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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:hbz:385-6383
URL: http://ubt.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2011/638/


Comparative Study of Physical and Chemical Characteristics of the Mechanically and Biologically Treated Waste from Luxembourg, Germany and Thailand.

Vergleichende Untersuchungen der physiko-chemischen Eigenschaften von mechanisch-biologisch behandelten Abfällen aus Luxemburg, Deutschland und Thailand.

Pimolthai Pattaraporn

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SWD-Schlagwörter: Abfall , Mechanische Eigenschaft , Physikalische Eigenschaft , Luxemburg , Deutschland , Mechanisch-biologische Abfallbehandlung , Thailand
Freie Schlagwörter (Deutsch): Mechanisch-biologische Verfahren, vorbehandelter Abfälle, Eigenschaften der vorbehandelte Abfälle, MBA-Technologie
Freie Schlagwörter (Englisch): Mechanical and biological treatment, pretreated waste, characteristics of pre-treated waste, MBT technology
Institut: Geographie und Geowissenschaften
Fakultät: Fachbereich 6
DDC-Sachgruppe: Geowissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Wagner, Jean-Frank (Prof.Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 08.11.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 01.04.2011
Kurzfassung auf Englisch: Mechanical and Biological Treatment (MBT) generally aims to reduce the amount of solid waste and emissions in landfills and enhance the recoveries. MBT technology has been studied in various countries in Europe and Asia. Techniques of solid waste treatment are distinctly different in the study areas. A better understanding of MBT waste characteristics can lead to an optimization of the MBT technology.
For a sustainable waste management, it is essential to determine the characteristics of the final MBT waste, the effectiveness of the treatment system as well as the potential application of the final material regarding future utilization. This study aims to define and compare the characteristics of the final MBT materials in the following countries:
• Luxembourg (using a high degree technology): Fridhaff in Diekirch/Erpeldangern
• Germany (using a well regulated technology): Singhofen in Rhein-Lahn district
• Thailand (using a low cost technology): Phitsanulok in Phitsanulok province. The three countries were chosen for this comparative study due to their unique performance in the MBT implementation. The samples were taken from the composting heaps of the final treatment process prior to sending them to landfills, using a random sampling standard strategy from August 2008 onwards. The size of the sample was reduced to manageable sizes before characterization. The size reduction was achieved by the quartering method.
The samples were first analyzed for the size fraction on the day of collection. They were screened into three fractions by the method of dry sieving: small size with a diameter of < 10 mm, medium size with a diameter of 10 – 40 mm and large size with a diameter of > 40 mm. These fractions were further analyzed for their physical and chemical parameters such as particle size distribution (total into 12 size fractions), particle shape, porosity, composition, water content, water retention capacity and respiratory activity. The extracted eluate was analyzed for pH-value, heavy metals (lead, cadmium and arsenic), chemical oxygen demand, ammonium, sulfate and chloride. In order to describe and evaluate the potential application of the small size material as a final cover of landfills, the fraction of small size samples were tested for the geotechnical properties as well. The geotechnical parameters were the compaction test, permeability test and shear strength test. The detailed description of the treatment facilities and methods of the study areas were included in the results.
The samples from the three countries are visibly smaller than waste without pretreatment. Maximum particle size is found to be less than 100 mm. The samples are found to consist of dust to coarse fractions. The small size with a diameter of < 10 mm was highest in the sample from Germany (average 60% by weight), secondly in the sample from Luxembourg (average 43% by weight) and lowest in the sample from Thailand (average 15% by weight). The content of biodegradable material generally increased with decreasing particle sizes.
Primary components are organic, plastics, fibrous materials and inert materials (glass and ceramics). The percentage of each components greatly depends on the MBT process of each country. Other important characteristics are significantly reduced water content, reduced total organic carbon and reduced potential heavy metals. The geotechnical results show that the small fraction is highly compact, has a low permeability and lot of water adsorbed material. The utilization of MBT material in this study shows a good trend as it proved to be a safe material which contained very low amounts of loadings and concentrations of chemical oxygen demand, ammonium, and heavy metals. The organic part can be developed to be a soil conditioner. It is also suitably utilized as a bio-filter layer in the final cover of landfill or as a temporary cover during the MBT process.
This study showed how to identify the most appropriate technology for municipal solid waste disposal through the study of waste characterization.
Kurzfassung auf Deutsch: Mechanische und Biologische Abfallbehandlung (MBA) zielt generell darauf den Betrag von festen Abfällen und Emissionen auf Deponien zu verringern und zur Verbesserung der Regenerierung der Böden. Die MBA-Technologie wurde in verschiedenen Ländern im Rahmen der europäischen und asiatischen Ländern untersucht. Techniken der Behandlung fester Abfälle sind deutlich unterschiedlich in den verschiedenen Untersuchungsgebieten.
Ein besseres Verständnis der Eigenschaften von MBA Abfällen kann zu einer Optimierung der MBA-Technologie führen. Für eine nachhaltige Abfallwirtschaft, ist es wichtig, die Merkmale der endgültigen MBA Abfälle zu ermitteln, die Wirksamkeit der Behandlungs-Systeme und die mögliche Anwendung des fertigen Materials hinsichtlich der künftigen Nutzung. Diese Studie hat zum Ziel die Merkmale der endgültigen MBA Materialien in den folgenden Ländern zu vergleichen:
• Luxemburg (mit einem hohen Grad an Technologie): Fridhaff in Diekirch/Erpeldange
• Deutschland (mit einer gut geregelten Technologie): Singhofen in Rhein-Lahn Kreis
• Thailand (mit einer Low-cost Technologie): Phitsanulok in Phitsanulok Provinz
Die drei Länder wurden für diese vergleichende Studie aufgrund ihrer einzigartigen Leistungen in der MBA Umsetzung ausgewählt. Die Proben wurden nach dem letzten Behandlungsprozess aus der Kompostierung heraus genommen bevor sie zur Deponie gesendet wurden. Die Proben wurden nach einer Standard Zufallsstrategie seit August 2008 aus der kompostierung herausgenommen. Die Größe der Stichprobe wurde auf eine benutzbare Menge reduziert um Charakterisierung zur ermöglichen. Die Verkleinerung wurde erreicht durch die vier Mengen Methode.
Die Proben wurden nach dem jeweils endgültigen Verarbeitungsprozesses aus den Komposthaufen genommen, bevor sie auf die Deponien gesendet wurden. Die Proben wurden durch Trocken-Siebung in drei Gruppen getrennt: eine Feinfraktion mit einem Durchmesser von < 10 mm, eine mittlere Fraktion mit einem Durchmesser von 10 bis 40 mm und eine grobe mit einem Durchmesser von > 40 mm. Die Proben wurden auf ihre physikalischen und chemischen Parameter wie Partikelgröße, Partikelform, Porosität, Zusammensetzung, Wassergehalt, Wasserrückhaltevermögen und Atmungsaktivität un- tersucht. Die extrahierten Eluate wurden auf folgende Werte untersucht: pH-Wert, Schwermetalle, chemischer Sauerstoffbedarf, Ammonium, Sulfat und Chlorid. Um die mögliche Anwendung der Feinfaktion als Material für eine endgültige Deponieabdeckung zu bewerten, wurden die Proben auch auf ihre geotechnischen Eigenschaften getestet. Die geotechnischen Parameter waren die Verdichtung, Durchlässigkeit und Scherfestigkeit.
Die MBA-Proben aus den drei Ländern sind deutlich kleiner als Abfälle ohne Vorbe- handlung. Die maximale Partikelgröße beträgt weniger als 100 mm. Die Korngrößen reichen von Schluff bis Kies-größe.
Die Feinfacktion mit einem Durchmesser von < 10 mm war am größten in der Probe aus Deutschland (durchschnittlich 60 Gew.%), gefolgt von der Probe aus Luxemburg (durchschnittlich 43 Gew.%) und am niedrigsten in der Probe aus Thailand (durch- schnittlich 15 Gew.%). Der Gehalt an biologisch abbaubarem Material erhöht sich in der Regel mit einer abnehmenden Partikelgröße. Die Hauptkomponenten sind Kompost, Kunststoffe, Faserstoffe und inerte Materialien (Glas und Keramik). Der Anteil der einzelnen Komponenten hängt stark von dem MBA-Prozess des jeweiligen Landes ab. Weitere wichtige Merkmale sind ein signifikant reduzierter Wassergehalt, ein reduzierter Gesamtanteil an organischem Kohlenstoff und reduzierte Schwermetall gehalte. Die geotechnischen Ergebnisse zeigen, dass die feinen Fraktionen sehr kompakt sind, eine geringe Durchlässigkeit haben und viel Wasser adsorbieren.
Die Nutzung von MBA Material in dieser Studie zeigt eine deutlich Tendenz, dass es sich um ein sicheres Material handelt, welches sehr geringe Mengen an Belastungen wie Kohlenstoff, Ammonium und Schwermetalle enthält. Der Kompostteil kann zu einem Bodenverbesserer entwickelt werden. Er ist auch geeignet als eine Biofilterschicht für eine endgültige Deponieabdeckung oder als temporäre Abdeckung während des MBA- Prozesses.
Diese Arbeit zeigt, wie man durch das Studium der Charakterisierung von Abfällen die am besten geeignete MBA-Technologie für kommunale feste Abfälle identifiziert.

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