A hulladéklerakók műszaki védelmi rendszere az EU követelmények tükrében
Dr. Szabó Imre Miskolci Egyetem gy Hidrogeológiai--Mérnökgeológiai Tanszék Hidrogeológiai
A hulladékgazdálkodás szabályozása az EU követelmények tükrében Budapest, 2003. Március 26-27.
TÉMAKÖRÖK
11.Az Az aljzatszigetelőrendszer felépítése Lerakótípusok az új 2003/33/EC direktíva alapján 2.Alternatív megoldások: -bentonitszőnyegek -talajkeverékek 3.Az egyenértékűség kérdése 4.Zárószigetelés, alternatív lehetőségek
1
Az aljzatszigetelőaljzatszigetelő-rendszer felépítése az 1999/31/EK irányelv alapján
A hulladéklerakók aljzatszigetelő rendszere felépítésének szabályozása (22/2001.(X.10.) KÖM rendelet, 1-3. sz. függelék)
INERTHULLADÉK LERAKÓ
NEM VESZÉLYES HULLADÉK LERAKÓ
? ? ?
?
?
VESZÉLYES HULLADÉK LERAKÓ
2
Inert hulladéklerakó
A
Nemvesz.hull. lerakó
B1a B1b B2 B3
Vesz.hull.lerakó
C V
3
4
5
6
7
Az altalajjal szembeni követelmények és az aljzatszigetelő rendszer felépítésének szabályozása (Deponieverordnung, 2002)
nemv.h.
inert
vesz.h.
Nr.
A rendszer elemei
DK 0
DK I
DK II
DK III
1
Altalaj 1) 2)
k<1*10-7 m/s d > 1,0 m
k<1*10-9 m/s d > 1,0 m
k<1*10-9 m/s d > 1,0 m
k<1*10-9 m/s d > 5,0 m
2
Ásványi anyagú szigetelő réteg – legalább 2-rétegű 2)
3
Geomembrán d > 2,5 mm
nem szükséges
szükséges
szükséges
szükséges
4
Kiegyenlítő réteg
nem szükséges
szükséges
szükséges
szükséges
Természetes anyagú szivárgó réteg 3)
d > 0,3 m k>1*10-3 m/s
d > 0,3 m ! k>1*10-3 m/s
d > 0,3 m ! k>1*10-3 m/s
d > 0,3 m k>1*10-3 m/s
nem szükséges nem szükséges
d > 0,50 m d > 0,50 m k<5*10-10 m/s k<5*10-10 m/s
A zárószigetelő-rendszer felépítésének szabályozása (Deponieverordnung, 2002) nemv.h. vesz.h. inert Nr.
A rendszer elemei
DK 0
DK I
DK II
DK III
1
Kiegyenlítő réteg 1)
nem szükséges
d > 0,5 m
d > 0,5 m
d > 0,5 m
szükséges
szükséges
d > 0,50 m k<5*10-9 m/s
d > 0,50 m k<5*10-10 m/s
2
Gázmentesítő réteg 1) nem szükséges nem szükséges
3
Ásványi anyagú szigetelő réteg 2) 3)
4
Geomembrán
nem szükséges nem szükséges
d > 2,5 mm
d > 2,5 mm
5
Védőréteg
nem szükséges nem szükséges
szükséges
szükséges
6
Szivárgó réteg 4)
nem szükséges
d > 0,3 m k<1*10-3 m/s
d > 0,3 m k<1*10-3 m/s
d > 0,3 m k<1*10-3 m/s
7
Rekultivációs réteg, d > 1m
szükséges
szükséges
szükséges
szükséges
8
Növényzet
szükséges
szükséges
szükséges
szükséges
nem szükséges
d > 0,50 m k<5*10-9 m/s
8
Adalékanyag hozzáadása
Laboratóriumi előzetes alkalmassági vizsgálatok
Altalaj és beépítendõ anyag
új terület, új anyagnyerõhely keresése
A terület altalaja, ill. a beépítendõ anyag szennyezõanyagvisszatartó -képessége nem megfelelõ
osztályozási jellemzõk, tömöríthetõség, szivárgási tényezõ, szilárdsági és kompresszibilitási jellemzõk, szervesanyag tartalom, mésztartalom, kationcsere kapacitás, vízfelvevõképesség
Alkalmassági vizsgálatok
IGEN
Megfelelõ?
NEM
Anyagnyerõhely Anyagnyerõhely Alklamassági vizsgálatok alapján az anyag próbaterület építésére alkalmas
In situ előzetes alkalmassági vizsgálatok
Változtatás (pl. víztartalom növelés)
Próbaterület létrehozása
Vizsgálatok a próbaterületen Természetes településû altalaj
szemcsenagyságeloszlás, beépítési víztartalom, adalékanyaggal való keverés (ha van), beépítési rétegvastagság, tömörödés/süllyedés (járatszám függvényében), tömörség, átereszõképesség (szivárgási tényezõ)
Mérési eredmények a kritériumoknak megfelelnek?
IGEN
A próbaterületen végzett mérések alapján: az anyag beépítésre alkalmas alkalmas. A depóniaépítés megkezdhetõ.
Építés közbeni minőségbiztosítás minőségellenőrzés
Ellenõrzõ vizsgálatok következõ földmunka-fázis elkészítése
Mérési eredmények a kritériumoknak megfelelnek?
IGEN
IGEN
További földmunka?
NEM
szemeloszlás, víztartalom, Proctor-értékek (beépítési víztartalomra), tömörség, szivárgási tényezõ, terítési vastagság, lejtés, adalékanyaggal való keverés (ha van), izzítási veszteség
Depóniaépítés (rétegenként)
Nincs
VAN
Bizonyos elemek megváltoztatásával (pl. víztartalom növelés) vane lehetõség arra, hogy az eredmények megfelelõek legyenek?
NINCS
A beépítendõ anyagból a depóniát nem lehet megépíteni A felület újraépítése szükséges
NEM
A földmunkák befejezõdtek. A földmunkák mûszaki átadása megkezdõdhet.
9
A szivárgási tényező – tömörség – beépítési víztartalom vizsgálata
A szigetelőrétegek vízzáróságának kiértékelése
10
Alternatív szigetelőrendszerek vizsgálata
-Bentonitszőnyegek -Keveréktalajok
Bentonitszőnyegek vízzárósága I.
ALAPMÉRÉS – a szivárgási tényező értékének változása a telítődés során.
ÁTLAPOLÁS – a szigetelőpaplan vízzáróságának vizsgálata az átfedések mentén.
11
Bentonitszőnyegek vízzárósága II. NEDVESÍTÉS – SZÁRÍTÁS CIKLUSOK
FAGYASZTÁS – FELENGEDÉS CIKLUSOK
Keveréktalajok
Szivárgási tényező mérési eredmények (labor)
1E-7 9 8 7 6 5 4 3
k [m/s]
2
1.37E-8 1.01E-8 1.00E-8 9 9.08E-9 8
1E-8
9.28E-9
7 6
5.18E-9
5
4.03E-9
4.61E-9
4
3.63E-9 3.11E-9
3
2.90E-9 2.52E-9
2
1E-9 0
5
10
15
20
25
30
t [óra]
8%-os keverék Mátraszele - Székvölgy II. bentonittal (D < 0,2 mm) 9%-os keverék Mátraszele - Székvölgy II. bentonittal (D < 0,2 mm) 10%-os keverék Mátraszele - Székvölgy II. bentonittal (D < 0,2 mm) 10%-os keverék Mátraszele - Székvölgy II. bentonittal (D < 0,2 mm)
12
Bentonit-homok keverékből épített Bentonitszigetelőrétegek vízzárósága (in situ kísérletsorozat) Közreműködők: INNOVÁCIÓ 2000 Kft. Miskolci Egyetem, Eljárástechnikai Tanszék Miskolci Egyetem, Hidrogeológiai Hidrogeológiai-- Mérnökgeológiai Tanszék Csőke és Társa Bt. GEOSZABÓ Mérnöki Iroda Bt. BALÁZS Mérnöki Iroda Bt. Antalffy és Társa Bt.
OTKA T 31871
A kísérletek helyszíne és időpontja: Pécs, Mecsekérc Rt. Ércdúsító Üzemének urán zagytározója
2001.
13
Röntgendiffrakciós vizsgálati eredmények (X--ray diffraction analysis) (X plagioklász 2% kvarc 9%
amorf 10%
káliföldpát 5%
kalcit 6%
amorf 4% montmorill onit 37%
kaolinit 3%
Egyházaskesző plagioklász 17%
kalcit 3%
egyéb 9%
kvarc 2%
Ca montmorill onit 76%
Na montmorill onit 40%
kvarc 33% kaolinit 15%
Mád plagioklász 1%
kvarc 6%
kalcit 5%
egyéb 9%
krisztoballit 14%
illit 5%
krisztoballit 24%
Mátraszele
Ca montmorill onit 64%
illit 1%
Pétervására
A bentonit terítése, keverése, tömörítése A próbaterület
A bentonit terítése -műtrágya szórógéppel -finisherrel 8-12 % bentonitbentonit-homok Keverési arány 60-112 t/parcella 60bentonit hozzáadás
14
A szivárgási tényező mérések eredményei A megkívánt szivárgási tényező értéke: k < 5 x 10-9 [m/s] A mérés módja:
csőinfiltrométer
Az elvégzett mérések száma :
kb. 160 db
EGYENÉRTÉKŰSÉG Meghatározása a szigetelőrétegre jutó terhelés alapján Azonos szennyezőanyag visszatartó képesség Aljzatszigetelés esetében: Kumulatív transzport, mivel hidrodinamikai és diffúziós transzport is fellép Zárószigetelés esetében: Hidrodinamikai transzport vizsgálat elegendő
Hidrodinamikai és diffúziós transzport számítása
⎛ 1 − TR c 1⎡ = ⎢erfc⎜ ⎜2 T /P c0 2 ⎢⎣ R L ⎝
⎞ ⎛ ⎟ + exp(PL )erfc⎜ 1 + TR ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ 2 TR / PL
c = f (t , L, k , n, I , Rd : Deff ) c0 Hidrodinamikai egyenértékűség
⎞⎤ ⎟⎥ ⎟ ⎠⎥⎦ m
n
∑L i =1 n
i
Li
∑k i =1
i
=
∑L j =1 m
Lj
∑k j =1
j
j
15
Szigetelőrendszerek egyenértékűsége ⎛ 1 − TR c 1⎡ = ⎢erfc⎜ ⎜2 T /P c0 2 ⎢⎣ R L ⎝
⎞ ⎛ ⎟ + exp(PL )erfc⎜ 1 + TR ⎟ ⎜2 T /P R L ⎠ ⎝
Relative chhloride concentration [c/c0]
1
c = f (t , L, k , n, I , Rd : Deff ) c0
⎞⎤ ⎟⎥ ⎟ ⎠⎥⎦
!kb.40 nap
!kb.1év
0.8
3 layers of GCL type A 3 layers of GCL type B 3 layers of CCL The input data of chloride-transport calculations Parameter GCL type A GCLtype B Hydraulic head of the leachate [m] 0.3 0.3 Thickness of barrier [m] 0.024 0.042 Hydraulic gradient [-] 12.5 7.1 Hydraulic conductivity [m/s] 1.7E-10 3.7E-11 Seepage velocity [m/s] 2.1E-09 2.6E-10 Seepage velocity [m/day] 1.8E-04 2.3E-05 Effective pporosityy [[-]] 0.08 0.08 Density [kg/m3] 1950 1950 Montmorillonite content [%] 59 81 Water intake (Enslin-test) [%] 215 445 1.0E-12 Effective diffusion coefficient [m2/s] 1.0E-12 Longitudinal dispersivity [m] 0.014 0.023 Langmuir isotherm param.[mg/kg] 2550 3500 Langmuir isotherm param.[m3/kg] 0.03 0.03 Decay constant [1/s] 0 0
0.6
0.4
0.2
0 0
100
200
300
CCL 0.3 0.6 0.5 1.0E-09 5.0E-10 4.3E-05 0.10 1950 n.m. n.m. 3.0E-10 0.196 700 0.03 0
9
Kb.7-8% 400
Time of permeation [days]
Geoszintetikus anyagok alkalmazása Áteresztőképesség EPA
EPA előírás EPA előírás
GCL
EPA előírás
GCL GCLszigetelés szig.
Hidrodinamikai transzport
16
Szennyezőanyag--visszatartó képesség Szennyezőanyag Diffuzív transzport
Szenny.anyag transzport,mg/ha
EPA
GCL szig
Idő év
INERTHULLADÉK LERAKÓ
? NEM VESZÉLYES HULLADÉK LERAKÓ
A hulladéklerakók felső (lezáró) szigetelésének hazai szabályozása (22/2001 ( 10 ) KÖM (22/2001.(X.10.) Ö rendelet, 1-3. sz. függelék)
? ?
VESZÉLYES HULLADÉK LERAKÓ
17
RAVON (2001. március) (RAVON: Regionaler Abfallverband OberlausitzOberlausitz-Niederschleisen)
Próbamező
A zárószigetelések felépítési alternatívái a kísérlet során A próbamezők felépítése a kísérlet első fázisában (1-7.sz mezők)
Rekultivációs réteg Ásványi anyagú szigetelő réteg
Gyengén kötött talaj Szivárgó réteg
Az átépítés utáni próbamezők (1;3-6 mezők)
Bentonitszőnyeg TASi szerinti szigetelő réteg
Az átszivárgó vizet gyűjtő réteg (kísérlet) Geodrén
18
RAVON (2001. március)
Próbamező
RAVON (2001. március) Átszivárgás a zárószigetelésen
1
Csapadék [mm/hét]
2 3 4 5 6 A szigetelőrétegen átszivárgó vízmennyiség [mm/hét]
19
RAVON (2001. március) Átszivárgás a zárószigetelésen
4
az átépítés után Csapadék [mm/hét]
5
A szigetelő rétegen átszivárgó mennyiség [mm/hét]
7
20
Kapilláris szigetelőrendszer A kapilláris réteg beépítésével lényegesen csökkenthető a szigetelőrétegen egyébként átjutó csapadékvíz mennyisége, valamint kedvezően gátolja a depóniagáz kijutását is
A kapilláris zárószigetelések többrétegű szigetelőrendszerek, amelynek minden esetben eleme egy ún. kapilláris réteg, amely további két rétegből áll, felül egy finom-középfinom szemcséjű homokréteg (általában 0,4-0,6 m vastag) alatta pedig egy durvább szemcséjű (0,2-0,3 m vastag durva homok, finomszemcséjű kavics).
21
Egy veszélyeshulladék-lerakó lezárásának vizsgálata A vizsgálandó szelvény felépítésénél figyelembe kell venni a terület földtani felépítését, a tárolt iszapmennyiséget és az egyes rétegek talajfizikai jellemzőit. Nincs lezárás, Nem veszélyes hulladéklerakók rendezetlen állapot Nincs lezárás, füvesítve
Veszélyes hulladéklerakók Bentonits őn eg Bentonitszőnyeg
A vizsgált szelvények felépítése
A VÍZHÁZTARTÁSI VIZSGÁLAT EREDMÉNYEI AZ ISZAP SZIVÁRGÁSI TÉNYEZŐJÉNEK FÜGGVÉNYÉBEN
Az iszaprrétegen átszivárgó vízmennyiség [mm/év v]
150.00
Nincs lezárás, rendezetlen állapot
140.00 130.00
Nincs lezárás, füvesítve
120.00 110.00
Nem veszélyes hulladéklerakók
100.00 90.00
Veszélyes hulladéklerakók
80.00 70.00
Bentonitszőnyeg
60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 5×10-8
1×10-8
5×10-9
1×10-9
"A" eset, nincs lezárás, a jelenlegi rendezetlen állapot "B" eset, nincs lezárás, füvesítve "C" eset, a nem veszélyes hulladékok felső szigetelőrendszere "D" eset, a veszélyes hulladékok felső szigetelőrendszere "E" eset, alternatív lezárási lehetőség bentonitszőnyeggel
5×10-10
1×10-10
5×10-11
1×10-11
Az iszap szivárgási tényezője k [m/s]
22
Köszönöm a figyelmet!
Dr. Szabó Imre Miskolci Egyetem Hidrogeológiai- Mérnökgeológiai Tanszék tel: (46) 565-076 GSM: 20 20- 3311 3311-432 432 e-mail:
[email protected]
Letöltés: www.geoszabo.hu
23
