Efficient Treatment of Municipal Solid Waste in Incinerators for Energy Production

MSW generation has increased drastically throughout the world surpassing the ability of municipalities to handle it. Treating waste in incinerators with energy recovery have been opted as an environmentally preferred method of waste management. However, waste incineration result in inefficient energy generation. The objective of this chapter is to provide a summary of issues leading to inefficient treatment of MSW and the potentials for improving it. High-temperature corrosion and ash-deposition on heat exchange surfaces are the major causes of inefficiency during waste incineration. Optimizing the operating conditions during incineration reduces the deterrent corrosion and ash deposition problems. The operating conditions can be optimized by conducting a kinetic modelling which identifies the conditions that reduces corrosion rate. These conditions are moisture content ~10 vol.% and SO2 ~250 ppm. Also, use of ecotubes and sergher-boiler prisms ensures high turbulence and mixing within the boiler which reduces the ash problems, thereby improving the incineration efficiency. Sorting of MSW using max Al robotic sorter and removal of alkali chlorides in waste through the use of sink-float process, centrifuge and hydrocyclone separation technologies lowers chlorine load hence lowering the severe ash problems and proves to be beneficial in improving the efficiency of treating MSW in incinerators

Étude de la dilution des aérosols de NaCl et du gaz traceur CO2 : application à l'échantillonnage des poussières de polissage des granites

L’utilisation des aérosols de NaCl ou du gaz traceur (CO2) est une routine scientifique pour étudier le comportement aéraulique de la poussière et la performance des équipements filtrants tout en préservant la santé et la sécurité des personnes. Il permet de comprendre l’émission, la dispersion et la dilution des particules émises par les procédés industriels et réduire ainsi les coûts des mesures de terrain. La présente recherche porte sur un diluteur cylindrique à volume constant afin d’identifier le facteur de dilution applicable pour l’échantillonnage à fortes concentrations de poussières. Une génération contrôlée des aérosols de Nacl et du gaz traceur CO2 permet d’étudier la dilution de ceux-ci et de déterminer le facteur de dilution maximal. Le résultat est appliqué au polissage à bande de deux nuances de granites (10% de silice, 50% de silice). Les résultats montrent que le facteur de dilution maximal est largement influencé par le débit d’injection de l’air propre et le débit d’injection du polluant (aérosols NaCl ou gaz traceur CO2). Cela a permis de reconstituer le spectre des concentrations détérioré initialement par le débordement du calibre dues aux fortes concentrations qui dépassaient la valeur limite de l’appareil qui est de 400 mg /m3. L’application du facteur de dilution de 5 à l’échantillonnage des poussières PM2.5 a permis d’une part, d’observer un fonctionnement normal du photomètre DUSTTRAK et de différencier nettement le niveau d’émission du granite «blanc» et du granite «noir», d’autre part. Ainsi les poussières «totales» du granite «blanc» s’élèvent à environ 60,000 mg/m3 alors que celles du granite «noir» s’élèvent à environ 40,000 mg/m3 dans les mêmes conditions de polissage et d’échantillonnage. Ce qui n’était pas le cas pour l’échantillonnage sans dilution. Ces deux indicateurs du niveau de pollution combinés aux proportions en silice des deux matériaux montrent que, l’exposition de l’ouvrier pourrait passer du simple au double lorsqu’on varie la nuance de granite en atelier de polissage. Ce qui nous amène à recommander des moyens de captation très performants pour le granite «blanc»

Step-gate polysilicon nanowires field effect transistor compatible with CMOS technology for label-free DNA biosensor

International audienceCurrently, detection of DNA hybridization using fluorescence-based detection technique requires expensive optical systems and complex bioinformatics tools. Hence, the development of new low cost devices that enable direct and highly sensitive detection stimulates a lot of research efforts. Particularly, devices based on silicon nanowires are emerging as ultrasensitive electrical sensors for the direct detection of biological species thanks to their high surface to volume ratio. In this study, we propose innovative devices using step-gate polycrystalline silicon nanowire FET (poly-Si NW FETs), fabricated with simple and low cost fabrication process, and used as ultrasensitive electronic sensor for DNA hybridization. The poly-SiNWs are synthesized using the sidewall spacer formation technique. The detailed fabrication procedure for a step-gate NWFET sensor is described in this paper. No-complementary and complementary DNA sequences were clearly discriminated and detection limit to 1fM range is observed. This first result using this nano-device is promising for the development of low cost and ultrasensitive polysilicon nanowires based DNA sensors compatible with the CMOS technology

HIV/AIDS related stigma and discrimination in the Bukavu community, democratic republic of the Congo

Thesis (MPhil)--Stellenbosch University, 2012.ENGLISH ABSTRACT: The objectives of this study were to identify stigmatization problems in Bukavu community and what support services are available, to establish how often these services are available and to identify the factors that hinder the community from using these services. The data obtained from Bukavu community has been collected by using a questionnaire containing quantitative questions. Qualitative questions were used precisely for different organizations which are working in HIV/AIDS field in order to gather information about HIV/AIDS services provided into the community. A sample size of 150 people was selected from different area. Four HIV/AIDS organizations have been selected for interview. One person was chosen for interview according to his/her manager position. The age categorizations of the subjects started from 15 and above. Generally the respondents indicated a good feeling and behaviors to PLWHA. Furthermore, the result has indicated that health care worker, counselors, did not respect the principle of the confidentiality. 59% of respondents agreed that PLWHA should tell others that they are HIV positive in order to protect those who are not infected. Qualitatively, the results showed the support services provided by the HIV/AIDS organization were limited in the community.AFRIKAANSE OPSOMMING: Die doelwitte van hierdie studie was om stigmatiseringsprobleme in Bukavu gemeenskap te identifiseer en om te bepaal watter ondersteuningsdienste beskikbaar is, om vas te stel hoe dikwels hierdie dienste beskikbaar is, en die faktore wat die gemeenskap van die gebruik van hierdie dienste verhinder te identifiseer. Die data wat verkry is uit Bukavu gemeenskap is versamel deur gebruik te maak van 'n vraelys met kwantitatiewe vrae. Kwalitatiewe vrae is juis gebruik vir verskillende organisasies wat werk in die MIV/VIGS-veld om inligting oor MIV/VIGS-dienste wat gelewer word in die gemeenskap in te samel. 'n Steekproefgrootte van 150 mense is gekies uit verskillende areas. Vier MIV/VIGS-organisasies is gekies vir 'n onderhoud. Een persoon is gekies vir 'n onderhoud op grond van sy/haar bestuursposisie. Die ouderdom kategorië van die deelnemers het by 15 begin. Die respondente het oor die algemeen 'n goeie gevoel en gedrag getoon teenoor mense wie leef met MIV/VIGS. Verder het die resultate aangedui dat gesondheidswerkers en beraders nie respek het vir die beginsel van die vertroulikheid nie. 59% van die respondente het saamgestem dat mense wie leef met MIV/VIGS ander moet vertel dat hulle MIV-positief is om diegene wat nie geinfekteer is nie te beskerm. Die resultate het getoon dat die dienste wat gelewer word deur die MIV/VIGS-organisasie word beperk is in die gemeenskap

Implementation of a (bio)-chemical sensor based on silicon nanowires

L'objectif de ce travail de recherche est la réalisation de dispositifs à base de nanofils de silicium, réalisés par la méthode des espaceurs. La synthèse des nanofils est effectuée à partir d'une couche de silicium polycristallin, déposée par la technique LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). Ces nanofils sont ensuite intégrés dans les dispositifs électroniques tels que des résistances ou des transistors réalisés suivant deux configurations différentes « bottom-gate » et « step-gate ». Les caractéristiques électriques de ces deux types de transistors ont mis en évidence des propriétés électriques suffisantes pour leur utilisation en tant que capteurs. Une simulation permet d'expliquer l'effet de l'apport de charges électriques à la surface des nanofils sur la concentration d'électrons dans la couche active. Les dispositifs sont tout d'abord utilisés pour la mesure du pH, et montrent une sensibilité de détection supérieure à la sensibilité nernstienne. Pour une utilisation du dispositif en tant que biocapteur, une fonctionnalisation de la surface des nanofils est nécessaire pour permettre l'accrochage de sondes d'ADN. La détection électronique de l'hybridation sondes/cibles de brins d'ADN complémentaires est démontrée avec un faible seuil de détection. Enfin, afin d'augmenter la surface d'échange entre le nanofil et les espèces chargées, un procédé de fabrication de résistances à base de nanofils suspendus est développé. Des tests de détection en présence d'ammoniac ont mis en évidence une réponse linéaire sur une gamme de concentrations. Les résistances à base de nanofils suspendus présentent une plus grande sensibilité que celles à base de nanofils non suspendus, mettant en avant l'effet important de la surface des nanofils. Tous ces résultats permettent de démontrer la faisabilité de capteurs chimiques et biologiques à base de nanofils de silicium à partir des techniques conventionnelles de la microélectronique en utilisant un procédé de fabrication « bas-coût ».The goal of this research work is the realization of devices based on silicon nanowires, realized using sidewall spacer formation technique. Nanowires are synthesized form a polycrystalline silicon layer deposited by LPCVD technique (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). These nanowires are then integrated into electronic devices such as resistors and transistors made using two different configurations “bottom-gate” and “step-gate”. The electrical characteristics of these two types of transistors have shown adequate electrical properties for their use as sensors. A simulation is made, to explain how additional electrical charges on the surface of the nanowires, affect the electron concentration inside the active layer. The devices are firstly used for the pH measurement, and have shown sensitivity higher than the Nernstian sensitivity detection. For a use as biosensor, nanowires are functionnalized to allow the binding of DNA probes. Electronic detection of hybridization complementary probe/target DNA strands is demonstrated with a low detection limit. Finally, in order to increase the exchange surface between the nanowires and charged species, resistors based on suspended nanowires were developed. Different tests were performed in the presence of ammonia and showed a linear response over a range of concentrations. Resistors based on suspended nanowires highlighted greater sensitivity than those based on unsuspended nanowires, bringing out the important effect of the surface of the nanowires. All these results demonstrate the feasibility of chemical and biological sensors based on silicon nanowires compatible with conventional microelectronics techniques using a low-cost process

Mise en oeuvre d'un capteur capteur chimique et biologique à base de nanofils de silicium

L’objectif de ce travail de recherche est la réalisation de dispositifs à base de nanofils de silicium, réalisés par la méthode des espaceurs. La synthèse des nanofils est effectuée à partir d’une couche de silicium polycristallin, déposée par la technique LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). Ces nanofils sont ensuite intégrés dans les dispositifs électroniques tels que des résistances ou des transistors réalisés suivant deux configurations différentes « bottom-gate » et « step-gate ». Les caractéristiques électriques de ces deux types de transistors ont mis en évidence des propriétés électriques suffisantes pour leur utilisation en tant que capteurs. Une simulation permet d'expliquer l’effet de l’apport de charges électriques à la surface des nanofils sur la concentration d'électrons dans la couche active. Les dispositifs sont tout d’abord utilisés pour la mesure du pH, et montrent une sensibilité de détection supérieure à la sensibilité nernstienne. Pour une utilisation du dispositif en tant que biocapteur, une fonctionnalisation de la surface des nanofils est nécessaire pour permettre l'accrochage de sondes d'ADN. La détection électronique de l'hybridation sondes/cibles de brins d'ADN complémentaires est démontrée avec un faible seuil de détection. Enfin, afin d'augmenter la surface d'échange entre le nanofil et les espèces chargées, un procédé de fabrication de résistances à base de nanofils suspendus est développé. Des tests de détection en présence d'ammoniac ont mis en évidence une réponse linéaire sur une gamme de concentrations. Les résistances à base de nanofils suspendus présentent une plus grande sensibilité que celles à base de nanofils non suspendus, mettant en avant l'effet important de la surface des nanofils. Tous ces résultats permettent de démontrer la faisabilité de capteurs chimiques et biologiques à base de nanofils de silicium à partir des techniques conventionnelles de la microélectronique en utilisant un procédé de fabrication « bas-coût ». nanofils de silicium, fonctionnalisation de surface, capteur chimique, biocapteur.The goal of this research work is the realization of devices based on silicon nanowires, realized using sidewall spacer formation technique. Nanowires are synthesized form a polycrystalline silicon layer deposited by LPCVD technique (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). These nanowires are then integrated into electronic devices such as resistors and transistors made using two different configurations “bottom-gate” and “step-gate”. The electrical characteristics of these two types of transistors have shown adequate electrical properties for their use as sensors. A simulation is made, to explain how additional electrical charges on the surface of the nanowires, affect the electron concentration inside the active layer. The devices are firstly used for the pH measurement, and have shown sensitivity higher than the Nernstian sensitivity detection. For a use as biosensor, nanowires are functionnalized to allow the binding of DNA probes. Electronic detection of hybridization complementary probe/target DNA strands is demonstrated with a low detection limit. Finally, in order to increase the exchange surface between the nanowires and charged species, resistors based on suspended nanowires were developed. Different tests were performed in the presence of ammonia and showed a linear response over a range of concentrations. Resistors based on suspended nanowires highlighted greater sensitivity than those based on unsuspended nanowires, bringing out the important effect of the surface of the nanowires. All these results demonstrate the feasibility of chemical and biological sensors based on silicon nanowires compatible with conventional microelectronics techniques using a low-cost process

High temperature corrosion mechanism of Ni–5W–6B–28Cr–13Al alloy in simulated MSW incineration environment

In this study, the corrosion behavior of a newly designed alloy (Ni–5W–6B–28Cr–13Al) in simulated municipal solid waste (MSW) incineration atmosphere in the presence of HCl, NaCl, and SO2 under an oxidizing humidity condition at 600 °C was conducted. The combined effects of these aggressive species on corrosion mechanism were elucidated by means of XRD, SEM, EDS, and thermodynamic calculations. The results showed that the contribution to the corrosion rate was in the order of NaCl + HCl > NaCl > HCl. The alloy was rarely corroded without NaCl coating, while the alloy experienced enhanced corrosion attack of 12.183 mg/cm2 under NaCl exposure. In the presence of HCl and NaCl, the accelerated corrosion of the tested alloy reached a maximum mass gain of 75.592 mg/cm2. Both experimental and theoretical results suggested that the corrosion occurred via an active oxidation reaction where the NaCl coating was converted to molten phase which degraded the alloy forming a massive unprotective oxide scales. Nonetheless, the synergistic effect of NaCl and HCl was significantly suppressed by the sulfation after SO2 application of nearly 50% less than the mass change before SO2 application