dopuszczalna ilość metali ciężkich w komunalnych osadach ściekowych wykorzystywanych do rekultywacji terenów na cele nierolne (Rozp. Ministra Środowiska z 1.08.2002 r. Dz.U. nr 134, poz. 1140).

Tabela 57. pH i stężenie składników podstawowych w wyciągach wodnych (1:10) mieszanin osadu ściekowego z popiołami energetycznymi i karbońskimi odpadami powęglowymi

w proporcji 2:1:1

Oznaczenie Mieszanina Wartość dopuszczalna*⁾ A B

pH 7,8 8,0 6,5–8,5 mg/dm³

Na⁺ 27,4 58,4 800 K⁺ 16,5 12,7 80 Cl^- 14,8 54,0 1000 SO42- 374,5 344,5 500

*⁾ Wg Załącznika nr 3 do Rozp. Ministra Środowiska z dnia 29.11.2002 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, Dz.U. nr 212, poz. 1799.

OSAD ŚCIEKOWY I POPIÓŁ ENERGETYCZNY ORAZ ODPADY POFORMIERSKIE

(MASAODWAŁOWA)

Do wykonania kolejnych mieszanin trójskładnikowych wykorzystano osady ściekowe, popioły energetyczne oraz odpady poformierskie. Przygotowano dwie próbki oznaczone literami C i D:

C – osad ściekowy pochodzący z Oczyszczalni Ścieków „Hajdów” w objętości 50%, do którego dodano po 25% popiołu z Elektrociepłowni „Lublin” i odpadów poformierskich,

D – osad ściekowy pochodzący z Oczyszczalni Ścieków „Hajdów” w objętości 50%, do którego dodano po 25% popiołu z Elektrowni „Łagisza” i odpadów poformierskich.

Dodatek do osadów ściekowych popiołów energetycznych i odpadów poformierskich powodował znaczące zmiany właściwości fizykomechanicznych mieszanin.

Przede wszystkim następowała zmiana wilgotności w porównaniu z wilgotnością osadów ściekowych. Mieszaniny osadów z popiołami i odpadami poformierskimi miały wilgotność 30−32% oraz gęstość nasypową od około 1,3 do 1,4 kg/dm³ (tab. 58).

Przy zmianie gęstości nasypowej badanych mieszanin oraz spadku wilgotności w porównaniu z osadami ściekowymi obserwowano również zmianę właściwości filtracyjnych i parametrów mechanicznych. Mieszaniny osadów z popiołami i odpadem poformierskim charakteryzowały się bardzo dobrymi właściwościami izolacyjnymi, a ich współczynniki filtracji wahały się od 5,2·10^-7 do 4,7·10^-7 m/s. Mieszaniny te charakteryzowała wartość kąta tarcia wewnętrznego 9,5^o i spójność w granicach 8−9 kPa. Pod względem właściwości fizykomechanicznych wykorzystanie badanych mieszanin osadów ściekowych z popiołami i odpadami poformierskimi możliwe jest zarówno na płaskich terenach składowisk odpadów komunalnych, jak i na łagodnych skarpach oraz pryzmach kształtujących poszczególne kwatery składowania odpadów.

Tabela 58. Parametry fizykomechaniczne mieszanin osadu ściekowego z popiołami energetycznymi i odpadem poformierskim w proporcji 2:1:1

Parametr Jednostka Mieszanina

C D

wilgotność % 30,0 31,0

gęstość nasypowa kg/dm³ 1,35 1,4

współczynnik filtracji m/s 4,7·10^-7 5,2·10^-7

spójność kPa 8,5 9,0

kąt tarcia wewnętrznego deg 9,5 9,5

Mieszaniny badanych osadów ściekowych z popiołami i odpadami poformierskimi, pod względem ekochemicznym wykazywały cechy typowo inertne dla środowiska.

W porównaniu z całkowitymi zawartościami metali ciężkich uznanych za dopuszczalne, oznaczone ilości w badanych mieszaninach były bardzo małe (tab. 59). Zawartości kadmu stanowiły od 56 do 68% wartości dopuszczalnej, miedzi 19–21%, niklu 43–47%, cynku 25–30%, ołowiu około 23% oraz chromu tylko około 10% wartości dopuszczalnej.

W mieszaninach tych obecności rtęci powyżej 1 mg/kg (ppm) nie stwierdzono.

Inertny dla środowiska charakter badanych mieszanin osadów ściekowych z popiołami i odpadami poformierskimi potwierdziły analizy wyciągów wodnych z tych mieszanin. Wyciągi wodne o pH od 7,4 do 7,7 zawierały małe stężenia składników podstawowych, znacznie niższe od wartości dopuszczalnych w ściekach odprowadzanych do wód i do ziemi (tab. 60).

Tabela 59. Całkowita zawartość metali ciężkich w mieszaninach osadu ściekowego z popiołami energetycznymi i odpadem poformierskim w proporcji 2:1:1

Metal

Mieszanina Wartość dopuszczalna*⁾ C D

mg/kg [ppm]

Cd 14 17 25 Cr 93 90 1000

Cu 234 248 1200

Hg <1 <1 10 Ni 87 94 200 Pb 230 228 1000 Zn 885 1020 3500

*⁾ Dopuszczalna ilość metali ciężkich w komunalnych osadach ściekowych wykorzystywanych do rekultywacji terenów na cele nierolne (Rozp. Ministra Środowiska z 1.08.2002 r., Dz.U. nr 134, poz. 1140).

113 Tabela 60. pH i stężenie składników podstawowych w wyciągach wodnych (1:10) mieszanin osadu

ściekowego z popiołami energetycznymi i odpadem poformierskim w proporcji 2:1:1

Oznaczenie Mieszanina Wartość dopuszczalna*⁾ C D

pH 7,4 7,7 6,5–8,5 mg/dm³

Na⁺ 25,6 56,7 800 K⁺ 12,6 11,0 80 Cl^- 17,0 54,0 1000 SO42- 297,0 320,0 500

*⁾ Wg Załącznika nr 3 Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 29.11.2002 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, Dz.U. nr 212, poz. 1799.