Document

Preliminary investigation of primary battery consumption, their waste management strategies in Oman, and zinc release from batteries through leachate experiment.

Other titles
التحقيق الأولي في الاستهلاك استهلاك البطاريات الأولية، واستراتيجيات إدارة نفاياتها في سلطنة عمان، وتتبع تلوث المعادن في مدافن النفايات من خلال تجربة الراشح
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2023
Language
English
English abstract
Worldwide, consumers prefer using single-used primary batteries over rechargeable secondary batteries, as they are maintenance-free and low-cost. In Oman, primary data on the primary batteries' consumption rate is not available as well as the regulations related to the management. This study is considered the first study in Oman, which is mainly focused on three main aspects, the assessment of primary batteries consumption, their waste management, and investigating their environmental impact in the landfills. The area of the study was done at Wilayat A' Seeb in Muscat Governorate for three sources namely households, educational institutions, and other institutions. Spent primary batteries were collected from the three sources purposely to investigate the types of batteries consumed within these sources. Special boxes designed for the collection were distributed in 22 educational institutions, 2 hospitals, 2 public service institutions, and 2 military establishments to collect their spent batteries within 3 – 4 months. Approximately 83 Kg of battery waste was collected from the sources with 3294 units of batteries. Alkaline batteries were found to have the highest percentage (60.8%), followed by Zinc-carbon batteries with a percentage of 34.4%. Approximately 60% of the alkaline batteries were collected from the other institutions alone. The estimation of the batteries' consumption, their waste management, and consumer awareness toward their environmental impact was investigated through a survey specified for each source located at Wilayat A' Seeb. Approximately 400 respondents from households, and 69 respondents from educational institutions, 33 respondents from other institutions participated in the survey. The survey results showed that alkaline batteries are more preferably used in other institutions followed by educational institutions, and then in households with 82%, 74%, and 62% respectively. On the other hand, Zinc-carbon batteries were more consumed compared to other sources by 28%. The study also revealed that higher education institutions and private schools were the large consumers with a purchase cost of more than 100 OMR per year, by 60% and 40%, respectively. It was also found that about 55% of the health sector consumes more than 300 batteries during the year, at a purchase cost of 100-200 OMR. However, more than 94% of households, and about 60% of institutions, used to dispose of battery waste with MSW. While the results also showed a quite good percentage of spent batteries collected in recycling bins in other institutions and educational institutions by 18.2% and 8.7% respectively. The survey's results also indicated that most of the households' respondents were not sufficiently aware of the environmental impact of battery waste may pose, while laboratory technicians in educational institutions and maintenance and support staff in other institutions were more aware compared to other professionals. The environmental impact of dumping battery waste in the landfill was investigated by simulating the landfill in a column experiment which mainly relied on the interaction between the infiltrate input and the solid waste inside the column. By using three types of treatments, 100% battery, 100% MSW, and Mixed (95% MSW & 5% battery), results showed the release of Zn was 100% battery > Mixed > 100% MSW, which eventually proved the impact of mixing battery waste with MSW in the landfill. The effect of different pH and volume of the input added was investigated on the release of Zn metal. The results showed that leachate generated with acidic input (pH4) was lower than neutral input (pH7). Results also showed that the acidic input lowered the pH of generated leachate, hence lowering the Zn concentration. On the other hand, leachate generated from neutral input was found with higher Zn concentration, and with higher volume input (200 ml / 5 days), Zn concentration was increased more at both 100% battery and mixed columns. The results of this research can give a general view of the extent of battery consumption in Oman, and thus the amount of waste generated can be estimated accordingly. More studies on the estimation of battery waste generation are highly recommended to help the decision makers make the right regulations and policies of battery waste management suitable to be applied in Oman.
Arabic abstract
في جميع أنحاء العالم، يفضل المستهلكون استخدام البطاريات الأولية - أحادية الأستخدام - على البطاريات الثانوية القابلة لإعادة الشحن، لأنها لا تتطلب صيانة وتكون منخفضة التكلفة. في سلطنة ُعمان، لا تتوفر البيانات الأولية حول معدل استهلاك البطاريات الأساسية بالأضافة إلى اللوائح المتعلقة ب إدارة نفاياتها. تعتبر هذه الدراسة هي الدراسة الأولى في سلطنة ُعمان، والتي تركز بشكل أساسي على ثالثة جوانب رئيسة، و هي تقييم استهلاك البطاريات الأولية، وإدارة نفاياتها، والتحقق من تأثيرها البيئي الُمحتمل في مكب النفايات. ُ أجريت منطقة الدراسة بوالية السيب بمحافظة مسقط لثالثة مصادر و هي الأسر، والمؤسسات التعليمية، والمؤسسات الأخرى. تم جمع البطاريات الأولية المستهلكة من المصادر الثالثة عن قصد للتحقق من أنواع البطاريات المستهلكة داخل هذه المصادر. تم توزيع صناديق خاصة مصممة من أجل عملية التجميع في 22 مؤسسة تعليمية، ومستشفيين، ومؤسستين للخ دمات العامة، ومؤسستين عسكريتين وذلك من أجل استالم البطاريات المستهلكة في غضون 3 – 4 أشهر. تم جمع تقريًبا 83 كجم من نفايات البطاريات من المصادر مع 3294 وحدة من البطاريات. تم العثور على أعلى نسبة للبطاريات القلوية ) ٪60.8(، تليها بطاريات الزنك-كربون بنسبة .٪34.4 تم جمع ما يقارب ٪60 من البطاريات القلوية من المؤسسات الأخرى وحدها. تم التحقق من تقدير استهلاك البطاريات، وإدارة نفاياتها، ووعي المستهلك بتأثيرها البيئي وذلك من خلال مسح محدد لكل مصدر يقع في والية السيب. شارك في المسح ما يقار ب من 400 مستجيب من الأسر، و 69 مشار ًكا من المؤسسات التعليمية، و 33 مشار ًكا من مؤسسات أخرى. أظهرت نتائج المسح أن البطاريات القلوية يفضل استخدامها في المؤسسات الأخرى تليها المؤسسات التعليمية، ثم في المنازل بنسبة ٪82 و ٪74 و ٪62 على التوالي. من ناحية أخرى، كانت بطاريات الزنك-كربون أكثر استهلاًكا عند الأسر مقارنة بالمصادر الأخرى بنسبة .٪28 وكشفت الدراسة أيضا أن مؤسسات التعليم العالي والمدارس الخاصة كانت من كبار المستهلكين بتكلفة شراء تزيد عن 100 ريال عماني سنوًيا، بنسبة ٪60 و ٪40 على التوالي. كما وجد أن حوالي ٪55 من القطاع الصحي يستهلك أكثر من 300 بطارية خلال العام، بتكلفة شراء 100 – 200 لريال عماني. ومع ذلك، فإن أكثر من ٪94 من الأسر وحوالي ٪60 من المؤسسات تتخلص من نفايات البطاريات برميها مع نفايات البلدية الصلبة في مكب النفايات. بينما أظهرت النتائج أي ًضا أن نسبة جيدة ج ًدا من البطاريات المستهلكة يتم جمعها في صناديق إعادة التدوير في المؤسسات والمؤسسات التعليمية الأخرى بنسبة ٪18.2 و ٪8.7 على التوالي. أشارت نتائج المسح أي ًضا إلى أن معظم المستجيبين لألسر لم يكونوا على دراية كافية بالتأثير البيئي الذي قد تشكله نفايات البطاريات، في حين كان فنيو المختبرات في المؤسسات التعليمية وموظفو الصيانة والدعم في المؤسسات الأخرى أكثر وعيا . ً مقارنة بالمهنيين الأخرين تم دراسة الأثر البيئي لطمر نفايات البطاريات في المكب من خلال محاكاة المكب في تجربة العمود والتي اعتمدت بشكل أساسي على التفاعل بين المدخالت المتسربة والمخلفات الصلبة داخل العمود. باستخدام ثالثة أنواع من العالجات، ٪100 بطارية، ٪100 نفايات البلدية الصلبة، ومختلط ) %5 بطاريات و %95 نفايات البلدية الصلبة(، أظهرت النتائج أن إطالق معدن الزنك كان ٪100 بطارية < مختلط < ٪100 نفايات البلدية المختلطة، والتي أثبت ت في النهاية تأثير خلط نفايات البطاريات مع النفايات الصلبة البلدية في مكب النفايات. تم فحص تأثير الأس الهيدروجيني المختلف وحجم المدخالت المضافة على إطالق معدن الزنك. أظهرت النتائج أن المادة المترشحة الناتجة عن المدخالت الحمضية (4pH (كانت أقل من المدخالت المحايدة(7pH (. أظهرت النتائج أي ًضا أن XVI ف ض من الرقم الهيدروجيني للمادة المترشحة، وبالتالي تُخفض من تركيز الزنك الناتج في العصارة. من المدخالت الحمضية تُخ ناحية أخرى، تم العثور على العصارة الناتجة من المدخالت المحايدة مع تركيز أعلى من الزنك، ومع زيادة حجم المدخالت ) 200 مل / 5 أيام(، زاد تركيز الزنك أكثر في كل من البطارية ٪100 والأعمدة المختلطة. ا يمكن أن تعطي نتائج هذا البحث نظرة عامة عن مدى استهلاك البطاريات في ُعمان، وبالتالي يمكن تقدير كمية النفايات الناتجة وفقً لذلك. يوصى بشدة بإجراء مزيد من الدراسات حول تقدير توليد نفايات البطاريات لمساعدة صانعي القرار على وضع اللوائح والسياسات الصحيحة إلدارة نفايات البطاريات المناسبة للتطبيق في سلطنة ُعمان.
Category
Theses and Dissertations