Składowiska odpadów

Typy składowisk - składowiska odpadów niebezpiecznych - składowiska odpadów obojętnych - składowiska odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne

Skomplikowane obiekty inżynierskie - powierzchnia od kilku do kilkuset tysięcy metrów kwadratowych - pojemność od kilku tysięcy do kilkunastu milionów metrów sześciennych odpadów - miąższość odpadów od kilku do kilkudziesięciu metrów - duża szczelność i możliwie niskie oddziaływanie na otoczenie

Szkodliwość (uciążliwość) dla środowiska zależy od - fizycznych, chemicznych i biologicznych właściwości odpadów - masa odpadów - jakości gruntu, stosunków hydrologicznych, położenia względem rzeźby terenu - sposobu zagospodarowania (użytkowania) nadziemnego i podziemnego (głównie wód podziemnych) środowiska na terenie przyległym do składowiska - sposobu urządzenia i eksploatacji składowiska - sposobu rekultywacji i docelowego zagospodarowania terenu składowiska

Wymogi techniczne - system zabezpieczenia wód gruntowych, powierzchniowych i podziemnych - system ujmowania i oczyszczania odcieków - system ujmowania i zagospodarowania biogazu - system zagęszczania i formowania odpadów - system monitoringu - system zabiegów rekultywacyjnych

Składowiska niezorganizowane Naturalne zagłębienia terenu lub wyrobiska bez dodatkowego przygotowania. Efekty: - niekontrolowana emisja gazów - zanieczyszczenie wód powierzchniowych i podskórnych - zanieczyszczenie obszarów przylegających do składowiska pyłami i frakcją lekką - nadmierny rozwój ptactwa i gryzoni

Składowiska półzorganizowane - izolacja przy użyciu geomembran

Składowiska zorganizowane Obiekt inżynierski - lokalizacja uwzględnia warunki hydrologiczne i geotechniczne - spełnia wymogi techniczne - jest odpowiednio eksploatowane

Położenie w stosunku do rzeźby terenu: - wgłębne – wyrobiska poeksploatacyjne kopalń, parowy, wąwozy, niecki polodowcowe i inne obniżenia terenu - zaleta – osłonowe działanie skarp - wada – nadmierna kumulacja wody (śniegu)

Zboczowe (skarpowe) – fragmenty parowów, kotlin śródgórskich, niecek i rynien polodowcowych, wyrobisk pokopalnianych zwałowisk odpadów mineralnych, nasypów ziemnych. Korzystne, gdy podstawa skarpy nie ulega nawodnieniu na skutek spływów z wyżej położonych miejsc lub gdy można je wyeliminować.

Lokalizacja płaska – konieczność wyniesienia bryły ponad otaczający teren. Możliwość zapewnienia optymalnej warstwy gruntu oddzielającej odpady od wód podziemnych. Na przepuszczalnym gruncie brak ryzyka zawilgocenia przez ulewne deszcze.

Nadpoziomowe – na terenie płaskim. Występują jako wgłębne i napowierzchniowe. Może osiągać wysokość do kilkudziesięciu metrów. (do 4 m. - niskie, 4-12 m. - średnie, pow. 12 m – wysokie) Wskutek osiadania może przekształcać się w podpoziomowe. Położenie w zależności od rzeźby terenu

Składowiska boczne (przyskarpowe) Napowierzchniowe lub wglębne. W wyrobiskach pokopalnianych o stromych skalistych skarpach, kotlinach śródgórskich, nieckach i rynnach polodowcowych, parowach. Najczęściej w wyrobiskach po bocznej eksploatacji kopalin, ewentualnie odkrywkowych. Trudno dostępne dla taboru samochodowego – odpady wysypuje się z góry po skarpach.

Składowiska podpoziomowe - lokalizowane w wyrobiskach i naturalnych obniżeniach terenu, eksploatowane do wyrównania powierzchni.

- forma płaska – obiekty wgłębne podpoziomowe i nadpoziomowe, napowierzchniowe o niewielkiej wysokości - forma pryzmowa – nadziemna bryła o podstawie prostokąta, łatwa do uzyskania dla składowisk napowierzchniowych - forma kopiasta – pagórek o nieregularnych zboczach - forma niekształtna – powstaje na skutek długotrwałej nieprawidłowej eksploatacji - płasko-skarpowe i skarpowe Podział ze względu na kształt powierzchniowy

Lokalizacja składowiska Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie składowisk odpadów, 2013 r.

Poprawna lokalizacja : - warunki demograficzne - warunki topograficzne - warunki geologiczne i geotechniczne - warunki klimatyczne - warunki gospodarki przestrzennej - stosunek społeczności lokalnych (nie na moim podwórku)

Lokalizacja powinna zapewniać bezpieczne dla zdrowia ludzi i środowiska składowanie odpadów, a w szczególności zapobiegać zanieczyszczaniu wód powierzchniowych i podziemnych, gleby i ziemi oraz powietrza.

- pozyskanie gruntów określonej jakości - budowa geologiczna (układ warstw, litologia, rodzaj gruntu) - warunki hydrologiczne (kierunki migracji wód, natężenia przepływów, zmiana poziomów wodonośnych) - walory przyrodniczo-krajobrazowe i zagospodarowanie terenu - parametry geotechniczne (odkształcalność podłoża, parametry filtracyjne, możliwości techniczne ulepszenia jakości podłoża) - długość trasy dowozu odpadów (do 15 km.) - uciążliwości i zagrożenia dla środowiska i okolicznych mieszkańców Kryteria gospodarcze, ochrony środowiska i eksploatacji

Prace dokumentacyjne - dane ogólne – studium lokalizacyjne, koncepcja techniczna, projekt wstępny, projekt wykonawczy - rodzaj i właściwości odpadów - morfologia i infrastruktura terenu - warunki hydrogeologiczne

Ustalenie lokalizacji - urządzeń do kontroli jakości wód - punktów kontroli zanieczyszczeń powietrza - punktów poboru oraz zakresu badań gleb i roślin

Jakość gruntu i gleby - Nieużytki gruntowe suche i najsłabsze grunty orne (klasy VI ewentualnie V) oraz niepodmokłe pastwiska klasy VI. W przypadku całkowitego braku w/w można lokalizować na lepszych gruntach z wyjątkiem klas I i II. - Odpadów nie należy składować w niezabezpieczonych wyrobiskach po eksploatacji piasku, żwiru, skał wapiennych i innych skał twardych i silnie spękanych - Preferowane grunty gliniaste i ilaste (słabo przepuszczalne)

Hydrogeologiczne warunki lokalizacji składowisk - kras odkryty - kras z cienkim przykryciem słabo przepuszczalnym - piaskowce spękane - żwiry i piaski wodonośne odkryte - żwiry i piaski wodonośne pod mułkami i piaskami ilastymi - wapienie i margle wodonośne pod iłowcami i mułowcami, zwietrzelina piaszczysta - piaski wodonośne pod cienką warstwą gliny - iłowce i mułowce, łupki ilaste, słabo spękane, niżej wapienie i piaskowce wodonośne, zwietrzelina piaszczysta - piaski wodonośne pod grubą warstwą glin i iłów piaszczystych - piaski wodonośne pod grubą warstwą glin i iłów z przykryciem piaszczystym

Rozpoznanie budowy geologicznej - morfologia terenu - układ warstw, ich geneza i litologia - struktura tektoniczna, szczelność podłoża, rozpuszczalność skał, możliwość występowania krasu - warstwy wodonośne i kierunki przepływu wód gruntowych - zagrożenie zjawiskami sejsmicznym i parasejsmicznymi

Naturalna bariera geologiczna - składowisko odpadów niebezpiecznych – miąższość co najmniej 5 m, współczynnik filtracji k<=10 -9 m/s - składowisko odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne – miąższość co najmniej 1 m, współczynnik filtracji k<=10 -9 m/s - składowisko odpadów obojętnych – miąższość co najmniej 1 m, współczynnik filtracji k<=10 -7 m/s

Współczynnik filtracji, k k=Q/(F*I) Q – natężenie objętościowe przepływu [m 3 /s] F – przekrój [m2] I=  h/L – spadek hydrauliczny

Przewidywany najwyższy poziom wód podziemnych powinien być co najmniej 1 m poniżej projektowanego poziomu wykopu dna składowiska. Jeśli naturalna bariera geologiczna jest niewystarczająca, wykonuje się sztuczną o miąższości co najmniej 0.5 m zapewniającą te same warunki przepuszczalności. Uzupełnieniem bariery geologicznej może być izolacja sztuczna uwzględniająca skład chemiczny odpadów i warunki geotechniczne. Nie może stanowić elementu stabilizowania zboczy składowiska.

- na obszarach ochronnych zbiorników wód podziemnych - w dolinach rzek, w pobliżu zbiorników wód śródlądowych, na terenach źródliskowych, bagiennych i podmokłych, w obszarach mis jeziornych i w strefach krawędziowych, w obszarach narażonych na niebezpieczeństwo powodzi - w strefach osuwisk i zapadlisk terenu oraz zagrożonych lawinami - na terenach zaangażowanych glacitektonicznie lub tektonicznie, poprzecinanych uskokami, spękanych, uszczelinowanych - na terenach wychodni skał zwięzłych porowatych, skrasowiałych i skawernowanych Składowisk odpadów niebezpiecznych oraz innych niż niebezpieczne i obojętne nie należy lokalizować

Składowisk odpadów obojętnych nie należy lokalizować - na obszarach ochronnych zbiorników wód podziemnych w dolinach rzek, w pobliżu zbiorników wód śródlądowych, -na terenach źródliskowych, bagiennych i podmokłych, w obszarach mis jeziornych i w strefach krawędziowych, w obszarach narażonych na niebezpieczeństwo powodzi - w strefach osuwisk i zapadlisk terenu oraz zagrożonych lawinami

Typy warunków hydrogeologicznych - optymalne – brak poziomów wodonośnych o znaczeniu użytkowym lub poziomy te występują na znacznych głębokościach i są odizolowane skałami nieprzepuszczalnymi. Czas przesiąkania do warstwy wodonośnej wynosi co najmniej 25 lat. W pobliżu składowiska brak cieków wód powierzchniowych.

- niedogodne – obszary geologicznych zbiorników wód podziemnych i obszarach najwyższej ochrony, gdzie czas przesiąkania wody wynosi poniżej 5 lat oraz w strefach ochronnych ujęć wody pitnej

Warunki mało dogodne – poziomy wód podziemnych są niedostatecznie izolowane od wpływów z powierzchni, ale są sporadycznie wykorzystywane do zaspakajania potrzeb miejscowej ludności. Lokalizacja wymaga wykonania niezbędnych zabezpieczeń i monitoringu jakości wód podziemnych.

Kryteria przyrodniczo – krajobrazowe i zagospodarowania terenu Składowiska odpadów niebezpiecznych oraz innych niż niebezpieczne i obojętne nie można lokalizować: - otulinach parków narodowych i rezerwatów przyrody - obszarach lasów ochronnych - terenach o nachyleniu powyżej 10 stopni - glebach klasy I i II - na terenach, na których mogą występować szkody górnicze - obszarach ochrony uzdrowiskowej - obszarach utworzonych w celu pozyskiwania kopalin leczniczych

Składowiska odpadów obojętnych nie można lokalizować: - otulinach parków narodowych i rezerwatów przyrody - obszarach lasów ochronnych - terenach o nachyleniu powyżej 10 stopni

Minimalna odległość składowiska od budynków mieszkalnych lub użyteczności publicznej określana jest na podstawie raportu o oddziaływaniu składowiska odpadów na środowisko.

- współczynnik filtracji gruntów w strefie izolacyjnej - parametry ściśliwości i wytrzymałości na ścinanie - jakości gleby - przepuszczalność, nośność podłożą, stabilność skarp Kryteria geotechniczne

Stateczność gruntu i składowanych odpadów - nachylenie i wytrzymałość na ścinanie masy objętościowej podłoża - rozmieszczenie, nachylenie i wytrzymałość na ścinanie materiału złożą

Współczynnik stateczności W s – stosunek sił wiążących do ścinających Dla wysypisk zaleca się W s >2 (dla zwykłych nasypów ziemnych 1,3-1,5) Wartość zależy od wysokości złoża, dodatku osadów ściekowych i nachylenia skarp. Nachylenie skarp 1:2 – 1:7

Uszczelnienia Koncepcja wielokrotnych barier zabezpieczających.

Wymagania stawiane uszczelnieniom - stworzenie nieprzepuszczalnej i stabilnej w czasie warstwy uszczelniającej, aby nie dopuścić do przenikania do podłoża odcieków i infiltracji wód podziemnych w głąb składowiska - utworzenie pod składowiskiem wyrównanego i stabilnego podłoża o dobrej nośności i niewielkim osiadaniu - adsorpcję szkodliwych związków chemicznych - gromadzenie i odprowadzanie odcieków oraz powstających gazów - niedopuszczenie do infiltracji wód opadowych w głąb składowiska - zapobieganie wydostawaniu się gazów powstających w procesie fermentacji poza obręb składowiska - zapobieganie pyleniu i roznoszeniu frakcji lekkiej - stworzenie bariery biologicznej dla korzeni roślin

Materiały uszczelnienia - mineralne - syntetyczne (geomembrany, geomaty) - mineralno-syntetyczne

Materiały przesłon mineralnych - masy mineralne - masy mineralne z ulepszaczami (bentonit wapniowy lub sodowy, ilit, kaolinit) - masy antropogeniczne (np. popioły z elektrowni z modyfikatorami)

Cechy naturalnej przesłony izolacyjnej - szczelność - stateczność - łatwość formowania - zdolność do samouszczelnienia - odporność na deformacje filtracyjne

Wymagania szczegółowe - K<=10 -9 m/s - minimalna grubość – 0,5m - brak frakcji grubszych (60% - frakcja drobniejsza od piasku) - udział ziarn frakcji ilastej (<2  m) ponad 20%, zawartość części organicznej poniżej 5% (optymalnie 2%) - zawartość węglanu wapnia poniżej 30% (optymalnie do 10%) - współczynnik plastyczności 20% - granica płynności 30%

Wymagania dla uszczelnień sztucznych - dobra szczelność i odporność na przebicie lub rozerwanie - odporność na działanie związków chemicznych - odporność na wysokie i niskie temperatury oraz wynikające z nich odkształcenia - dobre i równomierne przyleganie do sąsiadujących warstw i podłoża - łatwość układania i ścisłego łączenia sąsiadujących pasm

Zasady projektowania izolacji - uszczelnienie podstawy - uszczelnienie powierzchniowe - uszczelnienie boczne

Elementy uszczelnienia - warstwa nośna lub podłoża - uszczelnienie właściwe - warstwa odsączająca (drenażowa) - warstwa ochronna

Wymagania dla uszczelnienia podstawy Warstwa mineralna: - ograniczenie filtracji - odporność na odcieki - zdolność do adsorpcji metali ciężkich - brak podatności na osiadanie i zdolność do samouszczelnienia Geomembrana: - brak podatności na osiadanie i odkształcanie - ochrona gruntu przed odciekami - odporność chemiczna Warstwa zabezpieczająca: – równomierne rozłożenie naprężeń działających na geomembranę System drenażowy: - zbieranie i usuwanie odcieków

Wymagania dla warstwy wyrównawczej - stateczność - ograniczenie różnic w osiadaniu - poprawa rozkładu nacisku sprzętu zagęszczającego - zabezpieczenie przed przenikaniem do odpadów materiału uszczelniającego

Warstwa odprowadzenia gazu - powinna ujmować gaz z całej powierzchni składowiska - być odporna na agresywne składniki gazu - zapewniać stateczność filtracyjną - zapewnić poprawę rozkładu nacisku warstwy wyrównawczej - zapewnić zabezpieczenie przed petryfikacją

Warstwa uszczelnienia mineralnego - brak podatności na osiadania i zdolność do samouszczelnienia - stateczność filtracyjna (zabezpieczenie przed przebiciem lub erozją)

Geomembrana - odporność na osiadanie - zabezpieczenie przed infiltracją wód opadowych - odporność chemiczna - zabezpieczenie warstwy mineralnej przed gryzoniami i korzeniami roślin - odporność na poślizg

Warstwa zabezpieczająca - ochrona geomembrany - równomierny rozkład naprężeń

System drenażowy - ograniczenie ciśnienia hydrostatycznego w warstwie mineralnej - stateczność filtracyjna - odporność na poślizg

Warstwa rekultywacyjna - zabezpieczenie uszczelnienia mineralnego przed zamarznięciem - zabezpieczenie przed erozją (wprowadzenie roślinności) - rezerwuar wody dla roślinności - redukcja infiltracji wody (ewapotranspiracja) - zmniejszenie zagrożenia przebicia korzeniami roślin warstw leżących poniżej

Uszczelnienie boczne (ekranowanie) - zabezpieczenie wód gruntowych przed poziomą migracją odcieków ze składowiska - utworzenie wokół konturów składowiska zamkniętego szczelnego koryta - utrzymanie niższego poziomu wód gruntowych w korycie niż na zewnątrz - gromadzenie skażonych wód w korycie, a następnie ich odprowadzenie i oczyszczenie

Ścianki szczelne Przesłony iniekcyjne-wysokociśnieniowe Przesłony wąskoszczelinowe Pale wiercone Ściany szczelinowe Rozwiązania techniczne