TUTCRIS - Tampereen teknillinen yliopisto

TUTCRIS

Characterization and biological stabilization of fine fraction from landfill mining

Tutkimustuotos: Väitöskirja

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
KustantajaTampere University of Technology
Sivumäärä68
ISBN (elektroninen)978-952-15-4087-5
ISBN (painettu)978-952-15-4077-6
TilaJulkaistu - 23 helmikuuta 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Julkaisusarja

NimiTampere University of Technology. Publication
Vuosikerta1522
ISSN (painettu)1459-2045

Tiivistelmä

Jätteen loppusijoittaminen kaatopaikalle on ollut vuosikymmenien ajan yleisin jätteenkäsittelymenetelmä, minkä seurauksena esimerkiksi Euroopassa on arviolta 150 000–500 000 kaatopaikkaa. Kaatopaikkojen kaivamisesta on kiinnostuttu viime vuosina, koska kaatopaikat sisältävät hyödynnettäviä materiaaleja kuten metalleja ja polttokelpoisia muoveja. Näiden lisäksi kaatopaikat sisältävät paljon hienoainesta, joka on partikkelikooltaan kaatopaikan jakeista pienin. Hienoaines muistuttaa maata, ja on suurelta osin peräisin kaatopaikkojen välitäytöistä, mutta sisältää lisäksi alle 10 % muita hajonneita jätemateriaaleja, kuten metallia, lasia ja orgaanista ainesta. Kaatopaikkojen kaivamisen yhteydessä hienoaines on yleensä sijoitettu takaisin kaatopaikalle, mikä on kallista ja aiheuttaa ympäristöpäästöjä vuosikausia, joten on tarpeellista etsiä hienoainekselle hyötykäyttömahdollisuuksia. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia hienoaineksen ominaisuuksia ja arvioida biologisten käsittelymenetelmien vaikutusta hienoaineksen ominaisuuksiin ja stabiilisuuteen, ja siten parantaa mahdollisuuksia hyötykäyttää kaatopaikalta kaivettu hienoaines.

Tätä tutkimusta varten otettiin näytteitä kahdelta yhdyskuntajätteen kaatopaikalta: Kuopiosta, täytetty vuosina 2001–2011 ja Lohjalta, täytetty vuosina 1967–1989. Kuopion kaatopaikasta 38–54 % ja Lohjan kaatopaikasta 40–74 % oli hienoainesta (raekoko alle 20 mm). Hienoaines sisälsi orgaanista ainetta 6–27 % kuiva-aineesta (ka), liukoista orgaanista ainetta 0.5–6.4 kg COD/t ka, typpeä 1.4–8 kg/t ka, fosforia 1–1.5 kg/t ka ja sen biologinen aktiivisuus mitattiin metaanintuottopotentiaalilla (0.4–27 m3 CH4/t ka) ja hapenkulutuksella (1.4–2.4 g O2/kg ka). Orgaanisen aineksen määrä ja biologinen aktiivisuus voivat rajoittaa hienoaineksen hyötykäyttöä, sillä ne ovat korkeampia kuin vastaavilla luonnon maalajeilla. Mainittujen ominaisuuksien lisäksi hienoaines saattaa sisältää haitallisia yhdisteitä kuten raskasmetalleja ja orgaanisia haitta-aineita, jotka on analysoitava hyötykäyttöä arvioitaessa.

Hienoainesta stabilointiin orgaanisen aineksen ja biologisen aktiivisuuden vähentämiseksi kahdessa neljän laboratorioreaktorin kokeessa 173–180 päivän ajan anaerobisissa ja aerobisissa olosuhteissa. Anaerobisessa käsittelyssä metaania tuotettiin 9–18 m3 CH4/t orgaanista ainetta, mutta aerobinen käsittely eli ilmastus vähensi enemmän hienoaineksen orgaanisen aineen määrää ja biologista aktiivisuutta. Käsittelyssä hienoainekseen pitää riittävän kosteuspitoisuuden takaamiseksi lisätä vettä käsittelyn alussa tai vähitellen koko käsittelyn aikana. Myös kerätyn suotoveden kierrättäminen reaktorissa on mahdollista. Veden voi korvata myös lietteellä, mikä lisäsi metaanintuottoa, mutta heikensi hienoaineksen ominaisuuksia käsittelyn jälkeen. Liukoiset materiaalit, kuten orgaaninen aines ja anionit, poistuivat jatkuvassa veden lisäyksessä, kun taas suotoveden kierrätys palautti nämä liukoiset aineet takaisin reaktoriin. Metaania tuotettiin yhtä paljon reaktoreissa, joista toiseen lisättiin jatkuvasti puhdasta vettä ja toiseen kierrätettiin suotovettä. Aerobisessa käsittelyssä nitrifikaatio poisti tehokkaasti ammoniumtypen suotovedestä.

Tämä tutkimus osoittaa, että sekä anaerobisella että aerobisella käsittelyllä voidaan stabiloida hienoainesta ja että stabilointi voitaisiin toteuttaa täydessä mittakaavassa olemassa olevilla teknologioilla. Stabilointi parantaa aineksen laatua ja käytettävyyttä esimerkiksi rakennusmateriaalina tai maanparannusaineena, mikä nostaa hienoaineksen arvoa. Riittävää ilmastus- ja kastelumäärää on kuitenkin syytä tutkia lisää esimerkiksi pilot-mittakaavassa, jotta hienoaineksen käsittelyn kustannukset saadaan edullisemmiksi kuin kaatopaikkasijoittaminen.

Tilastokeskuksen tieteenalat

Latausten tilastot

Ei tietoja saatavilla