UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCUREŞTI FACULTATEA DE INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE
PROIECT I.D.E.D.S. -Proiectarea unui depozit de deşeuri-
Profesori coordonatori: Prof. Dr. Ing. Voicu Gheorghe Ş.l. Safta Victor
Student: Burtea Elena - Roxana I.M.P.M. AN I
Bucureşti
2012
1. STUDIU DOCUMENTAR PRIVIND DEPOZITELE DE DEŞEURI În prezent problema gestionării deşeurilor se manifestă tot mai acut din cauza creş creşte teririii cant cantitităății şi dive divers rsită ității aces acesto tora ra,, prec precum um şi a impac impactu tulu luii lor lor nega negatitiv, v, tot tot mai mai pronun pronunțat, asupra asupra mediului mediului înconjur înconjurător. ător. Pe plan mondial mai predomină încă evacuarea reziduurilor menajere în aşa zise “gropi de gunoi” care nu sunt altceva decât nişte gropi provenite fie din depresiuni geografice geografice naturale, naturale, fie rezultate rezultate în urma urma unor decopertă decopertăriri de de teren teren sau cariere cariere de constr construcţ ucţii. ii. Pot exista exista şi alte alte terenu terenuriri de depoz depozita itare re mai puţin puţin fertile fertile pentru pentru agricultură, amenajate amenajate sau neamenajate numite rampe, în cazul depozitării pe verticală. Depozitele pentru reziduuri urbane cauzează multiple periclitări ale mediului, dacă funcţionarea nu se face corespunzător, întrucât emisiile de substanţe toxice se pot răspândi pe calea aerului, solului şi a apei. Pe durata funcţionării depozitului trebuie elaborate şi aplicate strategii pentru reducerea emisiilor, care să vizeze în special îndepărtarea rapidă de substanţe din reziduurile depozitate în spaţiu parţial deschis. În ultimii ani, impactul im pactul de mediu datorat depozitelor de deşeuri menajere municipale este tratat cu o aten atenție specială. specială. Toate Toate țările noi noi membre ale Uniunii Uniunii Europene Europene sunt în plin proces de implementare a Directivei Consiliului European 31/99/CE privind depozitarea deşeurilor în Uniunea Europeană. Legi Legisl slaația naționa ională lă,, care care trans transpu pune ne ceri cerinnțele ele UE, UE, acor acordă dă o aten atenție deos deoseb ebitităă managementului integrat al deşeurilor şi măsurilor de control ale depozitelor de deşeuri municipale, de la proiectare, operare, închidere şi reabilitare. Prin HG 349/2005, s-a stabil stabilitit obliga obligativ tivita itatea tea închid închideri eriii depozi depozitel telor or de deşeur deşeurii neconf neconform ormee amplas amplasate ate în arii arii urbane începând cu iulie 2009. În România, depozitarea rămâne principala opțiune de eliminare a deşeurilor municipale Din totalul deşeurilor municipale generate, aproximativ 98% sunt depozitate în fiecare an. Multe din depozitele de deşeuri municipale datează încă din anii 70 – 80. Continuarea activită activității de depozitare depozitare pe depozitele de deşeuri existente existente s-a făcut, făcut, în unele cazuri, până în prezent. Sesizarea pericolului pe care îl reprezintă acumularea deşeurilor, a declanşat în România acţiunea de cunoaştere, urmărire şi dorinţa de îmbunătăţire treptată a circuitului deşeurilor, de la apariţia lor, la sursă, şi până la eliminarea lor finală. În prezent, în practica eliminării deşeurilor se parcurge însa o perioadă dificilă prin creşterea continuă a cantităţii de deşeuri şi lipsa mijloacelor tehnice (instalaţii, utilaje adecvate) pentru colectare, prelucrare, reciclare şi valorificare. Conştientizarea acestei situaţii obligă la eforturi pentru unirea posibilităţilor interne cu sprijinul extern – material sau financiar – în scopul creării bazelor unui sistem de gestiune care, în timp, să conducă la „ecologizarea”, din punct de vedere al deşeurilor, a tuturor activităţilor. O strategie coerentă privind gestiunea deşeurilor necesită atingerea mai multor obiective, printre care se numără: - cunoaşterea cantităţii şi calităţii deşeurilor produse în România, a 3
producătorilor şi a proceselor din care acestea rezultă, a traseului şi a destinaţiei finale a acestora; - reducerea cantităţii de deşeuri la producător, prin intervenţii în tehnologie sau prin valorificarea acestora printr-o verigă intermediară inclusă între producătorul şi gospodarul de deşeuri; - stabilirea, pentru deşeurile a căror apariţie nu se poate evita sau care nu se pot pot reci recicl cla, a, a unor unor moda modalilită tăţiţi de elim elimin inar aree sau sau reint reinteg egra rare re în medi mediu, u, cât cât mai mai puţi puţinn dăunătoare acestuia. Pentru punerea în practică a strategiei, este necesară specializarea în domeniul preluc prelucrări răriii deşeur deşeurilo ilorr a unor unor colect colective ive de cerce cercetar tare, e, proiec proiectar tare, e, execu execuţie, ţie, în veder vederea ea adaptării pentru România a unor soluţii moderne, cunoscute pe plan mondial. Concomitent, trebuie asigurat suportul financiar care să susţină managementul deşeurilor, precum şi cadrul organizatoric. Se propune cointeresarea în activităţile de reciclare a deşeurilor, atât a agenţilor economici, cât şi a cetăţeanului, prin instituirea unui sistem de plăţi şi reducere de taxe în raport cu acţiunile ce conduc la reducerea cantităţii de deşeuri. Până Până nu de mult mult se cons consid ider eraa că prob proble lema ma deşe deşeur urilo ilorr cons constă tă în ridic ridicar area ea,, transportul şi depozitarea deşeurilor, operaţii primare şi destul de simple de executat atâta timp cât s-a beneficiat de gropi naturale, situate în apropierea oraşelor, iar consumul de combustibil necesar transportului nu s-a pus în mod acut. Pe măsură ce gropile naturale sau epuizat, oraşele s-au extins, cantităţile de reziduuri au crescut pronunţat, iar ecologii au observat cât de îngrijorătoare este metoda adoptată şi ce implicaţii are asupra mediului ambiant, problema s-a complicat. A apărut imediat necesitatea aplicării unui sistem de depozitare controlată şi s-a trecut trecut de la simplă simplă depunere depunere în gropi a gunoaielor gunoaielor la depunerea depunerea succesivă succesivă de straturi straturi de deşeuri alternând cu straturi de pământ, fiecare îngrijit nivelat şi compactat astfel încât să se asigure condiţii de fermentare naturală mai rapide şi un risc mai redus de poluare a apelor freatice şi a aerului (prin degajarea de gaze provenite din arderi incomplete rezultate din autoaprinderea straturilor de gunoaie). Deşi consumul de combustibil a crescut, atât în transportul deşeurilor, cât şi în depozitarea acestora, iar deschiderea unor noi gropi, tot mai departe de oraş, introduce investiţii şi cheltuieli suplimentare necesitatea de staţii mari de transfer ce asigură trecerea deşeurilor din vehiculele clasice în vehicule de mare capacitate şi cu grad sporit de compactare, metoda se apreciază că va fi utilizată încă foarte mult timp. Reglementarea activităţii de depozitare are drept scop prevenirea sau reducerea pe cât posibil a efectelor negative asupra mediului, în special poluarea apelor de suprafaţă, subterane, a solului, aerului, inclusiv a efectului de seră, precum şi a oricărui risc pentru sănătatea populaţiei, pe întreaga durată de viaţă a depozitului, cât şi după expirarea acestuia. După modul în care se asigură asigură protecţia protecţia mediului mediului înconjurăt înconjurător or depozitarea depozitarea reziduurilor poate fi simplă sau controlată. Depozitarea simplă constă în descărcarea simplă, neorganizată, a reziduurilor menaje menajere, re, pe pe maida maidane, ne, grop gropi,i, foste foste carie cariere re sau sau alte alte terenu terenuri, ri, fără fără a se lua măsu măsuriri specia speciale le de proteja protejare re a mediului mediului încon înconjură jurător tor.. În acest acest caz, caz, substan substanţel ţelee organi organice, ce, existente în reziduuri, pot intra în descompunere şi pot constitui surse de infecţie şi îmbolnăvire, atât a animalelor cât şi a populaţiei. populaţiei. Pe de altă parte, acest sistem de 4
depozitare este inestetic şi răspândeşte mirosuri neplăcute. Depozitarea controlată este un sistem de depozitare în care reziduurile menajere sunt depozitate în locuri special amenajate, făcându-se totodată şi neutraliza neutralizarea rea lor în scopul scopul protejării protejării mediului mediului şi, implicit, implicit, populaţiei. populaţiei. Totuşi Totuşi pe plan mondial se tinde spre sisteme de prelucrare a reziduurilor menajere, în scopul selectării şi valorificării materialelor refolosibile şi a energiei potenţiale a acestora. Există Există mai multe procedee de depozitare depozitare controlată controlată a reziduurilo reziduurilorr menajere, dar care, în general, se bazează pe aceleaşi principii: a) Umplerea terenurilor prin acoperire – sistem de şanţuri Procedeul constă în săparea de şanţuri adânci, în terenuri plane, având o lăţime de aproximativ aproximativ 4,6 m şi adâncimea adâncimea de 1,2-1,8 1,2-1,8 m. Şanţul Şanţul săpat săpat se umple cu reziduuri netratate, se compactează şi la sfârşitul zilei se acoperă la suprafaţă cu un strat de pământ de 60 cm, iar la capătul depunerii cu un strat de 15-30 cm.
Umplerea terenurilor prin acoperire la depozitarea controlată 1.șanț umplu umplut; t; 2.ș anț preg pregăt ătit it pent pentru ru umpl umpler ere; e; 3.su 3.supr praf afaața șanțului ului marc marcat at pent pentru ru săpa săpare re;; a.reziduur a.reziduurii depozitate depozitate;; b.strat b.strat de acoper acoperire; ire; c.pământ c.pământ de săpat; săpat; d.supraîn d.supraînăl ăl țarea păr păr ților laterale
Procedeul poate poate fi aplicat și la terenurile cu cu gropi sau în pante, cu depunere direct pe sol, sol, fără șanțuri, acoperirea acoperirea făcându-se făcându-se cu pământ pământ sau sau alte alte materiale (zgură, (zgură, moloz, moloz, cenușă) aduse aduse din altă parte. parte.
Depunerea reziduurilor direct direct pe sol și umplere prin acoperire acoperire
5
Estimativ, Estimativ, la o adâncime adâncime de 1,8 m a şanţurilor, şanţurilor, pentru pentru 10000 10000 locuitori locuitori este necesară o suprafaţă de teren de ~0,3-0,6 ha/an. b) Depozitarea reziduurilor în straturi subţiri La depozitarea reziduurilor în straturi subţiri, după o grosime de 20-22 cm, straturile se acoperă cu pământ sau alte materiale corespunzătoare corespunzătoare nu mai târziu de 24 ore, grosimea totală fiind <1,8 m. c) Depozitarea în gropi adânci sau pe terenuri plane în movile Pentru depozitarea reziduurilor în gropi adânci, suprafaţa terenului trebuie să fie izolată de apele freatice, fie natural fie prin căptuşeală cu un strat de argilă compactată sau alte materiale. Depunerea reziduurilor se face în straturi subţiri. Nivelul reziduurilor trebuie să fie deasupra digului marginal pentru a se asigura scurgerea apelor din precipitaţii. Acoperirea se face cu moloz sau cu pământ după fiecare 1,5 m grosime.
Depozitarea reziduurilor în movile (a) sau în gropi adânci (b) a.depuneri de reziduuri menajere; menajere; b.strat de acoperire; acoperire; c.strat de închidere; d.izola ție imperm impermeab eabilă ilă;; e.pia e.piatră tră spartă spartă,, pietri pietriș, etc.; etc.; f.șanț pentru pentru evacu evacuar area ea apel apelor or din din pre precip cipita itații
d) Depozitarea reziduurilor în prisme În acest caz, depunerea reziduurilor se realizează, după o planificare anterioară, în prisme adânci de 2–2,5 m şi late de 6–8 m. Suprafaţa prismelor se acoperă zilnic cu un strat de zgură de 5–10 cm grosime. Depozitare Depozitareaa începe începe de de pe fundul fundul gropii gropii realizândurealizându-se se un drum de acces acces din din umplutură de reziduuri. Se realizează realizează mai întâi ramura principală şi apoi la distanţe distanţe de 6-8 m se fac ramurile secundare. Golurile dintre prisme sunt umplute ulterior. Reziduurile depuse în prisme sunt compactate însăşi de vehiculele de transport. Pentru nivelare se utilizează buldozere cu lamă. La acoperire se utilizează zgură de la cazanele unor instituţii. După 2-2,5 m stratul se repetă. Suprafaţa gropilor complet umplute este acoperită la sfârşit cu un strat de pământ sau moloz de peste 30 cm grosime şi se sădeşte vegetaţie. Descompunerea în aceste cazuri este în principal aerobă, ceea ce face ca pericolul aprinderii să fie mult mai mic. Un depozit este definit ca fiind orice amplasament pentru eliminarea finală a deşeurilor prin depozitare pe sol sau în subteran. În funcţie de natura deşeurilor depozitate, depozitate, depozitele se clasifică în: - depozite pentru deşeuri periculoase; - depozite pentru deşeuri nepericuloase; - depozite pentru deşeuri inerte. 6
Conform OM 867/2002, privind definirea criteriilor care trebuie îndeplinite de deşeuri pentru a se regăsi pe lista specifică unui depozit şi pe lista naţională de deşeuri acceptate, în fiecare clasă de depozit de deşeuri, există unele categorii de deşeuri care nu sunt acceptate la depozitele de deşeuri. Pentru constituirea unui depozit sunt necesare următoarele instrumente financiare: - dovada depunerii unei garanţii bancare de bună execuţie, conform legislaţiei în vigoare; - constituirea unui fond pentru închiderea şi urmărirea post-închidere a depozitului, denumit „Fond pentru închiderea depozitului de deşeuri şi urmărirea acestuia post-închidere”. Fondul constituit este purtător de dobândă, iar dobânda obţinută constituie sursa suplimentară de alimentare a fondului. Pentru autorizarea activităţii de depozitare a deşeurilor este necesar ca în acordul şi autorizaţia de mediu să se prevadă: - clasa depozitului; - lista cuprinzând tipurile de deşeuri şi cantitatea totală de deşeuri care este autorizată să fie depozitată; - încredinţarea managementului depozitului unui operator cu atribuţii în acest domeniu, care să exploateze depozitul în condiţii de maximă siguranţă pentru mediu şi sănătatea populaţiei; - obligaţia operatorului depozitului de a raporta la autoritatea competentă tipurile şi cantităţile de deşeuri eliminate şi rezultatele programului de monitorizare.
PROIECTAREA DEPOZITELOR DE DEŞEURI Asigurarea protecţiei mediului înconjurător şi a sănătăţii publice constituie problema centrală la proiectarea şi realizarea unui sistem de depozitare a deşeurilor menajere. Ţinând seama de urmările grave pe care le-ar putea avea ruperea digurilor şi împrăştierea deşeurilor menajere asupra terenurilor limitrofe sau fisurarea sistemului de etanşare şi pătrunderea apei cu încărcătură poluantă până în pânza freatică, se înţelege de ce studiile de teren sunt foarte importante pentru stabilirea soluţiei optime în amenajarea unui depozit. Problemele de proiectare a depozitelor diferă în funcţie de caracteristicile deşeurilor de depozitat, de caracteristicile amplasamentului şi a materialelor disponibile pentru execuţie şi de volumul de deşeuri ce urmează a fi depozitat, respectiv de înălţimea depozitului. Proiectarea unui depozit de deşeuri se face în funcţie de o serie de factori, dintre care cei mai importanţi sunt: - cantitatea şi natura deşeurilor ce urmează a fi depozitate – se evaluează în funcţie de prognozele de dezvoltare a localităţilor; - caracteristicile amplasamentului – în raport cu eficienţa economică (dimensiuni, durata de funcţionare, distanţa de transport a deşeurilor) şi eficienţa ecologică (cerinţe legate de protecţia factorilor de mediu şi a sănătăţii umane) necesar a fi realizate; - posibilităţile de reabilitare şi utilizare ulterioară a terenului – se evaluează în funcţie de natura deşeurilor depozitate, comportarea acestora pe perioada depozitării, planurile de dezvoltare pe termen lung etc. 7
Soluţia tehnologică ce va fi adoptată este opţiunea proiectantului, acesta asumându-şi răspunderea că depozitul nu va prezenta riscuri pentru factorii de mediu. După atingerea cotei finale de depozitare trebuie realizată acoperirea finală, cu continuarea acţiunii de captare a gazelor de fermentare şi a drenării apelor infiltrate prin stratul de sol vegetal. Proiectarea şi realizarea unui depozit trebuie să respecte următoarele cerinţe generale: - dimensiunile depozitului trebuie să fie corelate cu volumul total de deşeuri ce urmează a fi acceptat la depozitarea din zona sau zonele deservite, pe baza prognozelor de dezvoltare municipală sau zonală; - perioada de exploatare să fie de minim 10 ani. Proiectul unui depozit de deşeuri, indiferent de clasa din care face parte, trebuie să conţină toate datele şi informaţiile necesare referitoare la fiecare etapă din ciclul de viaţă al depozitului. Ca date generale, proiectul trebuie să cuprindă informaţii referitoare la: - natura şi provenienţa deşeurilor ce urmează a fi depozitate; - cantităţile de deşeuri – corelat cu durata de funcţionare şi capacitatea maximă a depozitului; - tehnologiile de tratare a deşeurilor înainte de depozitare şi / sau în incinta depozitului, dacă este cazul. Pentru faza de construcţie , proiectul trebuie să cuprindă informaţii referitoare la: - infrastructura depozitului, echipamentele şi instalaţiile componente, amplasarea acestora în cadrul incintei, precum şi căile de acces; - asigurarea utilităţilor; - modul de realizare a bazei ş a pereţilor laterali ai depozitului - materiale folosite şi caracteristici tehnice ale acestora, incluzând stratul de impermeabilizare natural (grosime, coeficient de permeabilitate, mod de realizare), straturile geosintetice (geomembrane, geotextile), sistemul de drenare a levigatului; - realizarea sistemului de colectare, tratare şi eliminare a levigatului; - realizarea sistemului de colectare şi evacuare (eventual recuperare) a gazului de depozit. Pentru faza de exploatare , proiectul trebuie să cuprindă informaţii referitoare la: - procedura de acceptare a deşeurilor la depozitare; - modul de operare - cuprinzând metoda de depozitare utilizată, nivelarea şi compactarea, acoperirea zilnică, delimitarea zonelor de lucru, colectarea, tratarea şi eliminarea levigatului, colectarea şi evacuarea gazului de depozit, necesarul de echipamente mobile şi spaţiile destinate întreţinerii acestora, instrucţiuni privind depozitarea anumitor tipuri specifice de deşeuri (materiale pulverulente, obiecte voluminoase, deşeuri foarte uşoare, respectiv urât mirositoare); - auto-monitorizarea tehnologică; - auto-monitorizarea emisiilor şi controlul calităţii factorilor de mediu în zona de influenţă a depozitului; - măsuri de siguranţă pentru prevenirea incendiilor şi a exploziilor, inclusiv planul de intervenţie în caz de accidente sau avarii; - măsuri de proiecţia muncii şi pentru asigurarea condiţiilor igienico-sanitare; - sistemul de pază şi supraveghere. 8
Pentru faza de închidere şi monitoring post-închidere, proiectul trebuie să cuprindă informaţii referitoare la: - cota finală de depozitare; - modul de realizare a acoperirii finale - materiale şi caracteristici tehnice ale acestora, inclusiv modul de evacuare a gazului de depozit; - auto-monitorizarea emisiilor şi controlul calităţii factorilor de mediu în zona de influentă a depozitului; - măsuri de siguranţă pentru prevenirea incendiilor şi a exploziilor, inclusiv planul de intervenţie în caz de accidente sau avarii; - date privind posibilităţile de reabilitare şi utilizare ulterioară a terenului. Alegerea amplasamentului optim dintre mai multe variante posibile se face pe baza unei analize pluricriteriale care cuprinde: - criterii geologice, pedologice şi hidrogeologice : caracteristicile şi modul de dispunere a straturilor geologice; structura, adâncimea şi direcţia de curgere a apei subterane; distanţa faţă de cursurile de apă şi alte ape de suprafaţă; starea de inundabilitate a zonei; folosinţa terenului; clasa de seismicitate; criterii legate de pericolele de alunecare, tasare; - criterii climaterice: direcţia dominată a vânturilor faţă de aşezările umane sau alte obiective; regimul precipitaţiilor; - criterii economice: capacitatea depozitului şi durata de exploatare (minimum 10 ani); distanţa medie de transport al deşeurilor; necesitatea unor amenajări secundare (drumuri de acces, utilităţi etc.); - criterii suplimentare: vizibilitatea amplasamentului şi modul de încadrare în peisaj; accesul la amplasament; existenţa unor arii protejate de orice natură; existenţă în zonă a unor aeroporturi, linii de înaltă tensiune sau obiective militare.
CONSTRUIREA DEPOZITELOR DE DEŞEURI Un depozit de deşeuri trebuie să aibă în componenţă următoarele instalaţii şi echipamente fixe principale: - poarta de acces şi sistem de pază şi supraveghere; - echipament de cântărire şi echipament de recepţie pentru cantităţi mici de deşeuri; - facilităţi pentru verificarea deşeurilor şi laborator; - drumuri interioare; - zone pentru depozitarea deşeurilor; - instalaţii pentru tratarea levigatului, respectiv pentru colectarea şi evacuarea gazului de depozit; - garaje, ateliere şi spaţii de parcare pentru utilaje; - echipament pentru curăţarea roţilor vehiculelor; - birouri administrative şi construcţii sociale. Aceste facilităţi trebuie amplasate, în funcţie de rolul pe care îl au şi de caracteristicile specifice fiecărui depozit (mărimea şi tipul, perioada de operare stabilită, cantitatea de deşeuri, frecvenţa de transport, cerinţele legale şi cele ale autorităţii competente), astfel încât să asigure o exploatare optimă. Calea de acces şi sistemul de pază şi supraveghere 9
Proiectarea şi construirea porţii şi a drumului principal de acces se realizează în funcţie de o serie de factori, cum ar fi: numărul vehiculelor de transport deşeuri şi frecvenţa cu care acestea intră în depozit, mărimea şi tipul vehiculelor, caracteristicile drumului public din care se face accesul la depozit. Sistemul de pază şi supraveghere este destinat să împiedice pătrunderea în depozit a persoanelor neautorizate. Sistemul de pază şi supraveghere poate cuprinde: - porţi şi garduri confecţionate din materiale corespunzătoare, prevăzute cu mecanisme sigure de închidere şi menţinute în stare bună de funcţionare; se recomandă o înălţime minimă a gardului de 2 m şi o supraînălţare din sârmă ghimpată; împrejmuirea perimetrală va fi inspectată periodic de către o persoană desemnată; - sistem video cu camere de supraveghere; - sistem de pază şi securitate asigurat de persoane competente, special instruite în acest scop; - sistem de alarmare sonoră şi luminoasă în caz de pătrunderi neautorizate. Componentele sistemului de securitate se stabilesc pentru condiţiile specifice ale fiecărui amplasament. Echipamentul de cântărire
Depozitul trebuie să fie prevăzut cu echipament de cântărire atât pentru vehiculele încărcate care intră în depozit, cât şi pentru cele descărcate care părăsesc depozitul. Acest lucru se poate realiza cu ajutorul unui singur echipament de tipul platformă de căntărire, sau cu două echipamente montate în paralel, pe sensul de intrare, respectiv pe cel de ieşire. Platforma de cântărire trebuie să aibă o capacitate acoperitoare pentru toate tipurile de vehicule care pot fi utilizate pentru transportul deşeurilor (50 tone greutate brută). Se pot utiliza fie platforme de cântărire la nivelul solului, încastrate în şosea, fie platforme supraînălţate la cca. 35 cm faţă de nivelul solului, fixe sau mobile, acestea din urmă având avantajul că pot fi mutate dacă este nevoie. Platformele de cântărire moderne pot fi racordate la un sistem computerizat de înregistrare a caracteristicilor cantitative şi calitative ale încărcăturii de deşeuri. Pentru primirea unor cantităţi mai mici de deşeuri se utilizează alte tipuri de echipamente specifice. Facilitati pentru verificarea deşeurilor si laborator
Echipamentele pentru verificarea deşeurilor sunt amplasate într-o zonă special destinată inspecţiei, prelevării de probe şi laboratorului pentru analize. Drumurile interioare
Drumurile interioare principale au caracter semi-permanent. Deoarece caracteristicile lor trebuie să îndeplinească anumite standarde, construirea lor va fi bine planificată, astfel încât să poată fi utilizate timp cât mai îndelungat, iar costurile necesare pentru noi investiţii să fie cât mai reduse. Drumurile interioare temporare au o durată scurtă de utilizare, ele făcând legătură între drumurile interioare principale şi zona de depozitare. În general, aceste drumuri sunt construite din deşeuri de materiale de construcţii aduse pentru depozitare pe 10
amplasamentul respectiv. Deoarece în aceste zone apar probleme de compactare şi tasare diferenţiată, drumurile temporare vor fi desfiinţate înainte de depunerea altor deşeuri pe zonele respective. Zonele pentru depozitarea deşeurilor
Amenajarea iniţială a zonelor pentru depozitarea deşeurilor cuprinde două operaţii de bază: - impermeabilizarea bazei şi a marginilor depozitului; - realizarea sistemului de drenare şi evacuare a levigatului. Cerinţele impuse terenului de fundare şi impermeabilizării bazei depozitului se pot împărţi în trei categorii: - cerinţe privind proprietăţile fizice, - cerinţe privind proprietăţile chimice, - cerinţe de ordin biologic. În figura următoare sunt prezentate principalele solicitări din mediul înconjurător asupra depozitului, pe toată durata sa de viaţă.
Tipuri de solicitări asupra unui depozit de deşeuri
Un depozit de deşeuri îşi poate îndeplini funcţia sa numai atunci când avem atât o bună proiectare cât şi o funcţionare bună a acestuia.
11
2. PROIECTAREA UNUI DEPOZIT DE DEŞEURI URBANE SOLIDE Depozitul ecologic de deşeuri este o structură geotehnică a cărui proiectare trebuie să asigure izolarea lui faţă de mediul înconjurător dar şi stabilitatea structurală a acestuia. În figura următoare sunt prezentate schematic etapele proiectării unui depozit ecologic de deşeuri.
Etapele realizării unui depozit ecologic de deşeuri
Depozitele ecologice de deşeuri au în alcătuirea lor următoarele elemente componente principale: - sistemul de etanşare-drenaj de bază: - sistemul de etanşare de bază; - sistemul de drenare şi colectare a levigatului; - sistemul de etanşare-drenaj de suprafaţă: - sistemul de drenare a gazelor (dacă e cazul); - sistemul de etanşare de suprafaţă; - sistemul de drenare a apelor din precipitaţii; 12
- stratul de acoperire/de redare a amplasamentului către terenul înconjurător.
2.1. Alegerea amplasamentului depozitului de deşeuri O primă etapă (şi poate cea mai importantă datorită consecinţelor ulterioare) în proiectarea unui depozit ecologic de deşeuri o constituie alegerea amplasamentului. Criteriile de alegere a amplasamentului, dincolo de cele legate de funcţionalitatea depozitului (distanţele faţă de zonele deservite, acces etc.), sunt legate în principal de geologia şi hidrogeologia amplasamentului. În practica curentă, depozitelor de deşeuri le sunt alocate zone cu declivităţi naturale accentuate, cu alunecări active sau stabilizate (dar oricum zone cu potenţă de alunecare), zone în care se acumulează apa pe perioade de precipitaţii abundente sau zone mlăştinoase. Alegerea amplasamentului şi caracteristicile solului sunt legate deopotrivă de inginerie geotehnică şi de hidrogeologie. Deşi cele două discipline se suprapun, ingineria geotehnică este legată de proprietăţile de inginerie ale solurilor asociate cu excavarea, compactarea, tasarea, stabilitatea, traficabilitatea, controlul mirosului. Hidrogeologia abordează probleme legate de generarea levigatului, migraţia şi controlul acestuia, precum şi de potenţialul de contaminare a apei subterane şi de apă de suprafaţă. Proprietăţile hidrogeologice ale unui amplasament constituie baza pentru proiectarea unui sistemul de monitorizare a mediului în conformitate cu normativele în vigoare. În timpul procesului de selecţie a amplasamentului se fac o serie de vizite la faţa locului şi se colectează o cantitate semnificativă de date. Se întocmesc hărţi topografice şi hărţi geologice şi se trasează secţiuni geologice transversale. Sunt localizate caracteristicile amplasamentului, cum ar fi apele de suprafaţă, izvoare, surse de apă potabilă existente şi se face o evaluare generală a condiţiilor de amplasare. Aceste date preliminare sunt de obicei suficiente pentru a evalua fezabilitatea amplasamentului şi riscul de mediu, legate de dezvoltarea unui depozit de deşeuri în zonă. Ca amplasamente posibile pentru depozitele de reziduuri se recomandă: - foste cariere sau mine, gropi sau depresiuni naturale; - zone mlăştinoase sau bălţi cu nivel redus de apă, care nu se pot amenaja altfel şi care nu au forme de viaţă rare sau importante; - zone care permit dezvoltarea pe verticală cu înălţimi mari de până la 100 m a depozitului; - terenuri degradate total, sărăturate sau chiar poluate intens, a căror recuperare ecologică este foarte costisitoare. Amplasarea unui depozit de deşeuri se face ţinându-se seama de planurile de urbanism general şi de planurile de urbanism zonal. Se interzice amplasarea depozitelor de deşeuri în următoarele zone: a) zone carstice sau zone cu roci fisurate, foarte permeabile pentru apă; excepţiile sunt posibile doar pentru depozite de tip c, dacă din verificările în fiecare caz rezultă că amplasamentul este corespunzător; b) zone inundabile sau zone supuse viiturilor; c) zone ce se constituie în arii naturale protejate şi zone de protecţie a elementelor patrimoniului natural şi cultural; 13
d) zone de protecţie a surselor de apă potabilă sau zone izolate temporar, prevăzute în acest scop de autorităţile competente, zone cu izvoare de apă minerală sau termală cu scop terapeutic; e) în excavaţii din care nu este posibilă evacuarea levigatului prin cădere liberă în conductele de evacuare plasate în afara zonei de depozitare; f) zone portuare, zone libere. Verificarea amplasamentului unui depozit ţine seama de: a) condiţiile geologice, hidrogeologice, pedologice şi geotehnice de pe amplasamentul depozitului şi în zonele imediat învecinate; b) poziţionarea faţă de zonele locuite existente sau planificate; distanţa de protecţie faţă de corpul depozitului trebuie să fie de cel puţin 1.000 m pentru depozitele de deşeuri nepericuloase şi periculoase; construcţiile individuale vor fi luate în considerare separat; c) poziţionarea în zone seismice sau în zone active tectonic; d) poziţionarea în zone în care pot apărea alunecări de teren şi căderi de pământ în mod natural, respectiv în care există posibilitatea apariţiei acestor fenomene în urma exploatărilor miniere în subteran sau la suprafaţă. Amploarea investigaţiilor geologice, pedologice şi hidrogeologice depinde de condiţiile specifice fiecărui amplasament şi de clasa de depozit ce intenţionează să se realizeze. În fiecare caz trebuie să existe posibilitatea unei investigaţii a terenului de fundare până la o adâncime destul de mare. Prin proiectarea depozitelor de deşeuri trebuie avută în vedere stabilitatea locală şi generală a amplasamentului, tasarea şi capacitatea portantă a terenului de fundare, etc. Materialele utilizate în cadrul unui depozit de deşeuri sunt cu atât mai eficiente cu cât răspund mai bine la solicitările la care sunt supuse. Utilizarea unui material cu o permeabilitate extrem de scăzută nu este întotdeauna benefică exploatării în siguranţă a unui depozit pe toată perioada de viaţă a acestuia. Terenul de fundare trebuie să aibă stabilitatea necesară pentru a prelua sarcinile rezultate din corpul depozitului, astfel încât să nu apară deteriorări ale sistemului de impermeabilizare la bază şi să nu fie periclitată stabilitatea corpului depozitului. În analiza amplasamentelor acceptate: a) se defineşte clasa de depozit care se intenţionează a se realiza (depozite pentru deşeuri periculoase - clasa a, depozit pentru deşeuri nepericuloase - clasa b, depozite pentru deşeuri inerte - clasa c); b) se identifică şi se inventariază amplasamentele acceptate; c) se analizează amplasamentele, în funcţie de clasa de depozit şi de tipurile de deşeuri ce vor fi acceptate la depozitare, pe baza unei comparaţii pluricriteriale; d) amplasamentul considerat, în urma analizei pluricriteriale, ca fiind cel mai favorabil realizării obiectivului propus trebuie evaluat din punct de vedere ecologic în conformitate cu prevederile legale în vigoare prin întocmirea studiului de evaluare a impactului, după care solicitantul va parcurge etapele legale pentru obţinerea acordului/acordului integrat de mediu; e) autoritatea competentă analizează Raportul la studiul de evaluare a impactului şi a soluţiei de proiectare şi stabileşte, după consultarea publicului, oportunitatea alegerii amplasamentului în funcţie de care se ia decizia realizării obiectivului. 14
Depozitele se vor realiza ţinând cont de următoarele indicaţii generale: - înainte de începerea depozitării se vor lua toate măsurile indicate în studiul hidrogeologic privind protecţia apelor subterane şi de suprafaţă: îndiguiri, drenări, impermeabilizarea fundului, şanţuri de gardă pentru protecţia depozitului faţă de scurgerea apelor de ploaie, etc; - suprafaţa destinată depozitului va fi separată în parcele de 1000 – 10000 m2, în funcţie de cantitatea zilnică de reziduuri ce urmează a fi depozitate; - reziduurile vor fi depozitate în straturi de 1,5–2 m înălţime, separate prin straturi intermediare de material inert în grosime de 0,2–0,3 m; - reziduurile vor fi descărcate cât mai aproape de locul de depozitare, de unde vor fi împrăştiate şi compactate cu ajutorul buldozerului; compactarea se face în straturi cât mai subţiri, pentru a sfărâma obiectele voluminoase din masa reziduurilor şi a micşora golurile mari de aer; - straturile de reziduuri vor fi acoperite zilnic sau cel mai târziu la 48 de ore (în caz de condiţii favorabile, temperatură scăzută, aer uscat) cu un strat de 20–30 cm material inert uscat (pământ, moloz, reziduuri stradale); - în cazul în care se prevede realizarea depozitului în mai multe straturi de 1,5 – 2 m înălţime fiecare, următorul strat se va realiza numai după ce temperatura în stratul anterior a scăzut până la temperatura solului natural; - după depozitarea ultimului strat de reziduuri se va face o acoperire finală cu un strat de pământ vegetal, nisipuri argiloase, reziduuri stradale nefermentabile etc., de 0,6–1,5 m grosime, împrăştiat şi compactat. Distanţele minime de amplasare faţă de anumite repere se stabilesc pentru fiecare caz pe baza concentraţiilor de poluanţi în atmosferă, estimate în cadrul unor studii de evaluare a impactului asupra mediului şi sănătăţii. În cazul nostru, depozitul este unul pentru deşeuri nepericuloase (clasa b). Acesta va fi amplasat la cel puţin 1.000 de metri faţă de zonele locuite existente sau planificate şi se va avea în vedere ca, depozitul să nu se afle pe direcţia dominantă a vânturilor, în raport cu aşezările umane sau cu alte obiective ce pot fi afectate de emisii de poluanţi în atmosferă. Deasemenea depozitul va fi amplasat în aval de sursele de alimentare cu apă din subteran, va fi asigurat contra inundaţiilor, pentru a se evita infectarea apei şi descompunerea anaerobă a reziduurilor şi va fi realizat mai ales pe nisipuri nealuvionare pentru a nu exista riscul acumulării de apă la baza depozitului, care împiedică fermentaţia aerobă a reziduurilor. Depozitul nu se va amplasa în zone în care distanţa dintre nivelul pânzei freatice şi partea cea mai de jos a fundului depozitului este mai mică de 3 m, cu excepţia cazului în care există implementat un sistem de control al nivelului apei subterane. În acest caz, distanţa de separare minimă este de 1,5 metri. Nu se va amplasa depozitul deasupra unui strat acvifer care constituie singura sursă de apă potabilă în zonă. Nu se va amplasa depozitul la distanţe mai mici de 300 metri faţă de sursele de captare a apei potabile aflate în zonă şi nu poate fi amplasat la o distanţă mai mică de 60 de metri, măsurată pe orizontal, de o apă de suprafaţă sau orice teren care este utilizat de un sistem public de captare a apei pentru controlul surselor de apă potabilă. 15
2.2. Proiectarea şi construcţia sistemului de etanşare inferior Un depozit ecologic ca depozit definitiv pentru deşeuri trebuie să fie dotat cu toate sistemele de reţinere a eventualilor poluanţi pentru a răspunde cerinţelor. In vederea minimizării emisiilor rezultate de la depozite, este utilizat conceptul de «bariere multiple», care presupun bariere la locul de amplasare al depozitului, în corpul de depozitare, sisteme de izolare la bază, sisteme de izolare la suprafaţă. Tot aici sunt incluse şi întreţinerea ulterioară, posibilitatea de control şi de reparare. Cea mai importantă bariera o reprezintă însuşi corpul de depozit, ceea ce arată că, pentru reducerea emisiilor, trebuie sa aibă loc neutralizarea deşeurilor depozitate, prin metode de tratare stabilite în prealabil. De-a lungul perioadei de funcţionare trebuie să existe bariere eficiente între corpul de deşeu şi apa freatică, sol şi aer. Pe lângă barierele pasive, dacă este necesar, trebuie să se utilizeze şi sisteme active (de ex. evacuarea obligatorie a gazelor). Emisia de substanţe toxice dintr-un corp de depozit pe calea apei se face în special pe baza a două mecanisme esenţiale de transport: - apa din precipitaţii se infiltrează prin corpul de deşeu, dizolvă sau antrenează substanţele toxice în suspensie şi, în cel mai rău caz, le transportă până la următorul strat permeabil pentru apele subterane; - apa subterană trece direct prin corpul de deşeu şi preia astfel substanţe toxice. În faza de funcţionare, apa de infiltraţii trebuie colectată şi îndepărtată printr-un sistem de drenaj practicat la baza depozitului, în scopul evacuării apei. La depozitarea corpului de deşeu, în apa subterană este de cele mai multe ori necesară o decuplare hidraulică (de ex. prin pereţi hidroizolanţi), pentru a stopa un schimb de substanţe. Izolarea tehnică a bazei depozitului trebuie să fie funcţională în principal în faza de funcţionare şi până la 50 de ani după închiderea acestuia. Prin izolarea tehnică, împreună cu sistemul de la bază de evacuare a apei (drenaj), apa de infiltraţii este colectată în intervalul de timp în care se produce. Cea mai importantă barieră pe termen lung este reprezentată de bariera geologică sau tehnică. Aici sunt evaluate capacităţile subsolului depozitului de a reţine şi stoca substanţele toxice. Criteriile de evaluare sunt: - gradul de permeabilitate (transport convectiv al substanţelor); - capacitatea reactivă a substanţelor dăunătoare (capacitatea de interschimbare de cationi sau de levigare). Eficacitatea acestei bariere devine relevantă de-abia după distrugerea izolărilor tehnice (de ex. după 100 de ani de la construcţie). Soluţia de impermeabilizare trebuie să ţină seama de caracteristicile naturale ale amplasamentului ales, şi în mod special de condiţiile geologice şi hidrogeologice care formează bariera geologică. Se consideră că bariera geologică îndeplineşte condiţiile necesare pentru impermeabilizare dacă ea are următoarele caracteristici: - grosime ≥ 1 m, coeficient de permeabilitate (k) ≤ 10 -7 m/s – pentru depozitele de deşeuri inerte; 16
- grosime ≥ 1 m, k ≤ 10-9 m/s – pentru depozitele de deşeuri nepericuloase; - grosime ≥ 5 m, k ≤ 10-9 m/s – pentru depozitele de deşeuri periculoase.
Schema sistemului de impermeabilizare a unui depozit de deşeuri
Dacă aceste condiţii nu sunt îndeplinite în mod natural, bariera geologică va fi completată cu un strat de argilă sau alt material natural cu proprietăţi echivalente. Alegerea sistemului optim de impermeabilizare se face, pentru fiecare caz în parte, ţinând seama de o serie de factori, printre care cei mai importanţi sunt: - natura deşeurilor ce urmează a fi depozitate; - condiţiile hidrogeologice şi natura suprafeţei amplasamentului; - solicitările ce pot apărea în timpul exploatării; - natura şi caracteristicile materialului utilizat. Sistemul de impermeabilizare trebuie să asigure atât etanşeitatea întregului depozit, cât şi: - stabilitate chimică şi termică faţă de deşeurile depozitate şi faţă de solul de dedesubt (inclusiv faţă de umezeala şi activitatea microorganismelor); - rezistenţa mecanică la eforturile care apar în timpul construcţiei şi în timpul exploatării; - rezistenţa la fenomenele meteorologice (inclusiv la îngheţ, la temperaturi ridicate şi la raze ultraviolete); - stabilitate dimensională la variaţiile de temperatură; - rezistenţa la îmbătrânire, elasticitate suficientă şi rezistenţă la rupere. Se analizează următoarele variante: a) impermeabilizarea cu argilă; b) impermeabilizarea cu geosintetice, geomembrane, geocompozite; c) combinată (a+b) a) Impermeabilizarea cu argilă se recomandă pentru depozite mici, depozite aflate pe terenuri impermeabile în care se face o compactare a stratului de argilă şi depozite situate în cariere când depozitul de argilă este în apropierea amplasamentului. 17
Argila se aşează în 4-5 straturi compactate astfel încât grosimea finală să fie de minim 1 m. b) Impermeabilizarea cu geosintetice se face cu membrane din polietilenă de înală densitate. Pentru impermeabilizare se nivelează ampriza conform planurilor de nivelare, se îndepărtează toate corpurile străine care ar putea să zgârie sau să înţepe geomembrana. Pentru siguranţă se aşterne un strat de pământ de 5-10 cm care se compactează bine. Se aşterne geomembrana conform planurilor de aşezare a geomembranei. Se suprapune rola a 2-a peste prima rolă pe o lăţime de 20 cm, după care se face sudarea geomembranei. După aşternerea geomembranei aceasta se protejează cu un strat de geotextil. Grosimea geomembranei se alege în funcţie de înălţimea finală a depozitelor. La depozitele care depăşesc 20 m, grosimea este de 3 mm. Geomembrana poate avea suprafaţa netedă sau rugoasă, cea cu suprafaţa rugoasă alegându-se pentru taluzuri pentru a limita tendinţa de alunecare a geotextilului peste geomembrană. Geocompozitele reprezintă combinaţii de materiale care au în componenţa lor cel puţin un produs geosintetic. Geocompozitele sunt alcătuite din straturi de protecţie şi straturi de impermeabilizare. Straturile de protecţie sunt, de regulă, din geotextil subţire acoperit cu un material mineral (bentonită). Geocompozitele bentonitice sunt produse prefabricate care asociază materialele geosintetice şi bentonita, formând o barieră etanşă şi eficace, printr-un material uşor de pus în aplicare, omogen şi rezistent la înţepare. Aceste produse aliază un material natural, bentonita, care prezintă o permeabilitate foarte scăzută datorată capacităţii ei de umflare, cu materialele geosintetice care au rol de protecţie şi eventual de etanşare. Geocompozitele bentonitice sunt formate din trei straturi: un strat suport din geotextil ţesut din polipropilenă sau o geomembrană de înaltă densitate, un strat de bentonită sub formă de pulbere sau granule, un strat de acoperire din geotextil neţesut din polipropilenă. Funcţia de etanşare este asigurată în general de bentonită, care este supusă unui efort normal de compresiune în timpul hidratării pentru a permite controlul variaţiei de volum. c) Bariera pentru impermeabilizarea combinată este alcătuită dintr-un strat de argilă mai subţire şi o geomembrană sau un geocompozit. După impermeabilizarea cu argilă se poate adăuga un strat de geotextil pentru protejarea geomembranei, apoi peste geotextil se pune un strat de cca. 40 cm piatră selectată (15 – 30 mm) în care se amplasează sistemul de drenaj (care colectează levigatul ce trebuie să meargă la staţia de epurare trecând iniţial printr-un bazin colector). Impermeabilizarea poate să fie realizată şi printr-o membrană subţire, protejată cu geotextil sau un geocompozit aşezate deasupra unui strat de argilă de 40-50 cm. Uneori se protejează stratul drenant din piatră selectată tot cu geotextil pentru ca pământul de deasupra să nu afecteze stratul drenant. Standardul Român SR 13399 stabileşte cerinţele pentru izolarea de la suprafaţă şi de la bază a depozitelor pentru deşeuri din localităţi. Este prevăzut un sistem comun pentru toate depozitele, indiferent de deşeul propriu-zis depozitat şi nu se face diferenţă în funcţie de condiţiile specifice locului de amplasare. 18
În unele cazuri, stratul natural de impermeabilizare se completează cu un strat polimeric format din geomembrană, geotextile şi straturi de drenare. În funcţie de natura deşeurilor ce urmează a fi depozitate, implicit de gradul de etanşare dorit, impermeabilizarea se poate realiza prin: - etanşare simplă prin geomembrană; - etanşare simplă prin geocompozit cu strat mineral etanş; - etanşare combinată cu geomembrană şi material argilos; - etanşare dublă cu geomembrană; - etanşare combinată, dublă sau triplă, cu geomembrană şi material argilos. La partea superioară a taluzului, geomembrana trebuie să fie ancorată în mod corespunzător, pentru a face faţă solicitărilor mecanice şi pentru a împiedica alunecarea acesteia. Materialele geosintetice (geomembrane şi geotextile) utilizate pentru amenajarea depozitelor de deşeuri trebuie să aibă anumite caracteristici de bază prin care să se asigure îndeplinirea anumitor exigenţe specifice: - exigenţe funcţionale – legate de îndeplinirea funcţiilor pentru care sunt utilizate; - exigenţe constructive – legate de operaţiile de construcţie şi de amplasare în teren, care trebuie să nu afecteze caracteristicile funcţionale; - exigenţe de durabilitate – legate de faptul că materialul trebuie să-şi păstreze caracteristicile funcţionale pe toată durata de exploatare a depozitului. Pentru izolarea tehnică primară de la baza depozitului se utilizează un strat izolant mineral (argilă) cu D > 3 x 25 = 75 cm şi benzi izolante din material plastic (suprafaţă plană) cu D > 1,5 mm. Sistemul obişnuit are următoare structură:
Structura etanşării de la suprafaţa şi de la baza depozitului, conform SR 13339 1.strat de sol vegetal; 2.strat drenant ape meteorice; 3.geomembrana rugoasă; 4.argilă; 5.strat filtrant gaze de fermentare; 6.geotextil; 7.corp depozit; 8.geotextil; 9.dren; 10.strat drenant levigat; 11.geomembrană rugoasă; 12.argilă; 13.teren natural
În cazul meu, sistemul de etanşare inferior este alcătuit dintr-o barieră ecologică, formată din 3 straturi suprapuse de argilă compactată (gradul de compactare GC=1,55), având o grosime totală de 75 cm, dintr-o geomembrană rugoasă cu grosimea de 2 19
mm,dintr-un geotextil de protecţie, urmat de un strat de 30 cm de drenaj al levigatului, alcătuit din piatră selectată cu granulaţia 15-32 mm şi respectiv dintr-un geotextil de drenaj, situat în imediata apropiere a deşeurilor depozitate.
2.3. Proiectarea şi construcţia sistemului de etanşare superior Imediat după umplerea completă şi nivelarea unei celule de depozit, se aplică un sistem de impermeabilizare.
Structura etanşării de la suprafaţa depozitului de deşeuri
Sistemul de impermeabilizare trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe: - să fie rezistent pe termen lung şi etanş faţă de gazul de depozit; - să reţină şi să asigure scurgerea apei din precipitaţii; - să formeze o bază stabilă şi rezistentă pentru vegetaţie; - să prezinte siguranţă împotriva deteriorărilor provocate de eroziuni; - să fie rezistent la variaţii mari de temperatură (îngheţ, temperaturi ridicate); - să împiedice înmulţirea animalelor (şoareci, cârtiţe); - să fie circulabil; - să fie uşor de întreţinut. Aşezarea ultimului strat al sistemului de impermeabilizare la suprafaţă se realizează numai atunci când tasările corpului depozitului sunt într-un stadiu la care nu mai pot
20
determina deteriorarea acestui sistem. În perioada principală de tasare se poate realiza o acoperire temporară. În cazul meu, sistemul de etanşare superior este format dintr-un geotextil de drenaj al gazelor, urmat de un strat de drenaj al gazelor de fermentaţie, din nisip, având o grosime de 35 cm. După acest strat urmează bariera ecologică formată din 2 straturi suprapuse de argilă compactată, cu o grosime totală de 50 cm, o geomembrană rugoasă cu o grosime de 2 mm şi un geotextil de protecţie.Urmează un strat de drenaj al apelor meteorice din material granular (nisip), cu o grosime de 25 cm şi un strat vegetal de 90 cm.
2.4. Evaluarea cantitativă a deşeurilor urbane dintr-o localitate Pentru evaluarea cantitativă a deşeurilor urbane dintr-o localitate avem nevoie de anumite date iniţiale precum numărul de locuitori. În cazul nostru numărul de locuitori ai localităţii (N) este de 250.000.
a) Determinarea cantităţii zilnice de deşeuri menajere (Q men) Determinarea cantităţii medii zilnice de deşeuri menajere Qmen, se face cu relaţia: Qmen
= N × I men = 250000 × 0,9 × 0,001 = 225
(kg/zi)
unde: N este numărul de locuitori deserviţi, iar Imen – indicele mediu de producere a deşeurilor menajere (Imen = 0,7 – 1,1 kg/(loc∙zi); am ales Imen = 0,9 kg/(loc∙zi); 0,001 = coeficient de transformare unitati de masura)
b) Determinarea cantităţii zilnice de deşeuri asimilabile celor menajere (Q a) Qa
= ∑ ( I si × T imed ) =
Qa
=
250000 50000
N 50000
* Timed * Isi
* 85 *1.25 = 531.25
(kg/zi) (kg/zi)
unde: Ti este capacitatea fizică pe diferite tipuri de clădiri (administrative, industriale, magazine, restaurante, şcoli, spitale, grădiniţe, hoteluri); în funcţie de populaţia activă (Ti.med ≅ 80 – 90 t/zi pentru o populaţie de 45000 – 50000 locuitori); I si – indicele de producere a deşeurilor asimilabile celor menajere, care poate fi considerat în limitele I si ≅ 1,2 – 1,3. Am ales Ti.med =85; Isi =1.25
c) Determinarea cantităţii zilnice de deşeuri rezultate din construcţii (Q c) Determinarea cantitatii zilnice Qc [t/zi] de deseuri rezultate din constructii se face cu relatia: Qc
=
N 50000
* qc =
250000 50000
* 0,14 = 70
(t/zi)
21
unde: qc [t/zi] Cantitea zilnicã de deseuri rezultate din constructii , care într-o localitate cu o populatie de cca. 50000 loc se apreciazã a fi de aprox. 14 t/zi (corespunzãtor la 250 mc/lunã); N este numărul de locuitori deserviţi.
d) Determinarea cantităţilor de deşeuri voluminoase (Q v) Determinarea se face statistic, în funcţie de datele furnizate de către societăţile de colectare. (se estimează 0,5 t/lună – la circa 50.000 locuitori). Determinarea cantitatii zilnice Qv [t/zi] de deseuri voluminoase se face cu relatia:
Qv
=
N 50000
* qv =
250000 50000
× 0.0164 = 0.082
(t/zi)
unde: qv [t/zi] Cantitea zilnicã de deseuri voluminoase , care într-o localitate cu o populatie de cca. 50000 loc se apreciazã a fi de aprox. 0,0164 t/zi (corespunzãtor la 0,5 t/lunã); N este numărul de locuitori deserviţi.
e) Determinarea cantităţii de deşeuri rezultate din grădini (Q g) Q g
= S g × I g
(t/zi)
unde: Qg – deşeurile produse în parcuri, alei, zone verzi; S este suprafaţa curatata in ha, iar Ig [kg/ha.zi] Indicele mediu de producere a deseurilor în gradini (spatii verzi, parcuri, alei, zone verzi, etc.), a carui valoare se apreciazã intre 3,5 - 6 kg/ha.zi Suprafata specificã sN [ha/loc], pe cap de locuitor a locolitãtilor, cu valori recomandate între 0,005 - 0,02 ha/loc Aleg sN=0.0115 [ha/loc]. Ponderea ssv [%] a suprafetei ocupate cu spatii verzi din totalul suprafetei localitãtii, cu valori recomandate între 10 - 40 %. Consideram ssv=0.2 Indicele mediu Ig [kg/ha.zi] de producere a deseurilor în gradini (spatii verzi, parcuri, alei, zone verzi, etc.), a carui valoare se apreciazã intre 3,5 - 6 kg/ha.zi Aleg Ig=4.75 Determinarea cantitatii zilnice Qg [t/zi] de deseuri rezultate din gradini (spatii verzi, parcuri, alei, zone verzi, etc) se face cu relatia: Q g = 10 −3 * N * sN * ssv * Ig = 10 −3 * 250000 * 0.0115 * 0.2 * 4.75 = 2.731 (t/zi)
f) Determinarea cantităţilor de deşeuri stradale (Q s) Q s
= ∑ (S s × I s ) * 0.001
(t/zi)
unde: Qs este cantitatea zilnică a deşeurilor stradale colectate de pe suprafaţa contractată în kg/zi; Ss – suprafaţa (străzi şi trotuare) curăţată în ha; Indicele mediu Isp [kg/ha.zi] de producere a deseurilor stradale, a carui valoare se apreciazã intre 35 - 55 kg/ha.zi Aleg Is= 45 kg/(ha∙zi) . Ponderea ssp [%] a suprafetei ocupate cu strãzi si piete publice din totalul suprafetei localitãtii, cu valori recomandate între 25 - 40 %. Considerăm suprafaţa străzilor ca fiind 35% din suprafaţa totală a oraşului. 22
Ssp=0.35 Determinarea cantitatii zilnice Qs [t/zi] de deseuri stradale se face cu relatia: −3
Qs := 10
Q s
⋅ N ⋅ sN ⋅ ssp ⋅ Isp
= 0.001 * 250000 * 0.0115 * 0.35 * 45 = 45.281
(t/zi)
Cantitatea de deseuri stradale se poate estima si în functie de cantitatea zilnica de deseuri menajere, considerându-se un indice de producere a deseurilor stradale, în raport cu deseurile menajere Is=0,2: Q s. zi
= Qmen × I s = 225 * 0.2 = 45
(t/zi)
Unde Is
– indice mediu de producere a deşeurilor stradale, în funcţie de natura îmbrăcămintei stradale şi de numărul de locuitori, în kg/(ha∙zi); Is = 0.1- 0.25 imbracaminte asfalt- pavaj cu bolovani de rau. Is=2 Reziduurile stradale se colecteaza separat, acestea nefiind supuse compactarii în mijloacele de transport. Volumul reziduurilor stradale colectate se determina astfel:
=
V r . s
Q s . zi
ρ s
=
45 0.75
= 60
(m³/zi)
unde: Qs.zi este cantitatea de reziduuri stradale colectata zilnic, în t/zi; ρs – masa volumica a reziduurilor stradale (în general, ρs = 0,700 – 0,800 t/m³). Pentru celelalte tipuri de deseuri, volumul se calculeaza prin estimarea masei volumice a acestora (pentru deseurile voluminoase si cele din gradini – 100-150 kg/m3).
g) Calculul cantitatii de deseuri industriale (Qind) Qind
= ∑ Qind .surse
(t/zi)
Unde : ∑ Qind .surse – suma tuturor sectoarelor industriale ce desfasoara activitati in localitate si care genereaza deseuri ce pot fi depozitate la depozitul de deseuri municipale. Cantitatea deseurilor de la întreprinderile industriale se poate calcula prin aproximatie, considerând ca anual unui om îi revine 0,5–1 kg din ele plus reziduurile de productie formate la întreprindere. Pentru acestea se poate considera un procent din cantitatea de deseuri menajere sau se pot neglija, considerându-se ca aceste deseuri se recupereaza în vederea reciclarii si reutilizarii. (Masa volumica – ~500 kg/m³). Determinarea cantitatii zilnice Qind [t/zi] de deseuri industriale care se pot depozita în depozite ecologice se estimeazã cu relatia: −3
Qind := 10
⋅ N ⋅ qin
=187.5
t/zi
Unde : Cantitatea specifica qind [kg/loc], pe cap de locuitor,de deseuri industriale care se pot depozita în depozite ecologice, a carei valoare se apreciazã intre 0,5 - 1 kg/loc. Aleg qind= 0.75
g) Determinarea cantităţilor de deşeuri urbane zilnice (Q u) 23
Qu
= ∑ Qi
(t/zi)
unde: Qu – cantitatea totală de deşeuri în t/zi; Qi – cantitatea pe categorii de deşeuri în t/zi. Qu = Qmen + Qa + Qc + Qv + Q g + Q s + Qind (kg/zi) Qu = 225 + 531.25 + 70 + 0.082 + 2.731 + 45.281 + 187.5 = 1062 (t/zi) Rezultă că Qu = 1062 tone/zi
h) Deseurile spitalicesti Deseurile spitalicesti sunt deseuri cu un regim special. Ele, de cele mai multe ori sunt incinerate în incineratoare mai mult sau mai putin autorizate. i)
Cantitatea de deseuri menajere anuale (Qan): Qan
= Qu * 365 = 1062 * 365 = 3.876 *10 5
2.5. Stabilirea capacităţii depozitului şi a duratei de folosinţă a acestuia Având cantitatea totală de reziduuri necesară a se depozita zilnic şi luând în considerare că masa volumică globală ρ rez = 150÷300 kg/m3 pentru ţara noastră, volumul reziduurilor colectate zilnic , la locul de colectare a acestora, se calculează cu relaţia: V rezzi
=
Q zi * 10 3
ρ rez
=
1062 200
= 5.309 *10 3
(m3/zi)
unde: Qzi este cantitatea zilnică de reziduuri colectate, în t/zi (Q zi = Qu); ρrez – masa volumică a reziduurilor la locul de colectare, în kg/m3. De menţionat că am ales o masă volumică a deşeurilor ρrez = 200 kg/m3.
Volumul reziduurilor depozitate zilnic la rampă şi compactate va fi: V depzi
= V rezzi ×
ρ rez ρ dc
= 5.309 *10 3 ×
200 800
= 1327
(m3/zi)
unde: Vrez zi este volumul reziduurilor colectate zilnic în m3/zi; ρdc – masa volumică a reziduurilor după depozitare şi compactare, în kg/m 3. Normativul tehnic privind depozitarea reziduurilor sugerează că o valoare a densităţii reziduurilor compactate de 0,8 t/m3 este optimă pentru desfăşurarea normală a proceselor de biodegradare în reziduuri menajere.
Volumul de reziduuri depozitate şi compactate anual va fi: Vdepan = V depzi × 365 = 1327 × 365 = 4.845 *10 5
(m³/an)
unde: Vdepzi este volumul reziduurilor depozitate zilnic la rampă şi compactate, în m3/zi. Numărul de ani pentru care se intenţionează să se prevadă depozitarea controlată este stabilit din punct de vedere al rentabilităţii în intervalul 10 – 25 ani. În cadrul proiectului nostru am ales o durată de exploatare de 24 ani. 24
Astfel rezultă că volumul util al depozitului ecologic va fi:
= V depzi × 365 × Dd = 1327 × 365 × 24 = 116.245 *10 5 (m3) unde: Vdepzi este volumul reziduurilor depozitate zilnic la rampă şi compactate, în m3/zi; Dex este durata de exploatare a depozitului. V u .d .e.
Capacitatea unui depozit ecologic Cd, calculata pentru n ani, are relatia: C d
=
n * Qan m
* [1 +
( n − 1)k 0 2
]=
24 * 3.876 * 10 5 3
*1.5 = 46.512 * 10 5 m³
unde: Qan reprezinta suma tuturor cantitatilor de reziduuri, menajere, stradale si industriale, în m³/an,din anul de baza; ko=0,05 – coeficient de crestere în timp a cantitatii de reziduuri; m - coeficient ce tine seama de gradul de compactare în depozit (m=2–4); n = 10–25 ani. Am ales m=3 si n=24(durata de exploatare)
2.6. Stabilirea formei depozitului Stabilirea formei unui depozit de deşeuri trebuie să ţină cont de caracteristicile amplasamentului, de locul disponibil şi de forma dorită de proiectant. În cazul nostru, forma depozitului este trunchi de piramidă, această formă fiind impusă de raportul dintre laturile bazei (L/l=2.5), de adâncimea (h1=7 metri) şi supraînălţarea peste sol a depozitului (h2 =15 metri), respectiv de unghiul de taluz al gropii (α=18 0 ) şi de unghiul de taluz al supraînălţării (β=17 0 ). Determinarea formei depozitului pleacă de la formula volumului util al depozitului: V u .d .e .
h
= × ( A + A + 3
B
b
A B
× A
b
)
unde: V u.d.e. este volumul util al depozitului, în m3; h este adâncimea, respectiv supraînălţarea depozitului, în metri; AB este aria bazei mari, în m2 ; Ab este aria bazei mici, în m2 . Calculul va fi efectuat atât pentru baza depozitului, cât şi pentru partea superioară a acestuia. În urma calculelor au rezultat următoarele dimensiuni ale depozitului: - Lungimea la sol a depozitului: L = 1220 metri; - Lăţimea la sol a depozitului: l = 487.964 metri; - Suprafaţa necesară depozitului: Snec = 5.953* 10 5 m2 = 59.527 ha; - Lungimea depozitului la bază: L1 = 1177 metri; - Lăţimea depozitului la bază: l 1 = 444.877 metri; - Lungimea depozitului la partea superioară: L2 = 1122 metri; - Lăţimea depozitului la partea superioară: l 2 = 389.839 metri; - Suprafaţa bazei depozitului: Sb 1 = 5.235* 105 m2 ; - Suprafaţa laterală a bazei depozitului: Slat 1 = 9.2* 10 4 m2 ; - Suprafaţa părţii superioare: Sb 2 = 4.373* 105 m2 ; 25
- Suprafaţa laterală a părţii superioare: Slat 2 = 2.027* 105 m2 .
2.7. Estimarea cantităţilor de materiale necesare construirii depozitului Principalele materiale folosite la construcţia unui depozit de deşeuri sunt: - argilă necompactată, necesară construirii barierei ecologice atât la baza cât şi la partea superioară a depozitului; - geomembrană rugoasă, necesară impermeabilizării depozitului atât la bază cât şi la partea superioară a acestuia; - geotextil de protecţie, necesar protejării la înţepare a geomembranei; - piatră selectată, necesară construirii stratului de drenaj a levigatului de la baza depozitului; - geotextil de drenaj, necesar atât pentru drenarea levigatului cât şi pentru drenarea gazelor de fermentaţie; - material granular (nisip), necesar atât pentru construirea stratului de drenaj al gazelor de fermentaţie cât şi pentru construirea stratului de drenaj al apelor meteorice; - sol, necesar construirii stratului vegetal de la partea superioară a depozitului. Cantităţile de materiale necesare construirii depozitului se calculează în funcţie de suprafeţele şi volumele pe care trebuie să le acopere.
Stabilirea necesarului de argila pentru realizarea barierei ecologice a depozitului pentru deseuri solide Unde: hac1 [m] este inaltimea unui strat de argilã compactatã din bariera ecologicã a −
C n e c :a= 1 0
3
⋅
( 1 + 1 0− 2 ⋅ r e z )a ⋅ ρ a ⋅ G c a⋅ [h ac 1⋅ n a c 1⋅ (S b 1+ S lat1) + h ac 2⋅ n a c 2⋅ (S b 2+ S lat2)]
zonei sãpate a depozitului ecologic pentru deseri solide, cu valoarea impusã: hac1=0.25 ; nac1 este numãrul de straturi de argilã compactatã din bariera ecologicã a zonei sãpate a depozitului ecologic pentru deseri solide, cu valoarea impusã: nac1=3; hac2 [m] este inãltimea unui strat de argilã compactatã din bariera ecologicã a supraînãltarii depozitului ecologic pentru deseri solide, cu valoarea impusã: hac2=0.25; nac2 este numãrul de straturi de argilã compactatã din bariera ecologicã a supraînãltarii depozitului ecologic pentru deseri solide, cu valoarea impusã: nac2=2;
ρ [kg/mc] densitatea argilei vrac, necompactate, cu valori recomandate între 1550 - 1650 kg/mc. Aleg ρ= 1600 Gca este gradul de compactare a argilei în straturile barierei ecologice a depozitului, cu valori recomandate între 1,5 - 1,6. Aleg Gca=1.55 reza [%] este rezerva de argilã vrac estimatã pentru realizarea depozitului ecologic pentru deseri solide, cu valori recomandate între 2 - 5 % . Aleg reza=3 Deci Cneca=1.997* 10 6 tone
26
Stabilirea necesarului de piatrã selectatã pentru realizarea stratului de drenaj a levigatului din depozitul pentru deseuri solide
−3
Cnec ps := 1 0
⋅ (1 +
−2
10
⋅ rezps) ⋅ ρ ps ⋅ hdl ⋅ ( Sb1 +
Slat1)
Unde : hdl [m] este inãltimea a stratului de drenaj a levigatului din depozitul ecologic pentru deseri solide,cu valori recomandate 0,3 - 0,5 m. Valoarea impusã a hdl este:0.3 ρps [kg/mc] este densitatea pietrei selectate, cu granulatia de 15 - 32 mm, din straturile de drenaj a levigatului si apelor meteorice, cu valori recomandate între 1600 - 1700 kg/mc
Aleg ρps=1650 rezps [%] este rezerva de piatrã selectatã estimatã pentru realizarea depozitului ecologic pentru deseri solide, cu valori recomandate între 2 - 5 %. Aleg rezps=3; Cnecps [t ] este cantitatea de piatrã selectatã, cu granulatia de 15 - 32 mm, pentru realizarea depozitului ecologic pentru deseri solide. Deci Cnecps=3.138* 10 5 tone
Stabilirea necesarului de nisip pentru realizarea straturilor de drenaj a apelor meteorice si a gazelor de fermentatie din depozitul pentru deseuri solide −3
Cnec n:= 1 0
⋅ ( 1 + 10− 2 ⋅ rezn) ⋅ ρ n ⋅ [(h da +
hdg) ⋅ ( Sb2 + Slat2)]
Unde : hda [m] este inãltimea stratului de drenaj a apelor meteorice din depozitul ecologic pentru deseri solide, cu valoarea impusã:hda=0.25; hdg [m] este inãltimea stratului de drenaj a gazelor de fermentatie din depozitul ecologic pentru deseri solide, cu valoarea impusã: hdg=0.5; ρn [kg/mc ] este densitatea nisipului din straturile de drenaj a apelor meteorice si a gazelor de fermentatie, cu valori recomandate între 1300 - 1350 kg/mc . aleg ρn=1300. rezn [%] este rezerva de nisip estimatã pentru realizarea depozitului ecologic pentru deseri solide, cu valori recomandate între 2 - 5 % . aleg rezn=3; Cnecn [t] este cantitatea de nisip pentru realizarea depozitului ecologic pentru deseri solide,
Deci
Cnecn
=
4.164
×
10
5
tone
Stabilirea necesarului de sol vegetal pentru acoperirea depozitulului ecologic pentru deseuri solide −3
Cnec sv := 10
⋅ ( 1 + 10− 2 ⋅ rezsv) ⋅ ρ sv ⋅ [ hs v ⋅ ( S b2 +
Slat2) ]
Unde : hsv [m] este inãltimea stratului de acoperire a depozitului ecologic pentru deseri solide, cu valori recomandate între 1 - 1,3 m. am ales hsv=1; 27
ρsv [kg/mc] este densitatea solului vegetal din stratul de acoperire a depozitului ecologic pentru deseuri solide, cu valori recomandate între 1800 - 2000 kg/mc . Am ales ρsv=1835 rezsv [%] este rezerva de sol vegetal estimatã pentru acoperirea depozitului ecologic pentru deseri solide, cu valori recomandate între 2 - 5 %. Am ales rezsv=3 Cnecsv [t] este cantitatea de sol vegetal pentru acoperirea depozitului ecologic pentru deseri solide.
Deci Cnecsv=1.21*
10 6
tone
Stabilirea necesarului de geomembranã rugoasã (texturatã) pentru izolarea depozitulului ecologic pentru deseuri solide si a numãrului de suluri de geomembranã rugoasã ce trebuie achizitionat 6
Snecgmr = 1.318× 10
(
+ 10− 2 ⋅ rezgmr ) ⋅ ( Sb1 + Slat1 + Sb2 + Slat2)
[%] este Unde : rezgmr rezerva de geomembranã rugoasã (texturatã) estimatã pentru acoperirea suprapunerilor la montaj, cu valori recomandate între 3 - 8 % . aleg rezgmr=5; Snecgmr := 1
Snecgmr [mp] este suprafata necesarã de geomembranã rugoasã (texturatã) pentru izolarea depozitului ecologic pentru deseri solide;
Numãrul nsulgmr de suluri de geomembranã rugoasã (texturatã) necesar pentru izolarea depozitului ecologic pentru deseri solide, se determinã cu urmãtoarea relatie: nsulgmr :=
Snecgmr Lsulgmr ⋅ lsulgmr
Unde : Lsulgmr [m] este lungimea a unui sul de geomembranã rugoasã (texturatã) achizitionat din comert. Valoarea Lsulgmr este: 50 lsulgmr [m] este lãtimea a unui sul de geomembranã rugoasã (texturatã) achizitionat din comert. Valoarea lsulgmr este:8 nsulgmr = 3.296* 10 3
2.8. Ancorarea geomembranei Având în vedere gradul ridicat al agresivităţii chimice a unor deşeuri sau gradul de poluare al altora, dar şi rolul funcţional necesar a fi îndeplinit de elementele componente ale depozitelor ecologice, este necesar ca materialele şi instalaţiile necesare realizării construcţiei acestora să aibă rezistenţe şi caracteristici specifice sensibil diferite de cele destinate altor tipuri de construcţii (civile, industriale, hidrotehnice, hidroedilitare etc). Dintre acestea se pot aminti: elasticitatea, etanşeitatea, rezistenţa la tasări diferenţiate, la agresivitate chimică şi biologică, masă şi volum redus etc. Geomembranele sunt materiale geosintetice impermeabile (etanşe) obţinute cu prioritate din polietilena (PE), în general de înaltă densitate. Principala lor proprietate le 28
conferă aplicabilitate practică ca elemente constructive de etanşare. În consecinţă principalele proprietăţi ale GM sunt următoarele: - etanşeitate practic absolută; - se pot aplica pe orice forme de suprafeţe; - rezistenţă chimică ridicată faţă de acizi şi baze; - rezistenţe mecanice mari; - masă specifică redusă (ms = 0,75...5,0 kg/m2). Sunt fabricate din polietilenă de înaltă densitate sub formă de folii, cu grosimi g = (0,50...5,00) mm, lăţimi b = (5,0...10,0) m şi lungimi cât mai mari L = (100...200) m. În consecinţă, sunt livrate, ca şi geotextilele, în baloturi rulate. Proiectarea ancorării geomembranei ar trebui să prevină ruperea acesteia datorată tensiunii de întindere. Raportul de ancorare, care este determinat de raportul dintre tensiunea admisibilă a geomembranei şi tensiunea de întindere la ancorare este, de asemenea, dat de acest calcul. Pot să apară următoarele situaţii: Raportul de Ancorare RA > 1
Geomembrana rezistă condiţiilor de lucru
Raportul de Ancorare RA = 1
Proiectare echilibrată
Raportul de Ancorare RA < 1 Geomembrana se poate rupe datorită tensiunii de întindere Există mai multe variante de ancorare a geomembranei:
1. Ancorare orizontală : de asemenea denumită „proiectarea ancorei de ieşire”. Această configurare este utilizată de obicei pentru garniturile de canal. 2. Ancorare în "V" : aceasta este utilizată pentru depozitele de deşeuri şi pentru rezervoare, dacă există spaţiu suficient. 3. Ancorare în rigolă/şanţ de ancorare : aceasta este utilizată de obicei pentru depozitele de deşeuri şi pentru rezervoare. Geomembrana vine de sus de pe panta laterală şi apoi trece peste partea de sus pentru o distanţă scurtă. Apoi se termină pe verticală în jos într-un şanţ săpat de un excavator sau maşină pentru realizarea tranşeelor. 4. Ancorare în beton : ancorele de beton au fost folosite ca un bloc de ancorare, dar rareori este justificată tensiunea. În cazul proiectului meu, pentru ancorarea geomembranei se va folosi metoda ancorării in beton.
Ancorarea este proiectată pentru a preveni umflarea vântului şi mişcarea apei sub
29
geomembrană şi este proiectat pentru a nu permite întinderea geomembranei. Proiectarea ancorării în beton trebuie să permită tragerea şi întinderea geomembranei la o tensiune sub tensiunea de rupere.
Secţiune transversală a ancorei din beton, precum si tensiunile şi forţele implicate O bună proiectare a ancorării este direct reflectată în valoarea raportului de ancorare: RA =
T GM .adm T TA.adm
unde: RA este raportul de ancorare; TGM.adm – tensiunea admisibilă a geomembranei dată de normative; TTA.adm – tensiunea admisibilă dată de calcul pentru ancorarea orizontală. Pot să apară următoarele situaţii:
Raport de Ancorare >1
Geomembrana rezista conditiilor de lucru
Raport de Ancorare =1
Proiectare echilibrata
Raport de Ancorare <1
Geomembrana se poate rupe datorita tensiunii de intindere T GM .adm
= σ × t adm
unde: σadm – tensiunea admisibilă a geomembranei; t – grosimea geomembranei;
30
σ adm
=
σ fin FS
unde:σfin – tensiunea de rupere; FS – factor de siguranţă;
De reţinut că factorul de siguranţă este plasat pe forţa T a geomembranei, care este folosită ca o valoare admisibilă. unde: σ adm-tensiunea admisibila a geomembranei; t- grosimea geomembranei; γ – greutatea specifică a solului; γ con=γ beton - greutatea specifica a betonului; d – grosimea solului de acoperire; L – lungimea de ancorare (încastrare); d AT -Adancimea santului/rigolei de ancorare in beton; δL - unghiul de frecare al solului cu geomembrana (sub aceasta); δU – unghiul de frecare sol de acoperire /geomembrană (deasupra geomembranei); Ψ- unghiul de frecare interna a solului; β – unghiul de înclinare al pantei laterale; K p coeficientul presiunii pasive a pământului = tan²(45⁰+Ψ/2); K a coeficientul presiunii active a pământului = tan²(45⁰ –Ψ/2) FS – factor de siguranţă pentru geomembrană împotriva ruperii la tracţiune; FUσ – forţa de forfecare de deasupra geomembranei datorată solului de acoperire (pentru solurile de acoperire subţiri, va apărea fisurarea acestora la întindere şi această valoare va fi neglijată) FLσ – forţa de forfecare de sub geomembrană datorată solului de acoperire; FLT – forţa de forfecare de sub geomembrană datorată componentei pe verticală a lui Tadm; σn – tensiunea normală aplicată dată de solul de acoperire. În cazul meu, grosimea geomembranei (t) este de 2.5 mm, tensiunea admisibilă a geomembranei (σ adm ) este de 7 000 000 Pa, factorul de siguranţă (FS) este 3, iar greutatea specifică a solului ( γ ) este de 18 000 N/m3. Se consideră o lungime de ancorare (L) de 1.6 metri şi o grosime a solului de acoperire (d) de 0,6 metri; adancimea santului (dAT) de 0.2; unghiul de frecare al solului cu geomembrana δL= 0.209; δU – unghiul de frecare sol de acoperire este 0; ψ svg := 30 ; KP = 3.255 ; KA= 0.307; În urma calculelor au rezultat o tensiune admisibilă a geomembranei dată de normative (T GM.adm ) de 17 500 Pa, o tensiunea admisibilă dată de calcul pentru ancorarea in beton (T TA.adm ) de 15 800 Pa rezultând un raport de ancorare (RA) de 1,108 raport ce permite geomembranei sa reziste conditiilor de lucru. 31
2.9. Alegerea geotextilului Sunt numeroase circumstanţele în care geomembranele sunt plasate pe sau sub soluri conţinând pietre cu dimensiuni relativ mari. De exemplu, solurile slab compactate cu pietre proeminente de la suprafaţă şi cazurile în care straturile de piatră spartă pentru drenaj trebuie să fie plasate deasupra geomembranei. În toate aceste situaţii, un material geotextil neţesut perforat poate oferi o protecţie semnificativă împotriva străpungerii geomembranei. Problema de determinare a masei necesare pe unitatea de suprafaţă din material geotextil devine critică. Pentru a determina masa necesară pe unitatea de suprafaţă se pleacă de la un factor de siguranţă impus, care în cazul nostru are o valoare de 3. FS =
padm preal
în care: FS – factor de siguranţă împotriva străpungerii geomembranei; p real – presiune reală, datorată conţinutului depozitului de deşeuri sau îndiguirii apei de suprafaţă; p adm – presiunea admisibilă pentru diferite tipuri de materiale geotextile şi condiţiile specifice ale terenului. Presiunea padm se determină prin următoarea ecuaţie: padm
= 50 + 0 ,00045 H
M 2
1 1 MF × MF × MF RF × RF S
PD
A
CR
CBD
în care:
padm - presiunea admisibilă (kPa); M - masa materialului geotextil pe unitatea de suprafaţă (g/m2); H - înălţimea proeminenţelor de sub membrană (cota înălţării deasupra nivelului solului) (m); MFS - factor de corecţie pentru proeminenţele de sub membrană; MFPD - factor de corecţie datorat variaţiei masei volumice de depozitare; MF A - factor de corecţie pentru denivelări ale întregului material solid; RFCR - factor de reducere datorat solicitărilor (fluaj) pe termen lung; RFCBD - factor de reducere datorat degradării chimice/biologice pe termen lung. Factorii de modificare şi reducere pentru proiectarea protecţiei geomembranelor folosind materiale geotextile neţesute perforate sunt următorii:
MFS
MFPD
MFA
Ascuţit
1.0
Izolat
1.0
Hidrostatic
1.0
Nerotunjit (semirotund)
0.5
Dens, 38 mm
0.83
Geostatic, puţin adânc
0.75
Rotunjit
0.25 Dens, 25 mm Dens, 12 mm
0.67 Geostatic, moderat
0.50
0.50
0.25
Geostatic, adânc
32
RFCR Proeminenţa(mm)
RFCBD
Masa pe unitatea de
38
25
12
suprafaţă (g/m2) Levigat moale
1.1
Numai geomembrana
N/R
N/R
N/R
Levigat moderat
1.3
270
N/R
N/R
>1.5
Levigat vâscos
1.5
550
N/R
1.5
1.3
1100
1.3
1.2
1.1
>1100
1.2
1.1
1.0
unde: N/R = Nerecomandat În urma calculelor efectuate, cunoscând: g = 9,81 m/s2 ; FS = 3; H = 0,025 m; MF S = 0,5; MF PD = 0,83; MF A = 0,25; RF CR = 1,5; RF CBD = 1,3; au rezultat următoarele valori: Gtotddc = g × ρ descomp × V u .d .e.
= 9,125 × 1010
(N) Greutatea Gtotmeda [N] totalã a materialelor de etansare, drenare si acoperire folosite la închiderea si etansarea depozitului ecologic, de deasupra geomembranei de pe suprafata zonei sapate a depozitului ecologic se determina cu relatia: Gtotmeda:= g ⋅ [ ρ ps ⋅ hdl ⋅ ( Sb1 + Slat1)
+ [ ρ a ⋅ Gc a⋅ hac2 ⋅ nac2 + ρ n ⋅ ( hda +
Gtotmeda=2.842* 1010
hdg )
+ ρ s v ⋅ hs v ] ⋅ ( Sb2 +
Slat2) ]
(N)
Unde : p real
=
Gtotddc
+ Gtotmeda S tot 1
= 1.944 *10 5 (Pa)
= FSSGM × p real = 5.832 *10 5 (Pa) 2 H p × ( MF S × MF PD × MF A × RF CR × RF CBD × FS × p real × 10 −3 − 50) Ms gt min = p adm
0,00045
⇒ Ms gt min = 94.438
(g/m2 )
2.10. Proiectarea şi construcţia sistemului de drenare şi colectare a levigatului Cantitatea şi debitul de levigat produs în corpul depozitului de deşeuri este influenţată de o mulţime de factori, motiv pentru care nu se poate elabora o metodă unică 33
de estimare a acestor parametrii. Un rol important îl au natura şi caracteristicile fizice şi chimice ale deşeurilor depozitate. Spre exemplu, deşeurile menajere vor genera o cantitate suplimentară de levigat ca urmare a descompunerii lor. Alegerea sistemului de drenare şi colectare a levigatului poate modifica în mod semnificativ, nu cantitatea de levigat, dar debitul acestuia. Un sistem de drenaj cu drenuri verticale suplimentar faţă de cel de bază va contribui la drenarea rapidă a apelor din precipitaţii fapt care va conduce la debite foarte mari pe perioada precipitaţiilor (sau în perioade imediat următoare). Lipsa acestui sistem suplimentar poate avea ca efect uniformizarea debitului şi chiar a concentraţiilor de levigat, dar poate influenţa în mod negativ creşterea sarcinii hidraulice deasupra sistemului de etanşare de bază. Precipitaţiile au cu siguranţă cel mai mare rol în producerea levigatului, motiv pentru care metodele de estimare a cantităţii de levigat diferă semnificativ în funcţie de amplasamentul depozitului de deşeuri. Alegerea ca valoare de calcul a unei precipitaţii de o anumită intensitate, durată şi frecvenţă trebuie făcută după o atentă analiză a tuturor factorilor care contribuie la generarea levigatului. În paralel cu precipitaţiile, perioada de închidere a depozitului (sau a unei celule a depozitului) poate reduce cantitatea de levigat produs, dar în detrimentul unui chimism ridicat al deşeurilor depozitate. Închiderea unei celule după o perioadă mare de timp conduce la drenarea unei cantităţi mari de levigat pe perioada de exploatare a depozitului. Analiza bilanţului apei dintr-un depozit rezultă din însumare algebrică a cantităţilor de apă care pătrund în depozit, a cantităţii de apă rezultată din reacţiile biochimice şi a cantităţii care se transformă în vapori de apa.
Ecuaţia bilanţului apei dintr-un depozit este: W L
= W P + W D + W MA + W ST − W E − W G
unde: WL – cantitatea de levigat, kg/m3; WP = apa din precipitaţii (1000 – 2000 mm/an/m 2), în kg/m3; WD = apa din deşeurile descărcate, kg/m3; WMA = apa din materialul de acoperire, kg/m3; WST = apa de la staţia de tratare (eventual, nămol) care se descarcă peste deşeuri, kg/m3; WE = apă evaporată, kg/m3; WGC = conţinutul de apă al gazelor colectate, kg/m3. Măsurători în teren efectuate la depozite ecologice de deşeuri au arătat că debitul de levigat este maxim în momentul începerii depozitării deşeurilor şi scade pe perioada exploatării depozitului, debitele înregistrate în momentul instalării sistemului de etanşare de suprafaţă fiind de cca.2÷5% din debitul maxim înregistrat. Aceleaşi măsurători au arătat
34
că, după închiderea depozitului, debitul de levigat colectat rămâne aproximativ constant pentru o perioadă de timp semnificativă. Stratul de drenaj este constituit din pietriş spălat cu conţinut de carbonat de calciu ≤10%. Dispunerea acestuia trebuie să fie proiectată pe baza principiului filtrelor inverse în aşa fel încât să nu fie posibilă colmatarea acestuia cu particule provenite din corpul deşeurilor. Prin dispunerea materialului granular peste sistemul de etanşare, trebuie avută în vedere posibilitatea perforării geomembranei, respectiv, trebuie luate măsuri în scopul păstrării integrităţii acesteia. Astfel, la interfaţa strat drenant – geomembrană este obligatorie dispunerea unui geotextil cu rol de protecţie a geomembranei. Deasupra stratului drenant este dispus în general un geotextil cu rol atât de filtrare a levigatului cât şi de separare a stratului drenant de corpul depozitului. Grosimea stratului mineral de drenaj nu trebuie să fie mai mică de 50 cm, iar permeabilitatea acestuia ≥10-3 m/s. Grosimea stratului de drenaj deasupra generatoarei superioare a conductelor de drenaj, trebuie să fie cel puţin egală cu două diametre nominale ale conductei, (g ≥ 2 DN), dar nu mai mică de 50 cm. Amplasarea depozitelor în zone caracterizate de condiţii meteorologice predominant ploioase generează o cantitate şi o calitate a levigatului mai mare dacă acoperirea nu este cea adecvată. Condiţiile climatice duc şi la variaţii sezoniere. Levigatul este considerat o apă reziduală foarte încărcată fizic şi biologic şi care trebuie epurată corespunzător. Gradul de epurare necesar urmăreşte, în funcţie de soluţia finală dată efluentului, atingerea unor valori ale indicatorilor pH, CBO5, CCO, NH4-N, metale grele (Cd, Cu, Hg, Ni, Cr, Zn) care să se încadreze în limitele stabilite de HG nr. 352/2005. Analizat prin provenienţa sa, ca apă uzată, levigatul este un lichid contaminat fiind identificat conform HG nr. 856/2002 cu codul 190701, considerat conform Legii nr. 426/2001, modificată de OUG nr. 61/2006, un deşeu periculos. Levigatul rezultă prin efectul cumulat al precipitaţiilor căzute pe suprafaţa depozitului, lichidul produs din descompunerea deşeurilor biodegradabile şi din umiditatea existentă în deşeuri. Apa dizolvă şi spală masa deşeurilor şi se înfiltrează către baza depozitului modificându-şi compoziţia şi pH-ul în funcţie de solubilitatea materialelor şi rata de deplasare prin depozit. Descompunerea deşeurilor are loc sub influenţa unor procese chimice, fizice şi biologice. În România datorită componentei organice ridicate a deşeurilor, levigatul se caracterizează prin încărcări organice mari şi încărcării anorganice mici. Procesele care guvernează caracteristicile levigatului sunt: - descompunerea biologică aerobă în afara corpului de deşeu; - descompunerea biologică anaerobă în cea mai mare parte a corpului de deşeu; - precipitarea metalelor ca hidroxizi, carbonaţi, silicaţi, oxizi; - mobilizarea metalelor prin formarea unor legături complexe sau scăderea pH-ului. Cantitatea de levigat şi gradul de impurificare al acestuia sunt dependente de: tipul deşeurilor depozitate, vârsta, înălţimea depozitului, caracteristicile meteorologice ale zonei de amplasare, calitatea izolaţiei de la suprafaţa depozitului. 35
Sistemul de colectare a levigatului cuprinde: stratul de drenaj pentru levigat, conductele de drenaj pentru levigat, conductele de captare pentru levigat, căminele, staţia de pompare, rezervorul de stocare, conducta de eliminare pentru levigat, instalaţia de transvazare - în cazul tratării pe un alt amplasament. Reţeaua de conducte pentru colectarea levigatului se construieşte deasupra sistemului de etanşare a bazei depozitului. Diametrul nominal al conductelor de drenaj (DN) nu trebuie să fie mai mic de 200 mm, materialul pentru fabricarea acestora fiind polietilenă de înaltă densitate (PEHD). Dimensiunile fantelor conductelor de drenaj se proiectează în funcţie de diametrul particulelor materialului de filtru în care acestea sunt înglobate. Conductele trebuie să aibă perforaţii numai pe 2/3 din secţiunea transversală, rămânând la partea inferioara 1/3 din secţiunea transversală neperforată, pentru a fi asigurată astfel şi funcţia de transport a levigatului. Pantele finale, ţinând cont de greutatea corpului depozitului şi de tasarea subsolului, trebuie să fie de minimum 1% de-a lungul conductelor de drenaj şi de minimum 3 % în secţiune transversală, de-o parte şi de alta a conductelor.
Schema sistemului de colectare a levigatului 1.barieră geologică; 2.impermeabilizare; 3.strat de drenaj pentru levigat; 4.conductă de drenaj pentru levigat; 5.cămin pentru levigat; 6.conductă de captare pentru levigat; 6a.zona în care se amplasează sistemele de control al scurgerilor; 7.staţie de pompare pentru levigat; 8.rezervor pentru levigat; 9.conductă de eliminare pentru levigat; 10.instalaţie de transvazare pentru levigat
Primul strat de deşeuri de deasupra stratului de drenaj, în grosime de 1 m, se depune cu atenţie, fără compactare şi cu evitarea circulaţiei excesive a mijloacelor de transport pe acesta. Compactarea deşeurilor depozitate începe numai după ce stratul de deşeuri depăşeşte 1 m grosime. Primul metru de deşeuri depozitate trebuie să fie constituit din deşeuri menajere cu granulozitate medie. Deseurile masive, voluminoase, cele sub formă semilichidă, măloasă, nisipurile fine şi alte tipuri de deşeuri care pot penetra în sistemul de drenaj colmatându-l sunt interzise a se depune în primul metru de deşeuri deasupra drenajului. Căminele pentru levigat se amplasează în afara suprafeţei impermeabilizate de depozitare şi se construiesc din PEHD sau beton căptuşit la interior cu un strat de protecţie împotriva acţiunii corozive a levigatului. Diametrul interior al căminelor pentru 36
levigat trebuie să fie de minimum 1 m, iar instalaţiile se amplasează astfel încât să permită controlarea şi curăţarea conductelor de captare şi a celor de eliminare. Staţiile de pompare pentru levigat trebuie să îndeplinească aceleaşi cerinţe ca şi căminele pentru levigat. Pompele pentru levigat trebuie să fie confecţionate din materiale rezistente la acţiunea corozivă a levigatului. Rezervoarele subterane se confecţionează din PEHD sau beton. Rezervoarele supraterane se confecţionează din beton sau otel şi se captuşesc la interior cu un strat de protecţie rezistent la acţiunea corozivă a levigatului. Rezervoarele supraterane se izolează la exterior împotriva îngheţului. Rezervoarele pentru levigat se dimensionează astfel încât să aibă capacitate suficientă pentru stocarea unui volum de levigat egal cu diferenţa dintre volumul maxim de levigat generat şi capacitatea instalaţiei de tratare / transvazare. Instalaţia de transvazare pentru levigat se realizează din beton căptuşit la interior cu un strat de protecţie rezistent la acţiunea corozivă a levigatului. Pompa de transvazare se confecţionează dintr-un material rezistent la acţiunea corozivă a levigatului. Sistemele de control pentru detectarea scurgerilor de levigat sunt necesare, în cazul depozitelor de deşeuri periculoase şi nepericuloase (clasa a, respectiv b), pentru a preveni scurgerea levigatului din instalaţiile aflate în afara zonei impermeabilizate.
Alcătuirea sistemului de drenare şi colectare a levigatului
Ele trebuie amplasate în zonele în care, din cauza sarcinilor statice, există riscul cel mai mare de rupere a conductelor. Sistemul de colectare a levigatului are rolul de a asigura menţinerea levigatului în corpul depozitului la un nivel minim. Sistemul de colectare a levigatului se proiectează şi se dimensionează conform cu: - prognoza de generare a levigatului; - tehnica de gestionare a acestuia: tratare într-o instalaţie proprie sau evacuare către o altă instalaţie de tratare. Prin proiectarea sistemului de drenare şi colectare a levigatului se urmăreşte stabilirea grosimii stratului drenant (în cazul utilizării pietrişului-balastului), dispunerea 37
drenurilor şi a colectoarelor, determinarea distanţei dintre drenuri şi a înclinării acestora, precum şi proiectarea lor, respectiv stabilirea diametrului nominal şi alegerea materialelor, la ora actuală prezente pe piaţă într-o diversitate foarte mare Cantitatea de levigat se calculează pentru toate fazele de operare, astfel încât să se determine valorile critice necesare pentru dimensionare.Valoarea de calcul a debitului de levigat pentru care se vor dimensiona sistemul de drenare şi colectare, bazinele tampon sau staţiile de epurare, este exprimată pe unitatea de suprafaţă de depozit [m3/s/m2] şi se mai numeşte şi rată de percolare [m/s]. Această valoare este acoperitoare pentru dimensionarea conductelor de drenaj atât din punct de vedere hidraulic, cât şi static. Celelalte componente (pompele, conductele de captare, rezervorul de stocare etc.) se dimensionează ţinând cont de valoarea menţionată anterior şi de dimensiunile depozitului. Cantitatea de levigat se calculează pentru toate fazele de operare, astfel încât să se determine valorile critice necesare pentru dimensionare. Dimensionarea elementelor componente ale sistemului de colectare a levigatului se realizează pornind de la o valoare medie a volumului de levigat generat de 6 l/s/ha. Utilizând relaţia de mai jos putem determina înălţimea maximă a levigatului în lungul drenurilor (Tmax): T max 1 4 1 tg β = j × + λ − Ldren 2 cos β unde: Ldren este lungimea drenurilor (, determinată din planul iniţial de dispunere; β – panta longitudinală a drenului; j – gradient hidraulic. λ =
qi / k tg 2 β
unde: qi – rata de percolare, l/s/ha; k – coeficient de permeabilitate al stratului drenant, m/s.
j = 1 −
2 5 − lg 8 λ 8 5 0 ,12e
Pentru calculul debitului de levigat care se evacuează din depozit este necesară determinarea înălţimii medii a coloanei de levigat. O serie de acte normative şi ghiduri tehnice din diverse ţări recomandă înălţimea medie a coloanei de levigat de 30 cm şi grosimea stratului drenant de 50 cm. Pe baza unei diagrame de calcul se pot aprecia rapoartele Tmax/L şi Tmed/Tmax. Distanţa dintre drenuri recomandată este de maximum 30 m. 38
Estimarea distanţei dintre drenuri (l ) si a înălţimii maxime a coloanei de levigat (hmax) permite calculul debitului preluat de drenuri. Q = qi
× l
În cazul suprafeţei dintre drenuri orizontală conform legii lui Darcy debitul poate fi exprimat de relaţia: Q = v × A = k × i × A = k
hmax
2
l / 2
Din relaţiile de mai sus se determină distanţa dintre drenuri, înălţimea maximă a coloanei de levigat deasupra sistemului de etanşare (pentru distanţa maximă între drenuri de 30 m), hmax
=
qi
× l
l = hmax
2k
2 k qi
Pentru cazul suprafeţei dintre două drenuri înclinată distanţa dintre drenuri se obţine pe baza unei metodologii stabilită de Moore în 1980. l =
2hmax
tg α tg α + − 1 k q / k q / k
qi
2
i
i
tg 2α + qi / k
Conductele de drenaj utilizate se realizează din PVC sau HDPE. Pentru a mări rezistenţa la sarcinile verticale, se recomandă ca tuburile de drenaj să fie riflate, cu pereţi 39
dubli, la interior netezi şi la exterior riflaţi. Fantele dispuse lateral preiau levigatul pe toată circumferinţa. Evitarea colmatării se face prin protejarea conductelor cu material geotextil. Lungimea maximă a unei conducte ce constituie o ramură a reţelei de drenaj este de 200 m. În urma calculelor s-au obţinut următoarele rezultate: - înălţimea maximă transversală (hmaxtr ) egală cu înălţimea maximă longitudinală (hmaxlo ): hmaxtr = hmaxlo = 0,207 m; - lungimea drenurilor (Ldmax ): Ldmax = 11,28 m; - debitul total captat de drenuri (Q1 ): Q1 = 0,369 - debitul captat de un dren (Q1dren90 ): Q1dren90 = 0,003796 - numărul de drenuri (nr dren90 ): nr dren90 = 97,294
2.11. Proiectarea şi construcţia rampei de acces Proiectarea şi construirea porţii şi a drumului principal de acces se realizează în funcţie de o serie de factori, cum ar fi: numărul vehiculelor de transport deşeuri şi frecvenţa cu care acestea intră în depozit, mărimea şi tipul vehiculelor, caracteristicile drumului public din care se face accesul la depozit.
Secţiune transversală tipică a drumului de acces
Pentru depozitele de deşeuri solide, rampele de acces în depozit trebuie construite deasupra întregului sistem de etanşare. Calculele de proiectare sunt necesare pentru a asigura stabilitatea drumului de acces, un drenaj adecvat şi protecţia stratului de dedesubtul geomembranei.
40
Soluţii constructive pentru drumul de acces în depozitele de deşeuri
Stabilitatea rampei de acces la depozitele de deşeuri Acest calcul evaluează înclinarea rampei de acces sau verifică dacă structura rampei este stabilă la încărcare (sarcină). Factorul de siguranţă (FS) poate fi calculat după cum urmează: FS =
∑ Forte.de.rezistenta ∑ Forte.de.actionare
cu recomandarea ca FS minim să fie:
Factor de siguranţă
Tip de încărcare
3,0 2,0
Statică Dinamică
O secţiune transversală tipică a unei rampe de acces este prezentată mai jos:
β
Forţele care acţionează asupra rampei la deplasarea vehiculelor
41
FSARA st = FSRAdin
=
Freztot Faltotst Freztot
Faltotdin
Unde: Freztot [N] este Forta totalã de rezistenta care se opune alunecãrii rampei de acces se determinã cu relatia:
π ⋅ δra ⋅ µra
Freztot:= (Gra + Gveh) ⋅ cos
180
Faltotst [N] este forta totalã care produce alunecarea rampei de acces, în regim static, se determinã cu relatia: δra Faltot st := ( Gra + Gveh) ⋅ sin π ⋅ 180
Faltotdin [N] este forta totalã care produce alunecarea rampei de acces, în regim dinamic, se determinã cu relatia: Faltotdin
:= ( Gra +
Gveh) ⋅ sin
π ⋅ δra + 0.3⋅ Gveh 180
Unde : Greutatea Gra [N] a rampei de acces se determinã cu relatia: Gra := ρ ra ⋅ Bra ⋅ Lra ⋅ tra ⋅ g
Greutatea Gveh [N] admisibilã a vehiculelor care circulã pe rampa de acces se determinã cu relatia: Gveh := madmveh ⋅ g
Lãtimea Bra [m] a rampei de acces din depozitul ecologic, cu valori recomandate între 6 6,5 m. Am ales Bra=6 m Lungimea Lra [m] a rampei de acces Lra=57.439 Grosimea tra [m] a rampei de acces, cu valori recomandate de 0,5 - 0,75 m. Aleg tra=0.6 Înclinarea δra [º] fatã de orizontalã a rampei de acces, cu valori recomandate între 6 - 8º. Aleg δra =7. Masa madmveh [kg] admisibilã a vehiculelor care circulã pe rampa de acces, cu valori Aleg madmveh= 50000 recomandate între 50000 - 55000 kg. In urma calculelor au rezultat: Gra=4.26* 10 6 Gveh= 4.905* 10 5 Freztot=2.001* 106 Faltotst=5.789* 10 5 Faltotdin=7.261* 10 5
42
Ceea ce rezulta ca : Factorul FSARAst de sigurantã împotriva alunecãrii rampei de acces, în regim static, cu valori recomandate mai mari decât 3 este: FSARA st
=
Freztot Faltotst
=
2.001 * 10 6 5.789 *10 5
= 3.457
Factorul FSARAdin de sigurantã împotriva alunecãrii rampei de acces, în regim dinamic, cu valori recomandate mai mari decât 2 este: FSRAdin
=
Freztot Faltotdin
=
2.001 * 10 6 7.261 * 10 5
= 2.756
Proiectarea hidraulică a rampei de acces Acest calcul evaluează dacă rampa de acces poate drena în mod adecvat apa provenită din precipitaţii. Apa care se adună în apropierea bazinului receptor şi se scurge în apropierea rampei trebuie drenată mai departe.
Schemă de calcul pentru drenajul rampei
Factorul de siguranţă (FS) este: FS =
Capacitate.de.curgere.a.rampei.de.acces Debitul .in.rampa.de.acces FSDRA =
Qcrra
+ Qdra
Qip
cu recomandarea ca factorul de siguranţă minim să fie mai mare de 1. Dacă debitul de scurgere de-a lungul drumului de acces este insuficient, atunci se poate alege un geocompozit de drenaj cu transmisivitate mai mare sau un canal de scurgere de suprafaţă care pot realiza o capacitate suplimentară de drenare.
43
Rampa de acces în secţiune transversală cu asigurarea scurgerii apei
Estimarea debitul Qip [mc/s] de precipitatii incident rampei de acces.Acesta se determinã cu relatia: : Qip := Cara ⋅ Ip ⋅ Abc
Qip
= 9. 574×
−4
10
(m3/s)
unde: Cara = 1 Ip – Precipitaţii (cm/oră); Ab.c. – suprafaţa ariei receptoare (m2). Debitul Qcrra [mc/s] de apã de precipitatii care pãtrunde prin calea de rulare a rampei de acces se determinã cu relatia: Q strat
= θ crra × p ra × Bra = 0,001 × 0.123 × 6 = 7,367 × 10 −4
(m3/s)
unde: θcrra – transmisivitatea stratului de bază (m3/(s⋅ m)), θ = 0,001 m3/(s⋅ m); pra – panta rampei de acces; Bra – lăţimea pantei (m). Debitul Qdra [mc/s] de apã de precipitatii care se infiltreazã în stratul de drenaj al rampei de acces se determinã cu relatia:
= k dra × p ra × Bra × t ra = 0,001 × 0.123 × 6 × 0,6 = 4,42 × 10 −4 unde: k – coeficient de permeabilitate a drumului (m/s); pra – panta rampei de acces; Bra – lăţimea pantei (m); tra – grosimea rampei (m). Qdra
FS =
(m3/s)
7,367 × 10 −4
+ 4,42 × 10 −4 = 1,231 9,574 × 10 − 4
Rezultă că rampa de acces poate drena în mod adecvat apa provenită din precipitaţii.
Protecţia geomembranei Acest calcul evaluează dacă greutatea roţii vehiculului de pe rampa de acces va dăuna sau va conduce la deteriorarea geomembranei. Factorul de siguranţă (FS) se calculează după cum urmează: Re zistenta.la .compresiune.la.deformare10% FS = Tensiune.de.contact FS =
σ penetrare σ contact 44
cu recomandarea ca factorul de siguranţă minim să fie 3, la deformare 10%. Estimarea tensiunii de contact a drumului σcontact: R 2 σ contact = σ pneu 2 ( R + t ra ) Raza efectivă a contactului pneului este definită ca fiind:
P r Rr = π σ × pneu
1/ 2
unde: σcontact – tensiunea de contact, (kN/m2); σpneu – presiunea pe pneuri, (kN/m2); Rr – raza efectivă, (m); tra – grosimea rampei (m); Pr – greutatea pe roată (kN). P r
=
Gveh npveh × nrpveh
=
490500 2× 4
= 61310
(N)
unde: npveh = 2; numarul de punti ale vehiculului; nr rotipeosie = 4 nr. de roti pe puntile vehiculului. Ştiind că presiunea pe pneuri, σpneu = 480000 N/m2 putem calcula raza efectivă: 1/ 2 61310 (m) = 0,202 Rr = × π 480000 0,202 2 4 σ contact = 480000 (N/m2) (0,202 + 0,6) 2 = 3.037 *10 De la un test în teren cu comportări reprezentative s-a determinat rezistenţa la compresiune, după cum se observă în graficul de mai jos care arată deformarea în funcţie de tensiunea de comprimare.
Variaţia deformaţiei cu tensiunea de comprimare a geomembranei
S-a ales σ penetrare = 350 kN/m2 . FS =
350000 30370
= 11.525 45
În cazul în care nici un test în teren nu este disponibil sau în cazul în care sistemul de acoperire urmează conturul rampei, este recomandată folosirea unui geotextil pentru a consolida rampa şi pentru a proteja geomembrana la penetrare.
2.12. Proiectarea şi construcţia sistemului de colectare a gazului Principalul scop al degazării la depozitele care acceptă deşeuri biodegradabile este de a preveni emisia de gaz în atmosferă datorită consecinţelor ei negative asupra mediului (gaz cu efect de seră). Dimensionarea instalaţiei de degazare se face pe baza prognozei producerii gazului de depozit. Pentru depozitele existente, este necesară efectuarea testelor de aspirare, iar rezultatele acestora se corelează cu prognoza teoretică, în măsura în care aceasta poate fi realizată. Sistemul de degazare trebuie să fie construit astfel încât să se garanteze siguranţa costrucţiei şi sănătatea personalului de operare. Întregul sistem de colectare a gazului trebuie construit perfect etanş faţă de mediul exterior şi trebuie să fie amplasat izolat faţă de sistemele de drenaj şi evacuare a levigatului,respectiv a apelor din precipitaţii. Poziţionarea elementelor componente ale sistemului de colectare a gazului nu trebuie să afecteze funcţionarea celorlalte echipamente, ale stratului de bază ori a sistemului de acoperire al depozitului. Materialele din care sunt construite instalaţiile trebuie să fie rezistente împotriva acţiunilor agresive generate de: - temperatura ridicată din corpul depozitului (până la 700C); - încărcarea provenită din greutatea corpului deşeurilor, a acoperirii de suprafaţă a depozitului, şi cea provenită din traficul utilajelor (compactorul, camioane etc.); - levigat şi condensat; - microorganisme, animale sau ciuperci. Sistemul de colectare şi transport al gazului trebuie amplasat astfel incât să nu obstrucţioneze operarea depozitului . O instalaţie activă de extracţie, colectare şi tratare a gazului este alcatuită din următoarele componente: - puţ de extracţie a gazului, cuprinzând conducte de drenaj; - conducte de captare a gazului; - statii de colectare a gazului; - conducte de eliminare si conducta principala de eliminare a gazului; - separator de condensat; - instalatie de ardere controlata a gazului / instalatie pentru valorificarea gazului; - instalatie desiguranta pentru arderea controlata; - componente de siguranta;
46
Schema sistemului de colectare a gazului de depozit
La proiectarea, construcţia şi operarea instalaţiei trebuie respectate anumite cerinţe tehnice. Puţurile pentru extracţia gazului trebuie să fie poziţionate în mod uniform în masa de deşeuri care generează gaz. Puţurile de gaz se amplasează pe cât posibil simetric şi la distanţă egală între ele (de circa 50 m). Puţurile se amplasează cât mai aproape de berme şi de căile de circulaţie, iar distanţa de la puţuri până la limita exterioară a corpului depozitului trebuie să fie > 40 m, pentru a cuprinde în zona de aspirare şi marginea depozitului. Puţurile de gaz trebuie să fie etanşe, pentru a nu permite pătrunderea aerului în interior; ele trebuie să fie rezistente, pentru a suporta tasarea corpului depozitului şi, de asemenea, să poată fi uşor reparate şi controlate.Puţul de gaz este alcătuit dintr-un filtru vertical cu diametrul > 80 cm, poziţionat în interiorul corpului depozitului, realizat din pietriş sau criblura, şi în care este inglobată conducta de drenaj cu diametrul interior de minimum 200 mm.
47
Partea superioara a unui put de gaz intr-un depozit acoperit
Această dispunere a elementelor asigură o extracţie uniformă a gazului generat în corpul depozitului cu o suprapresiune. Pentru calcularea numărului de puţuri de gaz se ţine seama de faptul că 1 metru de conductă filtrantă cu o secţiune minimă de >250 cm 2 captează aprox. 2m3 de gaz pe oră. Pereţii conductelor filtrante trebuie să fie perforaţi, diametrul perforaţiilor depinde de dimensiunile granulelor din filtrul cu pietriş sau criblură. Deoarece permeabilitatea materialului filtrant trebuie să fie de cel puţin 1x10-3 m/s, se foloseşte un material cu d=16-32 mm. Diametrul perforaţiilor trebuie să fie mai mic de 0,5xd, adică 8-12 mm. Se utilizează conducte cu perforaţii rotunde, deoarece au rezistenţă mai mare la deformare, sunt mai stabile faţă de forţele rezultate din procesele de tasare în corpul depozitului şi rezistă mai bine la forţele de forfecare. Conductele trebuie să fie prevăzute cu sisteme de înfiletare, pentru a asigura prelungirea puţului de gaz pe perioada de operare a depozitului.
48
După închidere, trebuie să se evite atât pătrunderea aerului şi a apei din precipitaţii în corpul depozitului în jurul puţurilor de extracţie a gazului, cât şi emisiile de gaz în stratul de recultivare. La extremitatea superioară a puţului de gaz se aplică o conductă etanşă peste conducta filtrantă. Conducta etanşă trebuie să aibă un capac cu sistem de înfiletare, pentru a se asigura controlul conductei filtrante, care se scurtează periodic, corespunzător tasărilor din corpul depozitului. Capacul este prevăzut cu o instalaţie pentru prelevarea probelor de gaz şi măsurarea temperaturii. În forma sa finală puţul de gaz este prevăzut cu un dispozitiv de acoperire şi închidere, pentru evitarea influenţelor climatice şi a manipulărilor nepermise ale instalaţiilor de siguranţă. În cazul depozitelor nou construite se începe instalarea puţurilor de gaz după ce stratul de deşeuri a atins înălţimea de aproximativ 4 m. Baza puţului trebuie să fie amplasată la cel puţin 2 - 3 m deasupra stratului de drenaj pentru levigat, pentru a se evita apariţia unor forţe de presiune peste limita admisă pe stratul de drenaj pentru levigat şi pe stratul de impermeabilizare a bazei depozitului. Cu ajutorul unor dispozitive de tragere în formă de cupolă, puţurile de gaz sunt înălţate odată cu creşterea în înălţime a corpului depozitului până la nivelul maxim de umplere al acestuia. Fiecare puţ de extracţie a gazului trebuie să fie conectat la una dintre staţiile de colectare a gazului prin intermediul unei conducte de captare. Conductele de captare a gazului se instalează cu o pantă de cel puţin 5% faţă de staţia de colectare a gazului, pentru a se evacua apa provenită din condens în interiorul conductei. Se recomandă pantele mai mari, pentru a suporta eventualele tasări şi surpări din corpul depozitului, fără a provoca deteriorări ale conductelor. Diametrul conductei de captare trebuie să fie ≥ 90 mm. Conductele trebuie să fie acoperite şi protejate de îngheţ la suprafaţa depozitului, printr-un strat de pământ sau deşeuri cu o grosime > 80 cm, pentru a evita îngheţarea apei provenite din condensat care poate duce la deteriorarea armăturilor şi a echipamentelor, şi la deformarea sau obturarea secţiunii conductei. În cadrul depozitului întâlnim mai multe tipuri de descompuneri: - descompunere aerobică Deşeuri degradabile + O2 → CO2 + H2O + biomasă + căldură CH aOb N c
+
1 4
( 4a − 2b − 3c)O2
→ CO + 2
1 2
( a − 3c) H 2 O + c NH 3
- descompunere anaerobică (nemetanogenă) – faza acidă Deşeuri degradabile → CO2 + H2O + biomasă + acizi organici - descompunere anaerobică (metanogenă) – faza acidă 4H 2 +C O 2
→ CH 4 + 2 H 2 O
C H 3 COOH → CH 4
+ C O2 49
Depozitele de deşeuri generează, de obicei, gaz o perioadă de 5 – 20 ani.În mod obişnuit, stratul de aerisire (ventilaţie) de deasupra deşeurilor are grosimea de 12 – 30 cm. Conducta de aerisire (de obicei, secţiunea scurtă de sub geomembrană este perforată) conduce gazul către sistemul cu flacără sau către sistemul de colectare. Proiectarea se face prin încercări şi este supusă erorilor. Regula este de o conductă de aerisire la 7500 m3 de deşeuri.
Calculul cantităţii de metan generată în anul curent Q = LO × R( e − kc
− e−
kt
)
(m3/an)
unde: Lo – potenţialul de generare a metanului, m3/tonă de deşeuri; R – media anuală a vitezei acceptate de depunere a deşeurilor, tone/an; k – constanta de generare a gazului de depozit, an-1; c – timpul estimat pentru închiderea depozitului, ani; t – timpul scurs de la deschiderea depozitului, ani; R
= 10 −3 × V depan × ρ dc = 10 −3 × 4.845 *10 5 × 800 = 3.876 *10 5 (tone/an)
unde: Vdepan este volumul util al depozitului ecologic, în m3; ρdc – masa volumică a reziduurilor după depozitare şi compactare, în kg/m3. Ştiind că potenţialul de generare al metanului (Lo) este de 140 m3/tonă de deşeuri, constanta de generare a gazului de depozit (k) este de 0,12 an -1, timpul estimat pentru închiderea depozitului (c) este de 2 ani, iar timpul scurs de la deschiderea depozitului este de 21 de ani (19+2), rezultă: Q
= 140 × 3.876 *10 5 (e −0,12×2 − e −0,12×21 ) = 4,029 × 10 7
(m3/an)
Estimarea fluxului de gaz Masa fluxului de gaz de la suprafaţa unui depozit de deşeuri variază în spaţiu şi timp la un anumit depozit. Prin urmare cantitatea de gaze produse din deşeuri depinde de tipul de deşeuri, anul, temperatura, umiditate, căile de extracţie sau de ventilare a gazelor si de presiunea barometrica. Pentru depozitele de deşeuri controlate, cu grad ridicat de descompunere valorile merg până la circa 0,037 m3/kg de deşeuri umede pe an, în scopul proiectării duratei de viata a celulei. Thiel recomandă o rată de generare a gazului (r g) de 6.24⋅ 10-3 m3/kg/an pentru depozitele de deşeuri municipale solide în nord-vestul Statelor Unite. q gazgen
r g × (h1
+ h2 ) × ρ dc 6,24 × 10 −3 × (7 + 15) × 800 = = = 3,482 × 10 −6 (m3/(s∙m2)) 365 × 24 × 3600 365 × 24 × 3600
unde: q gazgen - Debitul specific de gaz de fermentatie produs în depozitul ecologic (mai precis viteza de propagare a gazului generat) (m3/(s∙m2)); r g - rata de generare a gazelor din depozitul de deşeuri (m3/kg/an); h1,h2 – adâncimea, respectiv supraînălţarea depozitului (m); ρdc – masa volumică a reziduurilor după depozitare şi compactare, în kg/m3.
50
Permeabilitatea necesara a stratului de drenaj al gazelor Permeabilitatea necesară a stratului de drenaj gaze cunoscând debitul gazelor din depozit, presiunea maximă a gazelor şi distanţa dintre benzile de drenaj pot fi calculate după cum urmează: q gazgen × γ gaz × L2 3,482 × 10 −6 × 1280 × 20 2 θ necesar = = = 1,114 × 10 −6 (m2/s) 8 × p max gaz 8 × 2000 unde: θnecesar - permeabilitatea necesară a stratului de drenaj a gazelor (m2/s); q gazgen - debitul de gaz de fermentatie în depozit (m3/(s∙m2)); γgaz - greutatea specifică a gazului (kN/m 3), γgaz = 12.80 N/m3; L - distanţa dintre conductele de drenaj (m), L = 20 m; pmaxgaz – presiunea maximă a gazului (kPa), pmaxgaz = 2000 kPa.
Permeabilitatea finală a stratului de acumulare se corectează cu indicii de corecţie corespunzători, astfel: θ final = θ necesar × FS × RF in × RF cr × RF cc × RF bc
unde: θfinal – valoarea finală a permeabilităţii stratului, m2/s; FS – factor general de siguranţă, FS = 2; RFin – factor de reducere a turbulenţei (intruziune), RFin = 1,2; RFcr – factor de reducere datorat fluajului, RFcr = 1,4; RFcc – factor de reducere datorat colmatării chimice, RFcc = 1,2; RFbc – factor de reducere datorat colmatării biologice, RFbc = 1,5. θ final
= 1,114 × 10 −6 × 2 × 1,2 × 1,4 × 1,2 × 1,5 = 6,74 × 10 −6
(m2/s)
Permeabilitatea hidraulica în funcţie de permeabilitatea gazului Permeabilitatea gazului poate fi convertită la o permeabilitate hidraulică pentru acelaşi mediu de drenaj. µ gaz × ρ H O × g × θ final θ H O = µ H O × ρ gaz × g 2
2
2
unde: θH20 = permeabilitatea hidraulică (m2/s); θfinal = permeabilitatea gazului (m2/s); μgaz = vâscozitatea dinamică a gazului (N∙s/m 2), μgaz = 1,32 N∙s/m2; μH20 = vâscozitatea dinamică a apei (N∙s/m2), μH20 = 1,01x10-3 N∙s/m2; ρgaz = greutatea volumică a gazului (kg/m3), ρgaz = 128 kg/m3; ρH20 = greutatea volumică a apei (kg/m3), ρH20 = 1000 kg/m3. θ H O 2
=
1,32 × 1000 × 9,81 1,01 × 10
−3
× 128 × 9,81
× 6,74 × 10 −6 = 6,751 *10 −5
(m2/s)
Proiectarea se face prin încercări şi este supusă erorilor. Regula este de o conductă de aerisire la 7500 m3 de deşeuri. nr puturigaz
=
V u .d .e. 7500
=
116,245 *10 5 7500
= 1550
(puţuri)
51
2.13. Închiderea depozitelor de deşeuri Sistemul de acoperire trebuie să realizeze o izolare a masei deşeurilor faţă de apele pluviale şi în acelaşi timp, în cazul deşeurilor biodegradabile, să asigure o umiditate optimă în interiorul masei de deşeuri, care să favorizeze descompunerea materiei organice. În ceea ce priveşte gazul de depozit, sistemul de acoperire trebuie să asigure atât prevenirea pătrunderii aerului în masa de deşeuri, cât şi evacuarea controlată a gazului de fermentaţie printr-un sistem de conducte şi puţuri. Sistemul de acoperire al unui depozit de deşeuri este format din: - strat pentru acoperirea deşeurilor (geotextil); - strat pentru colectarea şi evacuarea gazului de depozit; - strat de impermeabilizare (argilă-geomembrană); - strat pentru colectarea şi evacuarea apelor pluviale; - strat de sol vegetal. Pe suprafaţa nivelată a deşeurilor se aplică un strat de susţinere cu o grosime de 50-100 cm, care se nivelează. Ca material pentru stratul de susţinere se pot utiliza deşeurile din construcţii şi demolări, pământul excavat, cenuşa, deşeurile minerale adecvate sau materiale naturale. Stratul de susţinere nu are voie să conţină componente organice (lemn), materiale plastice, asfalt cu conţinut de gudron, fier / otel şi metale. Marimea maximă a granulelor materialului nu poate depăşi 10 cm. Stratul de susţinere trebuie să fie omogen şi rezistent la eforturi în mod uniform, suprafaţa trebuie să fie plană şi nivelată. Stratul de recultivare se realizează cu o grosime totală ≥ 1,00 m. La realizarea stratului de recultivare, utilajele pot circula numai pe căile de circulaţie amenajate în acest scop. Stratul de recultivare nu se compactează. Stratul de recultivare constă dintr-un strat de reţinere a apei (d ≥ 85 cm), din stratul de sol vegetal (d ≥ 15 cm), precum şi din vegetaţie (gazon). Plantarea tufişurilor este permisă numai după 2 ani de la plantarea gazonului. Pot fi plantate numai specii de tufişuri cu rădăcini scurte. Materialul pentru stratul de reţinere a apei constă din nisip uşor coeziv şi din pietriş. Nivelarea ultimului strat de deşeuri, înainte de aplicarea sistemului de impermeabilizare a suprafeţei, trebuie să se realizeze în conformitate cu proiectul aprobat. Pentru a evita apariţia deteriorărilor stratului de impermeabilizare, pe o adâncime de 1 m sub stratul de susţinere nu se depun deşeuri de nămol, deşeuri voluminoase sau de materiale dure (lemn, fier, pietre dure cu dimensiuni mai mari de 10cm). Panta minimă a suprafeţei deşeurilor nivelate trebuie să fie calculată în funcţie de mărimea prognozată a tasărilor, astfel încât panta finală, după stingerea tasărilor, să fie minimum 5%. Pe suprafeţele realizate cu panta minimă se prevăd numai şanţuri scurte de scurgere pentru apa din precipitaţii, de circa 50 – 80 m. Dacă se realizează şanţuri mai lungi pentru scurgerea apei din precipitaţii, atunci trebuie prevazută o rigolă din masă plastică, pentru a proteja stratul de impermeabilizare împotriva eroziunii. Depozitele cu înclinări ale taluzului între 1:3 şi 1:5 trebuie să prezinte berme speciale în vederea realizării drumurilor de acces. Bermele se construiesc la fiecare 10 metri înălţime şi executate cu o pantă de 2,5 – 3% înspre interiorul corpului depozitului, pentru a preîntâmpina posibile accidente. 52
Model de construcţie pentru berme
Înspre partea exterioară a bermelor se aplică o delimitare din pietre sau o bandă de limitare şi atenţionare vizibilă (în roşu / alb). Lăţimea minimă a bermelor este de 5m; pe berme se circulă numai într-o singură direcţie (sens unic), deoarece întâlnirea utilajelor unele cu altele este permisă numai la o lăţime mai mare a căii de circulaţie. Drumurile bermelor trebuie să prezinte pante în direcţia de mers de maxim 8%, iar panta minimă nu poate fi mai mică de 1,5% (pentru a asigura scurgerea apei din precipitaţii). Pentru colectarea şi evacuarea rapidă a apei din precipitaţii infiltrată prin stratul de recultivare, este absolut necesară amenajarea unui strat de drenaj. Stratul mineral de drenaj trebuie să aibă o grosime uniformă minimă de 30 cm, pe toată suprafaţa corpului depozitului. Acest strat de drenaj se aplică direct peste geotextilul de protecţie de deasupra stratului de impermeabilizare minerală sau de deasupra stratului sintetic de impermeabilizare (PEHD). Pe durata construcţiei trebuie să se ţină seama ca straturile de impermeabilizare să nu fie deteriorate prin trecerea cu maşini peste ele. Amenajarea se face prin intermediul unor drumuri de acces special amenajate şi cu utilaje uşoare, cu şenile. Panta stratului de drenaj trebuie să fie de cel puţin 5%, panta maximă admisă este de 33%. La o pantă mai mare de 10% trebuie să fie prezentată dovada stabilităţii stratului în funcţie de caracteristicile efective ale materialelor din care este alcătuit. Nu este permisă instalarea de conducte de colectare a gazului în interiorul stratului de drenaj pentru apa din precipitaţii. Stratul de drenaj se amenajează până la marginea rigolei perimetrale a sistemului de colectare a apei de la baza depozitului.
53
Modul de aplicare a stratului de drenaj pentru apa din precipitaţii
În cazul depozitelor cu suprafaţă mare, pantă mică şi timp lung de scurgere a apei din precipitaţii, se amenajează conducte de scurgere în stratul de drenaj, pentru ca apa să poată fi evacuată direct în rigola perimetrală. Panta conductelor de scurgere trebuie să fie >1,5%, după stingerea tasărilor. Pentru o evacuare rapidă şi fără efecte negative a apei provenite din precipitaţii din stratul de drenaj şi de pe suprafaţa depozitului, se amenajează în jurul întregului depozit o rigolă perimetrală. Profilul şi dimensiunile rigolei se calculează în funcţie de indicele de ploaie maximă într-un interval de 5 ani. Rigola poate fi amenajată din criblură sau pietriş rezistent la eroziune, sau sub forma unei rigole dalate sau pereate. Trebuie să fie evitate pe termen lung eventualele antrenări ale materialului de construcţie al rigolei prin acţiunea apei.
Stabilitatea pantei Acest calcul al stabilităţii pantei utilizează un model analitic pentru a determina factorul de siguranţă a unei pante acoperite cu un geosintetic armat. Calculul presupune că nu sunt prezente forţe de infiltraţie, metoda gradientului (pantei hidraulice) putând fi utilizată pentru a determina transmisivitatea necesara geocompositului de drenaj.
L pa
=
h2 sin β
=
15 sin 18 0
= 51,305
(m)
unde: Lpa este lungimea pantei (m); h2 este supraînălţarea peste sol a depozitului (h 2=15 metri); 54
β este unghiul de taluz al supraînălţării (β=170).
= Lpa −
La
h sv tan β
= 51,305 −
1 tan 17 0
= 48,034
(m)
unde: La este lungimea pantei părţii active (m); hsv este inaltimea stratului de acoperire (m); N p
= W p =
h sv
2
2 × cos β × tan β 2
× ρ sv × g =
12 2 × cos 17 2
0
× tan 17
0
× 1835 × 9.81 = 3.219 *10 4 (N)
unde: Np este reacţiunea normală a părţii pasive; ρsv este densitatea solului vegetal din stratul de acoperire, ρsv = 1835 kg/m3. W a
2 h sv × cos β 12 × tan 17 0 × ρ sv × g = 48,034 × 1 − = La × h sv − × 1835 × 9.81 2 2
⇒ W a = 8.619 *10 5 (N) F aap
= W a × sin β = 8.619 *10 5 × sin 17 0 = 2.52 *10 5
(N)
Forta Foap [N/m] specificã care se opune alunecãrii acoperirii de pe pantã se determinã cu relatia: Foap
:= Wa ⋅ cos ( β) ⋅ tan ϕsvbs ⋅
F oap
= 3. 525×
+ casvabs ⋅ La + 180 π
Wp
⋅ tan ψsva ⋅
+ 180 π
csv
⋅ hsv
sin ( β)
cos ( β)
5
10 N/ m
unde: Wa [N/m] este forta specificã de greutate a acoperirii de pe pantã Unghiul φsvags [º] de frecare între solul vegetal de acoperire si geosinteticul permeabil, cu valori recomandate între 15 - 25º. Aleg φsvags =22⁰ Coeficientul casvags [Pa] de adeziune a solului vegetal de acoperire la geotsinteticul permeabil. Ca = 0 kN/m2; Coeficientul csv [Pa] de coeziune a solului vegetal de acoperire. Csv=0 Unghiul ψ sva [º] de frecare internã în solul vegetal de acoperire, cu valori recomandate între 25 - 38º. ψ sva = 30⁰ Factorul FSAAP de sigurantã împotriva alunecãrii acoperirii de pe pantã, atunci când se utilizeazã geosintetic neranforsat, care trebuie sã aibã valori mai mari decât 1, se determinã cu relatia: FSAAP
:=
Foap Faap
FSAAP
= 1.399
Verificarea stabilitãtii pantelor în cazul utilizarii la acoperire a geosinteticului ranforsat 55
Considerând: Rezistenţa la tracţiune a geosinteticului de armare, Tfinal = 40 kN/m; Factorul de reducere pentru daune de instalare, RFid = 1,3; Factorul de reducere pentru fluaj, RFcr = 2,4; Factorul de reducere pentru colmatare chimică/ biologică, RF cbd = 1,3; Factorul de reducere pentru cusături, RFsm = 1. Rezistenţa admisibilă la tracţiune a geosinteticului armat (Tadm) se calculează după cum urmează: T adm
=
T = T adm
T final RF id × RF cr × RF cbd × RF sm
=
40000 1,3 × 2,4 × 1,3 × 1
= 9862
(N/m)
= 9862
(N/m)
Forta Foapgsr [N/m] specificã care se opune alunecãrii acoperirii de pe pantã, atunci când se utilizeazã geosistetic ranforsat, se determinã cu relatia: Foapgsr
Foapgs r := Wa ⋅ c os( β ) ⋅ tan
= 3.623×
5
10
φsvbs ⋅ π + casvabs ⋅ La + Tramfgs +
Wp ⋅ tan
ψ sva ⋅ π + 180
c s v ⋅ hs v sin ( β )
co s( β )
180
Factorul FSAAPgsr de sigurantã împotriva alunecãrii acoperirii de pe pantã, atunci când se utilizeazã geosintetic ranforsat, care trebuie sã aibã valori mai mari decât 1, se determinã cu relatia: FSAAPgsr :=
Foapgsr Faapgsr
FSAAPgsr
= 1.438
Unde : Faapgsr=2.34*105 [N/m] este forta specificã care produce alunecarea acoperirii de pe pantã, atunci când se utilizeazã geosistetic ranforsat.
Stabilitatea pantei la forţele seismice Calculul stabilităţii pantei utilizează o analiza pseudo-statică pentru a determina factorul de siguranţă (FS) al unei pante acoperite cu geosintetic. Aceasta presupune că nu sunt prezente forţe de infiltraţie. Poate fi folosită metoda gradientului pentru a calcula transmisivitatea necesară a geocompozitului de drenaj pentru a asigura drenajul şi scurgerea adecvate. Este necesară o analiză seismică în cazul în care site-ul a cunoscut o acceleraţie orizontală de 0,1⋅ g sau mai mult, în ultimii 250 de ani. Coeficientul seismic corespunzător fiecărei zone, C S Număr de daune Scara Mercalli Daune minore V şi VI 0,03 – 0,07 Daune moderate VII 0,13 Daune majore VIII şi mai mult 0,27
56
