GAZ SKŁADOWISKOWY

Od intensywności gazu składowiskowego zależą warunki wewnętrzne takie jak temperatura, pH, zasadowość, potencjał redox i uwodnienie oraz warunki zewnętrzne, czyli temperatura zewnętrzna i ciśnienie atmosferyczne.

Procentowy udział składników gazu składowiskowego (objętościowo)
Metan CH4 15-60% Dwutlenek węgla CO2 10-40% Azot N2 1-6% Tlen O2 1-8% Siarkowodór H2S 1%

Na składowisku prowadzonym metoda beztlenową końcowymi metodami biodegradacji substancji organicznej jest niewielka ilość masy bakteryjnej i biogaz, który składa się głownie z metanu i dwutlenku węgla. Do kilku procent biogazu łącznie mogą stanowić domieszki łatwo lotnych związków chemicznych (merkaptan etylowy, aldehyd octowy, siarkowodór i amoniak). Mogą występować również inne substancje jednak są to już ilości śladowe. Według reakcji stechiometrycznej dla przyjętego modelu rozkładu przykładowego węglowodanu ( (C₆H₁₀O₅) +H₂O·3CO₂+ 3CH₄) z obliczeń wynika to, że w warunkach normalnych z masy 162 kg celulozy oraz 18 kg wody tworzy się 3x22,4m³ dwutlenku węgla oraz 3x22,4m³ metanu. Z tej proporcji można obliczyć, że z 1 kg tego węglowodanu można teoretycznie otrzymać 0,415m³ dwutlenku węgla i tyle samo metanu.

Wyliczone ilości teoretyczne jednak odbiegają znacznie od wartości mierzonych w praktyce, czyli na składowisku, gdzie mają miejsce również procesy tlenowe, część substratów zużywana jest przez bakterie, a dodatkowo dwutlenek węgla ulega rozpuszczaniu w wodzie obecnej w masie odpadów. Z 1 tony odpadów komunalnych surowych można uzyskać od 50 do 120m³ biogazu. Intensywność tego biogazu zmienia się w czasie, a intensywne wydzielanie gazu rozpoczyna się po około 2 latach od zamknięcia składowiska i trwa przez około 20 lat.

Skład chemiczny gazu skaładowiskowego stabilizuje się dopiero w fazie metanogenezy, a po osiągnięciu tej fazy średni skład gazu jest zwykle taki:

• CH₄ około 60%

• CO₂ około 40%

Do pewnego czasu nie praktykowano ujmowania drenażem gazu składowiskowego. Dopiero po nieszczęśliwych wypadkach ( eksplozja w Polsce w Nowosolnej koło Łodzi w 1991r.) takich jak śmiertelne zatrucia ludzi projektanci zwrócili uwagę na konieczność stosowania drenażu gazu składowiskowego. Gaz ten może penetrować grunt na duże odległości od złoża odpadów we wszystkich kierunkach, znajdując ujście w szczelinach fundamentów, studzienkach lub pomieszczeniach piwniczych, a to prowadzi do zagrożeń wywołanych eksplozją lub samozapłonem. Taka mieszanina metanu z powietrzem jest więc wybuchowa.

Migrujący biogaz powoduje również niebezpieczeństwo uduszenia ludzi lub zwierząt w miejscach jego gromadzenia. Długotrwałe przebywanie w atmosferze nawet rozrzedzonego gazu powoduje zagrożenie zachorowania na choroby nowotworowe ( za sprawą domieszkowych substancji toksycznych). Obecny w glebie biogaz blokuje dostęp tlenu do korzeni roślin i powoduje ich obumieranie. Innymi zagrożeniami jakie wywołuje gaz składowiskowy jest jego wpływ na efekt cieplarniany. Zarówno dwutlenek węgla jak i metan należą do gazów silnie zwiększających ten efekt. Jak się ocenia około 10% metanu odpowiedzialnego na efekt cieplarniany pochodzi ze składowiska śmieci.

W nowoczesnych rozwiązaniach technologicznych składowisk gaz składowiskowy ujmuje się drenażem i utylizuje jako paliwo energetyczne. I tak 1m³ biogazu o zawartości 60% CH₄ i 40% CO₂ posiada równowartość energetyczną:

• 0,516 kg ciężkiego oleju opałowego

• 0,51 dm³ lekkiego oleju opałowego

• 1,51 kg drewna

• 0,65 m³ gazu ziemnego GN-50

W krajach wysoko rozwiniętych biogaz utylizuje się, co przynosi duże korzyści. Może on być zamieniany na energię elektryczną za pośrednictwem silników gazowych, natomiast bezpośrednio spalany, może być wykorzystywany do otrzymywania gorącej wody lub pary, która później może służyć do ogrzewania obiektów pomocniczych znajdujących się w obrębie składowiska, a także obiektów poza terenem składowiska (np. bazy transportowe, budynki mieszkalne czy zakłady przemysłowe).

OCHRONA ŚRODOWISKA PRZED ODCIEKAMI

Działania, jakie są przede wszystkim najważniejsze, aby nie dopuszczać do skażenia wód i gruntów odciekami ze składowiska polegają w pierwszym rzędzie na właściwym wyborze lokalizacji terenu pod składowisko, a w tym zwłaszcza ze względu na warunki hydrologiczne takie jak:

• Rodzaj i miąższość gruntu (współczynnik filtracji, właściwości mechaniczne gruntu, obecność spękań i szczelin)

• Poziom występowania wód gruntowych, kierunki spływu wód, prędkość i natężenie przepływu, przeznaczenie użytkowe wód

• Usytuowanie składowiska względem zlewni wód, wahania stanu wód w rzekach, wysokość opadu atmosferycznego

We wstępnej fazie założeń koncepcyjnych (projektowych) niezbędne jest wykonanie planu sytuacyjnego składowiska w skali maksymalnej 1:2500. Muszą być uwzględnione cech topograficzne i rzeźba terenu, istniejące zbiorniki wodne oraz tereny przyległe z zaznaczeniem dróg, cieków wodnych, budynków i ważniejszych obiektów.

W dokumentacji należy również uwzględnić przekroje geologiczne, grubość warstwy humusowej oraz objętość materiału przykrywającego, który jest dostępny na składowisku. Powierzchnia takiego składowiska powinna być wyprofilowana z lekkim spadkiem w kierunku jego powierzchni bocznych, które gwarantują spływ wód deszczowych. Jeśli występują na takim terenie cieki wodne należy przełożyć ich bieg. Istotną sparwą do utworzenia takiego składowiska są również warunki lokalizacyjne. Muszą one być dokładnie rozważone z punktu widzenia oddziaływania składowiska na środowisko, zgodnie z Zarządzeniem Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa.

WŁAŚCIWA EKSPLOATACJA SKŁADOWISKA

Organizacja robót na składowisku uporządkowanym wymaga stosowania wyspecjalizowanego sprzętu (spycharki, spychorówniarka, kompaktor ).

Na powierzchni z nieznacznym spadkiem odpady układa się warstwami o grubości 20-30 cm, po czym wałuje i zagęszcza kompaktorem, a w przypadku dużych spadków odpady sypie się warstwami o grubości 2m.

Taka warstwę o grubości 2m, a także po zakończeniu dnia roboczego złożone odpady przysypuje się warstwą interną (np. gruz budowlany, stłuczka szklana, piasek), aby uniemożliwić dostęp gryzoni, ptactwa, owadów do warstwy śmieci. Grubość takich pojedynczych warstw po zagęszczeniu nie powinna przekraczać 2,5m. Usypywanie takich warstw prowadzi się tak, aby boki i czoło skarp były nachylone pod katem nie większym niż 30°, ze względu na poruszanie się sprzętu po skarpach.

Odpady układane są w kwaterach i zagęszczane kompaktorami.

Takie zagęszczanie spełnia dwie role. Zmniejsza objętość zajmowaną przez odpady i ogranicza dostęp tlenu, a tym samym umożliwia dominację procesów anaerobowych w składowanych odpadach. Praca kompaktora zapewnia wysoki stopień zagęszczenia odpadów. Wobec braku kompaktora rolę maszyn do zagęszczania odpadów pełnią spycharki. Pełne pokrycie terenu odpadami i ugniecenie wymaga kilkakrotnego przejazdu spycharki celem zagęszczenia odpadów znajdujących się w przestrzeni między gąsienicami po pojedynczym przejeździe.

Po prawidłowym zageszczeniu współczynnik zagęszczenia (czyli stosunek grubości warstwy w stanie zagęszczonym do grubości warstwy świeżo usypanej) zawiera się w przedziale od 0,5 do 0,8.

Warstwy układane są w kwaterach ze spadkiem w jednym kierunku na terenie całego składowiska. Grubość zewnętrznej warstwy izolacyjnej składowiska jest uzależniona od przewidywanego użytkowania terenu po zakończeniu eksploatacji i wynosi 0,5-1,0m. warstwę tę może stanowić ziemia lub piasek.

Składowisko jako obiekt inżynierski w fazie projektowania wymaga podejścia geotechnicznego (określenia stateczności gruntów pod projektowanym składowiskiem, warunków układania odpadów, formowania skarp i innych, gwarantujących stateczność hałdy odpadów). Nieprzestrzeganie tych zasad może prowadzić do osunięcia skarp.

Tak jak w mechanice gruntów wyznacza się współczynnik stateczności W_s ( stosunek sił wiążących do ścinających). Współczynnik ten związany jest bezpośrednio z nachyleniem skarp i cechami tiksotropowymi masy złoża.

Cechy tiksotropowe złoża odpadów mogą silnie zmieniać się pod wpływem dodatku osadów ściekowych oraz tiksotropowych materiałów stosowanych na warstwy przykrywające. Z tego względu dla składowisk o cechach tiksotropowych (np. z udziałem osadów ściekowych) wymaga się uformowania skarp o nachyleniu 1:4, a nawet 1:7, podczas gdy składowiska bez dodatku osadów mogą mieć skarpy o nachyleniu 1:25. Przyjmuje się na ogół nachylenie 1:3, natomiast u podnóża pagórka 1:8.

Odpady nadające się do składowania na składowiskach odpadów komunalnych to:

• Odpady osiedlowe (domowe oraz zbliżone do domowych)

• Z zakładów pracy

• Odpady wielkogabarytowe ( z mieszkań, hoteli)

• Odwodnione osady ściekowe

• Odpady rolnicze

Zabrania się składowania i przyjmowania na składowisku komunalnym odpadów ropopochodnych oraz posiadających właściwości toksyczne i wybuchowe.