OGÓLNE ZASADY BUDOWY SK£ADOWISK ODPADÓW KOMUNALNYCH

Sk³adowisko odpadów – niezale¿nie od tego jakiego ro-dzaju odpady bêd¹ na nim sk³adowane i jaki jest typ sk³ado-wiska – jest obiektem budowlanym i powinno byæ projekto-wane zgodnie z zasadami niezawodnoœci i bezpieczeñstwa dla œrodowiska oraz zdrowia i ¿ycia ludzi. Wymaga to wiêc odpowiedniej budowy obiektu, technologii sk³adowania od-padów oraz niezale¿nych systemów zabezpieczeñ. Techno-logia sk³adowania odpadów jest bardzo wa¿nym elementem funkcjonowania obiektu, poniewa¿ stanowi jeden z etapów budowy trwaj¹cy kilka, a czêsto kilkanaœcie lat lub d³u¿ej.

Sk³adowiska odpadów s¹ obiektami in¿ynierskimi szcze-gólnie uci¹¿liwymi dla œrodowiska. Dlatego te¿ powinny byæ projektowane i wykonywane w taki sposób, ¿eby ogra-niczyæ do minimum negatywny wp³yw na otoczenie przy wykorzystaniu najlepszych dostêpnych technik (BAT²⁷).

Dotyczy to projektowania, wykonawstwa, nadzoru i eks-ploatacji obiektu.

G³ównym zadaniem budowy sk³adowiska jest odizolo-wanie i bezpieczne przechowyodizolo-wanie odpadów, pozwalaj¹ce na ograniczenie ujemnego wp³ywu na œrodowisko, a przede wszystkim na wody podziemne. Dlatego te¿ naturalna barie-ra geologiczna wbarie-raz z konstrukcj¹ sk³adowiska odpadów po-winna zapewniæ szczelnoœæ oraz mo¿liwoœæ gospodarowa-nia odciekami i gazami tworz¹cymi siê wewn¹trz korpusu sk³adowanych odpadów.

Konstrukcja projektowanego sk³adowiska zale¿y od bu-dowy geologicznej, warunków in¿yniersko-geologicznych i hydrogeologicznych, ukszta³towania powierzchni terenu, na którym ma ono powstaæ, a przede wszystkim od rodzaju deponowanych odpadów (ETC 8, ITB 340; £uczak-Wila-mowska, 1997a, b; Garbulewski, 2000; Wysokiñski, 2009).

Na podstawie doœwiadczeñ wielu krajów Europy: Francji, Niemiec, W³och, Holandii, Szwajcarii i Wielkiej Brytanii (ETC 8, 1994) oraz przyjêtej Dyrektywy Ramowej Komisji Europejskiej, a tak¿e opracowanych w Polsce wytycznych ITB (225, 337, 339, 340, Wysokiñski, 1995, 2009), wymo-gów stawianych w rozporz¹dzeniu Ministra Œrodowiska z dn.

24 marca 2003 r., opracowano schematyczny z³o¿ony system izolacji dna, skarp i przykrycia sk³adowiska (fig. 20).

4.1.1. FUNKCJE I CHARAKTERYSTYKA ELEMENTÓW Z£O¯ONEGO SYSTEMU IZOLACJI

W DNIE SK£ADOWISKA

System izolacji dna sk³adowiska ma do spe³nienia szereg zadañ, dlatego te¿ na jego budowê sk³adaj¹ siê warstwy na-turalne, syntetyczne i uk³adów instalacji. Warstwy te spe³-niaj¹ nastêpuj¹ce funkcje (fig. 21):

• Naturalna (in situ) i „sztuczna” bariera geologiczna*

(warstwy mineralnego uszczelnienia):

– ograniczenie filtracji i dyfuzji odpowiednio do wybra-nego materia³u, jego zagêszczenia, mi¹¿szoœci warstw i obci¹¿enia nadk³adem;

– odpornoœæ na erozjê i dzia³anie wody;

– odpornoœæ na odcieki odpowiednio do zawartoœci mi-nera³ów pêczniej¹cych;

– zdolnoœci sorpcyjne, zale¿nie od zawartoœci

minera-³ów ilastych;

– brak podatnoœci na nierównomierne osiadania, zdol-noœæ do samouszczelniania odpowiednio do plastycz-noœci, która jest uwarunkowana uziarnieniem i zawar-toœci¹ cz¹stek frakcji i³owej;

– odpornoœæ na zmiany warunków hydrogeochemicz-nych z uwagi na pêcznienie i skurcz uszczelnienia mi-neralnego;

• Geomembrana:

– ochrona (zabezpieczanie) ni¿szych warstw przed od-ciekami;

– odpornoœæ na nierównomierne osiadania;

– odpornoœæ termiczna i chemiczna w d³ugim czasie, za-le¿nie od przewidywanej temperatury, zastosowanego materia³u i gruboœci membrany w po³¹czeniu z natu-raln¹ lub sztuczn¹ barier¹ geologiczn¹.

• Warstwa zabezpieczaj¹ca:

– równomierne roz³o¿enie naprê¿eñ od skupionych ob-ci¹¿eñ pochodz¹cych od ostrych krawêdzi kruszywa warstwy drena¿owej;

– ochrona geomembrany przed przemarzaniem oraz promieniowaniem ultrafioletowym podczas budowy i pocz¹tkowej eksploatacji sk³adowiska.

• Warstwa drena¿owa:

– umo¿liwia gromadzenie i odprowadzenie odcieków z odpadów, tym samym zapobiega gromadzeniu siê

27BAT – (Best Available Technics) najlepsza dostêpna technika (POŒ)

odcieków bezpoœrednio nad geomembran¹ i warstwa-mi warstwa-mineralnego uszczelnienia.

• Warstwa przejœciowa (jeœli jest konieczna):

– chroni warstwê drena¿ow¹ przed utrat¹ dro¿noœci (kolmatacj¹) spowodowan¹ osadzaniem siê drobno-ziarnistych odpadów;

– mo¿e zapewniæ obci¹¿enie konieczne do uzyskania efektów uszczelnienia na kontaktach warstw i zabez-pieczyæ przed przemarzaniem mineralne warstwy usz-czelniaj¹ce w czasie budowy i pocz¹tkowej eksploata-cji sk³adowiska;

– jest izolacj¹ termiczn¹ w przypadku egzotermicznych przemian zachodz¹cych w korpusie odpadów.

Warstwy zabezpieczaj¹ca, drena¿owa i przejœciowa po-winny mieæ tak¹ mi¹¿szoœæ, ¿eby zabezpieczyæ geomembra-nê i warstwy mineralnego uszczelnienia przed deformacjami na skutek zmian temperatury, a szczególnie mrozu (Hoh-man-Porebska, 2002).

Skarpy niecki i przykrycia sk³adowiska mog¹ byæ formo-wane z tych samych materia³ów, z których s¹ tworzone izo-lacje powierzchni poziomych dna i przykrycia lub z innych, zapewniaj¹cych statecznoœæ i szczelnoœæ.

Schematyczny profil z³o¿onego systemu izolacji niecki i przykrycia sk³adowiska odpadów przedstawia figura 21.

Mo¿liwe jest wielowariantowe wbudowywanie mineralnej przes³ony izolacyjnej w uszczelnienie w zale¿noœci od budo-wy sk³adowiska. W Polsce proponowane s¹ przez Wysokiñ-skiego (Wysokiñski, 1995, 2009) cztery warianty profili izo-lacji podstawy i skarp sk³adowisk – pojedyncza, pojedyncza z³o¿ona, podwójna i podwójna z³o¿ona.

Rozporz¹dzenie MŒ z dn. 24 marca 2003 r. stawia jedno-lite wymagania odnoœnie izolacji mineralnych dla sk³ado-wisk odpadów niebezpiecznych i innych ni¿ niebezpieczne i obojêtne co do mi¹¿szoœci i przepuszczalnoœci. Odpowia-daj¹ one minimalnym wymaganiom Dyrektywy Ramowej o odpadach, co w praktyce jest z pewnoœci¹ niezadowalaj¹ce.

Wymagania te s¹ ³agodniejsze w porównaniu z wymaga-niami stawianymi profilom uszczelnieñ sk³adowisk odpadów w odpowiadaj¹cych im klasach, obowi¹zuj¹cych w Niem-czech (TA Abfall, 1991; TA Siedlunsabfall, 1993) i Stanach Zjednoczonych (CFR, 2005).

4.1.2. FUNKCJE I CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH ELEMENTÓW SYSTEMU PRZYKRYCIA

Z punktu widzenia budowy bariery przeciwfiltracyjnej i warstw rekultywacyjnych system przykrycia sk³adowiska ma za zadanie:

– nie dopuszczaæ do infiltracji w korpus odpadów wód opadowych i odprowadzaæ je poza obrêb sk³ado-wiska;

– ograniczaæ emisjê gazów;

– zapobiegaæ pyleniu i roznoszeniu przez wiatr i ptaki lekkich i drobnych czêœci sk³adowanych odpadów;

– utworzyæ barierê biologiczn¹ dla roœlin i gryzoni;

– zapobiegaæ erozji powierzchni sk³adowanych odpa-dów.

• Odpady i warstwa wyrównawcza maj¹:

– ograniczyæ do minimum ró¿nice w osiadaniu przez od-powiednie rozmieszczenie i zagêszczenie odpadów;

Fig. 20. Schematyczny przekrój przez sk³adowisko odpadów Schematic cross-section through a landfill

– zabezpieczyæ przed przenikaniem mineralnego mate-ria³u uszczelniaj¹cego w warstwê odpadów;

– roz³o¿yæ nacisk sprzêtu zagêszczaj¹cego;

– je¿eli to mo¿liwe i konieczne, wykorzystaæ warstwê wyrównawcz¹ do odprowadzenia biogazu (element systemu odgazowania sk³adowiska).

• Warstwy mineralnego uszczelnienia ma:

– ograniczyæ do minimum powstawanie odcieków na skutek infiltracji wód opadowych oraz zapewniæ sta-bilnoœæ filtracji – uzale¿nione od zastosowanego mate-ria³u, jego zagêszczenia, mi¹¿szoœci warstwy i ró¿nicy osiadañ;

– wykazywaæ brak podatnoœci na osiadania na skutek wystêpuj¹cych obci¹¿eñ oraz zdolnoœæ do samousz-czelniania odpowiednio do plastycznoœci materia³u mineralnego uszczelnienia, wynikaj¹cej z uziarnienia oraz zawartoœci i rodzajów minera³ów ilastych.

• Warstwa rekultywacyjna ma za zadanie:

– zabezpieczyæ przed przemarzaniem i wysychaniem warstwy mineralnego uszczelnienia;

– zredukowaæ infiltracjê przez ewapotranspiracjê;

– zabezpieczyæ przeciwerozyjnie za spraw¹ roœlinnoœci;

– retencjê wody do wegetacji roœlinnoœci;

– zmniejszyæ mo¿liwoœci penetracji korzeni roœlin w war-stwê mineralnego uszczelnienia zale¿nie od doboru ro-œlin, mi¹¿szoœci warstwy oraz objêtoœci wody w war-stwie.

Pozosta³e warstwy z³o¿onego systemu przykrycia: geo-membrana i warstwa drena¿owa maj¹ takie same lub podob-ne zadania do spe³nienia, jak ich odpowiedniki w systemie izolacji dna.

Mi¹¿szoœæ wykonywanych przes³on izolacyjnych przy-krycia sk³adowiska odpadów jest uzale¿niona od sposobu re-kultywacji i póŸniejszego zagospodarowania terenu i mo¿e wynosiæ nawet 2,0–2,5 m. Zalecany przez Wysokiñskiego (1998) udzia³ poszczególnych warstw w konstrukcji przy-krycia sk³adowiska, zale¿ny od docelowego przeznaczenia obszaru, przedstawiono nafigurze 22.

Nale¿y zwróciæ uwagê, ¿e w profilu przykrycia pokaza-nym nafigurze 22brak jest izolacji syntetycznej. Zainstalo-wanie jej na sk³adowisku odpadów komunalnych, gdzie za-chodz¹ biochemiczne i chemiczne reakcje z wydzielaniem ciep³a i gazów, mo¿e prowadziæ do przesuszenia izolacji mi-neralnych. Ponadto pod przykryciem syntetycznym na sku-tek zmniejszenia wilgotnoœci mo¿e nast¹piæ zmniejszenie wydajnoœci tworzenia siê biogazu w korpusie odpadów i tym samym niemo¿noœæ jego wykorzystania jako surowca ener-getycznego. Na sk³adowiskach odpadów komunalnych w celu produkcji biogazu czêsto stosuje siê nawil¿anie sk³a-dowiska poprzez rozdeszczowanie wody lub wód odcieko-wych (recyrkulacja odcieków). Odpowiednia wilgotnoœæ od-padów inicjuje, podtrzymuje i stabilizuje wytwarzanie bio-gazu z odpadów. To z kolei umo¿liwia ujmowanie i zago-spodarowanie biogazu jako paliwa oraz ograniczenie emisji do œrodowiska gazów cieplarnianych wchodz¹cych w sk³ad

Fig. 21. Schemat z³o¿onego systemu wyk³adziny i przykrycia sk³adowiska (wg ETC 8, 1994, zmienione)

Diagram of the complex system of lining and cover of a landfill (acc. to ETC8, 1994, modified)

gazu wysypiskowego. W sk³adowiskach odpadów niebez-piecznych, gdzie nie tworzy siê gaz, zaleca siê stosowanie przes³on syntetycznych.

W Niemczech zaleca siê stosowanie warstw mineralne-go uszczelnienia przykrycia o mi¹¿szoœci 50 cm i o wspó³czynniku filtracji nie wiêkszym ni¿ 5 · 10^–9m/s (TA Abfall., 1991).

W Stanach Zjednoczonych zalecane jest, aby warstwy mineralnego uszczelnienia przykrywaj¹ce sk³adowisko mia³y mi¹¿szoœæ od 0,5 do 0,9 m przy maksymalnej prze-puszczalnoœci k£1 ·10^–9m/s na sk³adowiskach odpadów nie-bezpiecznych i k £1 ·10^–7m/s na sk³adowiskach odpadów komunalnych (CFR, 2005).

4.1.3. FUNKCJE IZOLACJI POŒREDNICH

Izolacje poœrednie (fig. 20) s¹ tworzone w celu zamkniê-cia etapu eksploatacji. Spe³niaj¹ funkcje podobne do izolacji przykrywaj¹cych sk³adowisko (oprócz pod³o¿a dla roœlin), a ponadto:

– ograniczaj¹ cyrkulacjê gazów;

– przyspieszaj¹ i kontroluj¹ proces metanogenezy jesz-cze podczas sk³adowania odpadów, kolejnych etapów eksploatacji obiektu;

– umo¿liwiaj¹ wczeœniejsze zagospodarowanie lub neu-tralizacjê gazów wysypiskowych i ograniczenie emisji odorów;

– odizolowuj¹ odpady zamkniêtego etapu od œwie¿ych kolejnego etapu eksploatacji i zmniejszaj¹ pole od-dzia³ywania na otoczenie – rozwiewania odpadów i emisji gazów.

4.1.4. FUNKCJE PRZES£ON PIONOWYCH

Przes³ony pionowe s¹ stosowane najczêœciej przy zabez-pieczeniach sk³adowisk ju¿ istniej¹cych, starych, w których wybór miejsca lokalizacji by³ czêsto przypadkowy, a obec-nie wzglêdy œrodowiskowe wymagaj¹ ograniczenia ich negatywnego oddzia³ywania, nawet na obecnym etapie ich eksploatacji. W nowobudowanych obiektach izolacje tego typu s¹ stosowane tylko dla odpadów niebezpiecznych o wy-sokiej toksycznoœci. W obu przypadkach wykonanie prze-s³ony pionowej jest mo¿liwe w odpowiednich warunkach gruntowych (fig. 20), tzn. w profilu pod³o¿a sk³adowiska wystêpuje naturalna geologiczna bariera izolacyjna na g³êbokoœci nie wiêkszej ni¿ 100 m (warunek technologiczny wykonywania tego typu przes³on).

Przes³ony pionowe s¹ wykonywane w celu:

– ograniczenia migracji poziomej wód podziemnych w strefie oddzia³ywania sk³adowiska odpadów i mi-gracji wód ska¿onych pochodz¹cych ze sk³adowiska;

– utworzenia wokó³ sk³adowiska szczelnej przestrzeni geologicznej;

– gromadzenia wód ska¿onych w utworzonej przestrzeni;

– obni¿enia poziomu wód podziemnych, gruntowych w wydzielonej przestrzeni.

Przes³ony pionowe hydroizolacyjne s¹ stosowane w po-staci œcianek: szczelinowej, szczelnej i wykonywanej meto-dami iniekcyjnymi.

Najczêœciej s¹ stosowane przes³ony pionowe przeciwfil-tracyjne w technologii œcianek szczelinowych o szerokoœci od 0,4 do 1,0 m. Konstrukcje te s¹ drogie, trudne do wykona-nia i kontrolowawykona-nia ich szczelnoœci.

Fig. 22. Zalecane przez ITB profile uszczelnieñ powierzchni sk³adowisk odpadów (Wysokiñski, 1998) ITB-recommended profiles of sealing of the surface of a landfill