Advanced

Seasonal and Long-Term Storage of Baled Municipal Solid Waste

Nammari, Diauddin LU (2006)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Samhällets produktion av avfall är ett ständigt pågående problem. Tidigare metodik för att ta hand om avfallet genom att deponera det på soptippar håller på att förändras. Genom beslut inom EU har det kommit krav på sortering av avfallet vilket har lett till att hushållsavfall inte längre kommer att få deponeras. Ett sätt att ta hand om avfall är att förbränna avfallet och använda dess energinnehåll på ett för samhället bra sätt för uppvärmningsändamål eller för produktion av elektricitet. Det vanligaste sättet i Sverige är att använda dess värmeenergi för upphettning av bostäder genom de fjärrvärmesystem som är så vanliga i Sverige. Med vårt klimat är behovet av värme mycket större under... (More)
Popular Abstract in Swedish

Samhällets produktion av avfall är ett ständigt pågående problem. Tidigare metodik för att ta hand om avfallet genom att deponera det på soptippar håller på att förändras. Genom beslut inom EU har det kommit krav på sortering av avfallet vilket har lett till att hushållsavfall inte längre kommer att få deponeras. Ett sätt att ta hand om avfall är att förbränna avfallet och använda dess energinnehåll på ett för samhället bra sätt för uppvärmningsändamål eller för produktion av elektricitet. Det vanligaste sättet i Sverige är att använda dess värmeenergi för upphettning av bostäder genom de fjärrvärmesystem som är så vanliga i Sverige. Med vårt klimat är behovet av värme mycket större under vinterhalvåret medan avfall från förbränning alstras ungefär lika mycket varje månad. Lösningen på detta problem är att förvara en del avfall under den varma perioden av året och förbränna det när det behövs under vinterhalvåret.



Arbetet i denna avhandling berör olika problem rörande hantering och förvaring av hushållsavfall i balar som antingen är helt utan täcking eller också försedda med ett omslag av något material, oftast en plastfilm. Den här avhandlingen studerar sönderdelningsmekanismer av såväl kemisk som mikrobiell natur som sker när avfall lagras i balar. Dessa studier har skett indirekt genom att mäta gasformiga produkter,(CO2, O2, metan, flyktiga organiska föreningar) som bildas samt genom temperaturmätningar i balarna. Dessa studier har sträckt sig över årslånga intervall



Ett problem som man härigenom fått ökad kännedom om är förutom dominerande nedbrytningsmekanismer i balarna också kunskap om vilka illaluktande och kanske också toxiska substanser som man kan förvänta sig vid olika tidpunkter efter att lagringen av hushållsavfall i balar har påbörjats samt om hur detta kan påverkas av hur balarna tillverkas. I emissionerna från alla de undersökta balarna hittar man till exempel skadliga aromatiska ämnen som bensen, toluen och etylbensen och ser också till exempel att i balar av rektangulär form med plastöverdrag dominerar aromatiska ämnen medan estrar dominerar i cylinderformade balar.



Ett annat problem är givetvis att nedbrytning av hushållsavfall under förvaring ger energiförluster. Genom att utnyttja experimentella temperaturmätningar kombinerat med modeller för att beskriva temperaturutvecklingen inom ett förvaringsupplag för balar har det varit möjligt att räkna ut energiförluster och från detta massförluster och till sist hur stora förlusterna blir i kronor. Man får då värden på ungefär 20.4 ±13.6 SEK per bal för rektangulär balar efter 320 dagars förvaring.



Ett tredje problem är att temperaturutveckling i en bal under nedbrytningsprocesserna skulle kunna leda till självantändning. En genomgång av data upptagna från ett stort antal mätningar i flera olika balade avfallsupplag visar dock att riskerna är mycket små eftersom temperaturen aldrig överstiger 70?C, vilket anses bero på den relativt fuktigheten i balarna (45-50%).



Ett fjärde problem är konsekvenserna av en brand i ett avfallsupplag. Även på ställen där självantändning inte borde kunna ske så har bränder uppstått på andra sätt och får då stora ekonomiska konsekvenser och troligen också miljömässiga sådana men det vet man inte så mycket om. I egna försök brändes avfall under kontrollerade former resulterade i att man fick höga halter av exempelvis polyaromatiska kolväten (PAHer) och dioxiner (15 ng/g för summan av PAHs och 4.15 ng/g för naphthalen och 0.06 ng (ITEF-88)/g, 0.07 ng (ITEF-99)/ng och 0.07 ng (Eadons)/g respektive) i bränngaserna. Det är därför en angelägen uppgift att utveckla system som ger begränsade effekter av en brand inom ett balupplag. (Less)
Abstract
Baling of MSW has been extensively used in Sweden and other countries for the storage of energy (biomass for energy) for incineration and production of either and or electricity and heat. Baling is performed in two principally different ways, leading to cylindrical- or rectangular bales. This work has focused on various parameters during the storage of MSW. The first parameters investigated were gaseous emissions CO2, O2, CH4 and volatile organic compounds (VOCs) from cylindrical and rectangular bales wrapped with plastic and unwrapped. A comparison of the two bale types was carried out with regard to VOCs. It was found that cylindrical and rectangular bales differ significantly. The emission of aromatic organic compounds was predominant... (More)
Baling of MSW has been extensively used in Sweden and other countries for the storage of energy (biomass for energy) for incineration and production of either and or electricity and heat. Baling is performed in two principally different ways, leading to cylindrical- or rectangular bales. This work has focused on various parameters during the storage of MSW. The first parameters investigated were gaseous emissions CO2, O2, CH4 and volatile organic compounds (VOCs) from cylindrical and rectangular bales wrapped with plastic and unwrapped. A comparison of the two bale types was carried out with regard to VOCs. It was found that cylindrical and rectangular bales differ significantly. The emission of aromatic organic compounds was predominant in rectangular bales, while esters were predominant in cylindrical bales. Temperature was another parameter investigated. Firstly a comparison of three different interpolation methods: IDW, Thessian and ordinary kriging, was carried to enable accurate interpolation of temperature data. It was found that ordinary kriging was the most appropriate. The interpolation allowed for the 3-dimensional visualization of spatial and temporal distribution of temperature in bale storage. The interpolated temperatures were used to calculate material losses due to microbial degradation. It was estimated that between 10-15% of the structure mineralizes into carbon dioxide in 320 days. The analysis of the temperature distribution from seven different structures showed that the temperature does not increase above 70C. It was concluded that the risk of self ignition is minimal. Even though, fires do occur in storage of bale waste and in order to investigate the risk associated with a bale storage fire, a controlled fire experiment was carried out. The smoke was analyzed for various pollutant including polyaromatic hydrocarbons (PAHs) and dioxins. The concentrations measured were 15 ng/g sum of PAHs, 4.15 ng/g of naphthalene and 0.06 ng (ITEF-88)/g, 0.07 ng (ITEF-99)/ng and 0.07 ng (Eadons)/g respectively. The examples from literature and our own experiments show that waste storage areas should be more protected and prepared for fires, since a fire in a bale storage area can have a very high environmental and financial impact. Taking all in consideration, baling is an excellent method for temporary waste storage, especially for incineration. However baling is not advised as method for permanent storage as in landfills. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • Professor Hansen, Jens Aage, Aalborg University, Aalborg, Denmark
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
pollution control, Environmental technology, Analytisk kemi, Analytical chemistry, Miljöstudier, Environmental studies, Waste storage, Poly aromatic hydrocarbons (PAH), Dioxin, Self ignition, Volatile organic compounds, GC-MS, Temperature, Interpolation, Baling, Cylindrical bales, Rectangular bales, Miljöteknik, kontroll av utsläpp
pages
161 pages
publisher
Department of Analytical Chemistry, Lund University
defense location
Lecture Hall A Centre for Chemistry and Chemical Engineering, Sölvegatan 39, Lund
defense date
2006-06-16 13:15
ISBN
91-7422-118-3
language
English
LU publication?
yes
id
13d42738-7060-4f5e-b244-146c0294231d (old id 546974)
date added to LUP
2007-10-13 11:22:17
date last changed
2016-09-19 08:45:07
@misc{13d42738-7060-4f5e-b244-146c0294231d,
  abstract     = {Baling of MSW has been extensively used in Sweden and other countries for the storage of energy (biomass for energy) for incineration and production of either and or electricity and heat. Baling is performed in two principally different ways, leading to cylindrical- or rectangular bales. This work has focused on various parameters during the storage of MSW. The first parameters investigated were gaseous emissions CO2, O2, CH4 and volatile organic compounds (VOCs) from cylindrical and rectangular bales wrapped with plastic and unwrapped. A comparison of the two bale types was carried out with regard to VOCs. It was found that cylindrical and rectangular bales differ significantly. The emission of aromatic organic compounds was predominant in rectangular bales, while esters were predominant in cylindrical bales. Temperature was another parameter investigated. Firstly a comparison of three different interpolation methods: IDW, Thessian and ordinary kriging, was carried to enable accurate interpolation of temperature data. It was found that ordinary kriging was the most appropriate. The interpolation allowed for the 3-dimensional visualization of spatial and temporal distribution of temperature in bale storage. The interpolated temperatures were used to calculate material losses due to microbial degradation. It was estimated that between 10-15% of the structure mineralizes into carbon dioxide in 320 days. The analysis of the temperature distribution from seven different structures showed that the temperature does not increase above 70C. It was concluded that the risk of self ignition is minimal. Even though, fires do occur in storage of bale waste and in order to investigate the risk associated with a bale storage fire, a controlled fire experiment was carried out. The smoke was analyzed for various pollutant including polyaromatic hydrocarbons (PAHs) and dioxins. The concentrations measured were 15 ng/g sum of PAHs, 4.15 ng/g of naphthalene and 0.06 ng (ITEF-88)/g, 0.07 ng (ITEF-99)/ng and 0.07 ng (Eadons)/g respectively. The examples from literature and our own experiments show that waste storage areas should be more protected and prepared for fires, since a fire in a bale storage area can have a very high environmental and financial impact. Taking all in consideration, baling is an excellent method for temporary waste storage, especially for incineration. However baling is not advised as method for permanent storage as in landfills.},
  author       = {Nammari, Diauddin},
  isbn         = {91-7422-118-3},
  keyword      = {pollution control,Environmental technology,Analytisk kemi,Analytical chemistry,Miljöstudier,Environmental studies,Waste storage,Poly aromatic hydrocarbons (PAH),Dioxin,Self ignition,Volatile organic compounds,GC-MS,Temperature,Interpolation,Baling,Cylindrical bales,Rectangular bales,Miljöteknik,kontroll av utsläpp},
  language     = {eng},
  pages        = {161},
  publisher    = {ARRAY(0x96b6780)},
  title        = {Seasonal and Long-Term Storage of Baled Municipal Solid Waste},
  year         = {2006},
}