A Miskolci Egyetem Habilitációs Füzetei Műszaki – Természettudományi Habilitációs Bizottság
HULLADÉKLERAKÓKKAL KAPCSOLATOS GEOTECHNIKAI VIZSGÁLATOK Tudományos munkásság áttekintő összefoglalása
írta
Szabó Imre
aki a Természettudományok Tudományterület Földtudományok Tudományágban habilitáció elnyerésére pályázik
Miskolci Egyetem 2005.
A Miskolci Egyetem Habilitációs Füzetei Műszaki – Természettudományi Habilitációs Bizottság
HULLADÉKLERAKÓKKAL KAPCSOLATOS GEOTECHNIKAI VIZSGÁLATOK Tudományos munkásság áttekintő összefoglalása
írta
Szabó Imre
aki a Természettudományok Tudományterület Földtudományok Tudományágban habilitáció elnyerésére pályázik
Miskolci Egyetem 2005.
Tartalomjegyzék
Geotechnical assesment of waste disposal sites
Summary .................................................... 1
Bevezetés.................................................................................................................................... 2 1.
A kutatási eredmények bemutatása .................................................................................... 4 1.1.
A földmedrű tározóktól a kombinált szigetelőrendszerekig ...................................... 4
1.2.
A természetes anyagú szigetelőrendszer .................................................................... 9
A megkívánt vízzáróság biztosítása ..................................................................................... 10 Megállapítások ..................................................................................................................... 18 1.3.
Keveréktalajok vizsgálata ........................................................................................ 19
Megállapítások: .................................................................................................................... 23 1.4.
Hulladéklerakók zárószigetelése .............................................................................. 23
Megállapítások: .................................................................................................................... 28 1.5.
Geoszintetikus-agyag szigetelők (bentonitszőnyegek, GCL) .................................. 28
Megállapítások ..................................................................................................................... 41 2.
A tézisek összefoglalása................................................................................................... 43
3.
Gyakorlati alkalmazási lehetőségek ................................................................................. 46
4.
Köszönetnyílvánítás ......................................................................................................... 47
5.
A tézisfüzetben hivatkozott publikációk jegyzéke........................................................... 48 A., Könyv, egyetemi tankönyv, konferencia kiadvány, tervezési segédlet.......................... 48 B., Cikkek, tanulmányok...................................................................................................... 48
6.
Irodalomjegyzék............................................................................................................... 51
1
GEOTECHNICAL ASSESMENT OF WASTE DISPOSAL SITES SUMMARY This booklet is the summary of documented expert activity of Imre Szabó, which he has accomplished in the field of geotechnical assessment of waste disposal sites since 1988 when he had received the Candidate of Earth Science degree. Imre Szabó holds the degrees/titles of: MSc geologist engineer, geothechnical engineer, CSc in Earth Science. The booklet of theses introduces the author’s activity and his new scientific results in the following areas: − Mineral barriers and their compatibility against contaminants − Selection, construction and in situ testing of mineral barriers, laboratory and on site qualification of the barrier systems − Soil mixture liners and their testing − Selection and evaluation of closure systems of landfills − Testing of Geosynthetic Clay Liners (GCL, bentonite liners). The change of bentonite liner hydraulic conductivity as a function of applied bentonite quality. Behavior of bentonite liners against solutions of different concentration and cation valent. Equivalency problems. Results from the above areas are summarized in 18 theses. Special attention should be given to those statements related to GCL-s and soil mixtures. These materials gain bigger share of the market in surface covering of waste disposal sites, thus it is important to have a proper knowledge of their applicability, hydraulic conductivity, the change of its efficiency and its influencing factors. Most of the introduced results have been utilized during the past decade in Hungarian waste disposal construction projects and have been introduced to the syllabus of environmental engineer training program. University textbooks authored by the candidate are used in more domestic universities and colleges and by domestic experts. His scientific results were incorporated to design guidelines assembled for experts and authorities, and is available for the public through the web site of the relevant ministry.
1
BEVEZETÉS Magyarországon az 1990-es évek legelején több mint 3200, az akkori nevezéktan szerint kommunálishulladék-lerakó üzemelt, ami gyakorlatilag önkormányzatonként egy-egy lerakót jelentett. Ezen lerakók egyike sem rendelkezett műszaki védelemmel, azaz épített szigetelőrendszerrel, s közülük mindössze nyolcnál volt valamilyen szintű gázhasznosítás. Az első, európai normáknak megfelelő, korszerű lerakó 1992-ben létesült Debrecenben, s az addigi szakirodalmi munkásságom alapján felkérést kaptam a kivitelezési munka ellenőrzésére, illetve a kivitelezőnek nyújtottam szakmai segítséget, hiszen ebben az időben magyar nyelvű szakirodalom nem állt rendelkezésre, a beruházó osztrák volt s a kivitelezésnél az osztrák szabvány (ÖNORM) betartását kívánta meg. Ehhez naprakész ismeretekkel kellett rendelkezni a depóépítés és kivitelezés európai gyakorlatából, aminek az elsajátításához meglehetősen rövid idő állt rendelkezésre. Az elmúlt évtizedben jelentős előrelépés történt, bezárásra került/nem üzemel több, mint 1000, megépült több mint 60 többségében korszerű lerakó, de 2004-2020 között a meglévő lerakók közül mintegy 40 korszerűsítésére, további 10 új építésére kerül sor [27]. Utóbbiak már a korszerű, regionális hulladékgazdálkodási központok lerakói lesznek (építésük elkezdődött). Az új beruházások költsége 2003-as áron 210 millió EU (~53 Mrd forint), a rekultiváció, utógondozás költsége 1070 millió EU (270 Mrd forint). Mint a fenti rövid áttekintésből kitűnik, hulladéklerakás területén nagy előrelépés történt Magyarországon, s ma valahol az európai középmezőnyben (a törvényi előírásokat tekintve az élmezőnyben) vagyunk. Lassan lezárul az első nagy fejezet, a megfelelő, korszerű műszaki védelemmel rendelkező lerakó-kapacitás kiépítése, és megkezdődik a második, legalább ilyen jelentőségű szakasz, a meglévő lerakók bezárása, rekultivációja. Úgy gondolom, hogy ezen a fordulóponton célszerű összegezni az eddigi tapasztalatokat. Az is látszik, hogy az ország teherbíró képességéhez mérten hatalmas teherről van szó, és nagyon lényeges, hogy feleslegesen költséges beruházások, költséges alternatívák ne valósuljanak meg, amihez korszerű ismeretanyagra van szükség. Külön szerencsémnek tartom, hogy ebben a munkában részt vehettem, hiszen már az első megépült lerakó kivitelezésénél geotechnikai szakértőként, majd műszaki ellenőrként dolgoztam. Majd később a megvalósult hazai lerakók több mint felénél szakértőként, tervezőként, minőség-ellenőrként közreműködtem. Kezdettől fogva hangsúlyoztam, hogy a
2
hulladéklerakás legalább annyira földtudományi, geotechnikai kérdés, mint amennyire gazdasági probléma. Bízom benne, hogy a környezetvédelmi szakemberek, egyetemi hallgatók számára végzett oktatási munkám, az általam és munkatársaim segítségével írt szakkönyvek [1; 8; 10; 11], tanulmányok hozzájárultak ahhoz a szemléletbeli változáshoz, ami ezen a téren hazai vonatkozásban bekövetkezett. Jelen tézisfüzet a kandidátusi cím megszerzése után, egy gyakorlatilag teljesen új tudományterületen végzett szakmai tevékenység eredményeinek az összefoglalása. Munkámat nagymértékben segítette, hogy a Miskolci Egyetemen indult környezetmérnök képzés új kutatási irányokat igényelt és a Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszéken irányításommal kialakult egy olyan kutatócsoport, amely a hulladékelhelyezés, a szennyezett területek vizsgálata, a kármentesítés területén komoly szakmai elismertséget vívott ki. Nagymértékben segítette munkámat, hogy a Nemzetközi Talajmechanikai és Geotechnikai Szövetség (ISSMGE, korábban ISSMFE) Nemzeti Bizottságának tagjaként 1995-től részt vehettem a Technikai Bizottság munkájában (TC 5, Environmental Geotechnics). Mint a depóniákkal foglalkozó munkacsoport tagja (Working Group SC-4 Controlled Landfill Design) közvetlenül hozzájuthattam és juthatok a legfrissebb, sokszor még nem is publikált kutatási eredményekhez, valamint a témakör nemzetközileg legismertebb szaktekintélyeivel (Jessberger, Manassero professzorok) dolgozhattam együtt. Az elmúlt tíz évben szakmai munkámmal kapcsolatban számos hazai és nemzetközi konferencián vettem részt, találkozhattam a szakterületet művelő elméleti és gyakorlati szakemberekkel, megismerkedhettem a tudományterület új eredményeivel. Ezen nemzetközi tapasztalatokat részben itthoni konferenciákon, továbbképző tanfolyamokon, szakkönyvek, tervezési segédletek, tanulmányok, szakmai jelentések megírásával adtam közre, segítve egy új tudományág hazai terjesztését, megerősödését.
3
1.
A KUTATÁSI EREDMÉNYEK BEMUTATÁSA
1.1. A földmedrű tározóktól a kombinált szigetelőrendszerekig Az 1990-es évek elején, amikor az első korszerű hulladéklerakók építése megkezdődött, azok műszaki kialakítására gyakorlatilag nem volt érvényes jogszabály. Így azok a lerakók, amelyeknél a beruházó külföldi volt, többnyire az osztrák (ÖNORM), vagy a német (TAAbfall) előírások figyelembevételével épültek. Az azidőtájt érvényes 9001/1985 (TK. 13.) OKTH sz. közlemény, amely a veszélyeshulladék-lerakókra vonatkozott, bizonyos feltételek mellett megengedte, hogy veszélyeshulladék–lerakónál se kerüljön beépítésre geomembrán (k≤10-9 m/s, 3, 5 m vastag agyagréteg esetén „… a II és III veszélyességi osztályba sorolt veszélyes hulladékok kiegészítő műszaki védelem nélkül lerakhatók”). Már ebben az időszakban is számos tanulmány foglalkozott a csurgalékvíz-agyagtalaj kompatibilitásának a kérdésével (ALTHER et al. 1985, FERNANDEZ-QUIGLEY, 1985, EVENS-FANG, 1986, BOWDERS-DANIEL, 1987), megállapítva, hogy az altalaj szivárgási tényezője nem abszolút kőzetfizikai jellemző, értékét és a változás mértékét jelentősen befolyásolja a pórusfolyadék (csurgalékvíz) permittivitása (dielektromos állandója), az ion érték, a koncentráció, pH és a hőmérséklet. A változás mértéke pontosan nem számszerűsíthető, határozható meg, azonban a kompatibilitás (összeférhetőség) megléte vagy hiánya a fenti paraméterek segítségével mintegy egy évtizedes kiterjedt kutatások eredményeképpen ma már az ún. kompatibilitási index alapján becsülhető (MANASSERO – SCHACKELFORD, 1994, MANASSERO et al., 1995.). A ’80-as évek végén merült fel, hogy az egyik nagy vegyi üzemünk veszélyeshulladéklerakója monitoring kútjaiban oldott Hg szennyezés jelent meg. A lerakó az akkori jogszabályoknak megfelelően épült meg, azaz a szennyezőanyag visszatartását csak a földtani védelem biztosította, kiegészítő műszaki védelem nem épült. A lerakón részletes talaj- és vízkémiai,
agyagásványtani
vizsgálatokat
végeztünk,
amely
kimutatta,
hogy
az
aljzatszigetelés a megépüléstől számított 3 év alatt a szennyezőanyagokat tényleg átengedte, magában az agyagrétegben is kimutatható volt a medencében tárolt veszélyeshulladék komponensek dúsulása [8; 11; 12]. A termoanalítikai- és röntgen vizsgálatok egy nagyon figyelemreméltó eredményt adtak (1. ábra), nevezetesen felhívták a figyelmet arra, hogy amíg az anyagnyerőhely agyagmintáinál az uralkodó agyagásvány a montmorillonit volt, addig a lerakó alatti agyagban már elsősorban illit volt kimutatható. Az illit mennyisége a vizsgált mintákban 16-17 %-ról 28-35 %-ra változott, azaz néhány év leforgása alatt 4
bekövetkezett az agyagásványok átalakulása, ami az altalajt, azaz a szigetelőréteget áteresztővé tette. Mint tudjuk, az illit tartalmú agyagoknak lényegesen kisebb a Skemptonféle aktivitásuk, mint a montmorillonitot tartalmazóké, s kísérletek bizonyították korábban, hogy minél nagyobb a Skempton-féle aktivitás értéke, annál kisebb az illető agyag szivárgási tényezője azonos hézagtérfogat mellett (ACAR-SEALS, 1984). T DTA 1
DTA 2 Illit/ DTA 3 Montmorillonit DTA 4
DTA 5
Illit
TG 1 300
400
500
600 700 800 900 T, o C
TG 2 TG 3 TG 4 TG 5
1. ábra Az agyagásványos összetétel megváltozása a szigetelőrétegben a csurgalékvíz hatására (1-3. sz. görbe: az agyagnyerőhely mintái; 4-5. sz. görbe: szigetelőréteg mintái) 5
A nemzetközi gyakorlatnak teljes mértékben megfelelt a veszélyes-hulladékokra vonatkozó 102/1996. (VII. 12) Korm. rendelet, amelyben a helykiválasztásra és a szigetelőrendszer felépítésére vonatkozó műszaki követelményeket (l. a 10. sz. mellékletben) a vonatkozó nemzetközi irodalom és a jogszabályok áttekintésével fogalmaztam meg. Mindamellett a kommunálishulladék-lerakókra is maradt a korábbi szabályozatlan állapot, s sajnos a 90-es évek közepén, második felében a helyi önkormányzatok címzett és céltámogatási rendszeréről szóló törvény (1994. évi LXVII. törvény) alapján még számos lerakó megépült műszaki védelem (geomembrán) nélkül, amelyek közül soknak a rekultivációját most kell megoldanunk. Felismerve azt az ellentmondást, hogy míg a sokszor ismeretlen összetételű, vagy ismeretlen komponenseket is tartalmazó kommunális hulladék csurgalékvize esetenként nagyobb veszélyeztető potenciállal bír a környezetére, mint a szigorúbb feltételekkel lerakott veszélyes hulladék, addig a szigetelőrendszerek felépítésének a szabályozásánál ez nem jelenik meg, 1994-ben kidolgoztam a hulladéklerakók szigetelőrendszere megválasztásának egy lehetséges rendszerét. A tervezet alapgondolata az volt, hogy a hulladék elhelyezésre alkalmasnak ítélt területen az aljzatszigetelő rendszer felépítését a terület aljtalajának adottságai, és a lerakandó hulladék veszélyeztető potenciáljának együttes figyelembe vételével kell meghatározni [1; 2; 14; 19; 21]. A javaslatom szerint a
helykiválasztás eredményeként kapott területet a lerakó
altalajának vastagsága és vízzárósága alapján területi osztályba kell sorolni (1. táblázat). 1. táblázat A lerakó altalajának területi osztályba sorolása Az altalaj vastagsága
Az altalaj szivárgási tényezője (m/s) 10-6 > k > 5 x 10-8
5 x 10-8 > k
T1
T2
T3a
T1
T2
T3b
(m)
k > 10
1,5-3,0 > 3,0
-6
T1; T2: A területi osztály jelölése
A lerakandó hulladék veszélyeztető potenciáljának a meghatározása történhet: − előzetes vizsgálat nélkül, a törvényi besorolás alapján − a hulladékok ill. hulladékkivonatok (eluátumok) ökotoxikológiai és analítikai vizsgálatára alapozva eluátum osztályokba történő besorolás alapján.
6
Az altalaj területi osztálya, és a hulladék veszélyességi-, ill. a hulladékkivonat eluátum osztálya alapján kell meghatározni a szükséges védelem mértékét, azaz depónia építési osztályonként az aljzatszigetelő rendszer felépítésével szemben támasztott minimálisan megkívánt követelményeket. A depónia építési osztály megválasztását a 2. táblázat tartalmazza. Az egyes depónia építési osztályoknál a talp- és rézsűfelület szigetelése felépítésének az előírásait az 2. ábra foglalja össze. Az 1. építési osztály az ábrán külön nem szerepel, mert itt külön előírás a szigetelőrendszerre nincs, ez a kategória ugyanis a gyakorlatilag ivóvíz minőségű csurgalékvizet adó "hulladékokra" vonatkozik. 2. táblázat A depónia építési osztályok az altalaj területi osztályának és a hulladék minőségének a függvényében Az altalaj területi
A depónia építési osztálya
osztálya
Ép1
Ép2
Ép3
Ép4
Ép5
T1
E1
E2
E2
E3
E3
T2
E1
E2
E2
E3; K
E3
T3a
E1
E2
E3
E3; K
E4; V3
T3b
E1
E3
E3
E3; K, V3
E4; V3; V2; V1
E1-E4: K: V1-V3: T1-T3:
a hulladékkivonat eluátum osztálya a [2] 6.13. táblázata szerint kommunális hulladék a javaslat idejében érvényben lévő 102/1996 (VII.12.) Korm. rendelet 2. sz. melléklete alapján I-III. veszélyességi osztályba sorolt hulladékok. Az altalaj területi osztálya az 1. táblázat szerint.
2. ábra Javaslat a hulladéklerakók aljzatszigetelő rendszere felépítésének hazai szabályozására 7
Az 1. és 2. táblázatban, és a 2. ábrán minden jelölést, paramétert meghagytam az eredeti formájában. A javaslat tíz évvel ezelőtt nem került bevezetésre, hiszen abban az időben elsősorban a minél olcsóbb, de minél több lerakó építése volt a cél, és az általam javasolt megoldás a regionális, nagy beruházási, de kis fajlagos költségű lerakók építésének kedvez. Azóta a törvényi szabályozás többször módosult, megjelent az 1999/31 EK irányelvre épülő 22/2001. (X.10.) KÖM rendelet, 2003 januárjában jelent meg az 1999/31 EK rendelet kiegészítő 2003/33 EK rendelet, és a magyar „lerakó rendeletnek” az új európai direktívához való igazítása jelenleg van folyamatban, amihez a műszaki háttéranyagot az illetékes minisztérium felkeresésére én végeztem. Ha összevetjük az általam korábban javasoltakat a legfrissebb EK direktívával, azt látjuk, hogy filozófiájában szinte tökéletes az egyezőség: − a direktíva (ajánlás) a szigetelőrendszer megválasztását vagy az ismert összetételű hulladék besorolása vagy a hulladék-összetétel vagy az ún. eluátum koncentráció alapján írja elő − megkülönböztet egy inert (A), három nem veszélyes (B1-B2-B3) és egy veszélyes hulladék (C) kategóriát, de utóbbinál a korábbi monodepónia analógiájára ad egy C1 alosztályt is [26]. Megállapítható, hogy a közel egy évtizede tett megállapítás szakmailag helyesnek bizonyult. Természetesen az alapelvek ugyanazok maradtak, a megengedett/megkívánt paraméterek az ún. határértékek azóta értelemszerűen változtak és az ország gazdasági helyzete is javult annyit, hogy egy költségesebb, de szakmailag lényegesen jobb megoldás valósuljon meg. Alig több mint tíz év alatt eljutottunk oda, hogy a hazai törvényi szabályozás és gyakorlat eurokonform, kombinált szigetelőrendszer nélkül már nem épül lerakó, sőt van olyan kommunálishulladék-lerakó (Miskolc-Hejőpapi), ahol előzetes szakvéleményem alapján csak kétszeres geomembrán szigeteléssel lehetett környezetvédelmi szempontból megoldani a problémát, tekintettel a lerakó vízbázisvédelmi szempontból különösen kényes helyzetére. Megállapítások a.) Vizsgálatokkal igazoltam, hogy egy szigetelőréteg kedvező agyagásványos összetétele az átjutó szennyezőanyagok hatására megváltozhat és a vízzáróság szempontjából kedvezőtlenebbé válhat. b.) Megállapítottam, hogy az aljzatszigetelő rendszer felépítését a terület aljtalajának adottságai, és a lerakandó hulladék veszélyeztető potenciáljának együttes figyelembe vételével kell meghatározni. Ezen elv alapján összeállítottam egy, a hulladéklerakókra vonatkozó műszaki követelményrendszert, amely alapján az altalaj területi osztálya, és a 8
hulladék veszélyességi-, ill. a hulladékkivonat eluátum osztálya alapján kell meghatározni a szükséges védelem mértékét, azaz depónia építési osztályonként az aljzatszigetelő rendszer felépítésével szemben támasztott minimálisan megkívánt követelményeket.
1.2. A természetes anyagú szigetelőrendszer A természetes anyagú (a nemzetközi gyakorlatban gyakran ásványi anyagú) szigetelőrétegről akkor beszélünk, ha annak anyaga, vagy a megkívánt védő funkciót (hidraulikai gát, szennyezőanyag visszatartó képesség) biztosító domináns eleme természetes (ásványi) eredetű. A természetes anyagú szigetelők lehetnek: − természetes környezetben kialakított szigetelők, − természetes anyagból mesterségesen épített szigetelők (tömörített agyag, keverék talajok, bentonit szőnyeg), − a kettő kombinációja. A mai európai előírás (1999/31 EK) a természetes telepítésű szigetelőrétegeknek ad prioritást, és csak annak hiányában engedi meg az egyenértékű, de természetes anyagú rendszerrel való helyettesítést, és előírja, hogy a rendszer minimális vastagsága 0,5 m legyen. Ez azt jelenti, hogy a pusztán hidraulikailag egyenértékű, kis vastagságú (8-15 mm bentonit szőnyeg, a Magyarországon sajnálatosan alkalmazott 20-40 cm ún. Consolid réteg, vagy az ún.
Trisoplast
Németországban)
természetes
anyagú,
de
mesterségesen
előállított
anyagok/rétegek önmagukban nem jelentenek kielégítő megoldást, ill. védelmet. A fentiekből következik, ismerve Magyarország földtani felépítését, hogy a természetes anyagú aljzatszigetelésnél a döntő hányadot a tömörített agyagrétegek képviselik, és a jövőben is azok fogják képviselni. (3. ábra) Az altalajtól vagy a beépített tömörített agyagrétegtől elvárt tulajdonságok: − a megkívánt vízzáróság teljesítése, − jó szennyezőanyag-visszatartó képesség, − megfelelő teherbírás.
9
Agyag + SBS GCL
Talaj + bentonit
SBS GCL
Agyag
Consolid
Agyag + Bentofix GCL
Bentofix GCL
Agyag + bentonit
Bentofix GCL 6%
Agyag + bentonit 5%
Agyag + SBS GCL 4%
Talaj + bentonit 3% SBS GCL 1%
Agyag + Bentofix GCL 6%
Agyag 55%
Consolid 20%
3. ábra A kommunálishulladék-lerakók természetes anyagú aljzatszigetelésénél Magyarországon az elmúlt évtizedben alkalmazott anyagok A megkívánt vízzáróság biztosítása A természetes településű rétegeknél a vízzáróság az agyagtartalom, agyagásványtartalom, szemcseméret és a diagenezis során kialakult kőzet-szerkezet függvénye, utólag nehezen módosítható. Az épített szigetelőrétegeknél régóta ismert, hogy a vízzáróságot a fenti paraméterek mellett döntően meghatározza a beépítési víztartalom és a beépítéskor kialakított agyagszerkezet. Azonos tömörség mellett diszpergált agyagszerkezet mellett lényegesen jobb vízzáróságot kapunk, mint flokkulált szerkezetű agyagnál (LAMBE, 1958.; MITCHELL et al.,1965.; MITCHELL, 1976.; KÉZDI, 1971.). Jól szemléltetik a fentieket a debreceni lerakó agyagnyerő-helyéről (Hortobágyi Téglagyár) származó minták előzetes laboratóriumi vizsgálati eredményei (4. ábra). A 4. és 5. jelű mintáknál, azonos tömörség mellett, a Proctor-görbe szerinti optimális tömörítési víztartalom (wopt) felett beépített mintánál egy nagyságrendet megközelítő a szivárgási tényező csökkenés [1; 2; 9; 13].
10
-8
Szivárgási tényező, k [m/s]
1x10
kmin = 2,36×10-10 m/s
-9
1x10
kmin ∆w = 3,77 % 1x10
-10
8
10
12
8
10
12
14
16
18
20
22
24
14
16
18
20
22
24
Víztartalom, w [%]
Száraz térfogatsűrűség, ρd [g/cm3]
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5 wopt
Víztartalom, w [%]
4. ábra A szivárgási tényező értékének változása a beépítési víztartalom függvényében Természetesen a vízzárósági kritérium mellett egyéb szempontok is befolyásolják a beépítési körülményeket (zsugorodás, megfelelő nyírószilárdság, DANIEL, 1993.). Gazdaságossági szempontból nagy jelentősége van annak, hogy mekkora az a víztartalom, amely mellett a megkívánt vízzáróság biztosítható. A nemzetközi gyakorlat, szakirodalom szerint a ∆w értéke 3-5% az optimális tömörítési víztartalom felett. A lerakók kivitelezésének a nagyszámú helyszíni ellenőrző méréseinek eredményeiből mutat be egyet az 5-6. ábra [23].
11
2 k < 1×10-9 m/s k > 1×10-9 m/s
Térfogatsűrűség, ρd [g/cm3]
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
Gyáli hulladéklerakó 1.3 10
12
14
wopt=15,5% 16
18
20
Víztartalom, w [%]
22
24
5. ábra A gyáli lerakón mért szivárgási tényező értékek a víztartalom és térfogatsűrűség függvényében 100
93 88
A k < 10-9 m/s kritériumot kielégítő mérések aránya [%]
90
82
81
76
80 70 60 50 38
40 30 20 10 0 -2
0
2
4
6
Az optimális víztartalomtól való eltérés [%]
8
10
6. ábra A vízzárósági kritériumnak megfelelő k-tényező értékek százalékos megoszlása a wopt-tól való eltérés függvényében A 6. ábra jól mutatja, hogy még 6-10 %-kal az optimális víztartalom felett is nagyon kedvező vízzárósági eredmények adódtak, a mérések 81-88 %-ában a szigetelőréteg vízzárósága megfelelő volt, bár az is igaz, hogy csökkenő térfogatsűrűség mellett. Véleményem szerint a 6-8% beépítési víztartalom többlet megengedhető, mert megfelelő 12
agyagszerkezetet csak a Proctor-görbe nedves oldali ágán tudunk elérni. Az előírtnál esetleg lazább szigetelőréteg állékonysági problémát nem okoz, a hulladéktömeg terhelésének hatására tömörödni fog, s így a megkívánt tömörség utólag kialakul. Kedvezőtlenebb lenne, ha tömörségi kritériumnak adnánk prioritást (ha döntenünk kell), mert statikus terheléssel (hulladék teher) az agyagszerkezet utólag már alig javítható. A fenti megállapításokat számos más lerakón (Debrecen, Hódmezővásárhely, Békéscsaba, Gyál, Tatabánya, MiskolcHejőpapi) végzett mérések igazolták. Önmagában a megfelelő vízzáróság nem elegendő, az aljzatszigetelő rendszernek megfelelő szennyezőanyag-visszatartó képességgel kell rendelkeznie. A magyar törvényi szabályozás ezen a téren hiányos. A 102/1996. (VII.12.) Korm. rendelet ugyan előírta az altalaj nagy adszorpciós kapacitását, a vizsgálati módszerre azonban nem tett megkötést. A nemzetközi gyakorlatban általában a megkívánt agyagtartalmat (D0,002>20%) és agyagásványtartalmat (>10%) határozzák meg. Magyarországon több mint 20 lerakó aljzatszigetelésének az előzetes minősítő vizsgálatát végeztem el, s a laboratóriumi, majd később a helyszíni ellenőrző vizsgálatok eredményeit összevetve összeállítottam egy olyan egymásra épülő logikus vizsgálati rendet, amely alapján eldönthető, hogy egy agyagnyerőhely anyaga várhatóan alkalmas-e aljzatszigetelésre vagy sem. A javasolt vizsgálati rendet a 3. táblázat tartalmazza. A táblázatban feltüntetett sorrend egyben a vizsgálatok egymás utáni sorrendiségét is jelenti. A szerves-anyag tartalom és mésztartalom meghatározása a nemzetközi gyakorlatban kötelező, mert a feltüntetett érték meghaladása egyben alkalmatlanságot is jelent. A vízfelvevő képesség vizsgálata a magyar geotechnikai gyakorlatban nem volt ismert [1; 2], hazai alkalmazását én vezettem be, alkalmazhatóságát számos megfelelően kivitelezett aljzatszigetelő rendszer igazolja. A különböző lerakóknál az előzetesen számításba jövő anyagnyerőhelyek vizsgálatainak eredményeit feldolgozva megállapítható, hogy a plasztikus index (IP), a maximális vízfelvevőképesség (wmax) és a kationcserélő kapacitás (T) értéke között korrelációs kapcsolat állapítható meg, amit a 7. ábra szemléltet és a következő összefüggésekkel fejezhető ki: wmax= 51,95 – 0,326 × (Ip) + 0,0229 × (Ip)2 T=11,14 + 0,355 × (Ip) + 0,0034 × (Ip)2 T=29,03 × ln(wmax) – 96,31 13
A kapott korrelációs kapcsolatok azt mutatják, hogy az Ip; wmax és T érték alapján megbízhatóan tudunk dönteni az anyag előzetes alkalmasságáról, hiszen nem független paraméterekről van szó. Így a minősítési rendszerbe valójában egy kontroll is beépül, amennyiben ezen paraméterek mért értékeinél ellentmondást tapasztalnánk. Másrészt világosan látszik, hogy már a plasztikus index értéke alapján is tudunk előzetesen mérlegelni, hogy érdemes-e az anyaggal egyáltalán foglalkozni, a további vizsgálatokat elvégezni. A javasolt vizsgálati rend lehetővé tesz egy gyors és viszonylag olcsó minősítést, hiszen alkalmazásával az agyagásványtani vizsgálatok elmaradhatnak, vagy legalábbis a vizsgálandó mintadarabszám csökkenthető, elegendő lehet csak egy-egy kontrollvizsgálat, ami a vizsgálati költségeket jelentősen csökkenti. A leginkább költséges és időigényes szivárgási tényező méréseket így csak azon az anyagon kell elvégezni, amelyik nagy valószínűséggel alkalmas lesz aljzatszigetelő anyagként. 3. táblázat A terület megkutatásakor a szigetelőréteg anyagának minősítésekor elvégzendő vizsgálatok, ill. meghatározandó kőzetfizikai jellemzők [1; 3; 6; 10] A meghatározandó paraméter
A vizsgálat módja
Konzisztencia jellemzők (folyási határ, sodrási határ, zsugorodási határ, plasztikus index, relatív konzisztencia index)
MSZ 14043/4
Alkalmassági, beépíthetőségi kritérium kíváló: IP=20-35 % megfelelő: 15
Szervesanyagtartalom (izzítási veszteség, nedves oxidáció)
MSZ 14043/9
max. 5 %
Mésztartalom
Scheibler-készülékkel
CaCO3% < 10%
Vízfelvevőképesség
Enslin-Neff módszer
kíváló: T>25 mekv/100g jó: 15
Kationcserélő kapacitás Ásvány-kőzetani vizsgálatok (agyagásványtartalom) (opcionálisan elvégzendő)
kíváló: wmax ≥ 80 % megfelelő: 60<wmax<80 % kedvezőtlen: wmax<60 %
röntgen és termikus elemzések
14
Agyagásványtartalom >10%
Illesztés: logaritmikus Egyenlet: T = 29.03 * ln(wmax) - 96.31 r = 0,73
Kationcserélő kapacitás, T[mgeé/100 g]
Kationcserélő kapacitás, T [mgeé/100 g]
50
40
30
20
10
0
50
Illesztés: 2. fokú polinom Egyenlet: T = 11.14 + 0.355 * (Ip) + 0.0034 * (Ip)2 r = 0,79
40
30
20
10
0
50
60
70
80
Maximális vízfelvevő képesség, w max [%]
Maximális vízfelvevő képesség, w max [ %]
40
100
90
100
0
10
20
30
Plasztikus index, Ip [%]
40
50
Illesztés: 2. fokú polinom Egyenlet: wmax = 51.95 - 0.326 * (Ip) + 0.0229 * (Ip)2 r = 0,85
80
60
40 0
10
20
30
Plasztikus index, Ip [%]
40
50
7. ábra Összefüggés a plasztikus index, a maximális vízfelvevő képesség és a kationcserélő kapacitás mért értékei között A laboratóriumi vizsgálatot követi a kivitelezés megkezdése előtti próbatömörítés, hiszen a laboratóriumi körülmények mindig eltérnek a helyszíni beépítési viszonyoktól, mert: − más a tömörítés módja, ami jelentős hatással van az agyag szerkezetére, s ezáltal a várható vízzáróságra (MITCHELL et al., 1965.); − a laboratóriumi vizsgálatokat kezdetben merev falú permeabiméterekkel végeztük, majd Magyarországon először alkalmaztam a triaxiális cellát a szivárgási tényező meghatározására [7]. Kezdetben saját építésű cellákkal dolgoztunk, amelyeknél csak maximum 1,0 méternyi vízoszlopnyomással tudtuk a kísérleteket elvégezni, ami nagyon hosszú vizsgálati időt (1-2 hét/minta) igényelt, ezért egyszerre több (15 db) cellában mértünk. Később sikerült egy korszerű készüléket beszerezni. A helyszíni méréseket ún. infiltrométerrel végezzük. Tapasztalataim szerint a laboratóriumi mérések legalább egy fél nagyságrenddel kedvezőbb szivárgási tényező értéket adnak, mint az infiltrométerrel történő mérések. A helyszíni méréseknél az infiltrométer átmérőjének a növekedésével nő a k tényező értéke, azaz minél nagyobb térrészt vonunk be a mérésbe, annál jobban
15
közelítjük a valós vízzárósági értéket (DAY – DANIEL, 1985a; 1985b; TRAUTWEIN – BOUTWELL, 1994.). Mind a laboratóriumi, mind a helyszíni mérések problémája, hogy nem ismerjük a minta ill. szigetelőréteg telítettségét, holott a k tényező függ a telítettségtől (STEWARTNOLAN, 1987). A telítettség mérése laboratóriumban már megoldott, de a készülék rendkívül drága, ezért a rutin és a helyszíni méréseknél a telítési görbe felvétele alapján kellő pontossággal tudunk dönteni [2], (8. ábra).
8. ábra A mért szivárgási tényező értékének csökkenése a minta telítődésével A kivitelezés során az elkészült szigetelő réteg vízzáróságát és tömörségét folyamatosan ellenőrizni
kell.
Magyarországon
nincs
érvényes
előírás,
műszaki
irányelv
a
minőségellenőrzésre. Az osztrák szabvány (ÖNORM 2074), és a német műszaki elírások (TA Abfall, Deponieverordnung)
figyelembe
vételével
kidolgoztam
a
hulladéklerakók
műszaki
kialakításának minőségellenőrzési rendszerét, amely ma a Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium honlapján hozzáférhető tervezési segédletek [3; 6] részeként segíti a szakemberek munkáját.
16
A minőségellenőrzés egyik legkényesebb eleme a szigetelőréteg vízzáróságának megítélése, minősítése. A német GDA ajánlásai (JESSBERGER, 1994) alapján javaslatot tettem az elkészült szigetelőréteg vízzáróságának minősítési módszerére [23]. Az épített szigetelőréteg egyes mezőin beépítési rétegenként adott számú mérés történik, ami mezőnként általában 5-6 db. A lerakót nem mezőnként, hanem egységes egészként minősítjük, a következőképpen: 1.
Az ellenőrző mérési eredményeket rétegenként egy tömbbe rendezzük, és minden értékhez egy blokkot rendelünk. A blokkot mezőtől függetlenül az adott rétegen belül bárhová elhelyezhetjük.
2.
Minden réteg tömbjéből véletlenszerűen választunk egy blokkot (3 rétegű rendszerben, pl. 3 blokk, 3 véletlenszerűen kiválasztott szivárgási tényező mérési eredménnyel).
3.
A blokkokat egymáshoz rendeljük, s kiszámítjuk egy ilyen többrétegű blokk átlagos szivárgási tényezőjét a következő összefüggés alapján: ká =
∑d d ∑k
i i i
ahol: di : az egyes rétegek vastagsága (általában 0,2-0,25 m) ki : az egyes blokkok szivárgási tényezője ká : a többrétegű blokkok átlagos szivárgási tényezője 4.
Az átlagszámítást a 2-3 pont szerint többször is megismételjük. Tapasztalataink szerint 2500 ciklus már elegendő, hogy az ismétlések adott hibahatáron belül már ne befolyásolják a végeredményt.
5.
Meghatározzuk az átlagos szivárgási tényező eloszlását és az épített szigetelőréteg vízzáróságát statisztikailag kiértékeljük. A 9. ábra a gyáli lerakón végzett mérések statisztikai kiértékelését szemlélteti.
Megállapítható, hogy annak a valószínűsége, hogy az épített szigetelőréteg a vízzárósági kritériumnak (k<10-9 m/s) megfelel nagyobb, mint 98% [23]. A bemutatott módszer előnye, hogy az egész lerakó szigetelőrétegéről tudunk véleményt nyilvánítani, ami természetesen nem pótolja az építés közbeni nyilvánvaló hibák, hibahelyek javítását.
17
1000
826
100
t=2500 667
600
k > 1E-09 m/s
80
3,8 %
60
428 96,2 %
400
255
40
242 82
200
Eloszlás [%]
Mérések száma [db]
k < 1E-09 m/s
800
20 0
0
0 2x10-10
4x10-10
6x10-10
8x10-10
1x10-9
Szivárgási tényező, k [m/s]
2x10-9
4x10-9
9. ábra A helyszíni k-tényező mérések eredményeinek a kiértékelése (Gyáli lerakó) Megállapítások a.) A helyszíni mérések eredményeinek kiértékelése alapján megállapítottam, hogy szemben a ma alkalmazott nemzetközi gyakorlattal még 6-10 %-kal az optimális tömörítési víztartalom feletti beépítési víztartalom esetén is nagyon kedvező vízzárósági eredmények adódtak. Véleményem szerint a wopt felett 6-8 % beépítési víztartalom többlet megengedhető, mert megfelelő agyagszerkezetet csak a Proctor-görbe nedves oldali ágán tudunk elérni. Kedvezőtlenebb lenne, ha tömörségi kritériumnak adnánk prioritást, mert statikus terheléssel (hulladék teher) az agyagszerkezet utólag már alig javítható. b.) A laboratóriumi, majd később a helyszíni ellenőrző vizsgálatok eredményeit összevetve összeállítottam egy olyan egymásra épülő logikus vizsgálati rendet, amely alapján eldönthető, hogy egy agyagnyerőhely anyaga várhatóan alkalmas-e aljzatszigetelésre vagy sem. c.) A különböző lerakóknál az előzetesen számításba jövő anyagnyerőhelyek vizsgálatainak eredményeit feldolgozva megállapítottam, hogy a plasztikus index (IP), a maximális vízfelvevőképesség (wmax) és a kationcserélő kapacitás (T) értéke között korrelációs kapcsolat állapítható meg, és a meghatározott tapasztalati összefüggések gazdaságosabb előzetes vizsgálati rend elvégzését teszik lehetővé. d.) A német ajánlás alapján javaslatot tettem az elkészült szigetelőréteg vízzáróságának a minősítési módszerére, aminek segítségével megállapítható, hogy milyen valószínűségi szint mellett teljesül egy lerakónál a vízzárósági kritérium.
18
1.3. Keveréktalajok vizsgálata A természetes anyagú szigetelők közül az agyagnál legtöbbször probléma, hogy gazdaságos szállítási távolságon belül nem áll rendelkezésre jó minőségű agyagréteg (pl. gyáli, záhonyi lerakó), vagy a környéken lévő agyagbánya tulajdonosok irreálisan magasra emelik az árakat. Egyenértékű természetes anyagú szigetelőrétegként elsősorban a bentonit – talaj keverékek jönnek számításba. Előnyük az ismert, egyenletes anyagminőség, agyagásványtartalom és a könnyű tömöríthetőség. Hátrányuk az erózió érzékenység, a technológiai előírások szigorú betartása, a beépítési víztartalomra való érzékenység (HORN, 1986; 1988; 1989; BRANDL, 1989; CHAPIUS, 1990a; 1990b.) Az elmúlt időszakban a hazai lerakók építésekor számtalanszor vetődött fel a bentonit – talaj keverék alkalmazásának a lehetősége, de többnyire csak a hibahelyek kijavításánál került sor az alkalmazásra (Debrecen), illetve a kivitelezés végén, amikor az agyag elfogyott s új agyagnyerőhely feltárására, engedélyezésére már nem volt idő (Hódmezővásárhely). 2000-ben
az
egykori
urán-előkészítőmű
zagytározó
rekultivációs
rétegsora
szigetelőrétegének elkészítésénél vetődött fel a keveréktalaj alkalmazása, és itt a laboratóriumi és helyszíni kísérletekre megfelelő anyagi háttér is rendelkezésre állt. A munkálatokat egy nagyobb létszámú szakembergárda végezte, én a keveréktalajok laboratóriumi szivárgási vizsgálatainak kísérleteit, valamint a helyszíni beépítés ellenőrzését irányítottam. Az elvégzett kísérletsorozat számos, a gyakorlatban közvetlenül hasznosítható eredményt hozott. A laboratóriumi vizsgálatokban a magyarországi bentonit előfordulásokról (Mátraszele-Székvölgy, Istenmezeje, Mád-Koldui bentonit (I); Egyházaskesző (I), Sóskút (melléktermék)) származó nyers bentonitot, valamint aktivált (Mád (II), Egyházaskesző (II)) bentonitot használunk. A vizsgált bentonitok százalékos összetételét a 4. táblázat foglalja össze a MÁFI röntgen és termoanalítikai laboratóriumának vizsgálatai alapján. A laboratóriumi vizsgálatoknál a következőket vizsgáltuk: − az agyagásvány mennyiségének, minőségének hatása a keverék vízzáróságára; − a Na aktivált bentonit keverék vízzárósága; − az őrlési finomság (szemcseméret) hatása a várható vízzáróságra; − a szükséges bentonit mennyiség (keverési arány) meghatározása.
19
4. táblázat A keveréktalajok vizsgálatához használt bentonitok összetétele (MÁFI) Paraméter
Székvölgy
Istenmezeje
Mád II
Sóskút
Egyházaskesző I
Vízfelvétel (Enslin) 24h/48h [%]
280 380
380 560
290 500
180 300
350 660
Na-montmorillonit
40%
n.d.
37%
n.d.
n.d.
Ca-montmorillonit
n.d.
64%
n.d.
36%
76%
Kaolinit
n.d.
n.d.
15%
6%
3%
Illit
5%
1%
n.d.
n.d.
n.d.
Muszkovit
n.d.
n.d.
n.d.
4%
n.d.
Krisztobalit
24%
14%
n.d.
n.d.
n.d.
Kvarc
2%
6%
33%
33%
9%
Plagioklász
17%
1%
n.d.
3%
2%
Alkali-földpát
n.d.
n.d.
5%
2%
n.d.
Kalcit
3%
5%
6%
10%
trace
Dolomit
n.d.
n.d.
n.d.
trace
n.d.
Hematit
1%
n.d.
n.d.
3%
n.d.
Klinoptilolit(zeolit)
1%
1%
n.d.
n.d.
n.d.
Amorf
7%
5%
4%
3%
10%
A laboratóriumi vizsgálatok legfontosabb eredményeit a 10. ábra foglalja össze [21]. A vizsgálatokhoz a helyszín közeléből származó infúziós löszt használtuk, amelyet a későbbi kivitelezés során is fel kívántak használni. A lösz szivárgási tényezőjének mért értékei: laboratóriumban: k = 3-5 × 10-8 m/s helyszínen
: k = 6-8 × 10-8 m/s
Az üzemi kísérletekre 2001 nyarán került sor. Gazdaságossági számítások alapján a vizsgált bentonitok közül a Mátraszele-Székvölgyi nyers bentonittal folytak kísérletek. Az előkészítéstechnológiai laboratóriumi és üzemi kísérleteket Csőke Barnabás irányította, a kivitelezést az ALTERRA Építőipari Kft végezte. Két különböző típusú próbamező került kialakításra a zagytározón: egy lejtős és egy közel vízszintes. Mindkét próbamezőn 10-10 parcellán folyt a kísérlet, az egyes parcellákon eltérő volt: − a bentonitadagolás (8-12 %); − a terítés, a bedolgozás módja (tárcsázás, rotációs keverés);
20
− a tömörítés módja (gumiabroncsos, juhláb hengeres, acél henger); − a nedvesítés (permetezés, locsolás). A beépítéshez használt bentonit őrlési finomsága az utólagos helyszíni ellenőrző mérések alapján: 70-75 % <1,0 mm (CSŐKE, 2001). Az egyes parcellák előkészítésének, tömörítésének fő paramétereit a 11. ábra szemlélteti. A helyszíni próbatömörítési kísérletek eredményét a 12. ábra foglalja össze.
Talaj + 5% Mád I. bentonit keverék Talaj + 7% Mád I. bentonit keverék
1x10
-9
Talaj + 4% Székvölgy I. bentonit keverék Talaj + 7% Székvölgy I. bentonit keverék Talaj + 10% Székvölgy I. bentonit keverék
1x10
1x10-10
1x10-11
1x10-11 0
10
20
30
Idő, t [óra]
40
50
Talaj + 7% Mád II. bentonit keverék
-9
-10
1x10
Talaj + 5% Mád II. bentonit keverék
1x10-8
Szivárgási tényező, k [m/s]
Szivárgási tényező, k [m/s]
1x10-8
60
0
10
20
30
40
Idő, t [óra]
50
60
70
80
1x10-8
Szivárgási tényező, k [m/s]
Szivárgási tényező, k [m/s]
1x10-8
1x10-9
Talaj + 8% Mátraszele - Székvölgy II. bentonit keverék
1x10-10
Talaj + 9% Mátraszele - Székvölgy II. bentonit keverék
Talaj + 7% Istenmezeje I. bentonit keverék Talaj + 7% Sóskút I. bentonit keverék Talaj + 7% Mád I. bentonit keverék Talaj + 7% Mád II. bentonit keverék
1x10
Talaj + 7% Székvölgy I. bentonit keverék
-9
Talaj + 7% Székvölgy II. bentonit keverék Talaj + 7% Egyházaskesző I. bentonit keverék Talaj + 7% Egyházaskesző II. bentonit keverék
1x10-10
Talaj + 10% Mátraszele - Székvölgy II. bentonit keverék Talaj + 10% Mátraszele - Székvölgy II. bentonit keverék (ismételt mérés)
1x10-11
1x10-11
0
10
Idő, t [óra]
20
30
0
10
20
30
40
Idő [t, óra]
50
60
10. ábra Különböző talaj-bentonit keverékek szivárgási tényező mérési eredményei
21
70
80
11. ábra A próbamezők kialakítása, a beépítési jellemzők
12. ábra A szivárgási tényező mérések eredményei Mint látható, a helyszíni mérések igazolták a laboratóriumi vizsgálatokat, a vízszintes térszínen csupán egy próbamező nem felelt meg a vízzárósági kritériumnak. Meg kell azonban jegyezni, hogy a vizsgált feladatnál a zárószigetelés vízzáróságára az előírás enyhébb volt (k<5x10-9 m/s), mint a nemzetközi gyakorlat és magyar jogszabály által megkívánt érték. A lejtős térszínen bebizonyosodott, hogy ilyen körülmények mellett csak vontatott tömörítő gépekkel szabad végezni a munkát, mert az önjáró gépek a „kapaszkodás” során a lejtős réteget lazítják, megbontják, másrészt a lejtős térszínen még inkább megnő a technológiai előírások szigorú betartásának a jelentősége.
22
Megállapítások: a.) A vizsgálatok rámutattak, hogy azonos agyagásvány-tartalom mellett az aktivált vagy természetes előfordulásban is Na-montmorillonitot tartalmazó bentonittal készült keverékek közel egy nagyságrenddel kedvezőbb vízzáróságot mutattak, mint a Camontmorillonitot tartalmazók. b.) Megállapítható, hogy a k<5x10-9 m/s vízzárósági kritérium teljesítéséhez hazai őrölt, nyers bentonitból legalább 10 % adagolása szükséges. A helyszíni kísérletek tapasztalatai alapján a k<10-9 m/s szivárgási tényező biztonságos eléréséhez legalább 12-14 % őrölt, nyers bentonitra van szükség, ami közel kétszerese a nemzetközi gyakorlatban ajánlott és használt 6-7 % aktivált Na-bentonitnak. c.) Kis kohézióval rendelkező keveréktalajoknál lejtős térszínen a beépítést vontatott gépekkel célszerű végezni.
1.4. Hulladéklerakók zárószigetelése A hulladéklerakók zárószigetelésének a felépítését Európában az 1999/31/EK direktíva ajánlásai alapján országonként szabályozzák, mint tudjuk Magyarországon a 22/2001. (X.10.) KÖM rendelet az érvényes jogszabály, amely rövidesen módosulni fog a 2003/33/EK direktíva előírásának megfelelően. A jogszabályhoz kapcsolódóan a lerakók műszaki kialakítására vonatkozó szakmai javaslatot 2003 őszén készítettem el. A jogszabály megengedi az előírt zárószigetelő-rendszertől való eltérést, azonban megkívánja, hogy az alkalmazott megoldásnak azzal egyenértékűnek kell lennie. Mit jelent itt az egyenértékűség? Az aljzatszigetelő-rendszernél egyértelműen az azonos kumulatív transzport [6;15;16;17;20.] alapján kell számolnunk, a zárószigetelésnél véleményem szerint elegendő az advektív transzport alapján meghatározott ún. hidraulikai egyenértékűség. A terhelést ugyanis uralkodóan a csapadékból bejutó víz jelenti, s elhanyagolható a zárószigetelés alatti hulladékból felszálló gázok kondenzátumának a vízzáróságra gyakorolt hatása. Ebből adódóan alternatív megoldásként a következő megoldások jöhetnek számításba: − lerakó vízháztartási vizsgálatával meghatározott záró szigetelés; − keveréktalajok; − geoszintetikus-agyag zárószigetelő rendszer; − geomembrán.
23
A keveréktalajokra ugyanazok a megállapítások tehetők, mint az előző fejezetben, kiegészítve annyival, hogy alkalmazásának itt további előnyei az agyagtalajokkal szembeni kedvezőbb nyírószilárdsági paraméterek, aminek a lezárásnál gyakori rézsűs felületek szigetelésénél van jelentősége [24]. A geoszintetikus-agyag szigetelőkkel a következő fejezetben külön foglalkozom. A gyakorlati életben számos olyan eset fordul elő, amikor a jogszabályoknak mindenben megfelelő lezárás értelmetlenül nagy költségekkel járna, mint pl. pernyetározók, fúrási iszap depóniák, régi, a lebomlási folyamat utolsó fázisában lévő lerakók. Ilyenkor célszerűnek
tartom
a
lerakó
vízháztartásának
vizsgálata
alapján
környezeti
kockázatelemzéssel eldönteni, hogy mi az a minimális szigetelőrendszer, amelynek a megépítése megengedhető környezeti kockázattal jár. Az elmúlt évtizedben kollégáimmal számos fúrási iszaptároló környezeti hatásvizsgálatával, s ezen belül a szükséges műszaki védelem meghatározásával foglalkoztunk (Zalatárnok, Zsana, Algyő, Cserebökény, Kiszombor). Mindegyiknek közös jellemzője, hogy földmedrű tározók, s az időközben bekövetkezett jogszabályi változás kettős geomembrán és agyagszigetelést kíván meg. Nyilvánvalóan az aljzatszigetelés beépítése utólag nem megoldható. Abban az esetben, ha a depóniák környezetében még nem következett be meg nem engedhető szennyezés, akkor vizsgálnunk kell, hogy ha megakadályozzuk, vagy egy modellezéssel meghatározott érték alá csökkentjük a depóniából kijutó szennyezőanyagok mennyiségét, a környezetterhelés a megengedett érték alatt marad-e vagy sem. Marad tehát a kérdés: milyen legyen a zárószigetelés felépítése? Vizsgálataink egyik legfontosabb eredményét szemlélteti a 14. ábra. A zárószigetelő-rendszer megválasztásának alapja a tározó vízháztartásának a vizsgálata volt, amit a jól ismert HELP modellel végeztünk. A tározóban lévő iszap szivárgási tényezőjét statisztikai módszerrel határoztuk meg a 2.3 pontban is ismertetett módszert alkalmazva. A számításoknál a 13. ábra szerinti rétegrendekre határoztuk meg a lerakó vízháztartását, azaz a veszélyeshulladék-lerakókra vonatkozó megoldás mellett számos alternatív megoldást is megnéztünk. Mint látható, már 5x10-9 m/s iszap szivárgási tényező mellett is mindhárom megoldás elfogadható alternatívát ad, vagyis a zárószigetelés megválasztásánál
figyelembe
kell
venni
a
lerakott
hulladék
vízháztartását,
áteresztőképességét, amellyel sok esetben egy ugyanolyan műszaki értékű, de gazdaságosabb megoldást kaphatunk.
24
13. ábra A vízháztartási vizsgálatoknál modellezett zárószigetelések 150,00
Az iszaprétegen átszivárgó vízmennyiség [mm/év]
140,00
"A" eset, nincs lezárás, rendezetlen állapot
130,00
"B" eset, nincs lezárás, füvesítve
120,00
"C" eset, a nem veszélyes hulladékok felső szigetelőrendszere
110,00
"D" eset, a veszélyes hulladékok felső szigetelőrendszere
100,00
"E" eset, alternatív lezárási lehetőség bentonitszőnyeggel
90,00 80,00 70,00 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
5×10-10
1×10-10
5×10-11
1×10-11
Az iszap szivárgási tényezője k [m/s]
14. ábra A lerakóból kijutó csurgalékvíz-mennyiség különböző áteresztőképességű iszapok esetében
25
A mai magyar gyakorlat, igazodva a nemzetközi trendhez, a szigetelőrendszereknél alkalmazott műanyag fóliáknál/lemezeknél szinte kizárólag a HDPE geomembránt használja, részesíti előnyben, sőt a jelenleg még érvényben lévő jogszabály is nevesíti az alkalmazását, ami szakmailag megengedhetetlen. A hulladéklerakók zárószigetelésénél a vízzáróság mellett igen fontos a deformáció tűrőképesség, az egyenlőtlen süllyedések elviselése, a kedvező öregedési tulajdonságok, UV stabilitás, amit általában a felépítés meghatározásánál, ill. a szabályozás megalkotásánál figyelmen kívül hagyunk. A fentiekből adódik, hogy érdemes újból megvizsgálni néhány, korábban már alkalmazott, de valamilyen oknál fogva háttérbe szorult fólia/lemez tulajdonságait, mert a HDPE fóliák térnyerésének az oka elsősorban az aljzatszigetelőként való jobb kémiai kompatibilitás volt. 2003-ban egy svédországi geomembránokat gyártó és forgalmazó cég megbízása alapján áttekintettem a HDPE és EPDM membránok nemzetközi irodalmát, vizsgálati eredményeit (szakítószilárdság, szakadási nyúlás, továbbszakítási ellenállás, többtengelyű húzás, átlyukasztó erővel szembeni ellenállás, ütési ellenállás, súrlódási jellemzők, hőtágulás, vízgőz- és gázáteresztőképesség, kémiai ellenállóképesség, az ún. kompatibilitási tulajdonságok). Az összehasonlító elemzés részletes eredményei a [26]-ban megtalálhatók, az összefoglaló értékelést az 5. táblázatban adom meg.
26
5. táblázat A HDPE és EPDM geomembránok viselkedésének összehasonlítása [26] Az értékelés szempontjából vizsgált paraméter
HDPE
EPDM
Húzószilárdság
kiváló
jó
Szakadási nyúlás (egyirányú)
kiváló
kiváló
Többtengelyű nyúlás
gyenge
jó
Továbbszakadási ellenállás
jó
jó
Statikus pontszerű terheléssel szembeni ellenállóképesség
jó
kiváló
Dinamikus pontszerű terheléssel szembeni ellenállóképesség
gyenge
jó
Feszültségi repedésképződés(stress cracking)
gyenge
jó
Termikus nyúlás/zsugorodás
jó
kiváló
UV sugárzással szembeni ellenállóképesség, öregedés
kiváló
kiváló
Súrlódási jellemzők
jó
kiváló
Vízgőz áteresztőképesség
kiváló
jó
Gázáteresztőképesség
jó
gyenge
Fektetési sérülékenység
érzékeny
nem érzékeny
Fektetési gyűrődés
gyenge
kiváló
Helyszíni javíthatóság
jó
jó
Hegeszthetőség
kiváló
kiváló
Forró, száraz klímában történő fektetés
gyenge
kiváló
Hideg időben való fektetés
gyenge
jó
Általános ellenállóképesség (Savak, lúgok, fémsók oldatai)
kiváló
kiváló
Szénhidrogének
gyenge/jó
gyenge/jó
Ásványolaj, kőolajszármazékok
jó
nem ellenálló
Aldehidek, amionok
jó
jó
Észterek, ketonok
jó
jó
Fenolszármazékok
jó
jó
Oxidánsok
jó
kiváló
Fizikai jellemzők
Fektetési jellemzők
Kémiai kompatibilitás
27
Megállapítások: a.) Vízháztartási vizsgálatokkal igazoltam, hogy van lehetőség a hagyományos, rendeletekkel szabályozott zárószigeteléstől való eltérésre. A vizsgálatok rámutattak, hogy a zárószigetelés megválasztásánál nem hagyható figyelmen kívül a lezárandó hulladék szivárgási tényezője. Ennek figyelembe vétele esetenként gazdaságosabb, egyenértékű megoldást tesz lehetővé. b.) Számos
vizsgálati
anyag,
esettanulmány adatai alapján rámutattam, hogy a
zárószigeteléseknél, szennyezett területek lezárásánál átlagos körülmények mellett, mint alternatív megoldás, az EPDM fólia egyenértékű a HDPE fóliával. Kedvezőtlen fizikai igénybevételek (egyenlőtlen süllyedés, rézsűk lezárása, hideg éghajlat, fagyveszély) mellett az igénybevételnek megfelelően méretezett vastagságú EPDM fólia/lemez kedvezőbb megoldást jelent, mint a ma leginkább alkalmazott HDPE.
1.5. Geoszintetikus-agyag szigetelők (bentonitszőnyegek, GCL) Mint az előző fejezetben írtam, a geoszintetikus-agyag szigetelőkről (közismert nevükön: bentonitszőnyegek) célszerű külön fejezetben írni, bár felhasználásukat tekintve mind az aljzatszigetelő-, mind a zárószigetelő-rendszernél számításba jön a felhasználásuk. Az elmúlt 10 évben nemzetközileg is egyre nagyobb az érdeklődés irántuk, s ugrásszerűen nő az alkalmazásuk. A 15. ábra a hazai kommunálishulladék-lerakók építésénél felhasznált bentonitszőnyegek (nemzetközileg elfogadott rövidítése GCL) mennyiségét szemlélteti. Mint látható, a 2001 őszén megjelent „lerakó rendelet” alkalmazásukat jelentősen „fellendítette”, ami uralkodóan az aljzatszigetelésnél való beépítést jelentett. Ennek a szakmai elfogadhatóságára még visszatérek. A bentonitszőnyeg két geoszintetikus elem (két geotextília, vagy geotextília és geomembrán) között lévő Na- vagy Ca-bentonit réteg, amikor a geoszintetikus elemeket adhéziósan, száltűzéssel vagy tűnemezeléssel erősítik egymáshoz. Víz hatására a bentonit töltet jelentősen duzzad, azonban az erősítés miatt a réteg nem tud fellazulni, és egy tömör, rendkívül jó vízzáró tulajdonságokkal rendelkező (k=5×10-11 - 10-12 m/s), vékony (8-15 mm), plasztikus „szőnyeg” keletkezik, amelynek számos előnyös, ugyanakkor nem megfelelően alkalmazva számos hátrányos tulajdonsága is van [1]. Az elmúlt években a világ egyik legnagyobb geoszintetikus anyagokat gyártó cégének (Naue Fasertechnik) felkérésére számos, nemzetközileg vezető termék vizsgálatára volt lehetőségem, mind a már piacon lévő terméküknél (Bentofix NSP 4900/1; NSP 4900/3; BFG 5000), mind a még csak kísérleti 28
stádiumban lévő 5 db új terméküknél (a továbbiakban Muster A-E megjelöléssel). A vizsgálatok a minősítés mellett számos új eredményt is hoztak.
80000 72200
71500
Felhasznált bentonitszőnyeg 2 mennyisége [m ]
70000 60000 50000
45000
44500
40000 32000 30000 20000
18000
16000
10000 1000 0 1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004. I. félév
Év
15. ábra A kommunálishulladék-lerakók szigetelésénél felhasznált bentonitszőnyeg mennyisége Magyarországon A bentonit szőnyegek vizsgálatának legfontosabb kérdései a szivárgási tényező, a kémiai kompatibilitás, és az egyenértékűség (PETROV–ROWE–QUIGLEY, 1997; RUHLDANIEL, 1997; BOUAZZA, 2002; DGGT, 2002.). A mért szivárgási tényező értékét számos tényező befolyásolja. Az eredmények egymással való összehasonlíthatóságánál alapvető az azonos kísérleti technika. Európában jelenleg nincs érvényes szabvány a kísérlet kivitelezésére, szakmai ajánlások léteznek (ISSMGE TC-5). A nemzetközi gyakorlat egyértelműen a triaxiális cellában történő mérést javasolja (SCHACKELFORD, et al. 2000.), amit a vizsgálataim is igazoltak [18]. Egy Magyarországon a piacra bejutni szándékozó osztrák cég felkérésére elkészítettem a termékük minősítő vizsgálatát. Az osztrák minősítés szerint a termék (továbbiakban „A” típus) szivárgási tényezője k<10-11 m/s volt, de a vizsgálatot az ún. ROWE-féle ödométerben végezték, ahol a minta normál terhelést is kap. A vizsgálat eredményét a 16. ábra mutatja be [19; 20; 21].
29
1x10
-9
Szivárgási tényező, k [m/s]
A típusú GCL (por töltet) A típusú GCL (granulátum töltet) σh = σn = 30 kPa
1x10-10
σn = 80 kPa σh = 30 kPa
1x10
-11
0
1
2
3
Idő, t [nap]
4
5
6
16. ábra A szivárgási tényező értéke az „A típusú” bentonit szőnyegnél normál terhelés mellett, illetve anélkül Jól látszik, hogy 30 kPa cellanyomás mellett, ha nincs külön normálterhelés k>10-10 m/s, és ha növeltük a normál terhelést (σn=80 kPa, cellanyomás σn = 30 kPa) 10-11 m/s körüli értéket kaptunk. Ez rendkívül lényeges eredmény, mert azt mutatja, hogy a vizsgált bentonitszőnyeg csak egy bizonyos hulladékteher után lenne megfelelően vízzáró. Vizsgáltam, hogy mi lehet az oka a bentonitszőnyegeknél gyengének tekinthető vízzáróságnak. A 17. ábra az „A típusú” GCL ásványi összetételét hasonlítja össze, egy a világon mindenhol elismert termékkel, az ún. Bentomat-tal (továbbiakban „B típus”). Mint látható a Na-montmorillonit tartalomban lényeges, több mint 20%-os az eltérés a B típus javára. A típusú GCL Plagioklász 2% Kvarc 3% Krisztobalit 25%
Kaolinit 3%
B típusú GCL Plagioklász 5%
Na-montmorillonit Illit
Amorf 4%
Kvarc 5%
Krisztobalit Kvarc Plagioklász
Na-montmorillonit 59%
Na-montmorillonit
Amorf 5%
Gipsz Kvarc Plagioklász
Gipsz 1%
Kaolinit Illit 4%
Goethit 3%
Amorf
Goethit Amorf Na-montmorillonit 81%
17. ábra Az "A" és "B" típusú GCL ásványtani összetétele A 18. ábra bemutatja, hogy a normálterhelés növekedtével hogyan változik az A és B típusú GCL áteresztőképessége. Egyértelmű, hogy a σn növekedtével k értéke csökken, azonban egy jó agyagásvány-tartalmú és egy jó szerkezetű, elegendő töltőanyaggal rendelkező GCL-nél a változás lényegesen kisebb. Megállapítható, hogy az A típusnál csak a
30
normálterhelés biztosította azt a tömörséget, hézagtérfogatot, amely mellett az elvárható szivárgási tényező érték adódott, s aminek egyébként egy jó szerkezetű és töltőanyagú bentonitszőnyegnél ki kell alakulnia.
Szivárgási tényező, k [m/s]
1x10
-9
A típusú GCL (granulátum töltet) B típusú GCL
1x10-10
1x10-11
20
30
40
50
60
Normál terhelés, σn [kPa]
70
80
90
18. ábra A szivárgási tényező változása a normál terhelés függvényében Azonos, a nemzetközi gyakorlatnak megfelelő körülmények mellett vizsgálva az A és B típusú bentonitszőnyeget, mint azt a 19. ábra mutatja, a szivárgási tényező értéknél több, mint egy nagyságrendnyi az eltérés.
Szivárgási tényező, k [m/s]
1x10
-9
A típusú GCL (por töltet) A típusú GCL (granulátum töltet) B típusú GCL
σn = 30 kPa
1x10-10
1x10
-11
0
1
2
3
4
5
6
7
Idő, t [nap]
8
9
10
11
12
13
19. ábra A szivárgási tényező értéke egy megfelelő, illetve egy kevés montmorillonitot tartalmazó bentonit szőnyegnél
31
A bentonitszőnyegeknél nagyon lényeges az ún. „öngyógyuló képesség”, azaz ha kialakul egy repedés, akkor az, az újbóli vízfelvétel hatására ismét vízzáró legyen. Zárószigetelésként alkalmazva előfordulhat, hogy kiszárad, vagy hideg időjárási körülmények mellett átfagy. Nagyon fontos, hogy ezen szélsőséges időjárási viszonyok mellett is megmaradjon a szigetelőképessége. A 20. ábra
az A és B típusú bentonitszőnyegek
viselkedését mutatja többszöri szárítási-újranedvesítési ill. átfagyás-felengedési ciklus után. Mint látható, a B típusú bentonitszőnyeg itt is alig veszített vízzáróságából. -6
-6
1x10
-7
1x10
1x10
Szivárgási tényező, k [m/s]
Szivárgási tényező, k [m/s]
1x10
-8
1x10
-9
1x10
A típusú GCL (por töltet) A típusú GCL (granulátum töltet) B típusú GCL
-10
1x10
-7
-8
1x10
-9
1x10
A típusú GCL (por töltet) A típusú GCL (granulátum töltet) B típusú GCL
-10
1x10
1x10-11
-11
1x10
0
1
2
3
Szárítás - nedvesítési ciklus száma
4
0
5
1
2
3
4
5
6
7
Fagyasztás - felengedési ciklus száma
8
9
10
20. ábra A szivárgási tényező változása többszöri szárítás-újranedvesítési, illetve fagyasztásfelengedési ciklus után két különböző bentonit szőnyegnél Kb. egy év múlva az osztrák cég módosította a bentonitszőnyeg töltetét, a Na-montmorillonit tartalom 70-75 %-ra emelkedett (MÁFI röntgen vizsgálatai szerint: 70 %, termoanalítikus vizsgálatok alapján: 76-81 %), és ekkor a 21. ábrán látható eredményeket kaptam. Mint látható, a k értéke nagyon kedvező, azonban azzal, hogy csak a töltetet cserélték, a szőnyeg szerkezete maradt, az öngyógyuló képesség változatlanul gyenge, azaz kiszáradás, átfagyás után a bentonitszőnyeg áteresztővé válik. A vizsgálatok egyértelműen igazolták, hogy csak az agyagásványos összetétel és a megfelelő szövetszerkezet együttesen tudja biztosítani az elvárható vízzáróságot.
32
1x10-9 1. minta 2. minta 3. minta
A típusú GCL; módosított
Kalcit 9%
Dolomit 3%
Pirit 1%
Na-montmorillonit Krisztobalit
Amorf 5%
Plagioklász 5%
Szivárgási tényező, k [m/s]
Minta: A típusú GCL; módosított
Kvarc Plagioklász Kalcit
Kvarc 1%
Dolomit
1x10-10
Pirit
Krisztobalit 6%
Amorf
1x10-11
Na-montmorillonit 70%
0
-7
1
2
4
5
Idő, t [nap]
6
7
8
9
10
7
8
9
10
-7
1x10
1x10
Minta: A típusú GCL; módosított
Szivárgási tényező, k [m/s]
Minta: A típusú GCL; módosított
Szivárgási tényező, k [m/s]
3
-8
1x10
-9
1x10
-10
1x10
-11
-8
1x10
-9
1x10
-10
1x10
-11
1x10
1x10 0
1
2
3
4
5
6
7
Nedvesítés - szárítási ciklusok száma
8
9
10
0
1 órás nedvesítés - 24 órás száradási ciklusok 20 oC hőmérsékleten
1
2
3
4
5
6
Fagyasztás - felengedési ciklusok száma
Fagyasztási cikulus : 16 óra -10 oC-on. Felengedési ciklus: 8 óra 20 oC-on.
21. ábra A szivárgási tényező mért értékei egy jó minőségű bentonit szőnyegnél A 22. ábra a Naue Fasertechnik egy új fejlesztésű bentonitszőnyegének vizsgálati eredményeit mutatja be [28]. Mint a röntgen vizsgálatok eredményeit szemléltető ábra mutatja egy nagyon kedvező agyagásvány tartalmú töltettel rendelkező termékről van szó (Namontmorillonit tartalom: 84 %), s ennek megfelelően rendkívül kedvezőek a szivárgási tényező mért értékei mind alapállapotban, mind a szárítás-nedvesítési, fagyasztás-felengedési ciklusok után. Igen figyelemre méltó ugyanakkor, hogy a paplanból többszöri áthajtogatás utáni helyről vett próbadarabnál nagyságrendekkel nőtt a szivárgási tényező értéke. A bentonitszőnyegek vizsgálatánál a mechanikai igénybevétel utáni vízzáróságot nem vizsgálják, holott addig, amíg a gyártástól egy adott felületen beépítésre kerül, kedvezőtlen esetekben
többszöri
hajtogatási
igénybevétel
is
előfordulhat.
Rossz
szerkezetű
bentonitszőnyegeknél a szemcsék átrendeződhetnek, s jelentős méretű hibahelyek keletkeznek. Úgy gondolom a minősítő vizsgálatoknál a szemcserendeződés lehetőségét is vizsgálni kell, mint arra a 22. ábra is rámutat [28].
33
Plagioklász 5%
Muster A
Kalcit 1%
Na-montmorillonit
Amorf 5%
Illit Kvarc
Kvarc 1%
Plagioklász Kalcit
Illit 4%
Amorf Na-montmorillonit 84%
a)
d) -9
-5
1x10 1. minta 2. minta 3. minta
Szivárgási tényező, k [m/s]
Szivárgási tényező, k [m/s]
1x10
-10
1x10
-11
1x10
-12
1x10
0
1
2
3
4
5
Idő, t [nap]
6
7
8
9
10
b)
0
1
0
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Idő, t [nap]
e)
1x10
-9
-5
1x10
Szivárgási tényező, k [m/s]
1x10
Szivárgási tényező, k [m/s]
1x10-6
-7
1x10
-10
1x10
-11
1x10
-12
1x10-6
-7
1x10 0
1
2
3
4
5
6
7
Nedvesítés - szárítási ciklusok száma
8
9
10
c)
Nedvesítés - szárítási ciklusok száma
f) -9
-5
1x10
1x10
Szivárgási tényező, k [m/s]
Szivárgási tényező, k [m/s]
1. minta 2. minta 3. minta
-10
1x10
-11
1x10
-12
1x10-6
-7
1x10
1x10 0
1
2
3
4
5
6
7
Fagyasztás - felengedési ciklusok száma
8
9
10
Fagyasztás - felengedési ciklusok száma
22. ábra A „Muster A” jelű minta (Naue Fasertechnik) vizsgálati eredményei (a-c: áthajtogatás nélküli, d-f: többszöri áthajtogatás utáni területről vett minták)
34
A bentonitszőnyegek rendkívül kedvező vízzárósággal bírnak, azonban sok esetben felmerül az alkalmazásuk aljzatszigetelőként is (esetleg agyaggal kombinálva), s ebben az esetben alapvető kérdéssé válik a csurgalékvízzel való kompatibilitás (összeférhetőség). A természetes agyagszigetelőkre számos vizsgálat ismert ezen a területen, s ma már egyértelműen bizonyított, hogy a csurgalékvízzel, szennyezőanyaggal szembeni viselkedés megítélésénél vizsgálni kell az ún. diffúz kettős réteg kialakulását és vastagságának a megváltozását (MESRI-OLSON, 1971; MITCHELL, 1976; MITCHELL - MADSEN, 1987; FILEP, 1988.). A bentonitszőnyegnél a vízzáróságot egyértelműen meghatározza a bentonit töltet duzzadása, az adszorbeált víz mennyisége, ill. mindazok a paraméterek, amelyek azt befolyásolják (PETROV-ROWE, 1997; LAKE-ROWE, 2000; EGLOFFSTEIN, 2001; SHAN, 2002.). Különböző koncentrációjú, egy- és kétértékű kationokat tartalmazó oldatokkal vizsgáltam a bentonitszőnyegek töltetének, ill. magának a bentonitszőnyegnek a viselkedését. A vizsgálatok eredményeit a 23-26. ábrák foglalják össze. 700
600 Csapvíz Desztillált víz
500
0,1%-os NaCl oldat
Vízfelvétel, w [%]
1,0%-os NaCl oldat 5,0%-os NaCl oldat
400
0,1%-os CaCl2 oldat 1.0%-os CaCl2 oldat 5,0%-os CaCl2 oldat
300
0,1%-os ZnSO4 oldat 1,0%-os ZnSO4 oldat 5,0%-os ZnSO4 oldat 0,1%-os K2SO4 oldat
200
1,0%-os K2SO4 oldat 5,0%-os K2SO4 oldat
100
0 0
120
240
360
480
600
720
840
960
1080
1200
1320
1440
Idő, t [min]
23. ábra A különböző ionértékű és koncentrációjú oldatokkal kapott vízfelvételi görbék A 24. ábra jól mutatja, hogy a különböző koncentrációjú NaCl, CaCl2, K2SO4 és ZnSO4 oldatok esetében az oldat koncentráció növekedésével a maximális vízfelvevő képesség radikálisan csökken, azaz a bentonitszőnyegeknél nem tud kialakulni a megkívánt duzzadás, a 35
kedvezően kicsi hézagtérfogat. Hasonló tendenciát mutat be a 25. ábra, amelyen az oldat vezetőképességének a függvényében látjuk a wmax drasztikus csökkenését. Az is jól látszik, hogy a vízfelvétel mértéke, s ezáltal a várható duzzadás az ion-érték növekedtével csökken
Maximális vízfelvevő képesség, wmax,24h [%]
[28]. 800
Muster A bentonit töltet (Na-montmorillonit: 84%)
700
Desztillált víz Csapvíz NaCl CaCl2
600 500
K2SO4
400
ZnSO4 300 200 100 0 0
1
2
3
Koncentráció, c [%]
4
5
6
24. ábra A maximális vízfelvevőképesség értékének a csökkenése
Maximális vízfelvevő képesség, w max,24h [%]
az oldat koncentrációjának a növekedésével 800
Muster A bentonit töltet (Na-montmorillonit: 84%)
700 600
NaCl CaCl2
500
K2SO4 400
ZnSO4
300 200 100 0 0
10
20
Vezetőképesség, σ [mS/cm]
30
40
25. ábra A maximális vízfelvevőképesség értékének csökkenése az oldat vezetőképességének a növekedésével A fentiek igazolására meghatároztam a kísérletekhez használt bentonit (Muster „A” töltet) ún. szabad duzzadását, amit a nemzetközi gyakorlatban általánosan elfogadottan használnak az amerikai ASTM D5890 alapján. A mért érték az az ún. duzzadási index. A kísérletek eredményeit a 26. ábra foglalja össze.
36
NaCl CaCl2
24 22 20
20
18
4 2
9
8
11
0.1 m/m% 0.1 m/m% 1.0 m/m% 1.0 m/m% 5.0 m/m% 5.0 m/m%
6
15
14.5
0.1 m/m% 0.1 m/m% 1.0 m/m% 1.0 m/m% 5.0 m/m% 5.0 m/m%
8
Desztilláltvíz
10
17
16.5
16
12
20 19
18
14
ZnSO4
21
Csapvíz
duzzadás mértéke (ml/24 h)
22
K2SO4
9
0
bentonit minták
26. ábra A bentonit töltet ASTM 5890 szerint mért szabad duzzadása különböző koncentrációjú és ionértékű oldatok esetében Mint látható, a duzzadási index értékére ugyanazok a megállapítások tehetők, mint a vízfelvételre. A fentiekből következik, hogy a bentonitszőnyegek áteresztőképessége nagymértékben függ attól, hogy milyen összetételű, koncentrációjú az a folyadék (pl. csurgalékvíz), aminek az átjutását meg kell akadályoznia. A 27. ábra néhány szivárgási tényező mérés eredményét foglalja össze. Mint látható, minél kisebb volt a vízfelvétel a 24. ábrán látott kísérleteknél, annál nagyobb szivárgási tényező értékek adódtak. Másrészt jelentősen függ a k tényező értéke attól, hogy a mintát a kísérlet előtt desztillált vízzel vagy magával a sóoldattal hidratáljuk. A vízfelvételi és a duzzadási vizsgálatok egyértelműen magyarázzák, hogy egy adott koncentrációjú egy-, vagy többértékű kationt tartalmazó sóoldattal hidratálva a mintát lényegesen kisebb szivárgási tényező adódik, mintha a hidratáció vízzel történik. Ez, ha nem is ilyen tisztán, de a gyakorlatban is hasonló eredményekhez vezet. A bentonitszőnyegek egyenértékűségének, szennyezőanyagvisszatartó-képességének jellemzésére számítógépes modellvizsgálatot végeztünk. Mint tudjuk, két szigetelőrendszer akkor tekinthető egyenértékűnek, ha a kialakuló kumulatív szennyezőanyag-áramok azonosak [19; 20; 21].
37
1x10-6
Szivárgási tényező, k [m/s]
Muster A bentonit töltet (Na-montmorillonit: 84%) 1x10-7
1x10
-8
Desztillált víz NaCl CaCl2
1x10-9
1x10
-10
1x10-11 0
1
2
3
Koncentráció, c [%]
4
5
6
27. ábra A mért szivárgási tényező értékének a növekedése az oldat koncentrációjának, illetve az iontöltés értékének a növekedtével A
különböző
aljzatszigetelő
rendszerekben
a
csurgalékvíz
mozgása
és
a
szennyezőanyag terjedése a transzportegyenlettel írható le, amikor az advekció, a mechanikai diszperzió, a diffúzió, az adszorpció és a bomlás során kialakuló anyagmérleget vizsgáljuk. Az egyenértékűség számítást a transzportegyenletnek a véges differencia elvén alapuló megoldásával végeztük el, s ezáltal lehetőség volt tetszőleges számú, egymástól eltérő anyagi tulajdonságokkal
jellemezhető
rétegeken
keresztüláramló
szennyezőanyag
fluxusok
számítására, szemben az analitikus megoldással, amelynél homogén teret kell feltételezni. A kialakuló koncentrációk vizsgálata közelíthető 1D oszlopmodellel is, de a vizsgált probléma valójában háromdimenziós folyamat. Éppen ezért a számításokat egydimenziós modellezés mellett háromdimenziós modelleken is elvégeztük, megteremtve a lehetőségét annak is, hogy a geomembránon tetszőleges számú szakadást, hibahelyet vehessünk fel. Az egyenértékűség vizsgálatakor azzal az alapfeltételezéssel éltünk, hogy a geomembrán, mint elsődleges gát a csurgalékvízzel szemben, megsérül. Eltekintettünk attól a ténytől, hogy diffúzív transzport a hibátlan geomembránon keresztül is lehetséges. Az aljzatszigetelő rendszerek három lehetséges felépítését hasonlítottuk össze, mindannyiszor kombinált szigetelőrendszert vizsgálva. Mivel elsődleges célunk a bentonitszőnyeg szennyezőanyag visszatartó képességének összehasonlítása volt a természetes anyagú agyagszigetelő-rétegekkel, első változatként a geomembrán alatt egy bentonitszőnyeget, a második változatban egy 1 m vastagságú agyagréteget (a ma érvényes lerakó rendeletnek megfelelően), és végezetül egy a hazai gyakorlatban alternatívaként gyakran használt 0,5 m
38
vastag agyagrétegen elhelyezett bentonitszőnyeget feltételeztünk, ill. vizsgáltuk a rendszer szennyezőanyag-visszatartó képességét. A transzportfolyamatok szimulálására az MT3D (ZHENG, 1992) véges differencia programot használtuk, amely alkalmas az advekció, diszperzió és alapvető kémiai reakciók szimulálására. A szennyezőanyag transzport vizsgálatához szükséges áramlási kép megalkotásához a Modflow kódot használtuk (MCDONALD ÉS HARBAUGH, 1988), [28]. Az áramlási és transzportfolyamatokat egy derékszögű koordináta rendszerben vizsgáltuk. A modellezett terület mindhárom esetben 5000 m2, amelyet összesen 78×78 elemre bontottunk, a geomembrán szakadási helyeinek környezetében arányosan sűrítve a rácshálót. A szakadást 3 db 2×2 cm-es állandó nyomású és állandó koncentrációjú cellával modelleztük, amelyből összesen hármat feltételeztünk a fél hektáros területen. A vizsgált hibahely mennyiség és méret megfelel a geomembránoknál ismert átlagos értéknek. A modell határain laterálisan áramlás nincsen. A 28-30. ábrák a kadmiumra vonatkozó számítások összefoglaló eredményeit mutatják be. A levonható következtetések a megállapítások fejezetben találhatók, és a tendencia értelemszerűen alkalmazható más méretű hibahelyekre, más mobilitású szennyezőanyagokra is.
28. ábra A relatív koncentrációk alakulása az idő függvényében az adszorpció figyelembevételével az oszlopmodell esetén
39
29. ábra A mentett oldalon kilépő kumulatív szennyezőanyag-mennyiség és a belépő szennyezőanyagmennyiség arányának alakulása az idő függvényében az adszorpció figyelembevételével ill. elhanyagolásával
30. ábra A kumulatív adszorbeált szennyezőanyag-mennyiség és a belépő szennyezőanyag-mennyiség arányának alakulása az idő függvényében
40
Megállapítások a.) Egyértelmű, hogy a σn növekedtével a szivárgási tényező értéke csökken, azonban egy jó agyagásványtartalmú és egy jó szerkezetű, elegendő töltőanyaggal rendelkező bentonitszőnyegnél a változás lényegesen kisebb. Az eltérő vizsgálati módszerekkel kapott különböző eredmények rámutattak a szivárgási tényező meghatározásának minél előbbi szabványosításának fontosságára, mert egy, a valós viszonyokat nem jól modellező módszerrel kapott kedvezőbb eredménnyel akár vissza is lehet élni. b.) A vizsgálatok egyértelműen igazolták, hogy csak az agyagásványos összetétel és a megfelelő szövetszerkezet együttesen tudja biztosítani az elvárható vízzáróságot. c.) Rossz szerkezetű bentonitszőnyegeknél a szemcsék átrendeződhetnek, s jelentős méretű hibahelyek keletkeznek. Vizsgálatokkal rámutattam, hogy a minősítő vizsgálatoknál a jelenleg általánosan alkalmazott vizsgálatokon túlmenően a szemcseátrendeződés lehetőségét is vizsgálni kell, mert a romlás mértéke nagyobb lehet, mint a jelenleg vizsgált hatásoké. d.) Kimutattam, hogy a különböző koncentrációjú NaCl, CaCl2, K2SO4 és ZnSO4 oldatok esetében az oldat koncentrációjának és vezetőképességének a növekedésével a maximális vízfelvevő képesség radikálisan csökken, azaz a bentonitszőnyegeknél nem tud kialakulni a megkívánt duzzadás, a kedvezően kicsi hézagtérfogat. A kísérletek rámutattak, hogy a vízfelvétel mértéke, s ezáltal a várható duzzadás az ion-érték növekedtével csökken. e.) Kísérletileg igazoltam, hogy minél kisebb volt a minta vízfelvétele, annál nagyobb szivárgási tényező értékek adódtak. A vízfelvételi és a duzzadási vizsgálatok egyértelműen magyarázzák, hogy egy adott koncentrációjú egy-, vagy többértékű kationt tartalmazó sóoldattal hidratálva a mintát lényegesen kisebb szivárgási tényező adódik, mintha a hidratáció vízzel történik. A vizsgálatok rámutattak, hogy a bentonitszőnyegek Nabentonit tölteténél bekövetkező Na-Ca kationcsere az előzetes mérésekkel kapott szivárgási tényező értéket jelentősen lerontja.
41
f.) A modellszámításokkal igazoltam, hogy a bentonitszőnyeg csak hidraulikailag egyenértékű, a transzport-egyenértékűség nem áll fenn. A bentonitszőnyeg maximális adszorpciós kapacitása közel egy nagyságrenddel kedvezőbb, mint az agyagrétegeké, azonban az pár év alatt kimerül, ha aljzatszigetelőként alkalmazzuk, míg egy a törvényileg előírt vastagságú agyagréteg esetében még 100 év elteltével is számolhatunk adszorpcióval. g.) A 0,5 m agyagréteg plusz egy bentonitszőnyeg együtt ugyan nem felel meg a törvényi követelményeknek, alkalmazása meggondolandó, mert nagyon kedvező eredményeket mutattak a számítások során, és egy geomembránnal kombinálva a megkívánt védelem biztosítható.
42
2. Az
elmúlt
A TÉZISEK ÖSSZEFOGLALÁSA
másfél
évtizedben
a
hulladéklerakók
tervezése,
kivitelezése,
minőségellenőrzése területén végzett elméleti és gyakorlati (laboratóriumi és helyszíni) vizsgálataim alapján az elért eredmények összefoglalását az alábbi tézisekben adom meg, ismételten megadva az egyes fejezetek végén szereplő megállapításokat. 1. Vizsgálatokkal igazoltam, hogy egy szigetelőréteg kedvező agyagásványos összetétele az átjutó szennyezőanyagok hatására megváltozhat, és a vízzáróság szempontjából kedvezőtlenebbé válhat. 2. Megállapítottam, hogy az
aljzatszigetelő rendszer felépítését a terület altalajának
adottságai és a lerakandó hulladék veszélyeztető potenciáljának együttes figyelembe vételével kell meghatározni. Ezen elv alapján összeállítottam egy, a hulladéklerakókra vonatkozó műszaki követelményrendszert, amely alapján az altalaj területi osztálya, és a hulladék veszélyességi-, ill. a hulladékkivonat eluátum osztálya alapján kell meghatározni a szükséges védelem mértékét, azaz depónia építési osztályonként az aljzatszigetelő rendszer felépítésével szemben támasztott minimálisan megkívánt követelményeket. 3. A helyszíni mérések eredményeinek kiértékelése alapján megállapítottam, hogy szemben a ma alkalmazott nemzetközi gyakorlattal, még 6-10 %-kal az optimális tömörítési víztartalom feletti beépítési víztartalom esetén is nagyon kedvező vízzárósági eredmények adódtak. Véleményem szerint a wopt felett 6-8% beépítési víztartalom többlet megengedhető, mert megfelelő agyagszerkezetet csak a Proctor-görbe nedves oldali ágán tudunk elérni. Kedvezőtlenebb lenne, ha tömörségi kritériumnak adnánk prioritást, mert statikus terheléssel (hulladék teher) az agyagszerkezet utólag már alig javítható. 4. A laboratóriumi, majd később a helyszíni ellenőrző vizsgálatok eredményeit összevetve összeállítottam egy olyan egymásra épülő logikus vizsgálati rendet, amely alapján eldönthető, hogy egy agyagnyerőhely anyaga várhatóan alkalmas-e aljzatszigetelésre vagy sem. 5. A különböző lerakóknál az előzetesen számításba jövő anyagnyerőhelyek vizsgálatainak eredményeit feldolgozva megállapítottam, hogy a plasztikus index (IP), a maximális vízfelvevőképesség (wmax) és a kationcserélő kapacitás (T) értéke között korrelációs kapcsolat állapítható meg, és a meghatározott tapasztalati összefüggések gazdaságosabb előzetes vizsgálati rend elvégzését teszik lehetővé.
43
6. Német ajánlás alapján javaslatot tettem az elkészült szigetelőréteg vízzáróságának minősítési módszerére, aminek segítségével megállapítható, hogy milyen valószínűségi szint mellett teljesül egy lerakónál a vízzárósági kritérium. 7. A vizsgálatok rámutattak, hogy azonos agyagásvány-tartalom mellett az aktivált vagy természetes előfordulásban is Na-montmorillonitot tartalmazó bentonittal készült keverékek közel egy nagyságrenddel kedvezőbb vízzáróságot mutattak, mint a Camontmorillonitot tartalmazóak. 8. Megállapítható, hogy a k<5x10-9 m/s vízzárósági kritérium teljesítéséhez hazai őrölt, nyers bentonitból legalább 10 % adagolása szükséges. A helyszíni kísérletek tapasztalatai alapján a k<10-9 m/s szivárgási tényező biztonságos eléréséhez legalább 12-14 % őrölt, nyers bentonitra van szükség, ami közel kétszerese a nemzetközi gyakorlatban ajánlott és használt 6-7% aktivált Na-bentonitnak. 9. Kis kohézióval rendelkező keveréktalajoknál lejtős térszínen a beépítést vontatott gépekkel célszerű végezni. 10. Vízháztartási vizsgálatokkal igazoltam, hogy van lehetőség a hagyományos, rendeletekkel szabályozott zárószigeteléstől való eltérésre. A vizsgálatok rámutattak, hogy a zárószigetelés megválasztásánál nem hagyható figyelmen kívül a lezárandó hulladék szivárgási tényezője. Ennek a figyelembe vétele esetenként gazdaságosabb, egyenértékű megoldást tesz lehetővé. 11. Számos
vizsgálati
anyag,
esettanulmány
adatai
alapján
rámutattam,
hogy
a
zárószigeteléseknél, szennyezett területek lezárásánál átlagos körülmények mellett, mint alternatív megoldás az EPDM fólia egyenértékű a HDPE fóliával. Kedvezőtlen fizikai igénybevételek (egyenlőtlen süllyedés, rézsűk lezárása, hideg éghajlat, fagyveszély) mellett az igénybevételnek megfelelően méretezett vastagságú EPDM fólia/lemez kedvezőbb megoldást jelent, mint a ma leginkább alkalmazott HDPE. 12. Rámutattam, hogy a σn növekedtével a szivárgási tényező értéke csökken, azonban egy jó agyagásványtartalmú és egy jó szerkezetű, elegendő töltőanyaggal rendelkező GCL-nél a változás lényegesen kisebb. Az eltérő vizsgálati módszerekkel kapott különböző eredmények
rámutattak
a
szivárgási
tényező
meghatározásának
minél
előbbi
szabványosításának fontosságára, mert egy, a valós viszonyokat nem jól modellező módszerrel kapott kedvezőbb eredménnyel akár vissza is lehet élni.
44
13. A vizsgálatok egyértelműen igazolták, hogy csak az agyagásványos összetétel és a megfelelő szövetszerkezet együttesen tudja biztosítani az elvárható vízzáróságot. 14. Rossz szerkezetű bentonitszőnyegeknél a szemcsék átrendeződhetnek, s jelentős méretű hibahelyek keletkeznek. Kutatásaimmal rámutattam, hogy a minősítésnél jelenleg általánosan alkalmazott vizsgálatokon túlmenően a szemcseátrendeződés lehetőségét is figyelembe kell venni, mert a romlás mértéke nagyobb lehet, mint a jelenleg vizsgált hatásoké. 15. Kimutattam, hogy a különböző koncentrációjú NaCl, CaCl2, K2SO4 és ZnSO4 oldatok esetében az oldat koncentrációjának és vezetőképességének a növekedésével, a maximális vízfelvevő képesség radikálisan csökken, azaz a bentonitszőnyegeknél nem tud kialakulni a megkívánt duzzadás, a kedvezően kicsi hézagtérfogat. A kísérletek rámutattak, hogy a vízfelvétel mértéke, s ezáltal a várható duzzadás az ion-érték növekedtével csökken. 16. Kísérletileg igazoltam, hogy minél kisebb volt a minta vízfelvétele, annál nagyobb szivárgási tényező értékek adódtak. A vízfelvételi és a duzzadási vizsgálatok egyértelműen magyarázzák, hogy egy adott koncentrációjú egy-, vagy többértékű kationt tartalmazó sóoldattal hidratálva a mintát lényegesen kisebb szivárgási tényező adódik, mintha a hidratáció vízzel történik. A vizsgálatok rámutattak, hogy a bentonitszőnyegek Na-bentonit tölteténél bekövetkező Na-Ca kationcsere az előzetes mérésekkel kapott szivárgási tényező értéket jelentősen lerontja. 17. Modellszámításokkal igazoltam, hogy a bentonitszőnyeg csak hidraulikailag egyenértékű, a transzport-egyenértékűség nem áll fenn. A bentonitszőnyeg maximális adszorpciós kapacitása közel egy nagyságrenddel kedvezőbb, mint az agyagrétegeké, azonban az pár év alatt kimerül, ha aljzatszigetelőként alkalmazzuk, míg egy a törvényileg előírt vastagságú agyagréteg esetében még 100 év elteltével is számolhatunk adszorpcióval. 18. A 0,5 m agyagréteg plusz egy bentonitszőnyeg együtt ugyan nem felel meg a törvényi követelményeknek, alkalmazása meggondolandó, mert nagyon kedvező eredményeket mutatott a számítások során, és egy geomembránnal kombinálva a megkívánt védelem biztosítható.
45
3.
GYAKORLATI ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGEK
Mint a bevezetőben említettem, Magyarországon az új hulladéklerakók létesítésének a leginkább intenzív szakasza rövidesen lezárul. A tézisfüzetben bemutatott eredmények nagy része az elmúlt évtizedben megépült lerakók tervezésekor, kivitelezésekor, valamint a törvényi szabályozásban már hasznosult. Ugyanakkor újabb jelentős feladatok előtt áll a magyar környezetvédelem, hiszen megkezdődött a korszerűtlen, környezetszennyező, lokális célokat szolgáló lerakók bezárása, amelyeknél a természetes anyagú záró szigetelőréteg megépítése a rekultiváció szerves része. Kevés tapasztalattal rendelkezünk még az agyagrétegeknek a konszolidálatlan hulladéktesten való megépítése területén, de nagy valószínűséggel előtérbe kerülnek az alternatív megoldások, különösen a keveréktalajok és geoszintetikus anyagok alkalmazása, így a bemutatott laboratóriumi és helyszíni kísérleti eredmények, valamint modellezési (vízháztartási és transzport) eredmények közvetlenül hasznosíthatók. A hulladéklerakó rekultivációja mellett nem feledkezhetünk meg a kármentesítési feladatokról sem. Az 1995-ben indult Nemzeti Kármentesítési Program [4] még az elején tart, az elmúlt években a prioritási lista elején lévő, leginkább sürgető feladatok oldódtak meg, de a munka nagy része még hátravan. A szennyezett területek kármentesítésének egyik gyakran alkalmazott megoldása a szennyezett terület izolálása, a környezettől való elszigetelése, s ezen megoldás szerves része a lezárás, amely lehet ideiglenes és végleges. A bemutatott eredmények itt is közvetlenül hasznosíthatók. Nem hagyható figyelmen kívül, hogy egyre többször merül fel medencék (hobbi víztározók, halastavak, szennyvíztárolók) olcsó szigetelési igénye, ahol a bentonitszőnyegek, az EPDM fóliák kedvező alternatívát jelentenek.
46
4.
KÖSZÖNETNYÍLVÁNÍTÁS
Azt hiszem ma már mindenki számára nyilvánvaló, hogy a felgyorsult világban csak team-munkában lehet versenyképesen dolgozni, hiszen nagyon szerteágazó feladatokat kell többnyire rövid idő alatt megoldani. Mindebből következik, hogy a tézisfüzetben bemutatott feladatok
megoldásai
együttdolgozása
révén
is
csak
az
születhettek
irányításommal meg,
s
ezúton
működő,
összeszokott
köszönöm
a
csoport
Hidrogeológiai-
Mérnökgeológiai Tanszék oktatóinak, dolgozóinak segítségét, támogatását, éppúgy, mint a megbízók, szponzorok anyagi segítségét, bizalmát.
47
5.
A TÉZISFÜZETBEN HIVATKOZOTT PUBLIKÁCIÓK JEGYZÉKE
A., Könyv, egyetemi tankönyv, konferencia kiadvány, tervezési segédlet [1]
Hulladékelhelyezés I-IV. kötet I. kötet: A terület kiválasztása, a geotechnikai vizsgálatok, p. 311 II. kötet: Tervezés, méretezés, kialakítás, p. 223 III. kötet: A lerakóban lejátszódó folyamatok. A monitoring rendszer. A kármentesítés, p.231. IV. kötet : A szennyezőanyagok terjedése. A modellezés elmélete és gyakorlata, p. 270 (társszerző a IV. kötetnél: Kovács B.), Ipar a Környezetért Alapítvány, 1995.
[2]
Hulladékelhelyezés, Egyetemi tankönyv, Miskolci Egyetemi Kiadó, 1999. p.440. ISBN 963 661313 3
[3]
Tervezési segédlet a települési szilárd hulladéklerakók beruházásához, üzemeltetéséhez és bezárásához, http://www.kvvm.hu/szakmai/hulladekgazd/tervezes_seged/ts_00fej.htm KVVM honlapról letölthető, Kézirat, 2001. p.143 (1-3 és 5-6fejezetek önállóan, társszerzők: Déri L.−Hudák I.−Reith I.−Nagy Gy.)
[4]
Szennyezett területek kármentesítése Egyetemi tankönyv, Egyetemi Kiadó Miskolc, 2002. p.480 (1; 2; 6; 7 fejezet önállóan, társszerzők: Filep Gy. Kovács B. Lakatos J. Madarász T.)
[5]
Hulladékgazdálkodás, Egyetemi tankönyv, TERTIA Kiadó Bt., Budapest, 2003., (Hulladékelhelyezés fejezet önállóan pp.217-259 önállóan, szerk.: Zimler T.) ISBN 963 9387 118
[6]
Tervezési segédlet a 22/2001. (X.10.) KÖM rendelet alkalmazásához (Veszélyeshulladék-lerakók) http://www.kvvm.hu/szakmai/hulladekgazd/tervezes_seged/ts_0fej.htm KVVM honlapról
letölthető, Kézirat, 2002. B., Cikkek, tanulmányok [7]
Az agyagok szivárgási tényező meghatározásának problémái, GEOTECHNIKA '92, 1992. október 27-28., Ráckeve, Konferencia Kiadvány, pp. 6-10. (társszerző: Márk E.),
[8]
Geotechnische Aspekte von Mülldeponien Publications of the University of Miskolc, Series A, 1993. 48. 1-4., pp. 101-107. (társszerző: Kovács B.)
[9]
A debreceni kommunálishulladék-lerakó természetes anyagú szigetelőrétegének geotechnikai vizsgálata GEOTECHNIKA '93, 1993. október 26-27., Ráckeve, Konferencia Kiadvány (társszerző: Kovács B.)
[10] Hulladéktárolók természetes anyagú aljzatszigetelésének minősítő vizsgálata Országos Környezetvédelmi Konferencia, 1993. szeptember 7-9., Siófok, pp. 387-396. (társszerzők: Márk E.-Kovács B.)
48
[11] Szennyezőanyagok hatása az agyagos képződmények áteresztőképességére, Országos Környezetvédelmi Konferencia, 1993. szeptember 7-9., Siófok, pp. 150-160. (társszerző: Márk E.) [12] Geotechnische Aspekte von Mülldeponien Proc. of X. Danube European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mamaia, Románia, 1995, pp. 931-936. (társszerző: Kovács B.) [13] Kommunális célú hulladéklerakók természetes (agyagos) védőaljzata szigetelőképességének meghatározási bizonytalansága a mérnöki gyakorlatban Pollack Mihály Műszaki Főiskola Jubileumi Ülésszaka, Pécs, 1995. szeptember, Konferencia Kiadvány, (társszerző: Márk E.) [14] Die deponietechnischen Grundlagen des ungarischen Deponiebauordnung Multibarrierensystem in der Deponiebautechnik, AGK Schriftenreihe, 44., Karlsruhe, 1996. pp. 2.1-2.19. [15] A környezetvédelemben alkalmazható vertikális és horizontális szigetelőgátak egyenértékűségének feltételei Mélyépítéstudományi Szemle, 1997. XLVII. 11. pp. 423-431., (társszerző: Lakatos I.) [16] Practical application of contaminant transport modelling. The equivalency of barrier systems AGK Schriftenreihe, 54. Karlsruhe, 1998. pp. 141-163., (társszerző: Kovács B.) [17] Controlled landfill design (Geotechnical aspects) Proc. of the 3rd International Congress on Environmental Geotechnics,Lisboa,Portugal, 7-11. Sept. 1998. Balkema, Rotterdam, pp. 1101-1038., (társszerző: Manassero et al.) [18] Geoszintetikus szigetelőanyagok szivárgási tényezőjének a vizsgálata GEOTECHNIKA ’99, 1999. okt. 26-27. Ráckeve, Konferencia Kiadvány CD ROM, (társszerző: Horváth I.). [19] Efficiency and equivalency of barrier systems Novelties in Enhanced Oil and Gas Recovery , Progress in Mining and Oilfield Chemistri, Vol.2. (ed. Lakatos I.), Akadémiai Kiadó, Budapest, 2000. pp. 255-272., ISBN 963 05 7724 0, (társszerző: Kovács B.−Lakatos I.− Horváth I.) [20] The problems of equivalency of alternative barrier systems used as waste deposit liners DEPOTECH 2000, Leoben, Balkema, Rotterdam, pp. 201-206., (társszerző: Kovács B.) [21] The evaluation of geotechnical barriers using equivalency calculations Proc. of the 15th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Istanbul, 27-31. Aug.2001.,pp.1929-1934. (társszerző: Kovács B.) [22] Homokliszt és különböző típusú bentonitok keverékének vízzárósága helyszíni és laboratóriumi vizsgálatok alapján GEOTECHNIKA 2001. okt. 30-31., Ráckeve, Konferencia Kiadvány CD ROM, (társszerzők: Balázs F.-Csőke B.-Szabó A.) [23] Environmental geotechnical aspects of remeidation of drilling mud deposits 12 th Danube-European Conference on Geotechnical Engineering, Passau, 2002. Verlag Glückauf GmbH, Essen, pp. 571-574., (társszerzők: Czinkota I.-Kovács B.-Szacsuri G.)
49
[24] Field and laboratory measurement experiences related to mineral barriers of waste disposal sites 12th Danube-European Conference on Geotechical Engineering, Passau, 2002., Verlag Glückauf GmbH, Essen, pp. 527-531., (társszerző: Szabó A.) [25] A hulladéklerakók zárószigetelésének egy új, alternatív megoldási lehetősége a HYDROSTAB technológia XVII. Országos Környezetvédelmi Konferencia, Siófok, 2003. szept. 23-25. Konferencia kiadvány, pp. 476 - 486. [26] A HDPE és EPDM geomembránok összehasonlító vizsgálata a környezetvédelmi alkalmazhatóság szempontjából XVII. Országos Környezetvédelmi Konferencia, Siófok, 2003. szept. 23-25. Konferencia Kiadvány, pp. 487 - 496. (társszerzők: Szabó A. - Imre S.) [27] Requisitos tecnicos para el establecimiento de rellenos sanitarios en áreas naturales protegidas como la Sierra Gorda Primer Encuentro de Investigacion sobre la Sierra Gorda, an Juan de los Duran, Municipio de Jalpan de Serra, Qro, Octubre 23-25 de 2003., Memoria pp.74-83., (társszerző: Kiss G.) [28] The current state and future plans of closure and remediation of old landfills, as well as construction of new landfills Abschluss und Rekultivierung von Deponien und Altlasten 2004. Abfallwirtschaft in Forschung und Praxis, Band 132, Erich Schmidt Verlag ISBN 3 503 08323 5, pp.149-161 [29] Bentonitszőnyegek vizsgálata MÉLYÉPÍTÉS, Springer Média Kiadó,2004. november. pp.22-31 (társszerző. Tóth A.)
50
6.
IRODALOMJEGYZÉK
ACAR, Y.B. - SEALS, R.K. (1984): Clay barrier technology for shallow land waste disposal facilities Hazardous Waste, Vol. 1. No. 2. pp. 167-181. ALTHER, G. - EVANS, J.C. - FANG, H. - WITMER, K. (1985): Influence of inorganic permeants upon the permeability of bentonite Hydraulic Barriers in Soils and Rocks. ASTM STP 874. pp. 64-74. BOUAZZA, A. (2002): Geosynthetic clay liners Geotextiles and Geomembranes 20. pp. 3-17. BOWDERS, J.J. - DANIEL, D.E. (1987): Hydraulic conductivity of compacted clay to dilute organic chemicals Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 113. No. 12. ASCE BRANDL, H. (1989.): Geotechnische und bauliche Aspekte bei der Neuanlage von Abfalldeponien Österreichische Ingenieur- und Architekten-Zeitschrift, 134. Jg. H.3. pp. 123-163. CAZAUX , D. - DIDIER, G. (2000): Field evaluation of hydraulic performances of geosynthetic clay liners by small and largescale tests Geotextiles and Geomembranes 18. pp. 163-178. CHAPIUS, R.P. (1990 A): Soil-bentonite liners: predicting permeability from laboratory tests Canadian Geotechnical Journal, 27. pp. 47-57. CHAPIUS, R.P. (1990B): Sand-bentonite liners: field control methods Canadian Geotechnical Journal, 27. pp. 216-223. CSŐKE B. (2001): Bentonitos homok-szigetelőréteg előállításával kapcsolatos laboratóriumi és technológiai vizsgálatok, zárójelentés, kézirat. CSŐKE B. - ANTALFFY Z. - BALÁZS F. - NAGY S. - SÁRI A. - SZABÓ A. - SZABÓ I. (2001): Bentonit-homok keverék szigetelőréteg előállításának üzemi kísérleti vizsgálata a Mecsekérc Rt.-nél, zárójelentés, kézirat. DANIEL, D.E. (1993): Clay liners Geotechnical Practice for Waste Disposal, Chapter 7. Chapman and Hall, London DAY, S.R. - DANIEL, D.E. (1985.A): Field permeability tests for clay liners Hydraulic Barriers in Soil and Rock, ASTM STP 874. pp. 276-288. DAY, S.R. - DANIEL, D.E. (1985.B): Hydraulic conductivity of two prototype clay liners Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 11. No. 4. pp. 957-970.
51
DGGT (2002): Empfehlungen zur Anwendung Ernst und Sohn, 2002.,p.112.
geosynthetischer
Tondichtungsbahnen
EAG-GTD
EGLOFFSTEIN, T.A. (2001): Natural bentonites-influence of the ion exchange and partial desiccation on permeability and self-healing capacity of bentonites used in GCL-s Geotextiles and Geomembranes 19. pp. 427-444. EVANS, J.C. - FANG, H.Y. (1986): Triaxial equipment for permeability testing with hazardous and toxic permeants Geotechnical Testing Journal, Vol. 9. No. 3. pp. 126-132. FERNANDEZ, F. - QUIGLEY, R.M. (1985): Hydraulic conductivity of natural clays permeated with simple liquid hydrocarbons Canadian Geotechnical Journal, Vol. 22. pp. 205-214. FILEP GY. (1988): Talajkémia Akadémiai Kiadó, Bp. GIROUD, J.P. - BONAPARTE, R. (1989): Leakage through liners constructed with geomembranes – part 1. Geotextiles and Geomembranes, 8. pp.27-67. HORN, A. (1986): Mineralische Basisabdichtungen für Abfalldeponien Fortbildungsseminar Spezialtiefbau VBI. Landesverband Bayern, München, Oktober 1986. Band 2. Teil B, pp. 3-33. HORN, A. (1988): Bentokies-Dichtungen. Mineralische Basisabdichtungen aus Kies und Bentonit Geotechnische Probleme beim Bau von Abfalldponien. Seminar: veranstaltet von der Landesgewerbeanstalt Bayern und dem Bayerischen Landesamt für Umweltschutz, Nürnberg, 21/22. April 1988. pp. 29-53. HORN, A. (1989): Mineralische Deponie-Flächendichtungen aus gemischtkörnigen Böden Bautechnik, H.9. pp. 311-318. JESSBERGER, H.L. (1987-1994): Empfehlungen des Arbeitskreises "Geotechnik der Deponien und Altlasten" der Deutschen Gesellschaft für Erd - und Grundbau e.V. Bautechnik, 1987-96., H.9. KÉZDI Á. (1970): Talajmechanika I-II., Tankönyvkiadó, Bp. 1969-1970. LAKE, C.B. - ROWE, R.K. (2000): Swelling characteristics of needlepunched, thermally treated geosynthetic clay liners Geotextiles and Geomembranes 18. pp. 77-101. LAMBE, T.W. (1958): The structure of compacted clay Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 84. SM2. pp. 34-45.
52
MCDONALD M. G. - HARBAUGH A. W. (1988): A modular three-dimensional finite-difference ground-water flow model, techniques of waterreosurces investigations of the United States Geological Survey U. S. Government Printing Office, Washington D. C. MANASSERO, M. - SHACKELFORD, C.D. (1994): The role of diffusion in contaminant migration through soil barriers Rivista Italiana de Geotechnica, Vol. 28., No. 1., pp. 5-31. MANASSERO, M. - VAN IMPE, W.F. - BOUAZZA, A. (1995): Waste disposal and containment Environmental Geotechnics, (ed.: Kamon, M.) Balkema, Rotterdam, pp. 1425-1474 MESRI, G. - OLSON, R.E. (1971.A): Mechanism controlling the permeability of clays Clays and Clay Minerals, Vol. 19. pp. 151-158. MITCHELL, J.K. - HOOPER, D.R. - CAMPANELLA, R.G. (1965): Permeability of compacted clay Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 91. No. 4. pp. 41-65. MITCHELL, J.K. (1976): Fundamentals of soil behaviour John Wiley and Sons Inc. MITCHELL, J.K. - MADSEN, F.T. (1987): Chemical effects on clay hydraulic conductivity Geotechnical Practice for Waste Disposal '87. Geotechnical Special Publication, No. 13. ASCE, pp. 87-116. PETROV, R.J. - ROWE, R.K. (1997): Geosynthetic clay liner (GCL) - chemical compatibility by hydraulic conductivity testing and factors impacting its performance Can. Geotech. J. 34: pp. 863-885. PETROV, R.J. - ROWE, R.K. - QUIGLEY, R.M. (1997): Selected factors influencing GCL hydraulic conductivity Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering QUADE, S.J. - NEEDHAM, A.D. (1999): Geomembrane liner defects-causes, frequency and avoidance Proc. Instn Civ. Engineers of Geotechnical Engineering, 137. Oct. Pp.203-213. RUHL, J.L. - DANIEL, D.E.(1997): Geosynthetic clay liners permeated with chemical solutions and leachates Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering SHACKELFORD, C.D. - BENSON, C.H. - KATSUMI, T. - EDIL, T.B. - LIN, L. (2000): Evaluating the hydraulic conductivity of GCLs permeated with non-standard liquids Geotextiles and Geomembranes 18. pp.133-161. SHAN, H-Y. - LAI, Y-J. (2002): Effect of hydrating liquid on the hydraulic properties of geosynthetic clay liners Geotextiles and Geomembranes 20. pp. 19-38.
53
STEWART, J.P. - NOLAN, Th. W. (1987): Infiltration testing for hydraulic conductivity of soil liners Geotechnical Testing Journal, GTJODJ, Vol. 10. No. 2. pp. 41-50. TRAUTWEIN, S.J. - BOUTWELL, G.P. (1994): In situ hydraulic conductivity tests for compacted soil liners and caps Hydraulic Conductivity and Waste Contaminant Transport in Soil, ASTM STP. 1142 ZHENG C. (1992): MT3D, a modular three-dimensional transport model for simulation of advection, dispersion, and chemical reactions of contaminants in groundwater systems S. S. Papadopulos & Associates Inc., Bethesda, Md.
54
