Hulladéklerakók létesítésének szempontjai 1.Bevezető „Az egyik legnagyobb energiafelhasználó és környezetszennyező tevékenység: az épített környezet létrehozása, és üzemeltetése.” A mai mérnöki tervezésben szem előtt kell tartanunk a fenntartható építés gondolatmenetét, vagyis egy olyan egészséges épített környezet létrehozását és felelős működtetését, amely ökológiai elvek alapján az erőforrások hatékony felhasználásával történik [2]. Ma a környezetgazdálkodási tevékenység egyik kiemelt feladatkörének tekinthető a hulladékok káros hatásai elleni védelem jelentősége. A hulladékok keletkezésének megelőzése, a keletkező hulladékok hasznosítása, feldolgozása, illetve a nem hasznosítható hulladékok ártalmatlanítása csökkenti a természeti erőforrások igénybevételét, valamint az elhasználódott anyagok hulladék formájában a természetbe való visszakerülését. A hulladéklerakók helykiválasztása, műszaki kialakítása, tervezése, üzemeltetése illetve hasznosítása tehát mindenképpen aktuális kérdés hazánkban, valamint világviszonylatban is. Az elmúlt másfél évtizedben jelentősen megváltozott a hulladékgazdálkodás helyezte Magyarországon. Korábban a keletkező lakossági, ipari hulladékot a települések szélén, többnyire szigetelés nélkül készült lerakókban, sokszor elhagyott bányagödrökben helyezték el. Az 1990-es években épített hulladéklerakókat már a törvényi előírásoknak megfelelően alakították ki, de még mindig működtek korábban, szigetelés nélkül épült lerakók. A legnagyobb változást a hulladéklerakók létesítésének, működtetésének és utógondozásának követelményrendszerét szabályozó 22/2001. (X.10.) KöM rendelet hozta meg. Ez a rendelet, hasonlóan az EU szabályozásokhoz, lényegében együtt kezeli a működő és a régi, felhagyott lerakók rekultivációjával kapcsolatos teendőket, így egyben közös műszaki megoldások alkalmazását is írja elő. A rendelet bizonyos vonatkozásokban az európai szabályozásban előírtaknál szigorúbb követelményeket tartalmaz. A jogszabályok legfontosabb kötelme, hogy 2009-től csak azon hulladéklerakók üzemelhetnek, melyek megfelelnek a 99/31. EU irányelven alapuló 22/2001 rendelet (illetve a várható módosítás) szigorú előírásainak [3]. Annak érdekében, hogy a rendeletben előírtak szerint 2009-ben már ne működhessenek a környezetvédelmi követelményeket maradéktalanul ki nem elégítő lerakók, felül kellett vizsgálni az ország területén működő hulladéklerakókat, és ütemtervet kellett kidolgozni azok korszerűsítésére vagy bezárására és rekultiválására. A Phare támogatással elkészült felmérésben, az országban mintegy 2700 db részben működő és a hulladéklerakásra vonatkozó környezetvédelmi feltételeket zömében nem teljesítő, részben pedig felhagyott, bezárt, de nem kellően rekultivált lerakóhely valamilyen szintű rekultiválására volt szükség. Az 1. ábrán a 2005-2009 között és 2009 után is üzemelő hulladéklerakók területi elhelyezkedése látható. Évente körülbelül 50-100 lerakó került bezárásra, felszámolásra, illetve rekultiválásra.
1. ábra: A 2005-2009 között és 2009 után is üzemelő hulladéklerakók területi elhelyezkedése [5] A hulladéklerakók számának csökkenése miatt egyre nagyobb törekvés mutatkozik a fennmaradó lerakók hatékonyabb működésére, nagyobb mennyiségű hulladék elhelyezésére, ennek lehetősége az oldalfal meredekségének növelése . Kutatásom célja a hazai viszonyokra kimutatni, hogy milyen maximális rézsűhajlás esetén létesíthetünk műszakilag biztonságos lerakót. A hagyományos zárószigetelő rendszerek meredek oldalfal esetén nehezen alakíthatók ki, ezért javaslatot teszek egy alternatív, de műszakilag egyenértékű szigetelőréteg alkalmazására, amellyel a hulladéklerakó rekultivációja gazdaságosan véghez vihető. A hulladéklerakók rekultivációja több célt szolgál. Egyrészt a szükséges tájképi szempontok megvalósítását, másrészt a műszaki felhagyás után a környezet szennyezésének megakadályozását, továbbá hogy új funkció meghatározásával ökológiai szempontból kedvezőbb állapotot eredményező helyzet jöjjön létre. A régi lerakók rekultivációja alatt olyan intézkedések sorozatát értjük, amelyekkel: · kizárható a korábbiakban lerakott hulladékrétegekbe bejutó csapadékvíz, megakadályozva ezzel az átszivárgás következtében fellépő talaj- és talajvízszennyezést, · megoldható a lefedett lerakó felszínén összegyűlő, nem szennyezett csapadékvíz elvezetése, · megoldható a biogázok elvezetése, · megfelelő növényzet telepítésével biztosítható a racionális területhasznosítás elve. [6] A hulladéklerakók rekutivációjának tervezéséhez hozzátartozik a tájjelleg esztétikai szempontjainak, a tájba illesztés feltételeinek figyelembevétele. Az ilyen un. tájba illesztett
régi lerakók szennyezésmentes területén lehetséges területhasznosítási mód a sportpálya (futball-, tenisz-, golfpálya, szánkópálya) vagy parkoló, kereskedelmi, ipari épület, könnyű szerkezetes létesítmény kialakítása. Különlegesen kockázatmentes esetben állatmenedék, natúrpark vagy rekreációs park kialakítása. A 2. és 3. ábrán tájba illesztett lerakókra láthatunk hazai és külföldi példákat.
2. ábra: Külföldi példák tájba illesztett lerakókról: Dyer park, Atzenhof
3. ábra: Szentkirályszabadjai illegális hulladéklerakó, szabadidőpark kialakítása Az elmúlt évtizedekben nem csak a hulladékok káros hatásai elleni védelem vált jelentőssé, hanem a hulladékok szerepe a természeti erőforrásokkal való ésszerű gazdálkodásban, valamint az anyag- és energiagazdálkodásban. Magyarországon évente 300-450 kg/fő háztartási és összetételében ahhoz hasonló ipari-kereskedelmi hulladék keletkezik. A fejlett országokban ezt a hulladék mennyiséget, vagyis egy jelentős részét értékes alapanyagként, illetve másodnyersanyagként és másodlagos energiaforrásként hasznosítják. A lerakott hulladékokból az egyik energianyerési lehetőség a biogáz kitermelése [1]. A biogáz előállításának egyik nagy előnye, hogy egyáltalán nem szennyezi a környezetet. Kitermelésére bármilyen szerves hulladék alkalmas. A kommunális hulladékok mintegy háromnegyed része tartalmaz különféle szerves anyagokat és papírt, melyek biológiai úton lebonthatók. A hulladékok lebomlása során energetikailag hasznosítható metán szabadul fel, miközben kevesebb lesz a hulladék és csökken a fertőzésveszély. A biogáz kinyeréséhez a hulladéklerakó megfelelő kialakítása szükséges. Az oxigénszegény környezetet depóniatakarással érik el, majd az ez alatt keletkezett biogázt függőleges helyzetű csövek
segítségével nyerik ki. A depóniagáz-gyűjtő kutak elhelyezkedését a 4. ábra mutatja a pusztazámori lerakó esetén [4]. A kitermelt biogáz fűtési igények kielégítésére, villamosenergia-termelése, valamint földgáz –hálózatba való betáplálásra is felhasználható.
4. ábra: Depóniagáz-gyűjtő kutak, Pusztazámor A stabil depóniagáz képződés 1 és 3 év között indul be és hozzávetőleg több mint 10 éven át tart. Ez idő alatt mintegy 280 m 3 depóniagáz nyerhető a hulladék minden tonnájából. Magyarországon a biogáz kitermelésére és felhasználására történő ösztönzések jelen vannak, de kevéssé hatékonyak. Általános probléma a tőkeszegénység és a tapasztalathiány. A Szegedi Tudományi Egyetemen folytak kutatások hatékonyabb biogáz előállítására. Olyan enzimes lebontáson alapuló eljárást dolgoztak ki, mely lerövidíti a rohasztási időt és javítja a fajlagos biogáz-kitermelést. Magyarországon jelenleg nagyon kevés biogáz üzem van, a működők túlnyomó többségei is a szennyvíziszap kezelésére jött létre.
2. Hulladéklerakók kialakításának szempontjai A hulladék lerakás egyik domináns módja ma és még valószínűleg hosszú ideig a rendezett hulladéklerakás. A rendezett lerakás elsődleges előnye az egyszerű technika és a kicsi fajlagos költség. Hátránya viszont, hogy a hulladék anyag- és energiahasznosítása nem valósul meg, kivétel, ha a biogáz felhasználásra kerül. A lerakásra kerülő hulladékok veszélyességének, környezetre (talajra, talaj-és feszíni vizekre, levegőre, élővilágra) való hatása alapján három főtípusát és két altípusát különböztetünk meg: · · ·
A típus: Inert hulladék lerakására szolgáló hulladéklerakó B típus: Nem veszélyes hulladék lerakására szolgáló hulladéklerakó B1b típus: Szervetlen, nem veszélyes hulladék lerakására szolgáló hulladéklerakó
· ·
B3 típus: Vegyes összetételű, jelentős szerves és szervetlen anyagtartalommal egyaránt rendelkező, nem veszélyes hulladék lerakásra szolgáló hulladéklerakó C típus: Veszélyes hulladékok lerakására szolgáló hulladéklerakó
A rendezett hulladéklerakókkal szemben támasztott alapvető követelmény, hogy az üzemeltetés és később a lezárás során a környezetünkre a lehető legkisebb veszélyt jelentsék. A hulladéklerakókat úgy kell kialakítanunk, hogy ne szennyezzék az őket körülvevő földtani közeget, valamint a feszín alatti és felszíni vizeket. Ezt a védelmet a működési időszakban természetes anyagú réteg és az aljzatszigetelés együttes alkalmazásával, majd a lezárást követő időszakban az előzőket kiegészítve a záró-szigetelés alkalmazásával biztosíthatjuk. A rendezett lerakásra vonatkozó ajánlások a következők: · · · · · · · · · · · ·
Hulladékok koncentrálása a szükséges legkisebb területen, lehetőleg központi lerakó telepeken, a különböző eredetű és tulajdonságú hulladék anyagok együttes elhelyezése homogenizált többkomponensű depóniában, a talajvízszint felett a hulladék dombépítéssel való elhelyezése (kedvezőbb vízháztartás, jobb átlevegőztetés), a hulladéklerakó telepet csapadékszegény területre célszerű telepíteni, a hulladéklerakó területén a talajvíz és a hulladék között megfelelő védőréteg szükséges, a hulladék és a talajvízszint között legyen jó vízvezető és megfelelő szorpciós kapacitással rendelkező réteg, a hulladéklerakó helyek lehetőleg kis talajvízáramlási sebességgel rendelkező területre kerüljenek (repedezett alapkőzet, karsztterület kerülendő), a hulladéklerakó hely alatti altalaj rendelkezzen jó mechanikai szűrőképességgel, geotechnikai szempontból a kis lejtőszöggel rendelkező területek kedvezőbbek, a hulladékot a csurgalékvíz képződés megakadályozása, vagy a lehető legalacsonyabb szinten való tartása érdekében vízzáró anyaggal kell lefedni, a hulladéklerakó telepnek megfelelő ellenőrző- és megfigyelő rendszerrel kell rendelkeznie, a hulladéklerakó telepek nem kerülhetnek árvízveszélyes-, elöntés veszélyes területekre. [6]
Ezen követelmények közel két évtizede készültek, de némi módosítással ma is érvényesek. A követelmények elsősorban csak a természeti adottságokra épülnek. Egy kiegészítés szükséges, miszerint a fenti kívánalmakat a természetes és/vagy mesterséges védelemnek együttesen kell biztosítania. A hulladéklerakók potenciális környezetszennyezők. Elsősorban kiemelt kockázatot a befogadó közeg, a talaj víztartalmának elszennyeződése jelent. Azonban fennáll a felszíni vizek szennyezésének esélye is, valamint az élővilágra is jelentős hatással vannak. Rendezett lerakók estén sem küszöbölhetők ki teljesen ezek a hatások, de minimalizálhatók. Ennek érdekében a lerakók tervezése, építése, üzemeltetése, utógondozása során fontos betartani a
környezetvédelmi előírásokat. Környezetvédelmi követelmények közé tartozik a csurgalékvíz kezelése, amibe a visszalocsolás, az elpárologtatás és különféle kezelési eljárások tartoznak. Továbbá követelmény a lerakógázok kezelése, elégetésük vagy a korábbiakban említett felhasználási lehetőségeik. A hulladéklerakók környezeti követelményeibe tartozik a környezeti zajterhelés megakadályozása, ezért időszakosan zajméréseket kell készíteni a telekhatárokon.
3. Hulladéklerakók esetén alkalmazott szigetelőrendszerek áttekintése szakirodalmi adatok alapján A hulladékdepóniák szigetelőrendszere záró-és aljzatszigetelő rendszerből áll, a két szigetelőrendszer körülzárja a hulladéktömeget és elszigeteli a külvilágtól. A rendszer akkor hatásos, ha a két szigetelőréteg hatása tartós és a szennyező anyagok csak a csurgalékvíz- és a gázgyűjtő- és elvezető vezetékekben lépnek ki. A depóniák szigetelő elemeit az 5 . ábra szemlélteti.
5. ábra: Hulladékdepónia szigetelőrendszerének elemei [6] Az aljzat- és zárószigetelő rendszerekkel szemben támasztott követelmények: · · · · · · · · ·
vízzáróság csurgalékvízzel szemben, hőállóság 70°C, depóniagázokkal szembeni szigetelőképesség, depóniaterheléssel (mechanikai, kémiai, biológiai) szembeni ellenálló képesség, képes legyen elviselni a bekövetkező süllyedéseket, kiszáradással szembeni ellenálló képesség, mikroorganizmusokkal, rágcsálókkal, a növényzet gyökérzetével szembeni ellenálló képesség, erózió- és fagyállóság, technikailag egyszerű beépíthetőség,
· · ·
az építési- és üzemeltetési fázisban a tömörség és szigetelőképesség ellenőrzésének a lehetősége, sérülés, rongálódás esetén javíthatóság, gazdaságosság. [6]
A fenti követelmény rendszer minden egyes elemét a szigetelőrendszerek többsége nem tudja teljesíteni, ezért mérlegelni kell, hogy az adott helyzetben milyen engedmények tehetők, anélkül hogy azok a biztonság rovására mennének.
3.1 Hulladéklerakók szigeteléseinek monitoring rendszere A hulladéklerakók, még ha megfelelő műszaki védelemmel is rendelkeznek, veszélyforrást jelentenek a környezetre, ezért szükséges, hogy megfelelő ellenőrző-megfigyelő, vagyis monitoring rendszerrel rendelkezzenek. A szigetelés vízzáróságának ellenőrzésekor külön kell választanunk az aljzatszigetelő rendszerekhez tartozó szivárgó-gyűjtő rendszert és a lezárást biztosító záró szigetelőrendszerhez tartozó szivárgó rendszer ellenőrzését. A szivárgó-gyűjtő rendszer feladata az aljzatszigetelésre jutó terhelés csökkentése, a csurgalékvizek összegyűjtése. A rendszertől megkívánjuk, hogy a benne kialakuló nyomómagasság ne haladjon meg egy maximális értéket (általában h max ≤ 30 cm), melynek ellenőrzése történhet megfigyelő kutakkal. A kutak előnyei az olcsóbb kivitel, hátránya, hogy a hulladék mennyiségének növekedésével magasításuk szükséges és nagy a sérülésveszélyük a hulladék elhelyezése során. Aljzatszigetelés esetén a telítetlen zónában elhelyezett líziméterekkel vagy vákuum túlnyomásos talajnedvesség mérőkkel észlelhetjük az átjutó szennyezés mértékét. A záró-szigetelőrendszerben az átszivárgás ellenőrzése történhet a szigetelőréteg alá beépített kontroll dréncsővel vagy az előbb említett líziméterekkel, mely kialakítását az 6. ábra mutatja.
6. ábra: Zárószigetelő rendszer vízzáróságának ellenőrzése líziméterrel [6]
A szigetelőréteg ellenőrzése történhet geoelektromos monitoring rendszerrel, melyet geoszintetikus agyagszigetelők, illetve műanyag szigetelőlemezek telepítésekor alkalmaznak. Az elektromos érzékelő rendszer, melyet hálózatszerűen alakítanak ki, a vezetőképesség változását érzékeli és lehetővé teszi a meghibásodás pontos helyének ismeretét. Veszélyes hulladéklerakóknál ellenőrző szivárgó rendszert alkalmaznak, amelyet a kétrétegű geomembrán szigetelés közé építenek be.
A települési hulladéklerakókban alkalmazott további monitoring rendszerek elemei: · · · · ·
talajvízszint változásának ellenőrzése telepített figyelőkutak révén, keletkező biogáz képződés ellenőrzése, a hulladéklerakó szintjének süllyedési adatai, műszaki berendezések ellenőrzése, javítása, karbantartása illetve üzemeltetése, rekultivált terület fenntartási munkái.
4. Zárószigetelő rendszerek bemutatása 4.1 Hulladéklerakók rekultivációs kérdései A hulladéklerakók rekultivációjának végrehajtásakor olyan körülményeket kell teremteni, hogy a természet visszafoglalja a hulladékelhelyezés révén roncsolt területet, azaz biológiai életteret kell biztosítani. A régi lerakók rekultivációja alatt olyan intézkedések sorozatát értjük, amelyekkel: · kizárható a korábbiakban lerakott hulladékrétegbe a csapadékvíz beszivárgása, megakadályozva ezzel az átszivárgás következtében fellépő talaj- és talajvízszennyezést, · megoldható a lefedett lerakó felszínén összegyűlő nem szennyezett csapadékvíz elvezetése, · megoldható a biogázok elvezetése, · megfelelő növényzet telepítésével biztosítható a racionális területhasználat elve. A rekultivációs rétegrend leghangsúlyosabb eleme a zárószigetelő réteg, amely ellátja a beszivárgást gátló funkciót, a rétegrend többi eleme tulajdonképpen ezen réteg műszaki védelmét szolgája (kivétel a növénytelepítés és humuszréteg, mely a tájba illesztési feladatokat is ellát). A hulladéklerakók kialakítását, üzemeltetését és rekultivációját a többször módosított 20/2006. (IV.5.) KvVM rendelet szabályozza. A hulladéklerakók rekultivációjának, az alkalmazott rétegrendeknek meg kell felelniük az idézett rendeletnek. A rendelet kétféle zárószigetelést különböztet meg, átmeneti és végleges lezárást. Átmeneti felső záró rétegrendszerrel szükséges lezárni a hulladéklerakót a hulladéktest biológiai lebomló szerves összetevőinek biológiai stabilizálódásáig, de legfeljebb 10 évig.
A végeleges felső zárószigetelő réteg azt követően alakítható ki, hogy a stabilizálódási folyamat a hulladéktestben befejeződött. A stabilizálódási folyamat befejeződését a hulladéklerakó gázmennyiségének csökkenése, a csurgalékvíz mennyiségének és összetételének változása, valamint a hulladéklerakó felszíni süllyedésének megállása jelzi.
4.2 Átmeneti zárószigetelő rendszer Az átmeneti zárószigetelő réteg beépítése azért szükséges, mert a megfelelő hulladékbetöltési, feltöltési magasság elérése után a lerakó vagy annak egy része bezárásra/lezárásra kerül, de a hulladék lebomlása, valamint a mechanikai aprózódás során jelentős süllyedések várható, ebből adódóan még hosszú ideig jelentős csurgalékvíz-mennyiséggel és felszínmozgással kell számolnunk. Az átmeneti zárószigetelő réteg legfontosabb feladata, hogy lehetővé tegye elegendő vízmennyiség bejutását a hulladéktestbe, a hulladékban lévő szerves összetevők biológiai lebomlásának meggyorsítását és a rendszer stabilizálódását, a végleges zárószigetelő réteg kiépítése érdekében. Ajánlások az átmeneti záró-szigetelőrendszer kialakítására a 7. ábra és a 8. ábra mutatja. Rétegrend: - Rekultivációs réteg - Geodrén (3 cm) - Geomembrán (1,5 cm) - Finom tükör (10 cm) - Kiegyenlítő réteg - Hulladék 7. ábra: MEYER német lerakó rendeletnek megfelelő ideiglenes záró- szigetelés felépítése [1]
Rétegrend: - Rekultivációs réteg - Szivárgó réteg - 2,5 mm geomembrán vagy egyrétegű bentonitszőnyeg - Kiegyenlítő réteg - Hulladék 8. ábra: A Szászországi Környezetvédelmi és Földtani hivatal ajánlása ideiglenes zárószigetelőrendszer felépítésére [1]
Minden egyes lerakót egyénileg kell kezelni és figyelembe kell venni a helyi építőanyag felhasználásának lehetőségét, valamint a végleges zárószigetelő rendszerbe való integrálás minél jobb megvalósíthatóságának lehetőségét. Az átmeneti zárószigetelő réteget mindaddig üzemeltetni kell, amíg a hulladéktest biológiai és mechanikai stabilizációja/konszolidációja be nem következik.
4.3 A végleges zárószigetelő rendszerek felépítése 4.3.1 Kiegyenlítő és gázelvezető réteg A szigetelőréteg alá egy kiegyenlítő réteg kerül. Javasolt vastagsága 0-50 cm. A kiegyenlítő réteg alkalmassá teszi a hulladéktestet a következő réteg fogadására, valamint felső és oldalirányban kiegyenlíti. A réteg anyaga kis mésztartalmú, homogén, nem kötött talaj, kohósalak vagy hulladékégető salakja. A szigetelőréteg alá, ha szükséges gázelvezető réteg kerül, ezt a depóniagáz fejlődése határozza meg. A réteg anyaga jó gázvezető képességű, kis mésztartalmú, egyenletes szemcseeloszlású és az adott esésviszonyok mellett állékony. 4.3.2 Természetes anyagú szigetelőréteg A szigetelőréteg megakadályozza, hogy a víz a hulladéktestbe jusson. Természetes anyagú szigetelő esetén a javasolt rétegvastagság 2x25 cm. A szivárgási tényező megkívánt értéke k≤5x10 -9 (B1b és B3 típusú lerakók esetén), k≤10 -9 m/s (C típusú lerakók esetén). A természetes anyagú szigetelőréteg kiválasztásakor figyelembe kell vennünk a szigetelőképességet, a mechanikai ellenálló képességet, az időállóságot, valamint az előírásoknak megfelelő kivitelezés biztosíthatóságát. 4.3.3 Geomembrán A geomembrán megkívánt vastagsága végeleges lezárás esetén C típusú lerakóknál 2,5 mm. Megfelelő anyagválasztással a mai ismereteink alapján beépítés után élettartalma meghaladhatja a 100 évet. A geomembrán kiválasztásánál ugyanazon szempontokat kell megvizsgálnunk, mint a szigetelőréteg esetén. 4.3.4 Szivárgó paplan A szigetelőréteg fölé 30-50 cm vastagságú, mosott kavics anyagú szivárgó paplan kerül elhelyezésre. A szivárgási tényezője nem veszélyes hulladékok lerakójánál (B1b, B3) k≥10 -4 m/s, veszélyes hulladékok lerakójánál (C típusú) k≥10 -3 m/s. A réteg vastagságát vízháztartási vizsgálat alapján kell meghatározni, a hazai csapadékviszonyok alapján 30 cm-es vastagság elegendő a legtöbb lerakó estén.
A szivárgó réteg és a szűrőréteg közé geotextília beiktatása célszerű. A két réteg elválasztása fontos, mivel ha a víz a szivárgó rétegen keresztül beszivárog a szigetelő rétegbe, akkor a nedvesítés és a szivárgó rétegre jutó többletterhelés hatására a szivárgó réteg anyaga benyomódhat a szigetelőrétegbe és csökkentheti a védelmi funkcióját. 4.3.5 Geotextília A geotextíliák alkalmazhatók durva és finom szemszerkezetű rétegek elválasztására, drének szűrőrétegeként vagy a geomembránok mechanikai védelmére. A nem szőtt geotextíliák polipropilén, poliészter stb. végtelen, vagy vágott szálakból, tűznemzési eljárással készülnek. Ezt követően több típus kétoldali hőkezelést kap. A szőtt, erősítő, elválasztó geotextíliák polipropilén vagy poliészter szálakból készülnek. A sűrű szövésnél fogva kiválóan alkalmasak elválasztási, szűrési és megerősítési feladatokra. Szakítószilárdságuk nagy, nyúlásuk kicsi. 4.3.6 Rekultivációs réteg A rekultivációs réteg a szivárgó réteg felé kerül, vastagsága legalább 1,0-1,2 m, de a rekultivációs és szivárgó réteg együtt 1,5 m vastag kell, hogy legyen. A réteg vastagságának megválasztásakor figyelembe kell venni a területre jellemző fagylehatolási mélységet, valamint a rekultivációs növényzet gyökérzet lehatolási mélységét. A réteg anyagának kiválasztásakor jelentős szerepet játszanak a helyi adottságok. A réteg elsődleges feladata a csurgalékvíz minimalizálása, ezért elsődlegesen jó víztározó-képességgel rendelkező talajok jönnek számításba. Német ajánlások alapján az iszapos homokos-, iszapos talajok a leginkább kedvezőek, amelyeknek az agyag és iszaptartalma közepes.
4.4 Hagyományos és alternatív szigetelő renszerek
4.4.1 Agyagszigetelés Rekultivációs során általánosan alkalmazott megoldás az agyagból épített szigetelőrétegek beépítése. Az elérni kívánt szigetelő-képességhez a beépíteni kívánt agyagot a legtöbb esetben nedvesíteni kell. A nedvesség hatására az agyag csúszóssá válik, ami nehezíti a munkagépek mozgását. Tapasztalatok alapján hosszú meredek rézsűkön az általánosan alkalmazott tömörítő gépek nem tudnak akkora tömörítő munkát kifejteni, hogy a réteg tömörsége illetve a vízzáróság szempontjából megfelelő legyen. Ha az agyag nem áll rendelkezésre megfelelő minőségben a réteg ismételt beépítése szükséges (pl. újratömörítés). Záró-szigetelés esetében a szigetelőréteg tömörítését, beépítését a Proctor görbe száraz oldali ágán (w e<wopt) kell végezni, T rp>95% tömörítési feltétel mellett.
Előnyök: · általában kedvezőbb ár, · a kivitelezés nem igényel speciális szaktudást, · a tömörítés egyszerűbb gépparkkal is elvégezhető, azonban fontos, hogy a kivitelező rendelkezzen a tömörítéshez megfelelő géplánccal. Hátrányok: · a kivitelezés függ az időjárástól, · télen, esős, csapadékos időben a kivitelezés nem végezhető, · folyamatos helyszíni minőségellenőrzés szükséges, · időigényes kivitelezés, · jelentős gépköltség a kivitelezés során, · nem egyenletes minőség, · az agyagbányák sok esetben nagy távolságra találhatók (magas költség), · ahhoz, hogy elkerülhető legyen az agyagszigetelésbe a szivárgó réteg anyagának benyomódása célszerű geotextília védőréteget beépíteni. [2] Természetes anyagú szigetelőréteg esetén a 9. ábra mutatja a rétegrend kialakítását.
9. ábra: Természetes anyagú szigetelő réteg alkalmazása esetén ajánlott zárószigetelő rétegrend [3] 4.4.2 Bentonitszőnyegek A betonitszőnyegek két geotextília (szőtt, nem szőtt) rétegből és a rétegek között elhelyezkedő jó minőségű, különböző mennyiségű bentonitporból vagy bentonitgranulátumból állnak. A három réteget száltűzéssel rögzítik egymáshoz. A rendszer működése: a bentonit jelentős mennyiségű vizet képes felvenni, megduzzad, de a duzzadást az egymáshoz rögzített geotextíliák megakadályozzák, így a két geotextília között nagyon kis vízáteresztő-képességű réteg alakul ki. A bentonitszőnyegek jellemző szivárgási tényezője: 1x10 -11 – 5x10 -11 m/s. Alkalmazásúk elsősorban akkor jöhet számításba, ha a depóniáknál nagy felszínsüllyedések várhatók. Német ajánlások szerint alkalmazásuk ajánlott kis veszélyeztető potenciált jelentő lerakók végleges záró-szigetelésénél vagy ideiglenes lezárásra, amíg a süllyedések nagy része lejátszódik. Ásványi anyagú szigetelőrétegként való
alkalmazásánál két szőnyeg fektetendő egymásra, hogy az alsó réteg ne tudjon kiszáradni. Meredekebb hajlás esetén a rendszer stabilitását erősíteni lehet pl. georáccsal. A bentonitok jellemző kőzetfizikai és mechanikai tulajdonságait a 1. táblázat foglalja össze, a 10. ábra pedig a bentonitszőnyeg esetén ajánlott zárószigetelő rétegrendet mutatja. Szigetelőkben alkalmazott bentonitok jellemző tulajdonságai Montmorillonit tartalom Vízabszorpciós kapacitás Szabad duzzadás PH – éték Plasztikus index (I p) Belső súrlódási szög ( φ) Kohézió (c) Permittivitás (Ψ) Kation cserélő kapacitás (CEC)
60 – 90 % 200 – 700 tömeg % 7 – 30 ml 9 – 10.5 140 – 380 % 3 - 15° 3 – 10 kN/m2 5 x 10 -8 – 3 x 10-9 1/s 60 – 90 mmol (eq)/100g
1. táblázat: Szigetelőkben alkalmazott bentonitok tulajdonságai
10. ábra: Bentontitszőnyeg alkalmazása estén ajánlott zárószigetelő rétegrend [3] Előnyök: · folyamatosan ellenőrzött mennyiség, · nincs szükség helyszíni minőségellenőrzésre, · kiváló ún. „öngyógyuló” képesség, · gyors, pontos kivitelezés ( > 5000 m 2 / nap), · a beépítés eszközigénye alacsony, · a beépítés munkaigénye alacsony, · a beépítés az időjárástól kevésbé függ, hideg időjárásban is beépíthető, · rézsűn alkalmazható, · tervezhető szállítás, beépítés, · a szivárgó réteg beépítéskor a bentonitszőnyegek felé nem szükséges geotextília védőréteg.
Hátrányok: · esős időben nem fektethető, · fektetés után azonnali fedés, takarás szükséges, mert a bentonitszőnyeg ennek hiányában megduzzad, a szélessége csökken (akár 15-10%), · megfelelően kialakított aljzat szükséges a fektetéséhez, · sérülékeny, közvetlenül gépen nem mozoghatnak a felületén, · direkt hajlításokra érzékeny, a hajlítási pontokon a szivárgási tényező értéke megnövekszik. [2] 4.4.3. Geomembránok alkalmazása Zárószigetelő rendszereknél számos geomembrán típus közül elsősorban a HDPE ( nagy sűrűségű polietilén) , LDPE (kis sűrűségű polietilén) , VLDPE (alacsony sűrűségű polietilén ) és az EPDM (etilén propilén dién monomer) fóliák jöhetnek számításba. A kivitelezési költségeket tekintve a gyakorlatban a HDPE fóliák alkalmazása a legelterjedtebb. A geomembránok minősítése szabványban előírt vizsgálatok alapján történik, a vizsgálatokra feljogosított intézménnyel kell minősítetni. A forgalomba kerülő geomembránok megadott határértékeit a gyártók garantálják. A 2. táblázat a geomembránok jellemző fizikai és mechanikai tulajdonságait tartalmazzák.
2. tábláza: Geomembránok fizikai és mechanikai tulajdonságaik [1]
Záró-szigeteléseknél különösen nagy szerepe van a deformáció tűrőképességnek. A várható nagy deformációk esetén a geomembránoknak kedvezőbb alakváltozási képességekkel kell rendelkezniük. Lezáró szigetelés esetén is jelentős hőterhelés éri a membránokat, ami befolyásolja az öregedés folyamatát. Fontos a hőmérsékletváltozással szembeni viselkedés ismerete, mivel a fektetés kori magas hőmérséklet kitágulást, az alacsony rideg viselkedést okozhat. A 3. táblázat néhány geomembrán lineáris hőtágulási együtthatóját mutatja. Geomembrán HDPE LDPE VLDPE
Lineáris hőtágulási együttható 1,1-1,3x10 -4 m/m °C 1,0-1,2x10 -4 m/m °C 1,5-2,5x10 -4 m/m °C
3. táblázat: Geomembránok lineáris hőtágulási együtthatói [1] A geomembrán megkívánt vastagsága típustól/aránytól függően 1,0-2,0 mm. Megfelelő anyagválasztás és beépítés esetén mai ismereteink alapján az élettartalmuk a 100 évet meghaladhatja. A következő három ábra ( 11-13) a geomembrán alkalmazása esetén a szigetelő réteg felépítésének alternatíváit mutatja.
11. ábra: Geomembránok felhasználásával javasolt zárószigetelő rendszer rétegrendje (1. alternatíva) [4]
12. ábra: Geomembránok felhasználásával javasolt zárószigetelő rendszer rétegrendje (2. alternatíva)
13. ábra: Geomembránok felhasználásával javasolt zárószigetelő rendszer rétegrendje (3. alternatíva)
Előnyök: · · · · ·
folyamatos, a gyártó által garantált minőség, hatékony kivitelezés, kiváló vízzáróság, a kivitelezés időjárástól kevésbé függ, kiváló ellenálló-képesség a gyökérzettel szemben.
Hátrányok: · magas ár, · beépítése szakértelmet kíván, · beépítéséhez speciális gépek szükségesek, · kisebb vastagságok alkalmazása esetén sérülékeny, · a fólia alá kerülő réteg előkészítése szükséges, · a fóliát védeni kell a mechanikai sérülésektől, ezért geotextíl védőréteg beépítése szükséges. 4.4.4 Polimerekkel javított homok-bentonit keverék (TRISOPLAST) A polimer adalékanyagot tartalmazó ásványi anyagú keveréktalajok a már ismert összetevői mellett további adalékanyagként (általában üzleti titokként kezelt összetételű) polimert adagolnak. A legismertebb ilyen polimer adalékú keveréktalaj a TRISOPLAST nevű szigetelőanyag. Magyarországon kevésbé alkalmazzák. A németországi tapasztalatok igen kedvezőek, melyeket kiterjedt laboratóriumi vizsgálatok támasztanak alá. A TRISOPLAST szigetelőanyag műszaki adatait a 4. táblázat foglalja össze.
4. táblázat: TRISOPLAST szigetelő anyag jellemző paraméterei A szivárgási tényező értéke nagyon kedvező, az eddigi vizsgálatok eredményei a 6x10 -11 és 10-12 m/s tartományban mozognak. Időállósága jelenleg még nem tisztázódott, a polimer adalék időállóságát még vizsgálni kell. Biológiai hatásokkal szemben ellenálló, de további tapasztalatokra van szükség. Gázáteresztő-képessége megegyezik a hagyományos ásványi anyagú szigetelőrétegekével. Deformációs tulajdonságai kedvezőek, a vizsgálatok szerint a relatíve száraz állapotú réteg több százaléknyi deformációra is repedésmentesen reagált. A viszonylag magas bentonittartalom a meredekebb rézsűkön az állékonyságot csökkenti. A keveréket a helyszínen keverő-berendezéssel kell előállítani, a recept szigorú betartásával. Mechanikai sérülésekre kevésbé érzékeny, mint a bentonitszőnyegek. Folyamatos helyszíni minőség-ellenőrzés szükséges. A szükséges beépítési rétegvastagságot a megkívánt vízzárósáig kritérium alapján határozhatjuk meg. A 14. ábra a TRISPOLAST szigetelőréteg beépítésének vastagságát mutatja a megkíván szivárgási tényező függvényében.
14. ábra: TRISOPLAST szigetelőréteg beépítési vastagságának meghatározása Előnyök: · gyors, hatékony kivitelezés, · a kivitelezés az időjárástól kevésbé függ, · nem változó minőség, · meredek rézsűkön is alkalmazható, · ellenőrzött, vezérelt körülmények között történő előállítás, · egyszerű beépítés. Hátrányok: · magas ár, · jelentős szállítási távolságok, · megfelelően, nagy pontossággal előkészített kiegyenlítő réteg szükséges, · speciális berendezéseket igényel.
15. ábra: TRISOPLAST alkalmazásának tipikus zárószigetelő rétegrendje
4.4.5 Bentonit és ásványi anyagú keverék Az esetek többségében a lerakók közelében vagy gazdaságos távolságon belül nem áll rendelkezésre jó minőségű agyag. Ilyen esetekben kedvezően alkalmazhatók szemcsés talaj és bentonit megfelelő arányú keverékéből készített keverékek. A keverék szemcseeloszlása akkor a legkedvezőbb, ha megfelel a Fuller-görbe kívánalmainak. A keverési arányt előzetes vizsgálatokkal kell meghatározni, a szükséges bentonit mennyiség 6-12% közötti, a bentonit minőségétől, agyagásványos összetételétől, őrlési finomságától függően. A rendszer sugorodásra kevésbé hajlamos, alkalmazása a meredekebb rézsűhajlások esetében azonban csak speciális technológia mellett javasolt. A vízzáróságot jelentősen befolyásolja bentonitszemcsék mérete, a gyakorlati tapasztalatok alapján igazán hatékonynak az 1 mm alatti szemcsefrakció bizonyult. A rendszer hatékonyságát jelentősen befolyásolja a beépítendő anyagok homogenizálásának mértéke. A két anyag keverékét általában a helyszínen célszerű megoldani, ipari keverőgépek segítségével. Az agyaghoz hasonlóan a beépítést megfelelő időjárási körülmények között szabad elvégezni. Bentonit-homok keverékeke alkalmazása esetén a rétegrend felépítését a 16. ábra mutatja.
165. ábra: Bentonit-homok keverékek alkalmazásának egyik lehetséges zárószigetelő rétegrendje Előnyök: · meredek rézsűhajlásnál is alkalmazható, maximum 1:1,5, · zsugorodásra kevésbé hajlamos, így kisebb az esélye száradási repedések kialakulásának, · megfelelő tapasztalatok állnak rendelkezésre már kivitelezett záró-szigeteléseknél. Hátrányok: · kivitelezése fokozott technológiai fegyelmet, felkészültséget igényel, · a megkívánt vízzáróság csak szűk víztartalom intervallumban biztosítható, ezért a keverék előállítása speciális keverő-berendezést igényel a helyszínen, · kivitelezés közbeni erózióérzékenység.
4.4.6 HYDROSTAB rendszer A HYDROSTAB technológia egy ún. vízüveges technológia, melyet Európa néhány országában több-kevesebb sikerrel alkalmaztak. A módszer egyedisége abban rejlik, hogy adalékanyagként olyan összetevőket használ fel, amelyeknek ártalmatlanításáról, kezeléséről egyébként gondoskodni kell. A HYDROSTAB technológiában használt keverék összetétele: 45-50 % szemcsés/szennyezett talaj (D < 16 mm), 40-45% szennyvíz iszap (szárazanyag tartalom > 30%), 6-9% égetési pernye és 1,2-1,5% vízüveg. Nagyon lényeges, hogy a három különböző szemcseméret-tartományba tartozó alkotórészek jól granulált, folyamatos szemeloszlási görbét adjanak, a rendszer ne legyen sem ún. „egyszemcsés”, de szemcse/frakció hiányos sem. Az eddigi laboratóriumi és kivitelezési tapasztalatok azt mutatják, hogy a HYDROSTAB technológia kielégíti a záró-szigeteléssel kapcsolatos elvárásokat. A rendszer jó szennyezőanyag-visszatartó képességgel rendelkezik, mert beépítendő komponensek szennyezőanyag tartalma magas, és kívánatos, hogy ezek ne oldódjanak ki. A szivárgási tényező értéke kedvező, jellemzően k<10 -10 m/s. A HYDROSTAB anyagú réteg lényegesen nagyobb deformáció különbség elviselésére képes. Hulladéklerakók zárószigetelésének nagyobb deformációkat kell elviselnie, mint az aljzatszigetelésnek. A zsugorodási jellemzőnek is nagyobb jelentősége van, hiszen a zsugorodás hatására repedések alakulnak ki, ami tönkreteheti a réteg vízzáróságát. A 17. ábrán a rétegrend felépítését láthatjuk.
67. ábra: HYDROSTAB lezárási rétegrend
4.4.7 Kapilláris szigetelőrendszer A kapilláris szigetelőrendszer két eltérő szemcseméretű rétegből álló rendszer. Alul helyezkedik el a durvább szemcseméretű kapilláris blokk, felette a finom-, középfinomszemcséjű kapilláris réteg. A kapilláris blokk 0,2-0,3 m vastag, általában kavics, homokos kavics anyagú. A kapilláris réteg vastagabb 0,4-0,6 m, homok anyagú. Telítetlen állapotban a finomszemcséjű kapilláris rétegnek lényegesen nagyobb a kapilláris szívása, mint a
durvaszemcséjű kapilláris blokknak, s így a háromfázisú (talaj-levegő-víz) rendszerben a kapilláris réteg szivárgási tényezője lényegesen nagyobb, mint a kapilláris blokkban. Számos kedvező tapasztalat áll rendelkezésre a rendszer hatékonyságáról. 1:2,5 lejtőhajlásig problémamentesen kivitelezhető. A két réteg közé geotextília szűrőréteg beépítése célszerű, a finomszemcsék bemosódásának elkerülése érdekében. Előnyei: · viszonylag egyszerű kivitelezhetőség, alacsony építési költségek, · egyszerű minőségi ellenőrzés, · kiszáradással szemben érzéketlen, · nagyobb dőlésszögek melletti alkalmazhatóság. Hátrányok: · gázokkal szemben nem szigetel.
18. ábra: Kapilláris zárószigetelő rendszer felépítése (1. alternatíva)
19. ábra: Kapilláris zárószigetelő rendszer felépítése (2. alternatíva)
4.4.8 Evapotranspirációs (ET) szigetelőrendszer Az optimális lebomláshoz a hulladéktestben egy bizonyos mennyiségű vízre is szükség van, melyek mennyisége függ a hulladék fajtájától, összetételétől, szerves anyag tartalmától. Ebből adódóan nem biztos, hogy minden esetben a hulladék teljes izolációja a legjobb megoldás. Az ET szigetelések a vízháztartási mérlegen alapulnak, amit a talajok tározási tényezője, a csapadék, a felszíni lefolyás, az evapotranspiráció és az infiltráció határoz meg. Kialakításuknál lényeges kérdések: · a nagy tározási tényezővel (szabadföldi vízkapacitás nagyobb, mint 200 mm) rendelkező finomszemcsés talajok, mint az iszap, agyagos iszap alkalmazása, · őshonos vegetációk telepítése az evapotranszspiráció növelése érdekében, · helyben előforduló talajok alkalmazása a költséghatékony kialakítás érdekében. Az egyrétegű ET szigetelőrendszerek koncepciós vázlatát és működését mutatja a 20 . ábra.
207. ábra: Az evapotranspirációs lezárás [23] A záró-szigetelés szükséges vastagságának meghatározását végeselemes modellel végezzük (pl. HELP). A méretezés lépései: · a tervezett éves beszivárgási arány meghatározása a kritikus meteorológiai évre, valamint a tározási tényező definiálása, · a tervezett beszivárgási arány definiálása. Ezt az értéket általános esetekben 10 mm/év értékben határozzák meg természetes szigetelők (agyagszigetelők) esetében. Geomembrán és geokompozit szivárgóréteg esetében kb. 3 mm/év. A tervezett beszivárgási arányt meghatározhatjuk a hulladéklebomláshoz szükséges vízmennyiség alapján is, · a zárószigetelő réteg vastagságának kiszámítása.
Előnyök: · könnyű, egyszerű kivitelezés, · költséghatékony, · a beépítése nem kíván különösebb szaktudást (a tervezése igen!), · a kivitelezés viszonylag független az időjárástól, · a meghibásodás valószínűsége csekély. Hátrányok: · nem minden hulladéklerakó esetében alkalmazható, · komoly tervezést igényel, · a lerakott hulladék széleskörű ismeretét igényli.
5. Depóniatest geotechnikai vizsgálatai A depóniatest állékonysági kérdései több területre oszthatóak. A két legfontosabb, speciális ismereteket igénylő kutatási terület a depóniatest állékonyságával és a depóniaaljzat várható süllyedésével foglalkozó kérdések.
5.1 A depóniatest állékonysági problémája Az állékonysági probléma a következő kritikus pontokon jelentkezhet: -
a hulladéktestet megtámasztó oldalfalnál, depóniagödör oldalfalainál; a hulladéktestben keletkező globális és lokális tönkremenetelek; a hulladék és az altalaj között, ha depóniatest dombépítéssel van kialakítva és lejtőnek támaszkodik; a hulladék és az aljzatszigetelés között, ha a terep lejtős; a zárószigetelés rendszer állékonysága, azon belül is az egyes rétegek egymáson való elcsúszása.
Ezek a mozgások, csúszások akár súlyos károkkal is járhatnak. A világon számos lerakónál következett be tönkremenetel, amelyek a súlyos anyagi károkon túl emberéleteket is követelt (21 . ábra).
21. ábra: Hulladéklerakóban bekövetkezett rézsűcsúszás
A megtámasztó oldalfal állékonyság-vizsgálat törtéhet a jól ismert módszerekkel (BISHOP, JANBU, stb.). A vizsgálatok lényege, hogy különböző csúszólapok mentén vizsgáljuk a rézsű egyensúlyát, és meghatározzuk a minimális biztonsági tényezőt. A vizsgálatokhoz az oldalfalat felépítő kőzetek jellemző nyírószilárdsági paramétereit szükséges meghatároznunk. A hulladéktest állékonyságának a vizsgálatánál ugyanazon a vizsgálatokra van szükségünk, mint az oldalfal megtámasztás esetében. A hulladék összetétele erősen inhomogén lehet, így a talajparaméterek megállapítása nehézségbe ütközhet. Lerakóknál figyelembe kell venni a műszaki védelem rétegeinél bekövetkező csúszásokat. Meg kell vizsgálni a lehetséges tönkremeneteli felületeket, és ki kell választani azt a réteget, ahol a legkisebb a megcsúszás elleni biztonság. Elsősorban az oldalszigetelés és a fedőréteg közötti megcsúszás, a zárószigetelés és a fölette lévő védőréteg közötti megcsúszás, és a lejtős felületre épített depóniáknál az aljzatszigetelésen való megcsúszás jöhet szóba. A vizsgálatok elvégzéséhez szükségünk van az egymáson elcsúszó felületek között kialakuló súrlódási szögekre.
5.2 Süllyedések A várható süllyedések meghatározása egy hulladéklerakónál fontos feladat. Külön vizsgálandó a depónia aljzatának a deformációja, ugyanis a lerakók aljzatán csurgalékvízgyűjtő rendszer van kialakítva, amelyek előírt esés alapján méretezve vannak. A bekövetkező süllyedések után is működnie kell az elvezető rendszernek, tehát a várható süllyedés értékével meg kell emelni a depónia aljzatát. A számításhoz rendelkezésre állnak a
talajmechanikából jól ismert összefüggések. A problémát a határmélység nagysága okozza. A nagy teherátadó felületek miatt, a szokásos talajmechanikai feladathoz képest a határmélység egy-két nagyságrenddel nagyobbra adódik. Ilyen mélységben általában nem ismerjük a kőzetfizikai jellemzőket. A hulladék konszolidációját figyelembe kell venni a zárószigetelés kialakításánál, gázgyűjtőrendszer tervezésénél, és elengedhetetlen a figyelembevétele, ha a lezárt lerakó felszíne hasznosításra kerül. A deformáció mértékének megállapítása a konszolidációs elmélettel történhet, azonban figyelembe kell venni, hogy a szokásos talajhoz képest, a hulladék sokkal inhomogénebb, fizikai paraméterek meghatározása nehezebb. A konszolidáció nem csak az önsúly hatására bekövetkező tömörödésből adódik, hanem a hulladék kémiai-biológia lebomlásával összefüggő térfogatcsökkenés is szerepet játszik benne. Ezért a süllyedés mértékét számos tényező szerepet befolyásolja: -
feltöltés magassága; csurgalékvíz jelenléte; hulladék lerakásának módja; környezeti tényezők: hőmérséklet, nedvességtartalom; hulladék összetétele: inert hulladék, inhomogenitás, szerves anyag tartalom; kezdeti tömörsége a lerakott hulladéknak, hézagtényező, térfogatsűrűség.
A süllyedésszámításra sokféle javaslat született, a folyamat általában két szakaszra osztható: egy terhelés és egy időfüggő szakaszra. A kezdeti szakaszban az önsúly hatására bekövetkező süllyedés a domináns, amely a feltöltés utáni évben végbemegy. Ezután következik a másodlagos konszolidáció folyamata, amelynek időtartalma hosszan elnyúló, melyben a bomlási folyamatoknak is nagy szerepük van benne.
5.3 A lehetséges méretezési módszerek bemutatása, a méretezéshez szükséges vizsgálatok ismertetése Állékonyság-vizsgálatokat különböző méretezési módszerek alapján végezhetünk. A vizsgálati módszerek általában a lecsúszni akaró földtömeg nyomatéki és vetületi egyensúlyát vizsgálják, a biztonságot a nyírószilárdsági paraméterekben értelmezik. Ezen eljárások megegyeznek a fölművek rézsűállékonysági vizsgálataival. A kapott eredmények közötti eltéréseket általában a vizsgálati módszer kevésbé befolyásolja. Nagy szerepe van viszont a bemenő paraméterek meghatározására használt különböző modellek megválasztásának. Számítás szempontjából a legegyszerűbb megoldás például az egész depóniatestre azonos ϕ-c értéket venni valamilyen szakirodalmi ajánlás alapján, ám az így kapott eredmények csak közelítő jellegűek, és általában gazdaságtalan megoldáshoz vezethetnek. A számítógépek fejlődésével a számítási kapacitás megnövekedett, bonyolultabb modellek használatára nyílt lehetőség. A lerakott hulladék talajfizikai paramétereinek meghatározása a változékonyságuk miatt még mindig nagyon költséges feladat, a mintavételek nehézségein túl, komoly laboratóriumi háttér is szükséges hozzá.
A szakirodalomban fellehető korábbi laborvizsgálati eredmények alapján elmondható, hogy a nyírószilárdsági paraméterekre kapott értékek nagy szórást mutatnak, általában nem is célszerű egy értékpárral jellemezni az adott lerakót. 5.3.1 Méretezési módszerek Az oldalfalak állékonysági tervezése a rézsűállékonyság vizsgálataival azonos módszerekkel történhet. Ha a talaj viszonylag homogén és izotróp, akkor általában körcsúszólapot lehet feltételezni. Markánsan eltérő nyírószilárdságú rétegek esetén külön kell vizsgálni a kis nyírószilárdságú rétegeket, amely a körhengerestől eltérő csúszólap vizsgálatot is megkövetelhet. Az oldalfalak állékonyság-vizsgálatánál az oldalszigetelés és a fedőréteg közötti megcsúszás esetén a csúszó felületünk a geomembrán lesz (228. ábra).
228. ábra: a geomembrán és a fedőréteg közötti megcsúszás 1
A napi takarás hatására szendvicsszerűen rétegzett szerkezetként kezelhető a hulladék, így a rétegcsúszások vizsgálata is szükséges lehet. Homogén és izotróp, felszíni teher nélküli talaj esetén alkalmazhatóak a hagyományos módszerek, mint például a súrlódó körös eljárás. Ezek egyetlen, kör alakú csúszólapon elmozduló merev test egyensúlyát vizsgálják. Abban az esetben, ha a rétegeink között van egy gyenge síkunk, vagy egy korábbi csúszási felületen való elmozdulás valószínűsíthető, akkor használhatjuk a blokkos módszereket. Az eljárás során általában három részre osztjuk a vizsgált földtömegünket. A középső rész vizsgálatakor figyelembe vesszük a szélső földtömegekről átadódó földnyomásokat. Lamellás (239. ábra) módszerek (Bishop, Janbu) alkalmazása általában a legtöbb esetre használható, különösen az összetett alakú és teherelrendezésű, erősen rétegezett talajú, bonyolultabb peremfeltételekkel rendelkező példák esetén ajánlottak. Megoldásuk során a csúszólaphoz tartozó biztonsági tényezőt iterációval kapjuk meg, így nagy számítási igényük van, célszerű számítógépes programot használni hozzá.
1
hulladékelhelyezés.pdf –> 304. oldal
239. ábra: lamellákra való osztás [5]
∗ ∑ ∗
∑ ∗∑
∗ tan
∗
tan ∑
∗∑
Végeselemes módszerekre épülő programok általános rugalmas és rugalmas-képlékeny anyagmodelleket használnak. A programok általában az ún. ϕ-c redukciós számítást alkalmazzák az állékonyságvizsgálatánál: folyamatosan csökkentik a modellben szereplő talajok nyírószilárdságát, míg a mozgások korlátlanul nem növekednek. Az így kapott nyírószilárdsági paraméterek lesznek viszonyítva a tényleges talajadatainkkal, és ebből adódik a biztonság értéke. Ezen módszerek alkalmazása a legösszetettebb estek vizsgálatára is alkalmas, különösen hasznos, ha a modellben tartószerkezeti elemek is vannak, és ezek törése a talajjal együtt lehetséges.
5.3.2 Különböző vizsgálati modellek Homogén hulladéktest Legegyszerűbb eljárásoknál az egész depóniatestet homogén egésznek tekintjük, egyetlen egy ϕ-c értékpárt használunk a méretezéshez. Ezeket az értékeket valamilyen ajánlás alapján veszünk fel. Például az osztrák gyakorlat (ÖNORM 2073) ajánlása a következő értékpárt használja az egész depóniatestre: ϕ = 25°, c = 5 kPa. Az így kapott vizsgálati eredmények erősen közelítőek, hiszen a nyírószilárdsági paramétereket a lerakott hulladékok tulajdonságai határozzák meg, amelyek adott lerakóra jellemzőek, és ezek az értékek a hulladéktesten belül is változhatnak. Homogén hulladéktest feltételezése általában ipari lerakók esetén használhatóak, például meddőhányó, salak, pernye depóniák esetében, ahol a lerakott hulladék anyaga többnyire azonos. Állékonyságvizsgálat a hulladék degradációs fokának a figyelembe vételével Az állékonyságvizsgálat során figyelembe vehetjük a hulladék degradációs fokát. A bomlási folyamat során a hulladékok nyírószilárdság paraméterei jelentősen megváltozhatnak.
Az eljárás lényege, hogy a depóniatestet különböző rétegekkel modellezzük, ahol a különböző rétegek az eltérő degradációs fokkal vannak jellemezve. Szemben azokkal az eljárásokkal, ahol az egész hulladéktest homogénként van jellemezve, itt figyelembe van véve a hulladékok különböző bomlási fokából származó eltérő tulajdonságaik. A degradációs fok megállapításra különböző eljárások vannak, általában a szemeloszlás, szerves anyag tartalom, kor és csurgalékvíz minták alapján lehet megállapítani ezen tulajdonságokat. Véletlenszerűen választott nyírószilárdsági paraméterek használata Az eljárás során a depóniatest szintén több rétegre kerül felosztásra. A különböző rétegeknek a nyírószilárdsági paraméter értékei véletlenszerűen kerülnek felvételre, de a ϕ-c értékpárok azonos előfordulási valószínűség mellett vannak kiválasztva. A kohézió és a belső súrlódási szög között függvénykapcsolat határozható meg, így összetartozó értékpárokat lehet kiválasztani, amelyek azonos valószínűséggel fordulnak elő. A rétegrendek és hajlásszögek variálásával akár több tízezer elrendezést megvizsgálva a kapott eredményekből megállapítható az átlagos, a 90 és a 95%-os elfordulási valószínűséghez tartozó biztonsági tényező értékei. Ezen vizsgálati eljárással bővebben Dr. Szabó Attila foglakozott. Az így kapott modell figyelembe veszi a hulladéktest rétegzettségét, inhomogenitását, a valóságot jobban közelíti. Ezen modellel lefutatott számítások nagyobb biztonsági tényezőt eredményeznek az állékonyságra, mint a homogén hulladéktestet feltételező számítási metódusok. A nagyobb biztonság meredekebb részűszöget engedhet meg a depónia kialakításánál, így a lerakó kapacitása bővülhet az alapterület növelése nélkül.
5.4 A csurgalékvíz hatása a hulladéktest állékonyságára Az előzőleg bemutatott módszerhez hasonlóan megvizsgálhatjuk a depóniatestben előforduló csurgalékvíz hatását az állékonyságra. A depóniatestben a takaróréteg hatására lencsés elhelyezkedésű nedvesség, átázottság jelentkezhet (24 . ábra), befolyásolva ezzel a depónia állékonyságát. A hulladéklerakók üzemeltetésére vonatkozó szabvány előírja, hogy a hulladéktestben csurgalékvíz nem gyűlhet össze. Ebből adódóan az állékonyságvizsgálatoknál nem feltételezik telített rétegek jelenlétét.
24. ábra: a hulladéktestben jelentkező átázottság [11]
Az eddigi állékonyság-vizsgálatok jól működő csurgalékvíz elvezető rendszert tételeztek fel. Gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy ez nem mindig van így. A szivárgó rendszerek meghibásozhatnak, eltömődhetnek, a depónia oldalán fakadó vizek jelenhetnek meg. A felhalmozódó csurgalékvíz veszélyezteti a lerakó állékonyságát, rézsűkárosodáshoz vezethet, különösen a meredek rézsűvel épített depóniáknál jelenthet problémát. A fentiek tükrében látható, hogy fontos megvizsgálni a felhalmozódó csurgalékvíz hatását a depónia állékonyságára. Vizsgálni kell a depóniatestben a napi takarás miatt megjelenő lencsés átnedvesedés hatását.
Irodalomjegyzék [1]
Dr. Berecz T. 2009: A biogáz. Bautrend, 2009/V.
[2]
Dr. Baráti I. 2011: Magasépítéstan Msc, Energiatudatosság, környezettudatosság az építészetben előadás, Budapest
[3]
Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium Hulladékgazdálkodási és Technológiai Főosztály 2002: A hulladékgazdálkodás általános kérdései, alapelvei, Hulladékgazdálkodási Szakmai Füzetek 1, Budapest
[4]
Mile G. 2011: Pusztazámori Regionális Hulladékkezelő központ
[5]
Szabó A., Szabó I., Kiss G. 2004:Current state and future plans of closure and rehabilitation of old landfills in Hungary Abschluss und Rekultivierung von Deponien und Altlasten. Abfallwirtschaft in Forschung und Praxis, Band 132, Erich Schmidt Verlag ISBN 3 503 08323 5, pp.149-161
[6]
Szabó I. 1999: Hulladékelhelyezés, Egyetemi tankönyv, Miskolci Egyetemi Kiadó.
