Sastav pepela dobivenog spaljivanjem mulja

Potrebno je naglasiti da u svijetu postoje brojna pozitivna iskustva vezana za ponovnu upotrebu pepela dobivenog u procesu termičke obrade mulja na UPOV-ima dok su određena znanstvena istraživanja još uvijek u tijeku, a konstantno se pokreću i novi istraživački projekti. Mogućnost ponovne upotrebe mulja (pepela) u velikoj mjeri ovisi o njegovom sastavu, prije svega kemijskom. Helena Lopes et al. (2003) i Chen et al. (2013) iskazuju značajan utjecaj porijekla otpadnih voda te vrste i količine aditiva tijekom njihove obrade kao i obrade mulja na precizniji sastav pepela i njegova svojstva. Navedeno naglašava važnost ispitivanja kakvoće i sastava pepela u različitim okolnostima, u odnosu na kakvoću otpadne vode i primijenjene tehnološke procese na UPOV-u. Stoga rezultate određenih istraživanja koja su rađena s muljevima čiji se sastav razlikuje od muljeva generiranih na području Hrvatske treba uzeti s određenim oprezom. Primjerice, u Hrvatskoj je tijekom posljednja dva desetljeća znatno opala industrijska proizvodnja, što je rezultiralo značajnim promjenama količina i sastava otpadnih voda koje dotječu na UPOV-e, a samim tim i na sastav muljeva. Isto tako, sastav mulja i pepela koji se generira na UPOV-ima u značajnoj mjeri ovisi o tehnološkom procesu pročišćavanja vode i same obrade mulja.

Više je vrsta peći koje se koriste za termičku obradu mulja. Najčešće korištene su peći s izgaranjem u vrtložnom sloju (eng. fluidised bed) (Monzo et al., 2003; Cyr et al., 2007; Garces et al., 2008; FHWA-RD-97-148, 2012; Donatello et al., 2013). Od ostalih tipova koristi se modularna spalionica (Pan et al., 2003) i električna prigušena peć (eng. electrical muffle furnace) (Tantawy et al., 2012). Kalorijska vrijednost mulja slična je onoj smeđeg ugljena, ali treba obratiti pozornost na činjenicu da je to kalorijska vrijednost organskog dijela mulja, dok anorganski dio nema kalorijsku vrijednost. Stoga je prije procesa termičke obrade na UPOV-u potrebno obraditi mulj uz postizanje udjela suhe tvari u mulju unutar raspona 28-33 %ST, kako bi moglo doći do auto-termičkog sagorijevanja bez dodavanja vanjskog goriva za održavanje procesa (Donatello et al. 2013). U ovom stadiju mulj ima kalorijsku vrijednost u rasponu 12-20 MJ/kg (Donatello et al., 2004). Klasični procesi obrade mulja na svim UPOV-ima podrazumijevaju postizanje sadržaja udjela suhe tvari unutar traženih granica.

Glavni kemijski elementi sadržani u pepelu kao nusproduktu termičke obrade mulja su silicij, aluminij, kalcij i fosfor. Kristalni oblici tih elemenata su nepromjenjivi kvarc (SiO2), Ca3(PO4)2 i hematit (Fe2O3). Srednja veličina čestica pepela kreće se od 8 do 263 μm, s česticama veličine do približno 700 μm. Točan raspon veličina čestica pepela ovisi o sastavu otpadne vode i tehnološkim postupcima pročišćavanja i obrade mulja (Donatello et al., 2013). Struktura pepela je porozna, s česticama nepravilna oblika koje ga čine praškastim materijalom, a karakteriziraju neplastična svojstva (Cyr et al., 2007).

Stvarna specifična težina pepela varira prema pojedinim autorima (ali ne značajnije): 2,3 – 3,2 g/cm3 (Chen et al., 2013), 2,62 g/cm3 (Garces et al., 2008), 2,86 g/cm3 (Merino et al., 2005).

Čak i na uređajima koji rade u sličnim uvjetima, udio glavnih elemenata sadržanih u pepelu može značajno varirati (Weisbusch et al., 1997; Anderson et al., 2003). Elementi prisutni u pepelu s manjim udjelima mogu još značajnije varirati i biti pod značajnim utjecajem prirode industrijske aktivnosti u predmetnom području.

Metali poput žive, kadmija, antimona, arsena i olova trebali bi spaljivanjem sagorjeti (Elled et al., 2007) Ipak, u pepelu se pronalaze metali u tragovima uslijed njihove kondenzacije na česticama pepela nakon smanjivanje temperature unutar spalionice. Ukoliko se pepeo nakon termičke obrade odlaže, glavni problem po pitanju izluživanja teških metala predstavljaju antimon, molibden i selen. Prema tom kriteriju takav pepeo u većini zemalja ne bi bio pogodan za odlaganje na odlagališta neopasnog otpada (Donatello et al., 2010; Chen et al., 2013).