WYKORZYSTANIE MATERIAŁÓW ODPADOWYCH DO REKULTYWACJI I ZAGOSPODAROWANIA TERENÓW STARYCH SKŁADOWISK

Transkrypt

1 KOMPLEKSOWE ZARZĄDZANIE GOSPODARKĄ ODPADAMI INTEGRATED WASTE MANAGEMENT Eugeniusz KODA Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie WYKORZYSTANIE MATERIAŁÓW ODPADOWYCH DO REKULTYWACJI I ZAGOSPODAROWANIA TERENÓW STARYCH SKŁADOWISK WASTE PRODUCTS UTILIZATION FOR REMEDIAL WORKS AND MANAGE PRODUCTIVE OF OLD LANDFILL AREAS The paper presents remedial problems of old large sanitary landfills, particularly of embankments type. One of the main problems on a such kind landfills is to secure slope stability. The stability reinforcement methods consist of retaining walls, berms (constructed with selected waste materials), geogrids and mattress constructed of scraped tires. Metallurgical slag backfill material can be used for filters protection of leachate drainage and for technological roads construction on the landfill. The applied slope reinforcements and assurance of the proper performance of the leachate drainage in the landfill are of the greatest importance for the landfill slope stability and further use of landfill areas. The compost produced from mixed wastes in the compostory plant can be utilized for remedial layer creation on the landfills surface, and also could be used for production of grass carpets reinforced by geotextiles. The biological rehabilitation of landfill slopes may be also effected by implementation of the hydro-seeding technology. 1. Wprowadzenie Rekultywacja techniczna składowisk odpadów jest procesem długotrwałym, wymaga wykonania nietypowych konstrukcji inżynierskich i zastosowania nieraz deficytowych materiałów budowlanych. Szczególne problemy pojawiają się na starych składowiskach, eksploatowanych przez wiele lat bez systemów zabezpieczeń i bez stosowania zasad eksploatacji zapewniającej stateczność skarp. Podczas eksploatacji składowisk i do przeprowadzenia zabiegów rekultywacyjnych na starych składowiskach odpadów mogą być wykorzystane różnego rodzaju materiały antropogeniczne [1, 2, 3], takie jak: odpady balastowe i gruz budowlany do kształtowania skarp i stabilizacji dróg, zużyte opony do wzmocnień poziomych w celu poprawy stateczności skarp i zabezpieczeń przeciwerozyjnych, rozcieńczone odcieki do podlewania roślinności i dróg technologicznych, gruz i kruszywo odpadowe do zasypek filtracyjnych i warstw drenażowych, kompost z odpadów, popioły lotne i osady ściekowe do tworzenia warstwy rekultywacyjnej na po-

2 456 E. KODA wierzchni składowiska [3]. Wykorzystanie popiołów ze spalania odpadów i z energetyki jest również przedmiotem zainteresowań inżynierów i naukowców [4, 5, 6, 7, 8]. Często stosowanym odpadem zarówno w rekultywacji składowisk jak i innych konstrukcjach inżynierskich są zużyte opony samochodowe [1, 6, 7, 9]. Miejsca i cel wykorzystania poszczególnych rodzajów materiałów antropogenicznych odpadów do rekultywacji składowisk zestawiono w tabeli 1. Tab. 1. Materiały odpadowe wykorzystane do rekultywacji składowisk [10] Tab. 1. Specification of waste products applied for the landfills rehabilitation Produkt/odpad Zastosowanie Miejsce wykorzystania Odpady balastowe z procesu kompostowania Zużyte opony, geosyntetyki Kruszywo z żużla Gruz budowlany, urobek z pogłębiania, odpady balastowe Popioły z elektrociepłowni i osady ściekowe Kompost z odpadów, gleba i ziemia Odcieki ze składowiska, wody technologiczne z kompostowni Popioły i żużle ze spalania odpadów komunalnych Wzmocnienie skarp, kształtowanie korpusu Materace poziome Warstwa filtracyjna, kruszywo drogowe i filtracyjne Kruszywo drogowe Warstwa rekultywacyjna, hydroobsiew Warstwa rekultywacyjna, dywany trawiaste Nawadnianie roślinności, recyrkulacja odcieków Kruszywo drogowe, materiał do stabilizacji Nasypy obciążające Wzmocnienia w rejonie skarp, powierzchnia skarp składowiska Warstwy filtracyjne drenażu, droga dla sprzętu ciężkiego Drogi technologiczne Powierzchnia skarp i korona składowiska Powierzchnia skarp i korona składowiska Powierzchnia skarp i korona składowiska Stabilizacja podbudowy dróg technologicznych 2. Kształtowanie składowisk z wykorzystaniem odpadów Zalecane jest, aby skarpy składowiska miały nachylenie nie większe niż 1:3 1:2,5. W przypadku starych składowisk odpadów nachylenia zwykle nie były kontrolowane podczas eksploatacji i często występują na nich osuwiska powodujące ekspansję tych obiektów na tereny przyległe. Jeżeli istnieje zagrożenie powstania osuwisk na skarpach, wówczas należy podjąć zabiegi poprawiające stateczność [10, 11, 12]. Najczęściej stosowanymi metodami poprawy warunków stateczności skarp są: złagodzenie nachylenia skarpy (gdy dysponujemy miejscem u podnóża składowiska lub możliwe jest przemieszczenie odpadów w górnej części skarpy), konstrukcje oporowe, przypory kaszycowe lub nasypy dociążające, w tym również budowane z odpadów, konstrukcje z gruntu zbrojonego (np.: wzmocnienia poziome z wykorzystaniem geosyntetyków lub materacy ze zużytych opon samochodowych).

3 WYKORZYSTANIE MATERIAŁÓW ODPADOWYCH DO REKULTYWACJI Do poprawy warunków stateczności skarp na wielu składowiskach wykorzystywane są materiały odpadowe. Przykładem są nadpoziomowe składowiska Radiowo i Łubna zlokalizowane w rejonie Warszawy. Od strony zachodniej dolną część skarpy składowiska Radiowo wzmocniono nasypem dociążającym budowanym z odpadów, gruzu i ziemi, a górną jej część wzmocniono materacami ze zużytych opon samochodowych (Rys. 1, 2 i 3). W podstawie nasypu dociążającego wykonano warstwę drenażową o uziarnieniu filtra odwrotnego, w celu odprowadzenia odcieków z podstawy składowiska, a zewnętrzną warstwę nasypu wykonano z gruntu spoistego spełniającego rolę mineralnego uszczelnienia przykrycia powierzchni składowiska. Od strony wschodniej i południowej skarpy składowiska Radiowo wzmocniono również nasypami dociążającymi [10], lecz budowanymi wyłącznie z odpadów. Konstrukcja nasypów dociążających pozwala na uzyskanie znacznej dodatkowej objętości do wbudowania odpadów (Rys. 4 i 5), co przy problemach gospodarki odpadami w Warszawie było dodatkową korzyścią. W projekcie budowlanym zamiennym ukształtowania składowiska [13], przewidziano wbudowanie 450 tys. Mg odpadów w ramach unieszkodliwiania (odpady balastowe kompostowni, żużle i popioły, odpady zestalone i inne) oraz 300 tys. Mg odpadów w ramach odzysku (gruz, odpady ceramiczne i elementy wyposażenia, gleba i ziemia, kompost, urobek z pogłębiania i inne odpady z grup 17, 19 i 20). Rys. 1. Schemat wzmocnienia zachodniej skarpy składowiska Radiowo [10] Fig. 1. The western cross-section of the landfill slope with reinforcements

4 Level, m 458 E. KODA Rys. 2. Fig. 2. Przygotowanie materaca ze zużytych opon do wzmocnienia skarpy składowiska Preparation of mattresses made of used tires to reinforce of western landfill slope Description: RADIOWO Cross-section with reinforcements 105 Comments: Cross-sections II-II File Name: Radiowo-road+reinforcements 100 Last Saved Date: Last Saved Time: 10:37:08 Analysis Method: Bishop 90 Direction of Slip Movement: Left to Right 85 Slip Surface Option: Grid and Radius P.W.P. Option: Piezometric Lines / Ru 80 Tension Crack Option: (none) 75 Seismic Coefficient: (none) Description: Old wastes Soil Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 14 Cohesion: 23 Phi: 25 Description: Subsoil Soil Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 19.3 Cohesion: 0 Phi: 33 technological road 30 kn/m2 Tire mattresses T=25 kn/m Tensar geogrid T=20 kn/m Description: Non-composted waste + aggregate Soil Model: Mohr-Coulomb Unit Weight: 12 Cohesion: Phi: 20 Distance, m Rys. 3. Fig. 3. Analiza stateczności skarpy skałdowiska wzmocnionej nasypem i materacami wykonanymi ze zużytych opon samochodowych [10] Stability analysis of the landfill slope reinforced by berm and tire mattresses

5 WYKORZYSTANIE MATERIAŁÓW ODPADOWYCH DO REKULTYWACJI Rys. 4. Schemat wzmocnienia skarpy składowiska nasypem dociążającym [6] Fig. 4. The landfill slope reinforced by berm constructed with waste materials Rys. 5. Fig. 5. Analiza stateczności skarpy składowiska wzmocnionej nasypem dociążającym Stability analysis of the landfill slope reinforced by berm constructed with wastes

6 460 E. KODA 3. Konstrukcje warstw filtracyjnych i drenażowych z odpadów System ujmowania i zagospodarowania odcieków ze składowiska jest, obok systemu uszczelnienia, jednym z najważniejszych układów zapewniających ochronę środowiska gruntowo-wodnego. Do wykonania konstrukcji drenażowych i filtracyjnych stosuje się zwykle materiały mineralne (rury kamionkowe, kruszywo) lub sztuczne (rury z tworzyw, geowłókniny) dobierane na podstawie kryteriów hydraulicznych, przepuszczalności i kolmatacji. Jako zasypki filtracyjne mogą być również stosowane materiały odpadowe, np.: piasek ze złóż filtracyjnych, kruszywo z żużla stalowniczego, wyselekcjonowany gruz budowlany, a w niektórych państwach stosuje się nawet pocięte skrawki opon samochodowych [14]. Przykład wykorzystania piasku ze złóż filtracyjnych ze stacji wodociągowej i kruszywa produkowanego z żużla stalowniczego do wykonania obsypki filtracyjnej drenażu odcieków wzdłuż drogi wjazdowej na składowisko Radiowo pokazano na Rys. 6. Obsypka filtracyjna drenażu z kruszywa stalowniczego stanowi jednocześnie dodatkowy pas ruchu dla sprzętu ciężkiego (kompaktor, spycharki, walce), którego przejazdy powodują szybkie niszczenie drogi wykonanej z płyt betonowych. Droga wjazdowa na składowisko Radiowo, wykonana z płyt MON na podbudowie z materiałów odpadowych, jest bezawaryjnie eksploatowana od 1996 roku (Rys. 7). Podczas wieloletniej eksploatacji nie obserwuje się zjawiska klawiszowania płyt, a osiadanie drogi jest równomierne i proporcjonalne do miąższości odpadów znajdujących się w jej podbudowie. Na niektórych odcinkach podbudowę drogi dodatkowo wzmocniono warstwami geosiatki PE i stabilizowano gruzem budowlanym. Rys. 6. Przekrój podbudowy drogi wjazdowej (z drenażem) na składowisko Radiowo [6] Fig. 6. Cross-section of the substructure of the main entrance road to Radiowo landfill

7 WYKORZYSTANIE MATERIAŁÓW ODPADOWYCH DO REKULTYWACJI Rys. 7. Fig. 7. Droga wjazdowa na składowisko Radiowo na podbudowie z odpadów Entrance road on Radiowo landfill on subsoil constructed with wastes Odcieki ze składowiska Radiowo przez prawie 40 lat odpływały do niewielkiego cieku Lipkowska Woda, który odprowadzał wody na teren Kampinoskiego Parku Narodowego. Z uwagi na ograniczone możliwości lokalizacyjne budowy oczyszczalni odcieków w rejonie składowiska i brak w okolicy kanalizacji sanitarnej, w ramach prac projektowych w latach 90. zaproponowano wykonanie systemu recyrkulacji odcieków na terenie składowiska. Do rozcieńczania silnie zanieczyszczonych odcieków ze składowiska wykorzystano wody opadowe z terenu kompostowni podczyszczone na oczyszczalni mechaniczno-biologicznej. System recyrkulacji pozwala na zwiększenie parowania odcieków w procesie ewapotranspiracji, szczególnie na składowiskach wyniesionych nad poziom terenu. W celu zapewnienia odpowiedniej retencji na okres zimowy, w którym w polskich warunkach klimatycznych parowanie prawie nie występuje, zamiast drenażu opaskowego odcieków zaprojektowano rowy retencyjno-odparowalne przy skarpach, do których doprowadzono drenaże palczaste prowadzące odcieki z podstawy składowiska. System ujęcia odcieków uzupełniała pionowa przesłona przeciwfiltracyjna, eliminująca migrację zanieczyszczeń do wód gruntowych. Schemat pasa rekultywacyjnego wykonanego wokół składowiska przy podstawie skarpy pokazano na Rys. 8.

8 462 E. KODA Rys. 8. Schemat pasa rekultywacyjnego wokół składowiska Radiowo [10] Fig. 8. The groundwater protection system surrounding Radiowo landfill Plan zagospodarowania terenu składowiska z elementami drenażu i systemem recyrkulacji odcieków pokazano na Rys. 9. Głównym elementem systemu był zbiornik szczelny na koronie składowiska (Rys. 10), z którego wody były rozprowadzane na powierzchnię składowiska. Łączna pojemność zbiorników retencyjnych na odcieki w ramach systemu recyrkulacji wynosiła około 8000 m 3. Powierzchnię składowiska podzielono na strefy o różnej retencyjności wodnej (Rys. 9), celem doboru odpowiednich dawek nawodnieniowych. Odcieki na powierzchni składowiska były rozprowadzane z wykorzystaniem zbiorników infiltracyjno-odparowalnych na koronie składowiska, przenośnych systemów nawodnień deszczowych na skarpach oraz systemu mikronawodnień. System recyrkulacji odcieków na składowisku Radiowo był eksploatowany od końca lat 90. do 2011 roku. W okresie tym nie występowały istotne nadwyżki odcieków w stosunku do prognozowanego bilansu wodnego składowiska. W ostatnich latach w rejonie ulicy Arkuszowej został wybudowany kolektor kanalizacji ogólnospławnej (ok. 500 m na północ od składowiska) i została rozbudowana oczyszczalnia ścieków komunalnych dla Warszawy. Inwestycje te stworzyły możliwości do przebudowy systemy zagospodarowania odcieków ze składowiska i wód opadowych z terenu kompostowni. W dnie rowów retencyjnych ułożono rury drenażowe i zabezpieczono je materiałem filtracyjnym (Rys. 11). Wybudowano również kanał odprowadzający odcieki i wody opadowe z kompostowni do kanalizacji. Zabudowa rowów retencyjnych umożliwiła zwiększenie kubatury składowiska o około 0,8 mln m 3, wykorzystywanej do unieszkodliwiania określonych rodzajów odpadów i wbudowywania odpadów w ramach odzysku [13]. Zwiększenie kubatury składowiska i modernizacja istniejącej kompostowni, stworzyła możliwości do mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów i spełnienia wymagań stawianym regionalnym instalacjom przetwarzania odpadów komunalnych. Zmiana ukształtowania bryły składowiska została zaprojektowana w sposób umożliwiający w przyszłości zagospodarowanie składowiska w kierunku sportoworekreacyjnym (sporty zimowe, ścieżki rowerowe, modelarstwo lotnicze, itp.) [13].

9 WYKORZYSTANIE MATERIAŁÓW ODPADOWYCH DO REKULTYWACJI Rys. 9. Fig. 9. Plan zagospodarowania składowiska ze strefami o różnej retencji wodnej The Radiowo landfill plan with zones of different water retaining capacity

10 464 E. KODA Rys. 10. Fig. 10. Szczelny zbiornik odcieków do recyrkulacji na koronie składowiska The leak-tight basin for leachate re-circulation in the landfill surface Rys. 11. Pas rekultywacyjny wokół składowiska po przebudowie [13] Fig. 11. The groundwater protection system after modernization

11 WYKORZYSTANIE MATERIAŁÓW ODPADOWYCH DO REKULTYWACJI Wprowadzenie roślinności na powierzchnię składowiska 4.1. Wymagania przy doborze roślin do rekultywacji biologicznej Poza projektowanymi i realizowanymi na składowiskach zabiegami technicznymi, konieczne jest wprowadzenie okrywy roślinnej (rekultywacja biologiczna). Z uwagi na duże powierzchnie do pokrycia roślinnością i szczególne funkcje jakie powinna spełniać szata roślinna na powierzchni składowiska, należy dobierać gatunki o specjalnych predyspozycjach. Gatunki roślin wprowadzane na powierzchnię składowiska powinny mieć predyspozycje [15]: ekologiczne, tj. odporność na toksyczne wyziewy biogazu ze składowiska oraz ekspansywność i konkurencyjność w stosunku do gatunków istniejących, itp., biologiczne, tj. duże przyrosty biomasy i wysoka transpiracja stwarzająca warunki do równoważenia bilansu wodnego oraz tworzenie zróżnicowanych zbiorowisk, łatwość krzewienia, silnie rozwinięty system korzeni i dobre pokrycie terenu, ekonomiczne, tj. dostępność materiału roślinnego, niskie koszty pozyskania nasion i sadzonek oraz ich implantacji w warunkach przewidywanego stałego nawadniania podczas recyrkulacji, jak również niewielkie wymagania pielęgnacyjne. Skala zjawiska i złożoność problemów związanych z unieszkodliwianiem odpadów komunalnych i rekultywacją składowisk, wymagają zastosowania interdyscyplinarnych rozwiązań inżynieryjno ekologicznych [6]. Kompleksowe metody rekultywacji składowisk polegają na: zabezpieczeniu wód gruntowych na terenach przyległych przed zanieczyszczeniem, np. przez wykonanie przesłony przeciwfiltracyjnej i systemu ujęcia odcieków, ukształtowaniu bryły składowiska zabezpieczającym stateczność skarp, wykonanie mineralnego systemu przykrycia o miąższości stwarzającej warunki dla wprowadzenia roślinności, wykorzystaniu do przykrycia skarp składowiska kompostu produkowanego z odpadów lub innych materiałów stanowiących substytut ziemi urodzajnej, wykonanie systemu ujęcia i zagospodarowania lub oczyszczenia odcieków, obsadzenie i obsianie składowiska specjalnie dobranymi gatunkami roślin, ewentualne wykorzystanie rozcieńczonych odcieków ze składowiska do nawadniania roślinności na składowisku i polewania dróg technologicznych w okresach suchych w celu ograniczenia pylenia, ewentualna recyrkulacja odcieków, dla zwiększenia odparowania wody w procesie ewapotranspiracji, dobór gatunków roślin do ekologicznego zagospodarowania obszaru składowiska i terenów przyległych (strefa ochronna) oraz propozycje wzbogacenia roślinności strefy otulinowej z wykorzystaniem istniejącego potencjału biologicznego i uwarunkowań siedliskowych. Najbardziej odporne na niekorzystne czynniki środowiskowe składowisk są oczywiście gatunki roślin, których przedstawiciele samorzutnie pojawili się na skarpach składowiska (Rys. 12). Z inwentaryzacji flory naczyniowej występującej na składowisku Radiowo i w jego bezpośredniej otulinie uzyskano dane do wyboru gatunków przystosowanych do rozwoju w tym środowisku [15]. W celu obniżenia kosztów sadzonek, korzystnym rozwiązaniem jest pozyskanie materiału do nasadzeń ze szkółek leśnych podczas wykonywanych tam zabiegów pielęgnacyjnych.

12 466 E. KODA Rys. 12. Fig. 12. Stan roślinności na zachodniej skarpie składowiska Radiowo Vegetation on the western slope of Radiowo landfill 4.2. Zabudowa skarp z wykorzystaniem dywanów trawiastych Dla oceny możliwości wykorzystania kompostu z odpadów komunalnych do produkcji trawiastych dywanów kompostowo-geotekstylnych wykonano poletko doświadczalne na terenie kompostowni w Radiowie. Poletko zlokalizowano na placu betonowym, gdzie rozpoczęto doświadczalną produkcję geokompozytu (dywanu trawiastego) składającego się z trzech podstawowych elementów tj.: materiału wzmacniającego, substratu i odpowiednio dobranej mieszanki traw. Jako materiały wzmacniające zastosowano geowłókninę igłowaną (G) i geosiatkę (Gs) o odpowiednio dobranych parametrach fizycznych, hydraulicznych i mechanicznych [10]. Zadaniem geosyntetycznego wzmocnienia jest połączenie poszczególnych elementów dywanu, polepszenie jego parametrów wytrzymałościowych i hydraulicznych oraz ochrona przeciwerozyjna skarpy po zabudowaniu. Porowata struktura geowłókniny lub geosiatki umożliwia łatwe przenikanie przez nie systemu korzeniowego traw do podłoża. Przy doborze materiału wzmacniającego brano pod uwagę właściwości mechaniczne oraz surowiec wykorzystany do produkcji. Zastosowanie materiałów polipropylenowych gwarantuje długotrwałe utrzymanie tych właściwości nawet w agresywnym środowisku składowiska odpadów komunalnych. Do obsiewu powierzchni przewidzianych na dywany trawiaste zastosowano trzy typy gotowych mieszanek traw, tj. trawnikową (MT), pastwiskową (MP) i gazonową (G). Substratem była mieszanina piasku i kompostu uszlachetnionego w odpowiednim stosunku objętościowym. Zastosowano także wariant z czystym kompostem. Na warstwę substratu zastosowano kompost w trzech następujących proporcjach (objętościowo): 1P/1K - 1:1 (1 część piasku + 1 część kompostu), 1P/2K - 1:2 (1 część piasku + 2 części kompostu) oraz K - czysty substrat (100%

13 25.0 m 12.5 m 12.5 m 12.5 m 12.5 m 21.0 m 48.0 m 25.0 m 21.0 m 15.0 m 15.0 m 25.0 m WYKORZYSTANIE MATERIAŁÓW ODPADOWYCH DO REKULTYWACJI kompostu). Schemat poletka doświadczalnego do produkcji dywanów trawiastych pokazano na Rys. 13. Do podlewania roślin stosowano wody technologiczne spływające z placów dojrzewania kompostu, co jest było dodatkową zaletą, z uwagi na odprowadzanie tych wód na tereny chronione Kampinoskiego Parku Narodowego. Uzyskiwano przy tym systematyczny przyrost runi. Dobrze rozwinięty system korzeniowy dywanów osiągnięto po 6 tygodniach od czasu założenia poletka. Dywany trawiaste zostały wbudowane na skarpę składowiska Radiowo (Rys. 14), celem prowadzenia dalszych obserwacji i badań. Szczegółowe obserwacje stanu runi roślinnej i pokrycia powierzchni składowiska prowadzono przez okres sześciu lat. Dobre zadarnienie powierzchni utrzymywało się nawet w miejscach w których mineralne przykrycie powierzchni wynosiło ok. 20 cm. Na powierzchni skarpy doświadczalnej nie wystąpiły żadne procesy erozyjne. Po okresie obserwacyjnym zarządca składowiska ograniczył zabiegi pielęgnacyjne na skarpie (koszenie), co spowodowało wypadanie niektórych gatunków traw i pojawienie się nowych gatunków roślin, głownie o charakterze ruderalnym typowym dla siedlisk składowiskowych. GEOWŁÓKNINA szerokości 2.0 m GEOSIATKA szerokości 1.3 m 2.0m 2.0m 2.0m 2.0m 2.0m 1.3m 1.3m 1.3m 1.3m 1.3m 1.3m 1.3m 1.3m 2.0m MT 5/4 14/2 12/2 13/2 1/2 2/2 3/2 4/2 5/3 MP 14/1 5/2 12/1 13/ G G 1/1 2/1 3/1 4/1 5/1 MT MT MT MT MP MP MT MT MP MP G 1P/1K/1 1P/1K/2 1P/2K/1 1P/2K/2 K/2 MT - Mieszanka trawnikowa MP - Mieszanka pastwiskowa G - Mieszanka gazonowa Objętościowy udział w substracie: 1 część piasku 1,2 części kompostu 1,2 warstwy substratu 1P/1K/1 1P/2K/2 1/1 1/2 3/ /2 - Numeracja rozpatrywanych wariantów Rys. 13. Fig. 13. Schemat poletka doświadczalnego do produkcji trawiastych dywanów kompostowo-geotekstylnych na terenie kompostowni w Radiowie [10] Scheme of the experimental field for compost-geotextile grass carpets on Radiowo compostory plant

14 468 E. KODA Rys. 14. Wbudowywanie dywanów trawiastych na doświadczalnej skarpie składowiska Fig. 14. Grass carpets introduction on the surface of testing landfill slope 4.3. Zabudowa skarp z wykorzystaniem hydroobsiewu Alternatywnie zagospodarowanie skarp składowisk może być wykonane przy użyciu mieszanin popiołowo-osadowych z użyciem technik mulczowania, hydroobsiewu i iniekcji. Do przygotowania mieszanek można wykorzystać popioły lotne oraz odwodnione osady ściekowe o zawartości części organicznych do 50%. Kompozyty te stabilizowane są wapnem gaszonym na sucho lub popiołem fluidalnym. Hydroobsiew jest to proces obejmujący nanoszenie hydromechanicznie kompozycji siewnych, środków użyźniających i emulsji przeciwerozyjnych w celu utrwalenia biologicznego powierzchni gruntu [3]. Mieszanina (mulcz) do hydroobsiewu składa się z: - przefermentowanych osadów ściekowych, - kompozycji nasion traw i motylkowatych drobnonasiennych, - ściółek, tj. substancji poprawiających strukturę podłoża i osłaniających kiełkujące rośliny (np. sieczki, strużyn, ew. trocin), - popiołów lotnych, spełniających rolę nawozów o wydłużonym działaniu, - startowych nawozów mineralnych (osady ściekowe mają niską zawartość potasu). Mulczowanie, hydroobsiew i iniekcje wykonywane są za pomocą specjalnych urządzeń hydrosiewników skonstruowanych na bazie wozów asenizacyjnych (Rys. 15). Wydajność hydrosiewników wynosi od 400 do 800 dm 3 /min, przy ciśnieniu od 0,4 do 1,0 MPa, dzięki czemu możliwe jest nanoszenie mieszanin na różnego rodzaju grunty naturalne oraz antropogeniczne. Zaleca się stosowanie hydroobsiewu w czasie trwania okresu wegetacyjnego, najlepiej po obfitych deszczach.

15 WYKORZYSTANIE MATERIAŁÓW ODPADOWYCH DO REKULTYWACJI Zalety stosowania hydroobsiewu do stabilizacji skarp składowisk: - wysoki stopień mechanizacji prac, - zagospodarowanie odpadów uciążliwych dla środowiska (osadów i popiołów), - rekultywacja i umocnienia przeciwerozyjne terenów zdegradowanych, - uzyskanie zadowalających efektów zadarnienia. Rys. 15. Schemat zestawu asenizacyjnego do hydroobsiewu skarp [3] Fig. 15. Scheme of hydroseeding with all equipment involved Po zaakceptowaniu przez nadzór można również stosować mieszaninę, w której zamiast osadów ściekowych i popiołów lotnych znajduje się woda i substancje zabezpieczające podłoże przed wysychaniem i erozją (np. emulsje asfaltowe i lateksowe, mulcz gazetowy). Osady ściekowe, pochodzące z oczyszczalni komunalnych, powinny być przefermentowane lub kompostowane, a zawartość metali ciężkich nie może przekroczyć na 1 kg s.m.: 1500 mg Pb, 50 mg Cd, 25 mg Hg, 500 mg Ni oraz 2500 mg Cr. Popioły lotne powinny spełniać wymagania normowe. Do mieszanek traw można stosować nasiona: kostrzewy czerwonej, różnolistnej i owczej, mietlicy pospolitej, wiechliny łąkowej, życicy trwałej, lub inne, które mogą występować na składowiskach. Należy dodawać również rośliny motylkowate z grupy lucern. Najkorzystniej jest gdy wykonawca prac przedstawia nadzorowi do akceptacji szczegółowy skład mieszaniny (mulczu) na podstawie: - orzeczenia wykonanego po badaniach składników mieszaniny z gruntem w branżowym instytucie badawczym, stacji rolniczo-chemicznej lub innej uprawnionej jednostce naukowej, względnie, - wyników prób dokonanych na poletku doświadczalnym, założonym na umacnianej powierzchni skarpy. Proponowany skład mieszaniny (mulczu) do obsiania 1 m 2 powierzchni skarpy z zastosowaniem metody hydroobsiewu przedstawiono w Tab. 2.

16 470 E. KODA Tab. 2. Proponowany skład mieszaniny do hydroobsiewu 1 m 2 powierzchni [3] Tab. 2. The suggested composition of the hydroseeding suspension on 1 m 2 przefermentowane osady ściekowe od 12 do 30 l (4 10% s. m.) mieszanki traw i motylkowatych drobnonasiennych ściółka popioły lotne nawozy mineralne NPK od 0,018 do 0,30 kg od 0,06 do 0,10 kg od 0,08 do 0,14 kg od 0,02 do 0,05 kg 4.4. Koncepcja biologicznej zabudowy skarp starego składowiska W przypadku składowisk typu nadpoziomowego dodatkowym problemem jest odpowiednie ukształtowanie bryły składowiska, uformowanie skarp, które nierzadko mają nachylenie większe od 1:1. Zazielenianie skarp można prowadzić dopiero po ich ukształtowaniu, uszczelnieniu i przykryciu powierzchni składowiska warstwą ziemi urodzajnej o miąższości 20 do 50 cm lub przefermentowanymi i przesianymi odpadami komunalnymi (kompost). Formowanie składowisk odpadów komunalnych wymaga przewarstwiania odpadów gruntem lub ziemią urodzajną. Ze względu na deficyt gruntów najczęściej ten warunek nie jest spełniany. Możliwe jest zastępowanie deficytowego gruntu popiołami lotnymi z elektrociepłowni. Do obudowy skarp można też stosować kompozyty przefermentowanych osadów ściekowych z popiołami. Propozycję umocnienia skarp rekultywowanego składowiska przedstawiono na przykładzie obiektu położonego w centralnej części kraju. Analizowane składowisko zostało założone w drugiej połowie lat 70. na nieprzygotowanej do tego celu działce. W latach 90. do eksploatacji oddano dwie kolejne dwie kwatery, z uszczelnieniem podstawy geomembraną HDPE oraz zaplecze socjalno-techniczne. Kwatery są w końcowej fazie eksploatacji. Składowisko ma wysokość prawie 30 m i zróżnicowane nachylenia skarp (np. skarpa wschodnia 1:1.3 1:1.5 w części centralnej, 1:1.5-1:2 w części północnej i 1:2 1:2.5 w części południowej), co stwarza trudności w utrzymaniu warstw przykrywających składowisko i wprowadzeniu roślinności na skarpy. Część zachodnia skarpy południowej, rejon zaplecza technicznego, zostały umocnione faszyną, która wykazuje ubytki zarówno w umocnieniu jak i zabudowie biologicznej. Skarpa północna została umocniona geokratą wypełnioną ziemią urodzajną i obsiewem mieszanką traw, jednak widoczne są na niej ubytki erozyjne w materiale stanowiącym podłoże dla roślin (Rys. 16). Skarpa wschodnia jest praktycznie nieumocniona, a duże jej nachylenie spowodowało erozyjne ubytki gruntowych warstw przykrywających i lokalne odsłaniania odpadów na skarpie, szczególnie w centralnej jej części [3].

17 WYKORZYSTANIE MATERIAŁÓW ODPADOWYCH DO REKULTYWACJI Rys. 16. Widok wschodniej skarpy składowiska przed umocnieniem Fig. 16. View of eastern landfill slope before stabilization Propozycja umocnienia uwzględnia aktualny stan skarp składowiska oraz planowaną jego rozbudowę [16]. Na podstawie wizji w terenie i analizy podkładu geodezyjnego, przyjęto trzy schematy zabezpieczenia przeciwerozyjnego i zabudowy biologicznej [3]. Układ proponowanych schematów umocnienia skarp pokazano na Rys. 17. Środkowa część skarpy wschodniej (nachylenie 1:1.3 1:1.5): 1. Zabezpieczenie przeciwerozyne - płotki faszynowe w układzie kwadratu m. 2. Modyfikacja gruntu w wypełnieniu płotków warstwa około 15 cm po dogęszczeniu (mieszanina 1:1 objętościowo - piasek + osady i popioły lotne). 3. Hydroobsiew - (6 nanoszeń) min. 2-3 l/m 2 osadów i popiołów + nasiona traw i motylkowatych (200 kg/ha) + nawozy startowe NPK (200 kg/ha). Północna część skarpy wschodniej (nachylenie 1:1.5 1:2): 1. Zabezpieczenie przeciwerozyjne skarpy żerdzie, układ: kwadrat m. 2. Modyfikacja gruntu w wypełnieniu między żerdziami warstwa około 10 cm po dogęszczeniu - mieszanina 1:1 objętościowo - piasek + osady i popioły. 3. Hydroobsiew - (4 nanoszenia) min. 2-3 l/ m 2 osadów i popiołów + nasiona traw i motylkowatych (150 kg/ha) + nawozy NPK (150 kg/ha). Południowa część skarpy wschodniej i skarpa południowa (nachylenie 1:2 1:2.5): 1. Lokalne uzupełnienie ubytków i wyrównanie skarpy. 2. Modyfikacja gruntu ok. 5 cm (mieszanina 1:1 obj. - piasek + osady i popioły). 3. Hydroobsiew - (2 nanoszenia) min. 2-3 l/m 2 osadów i popiołów + nasiona traw i motylkowatych (120 kg/ha) + nawozy NPK (120 kg/ha).

18 472 E. KODA Do wypełnienia przestrzeni między płotkami faszynowymi i żerdziami, zamiast humusu zaproponowano wykorzystanie mieszaniny przefermentowanych osadów i popiołów z piaskiem. Zagęszczanie zmodyfikowanego gruntu wypełniającego płotki faszynowe i umocnienia z żerdzi najlepiej wykonać w układzie tarasowym, co sprzyja zatrzymywaniu wilgoci przez tak uformowane warstwy podłoża dla roślin. Proponowane zabiegi nie zmienią funkcji obiektu, jednakże zmniejszą jego negatywne oddziaływanie na środowisko, m.in. poprzez: ochronę przeciwerozyjną skarp, zmniejszenie pylenia, zwiększenie ewapotranspiracji i poprawę estetyki krajobrazu. Hydroobsiew, z kompozycjami traw i motylkowatych w mieszaninie z osadami ściekowymi i popiołami lotnymi, umożliwia szybkie zazielenienie skarp. Wykorzystanie osadów i popiołów w wielu sytuacjach rozwiązuje problemy ich utylizacji, zarówno z punktu widzenia ekonomicznego jak i ochrony środowiska. 5. Podsumowanie Do rekultywacji składowisk na mogą by wykorzystane materiały odpadowe. W celu poprawy warunków stateczności skarp składowisk skuteczne jest wykonanie nasypów dociążających z wykorzystaniem odpadów, gruzu i gruntów. Pozwala to na uzyskanie dodatkowej kubatury do unieszkodliwiania odpadów. Do poziomych wzmocnień skarp i zabezpieczenia przed erozją mogą być wykorzystane materace z opon samochodowych. Warstwy filtracyjne i zasypki drenaży odcieków mogą być wykonane z wykorzystaniem kruszyw odpadowych, takich jak: zużyte złoża do uzdatniania wody, kruszywo z żużla i rozdrobniony gruz, pod warunkiem spełnienia kryteriów przepuszczalności. Do zabudowy biologicznej skarp może być wykorzystany kompost z odpadów, układany bezpośrednio lub w formie dywanów trawiastych. Skutecznym sposobem zabudowy biologicznej skarp jest zastosowanie hydroobsiewu mieszaniną nasion roślin oraz osadów ściekowych i popiołów lotnych. Do nawadniania roślinności na skarpach mogą być wykorzystane rozcieńczone odcieki ze składowisk w ramach recyrkulacji.

19 WYKORZYSTANIE MATERIAŁÓW ODPADOWYCH DO REKULTYWACJI Rys. 17. Propozycja stabilizacji skarp starego składowiska z hydroobsiewem [3] Fig. 17. Proposal of landfill slope stabilization with use of hydro-seeding

20 474 E. KODA Bibliografia [1] Audeoud B. and all. The Pneusol. LCPC, Paris, [2] Drągowski A. Charakterystyka i klasyfikacja gruntów antropogenicznych. Przegląd Geologiczny, 2010, 58, Nr 9/2, [3] Głażewski M., Koda E. Możliwości wykorzystania popiołów lotnych do zabudowy skarp składowisk odpadów komunalnych. Popioły z Energetyki, EKOTECH, Warszawa, 2010, [4] Katsumi T., Inui T., Kamon M. Sustainable Geotechnics for Reuse of By- Products. Proceedings of the 6th International Congress on Environmental Geotechnics, New Delhi, 2010, Vol.1, [5] Palmira E.M., Silva A.R.I., Paranhos H. Recycled and alternative materials in drainage systems of waste disposal areas. Proceedings of the 5 nd International Congress on Environmental Geotechnics, Cardiff, 2006, 2, [6] Koda E. Rekultywacja starych wysypisk odpadów komunalnych. III Międzynarodowe Forum Gospodarki Odpadami. Poznań, 1999, [7] Pisarczyk S. Grunty nasypowe. Właściwości geotechniczne i metody ich badania. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa [8] Wysokiński L. Problemy budowy i modernizacji składowisk odpadów. Materiały Budowlane, 2003, Nr 373, [9] Zadroga B., Olańczuk-Neyman K. Ochrona i rekultywacja podłoża gruntowego. Aspekty geotechniczno-budowlane. Wyd. Politechniki Gdańskiej, Gdańsk, [10] Koda E. Stateczność rekultywowanych składowisk odpadów i migracja zanieczyszczeń przy wykorzystaniu metody obserwacyjnej. Rozprawy Naukowe i Monografie Nr 384, Wydawnictwo SGGW, Warszawa, [11] Daniel D.E. ed Geotechnical practice for waste disposal. Chapman and Hall, London, [12] Jessberger H.J. ed. Geotechnics of Landfills Design and Remedial Works - Technical Recommendations GLR. Ernst & Sohn, Berlin, [13] Koda E. z Zespołem. Projekt budowlany zamienny rekultywacji składowiska odsiewów balastowych Radiowo, z docelowym kierunkiem rekultywacji jako stok narciarski. GEOTEKO Sp. z o.o., Warszawa, [14] Reddy K.R., Stark T.D., Marella A. Beneficial Use of Shredded Tires as Drainage material in Cover Systems for Abandoned landfills. Practice Periodical of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste Management, ASCE, 2010, Vol.14, No. 1, [15] Pachuta K., Koda E. Selection of plants in the initial stage of landfill reclamation. Annals of Warsaw Agricultural University. 2004, No. 35, [16] Koda E., Osiński P. Improvement of slope stability as a result of combining diverse reinforcement methods. Acta Scientiarum Polonorum, Architectura, 2012, Nr 11(1), 3-14.