Elemental and heterogeneity analysis of municipal solid waste incineration fly ash

Abstract

Städtische Müll wird standardmäßig in Müllverbrennungsanlagen behandelt. Die Verbrennungrückstände enthalten schädliche bzw. toxische Substanzen wie Dioxine und Schwermetalle. Daher muss bei der Deponierung der Asche besondere Sorgfalt auf deren Behandlung gelegt werden. Grundsätzlich gibt es mehrerer anerkannte Behandlungsmethoden für die Flugasche. In Japan wird aus Platzgründen die Behandlung mit Chelat-Reagenzien bevorzugt eingesetzt. Dabei können aber etwa Schwermetalle heraus gelöst werden. Dies könnte vor allem durch die Heterogenität der Flugsche hervorgerufen werden. Um dieses Austreten der giftigen Substanzen zu verhindern, wird in dieser Studie besonders ein Augenmerk darauf gelegt, die Heterogenität der Flugasche zu untersuchen sowie der Einfluss von Kalkmilch. Dabei wird zwischen interund intra-particle Heterogenität unterschieden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Flugasche keines Wegs homogen ist und dass man die Heterogenität beeinflussen kann. Gibt man Kalkmilch zu, so sind die Partikel eher homogener. Es ist jedoch zu beachten, dass die interpartikuläre Heterogenität abnimmt, die intra-partikuläre aber zu nimmt. Ebenfalls nicht zu unterschätzen ist der Beitrag des verbrannten Mülls, der maßgeblich für die Aschezusammensetzung ist.

Municipal solid waste incineration is state-of-the-art process for dealing with waste. However, fly ash contains hazardous compounds like heavy metals and organic pollutants like dioxins. To prevent negative effects on the environment in Japan fly ash is commonly treated with chelating agents to prevent leaching in landfill sites. There are several methods and processes to stabilize fly ashes, however fly ash itself has not been sufficiently characterized. Usually the incineration residues are assumed to be homogeneous. But it may be possible that the heterogeneity of fly ash particles plays an important role on it's leaching behaviour. Therefore this study focuses on characterizing different fly ashes regarding intraand inter-particle heterogeneity and on the effect of the lime slurry which is injected into flue gas stream for neutralization. It is possible to alter the fly ash particle properties by changing the lime injection point, respectively temperature and the incineration process. In general lime injection has a huge impact on heterogeneity of fly ash particles. Calcium hydroxide leads to more intra-particle homogeneous residues, especially when lime is injected at higher gas temperatures.The samples of different plants are quite different in their results. It seems that incinerated waste also has a huge impact on the composition of MSWI fly ash particles.