Sustainable final disposal of residues from municipal solid waste pretreatment in a future landfill

Abstract

This master's thesis consists of a literature survey and an experimental part. In the literature part the most important properties of residues from municipal solid waste pre-treatment, primarily mechanical-biological pre-treatment and waste incineration, have been surveyed. These properties include especially leaching behaviour, biodegradation, geotechnical properties and landfill behaviour. Also experiences from co-disposal tests of different residues have been presented.

The experimental part focuses on finding out the impacts of co-disposing mechanically and biologically pre-treated municipal solid waste with bottom ash from municipal solid waste incinerator and soil contaminated with heavy metals on leachate quality. Laboratory tests were carried out using batch leaching tests with and without pH-control and column leaching tests on the starting materials as well as mixtures prepared of them.

Increased leaching of antimony was the most significant impact found of co-disposing mechanically and biologically pre-treated waste with bottom ash. This could be due to the release of dissolved organic carbon from mechanically and biologically pre-treated waste, which could form dissolving complexes with antimony enriched in bottom ash. Also the leaching of cadmium and molybdenum was found to increase in the same mixture.

Tämä diplomityö koostuu kirjallisuusselvityksestä sekä kokeellisesta osasta. Kirjallisuusosuudessa on selvitetty erilaisista yhdyskuntajätteen käsittelyprosesseista, erityisesti sekajätteen mekaanis-biologisesta käsittelystä ja jätteenpoltosta, peräisin olevien ja kaatopaikalle sijoitettavien jäännösjakeiden tärkeimpiä ominaisuuksia, kuten liukoisuusominaisuuksia, biohajoavuutta ja geoteknisiä ominaisuuksia sekä jäännösjakeiden kaatopaikkakäyttäytymistä. Kirjallisuusosassa on myös esitelty ulkomailla saatuja kokemuksia erilaisten jäännösjakeiden yhteissijoituskokeista.

Kokeellisessa osassa on keskitytty erilaisten liukoisuustestien avulla tutkimaan, millaisia vaikutuksia mekaanis-biologisen jätteenkäsittelyn biologisen vaiheen jäännösjakeen yhteissijoituksella yhdessä jätteenpolton pohjakuonan tai raskasmetalleilla pilaantuneen maan kanssa on jätetäyttöjen läpi suotautuvaan veteen. Liukoisuuskokeet käsittivät ravistelu-, pH-staattisia ja kolonnitestejä sekä lähtömateriaaleilla että näistä muodostetuilla seoksilla.

Liukoisuuskokeissa havaittiin erityisesti antimonin liukoisuuden huomattavasti lisääntyneen sijoitettaessa koejärjestelyin mekaanis-biologisesti käsiteltyä jätettä sekoitettuna jätteenpolton pohjakuonan kanssa. Varsinkin pohjakuonassa rikastuneena olevan antimonin kasvaneen liukoisuuden seoksissa on päätelty johtuvan mekaanisbiologisesti käsitellystä jätteestä liukenevasta orgaanisesta hiilestä, joka mahdollisesti kompleksoituu pohjakuonan sisältämän antimonin kanssa. Myös kadmiumin ja molybdeenin liukoisuuden havaittiin kasvaneen samassa seoksessa.