Ocena właściwości chemicznych i geotechnicznych mieszaniny popiołowo-żużlowej z Elektrowni Skawina SA w modelowym badaniu zapory ziemnej

• Autorzy: Cholewa M. , Szwalec A. , Mundala P.

Warianty tytułu

EN

Chemical and geotechnical proprieties of ash-slag mixture from Skawina Power Plant tested in a model study of earthen dam

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W modelu zapory ziemnej zbudowanej w korycie hydraulicznym badano podstawowe właściwości chemiczne i geotechniczne mieszaniny popiołowo-żużlowej, pozyskanej z Elektrowni Skawina SA. Dysponując piezometrami pozwalającymi ująć wody: górną, dolną oraz filtrującą przez nasyp, badano ich jakość po dobowej i dwudziestopięciodobowej ekspozycji. Wykorzystano wodę wodociągową – ze względu na lokalizację jednostki była to woda z Wodociągów Krakowskich. Z właściwości fizycznych badano skład granulometryczny gruntu, wskaźnik różnoziarnistości, wilgotność naturalną, gęstość objętościową, gęstość objętościową szkieletu, wilgotność optymalną, maksymalną gęstość objętościową szkieletu, współczynnik filtracji. Sklasyfikowano grunt według norm PN-B-02481:1998 i PKN-CEN ISO/TS 17892-4:2009. Wykreślono krzywą filtracji. Materiał nasypu – z uwagi na jego parametry geotechniczne – bardzo łatwo poddawał się zjawisku sufozji. Pomierzone objętościowe natężenie przepływu było w przedziale 1700–2500 cm3 · godz.–1. Z właściwości chemicznych badano stężenia ośmiu metali, konduktancję i pH wód dolnej, górnej i z korpusu zapory przy ekspozycjach po jednej i dwudziestu pięciu dobach. Warunki ługowalności badanych składników były odmienne od założonych w normie [Rozporządzenie… 1999], jednak znacznie bardziej zbliżone do warunków na pograniczu budowla wodna – ekosystem. Analizując zawartości metali, wartości pH oraz kondunktancji w odciekach uzyskiwanych z piezometrów rozmieszczonych w modelu zapory, należy stwierdzić, iż badany materiał wpływa na zmianę chemizmu wód mających z nim bezpośredni kontakt, szczególnie w odniesieniu do zawartości Na, K, Ca i Mg, przekraczając dopuszczalne dla wód powierzchniowych i podziemnych normy [Rozporządzenie… 2008, Rozporządzenie... 2011]. Ołów, kadm oraz chrom występują w stosunkowo wyrównanych zakresach w obu okresach ekspozycji, spełniając równocześnie dopuszczalne normy dla wód powierzchownych i podziemnych oraz normy w przypadku wprowadzaniu ścieków do wód lub ziemi [Rozporządzenie…2006, Rozporządzenie…2008, Rozporządzenie... 2011].

EN

Basic chemical and geotechnical properties of an ash-slag mixture from Skawina Power Plant were tested in a dam model, which was built in a medium-sized apparatus for testing the filtration through the embankment models. Piezometers in the apparatus allowed taking samples of the upper water, lower water and water filtrating throughout the dam. Tap water was used in the experiment model, which due to the localization was Krakow city water. Chemical properties were examined for water samples taken after a day and twenty five days of the experiment. From geotechnical properties following were tested: grain size distribution, uniformity coefficient, natural moisture content, wet bulk density, dry density of solid particles, optimum moisture content, maximum dry density of solid particles and permeability coefficient. Soils were classified according to the following standards: PN-B-02481:1998 and PKN-CEN ISO/TS 17892-4:2009. Additionally filtration curve was drawn. Embankment material, due to its geotechnical parameters, very easily succumbed to a suffusion phenomenon. Measured volumetric flows were in the range of 1700–2500 cm3 · hour–1. After a day and again after twenty five days following chemical prosperities of each water (upper, lower, filtrating throughout the embankment material) were tested: conductance, reaction, metal contents (Cd, Cr, Cu, Pb, Ca, K, Mg, Na). Leaching conditions in the experiment were different from those assumed in a standard [Rozporządzenie…1999], however they were much closer to the ones on the borderline of ecosystem and water construction. It was stated that the tested ash-slag mixture has an influence on the tap water used in experiment, particularly in case of reaction, conductance and metals contents (mainly Na, K, Ca and Mg). Determined sodium, potassium, calcium and manganese contents were higher than allowed in standards for surface and ground water [Rozporządzenie… 2011, Rozporządzenie… 2008]. Cadmium, chromium and lead contents were in narrow ranges (Cd and Cr) often below the spectrophotometer determination level. In all cases determined contents were lower than permissible levels for surface and ground water. Additionally, requirements for substances, which are allowed to be put in water or ground were fulfilled [Rozporządzenie… 2011, Rozporządzenie… 2008, Rozpozrądzenie… 2006].

Słowa kluczowe

PL

zapory wodne; mieszanina popiolowo-zuzlowa; wlasciwosci chemiczne; wlasciwosci geotechniczne; oddzialywanie na srodowisko; badania modelowe

EN

dam; ash-slag mixture; chemical property; geotechnical property; environmental impact; model research

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2014
• Tom: 13
• Numer: 4
• Opis fizyczny: s.45-54,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Cholewa M.

• Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, al.Mickiewicza 24/28, 30–059 Kraków

autor

Szwalec A.

• Katedra Ekologii, Klimatologii i Ochrony Powietrza, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, al.Mickiewicza 24/28, p. 201A, 30-059 Kraków

autor

Mundala P.

• Katedra Ekologii, Klimatologii i Ochrony Powietrza, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, al.Mickiewicza 24/28, p. 201A, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Adamczyk Z., Skrzypczak K., 2004. Wymywanie metali ciężkich z popiołów lotnych Elektrowni Opole w zależności od pH roztworów ługujących. Ochr. Powiet. Probl. Odpad. 6, 215–219.
• Boroń K., Ryczek M., 1993. The effect of the power-plant ash yard in Przezchlebie on pollution of soils and plants in the adjacent area. 4-th Intern. Symp. on the Reclamation, Treatment and Utilization of Coal Mining Wastes, Krakow, Poland, September 6–10, t. II, 553–559.
• Boroń K., Ryczek M., 1997. The influence of the power plant ash yard in Przezchlebie on some chemical properties of adjacent soils and plants. Green 2: Contaminated and derelict lands. London – Tokyo – Reston (USA) – Victoria (Australia), 103–109.
• Cholewa M., Baran P., 2013. Modeling of permeability flow in embankments formed from ash-slag mixture. Ann. Set The Environ. Prot. – Rocz. Ochr. Środ. 15, 479–491.
• Cholewa M., 2008. Modelowe badania filtracji przez nasypy hydrotechniczne wykonane z gruntów antropogenicznych. Przeg. Górn. 11/12, 49–55.
• Drozhzhin V.S., Shpirt M.Y., Danilin L.D., Kuvalev M.D., Pikulin I.V., Potemkin G.A., Redyushev S.A., 2008. Formation processes and main properties of hollow aluminosilicate microspheres in fly ash from thermal power stations. Solid Fuel Chem. 42(2), 107–119.
• Fenelonov V.B., Mel’gunov M.S., Parmon V.N., 2010. The properties of cenospheres and the mechanism of their formation during high-temperature coal combustion at thermal power plants. KONA, Power Partic. J. 28, 189–208.
• Góra E., 1986. Wpływ popiołów z węgla kamiennego na plonowanie roślin. Zesz. Nauk. AR Krak., Rozpr. Habil. 101.
• Gruchot A., Szwalec A., Mundała P., 2012. Geotechnical and chemical characteristics of ash and slag mixture of Skawina Power Plant (Poland). Geologija, Vilnius 54(2), 27–34.
• Gruchot A., Szwalec A., Mundała P., 2013. Chemical and geotechnical properties of ash-slag mixture from “Czajka” landfill near Tarnow. Ochr. Środ. Zas. Nat. 24, 2(56), 1–6.
• Haustein E., Quant B., 2011. Charakterystyka wybranych właściwości mikrosfer –frakcji popiołu lotnego – ubocznego produktu spalania węgla kamiennego. Gospod. Surow. Mineral. 27(3), 95–111.
• Hirajima T., Petrus H.T.B.M., Oosak o Y., Nonaka M., Sasaki K., Ando T., 2010. Recovery of cenospheres fromcoal fly ash using a dry separation process: Separation estimation and potential application. Intern. J. Miner. Process. 95, 18–24.
• Kabata-Pendias A., Pendias H., 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa.
• Kapuściński T., Strzałkowska E., 2005. Ługowalność pierwiastków podstawowych i śladowych z odpadów paleniskowych lokowanych w wyrobiskach górniczych. Gospod. Surow. Mineral. 21(3), 37–46.
• Kuśnierova M., Praśćakova M., Ćablik V., Fećko P., 2011. Energetic wastes as an equivalent for primary non metallic materials. J. Polish Mineral Engineering Society 1(27), 73–79.

Identyfikatory

DOI

10.15576/ASP.FC/2014.13.4.45