Kaatopaikkojen hienoaineksen stabilointi ja hyödyntäminen
Hallinen, Joonas (2015)
Hallinen, Joonas
2015
Ympäristö- ja energiatekniikan koulutusohjelma
Luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-02-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201501211001
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201501211001
Tiivistelmä
Kaatopaikkojen hienoaineksen hyödyntämismahdollisuudet ja käsittelytarve ovat landfill mining –hankkeiden kannattavuuden kannalta erityisen tärkeitä tekijöitä, sillä hienoainesta on tavallisesti noin puolet jätetäytön massasta. Materiaalin hyödyntämistä voivat vaikeuttaa sen sisältämät haitta-aineet, orgaaninen aines sekä suuri heterogeenisuus. Tämän työn tavoite oli selvittää hienoaineksen ominaisuuksia, stabiloitumista ja hyödyntämismahdollisuuksia kirjallisuuden perusteella sekä laboratoriotutkimuksin. Tutkimuksissa käytettiin Lohjan kaatopaikalta kaivetusta, noin 25–45 vuotta vanhasta jätetäytöstä seulottua alle 20 mm ainesta. Käytössä oli neljä reaktoria, joissa seurattiin anaerobista stabiloitumista mädättämölietesiirrosteen kanssa ja ilman sekä aerobisen käsittelyn ja huuhtelun yhdistelmää tukiaineen kanssa ja ilman.
Aerobinen käsittely vähentää orgaanisen hiilen määrää anaerobista käsittelyä nopeammin. Aerobinen käsittely aiheutti noin 14,5 g C/kg ka orgaanisen hiilen poistuman, mistä noin 97 % oli hiilidioksidina. Anaerobisista reaktoreista vastaavassa ajassa poistuneen orgaanisen hiilen määrä oli alle 0,8 g C /kg ka (hiilidioksidina 54 %, metaanina noin 40 %). Anaerobisen tai aerobisen käsittelyn ei havaittu pienentävän hienoaineksen hehkutushäviön osuutta, mikä saattoi johtua myös materiaalin epähomogeenisuudesta.
Hienoaineksen aerobinen käsittely yhdistettynä huuhteluun vedellä vähensi suotonesteen kuormittavuutta. Noin 2,5 kk käsittely ilmastusnopeudella 1,7–3,3 l/h/kg ka (syötetyn ilman määrä 3,7–4,3 m3/kg ka) ja vedenlisäyksellä 275 ml/vk/kg ka (L/S-suhde noin 3 l/kg ka) vähensi suotonesteen kemiallista hapenkulutusta ja liuennutta orgaanista hiiltä yli 80 %, sulfaattia yli 85 %, kloridia yli 90 % ja ammoniumtyppeä yli 99,6 %. Ammoniumtypen pitoisuus suotonesteessä laski alle kuukauden aerobisen käsittelyn jälkeen alle pitoisuuden 1 mg/ml.
Hienoaineksen hyödyntämistä hankaloittavat etenkin sen sisältämät öljyhiilivedyt. Raskaiden öljyjakeiden pitoisuus ylitti useimmissa näytepisteissä 600 mg/kg ka, eikä aerobinen tai anaerobinen käsittely laskenut niiden pitoisuutta. Myös raskasmetalleista erityisesti kupari ja lyijy (korkeimmat pitoisuudet 600 mg/kg ka ja 700 mg/kg ka) sekä runsas liukoinen sulfaatti (korkein liukoisuus 7900 mg/kg ka) voivat heikentää hienoaineksen soveltuvuutta maanrakentamiseen tai muuhun hyötykäyttöön. Hyödyntämismahdollisuuksiin vaikuttaa myös se, nähdäänkö kaatopaikkojen hienoaines pilaantuneena maa-aineksena vai jätemateriaalina.
Aerobinen käsittely vähentää orgaanisen hiilen määrää anaerobista käsittelyä nopeammin. Aerobinen käsittely aiheutti noin 14,5 g C/kg ka orgaanisen hiilen poistuman, mistä noin 97 % oli hiilidioksidina. Anaerobisista reaktoreista vastaavassa ajassa poistuneen orgaanisen hiilen määrä oli alle 0,8 g C /kg ka (hiilidioksidina 54 %, metaanina noin 40 %). Anaerobisen tai aerobisen käsittelyn ei havaittu pienentävän hienoaineksen hehkutushäviön osuutta, mikä saattoi johtua myös materiaalin epähomogeenisuudesta.
Hienoaineksen aerobinen käsittely yhdistettynä huuhteluun vedellä vähensi suotonesteen kuormittavuutta. Noin 2,5 kk käsittely ilmastusnopeudella 1,7–3,3 l/h/kg ka (syötetyn ilman määrä 3,7–4,3 m3/kg ka) ja vedenlisäyksellä 275 ml/vk/kg ka (L/S-suhde noin 3 l/kg ka) vähensi suotonesteen kemiallista hapenkulutusta ja liuennutta orgaanista hiiltä yli 80 %, sulfaattia yli 85 %, kloridia yli 90 % ja ammoniumtyppeä yli 99,6 %. Ammoniumtypen pitoisuus suotonesteessä laski alle kuukauden aerobisen käsittelyn jälkeen alle pitoisuuden 1 mg/ml.
Hienoaineksen hyödyntämistä hankaloittavat etenkin sen sisältämät öljyhiilivedyt. Raskaiden öljyjakeiden pitoisuus ylitti useimmissa näytepisteissä 600 mg/kg ka, eikä aerobinen tai anaerobinen käsittely laskenut niiden pitoisuutta. Myös raskasmetalleista erityisesti kupari ja lyijy (korkeimmat pitoisuudet 600 mg/kg ka ja 700 mg/kg ka) sekä runsas liukoinen sulfaatti (korkein liukoisuus 7900 mg/kg ka) voivat heikentää hienoaineksen soveltuvuutta maanrakentamiseen tai muuhun hyötykäyttöön. Hyödyntämismahdollisuuksiin vaikuttaa myös se, nähdäänkö kaatopaikkojen hienoaines pilaantuneena maa-aineksena vai jätemateriaalina.