Η παρούσα Δ.Ε περιλαμβάνει θεωρητικό (2ο έως και 5ο κεφάλαιο) και πειραματικό μέρος (6ο έως και 8ο), έχοντας ως βασικό της αντικείμενό την Σταθεροποίηση-Στερεοποίηση (Σ/Σ) της τέφρας από την αποτέφρωση ΕΑΥΜ (ΤΑΕΑΥΜ), και δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στην Σταθεροποίηση-Στερεοποίηση της μέσω της τεχνολογίας της Αλκαλικής ενεργοποίησης - Γεωπολυμερισμού, στην οποία και αναφέρεται αποκλειστικά το πειραματικό μέρος.
Το 2ο κεφάλαιο παρέχει γενικές πληροφορίες κυρίως σχετικά με την ταξινόμηση και τον χαρακτηρισμό των Ε.Α σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή και Αμερικανική Νομοθεσία, και με την παραγωγή και διαχείριση των Ε.Α στην Ελλάδα κατά την τελευταία δεκαετία.
Στο 3ο κεφάλαιο παρουσιάζεται αρχικά η ταξινόμηση των ΑΥΜ σύμφωνα με τον ΠΟΥ και την Εθνική Νομοθεσία, οι πηγές παραγωγής των ΑΥΜ και οι παράγοντες που επηρεάζουν το ρυθμό παραγωγής. Εν συνεχεία, και κατόπιν μίας συνοπτικής αναφοράς στο υφιστάμενο θεσμοθετημένο πλαίσιο διαχείρισης των ΑΥΜ στην Ελλάδα, περιγράφονται αναλυτικότερα οι διάφορες τεχνολογίες επεξεργασίας ΕΑΥΜ που χρησιμοποιούνται σε παγκόσμιο επίπεδο.
Το 4ο κεφάλαιο αναφέρεται στην τεχνολογία της αποτέφρωσης των ΕΑΥΜ και δίδεται ιδιαίτερη έμφαση στα στερεά υπολείμματα της και στους τοξικούς ρύπους που περιέχουν. Ακολούθως παρουσιάζονται οι εν δυνάμει δυσμενείς επιπτώσεις των ρύπων αυτών στη δημόσια υγεία, και το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με μία συνοπτική παρουσίαση της μονάδας αποτέφρωσης ΕΑΥΜ στο Ν.Αττικής.
Το 5ο κεφάλαιο είναι και το πιο σημαντικό του θεωρητικού μέρους καθώς αναφέρεται στις διεργασίες Σταθεροποίησης-Στερεοποίησης. Αρχικά αναλύονται οι όροι της Σ/Σ, περιγράφονται οι βασικοί μηχανισμοί αδρανοποίησης των επικίνδυνων συστατικών των αποβλήτων, και γίνεται αναφορά στα γενικά πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα των διεργασιών Σ/Σ και στα γενικά κριτήρια επιλογής της εκάστοτε κατάλληλης μεθόδου. Εν συνεχεία παρέχονται βασικές πληροφορίες για τα διάφορα συστήματα Σ/Σ που χρησιμοποιούνται σε βιομηχανική κλίμακα, και περιγράφονται λεπτομερέστερα εκείνα που είναι συμβατά για την Σ/Σ ΤΑΕΑΥΜ. Ακολούθως παρατίθενται συγκεκριμένα παραδείγματα Σ/Σ ΤΑΕΑΥΜ με διάφορες μεθόδους, αντλούμενα από δημοσιεύσεις σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με μία σχετικά λεπτομερή εισαγωγή στην τεχνολογία της αλκαλικής ενεργοποίησης-γεωπολυμερισμού. Τα θέματα που παρουσιάζονται στο τελευταίο αυτό μέρος του κεφαλαίου είναι κατά σειρά τα εξής: H χρησιμοποιούμενη ορολογία για τον χαρακτηρισμό των γεωπολυμερών ανάλογα με τη μικροδομή τους, ο τρόπος σύνθεσης και η χημεία των ανόργανων πολυμερών που παράγονται με τη μέθοδο της αλκαλικής ενεργοποίησης, η συσχέτισή τους με τους φυσικούς ζεόλιθους, οι παράγοντες που καθορίζουν την αντοχή τους σε θλίψη, οι γενικές τους ιδιότητες, και τα τεχνικά πεδία εφαρμογής τους.
Το 6ο κεφάλαιο περιλαμβάνει τον πλήρη αναλυτικό χαρακτηρισμό των πρώτων υλών (ΤΑΕΑΥΜ και μετακαολινίτη) με χρήση σύγχρονων τεχνικών που περιλάμβαναν κοκκομετρική ανάλυση, χημική ανάλυση (XRF και ICP-MS), ορυκτολογική ανάλυση (XRD) και δοκιμές εκπλυσιμότητας με χρήση της πρότυπης μεθόδου TCLP καθώς και την περιγραφή της πειραματικής διαδικασίας της αλκαλικής ενεργοποίησης-γεωπολυμερισμού που εφαρμόσθηκε στην παρούσα εργασία.
Στο 7ο κεφάλαιο παρουσιάζονται αναλυτικά τα πειραματικά αποτελέσματα της σύνθεσης των γεωπολυμερών αναφορικά με την επίδραση περιεκτικότητας του μετακαολινίτη, την επίδραση της αναλογίας ανάμιξης των τεφρών ΑΥΜ στο στερεό μείγμα και την επίδραση της περιόδου γήρανσης. Εν συνεχεία δίδονται τα αποτελέσματα του πλήρη αναλυτικό χαρακτηρισμό των παραχθέντων γεωπολυμερών με σκοπό την ανάλυση της μικροδομής τους και την μελέτη των μηχανισμών που έλαβαν χώρα μέσω του γεωπολυμερισμού καθώς και τα αποτελέσματα της δοκιμή τοξικότητας (TCLP) με σκοπό την διερεύνηση της εκχυλισιμότητας των περιεχόμενων βαρέων μετάλλων και κατ’ επέκταση του βαθμού Σ/Σ για τη σωστή διαχείριση των επικίνδυνων στερεών αποβλήτων.
Τέλος, στο 8ο κεφάλαιο παρατίθενται τα γενικά συμπεράσματα της παρούσας εργασίας καθώς και ορισμένες προτάσεις για μελλοντική έρευνα.
The present thesis includes a theoretical (2nd-5th chapters) and an experimental part (6th-8th chapters), having as its main subject the Stabilization/Solidification (S/S) of the ash produced from hazardous medical waste (HMW) incineration plants. Special emphasis is placed on the S/S of the ash through the alkali activation-geopolymerization technique, to which the experimental part refers exclusively.
Specifically, Chapter 2 provides some general information mainly about the classification and the characterization of hazardous waste according to the European and American legislation, and about the production and management of hazardous waste in Greece during the last decade.
Chapter 3 initially refers to the classification of MW according to “WHO” and to the Greek legislation, the sources of MW production, and the factors that affect the production rate. Subsequently, and after a brief reference to the current institutionalized frame of medical waste management in Greece, the various HMW process technologies that are used world widely are described.
Chapter 4 refers to the technology of incineration of HMW, and particular emphasis is placed on the produced solid residues and their included toxic pollutants. Subsequently, the possible adverse impacts of these pollutants on public health are being presented, and the 4th chapter is completed with a brief presentation of the HMW incineration plant in Attica, Greece.
Chapter 5 is the most important of the theoretical part, since it refers to the S/S processes. Initially, the term of “Stabilization-Solidification” is presented and analyzed in detail as well as the basic mechanisms of inertization of the dangerous constituents of the wastes are described. In addition, a brief reference to the general pros and cons of the S/S processes is given along with the general criteria for the selection of the appropriate S/S method for a specific application needed. Subsequently, basic information on the various S/S systems (that are most commonly used on an industrial level) is provided, with more details about the systems that are suitable for the S/S of the HMW incineration ash. Furthermore, specific examples (derived from publications in international scientific journals) of various methods of S/S of HMW incineration ash are being presented. Chapter 5 concludes with a relatively detailed introduction to the technology of alkali activation-geopolymerization. The relative to geopolymerization topics that are being presented in this last part of the chapter are: The established terminology to determine the geopolymer products according to their microstructure, the synthesis route and the chemistry of the inorganic polymers that are produced via the alkali activation method, their correlation with the natural zeolites, the factors that determine their single axle compressive strength, their general properties, and their technical scopes.
Chapter 6 includes the complete analytical characterization of the raw materials (HMW and metakaolinite) using modern analytical techniques including granulometric analysis, chemical analysis (XRF and ICP-MS), mineralogical analysis (XRD) and leaching tests using the standard TCLP method. Full description of the alkaline activation-geopolymerization experimental process applied in the present work is also provided.
Chapter 7 presents in detail the experimental results of the geopolymers examined regarding the effect of the content of metacolinite, the effect of the mixing ratio of the HMW ash in the solid mixture and the effect of the aging period. The results of the complete analytical characterization of the produced geopolymers are also given in order to analyze their microstructure and further study the mechanisms that took place through the geopolymerization as well as the results of the toxicity tests (TCLP) in order to investigate the extraction of the contained heavy metals and consequently the degree of S / S for the correct hazardous solid waste management.
Finally, Chapter 8 presents the general conclusions of the present thesis as well as some recomendations for future research.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Σταθεροποίηση - στερεοποίηση τέφρας αποτεφρωτήρα νοσοκομειακών αποβλήτων