Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska
ISSN 1733-4381, vol. 17, issue 4 (2015), p. 115-126 http://awmep.org
Characteristics of the change quality of the leachates during exploitation of the
selected municipal landfills
Monika CZOP1, Adrianna LUBER1
1 Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Katedra Technologii i Urządzeń Zagospodarowania Odpadów, Monika.Czop@polsl.pl, tel. 32 237 21 04, adrianna.luber@gmail.com
Abstract
The article is presenteds changes in the quality of the leachates which come from typical municipal landfills during their use. Samples of leachates have been collected to test in selected landfills located within the area of Silesian Voivodeship. Presented article describes differences in quality between leachates from landfills of different exploitation time and tries to identify reasons why the changes occurred.
Keywords: municipal solid waste, landfill, landfill leachate Streszczenie
Charakterystyka zmiany jakości odcieków w czasie eksploatacji wybranych składowisk odpadów komunalnych
W artykule przedstawiono zmiany jakościowe odcieków pochodzących z typowych składowisk odpadów komunalnych w czasie ich eksploatacji. Badane odcieki zostały pobrane z wybranych składowisk, zlokalizowanych na terenie województwa śląskiego. W przedstawionym artykule opisano jakościowe różnice pomiędzy odciekami pochodzącymi ze składowisk o różnym czasie eksploatacji.
Słowa kluczowe: odpady komunalne, składowisko, odcieki składowiskowe 1.
Wstęp
Racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych i zapewnienie zrównoważonej gospodarki odpadami jest priorytetem europejskiego ustawodawstwa. Dyrektywa Ramowa o odpadach zakłada elastyczne stosowanie hierarchii odzysku: Reduce, Reuse, Recycle, Recover. W przytoczonej zasadzie "4r" mowa o optymalnym wykorzystaniu wartości skumulowanej w odpadach. Takie założenie ma na celu działanie w kierunku ochrony środowiska, racjonalnego wykorzystania zasobów naturalnych i energii [1, 2].
Każdy człowiek jest wytwórcą odpadów komunalnych, które w Polsce w większości nadal trafiają na składowiska, pomimo zapisanej w przepisach hierarchii postępowania z odpadami. Pomimo powstających sukcesywnie nowoczesnych zakładów kompleksowo zajmujących się zagospodarowaniem odpadów, to w skali całego kraju jest ich ciągle mało. Istniejąca infrastruktura w zakresie gospodarowania odpadami nie jest w stanie odzyskać i zagospodarować wszystkich wytwarzanych przez nas odpadów komunalnych. Nie bez znaczenia jest fakt niestarannie prowadzonej przez mieszkańców selektywnej zbiórki odpadów, która przyczynia się do rosnącej ilości deponowanych odpadów na składowiskach.
W skali naszego kraju obserwuje się stały wzrost strumienia odpadów komunalnych. Powstają one w masie bliskiej 315 kg na mieszkańca w ciągu roku, co stanowi około połowy ilości przypadającej na 1 mieszkańca w najbogatszych krajach Unii Europejskiej. Różnica ta pokazuje wielkość zagrożenia i potrzebę pełnego rozwoju wielu dziedzin gospodarki związanych z zagospodarowywaniem odpadów, przede wszystkim jednak podkreśla konieczność podjęcia działań zapobiegawczych i redukujących ilość odpadów powstających w gospodarstwach domowych [2, 3].
Według Eurostatu [4] statystyczny mieszkaniec Unii Europejskiej w roku 2012 wytworzył 492 kg odpadów komunalnych. Natomiast większość z wytwarzanych odpadów komunalnych w krajach Unii Europejskiej jest albo termicznie przetwarzana albo deponowana na składowiskach. Na rysunku 1.1 zwraca uwagę malejąca ilość odpadów skierowanych do deponowania. Wśród 27 państw członkowskich UE występują znaczne różnice
w kierunkach zagospodarowania odpadów komunalnych. Przykładowo najwięcej odpadów komunalnych deponuje się w Rumunii, aż 99%, na Malcie 87%, w Chorwacji 85%, na Łotwie 84% i w Grecji 82%. Ponad 50% zebranych odpadów trafiło do recyklingu lub kompostowni, czyli najbardziej pożądanych rozwiązań, w Niemczech (65%), Austrii (62%) i Belgii (57%). Natomiast termiczna degradacja odpadów najpopularniejsza jest w Danii i Szwecji (52%), Holandii (49%), Belgii (42%), Luksemburgu (36%), w Niemczech i Austrii (35%) oraz w Finlandii (34%) i Francji (33%) [4].
Eurostat[4] podaje, że na 1 mieszkańca Polski w 2012 roku przypadło 314 kg wytworzonych odpadów komunalnych, z tego zagospodarowano 249 kg. Z zebranego strumienia 13% poddano recyklingowi, 12% kompostowaniu, 75% trafiło na składowiska, a tylko 1% zagospodarowano termicznie (Rys.1.2). Chociaż udział odpadów komunalnych deponowanych na składowiskach w Polsce spadł z 87% w 2008 do 73% w roku 2012 to nadal jest uważany za wysoki w odniesieniu do średniej europejskiej [4,5].
a) b)
Rys.1.1. Metody zagospodarowania odpadów komunalnych w krajach UE – 27 według danych a) 2008 r., b) 2012 r.[4]
a) b)
Rys.1.2. Metody zagospodarowania odpadów komunalnych w Polsce według danych a) 2008 r., b) 2012 r.[4,5] Zobowiązania Polski wynikające z członkowstwa w UE dotyczą także ilości odpadów kierowanych na składowiska. Zgodnie z Dyrektywą Rady 99/31/UE z dnia 26 kwietnia 1999 r. w sprawie składowania odpadów, kraje członkowskie muszą znacznie zredukować ilość odpadów biodegradowalnych deponowanych na składowiskach.
Dyrektywa nakazuje Państwom członkowskim stopniową redukcję masy składowanych odpadów komunalnych podlegających biodegradacji. Dla Polski ma to nastąpić w trzech głównych etapach [6,7]:
• do roku 2010 - deponowanie na składowiskach max. 75 % odpadów ulegających biodegradacji, • do roku 2013 - deponowanie na składowiskach max. 50 % odpadów ulegających biodegradacji,
• do roku 2020 - deponowanie na składowiskach max. 35 % odpadów ulegających biodegradacji. Poziomy te odnoszą się do ilości odpadów ulegających biodegradacji wytworzonych w Polsce w roku 1995, jest to rok bazowy dla Polski. Przytoczone zobowiązania uwzględniają już 4-letnie przesunięcie pierwotnie zakładanych terminów [6,7].
Ustawa o odpadach, wprowadziła zmianę w nomenklaturze dotyczącej składowisk odpadów zlokalizowanych na terenie Polski. Zgodnie z nią składowiska odpadów dzieli się na [2]:
• składowiska odpadów obojętnych, • składowiska odpadów niebezpiecznych,
• składowiska odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne.
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki i Pracy, z dnia 8 stycznia 2013 r. w sprawie kryteriów i procedur dopuszczenia odpadów do składowania na składowiskach danego typu (Dz.U. 2013 poz. 38), od 1 stycznia 2016 roku nie będzie można składować odpadów komunalnych na składowiskach odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne o następujących parametrach [8]:
• ogólny węgiel organiczny (TOC) powyżej 5%, • strata przy prażeniu powyżej 8%,
• ciepło spalania powyżej 6 MJ/kg.
Regulacja ta ma na celu między innymi wyeliminowanie ze składowania odpadów komunalnych niesegregowanych (zmieszanych) o kodzie 20 03 01, jak również ograniczenie dotyczące składowania pozostałości z sortowania odpadu o kodzie 19 12 12 (inne odpady, w tym zmieszane substancje i przedmioty z mechanicznej obróbki odpadów inne niż wymienione w 19 12 11) [6-8].
Należy pamiętać, że składowanie jako metoda unieszkodliwiania jest po pierwsze mało ekonomiczna, gdyż traci się cenne surowce oraz nośnik energii, a po drugie przyczynia się do nieodwracalnych zmian w krajobrazie przyrodniczym.
W wyniku składowania odpadów na składowiskach powstają odcieki niosące ze sobą duży ładunek zanieczyszczeń. Ich skład zależny jest od wielu czynników m.in. od wieku składowiska, sposobu użytkowania obiektu, składu morfologicznego odpadów czy pory roku. Trudność w określeniu składu jakościowego odcieków powoduje, że ich gospodarka jest ciężkim problemem do dnia dzisiejszego.
2. Charakterystyka badanych obiektów
Do badań jakości odcieków wybrano dwa typowe składowiska odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne, które zlokalizowane są na terenie województwa śląskiego. Oba analizowane obiekty są w okresie eksploatacyjnym.
2.1. Składowisko odpadów w Gliwicach
Składowisko odpadów komunalnych w Gliwicach jest regionalną instalacją przetwarzania odpadów komunalnych i funkcjonuje od 1974 roku, a eksploatacja ma trwać minimum do 2026 roku. Składowisko odpadów komunalnych w Gliwicach jest miejscem składowania odpadów komunalnych dla miast Gliwice oraz części powiatu gliwickiego (Tabela 2.1).
Na terenie obiektu zostało wyodrębnione 0,18 km2 powierzchni, która ze względu na ochronę środowiska jest monitorowana i ogrodzona [9].
Obiekt podzielony jest na 3 sektory, pierwszy został już zrekultywowany, jednak ze względów środowiskowych nadal trwają nad nim prace związane z nawadnianiem i odgazowywaniem. Dwa kolejne sektory funkcjonują do dnia dzisiejszego [9,10]. Dno składowiska, na którym deponowane są odpady uszczelnione jest folią HDPE o grubości 2 mm, która funkcjonuje jako bariera ochronna przed nieprzedostawaniem się uciążliwych składników do profilu glebowego. Składowisko wyposażone jest w system drenażowy, który umożliwia transport odcieków do zbiornika retencyjnego znajdujący się na jego terenie [10,11].
Na terenie obiektu wybudowana została bioelektrownia, której funkcją jest produkcja biogazu ze zrekultywowanej części składowiska. Gaz wysypiskowy jest w całości odzyskiwany i przetwarzany na energię elektryczną. Rocznie bioelektrownia produkuje około 2200 MWh energii, która w całości sprzedawana jest do sieci energetycznej (Tabela 2.2) [9,10].
Tabela 2.1. Masa składowanych odpadów w analizowanych latach na składowisku w Gliwicach [14-17]. Kod
odpadów
Rodzaj odpadów Masa odpadów [Mg]
2008 2009 2013 2014
02 01 06 Odchody zwierzęce - - 12,0700 *
02 06 01 Surowce i produkty nieprzydatne do spożycia i przetwórstwa
- 4,3000 3,3000 *
03 03 07 Mechanicznie wydzielone odrzuty z przeróbki makulatury i tektury
909,9400 379,0600 - * 04 02 09 Odpady materiałów złożonych (np.
tkaniny impregnowane, elastomery, plastomery)
- 206,0200 833,4800 *
15 02 03 Sorbenty, materiały filtracyjne, tkaniny do wycierania (np. szmaty, ścierki) i ubrania ochronne inne niż wymienione w 15 02 02
0,0500 - 38,4800 *
16 03 80 Produkty spożywcze przeterminowane lub nieprzydatne do spożycia
1,4400 - 1 712,7100 * 16 11 06 Okładziny piecowe i materiały
ogniotrwałe z procesów
niemetalurgicznych inne niż wymienione w 16 11 05
6,2800 25,8000 - *
16 81 02 Odpady inne niż wymienione w 16 81 01 193,4000 - - *
17 02 01 Drewno - 0,1000 - *
17 02 02 Szkło 36,2200 25,8200 34,1500 *
17 02 03 Tworzywa sztuczne 0,2000 0,9000 5,4400 * 17 03 80 Odpadowa papa 1 973,6600 507,4400 2 081,1800 * 17 06 04 Materiały izolacyjne inne niż
wymienione w 17 06 01 i 17 06 03
146,8400 81,5800 3 090,7000 * 17 09 04 Zmieszane odpady z budowy, remontów
i demontażu inne niż wymienione w 17 09 01, 17 09 02, 17 09 03
17,5800 19,4000 368,1500 *
19 05 03 Kompost nieodpowiadający wymaganiom (nienadający się do wykorzystania)
- - 6 500,0000 *
19 05 99 Inne niewymienione odpady - - 8 916,4100 * 19 12 09 Minerały (np. piasek, kamienie) - - 24 865,9000 * 19 12 12 Inne odpady (w tym zmieszane
substancje i przedmioty)
z mechanicznej obróbki odpadów inne niż wymienione w 19 12 11
7 730,5400 4 190,3600 8 559,5900 *
20 02 03 Inne odpady nieulegające biodegradacji 106,2400 3 969,1900 2 519,2800 * 20 03 01 Niesegregowane (zmieszane) odpady
komunalne
63 172,9600 51 738,9700 1 965,4600 *
20 03 02 Odpady z targowisk - 4,2200 - *
20 03 03 Odpady z czyszczenia ulic i placów 2,6600 2,5000 273,1800 * 20 03 07 Odpady wielkogabarytowe 223,4000 90,7000 191,9300 * 20 03 99 Odpady komunalne niewymienione
w innych podgrupach
2,9000 - 6,9400 *
Tabela 2.2. Podstawowe dane analizowanego Miejskiego Składowiska Odpadów Komunalnych w Gliwicach [14-17].
Lata 2008 2009 2013 2014
Typ składowiska składowisko odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne
Liczba kwater 6 6 6 *
Liczba kwater eksploatowanych 1 1 1 *
Liczba kwater zamkniętych 0 0 0 *
Pojemność całkowita [m3] 1 885 000,00 1 885 000,00 1 885 000,00 * Pojemność zapełniona łącznie
z warstwami izolacyjnymi [m3]
415,00 500 000,00 690 000,00 * Drenaż odcieków tak
warstwa drenażowa (miąższość, współczynnik filtracji) piaskowo-żwirowa o grubości 0,55 mm. Współczynnik filtracji k większy niż 1x10-4 m/s kolektory (materiał, średnica) rury PE
ukształtowanie misy (nachylenie wzdłuż kolektorów i w kierunku kolektorów, %) dno składowiska uformowane jest ze spadkiem 3 % zewnętrzny system rowów
Gromadzenie odcieków tak
w specjalnych zbiornikach (pojemność, m3 ) zbiornik retencyjny 300 m3
Postępowanie z odciekami odprowadzanie do kanalizacji miejskiej Odpady składowane są w sposób nieselektywny Masa odpadów dotychczas
przyjęta do składowania [Mg]
- 480 000,00 777 000,00 *
* brak danych
2.2.Składowisko odpadów w Zabrzu
Miejskie składowisko odpadów zbudowano w latach 1996-1998 [11,12]. Obecnie na terenie zakładu znajdują się 2 sektory: pierwszy zrekultywowany, drugi obecnie eksploatowany.
Składowisko zlokalizowane jest we wschodniej części Zabrza, gdzie unieszkodliwiane są odpady inne niż niebezpieczne i obojętne tj. kody o grupie 17, 19, 20 (Tabela 2.3)[11,13]
Składowisko ma status instalacji zastępczej, odpady są unieszkodliwiane przez składowanie w procesie D5(Składowanie na składowiskach w sposób celowo zaprojektowany (np. umieszczanie w uszczelnionych oddzielnych komorach, przykrytych i izolowanych od siebie wzajemnie i od środowiska itd.)) oraz odzysk w procesie R10 (Obróbka na powierzchni ziemi przynosząca korzyści dla rolnictwa lub poprawę stanu środowiska) i R11(Wykorzystywanie odpadów uzyskanych w wyniku któregokolwiek z procesów wymienionych w pozycji R1 – R10).
Dno oraz skarpa składowiska uszczelnione zostały folią HDPE o grubości 2 mm. W przypadku dna składowiska zastosowano warstwę piasku drobnoziarnistego w celu wyrównania oraz warstwę z piasku gruboziarnistego, która funkcjonuje ochronnie na system drenarski. Skarpa składowiska została również wyrównana piaskiem, natomiast folię zabezpieczają opony, które pełnią funkcję stabilizacyjną. Opony wypełniono humusem oraz piaskiem. Obiekt posiada system rur drenarskich, które służą do transportowania odcieków do specjalnie przystosowanego zbiornika zlokalizowanego w pobliżu składowiska (Tabela 2.3) [12].
Tabela 2.3. Masa składowanych odpadów w analizowanych latach na składowisku w Zabrzu[14-17] Kod
odpadów
Rodzaj odpadów Masa odpadów [Mg]
2008 2009 2013 2014
17 09 04 Zmieszane odpady z budowy, remontów i demontażu inne niż wymienione w 17 09 01, 17 09 02, 17 09 03 764,9400 1 180,3000 - - 19 05 01 Nieprzekompostowane frakcje odpadów komunalnych i podobnych - - - 1 020,4000
19 05 99 Inne niewymienione odpady - - - 187,4600 19 12 09 Minerały (np. piasek, kamienie) - 166,8600 1 185,1600 19 12 12 Inne odpady (w tym zmieszane
substancje i przedmioty) z mechanicznej obróbki odpadów inne niż wymienione w 191211
- - 12 885,3400 31 033,9200
20 02 03 Inne odpady nieulegające biodegradacji
903,9200 216,9800 800,1800 995,1200 20 03 01 Niesegregowane (zmieszane)
odpady komunalne
50 016,5000 44 589,8400 657,8400 52,9600 20 03 03 Odpady z czyszczenia ulic
i placów 353,0600 2,7600 - - 20 03 07 Odpady wielkogabarytowe 156,8800 56,0000 99,2800 25,6000 20 03 99 Odpady komunalne niewymienione w innych podgrupach 819,6800 967,5000 - 19,9400
Tabela 2.4. Podstawowe dane analizowanego Miejskiego Składowiska Odpadów Komunalnych w Zabrzu [14-17].
Lata 2008 2009 2013 2014
Typ składowiska składowisko odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne
Liczba kwater 2 2 3 3
Liczba kwater eksploatowanych
1 1 1 2
Liczba kwater zamkniętych 1 1 1 1
Pojemność całkowita [m3 ] 276 286,00 276 286,00 276 286,00 411 286,00 Pojemność zapełniona łącznie z warstwami izolacyjnymi [m3] 147 534,00 193 585,00 254 304,00 282 834,00
Drenaż odcieków tak
warstwa drenażowa (miąższość, współczynnik filtracji) 0,3 m
ukształtowanie misy; nachylenie wzdłuż kolektorów i w kierunku kolektorów, 2%
kolektory (materiał, średnica) 180/210 Wawin zewnętrzny system rowów
Gromadzenie odcieków tak
w specjalnych zbiornikach o pojemność 180 m3 Postępowanie z odciekami odprowadzanie do kanalizacji
miejskiej
wywóz do oczyszczalni miejskiej Odpady składowane są w sposób nieselektywny
Masa odpadów dotychczas przyjęta do składowania [Mg]
3. Część doświadczalna
Badane odcieki ze składowisk odpadów komunalnych w Gliwicach i Zabrzu zarówno w 2009 jak i 2014 roku pobrano w październiku. Kontrola „trudnych ścieków” objęła trzy zasadnicze grupy:
a) analizę fizyczną, uwzględniającą barwę, mętność, zapach, temperaturę, przewodność elektrolityczną, suchą pozostałość, pozostałość po prażeniu, a także stratę po prażeniu[18],
b) analizę chemiczną, w której oznaczono pH, zasadowość i kwasowość ogólną oraz mineralną, twardość ogólną, zawartość chlorków, azotu amonowego, siarczanów i fosforu ogólnego[19,20],
c) analizę toksyczności z zastosowaniem nasion rzeżuchy ogrodowej[21-23].
Wszystkie pomiary wykonano zgodnie z aktualnie obowiązującymi normami, a wyniki stanowią średnią arytmetyczną z wykonanych powtórzeń.
4. Wyniki badań
Przeprowadzona analiza pokazuje, że odcieki ze składowiska w Gliwicach z 2014 roku w odniesieniu do badań sprzed 5 lat charakteryzują się gorszą jakością. W 2009 roku odznaczały się beżowym zabarwieniem i brakiem mętności. Można powiedzieć, że odciek był klarowny. Natomiast odciek z 2014 roku posiadał brunatne zabawienie i znikomą mętność. Może to świadczyć o wysokiej koncentracji zanieczyszczeń i obecności substancji humusowych. Zapach odcieku badanego w 2009 roku był gnilny, obecnie charakteryzuje się nieprzyjemnym odorem, przypominającym zapach związków siarkowych. Sytuacja w odciekach z zabrzańskiego składowiska wygląda całkowicie odwrotnie. Barwa oraz zapach odcieków wskazuje na lepszą jakość odcieku z 2014 roku w odniesieniu do roku 2009. W 2009 roku odcieki charakteryzowały się ciemnobrunatnym zabarwieniem i gnilnym, specyficznym zapachem. W 2014 roku wręcz przeciwnie – barwa posiadała delikatnie żółte zabarwienie, można powiedzieć, że odciek był prawie przeźroczysty, może to być spowodowane obecnością kwasów huminowych. Analiza danych [14-17] potwierdza informację o deponowaniu coraz mniejszej ilości substancji organicznych, gdyż wydzielane są one na etapie gromadzenia lub w trakcie obróbki odpadów w stacji segregacji. Zapach był lekko wyczuwalny, zbliżony do zapachu „rozkładających się liści”. Mętność była znikoma, jednak w odcieku z 2014 roku można było zauważyć drobną frakcję organiczną. Składowisko odpadów komunalnych w Zabrzu posiada otwarty zbiornik na odcieki, co prawdopodobnie może być przyczyną widocznych „nieuzbrojonym okiem” składników organicznych. Szczegółowe wyniki badań odcieków pobranych w przedmiotowych instalacji przedstawiono w tabelach 4.1. – 4.3.
Tabela 4.1. Analiza fizyczna odcieków z badanych składowisk odpadów w województwie śląskim [opracowanie własne].
Oznaczenie Jednostka Gliwice Zabrze
2009[12] 2014 2009[12] 2014
Barwa - Beżowa Brunatna Ciemnobrunatna Lekko żółta
Mętność - Brak Znikoma Znikoma Znikoma
Zapach - Gnilny Nieprzyjemny Gnilny,
specyficzny Lekko wyczuwalny Temperatura °C 18,43 19,30 21,43 - Przewodność elektrolityczna mS/cm 147,20 10,89 233,00 2,06 Sucha pozostałość mg/dm3 4000,00 5940,00 12000,00 266,00 Pozostałość po prażeniu mg/dm3 0,00 4254,00 6666,67 125,00
Strata przy prażeniu mg/dm3 4000,00 1686,00 5333,33 141,00
Przewodność elektrolityczna informuje o zdolności do przewodzenia prądu elektrycznego. Wartość przewodności elektrolitycznej w odciekach z obu badanych składowisk odpadów jest niższa w przypadku odcieków z 2014 roku. W odcieku z gliwickiego składowiska wartość ta wynosi 10,89 mS/cm i jest ponad czternastokrotnie mniejsza, niż w 2009 roku. W przypadku odcieku ze składowiska w Zabrzu przewodność elektrolityczna wynosi 2,06 mS/cm i jest ponad 100% mniejsza, niż w odcieku sprzed 5 lat. Pomimo rozległych wartości, tylko przewodność odcieku z zabrzańskiego składowiska mieści się w wartościach normatywnych, gdyż przewodność zgodnie z Rozporządzeniem [24] nie może przekroczyć 2,5 mS/cm.
Na suchą pozostałość składają się nielotne substancje organiczne i nieorganiczne. Wartości suchej pozostałości w obu odciekach składowiskowych z Gliwic są wysokie i wynoszą odpowiednio: 4000 mg/dm3 w odcieku z 2009 roku i 5940 mg/dm3 w 2014 roku. Odcieki z 2009 roku zawierają jedynie substancje organiczne. Potwierdzają to badania pozostałości po prażeniu, która wynosi 0 mg/dm3. W 2014 roku większość to substancje nieorganiczne – 4254 mg/dm3, natomiast pozostała część, 1686 mg/dm3 składa się na frakcję organiczną. W przypadku zabrzańskiego składowiska sucha pozostałość w odcieku w 2009 roku wskazywała na bardzo dużą zawartość substancji. Substancji organicznych i nieorganicznych było aż 12000 mg/dm3 odcieku, z czego większa połowa to frakcja nieorganiczna. W 2014 roku odciek zawierał tylko 141 mg/dm3 substancji organicznych oraz 125 mg/dm3 substancji nieorganicznych.
Tabela 4.2. Analiza chemiczna odcieków z badanych składowisk odpadów w województwie śląskim [opracowanie własne].
Oznaczenie Jednostka Gliwice Zabrze
2009[12] 2014 2009[12] 2014
pH - 10,75 8,37 10,95 8,20
Zasadowość ogólna mval/dm3 67,27 75,75 198,33 8,20 Zasadowość mineralna mval/dm3 0,00 0,00 0,00 0,00 Kwasowość ogólna mval/dm3 11,07 11,25 17,00 0,60 Kwasowość mineralna mval/dm3 0,00 0,00 0,00 0,00 Twardość ogólna mval/dm3 62,33 10,50 78,00 26,40 Chlorki mgCl /dm3 1172,54 16658,00 2730,00 364,90 Azot amonowy mg/dm3 305,29 2421,44 1394,12 35,84 Siarczany (VI) mg/dm3SO4 141,52 0,08 65,00 0,34
Fosfor ogólny mg/dm3P 5,23 8,50 13,94 24,48
Wykładnik stężenia jonów wodorowych w przypadku obu składowisk wskazuje na jego „stary” wiek. Jednak w odciekach z 2009 pH wynosi 10,75 dla gliwickiego składowiska i 10,95 dla składowiska z Zabrza. W obu przypadkach wartości przekraczają wartość normowaną (6,5-9,0). Oznaczone pH w badanych odciekach jest jednym z wielu argumentów, że odcieki te należy oczyścić w oczyszczalni ścieków przed wprowadzeniem ich do wód lub do ziemi.
Badane odcieki charakteryzują się brakiem zasadowości i kwasowości mineralnej, zarówno dla składowiska z Gliwic, jak i z Zabrza. Kwasowość i zasadowość ogólna w odcieku z gliwickiego składowiska występuje na bardzo zbliżonym poziomie. Wartości te wynoszą odpowiednio 11,07 mval/dm3 i 11,25 mval/dm3 w przypadku kwasowości oraz 67,27 mval/dm3 i 75,75 mval/dm3 w przypadku zasadowości, odpowiednio dla odcieku z 2009 i 2014 roku. W przypadku odcieków ze składowiska z Zabrza, analiza chemiczna wykazała, że w odcieku z 2014 roku kwasowość ogólna występuje na bardzo niskim poziomie i wynosi 0,60 mval/dm3, natomiast zasadowość ogólna kształtuje się na poziomie 8,20 mval/dm3. Wartości sprzed 5 lat są nieporównywalnie większe – kwasowość i zasadowość ogólna wynosiła odpowiednio 198,33 mval/dm3 i 17 mval/dm3.
Oznaczenie twardości ogólnej wykazało, że badane odcieki ze składowisk odpadów w 2009 roku charakteryzowały się znaczną twardością (62,33 mval/dm3 dla odcieku z gliwickiego składowiska i 78 mval/dm3 dla odcieku z Zabrza), natomiast odcieki z 2014 roku w obu przypadkach można zaliczyć do wód miękkich (10,50 mval/dm3 dla składowiska w Gliwicach i 26,40 mval/dm3 dla odcieku z zabrzańskiego składowiska). Zawartość chlorków po raz kolejny potwierdziła fakt, że „trudne ścieki” z 2014 roku ze składowiska z Gliwic charakteryzowały się gorszą jakością. Ilość chlorków była ponad czternastokrotnie większa, niż w odciekach z 2009 roku, a wartość ta wynosiła aż 16658 mg/dm3 badanego roztworu. Sytuacja w zabrzańskim składowisku wygląda całkowicie przeciwnie. Zawartość chlorków w badanym roztworze z 2009 roku wynosi 2730 mg/dm3 i jest ponad siedmiokrotnie wyższa, niż w odcieku 5 lat później. Tak wysokie stężenie zwiększa korozyjność wód i działa toksycznie na rośliny. Należy nadmienić, że tylko odciek z 2014 roku z zabrzańskiego składowiska mieści się w wartościach normowanych, w których zawartość chlorków nie może przekroczyć 1000 mg/dm3 badanego odcieku.
Stężenie azotu amonowego w odciekach z obu składowisk po raz kolejny pokazuje, że odcieki z gliwickiego składowiska pogorszyły swoją jakość z biegiem lat, natomiast w Zabrzu sytuacja uległa znacznej poprawie. Mimo wszystko zawartość azotu amonowego w obu odciekach ze składowiska w Gliwicach znajduje się powyżej obowiązujących norm. Do wód lub do ziemi można wprowadzać ścieki, które zawierają azot amonowy w ilości nie przekraczającej 10 mg/dm3. W odcieku z 2014 roku znajduje się go aż 2421,44 mg/dm3
i jest to zawartość prawie ośmiokrotnie wyższa, niż w odcieku sprzed 5 lat. Odciek z Zabrza z 2009 roku zawierał azot
amonowy na poziomie 1394,12 mg/dm3. W roku 2014 wartość ta znacząco się poprawiła i aktualnie stężenie azotu wynosi 35,84 mg/dm3.
Zawartość siarczanów (VI) w obu odciekach z 2014 roku występuje na bardzo niskim i zbliżonym poziomie. W odcieku z Gliwic stężenie siarczanów wyniosło 0,08 mg/dm3, natomiast z Zabrza 0,34 mg/dm3. W 2009 roku charakteryzowały się większym zanieczyszczeniem siarczanów. Wartości wyniosły odpowiednio 141,52 mg/dm3 badanego roztworu w przypadku gliwickiego składowiska i 65 mg/dm3
dla składowiska z Zabrza. Oznaczona zawartość siarczanów w odciekach znacząco różni się między sobą, jednak stężenia o takiej zawartości w odciekach można wprowadzać do wód lub do ziemi zgodnie z obowiązującą normą.
W odciekach z zabrzańskiego składowiska znajduje się więcej fosforu ogólnego, niż w odciekach z Gliwic. Stężenie fosforu ogólnego w 2014 roku z Zabrza wynosi 24,48 mg/dm3
i jest prawie dwukrotnie większe niż w odcieku z 2014 roku, natomiast w badanym roztworze ze składowiska w Gliwicach wartości te wynoszą odpowiednio 5,23 mg/dm3 dla 2009 roku i 8,50 mg/dm3 dla roku 2014.
Tabela 4.3. Analiza toksyczności odcieku z zastosowaniem nasion rzeżuchy ogrodowej z badanych składowisk odpadów w województwie śląskim [opracowanie własne].
Analizowane składowisko komunalne Jednostka Wartość Toksyczność
Gliwice 2009[12] % 100,00 Inhibicja
2014 % 100,00 Inhibicja
Zabrze 2009[12] % 100,00 Inhibicja
2014 % 32,25 Stymulacja
Oznaczenie toksyczności odcieku z zastosowaniem nasion rzeżuchy ogrodowej ze składowiska w Gliwicach wskazuje na całkowitą inhibicję zarówno w odcieku z 2009 roku jak i w 2014 roku. Wysoka zawartość chlorków oraz metali ciężkich wpływa toksycznie na wzrost i rozwój roślin, co mogło mieć zasadniczy wpływ na stuprocentową inhibicję w obu przypadkach. W odcieku z 2009 roku zaobserwowano pojawienie się przezroczystej otoczki wokół ziaren rzeżuchy. Odciek pobrany 5 lat później spowodował zmianę zabarwienia ziaren rzeżuchy na ciemnobrązową. Można śmiało powiedzieć, że ziarna zostały wręcz „popalone”. W przypadku składowiska odpadów w Zabrzu zaobserwowano całkowitą inhibicję tylko dla odcieku z 2009 roku. Podobnie jak w odciekach z gliwickiego składowiska zaobserwowano zmianę zabarwienia nasion na ciemnobrązową oraz pojawienie się przezroczystej otoczki wokół nich. Natomiast w 2014 roku badany odciek wykazywał właściwości stymulacji na poziomie 32,25%. Wartość ta udowadnia, że odciek ten charakteryzuje się lepszą jakością.
5. Podsumowanie
Gospodarowanie odpadami jest złożonym procesem, na który składają się różnorodne zagadnienia wpływające na efekt końcowy procesów zachodzących przy zbiórce odpadów, a także poddawaniu ich różnym metodom zagospodarowania.
Oczywiście na początku dąży się do jak najprostszego i najlepszego z rozwiązań jakimi mogą być przekształcenia biologiczne, fizyczne czy chemiczne, które mają za zadanie doprowadzić odpady do stanu nieaktywnego dla człowieka oraz środowiska przyrodniczego. W momencie gdy nie można zastosować recyklingu czy odzysku ze względu na zbyt duży nakład finansowy pozostaje deponowanie odpadów w miejscu do tego przeznaczonym czyli na składowisku. Pomimo zastosowanych systemów takich jak drenaż czy uszczelnienie na składowisku powstają odcieki czyli „wody” zanieczyszczone licznymi substancjami organicznymi znajdującymi się w odpadach.
Analizując wybrane obiekty można powiedzieć, że badane odcieki charakteryzują się dużym zróżnicowaniem jakościowym, zależnym od: wielkości składowiska, ilości i rodzaju deponowanych odpadów, wieku składowiska jak również technologii składowania (stopnia zagęszczania odpadów, stosowania warstw izolacyjnych).
Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że:
w przeciągu ostatnich 5 lat zmienił się istotnie w zakresie ilości i jakości strumień odpadów deponowanych na analizowanych składowiskach. Różnice są tak duże, że znacząco wpływają na jakościowy skład powstających odcieków,
w okresie eksploatacji składowisk (Gliwice i Zabrze) zaobserwowano znaczny spadek wartości przewodności elektrolitycznej z ok. 200 mS/cm do poniżej 10 mS/cm. Biorąc pod uwagę fakt, że przewodność elektrolityczna jest miarą ilości rozpuszczonych w wodzie soli, a emisja soli na
składowiskach jest związana z procesami wyługowania, stąd też można powiedzieć że składowiska w ostatnim badanym okresie nie były zasilane dodatkową wodą,
odcieki charakteryzują się zasadowym odczynem, który zmienia się z mocno zasadowego w kierunku lekko zasadowego,
maleje wartość twardości, która informuje o spadku zawartości soli mineralnych w odcieku,
w odciekach gliwickiego składowiska odnotowane zostały wysokie stężenia azotu amonowego w roku 2014, co jest skutkiem głównie procesów hydrolizy i fermentacji frakcji azotowej występujących w odpadach związków organicznych,
w obu badanych odciekach zauważano wyraźny spadek zawartości siarczanów, z ponad 100 mg/dm3 do ok. 0,50 mg/dm3, co może wskazywać na niegenerowanie przez składowiska dodatkowego ich ładunku, a nawet na możliwość zachodzenia w warstwie odpadów procesów desulfatyzacji,
znaczny wzrost stężenia chlorków w odciekach ze składowiska w Gliwicach potwierdza, że na składowisku deponuje się odpady, prawdopodobnie w postaci zmiotków ulicznych, szczególnie w okresie zimowo-wiosennym, które są głównym źródłem związków chloru.
Idealnym rozwiązaniem dla procesu unieszkodliwiania odcieków ze składowisk jest budowa niezależnej oczyszczalni na terenie składowiska, która byłaby dostosowana do indywidualnych potrzeb. Obiekt ten pozwoliłby na oczyszczenie odcieków składowiskowych do poziomu, który zezwoli na wprowadzenie odcieków do miejskiej oczyszczalni ścieków. Jednakże stoją za tym rozwiązaniem niebagatelne koszty i zawsze szuka się rozwiązania najprostszego i ekonomicznie uzasadnionego, które jednocześnie będzie jak najmniej uciążliwe dla otaczającego środowiska przyrodniczego.
Literatura
1. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/98/WE z 19 listopada 2008 r. w sprawie odpadów oraz uchylająca niektóre dyrektywy (Dz. Urz. UE z 22 listopada 2008 r. nr L 312/3).
2. Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz.U. 2013 poz. 21 z późn. zm).
3. Beigl P., Lebersorger S., Salhofer S. Modelling municipal solid waste generation: A review. Waste Management, Volume 28, Issue 1, 2008, pp. 200–214.
4. Eurostat-waste statistics, http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Category:Waste, z dnia 02.10.2015.
5. Krajowy plan gospodarki odpadami 2014. Uchwała Nr 217 Rady Ministrów z dnia 24 grudnia 2010 r. w sprawie "Krajowego planu gospodarki odpadami 2014" (M. P. Nr 101, poz. 1183).
6. Dyrektywy Rady 1999/31/WE z dnia 26 kwietnia 1999 r. w sprawie składowania odpadów.
7. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 25 maja 2012 r. w sprawie poziomów ograniczenia masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji przekazywanych do składowania oraz sposobu obliczania poziomu ograniczania masy tych odpadów (Dz.U. 2012 poz. 676).
8. Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy, z dnia 8 stycznia 2013 r. w sprawie kryteriów i procedur dopuszczenia odpadów do składowania na składowiskach danego typu (Dz.U. 2013 poz. 38).
9. Opis składowiska odpadów komunalnych w Gliwicach. Materiał zaczerpnięty ze strony: www.skladowiskogliwice.pl/o-firmie-pl.html z dnia 13.04.2015 r.
10. Plan gospodarki odpadami dla miasta Gliwice, projekt, Gliwice 2005.
11. Uchwała NR LI/756/14 Rady Miasta Zabrze z dnia 19 maja 2014 r. w sprawie przyjęcia "Aktualizacji programu ochrony środowiska dla miasta Zabrze do 2016 roku z perspektywą do roku 2020".
12. Czop M., Pieniążek K.: Analiza jakościowa odcieków ze składowisk miejskich w czasie ich eksploatacji, Gliwice 2010.
13. Opis składowiska odpadów komunalnych w Zabrzu. Materiał zaczerpnięty ze strony: http://www.mosir.zabrze.pl/news/miejskie_skladowisko_odpadow.html z dnia 13.04.2015 r.
14. Raport wojewódzki dotyczący gospodarowania odpadami za rok 2008, BIP Urzędu Marszałkowskiego Województwa Śląskiego, http://bip.slaskie.pl/dokumenty/2012/10/29/1356686969.pdf.
15. Raport wojewódzki dotyczący gospodarowania odpadami za rok 2009, BIP Urzędu Marszałkowskiego Województwa Śląskiego, http://bip.slaskie.pl/dokumenty/2012/10/29/1356687056.pdf.
16. Raport wojewódzki dotyczący gospodarowania odpadami za rok 2013, BIP Urzędu Marszałkowskiego Województwa Śląskiego, http://bip.slaskie.pl/dokumenty/2014/07/01/1439189067.pdf.
17. Raport wojewódzki dotyczący gospodarowania odpadami za rok 2014, BIP Urzędu Marszałkowskiego Województwa Śląskiego, http://bip.slaskie.pl/dokumenty/2015/07/17/1439189120.pdf.
18. Dojlido J., Dożańska W., Hermanowicz W., Koziorowski B., Zerbe J. Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków. Wydawnictwo Arkady, 2010.
19. Biegańska J., Czop M., Kajda-Szcześniak M., Gospodarka odpadami niebezpiecznymi. Materiały do zajęć laboratoryjnych. Wydawnictwo Politechnika Śląska, Gliwice 2010.
20. Metody analizy w gospodarce odpadami. Zbiór instrukcji do ćwiczeń laboratoryjnych. Praca zbiorowa pod redakcja Biegańskiej J. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2008.
21. OECD. 2006. Guideline for the testing of chemicals: Proposal for a new Guideline 227. Terrestrial Plant Test: Vegetative Vigour Test. DOI: http://www.biotecnologiebt.it/pdf_our_services/OECD227.pdf.
22. PN-EN ISO 11269-1:2013-06. Jakość gleby. Oznaczanie wpływu zanieczyszczeń na florę glebową. Część 1: Metoda pomiaru hamowania wzrostu korzeni.
23. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 13 maja 2004 r. w sprawie warunków, w których uznaje się, że odpady nie są niebezpieczne (Dz.U. 2004 nr 128 poz. 1347).
24. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego(Dz.U. 2014 poz. 1800).
