povrsinska odlagalista otpada 2007

POVRINSKA ODLAGALITA OTPADA

Interna skripta

dr. sc. elimir Veinovi Prof. dr. Predrag Kvasnika

Zagreb, 2007.

Rudarsko-geoloko-naftni fakultet

Povrinska odlagalita otpada interna skripta 1

I

UVODNO O OTPADU

1. GEOTEHNOLOGIJA KAO DIO INENJERSTVA ZA ZATITU OKOLIA (ENVIRONMENTAL ENGINEERING)

2. OPENITO O GOSPODARENJU OTPADOM I ZBRINJAVANJU OTPADNOG MATERIJALA

II

ODLAGALITA

3. GEOTEHNIKE OSOBITOSTI ODLAGALITA OTPADA - SANITARNO ODLAGALITE KAO GEOTEHNIKI OBJEKT

3.1. PROBLEMATIKA ISTRANIH RADOVA

3.2. PROBLEMATIKA OPEG NASIPA

3.2.1. Ugradnja materijala

3.2.2. Stabilnost pokosa

3.2.3. Slijeganje

3.2.4. Brtveni slojevi

3.2.5. Drenani slojevi

4. VRSTE I SVOJSTVA OTPADNIH MATERIJALA 4.1. KVALITATIVNE KARAKTERISTIKE OTPADNIH MATERIJALA

4.1.1. Fizika svojstva

4.1.1.1. Gustoa i jedinina teina otpada

4.1.1.2. Vlanost

4.1.1.3. Granulometrijski sastav

4.1.1.4. Adsorbcijski kapacitet



4.1.1.5. Propusnost kompaktiranog otpada

4.1.2. Mehanika svojstva

4.1.2.1. Deformabilnost otpada

4.1.2.2. Komentari glede slijeganja

4.1.2.3. vrstoa otpada

4.1.3. Kemijska svojstva

4.1.4. Bioloka svojstva

4.2. KVANTITATIVNE KARAKTERISTIKE OTPADNIH MATERIJALA

4.3. STARENJE I PROMJENE KARAKTERISTIKA OTPADNIH MATERIJALA

TIJEKOM VREMENA

4.4. PROBLEMATIKA ODLAGALINIH FLUIDA

4.4.1. Nastanak,vrste i karakteristike odlagalinih fluida

4.4.1.1. Filtrat

4.4.1.2. Odlagalini plinovi

4.4.2. Izdvajanje i tretman odlagalinih fluida

4.4.2.1. Izdvajanje i tretman filtrata

4.4.2.2. Izdvajanje i tretman odlagalinog plina

5. IZGRADNJA ODLAGALITA I EKSPLOATACIJA 5.1. ODABIR LOKACIJE ODLAGALITA

5.1.1. Inenjersko-geoloka i hidrogeoloka situacija

5.1.2. Geomehaniki istrani radovi

5.2. VRSTE ODLAGALITA S OBZIROM NA TEHNOLOGIJU ODLAGANJA

OTPADNIH MATERIJALA

5.3. ELEMENTI ODLAGALITA OTPADA I NJIHOVO PROJEKTIRANJE

5.3.1. Temeljni zatitni sustav

5.3.2. Pokrovni zatitni sustav

5.3.3. Specifinosti pojedinih slojeva unutar sustava

5.3.3.1. Temeljno tlo

5.3.3.2. Brtveni slojevi

5.3.3.3. Drenani slojevi

5.3.3.4. Zatitni i prijelazni slojevi

5.3.3.5. Rekultivirajui sloj

5.3.4. Odlagalita s prirodnim priguenjem

5.3.5. Tijelo odlagalita - otpad i slojevi za privremeno (dnevno) prekrivanje otpada

5.3.6. Vertikalni/boni zatitni sustav slojeva



5.4. IZGRADNJA ODLAGALITA U UEM SMISLU RIJEI

5.4.1. Priprema polja, odlaganje, rasprostiranje i zbijanje otpada

5.4.2. Stabilnost kosina i erozija

5.4.3. Obrada voda povrinskog dotoka

5.5. PRATEI OBJEKTI ODLAGALITA I INFRASTRUKTURA

5.6. AKTIVNOSTI ZA VRIJEME RADA ODLAGALITA

5.7. OCJENA SIGURNOSTI ODLAGALITA

5.8. ZATVARANJE ODLAGALITA I ODRAVANJE/UPORABA NAKON

ZATVARANJA

5.8.1. Ozelenjavanje

5.8.2. Izgradnja objekata iznad tijela odlagalita

5.9. NAKNADNA MJERENJA NA ODLAGALITIMA

5.9.1. Podzemna voda

5.9.2. Slijeganje

5.9.3. Produkcija odlagalinih fluida

5.9.4. Emisija zraenja

5.10. ANALIZA EKONOMINOSTI

6. SANACIJA POSTOJEIH NESANITARNIH ODLAGALITA 6.1. POSTUPCI SANACIJE IN SITU

6.2. POSTUPCI SANACIJE EX SITU

7. ODLAGANJE POSEBNOG OTPADA

III

ZAGAENO TLO

8. GEOTEHNOLOGIJA PRI SANACIJI ZAGAENOG TLA 8.1. ISTRANI RADOVI

8.2. POSTUPCI I TEHNOLOGIJE SANACIJE ZAGAENOG TLA

8.3. MOGUNOSTI NAKNADNE UPORABE SANIRANIH LOKACIJA



IV

ZAKONSKA REGULATIVA

9. ZAKONSKA REGULATIVA U SVIJETU 10. ZAKONSKA REGULATIVA U REPUBLICI HRVATSKOJ



I

UVODNO O OTPADU 1. GEOTEHNOLOGIJA KAO DIO INENJERSTVA ZA ZATITU OKOLIA (ENVIRONMENTAL ENGINEERING) U posljednjih nekoliko desetljea dolo je do porasta ope svijesti o okoliu i o potrebi zatite okolia. Pojave kao to su: kisele kie, ozonska rupa, efekt staklenika, degradacija poljoprivrednog zemljita, neureena smetlita, zagaenje podzemnih voda, skladitenje radioaktivnog otpada iz nuklearnih elektrana i sl. - nailaze na veliku pozornost cjelokupne svjetske javnosti. Ove i sline teme predmet su rasprava i aktivnosti u mnogim sferama drutva, ali usporedo s time sve se vie osjea nedostatak "iste" vode, "istog" zraka i "iste" hrane. U ovom kontekstu zbrinjavanje otpada predstavlja jedan od najveih problema dananje civilizacije. Nagli tehnoloki razvoj u zajednici s procesom urbanizacije rezultirao je, izmeu ostalog, pojavom velikih koliina otpada koje ugroavaju sve elemente eko-sustava. Rjeavanje tog problema prvenstveno je tehniko-tehnoloki zadatak, ali on isto tako zadire i u podruje prava, ekonomije, sociologije i politike. Odlaganje otpada predstavlja najstariju tehnologiju postupanja s otpadom. U dananjim uvjetima, sanitarno odlagalite moemo definirati kao "objekt koji je izgraen i opremljen za trajno, kontrolirano, organizirano i sigurno odlaganje otpada". Moglo bi se zakljuiti da rjeavanje problema odlaganja otpada ne spada, u cijelosti gledano, niti u jednu tradicionalnu granu inenjerstva. U traenju takovih postupaka odlaganja, kojima e se sprijeiti tetno djelovanje na okoli kroz dulje vremensko razdoblje, susreu se problemi koji imaju interdisciplinarni karakter. Stoga metode za njihovo rjeavanje treba traiti u vie inenjerskih podruja. Takova e situacija potrajati sve dok se opseg poslova ne proiri do te mjere da e biti nuno odgajati nove strunjake, specijaliste za rjeavanje tih problema. Ovakova tendencija ve je prisutna u nekim zapadnim zemljama. Pojam - inenjerstvo za zatitu okolia ili - inenjerstvo zatite okolia (engl. environmental engineering) kao takav oznaava tehniku granu koja kod nas za sada ne postoji, no u razvijenom svijetu se ovoj grani inenjerstva pridaje sve vie vanosti. Inenjerstvo zatite okolia je struka koja u sebi objedinjuje sve one interdisciplinarne karakteristike potrebne za cjelovitu i kvalitetnu zatitu okolia u tehniko/tehnolokom, ali i drutveno/edukativnom smislu. Tehniko/tehnoloki problemi koji spadaju pod zaduenja inenjerstva zatite okolia su:

1. projektiranje i izvoenje poslova u svezi s gospodarenjem i zbrinjavanjem svih vrsta otpada; 2. projektiranje i izvoenje poslova u svezi zatite tla, povrinskih i podzemnih voda, te zraka; 3. projektiranje i izvoenje poslova u svezi ienja i sanacije okolia u sluaju zagaenja; 4. projektiranje i izvoenje poslova u svezi ienja, sanacije, zatvaranja i rekultiviranja

neaktivnih industrijskih, rudarskih, energetskih i sl. postrojenja, lokacija i objekata nakon prestanka njihovog rada;

5. izrada studija utjecaja na okoli; 6. nadgledanje i kontrola rada moguih zagaivaa, i sl.

U drutveno/edukativnom smislu takoer postoji irok djelokrug poslova za koje bi inenjeri zatite okolia bili najadekvatnije obrazovani i najpozvaniji da ih obavljaju. Mijeanje nedovoljno tehniki potkovanih i u ekolokom pogledu nedovoljno obrazovanih, ili moda samo - jednoobrazno strunih lica (u vidu politiara, ekologa, tehnologa, strojarskih, rudarskih i sl.



inenjera) u sustav drutvene edukacije i prosvjeivanja glede zatite okolia kontraproduktivno je! Naime, time se jedino postie ograniavanje pogleda ljudi, u svezi sa zatitom okolia, na one probleme za koje su dotina lica struna i kojima se bave. Time se gubi sagledavanje cjelokupne slike problema kao takovih i ide u jednu ili drugu krajnost - "potpunu zatitu" ili "potpunu ravnodunost". Propisno obrazovani inenjeri zatite okolia bi ovdje uveli stanje ravnotee poto bi bili najpozvaniji da objasne, rijee problem i donesu odluku glede svih ili velike veine pitanja i problema u svezi sa zatitom okolia. Kada se pogleda gore navedena lista zaduenja i poslova koje bi inenjeri zatite okolia mogli i trebali obavljati, jasno je da najvie dodirnih toaka s ovom strukom ima rudarstvo, odnosno rudarska geotehnika. Naime, dobar dio navedenih poslova spada u djelokrug rudara koji takove probleme rjeavaju u svojoj praksi ve dugo godina. Premda je rudarska struka zacijelo ona koja je zasluna za, ako ne po intenzitetu onda po opsegu, najvee devastacije okolia, rudarstvo kao takovo je posljednjih godina takoer jedna od tehnikih struka koje su se najvie prilagodile obavljanju svojih poslova na nain koji je "u skladu s okoliem" (engl. environmental sound). Rudari se u svojoj struci ve tisuljeima bave podzemnom eksploatacijom i izradom podzemnih prostorija i tunela. tovie, u posljednje vrijeme u rudarskoj praksi postoji tendencija ka sputanju svih ili veine rudarskih radova u podzemlje. Time se ne bi naruavao izgled okolia, iskoritavala bi se mineralna sirovina, a ovim dobivene podzemne prostorije naknadno mogu biti prenamijenjene za smjetaj raznih industrijskih i sl. pogona odnosno za skladitenje raznih vrsta materijala, ukljuujui tu i otpad. irenje gradova je tako uznapredovalo da u nekim dijelovima svijeta predstavlja opasnost po prestanak normalnih funkcija naselja (potpuno zaguenje prometa npr.). Djelomino, ovaj problem moemo rijeiti sputanjem nekih dijelova grada u podzemlje, to nije samo ogranieno na eljeznicu i sl. ve i na poslovno/trgovake, komunalne i sl. objekte. Ovdje se lako moe uoiti velika pomo koju bi ponudilo iskustvo rudara u svezi s takovim radovima. Obrazovanje rudarskog inenjera je doista iroko i ukljuuje poznavanje kemije, fizike, geofizike, matematike i matematikog modeliranja, mehanike stijena i mehanike tla, transporta i transportnih sredstava, projektiranja prometnica i geotehnikih objekata, inenjerske i hidrogeologije, vjetrenja i odvodnjavanja, oplemenjivanja mineralnih sirovina, povrinske i podzemne eksploatacije, i td., a ne smijemo zaboraviti ni zatitu okolia kao takovu. U struci se , rudarski inenjer, odnosno inenjer rudarske geotehnike, redovito susree s onim poslovima koji su neophodni za projektiranje i izgradnju odlagalita svih vrsta otpada. Istrani radovi su izravno dio struke inenjera rudarstva, jer se niti jedan rudarski objekt ne moe niti zamisliti bez njih. U djelokrug rudarstva spada povrinska eksploatacija, kao npr. iskop gline i slinih materijala, te ugradnja materijala jalovine u nasipe jalovita. Ovdje se rudari susreu s problemom stabilnosti kosina, slijeganja, procjeivanja, odvodnje povrinskih voda i sl. vezanim uz pitanja opeg nasipa. Nakon zavretka eksploatacije, povrinski kopovi se rekultiviraju, da ne bi naruavali izgled okolia. U podzemnoj eksploataciji, kao to je ve reeno, rudari se bave izradom podzemnih prostorija u svrhu eksploatacije mineralne sirovine. Tijekom tih radova susreu se s problemima slijeganja, prodiranja plinova i voda, koji su esto puta opasni i korodivni, pa zahtijevaju specifian nai otplinjavanja i odvodnje. Iskopanu rudu treba podvrgnuti postupku oplemenjivanja, a u novije vrijeme se vri recikliranje, odn. ponovna prerada starih jalovita u kojima postoji odreena koliina rude koju nekada nije, a danas, zahvaljujui napretku tehnike i tehnologije, jest mogue iskoristiti. Iste metode se mogu pa ak ve i primjenjuju za preradu materijala iz starih odlagalita otpada, a postupci i tehnologija uporabljeni za oplemenjivanje rude uporabljuju se u istom ili samo djelomino izmjenjenom obliku za potrebe reciklae komunalnog otpada i u nekim metodama sanacije (ienja) zagaenog tla. Otpraivanje, odn. proiavanje ispusnih plinova na pogonima (za oplemenjivanje, ali i u sl. industriji i termoelektranama/spalionicama), takoer je dio rudarskih poslova. Na kraju treba spomenuti nadzor, koji je posebno strogo reguliran za rudarsku struku. U sadanjoj situaciji neosporna je injenica da tehnologija razvijena u geotehnikoj znanosti i u geotehnikom inenjerstvu ima vanu ulogu u rjeavanju problema glede odlagalita otpada,



sanacije zagaenog tla i sl. te mora biti uvaavana pri njihovu rjeavanju. Takoer, sanitarno odlagalite komunalnog otpada moemo promatrati kao tipinu geotehniku graevinu. S obzirom na gore izneeno, jasno je da su inenjeri rudarstva, odnosno geotehnike, ako ve ne najpozvaniji gklede rjeavanja pitanja i problema u svezi zatite okolia, a onda po svojoj strunosti barem najbliskiji buduim inenjerima zatite okolia. 2. OPENITO O GOSPODARENJU OTPADOM I ZBRINJAVANJU OTPADNOG MATERIJALA Prije nekoliko desetljea ekonomisti su definirali otpad kao "materijal koji je jeftinije baciti nego koristiti". Danas je dolo do radikalne promjene takovog gledita. Naime, s vremenom cijena odlaganja otpadnog materijala raste jer je sve manje ekoloki prihvatljivih lokacija na kojima je omogueno sanitarno odlaganje otpada1. Osim toga, u otpadu postoji dosta materijala koji se mogu reciklirati i uporabiti kao sekundarne sirovine uz odreeni profit.

Jedan od najranijih oblika gospodarenja otpadom nalazimo u Grkoj, u 5. st. pr. n. e.,

gdje je svaka osoba bila odgovorna da prikupi svoje vlastito smee i da ga donese na gradsko smetlite. Prva prava sluba za sakupljanje otpada bila je organizirana u rimskom carstvu.

Pedesetih godina ovoga stoljea dolazi do radikalne promjene u sustavu odlaganja. Dotadanje stihijsko i nesanitarno "odlaganje" otpada na smetlita, zamjenjuje se planiranim i dobro organiziranim pristupu problemu. Poradi bolje iskoristivosti prostora i zatite okolia, zapoinje se sa zbijanjem otpada, prekrivanjem jama u koje se odlae isl.

Danas se radi po 3R principu REDUCE, REUSE, RECYCLE (smanjiti, nanovo uporabiti, reciklirati) pa se i napori istraivanja glede zbrinjavanja, odnosno gospodarenja otpadom, usmjeravaju na smanjenje koliine otpada koji mora biti odloen, ali i na tehnologiju odlaganja otpada. Naime, na kraju krajeva bez obzira kako i koliko mi obradili otpad uvijek ostaje neki produkt obrade. Na kraju se neto mora odloiti u zemlju. ODLAGANJE OTPADA NE ZNAI NJEGOV NESTANAK VE SAMO PRELAZAK IZ NEPOVOLJNOG U POVOLJNIJE STANJE, ZA KRATAK PERIOD.

Gospodarenje otpadom (waste management) bavi se:

1) proizvodnjom; 2) pohranom na licu mjesta; 3) sakupljanjem; 4) prijenosom; 5) transportom; 6) obradom i preradom; 7) odlaganjem otpada.

1 SANITARNO ODLAGANJE OTPADA - nain odlaganja otpadnog materijala u skladu s okoliem (ne ugroava ga niti oneiuje) u, za tu svrhu posebno projektirana i izgraena, sanitarna odlagalita otpada.



Postoji pet osnovnih strategija za ekoloki i ekonomski opravdano gospodarenje

otpadom:

1. SMANJENJE IZVORA; 2. PONOVNA UPORABA; 3. RECIKLIRANJE; 4. ENERGETSKO SPALJIVANJE OTPADA; 5. ODLAGANJE.

SMANJENJE IZVORA odnosi se koliko na smanjenje broja izvora iz kojih dobivamo otpadni materijal, toliko i na smanjenje koliina otpadnog materijala na izvoru (mjestu nastanka). Ovo - smanjenje poetne koliine otpada, u praksi se provodi:

- kupovinom proizvoda s malo ambalae; - smanjenjem koliine i/ili toksinosti otpada koji nastaje; - smanjenjem koliine i trokova vezanih uz njegovu obradu i utjecaj na okoli; - smanjenjem koliine otpada dizajniranjem, proizvodnjom i pakovanjem proizvoda s

minimumom toksinih komponenti, minimalnom koliinom (volumenom materijala) i/ili duim vijekom trajanja;

- razvojem i uporabom proizvoda s veom trajnou i mogunou popraljanja; - zamjenom proizvoda za jednokratnu uporabu proizvodima koji se mugu koristiti nanovo; - uporabom manje materijala (npr. obostrano fotokopiranje); - poveanjem sadraja recikliranih materijala u proizvodima; - razvojem struktura koje e navoditi proizvoae na manju produkciju otpada; - kompostiranjem.

Kompostiranje je mogue provesti na 18% kunog otpada. Ono vraa u zemlju (na nain

nekodljiv po okoli) ono to je uzeto iz zemlje, no kompostiranjem se iz struje otpada znaju izdvojiti i kodljivi materijali pa treba pripaziti koje organske otpatke kompostiramo. Kompost unapreuje tlo, ne gnoji ga! PONOVNA UPORABA oznaava iznalaenje drugog ili istog naina za ponovnu uporabu nekog proizvoda, radije nego da ga se rijeimo (moe ukljuivati popravke i prepravke). RECIKLIRANJE oznaava promjenu otpadnog materijala u drugi, iskoristiv oblik, a ukljuuje :

- sakupljanje; - odvajanje; - ponovnu uporabu/kompostiranje otpada.

Neka istraivanja govore da bi se u Sjedinjenim dravama npr. moglo reciklirati vie od

75 % otpada. Prema iskustvima zemalja u kojima je recikliranje ve due vremena u primjeni, najbolje mjesto za odvajanje materijala za reciklau i ponovnu uporabu je na samom izvoritu, prije nego se otpad pomjea.

ENERGETSKO SPALJIVANJE OTPADA obino ne ide ruku-pod-ruku s recikliranjem, jer se na taj nain gubi na ogrijevnoj vrijednosti otpada. Ipak, mogue je provesti neki oblik izdvajanja pojedinih frakcija i jo uvijek energetsko spaljivanje zadrati ekonomski opravdanim. Spaljivanjem se, osim mogueg iskoritavanja toplinske energije, dobiva i na smanjenju volumena otpadnog materijala. to vie otpada spalimo - manje e dragocjenog odlagalinog prostora biti zauzeto, a mogua je i uporaba ljake (otpadnog pepela).



ODLAGANJE otpada nuno dolazi na kraju. Sav otpad koji se ne moe prodati kao sekundarna sirovina, ljaka i pepeo dobiveni spaljivanjem (neki oblici), i tome slini produkti ostalih tehnologija za zbrinjavanje otpadnog materijala, na kraju bivaju odloeni u odlagalita.

Gospodarenje otpadom ukljuuje uporabu nekoliko, ili svih, navedenih strategija. Na Slici 2.-1. dijagramom je shematski prikazan osnovni princip modernog gospodarenja otpadnim materijalom.

Slika 2.-1. Shematski prikaz principa modernog gospodarenja otpadnim materijalom.

uporaba proizvoda za

kuanstvo

proizvodnja toplinske energije

eventualno odlaganje

recikliranje u drugi

proizvod

ostaci ljaka i pepeo

odlaganje na

odlagalite

izravna ponovna uporaba proizvoda (npr. plastine vreice)

nastanak kunog otpada

novi proizvod

(npr. karton)



Ranije spomenut stalni porast cijene odlaganja, glede manjeg broja lokacija za odlagalita otpada, posredno je uvjetovan pootravanjem zakonskih propisa, irenjem urbanih sredina i razvojem svijesti stanovnitva, vezano uz gospodarenje otpadom i zatitu okolia. Na alost, ovaj posljednji razlog stvara posebne probleme inenjerima koji se bave projektiranjem i izgradnjom odlagalita. Pojam "razvoj svijesti" je u toliko pogrean to se svijest o zatiti okolia i odlagalitima ne razvija u smislu opeg razumijevanja i ispravne slike problema, ve kao najcrnja mogua slika svih negativnosti, opasnosti i loih strana zbrinjavanja otpada. Odatle svoje korjene vuku parole:

- N.I.M.B.Y. "not in my back yard!" (ne u mom dvoritu); - B.A.N.A.N.A. "build absolutely nothing anywhere near anyone!" (ne gradite apsolutno

nita, nigdje, ni u ijoj blizini); - N.O.P.E. "not on planet Earth!" (ne na planeti Zemlji).

N.I.M.B.Y. je sigurno najei stav stanovnitva pri traenju povoljnih lokacija za

odlagalita bilo kakovog otpada.



II

ODLAGALITA

3. GEOTEHNIKE OSOBITOSTI ODLAGALITA OTPADA - SANITARNO ODLAGALITE KAO GEOTEHNIKI OBJEKT Odlagalite komunalnog otpada je objekt ija izgradnja obuhvaa rjeavanje niza problema: sanitarno-epidemiolokih, ekolokih, hidrolokih, hidrogeolokih, urbanistikih, graevinskih, ekonomskih, komunalnih i geotehnikih. Iako realizaciju projekta sanitarnog odlagalita prati suradnja razliitih struka, poradi svojih specifinosti taj objekt je u prvom redu geotehniki.

Slijedeih nekoliko poglavlja obrazloit e ovu tvrdnju. 3.1. PROBLEMATIKA ISTRANIH RADOVA Istrani radovi u tlu su jedan od osnovnih geotehnikih zadataka koji se provode prije izgradnje svih gradevinskih, rudarskih ili geotehnikih objekata. Ispitivanje tla provodi se u svrhu dobivanja preciznih podataka o vrsti, prostiranju i karakteristikama materijala na kojem e se graditi.

Opsenost i tonost istranih radova ovisit e o vanosti budue graevine. Detaljna istraivanja terena su izuzetno skupa pa je bitno pronai pravi odnos njihovog opsega i ekonomske rentabilnosti.

Dubina do koje treba provesti ispitivanja regulirana je propisima i odreuje se s obzirom na vrstu i raspodjelu slojeva, odnosno prema veliini, obliku i nainu izgradnje objekta (pitanje optereenja tla) te njegovoj osjetljivosti (pitanje slijeganja).

Ispitivanje tla dijeli se u tri skupine (Nonveiller, 1981):

1) prethodna ispitivanja - pregled terena, prikupljanje postojeih podataka o geolokim

prilikama, ispitivanje tla na susjednim lokacijama itd; 2) buenje i vaenje uzoraka; 3) laboratorijska ispitivanja uzoraka; 4) mjerenje osobina tla in-situ.

Osobitu pozornost treba usmjeriti na mjerenje razine podzemne vode to se provodi

izradom buotina, odnosno piezometara, koji su opremljeni za promatranje razine ili tlaka podzemne vode kroz due razdoblje. Ovo je vano iz razloga osiguranja protiv zagaivanja podzemnih tokova, a isto tako i osiguranja izgraenog objekta od poplavljivanja.



Zbog specifinosti problematike vezane uz odlagalita komunalnog otpada, istrani

radovi se provode u dvije razine:

1) u svrhu odabira lokacije u regionalnom smislu; 2) u svrhu odabira mikrolokacije odlagalita.

Pri odabiru lokacije u regionalnom smislu provode se opa (prethodna) istraivanja

terena, gdje dominira prikupljanje podataka o podruju, geoloka prospekcija i geofiziki istrani radovi. Za odabir mikrolokacije provode se ispitivanja konkretnih osobina tla:

a) sastav i kemijsko-fizike osobine slojeva; b) raspred i prostiranje slojeva; c) propusnost; d) parametri vrstoe tla; e) karakteristike zbijanja; f) razina podzemne vode i smjer toka; g) postojanje akvifera i poloaj.

Osim nabrojanih postoji jo niz istranih radova, a njihova vanost opravdava visoke

trokove izvoenja. Najvanije je istrano buenje, koje se provodi s uzimanjem poremeenih i neporemeenih uzoraka (jezgrovanje). Ti uzorci se kasnije podvrgavaju laboratorijskim ispitivanjima.

Dobiveni rezultati moraju zadovoljiti odreene propise i standarde, a na temelju njih se odabire i nain izvedbe odlagalita, odnosno tehnika odlaganja.

Pri izgradnji sanitarnog odlagalita istrani radovi u tlu trebali bi se provesti do dubine od najmanje 30 metara (prema stranim iskustvima). 3.2. PROBLEMATIKA OPEG NASIPA Pod "opim nasipom" podrazumjeva se objekt od materijala tla (glina, prah, pijesak, ljunak, kameni agregati) trapeznog oblika, s pokosima iji je nagib odreen: kutem unutranjeg trenja i kohezijom, karakteristikama podloge, nainom ugradnje, vanjskim utjecajem i dr.

Nasipi se izrauju pri gradnji prometnica, u svrhu regulacije vodenih tokova i obrane od poplava te za stvaranje akumulacija vode (nasute brane). Geotehniki problemi vezani uz opi nasip odnose se na stabilnost njegovih kosina, slijeganje i izgradnju brtvenih slojeva.

Na Slici 3.2.-1. prikazani su mogui problemi stabilnosti i deformacija tipinog odlagalita.



LEGENDA:

1 Otpornost na klizanje pokrovnog sloja.

2

(a) Lokalni slom u tijelu odlagalita po pretpostavljenoj kliznoj plohi.

(b) Globalni slom kroz tijelo odlagalita i kroz temeljno tlo po pretpostavljenoj kliznoj plohi.

3 nosivost temeljnog tla, uz pretpostavljen mehanizam sloma tla.

4 Otpornost na klizanje izmeu baznog sustava brtvljenja i temeljnog tla. 5 Stabilnost podnone berme. 6 Stabilnost pomone konstrukcije. 7 Slijeganje temeljnog tla.

8 Vertikalni i horizontalni pomaci tijela odlagalita.

Slika 3.2.-1. Shematski prikaz geotehnikih problema sanitarnog odlagalita. (preuzeto iz: Kovai, orko, 1994)

Bilo da je odlagalite komunalnog otpada izvedeno na ravnom terenu, u zasjeku ili popunjavanjem neke prirodne, odnosno umjetne depresije - njegov konani izgled uvijek ukljuuje pokose. Zahtjevi glede slijeganja, stabilnosti i vodopropusnosti (tijekom izgradnje i nakon sanacije objekta) gotovo su identini, ako ne i stroiji, od onih pri izgradnji nasute brane ili nasipa za obranu od poplave.

(a)

(b



3.2.1. Ugradnja materijala Ugradnja i zbijanje materijala nasipa mora biti u slojevima jednake debljine i odreene vlanosti, a osobitu pozornost treba posvetiti jednolinosti zbijanja. U svrhu kvalitetnije ugradnje matrerijala tla u nasipe izrauju se probna polja, na kojima se utvruje potreban broj prijelaza strojeva i optimalna debljina slojeva. Tijekom izvoenja pojedinih slojeva uzimaju se uzorci i laboratorijski ispituje kvaliteta ugradnje. Kod odlagalita je isti sluaj kao i kod drugih geotehnikih graevina, s tom razlikom to je ispitivanje svojstava, odnosno kvalitete ugradnje otpadnog materijala teak, a esto puta i neizvediv posao (prvenstveno uslijed promjene svojstava otpada tijekom vremena, o emu e biti vie rijei u narednim poglavljima). 3.2.2. Stabilnost pokosa

Kod svih nasutih geotehnikih objekata postavlja se zahtjev za stabilnou kosina, dakle - nedopustivo je stvaranje kliznih ploha. To znai da ne smije doi do prekoraenja posmine vrstoe tla.

Preventivne mjere za stabilizaciju kosina su: odabir odgovarajueg nagiba (uz traeni faktor sigurnosti), dobra ugradnja materijala, dobra odvodnja, i sl.

Kod odlagalita komunalnog otpada situacija je gotovo ista, osim to se uz stabilnost

materijala tla javlja i pitanje stabilnosti otpada. Tu veliki utjecaj imaju: oborinska voda, sastav otpadnog materijala te nain njegove ugradnje i zbijanja. 3.2.3. Slijeganje

Slijeganje nasutih geotehnikih objekata mora biti svedeno na minimum. To se posebno odnosi na pojavu diferencijalnih slijeganja.

Do slijeganja moe doi u toku i nakon izgradnje nasipa, a ono je posljedica smanjenja volumena pora materijala podloge i objekta.

Najvei utjecaj na slijeganje imaju:

1. vrsta, sastav i karakteristike materijala podloge, odnosno nasipa; 2. nain ugradnje materijala; 3. veliina objekta i intenzitet kontaktnog pritiska; 4. dubina sputanja ispod kote terena, i dr.

Ako bi deformacije ispod objekta bile prevelike, onda ih na neki nain moramo sprijeiti.

To se izvodi ukanjanjem loeg sloja iz podloge ili usporenom gradnjom nasipa, pri emu se tlo



polako konsolidira (Nonveiller, 1981). Kod odlagalita, bolje zbijanje otpada znai manje slijeganje u budunosti, ali i manje

zauzetog prostora. Zavisno od visine odloenog materijala, ukopavanja etaa ispod kote terena i karakteristika podinskih slojeva, postoji stanovita opasnost od slijeganja podloge, to moe dovesti do pucanja donjeg i gornjeg brtvenog sloja. Ipak, u veini sluajeva, daleko vei problem predstavlja diferencijalno slijeganje odlagalita. Naime, osim slijeganja do kojeg s vremenom dolazi zbog kompaktiranja materijala pod djelovanjem gravitacije, postoji i mnogo vaniji problem slijeganja otpadnog materijala uslijed truljenja, koje nee biti ravnomjerno i koje moe izazvati pucanje pokrovnih slojeva. Rjeavanje tog problema jedan je od najvanijih zadataka vezanih uz odlagalita komunalnog otpada.

Na kraju, poto ovjeku u poslijednje vrijeme ponestaje prostora za izgradnju raznih objekata (rekreativni centri, hale, skladita, ceste, stambene zgrade i sl.) namee se pitanje uporabe starih (zatvorenih) sanitarnih odlagalita u tu svrhu, gdje se kao najvei problem pojavljuje upravo pitanje stabilnosti i prognoziranje slijeganja takovih podloga. 3.2.4. Brtveni slojevi

Od nasutih brana i nasipa za obranu od poplave u prvom redu se trai da budu nepropusni po cijeloj svojoj duljini. To svojstvo se postie ugradnjom koherentnih materijala s vlo malim koeficijentom propusnosti (gline).

Osnovni djelovi nasute brane su:

1. NEPROPUSNA JEZGRA - izraena od glinovitog ili prainastog materijala s malim koeficijentom propusnosti i malom otpornosti smicanju;

2. POTPORNE ZONE - izraene od kamena i ljunkovito-pjeskovitog materijala vee propusnoti od jezgre i vee otpornosti smicanju.

Nepropusna jezgra je barijera koja sprjeava istjecanje vode (iz akumulacije, npr.) no

njen materijal je dosta podloan eroziji. Iz tog razloga se oko jezgre izraduju potporne zone od propusnijeg, ali i daleko stabilnijeg materijala.

Poradi velikog hidrostatskog i hidrodinamikog tlaka, nasutim branama i nasipima tolerira se odreena propusnost, ali ne i prekomjerno otjecanje vode, jer bi u tom sluaju izgubili svoju funkciju.

Dok je kod brana i nasipa za obranu od poplave doputeno procjeivanje vode u

prihvatljivim granicama, kod odlagalita to je nedopustivo. Gornji brtvenj sloj mora u potpunosti sprijeiti procjeivanje oborinskih voda u tijelo odlagalita, a donji brtveni sloj - istjecanje filtrata iz tijela odlagalita. 3.2.5. Drenani slojevi

Kod izgradnje potpornog zida - "graevine koja podupire vertikalne ili strme zasjeke



terena ili nasut materijal" (Nonveiller, 1981) od velike je vanosti dobro dreniranje zasipa u zaleu. Nepropusni i malopropusni zidovi zahtijevaju posebe sustave za tretman oborinskih voda koje, procijedene u tlo, nailaze na zid kao zapreku svome teenju i ostvaruju veliki pritisak na nj. Da ne bi dolo do preoptereivanja zida, njegovog pucanja ili ruenja, voda se drenira, ime se smanjuje hidrostatski tlak i otklanja opasnost.

Materijal drenanih konstrukcija mora zadovoljiti uvjete filtarskih slojeva (Nonveiller, 1981):

1. Mora imati dovoljno veliku propusnost da voda u njemu tee uz znatno smanjen gradijent

i s malim strujnim tlakom (barem deset puta vea propusnost od okolnog materijala). 2. Mora biti dovoljno sitnozrnat i njegova granulometrijska krivulja takova da voda ne

moe iznositi sitne estice zatienog materijala kroz pore filtra.

Iz ovih razloga, drenani sustavi se izrauju u vie slojeva od nekoherentnog materijala razliite krupnoe. Poto se u drenove obino ugraduju cijevi, radi poveanja odvodnog kapaciteta, granulacija materijala se mijenja od najkrupnijeg - neposredno uz cijev, postupno prema najsitnijem - uz drenirani materijal. Pri tome se mora obratiti pozornost na vjerojatnost zaepljenja cijevi i njenu kontrolu.

Isto tako, mora se u obzir uzeti oborinska voda koja se ne procjeduje kroz tijelo objekta, ve tee po njemu i izaziva eroziju pokosa. Iz tog razloga se izraduju rigoli i kanali za odvodnju oborinskih voda.

Kod odlagalita nailazimo na iste probleme. Odlagalini fluidi, koji se javljaju u tijelu odlagalita uslijed truljenja otpada,

procjeivanja oborina i sl., moraju biti evakuirani i podvrgnuti odreenom tretmanu (npr. recirkulaciji). Takoer se ne smije dopustiti dotok oborinske vode, osim u vrlo ogranienim koliinama tijekom odlaganja otpada, tako da odlagalite zahtjeva mreu rigola, odnosno odvodnih kanala.

Osim izrade horizontalnih drenova za filtrat i rigola na povrini odlagalita, neophodan je i sustav za odvoenje odlagalinih plinova nastalih raspadanjem organske tvari u otpadu. 4. VRSTE I SVOJSTVA OTPADNIH MATERIJALA Karakterizacija - odreivanje sastava otpada, i kvantifikacija njegove proizvodnje morale bi prethoditi projektiranju odlagalita. Karakteristike zatitnog sustava slojeva (debljine, raspored, materijali...) zavise o karakteristikama otpadnog materijala, volumen odlagalita zavisi o trenutnoj i predvienoj produkciji otpada, broj i vrsta strojeva odn. pratei objekti odlagalita zavise o produkciji i karakteristikama otpada, itd. Da bi se utedilo na sredstvima koja treba uloiti u izradu studije sastava i koliina otpada, za neko naselje ili regiju, mogue je primjeniti iskustva dobivena istraivanjima u nekom drugom gradu ili regiji. Naravno, to nije uvijek tako jednostavno, jer se i karakteristike i koliine otpada mogu uvelike razlikovati. One jako variraju zavisno o sredini u kojoj otpad nastaje - prisutna industrija (vrsta), stupanj industrijalizacije, sastav stanovnitva itd. Postoji vie tipova podjela otpada i one se dosta razlikuju od autora do autora, zavisno o nainu karakterizacije i o regiji u kojoj je provedena (Tablica 4.-1.).



TIP PODJELE VRSTE OTPADA - prema nastanku I: - kuni otpad - otpad s javnih povrina - industrijski otpad - ostali otpad (krupni, graevinski idr.) - prema nastanku II: - komunalni otpad - mineralni otpad - industrijski otpad - otpad usljed jaruanja - opasni otpad - prema nastanku III: - komunalni otpad - industrijski otpad - bolniki otpad - poljoprivredni otpad - prema geomehanikim

karakteristikama: - otpad koji je slian tlu

- ostali otpad - prema karakteristikama

utjecaja na okoli: - inertni otpad

- komunalni (kuni) i neopasni industrijski otpad

- opasni industrijski otpad - prema agregatnom

stanju: - kruti otpad

- tekui otpad: - mulj - tekuina - plinoviti otpad - mjeavine (gore navedenog)

Tablica 4.-1. Primjeri razliitih podjela otpada prema vrsti i tipu. Ameriki Akt o ouvanju i ponovnom koritenju sirovina (Resource Conservation and

Recovery Act) dijeli neopasni otpad na vrste navedene u Tablici 4.-2. i predlae naine za njegovo odlaganje.

NAIN ODLAGANJA

VRSTA OTPADA

1 2 3 4 5 6 7 8 Komunalni X X X X Opasni kuni otpad X X X Mulj iz kanalizacije (suh/mokar) X X X X X Mulj dobiven proiavanjem vode X Pepeo X X X Industrijski neopasni otpad X X X Male koliine slaboopasnog otpada X Graevinski otpad X Rudarski otpad (iskljuujui otpad rudnika ugljena) X Poljoprivredni X Nafta i plin (dobivanje, obrada isl.) X

1) ODLAGANJE U TLO 2) ODLAGANJE U OCEAN 3) SPALJIVANJE



4) OBNAVLJANJE SIROVINA 5) KANALIZACIJSKI SUSTAV 6) SEPTIKE JAME 7) LAGUNE 8) PRIMJENA NA POVRINI TLA

Tablica 4.-2. RCRA-ova podjela otpada i mogui naini njegovog odlaganja. Treba primjetiti da otpad u procesu starenja moe postati inertan ili opasan po okoli, to zavisi o njegovom sastavu i uvjetima odlaganja. Podjela otpada na vrste, odnosno - definiranje tipa nekog otpada, odreuje se s obzirom na odgovore na slijedea pitanja:

1. Gdje i kako otpad nastaje? 2. Koji je sastav otpada? 3. Da li je otpad opasan? 4. Moe li se otpad odloiti u tlo (spremiti u odlagalite)? 5. Koji su vjerojatni sastojci filtrata odlagalita (neophodno za odreivanje vrste sustava za

temeljno brtvljenje, projektiranje postrojenja za prethodnu obradu, i projektiranje programa za monitoring podzemne vode)?

6. Kolika je brzina nastanka otpada (s obzirom na zapreminu)? 7. Koje su fizike karakteristike otpada ije je poznavanje neophodno za projektiranje

odlagalita? 8. Koje su fizike karakteristike otpada ije je poznavanje neophodno za rad na odlagalitu? 9. Koje je mjere zatite (opreza) potrebno provoditi (pratiti od strane radnog osoblja

odlagalita i inspektora)? 10. Koje su alternative za smanjivanje koliine otpada?

Dalje u tekstu bit e navedene neke karakteristike vanijih tipova otpada. KOMUNALNI OTPAD - ukljuuje ono to je nekada bilo u komercijalnoj, odnosno u uporabi u domainstvu, a oko 50% teinskog udjela otpada na papir i otpatke iz vrtova. esto puta se ovaj otpad definira i pojmom kuni, ali kuni otpad je (uz komercijalni, laki industrijski i otpad sa javnih povrina) samo podkomponenta komunalnog otpada. Sastav mu zavisi/varira s obzirom na trgovinu i industriju u regiji, a tipini materijali koje nalazimo u komunalnom otpadu su: otpaci hrane, otpaci iz vrtova, papirnata konfekcija, plastika i guma, tekstil, drvo, pepeo i sl. U komunalnom otpadu nalazimo i "vangabaritne predmete" kao npr. vee komade drveta (namjetaj), friidere, koljke automobila. Dnevna produkcija je (u prosjeku) oko kilogram i pol dnevno po glavi stanovnika. Poznavanje komponenti bilo kojeg tipa/vrste otpada od velike je vanosti za odreivanje naina gospodarenja otpadom odn. njegovog zbrinjavanja. Ako je u nekom otpadu mnogo plastike ili aluminija, logino je zakljuiti da postoji realna mogunost za njihovo recikliranje. Ako je u otpadu mnogo organske komponente, dalo bi se razmisliti ili o odvojenom sakupljanju otpada i kompostiranju organske komponente ili barem putanju otpada da "ostari", ime se smanjuje volumen otpada i spreava naknadno slijeganje odlagalita. U Tablici 4.-3. dani su podaci o teinskim udjelima pojedinih komponenti komunalnog otpada.



KOMPONENTA OTPADA TEINSKI UDIO (za 1984)[%]

TEINSKI UDIO (za 2000) [%]

hrana 8,1 6,8 papir, karton 37,1 41,0 otpad iz vrtova 17,9 15,3 drvo 3,8 3,8 plastika 7,2 9,8 ferolegure 9,6 9,0 staklo 9,7 7,6 tekstil, guma 4,6 4,6 keramika idr. 2,0 2,1 UKUPNO 100,0 100,0

Tablica 4.-3. teinski udjeli pojedinih komponenti komunalnog otpada. MINERALNI OTPAD - nastaje dobivanjem metala, goriva, gnojiva, kemikalija i glina, odnosno pri graevinskim radovima. Tako ga, ugrubo, moemo podijeliti na otpad dobiven rudarskim radovima i graevinski otpad. Prema karakteristikama on moe biti i jako kodljiv po okoli i "inertan". Jalovina se npr. openito ne smatra opasnom po okoli, ali pitanje potencijalnog zagaenja zraka, zemlje i vode ostaje kod kopanja cinkove rude (kadmij), jalovine dobivene kopanjem cinabarita (iva), pri buenju za pridobivanje nafte, i sl. Odlaganje ovog otpada provodi se nasipanjem jalovita, izlijevanjem u lagune, injektiranjem u duboke buotine2, zapunjavanjem starih radova (nadzemno-podzemno), pa i uporabom u graevini (nasipi, donji slojevi prometnica, punila...).

Postavlja se vrlo zanimljivo pitanje ponovne uporabe (prerade) starih jalovina koje sadre postotak rude nekada ne preradiv, a s dananjim metodama i industrijskim kapacitetima zanimljiv za iskoritavanje. Neki autori smatraju da bi se i stara odlagalita komunalnog otpada mogla provesti kroz "pogon za oplemenjivanje" gdje bi se iz otpadnog materijala izdvojile reciklabilne komponente. U Belgiji se taj proces provodi pri sanaciji nesanitarnih odlagalita, tako to se prije odlaganja na novu, ureenu lokaciju, otpadni materijal usitni i iz njega izdvoje metali, plastike, kamen, i sl. Na taj nain se, osim pridobivanja sekundarnih sirovina, dobiva i na utedi dragocjenog odlagalinog prostora.

Dvije posebno zanimljive podvrste mineralnog otpada su otpad od ugljena/pepeo i fosfatni otpad.

Otpad dobiven gorenjem ugljena ili sl. goriva, ukljuuje razne vrste pepela koji sadre razne spojeve (vidi Tablicu 4.-4.). Neki od tih spojeva su opasni po okoli, neki inertni, a neki pepelima daju cementirajua svojstva (sub-bituminozni ugljeni i lignit) uslijed ega oni mogu biti uporabljeni kao veziva sredstva npr. za vododrive dijafragme.

Fosfatni otpad nastaje pri proizvodnji umjetnih gnojiva. Zanimljivo je da on sadri podjednake koliine pijeska i gline, to je karakteristika koja bi se dala iskoristiti kao razlog za njegovu uporabu.

Sav mineralni otpad ima tu karakteristiku da dolazi u velikim koliinama. To znai da njegovo odlaganje zahtijeva velike volumene, odnosno - on zauzima mnogo dragocjenog mjesta. Ponovnom uporabom ili barem smanjenjem njegovih koliina dobilo bi se na prostoru koji moe biti uporabljen u druge svrhe.

2 Injektiranje u buotine dobivene istraivanjem i iskoritavanjem naftnih polja, nametnulo se prije nekoliko godina kao mogui nain zbrinjavanja radioaktivnog i drugih vrsta opasnog otpada. Praktina primjena jo nije u provedbi jer ovaj nain odlaganja u sebi sadri neke, na ovom stupnju razvoja tehnike, nerjeive probleme.



Mineralni otpad i njegovo odlaganje redovito ukljuuju pojavljivanje nekih isto geomehanikih problema: stabilnost kosina, slijeganje, procjeivanje (otpadnih) voda i sl.

Vie o karakteristikama i nainu odlaganja ove vrste otpada bit e rijei u drugim kolegijima.

SASTOJAK LETEI PEPEO [%]

LOINI PEPEO [%]

SiO2 3458 2160 Al2O3 2040 1038 Fe2O3 424 537 CaO 227 022 MgO 16 04 SO3 0,54 alkalni spojevi topivi u vodi

26 07

Tablica 4.-4. Sastav pepela dobivenih gorenjem ugljena. INDUSTRIJSKI OTPAD - nastaje u: proizvodnji i obradi kemikalija, proizvodnji hrane, rafinaciji nafte, proizvodnji plastike, papira i celuloze, obradi drveta, i farmaceutici. Ovdje spada i agrikulturni otpad te otpad od celuloze i iz papirne industrije. Agrikulturni otpad ukljuuje otpatke od ivotinja, otpad nastao prilikom irigacije, otpad nastao uzgojem itarica i onaj nastao uporabom umjetnih gnojiva. Neki od navedenih materijala mogu sadravati razliite razine organskih i anorganskih kemikalija te tekih metala. Iz navedenih razloga oko 15 % industrijskog otpada smatra se opasnim. Otpad od celuloze i iz papirne industrije ukljuuje komadie drveta, vlakna, talk, silt i glinu. Za nj je karakteristian velik sadraj vode (pulpa). OTPAD DOBIVEN IENJEM VODENIH PUTEVA (jaruanjem) - po nekim autorima moe biti podgrupa mineralnog, ali poradi nekih specifinosti tretira se kao zaseban tip otpada. On u sebi sadri kamenje, ljunak, pijesak, prah i glinu, ali i sav onaj otpad koji je upao u plovni put (vrsti, nafta i derivati). OPASNI OTPAD - je onaj tip otpada koji predstavlja opasnost po zdravlje ljudi i okoli. Poradi njegovih osobitih karakteristika bit e podrobnije obraen u Poglavlju 7.



4.1. KVALITATIVNE KARAKTERISTIKE OTPADNIH MATERIJALA Meu kvalitativne karakteristike otpadnih materijala spadaju:

1. fizika svojstva; 2. mehanika svojstva (geotehnika svojstva geomehanika); 3. kemijska svojstva; 4. bioloka svojstva.

Kvalitativne karakteristike otpada definirane su njegovim sastavom, starou, nainom

nastanka, nainom odlaganja, i uvjetima odlaganja (atmosferiliji i sl.). Vano ih je odrediti prije odlaganja materijala i, koliko je to mogue, odrediti njihovu promjenu pri starenju otpada. Kvalitativne karakteristike uvelike odreuju nain odlaganja (gospodarenja otpadom). Osim toga, prema njima se odreuje i naziv, vrsta, odn. tip otpada.

Fizika i mehanika svojstva otpada vano je odrediti jer pri modeliranju raznih procesa koji se javljaju u zatiti okolia, osim uobiajenih geotehnikih materijala kao to su tlo i stijena, moramo se baviti i svojstvima otpadnog materijala. Istraivanja u tom podruju su jo uvijek na poetku, u pogledu veliine i postojanosti pojedinih svojstava.

Svako odreivanje svojstava otpada povezano je s problemima jer:

1. Otpad nije homogen materijal. 2. Jo uvijek nema ope prihvaenih metoda vaenja uzoraka iz otpada. 3. Teko je izvaditi neporemeeni uzorak dovoljne veliine da se na njemu mogu odrediti in

situ svojstva otpada. 4. Svojstva otpada bitno ovise o njegovoj starosti.

Zbog odreene slinosti koju otpad, kao materijal, ima s materijalima tla, esto se

postupa tako da se pri analiziranju njegovih svojstava koriste laboratorijski i in situ pokusi kakvi su uobiajeni pri geotehnikim istranim radovima. Drugi je uobiajeni pristup da se parametri otpada odreuju tzv. povratnom analizom, tj. izraunavanjem parametara na temelju ponaanja gotove graevine (odlagalita) ili njezinih dijelova.

Svojstva otpada kao materijala bitno se razlikuju s obzirom na tip, sastav, konzistenciju i stanje biokemijskog raspadanja. Tipini primjeri takvih materijala su: iskopano tlo, graevinski otpad, kuno smee, razni opasni otpadi i sl.

U Geotechnical of Landfill - Design and Remedial Works - Technical Recommendations (1991), skraeno - GLR, u preporukama R 3-6 mehanika svojstva otpada se opisuju na temelju geotehnikih metoda i definicija. Razlikuju se dvije osnovne skupine:

- otpad slian geomaterijalu, zemljoliki otpad, definiran kao granulirani materijal, na kojeg

se mogu primijeniti za geotehniku uobiajene metode, i - ostali otpad (bez posebnog svrstavanja u grupe).

Za sitnozrnati zemljoliki otpad, mehanika svojstva, kao to su npr. kompresibilnost,

skupljanje i bujanje te posmina vrstoa, odreuju se mjerenjima u edometru, ureaju za izravni posmik te u troosnom aparatu. Podaci dobiveni na temelju takvih mjerenja slue za odreivanje slijeganja i stabilnosti tijela odlagalita. Za neto krupniji ili krupnozrnati zemljoliki otpad preporuuju se laboratorijska ispitivanja na ureajima koji su slini ranije navedenima ili posebne izrade, ali veih dimenzija. Takoer je dobro obaviti i poneka in situ mjerenja.



4.1.1. Fizika svojstva

Otpad sastoji, po obliku i sastavu, od vrlo razliitih "estica", esto je vrlo porozan, a pore uglavnom nisu potpuno zasiene. S obzirom da se u otpadu pojavljuje nekoliko vrsta pora treba razlikovati: unutarestine i meuestine pore. este su situacije da su interestine (unutarestine) pore potpuno zasiene, a meuestine "suhe" i obrnuto. Zbog toga ustanovljavanje indeksnih svojstava postaje posebno vano. Budui da su ti materijali esto vrlo kompresibilni, svojstva kao to su gustoa i propusnost trebaju biti odreena u ovisnosti o porozitetu koji je funkcija naina ugradnje materijala, odnosno zbijanja otpada.

U fizikalna svojstva spadaju:

1. gustoa i jedinina teina otpada; 2. vlanost; 3. granulometrijski sastav; 4. adsorbcijski kapacitet; 5. propusnost (kompaktiranog, zbijenog otpada).

4.1.1.1. Gustoa i jedinina teina otpada

Gustoa se definirana kao omjer mase i volumena uzorka materijala i izraava se u [g/cm3]. Raunamo je formulom:

Vm= (4.1.1.1.-1.)

gdje su: gustoa [g/cm3]; m masa uzorka [g]; V volumen uzorka [cm3].

Tipine vrijednosti gustoe za otpad razliite vrste i u razliitom stanju dane su Tablicom 4.1.1.1.-1.

Vrijednosti gustoe variraju zavisno od zemljopisnog smjetaja, doba godine, starosti i sl.

Za konkretne potrebe projektiranja odlagalita mnogo je zahvalnije odrediti vrijednosti eksperimentom (probno polje) nego se sluiti tablicama. Za potrebe projektiranja neki put je vano odrediti i: gustou vrstog materijala otpada, gustou suhog, odnosno vlanog zbijenog ili nezbijenog materijala. Podaci o otpadu obzirom na volumen otpada prije i nakon normalnog, odnosno dobrog zbijanja dani su Tablicom 4.1.1.1.-2.

Gustou treba odrediti na dovoljno velikom uzorku. Ako se odreuje, primjerice, gustoa

starog otpada esto se iskopa rupa kojoj se odredi volumen, a iskopani sadraj izvae. "Uzorci" mogu biti i veliine zapremine kamionskog sanduka.



Iz gustoe izvedene jedinine teine otpada takoer variraju u irokim granicama. negdje izmeu 7 i 14 t/m3. Jedinina teina, u pravilu raste s dubinom (zbog poveanih naprezanja) i s energijom kompaktiranja.

GUSTOA [kg/m3] VLANOST [% mase] TIP OTPADA raspon tipino raspon tipino

Kuni (nekompaktiran) Otpaci hrane (mijeani) 130-480 290 50-80 70 Papir 40-130 90 4-10 6 Karton 40-80 50 4-8 5 Plastika 40-130 65 1-4 2 Tekstil 40-100 65 6-15 10 Guma 100-200 130 1-4 2 Koa 100-260 160 8-12 10 Vrtni otpad 60-225 100 30-40 60 Drvo 130-320 240 15-40 20 Staklo 160-480 195 1-4 2 Konzerve (elini lim) 50-160 90 2-4 3 Aluminij 65-240 160 2-4 2 Drugi metali 130-1150 320 2-4 3 Zemlja, pepeo, itd. 320-1000 480 6-12 8 Pepeo 650-830 745 6-12 6 Sitno smee 90-180 130 5-20 15

Otpad iz vrtova Lie (rastresito i suho) 30-150 60 20-40 30 Zelena trava (rastresita i vlana) 210-295 240 40-80 60 Zelena trava (mokra i zbijena) 590-830 590 50-90 80 Vrtni otpad (mljeven) 265-355 295 20-70 50 Vrtni otpad (kompostiran) 265-385 325 40-60 50

Komunalni U kamionu kompaktoru 180-450 295 15-40 20 U odlagalitu - Normalno zbijen 360-500 450 15-40 25 - Dobro zbijen 590-740 600 15-40 25

Komercijalni Otpaci hrane (mokri) 475-950 540 50-80 70 (Elektrini) ureaji 150-200 180 0-2 1 Drvene kutije 110-160 110 10-30 20 Otpiljci drveta 100-180 145 20-80 5 Sitno smee (gorivo) 50-180 120 10-30 15 Sitno smee (negorivo) 180-360 300 5-15 10 Sitno smee (mijeano) 140-180 160 10-25 15

Graevinski i otpad dobiven ruenjem Mijeani od ruenja (negoriv) 1000-1600 1420 2-10 4 Mijeani od ruenja (goriv) 300-400 360 4-15 8 Mijeani od gradnje (goriv) 180-360 260 4-15 8 Lomljeni beton 1200-1800 1540 0-5 -

Industrijski Kemijske ljake (mokre) 800-1100 1000 75-99 80 Letei pepeo 700-900 800 2-10 4 Otpaci koe 100-250 160 6-15 10 Otpaci metala (teki) 1500-2000 1780 0-5 - Otpaci metala (lagani) 500-900 740 0-5 - Otpaci metala (mijeani) 700-1500 900 0-5 - Ulja, katrani, asfalti 800-1000 950 0-5 2 Piljevina 100-350 290 10-40 20 Otpadi tekstila 100-220 180 6-15 10 Drvo (mijeano) 400-675 500 30-60 25

Poljoprivredni Poljoprivredni (mijeani) 400-750 560 40-80 50 Mrtve ivotinje 200-500 360 - - Otpaci voa (mijeani) 250-750 360 60-90 75 Stajski gnoj (mokar) 900-1050 1000 75-96 94 Otpaci povra (mijeani) 200-700 360 60-90 75

Tablica 4.1.1.1.-1. Gustoe i vlanosti nekih tipova otpada.



ODNOS GUSTOE ZBIJENOG PREMA NEZBIJENOM OTPADU3

KOMPONENTA OTPADA

NORMALNO ZBIJAN

DOBRO ZBIJAN

hrana 2,9 3,0 papir i karton 4,5 6,2 plastika 6,7 10 tekstil 5,6 6,7 guma i koa 3,3 3,3 otpad iz vrtova 4,0 5,0 drvo 3,3 3,3 staklo 1,7 2,5 metali 4,3 5,3 pepeo, cigla, praina 1,2 1,3

Tablica 4.1.1.1.-2. Promjena gustoe (volumena) otpada pri zbijanju.

4.1.1.2. Vlanost

Vlanost bitno ovisi o nekoliko meusobno ovisnih imbenika kao to su: lokalne klimatske prilike, tehnologija ugradnje otpada, prisustvo drenanog sustava, prekrivanje, koliina vlage koja nastaje u biolokim procesima i koliina vlage koja odlazi s odlagalinim plinovima. Dobiva se iz formule:

s

w

mmw = (4.1.1.2.-1.)

gdje su: w vlanost [%]; mw masa filtrata [g] u porama uzorka; ms masa vrstog materijala [g].

Masa filtrata u porama dobije se kao razlika poetne mase uzorka i mase uzorka nakon suenja na 600C. Ova je granica nia kod otpada nego kod "zemljanih" materijala (1100C) da se sprijei mogua eksplozija hlapivih materijala. Vlanost varira izmeu 15 i 40%, u ovisnosti o sastavu otpada i godinjem dobu. Tipine vrijednosti dane su u Tablici 4.1.1.1.-1. 4.1.1.3. Granulometrijski sastav

3 Ova veliina je, dakle: 2/1. Reciprona vrijednost te veliine govori koliko puta se smanjio volumen, odnosno: 2/1=V2/V1, pa je za hranu, npr. gustoa dobro zbijenog otpada 3 puta vea od one kod nezbijenog, a volumen iznosi 1/3 volumena nezbijenog otpada.



Granulometrijski sastav je jako vaan kod materijala otpada, pogotovo ako na odlagalitu

postoje postrojenja za iskoritavanje sekundarnih sirovina razvrstavanjem otpada. Kao to je ve reeno, otpadi se mogu svrsti u dvije grupe:

1. zemljolike; 2. ostale.

U prvom sluaju se za odreivanje granulometrijskog sastava koriste metode koje su

uobiajene u geotehnici. U sluaju komadnog otpada nije uputno rabiti takve metode. Tada se veliina estice odnosno komponente otpada moe se izraziti na jedan od slijedeih naina:

lSc = (4.1.1.3.-1.)

2dlSc += (4.1.1.3.-2.)

3hdlSc ++= (4.1.1.3.-3.)

( ) 2/1dlSc = (4.1.1.3.-4.)

( ) 3/1hdlSc = (4.1.1.3.-5.)

gdje su: Sc veliina komponente [cm]; l duljina [cm]; d irina [cm]; h visina [cm].

Pri tomu estice (komponente) mogu imati najrazliitije mogue veliine i oblike, dok raspored estica zavisi o njihovoj veliini i zbijanju (ugradnji). Granulometrijski sastav materijala otpada dan je Slikom 4.1.1.3.-1.



Slika 4.1.1.3.-1. Granulometrijski sastav otpada (Van Impe). 4.1.1.4. Adsorpcijski kapacitet (AK)

AK je ukupna koliina vlage koja se moe dobiti iz uzorka podvrgnutog cijeenju pod djelovanjem gravitacije. AK je od kritine vanosti za nastanak filtrata jer ako vlanost otpada prekorai vrijednost adsorpcijskog kapaciteta (otpada), viak vode bit e soloboen u obliku filtrata. AK varira zavisno od stupnja naneenog optereenja i stupnja raspadanja (organskih komponenti) otpada. Srednja vrijednost je oko 30% (volumenski), a za nezbijeni netretirani otpad iz domainstava isl. oko 5060%. 4.1.1.5. Koeficijent propusnosti

Koeficijent propusnost je vaan poradi kretanja tekuina i plinova kroz tijelo odlagalita. Propusnost komunalnog otpada obino se ne mjeri laboratorijski ve in situ, a izraunava se iz izraza (prema D' Arcyjevom zakonu):

tAhLQk**

*= (4.1.1.5.-1.)



gdje su: k koeficijent propusnosti [m/s], [cm/s]; Q protoka [m3/s]; L duljina uzorka [m]; h razlika izmeu gornje i donje razine vode (promjena tlaka) [m]; A popreni presjek uzorka [m2]; t vrijeme [s];

Kao prva aproksimacija moe se pretpostaviti da je propusnost otpada oko 1x10-3 cm/s za rahli, odnosno 7x10-4 cm/s za zbijeni materijal. 4.1.2. Mehanika svojstva

Prema preporukama R 2-6 Evropskog tehnikog komiteta br. 8 (ETC 8) tijelo odlagalita i sustav zatitnih slojeva moraju biti projektirani i izvedni tako da mogu izdrati bilo koja naprezanja i deformacije, a da njihova funkcija ne bude ugroena. Zbog toga je potrebno sustavno procijeniti mogue kombinacije optereenja kako bi se moglo izraunati naprezanja i deformacije tijela odlagalita, kako za vrijeme njegovog koritenja (ugraivanja otpada) tako i nakon postavljanja zavrnog pokrova i zatvaranja odlagalita. U analizama stabilnosti i deformabilnosti trai se detaljno poznavanje mehanikog ponaanja otpada to se moe ocijeniti na temelju ispitivanja u laboratoriju i in situ. Pri tomu je nedostatak to tipovi pokusa za ispitivanje parametara otpada jo nisu openito prihvaeni, a kamo li standardizirani. Mehaniki parametri otpada se za projektiranje najee odabiru prema podacima iz literature koji su prilino oskudni. Osim to svojstva otpada, pogotovo onog koji nije zemljoliki otpad, variraju u irokim granicama, njihova veliina se mijenja u vremenu tj. u ovisnosti o stupnju raspadanja organske tvari.

Mehanika svojstva su ona koja se odnose prvenstveno na naprezanja, vrstou i deformaciju. Da se ta svojstva ustanove treba provesti slijedea ispitivanja:

1. laboratorijska:

- (uz ve nabrojana fizika); - odreivanje poroznosti; - odreivanje indeksnih pokazatelja (Atterbergove granice); - troosni pokus; - izravni posmik; - edometarski pokus; - jednoosna kompresija;

2. in situ ispitivanja: - dinamiki penetracijski pokusi; - statiki penetracijski pokusi; - mjerenje posmine vrstoe krilnom sondom; - pokus klizanja po kliznoj plohi; - pokus nanoenja probnog optereenja; - pokus presiometrom;

3. ispitivanja na modelima; 4. povratna analiza, iz:



- deformiranja tijela odlagalita; - sloma tijela odlagalita.

4.1.2.1. Deformabilnost otpada

Osnovni imbenici deformabilnosti otpada su: - kompresibilnost, savijanje, lomljenje i reorjentacija "estica" otpada; - migracija sitnijih estica u pore izmeu veiih estica; - viskozno ponaanje (vremenski tok slijeganja) uslijed konsolidacije, u to je ukljuen,

kako skelet od estica, tako i pojedine estice; - slijeganje uslijed biodegradacije organskih komponenti; - fiziko-kemijska degradacija (korozija) anorganskih komponenti.

imbenici koji odreuju veliinu slijeganja (uslijed vlastite teine i drugih optereenja) su:

- poetni porozitet, odnosno gustoa; - udio razgradivih materijala; - visina otpada; - povijest naprezanja (tretiranje otpada za vrijeme i nakon ugradnje); - razina i fluktuacija filtrata.

Poetno slijeganje. Za analizu poetnog slijeganja od optereenja koriste se metode poznate iz mehanike tla, pri emu se rabe linerarni odnosi naprezanja i deformacija ili e-log odnosi. Uslijed vlastite teine otpad se uglavnom slijee izmeu 5% i 30% poetne visine (debljine slojeva), najveim dijelom unutar jedne do dvije godine. Pri tomu veliki utjecaj ima i poetno kompaktiranje, tj. zbijenost otpada. Konsolidacija otpada tretira se prema Terzaghijevoj teoriji jednodimenzionalne konsolidacije i dijeli na primarnu i sekundarnu. Vrijeme primarne konsolidacije (istjecanje vode iz pora) odvija se, u pravilu, prva dva do tri mjeseca nakon ugradnje otpada. Nakon toga slijedi dugotrajna sekundarna konsolidacija. Brzina slijeganja opada s vremenom i s dubinom. Za razliku od tla, sekundarna konsolidacija (puzanje) u otpadu dogaa se i zbog kemijske i bioloke razgradnje njegovih sastojaka. U odlagalitima u kojima se porni tlakovi mogu slobodno disipirati, kao to je to u veini odlagalita, primarna konsolidacija se moe odigrati jednakom brzinom kojom napreduju radovi na ugradnji otpada. To znai da e primarna konsolidacija praktiki zavriti sa zavretkom gradnje. Prema Sowersu (1973) slijeganje S u sekundarnoj konsolidaciji moe se izraziti prema:

2

1log**tt

HCS = (4.1.2.1.-1.)

gdje je :

C indeks sekundarne konsolidacije; H visina tijela odlagalita [m]; t1 i t2 vremena [god] koja ograniavaju interval za koji se slijeganje odreuje.



Analogno poetnom slijeganju tla i naknadnim konsolidacijskim slijeganjem, a na

temelju mjerenja na odlagalitima, Bjarngard i Edgers (1990) su razradili ovaj izraz i predloili:

4

32

1

21

0

0 logloglogtt

Ctt

Cp

ppCc

HH

+++= (4.1.2.1.-2.)

gdje je:

H i H slijeganje i visina tijela odlagalita [m]; p0 i p0 poetno i konano optereenje [kN/m2]; Cc indeks slijeganja; C1 C2 indeksi sekundarne konsolidacije; t1, t4 vremena [god] koja ograniavaju intervale za koji se slijeganje

odreuje.

Znaenje svih parametara i oznaka vidljivo je sa Slike 4.1.2.1.-1.(slika 8, Van Impe). Odnos mehaniki i bioloki uzrokovanog slijeganja u vremenu, zorno je prikazan na

Slikama 4.1.2.1.-2. i 3.

Slika 4.1.2.1.-1. Model slijeganja prema Bjarngard i Edgers (1990).



Slika 4.1.2.1.-2. Odnos slijeganja uzrokovanog nadpritiskiom i slijeganja uzrokovanog raspadanjem organske tvari u vremenu.

Slika 4.1.2.1.-3. Odnos slijeganja povrine odlagalita i temeljnog tla.

Prema Landva & Clark (1990), indeks kompresije je izmeu 0.2 i 0.5 Cc , a C1 C2,

negdje oko 0.2% do 0.3% za log vremena (log. jedinica je, primjerice izmeu 1 i 10, ili 10 i 100 itd.).

U mehanici tla slijeganja se uvijek proraunavaju s efektivnim naprezanjima. U odlagalitama, meutim, stanje pornih tlakova moe biti prilino nejasno. Naime, do neke je visine razina filtrata, a iznad toga se filtrat die kapilarno, pa mogu nastupiti i negativni porni tlakovi u nesaturiranoj sredini. Zbog toga se preporuuje (odnosno na strani je sigurnosti) da se slijeganja raunaju pomou efektivnih naprezanja.



Laboratorijska ispitivanja parametara slijeganja mogu dati tek priblinu sliku stiljivosti otpada, pa se esto koriste i terenski pokusi, primjerice, probnom ploom. To se obino provodi nakon postavljanja prekrivnog sloja da se ocjeni stiljivost povrine, odnosno njezinu podobnost za izgradnju nekih sadraja (nastambi, rekreacijskih centara isl.). 4.1.2.2. Komentari glede slijeganja

Ovakav proraun slijeganja daje samo priblinu ocjenu veliine slijeganja. Zbog heterogenog sastava otpada, mogu se dogoditi razliita slijeganja na relativno kratkim udaljenostima. Prognozu slijeganja dodatno moe zakomplicirati i stiljivo tlo ispod tijela

odlagalita.

Slika 4.1.2.2. 1. Odlagalite (a) prije i (b) nakon slijeganja. Velika diferencijalna slijeganja (Slika 4.1.2.2.-1.) stvaraju probleme pokrovnim i brtvenim slojevima u odlagalitu, jer se oni sastoje od materijala izrazito razliitih mehanikih svojstava. Drugi je problem povrinska odvodnja kod koje slijeganje moe izazvati promjene nagiba kanala i cijevi, a ak i pucanje takvih instalacija.

Praktina je preporuka da se relativno slijeganje izmeu dviju toaka procjeni na temelju debljine otpada na tim mjestima. 4.1.2.3. vrstoa otpada

Na otpad primjenjujemo model kruto plastinog materijala, pa posminu vrstou definiramo prema Mohr-Coulomb-ovom kriteriju loma, koji izraavamo formulom:

a) b)



tgc nf *+= (4.1.2.3.-1.)

gdje su: f posmina vrstoa [kN/m2]; n normalno naprezanje na ravnini sloma [kN/m2]; c kohezija [kN/m2]; kut unutranjeg trenja [0].

Parametri vrstoe otpadnog materijala razlikuju se od onih u tla, pa se tako razlikuje i

mehaniko ponaanje, i to iz razloga to:

1. Otpadni materijal je znatno rahliji u odnosu na tlo (VELIKA STILJIVOST). 2. Raznolikost estica otpadnog materijala je velika, a neke su i deformabilne (estice tla su

praktiki nedeformabilne). 3. U otpadnom materijalu je prisutan i proces raspadanja (dodatno slijeganje i smanjenje

parametara vrstoe s vremenom).

Za odreivanje parametara vrstoe otpadnog materijala koji je nalik tlu uporabljujemo standardne metode i ureaje, a za ostale vrste otpada modificiran instrumentarij. Tako npr. troosni ureaj za ispitivanje otpada ima dimenzije: promjer 30 cm i visina 60 cm, a ureaj za izravni posmik: 48 x 48 cm.

Prosjena vrijednost kuta unutranjeg trenja za kompaktirani komunalni otpad iznosi oko =150250 a kohezija je prilino konstantna i iznosi oko 65 kPa. Obino nije mogue odrediti pravo naprezanje pri slomu pa se optereenje pri kojem se realizira oko 1520% deformacije definira kao tlana vrstoa. Ako se ne pojavljuje pravi slom ve samo velike deformacije, parametri c i ne mogu se egzaktno odrediti. Vrijednosti zapreminske teine, odnosno parametara vrstoe otpada podijeljenog na tipove, dane su Tablicom 4.1.2.3.-1. i Tablicom 4.1.2.3.-2. (prema razliitim izvorima i autorima). VRSTA OTPADA [kN/m3] [0] c [kPa] komunalni otpad 711 (15)2535 120(65) mljeveni komunalni otpad - 24 23 svjei komunalni otpad 410 3840 3050 stari komunalni otpad 812 1723 012 otpad s ulice 17 34 0 otpad nakon procesa raspadanja (raspadnut)

- 1924 1632

zagaeno tlo >15 2532 020 mulj iz kanalizacije (raspadnut) 11 1525 0 mulj iz kanalizacije nedreniran 9,8 21 8 mulj iz kanalizacije dreniran 9,8 35 0 stari otpad - 38 16 stari otpad (40 god.) 9,213,5 33 30 komunalni + industrijski otpad 13,615,8 32 20 ljaka od spaljenog komunal. otp. 13,5 38 0 pepeo od spaljenog otpada, nedreniran 7,8 17 80 pepeo od spaljenog otpada, dreniran 7,8 40 0



komadii drveta (suhi) 2,3 - - komadii drveta (64% vlage) 3,8 - - kompost od lia 2,6 - -

Tablica 4.1.2.3.-1. Zapreminske teine i parametri vrstoe otpada prema vrstama.

[o] c [kN/m2]

[kN/m3]

OPASKA

24

23

-

izravni posmik za prosijani otpad (papir, plastika)

38

16

-

izravni posmik za stari otpad

19-24

16-32

-

na temelju literature za stari otpad

25-35

0 (1-20)

7-11

prema literaturi i iskustvu

38-40

30-50

4-10

svjei otpad

17-23

0-10

8-12

stari otpad

25-32

0-20

preko 15

zagaeno tlo

Tablica 4.1.2.3.-2. Posmina vrstoa i zapreminska teina tla (preneseno iz Jesberger & Kockel, 1991).

Pojam vrstoe treba povezati sa / dijagramom. Na Slici 4.1.2.3.-1. prikazan je jedan takav dijagram, dobiven mjerenjima provedenim na troosnom ureaju (konsolidirani-drenirani pokusi).



Slika 4.1.2.3.-1. Dijagram naprezanje/deformacija.

Primijeuje se da otpad ne pokazuje klasino smanjenje otpornosti s poveanjem deformacije, to treba pripisati utjecaju vlaknaste strukture, odnosno armiranju otpada. Ovaj efekt ima za posljedicu poveanje parametara vrstoe.

Raunske vrijednosti parametara vrstoe gradskog otpada dane su Slikom 4.1.2.3.-2.

Slika 4.1.2.3.-2. Raunske vrijednosti parametara vrstoe gradskog otpada.



Na Slici 4.1.2.3.-3. prikazano je smanjenje kuta unutranjeg trenja s vremenom. Opaa se da vrijednost kuta unutranjeg trenja, s poetnih 40o pada na manje od 20o. Zbog toga neki autori razlikuju parametre svjeeg i starog otpada. Takoer je opaeno da posmina vrstoa otpada u velikoj mjeri ovisi o njegovoj zbijenosti, odnosno postignutoj zapreminskoj teini.

Slika 4.1.2.3.-3. Smanjenje kuta unutranjeg trenja s vremenom (prema Jesberger & Kockel, 1991).

Prema GLR-preporukama R 5-4, in situ mjerenja svojstva zemljolikog otpada treba odreivati na lokaciji izvan podruja u kojem bi mogla biti ugroeno tijelo odlagalita. Osim svojstva koje se izravno ispituje, primjerice, parametara vrstoe, otpad koji se ispituje treba i geotehniki identificirati i klasificirati. Na temelju posminih ispitivanja definirat e se konstrukcija tijela odlagalita, a klasifikacijska ispitivanja pokazat e koliko je ugraeni otpad slian prethodno ispitanom. Pomou klasifikacijskih obiljeja mogu se razvrstavati i svojstva otpada iz raznih odlagalita.

Za ostali otpad je, uz parametre vrstoe, potrebno nastojati dati opis na temelju kojega je mogue definirati njegovo mehaniko ponaanje. Primjerice, "granulometrijski sastav otpada priblino odgovara dobro graduiranom ljunku". Sa starenjem se udio sitnih estica poveava.

Parametri vrstoe se mogu odrediti in situ, uz pomo standardnih metoda analize stabilnosti pokosa, a na temelju povratnih analiza namjerno izazvanih klizanja u otpadu. Jesberger i Kockel (1991) su za jedno odlagalite otpada na taj nain odredili da su parametri vrstoe od = 32o i c = 10 kN/m2, dok je zapreminska teina otpada bila 13.6 kN/m3. Povratna analiza ima, meutim, jedan bitan nedostatak. Budui da kod povratnih analiza nema ispitivanja pri razliitim stanjima naprezanja, teko je odrediti koji dio posmine vrstoe se odnosi na kut trenja, a koji na koheziju. Zbog toga je, uz sve nedostatke laboratorijskih ispitivanja, posebno to se tie izbora vrste i veliine uzorka, potrebno povratne analize dopuniti i rezultatima izravnih mjerenja posmine vrstoe.

Jesberger i Kockel (1991) su ispitivali uzorke otpada i u troosnom ureaju. Ustanovili su da uzorci ne pokazuju slom niti kod velikih deformacija, pa je posmino naprezanje kod 20% deformacije definirano kao vrstoa otpada, pa su tako dobiveni "fiktivni parametri vrstoe" od = 46o i c = 22 kN/m2. Meutim, "mehanizam" promjene parametara vrstoe s deformacijom nije jo razjanjen pa su za to potrebna dodatna istraivanja.



Ovu pojavu "deformacijskog orvavanja" otpada treba s rezervom uzeti i pri projektiranju. Naime, ako se eli projektirati stabilni pokos na O.O.4 Jakuevec, vano je znati da je za stabilnost kritian kontakt geomembrane i geotekstila. Na tom se kontaktu (prema ispitivanjima IGH i iz literature) vrne vrijednosti posmine vrstoe pojavljuju pri znatno manjim pomacima nego sto je to sluaj s parametrima otpada, to znai da taj kontakt moe proklizati puno prije nego to se uspostave vrni parametri u otpadu.

Gabr i Valero (1995) su u svom radu prikazali rezultate laboratorijskih ispitivanja 15 do 30 godina starih uzoraka otpada u izravnom posmiku i troosnom ureaju. Ispitivali su u dreniranim i nedreniranim uvjetima. Takoer su isptivali utjecaj vlanosti na nedreniranu vrstou otpada. Osim toga, prikupili su jos 29 sluajeva odreivanja posmine vrstoe, to izravnih mjerenja, to na temelju povratne su analize. Ustanovili su da rezultati laboratorijskih ispitivanja daju vee kutove trenja i do 10o, dok je nasuprot tomu kohezija manja nego kod kohezije izraunate na temelju povratne analize. Rezultate svojih ispitivanja posmine vrstoe radi usporedbe prikazali su na poznatom dijagramu Singha i Murphyija (1990), Slika 4.1.2.3.-4. Parametri dobiveni povratnom analizom uglavnom su u rangu dobivenih kod Singha i Murphyija, dok su rezultati laboratorijskih ispitivanja dali neto bolje parametre vrstoe.

dijagram Singha i Murphyija (1990)

Slika 4.1.2.3.-4. Rezultati ispitivanja posmine vrstoe prema Gabr i Valero (1995), radi usporedbe prikazani na dijagramu Singha i Murphyija (1990)

Oni konstatiraju da je tzv. efektivna kohezija u otpadu rezultat vlaknastih materijala,

veinom organskog porijekla, to znai da s procesom raspadanja otpada, treba oekivati njezino osjetno smanjenje ili potpuno nestajanje.

4 O.O. - odlagalite otpada.



4.1.3. Kemijska svojstva Kemijska svojstva otpada diktiraju odabir metode gospodarenja otpadom, npr. hoe li se spaljivati, kakovi e biti brtveni slojevi bude li se otpad odlagao itd. Kemijska svojstva otpada odreena su otapanjem i ispiranjem tvari sadranih u otpadu (to za posljedicu ima nastanak filtrata). Da bismo ih odredili potrebno je provesti kemijsku analizu otpadnog materijala, odnosno njegovog filtrata. Analiza se provodi odreivanjem slijedeih parametara:

1. gubitak suenjem (gubitak teine vlage, pri suenju na 1050C, za 1 h); 2. sadraj hlapive gorive tvari (dodatni gubitak teine pri spaljivanju na 9500C); 3. vezani ugljik (goriva tvar koja je preostala nakon to su volatili (hlapive tvari)

uklonjene); 4. ostatak pepeo; 5. toka fuzije (spajanja) pepela (nastanak vrstog oblika, klinkera, spajanjem i

aglomeracijom estica, 110012000C); 6. glavna analiza:

- postotci: ugljika, vodika, kisika, duika, sumpora, i pepela; - udio organske tvari;

7. sadraj energije u kalorimetru (od velike vanosti ako planiramo spaljivati otpad!).

Uz navedeno, trebalo bi provesti analizu prirodno nastalog ili filtrata dobivenog u laboratoriju protiskivanjem laboratorijskog fluida (npr. destilirane vode) kroz uzorak otpada. Time bi se odredila poetna/trenutna pH vrijednost, sadraj tekih metala i tome slini parametri. 4.1.4. Bioloka svojstva Bioloka svojstva su, kao u ostalom i sva druga kvalitativna svojstva otpada, podlona promjenama uslijed starenja otpadnog materijala. Zapravo, starenjem dolazi do bioloke degradacije organske frakcije otpada, koja za posljedicu ima promjenu kemijskih, mehanikih i drugih svojstava.

Iskljuimo li plastiku, gumu i kou, organska frakcija komunalnog otpada moe se klasificirati kao:

1. u vodi topljive tvari (eeri, krob, aminokiseline, i razne organske kiseline; 2. hemiceluloza - produkt kondenzacije eera s pet i est ugljikovih atoma; 3. celuloza - produkt kondenzacije glukoze; 4. masti, ulja i voskovi - esteri alkohola i tekih masnih kiselina; 5. lignin - polimerski materijal koji sadri aromatske prstenove s metoksil grupu (-OCH3),

ija kemijska priroda jo nije poznata (prisutan je u nekim papirnim proizvodima kao npr. novinama i kartonu);

6. lignoceluloza - kombinacija lignina i celuluze; 7. bjelanevine - koje se sastoje od lanaca aminokiselina.

Najvanija bioloka karakteristika komunalnog otpada jest da tijekom procesa starenja

gotovo sve organske komponente mogu bioloki prijei u plinove i relativno inertne organske i



anorganske krutine. Pri tome redovito dolazi do nastanka neugodnih mirisa, razmnaanja bakterija i muha.

Bakterije su, zapravo, "nosioci" procesa vezanih uz starenje i navedene promjene. Neugodni mirisi nastaju kao rezultat anaerobnog raspadanja organske tvari (npr. redukcija sulfata na sulfide spajanje s vodikom nastanak sumporovodika miris trulih jaja; Formule 4.1.4.-1. i 2.).

4H2 + SO42- S2- + 4H2O (4.1.4.-1.) S2- + 2H+ H2S (4.1.4.-2.)

Crna boja ostarjelog otpada je posljedica nastanka metalnih sulfida anaerobnim

raspadanjem. Tijekom toplog vremena dolazi do razmnoavanja muha (lijeganje svaka 2 tjedna, ivot

911 dana), to u odreenim uvjetima moe predstavljati znaajan problem za normalno odvijanje rada na odlagalitu. 4.2. KVANTITATIVNE KARAKTERISTIKE OTPADNIH MATERIJALA Produkcija otpada raste s razvojem drutva i porastom ivotnog standarda. Tako se u SAD-u pribliavaju proizvodnji koliine od jedne tone otpadnog materijala po glavi stanovnika godinje, to moemo usporediti s podatkom da je u svjetskim mjerilima prosjek kilogram i pol dnevno (oko 550 kg po stanovniku godinje). Kvantitativnu dimenziju otpada ispravno je promatrati kroz otpadni materijal podijeljen na tipove. Kuni, odnosno komunalni otpad, je ona koliina otpada koja nastaje djelovanjem pojedinaca ili obitelji. Poradi relativno stabilnih veliina (brojeva) vezanih uz koliine i brzinu nastanka ove vrste otpada, za njihovo izraavanje najee uporabljujemo mjernu jedinicu [kg/stanovnik/dan] ili [kg/stanovnik/godina]. Brzina nastanka komercijalnog otpada se u prolosti izraavala u [kg/stanovnik/dan] ili [kg/stanovnik/godina], no u novije vrijeme se boljim smatra pristup po principu nastalih koliina u odnosu prema broju kupaca. Koliine otpada nastalog u industriji u idealnom sluaju trebalo bi izraziti na osnovu neke ponovljive mjere proizvodnje, npr. [kg_otpada/automobil] ili [kg_otpada/sanduk], pri emu bi se stvorila osnova za usporedbu i obradu veeg broja podataka iz vie razliitih izvora. Za izraavanje nastalih koliina poljoprivrednog otpada danas se naee koriste mjerne jedinice tipa [kg_stajskog gnoja/635 kg_krave] i [kg_otpada/t_proizvoda] (u smislu penice npr.) isl. Metode za odreivanje koliina otpada su najee:

1. analiza broja kamiona; 2. analiza odnosa masa/volumen; 3. analiza razmjernih odnosa materijala.



Analiza broja kamiona zasniva se na praenju broja pojedinanih navoza otpada i njima odgovarajuih karakteristika otpada (tip otpada, procjena volumena) kroz neki vremenski period. Ako je mogue, biljee se i podaci o masi otpada.

Analiza odnosa masa/volumen radi se po principu vaganja punih i praznih kamiona poznatog volumena sanduka.

Analiza razmjernih odnosa materijala jedini je nain da se pouzdano odredi nastanak i kretanje vrstog otpada i to provoenjem detaljne analize ravnotee, odnosno razmjernih odnosa komponenti za svaki pojedini izvor otpada.

Brzina akumulacije materijala unutar granica sustava (npr. upanije) rauna se kao

razlika brzine ulaza (dovoz otpada nastalog van granica sustava) i izlaza materijala (izvoz otpada van granica sustava) uveane za brzinu nastanka materijala unutar granica sustava (Izraz 4.2.-1.).

+= uizlul rMMdtdM (4.2.-1.)

Podaci dobiveni mjerenjima i promatranjem obrauju se statistikim metodama i slue za

organizaciju rada na odlagalitu, procjenu trajnosti odlagalita (duljine trajanja eksploatacije) i sl. Faktori koji utjeu na brzine nastanka otpada su:

1. redukcija izvora i aktivnosti vezane uz reciklau; 2. stavovi javnosti i legislativa; 3. zemljopisni i fiziki faktori.

Prosjena produkcija otpada s obzirom na veliinu naselja dana je u Tablici 4.2.-1.

stanovnitvo dnevna produkcija po glavi stanovnika (kg)

30.000

0,91 1,22 1,45 1,63

Tablica 4.2.-1. Odnos produkcije otpada i veliine naselja.

Prosjena produkcija otpada s obzirom na tip stanovanja dana je u Tablici 4.2.-2.

KUNI OTPAD OTPAD IZ VRTA UKUPNI OTPAD TIP STANOVANJA (kilograma/godinu/obitelj)

zasebna kua 1025 249 1274 kue u nizu 840 125 965

stanovi (u zgradama) 342 0 342

Tablica 4.2.-2. Produkcija otpada s obzirom na tip stanovanja.



4.3. STARENJE I PROMJENE KARAKTERISTIKA OTPADNIH MATERIJALA TIJEKOM VREMENA Tijekom vremena dolazi do promjena karakteristika otpadnih materijala. Te promjene su fizikog, kemijskog i biolokog karaktera, a za posljedicu imaju nastanak krutih, tekuih i plinovitih produkata. Promjene karakteristika takoer mogu biti namjerne ili spontane, odn. neke od njih moemo potaknuti ili upravljati njima te na taj nain odrediti kakova e biti svojstva odloenog materijala ili novonastalih produkata starenja. Priroda fluida stvorenih starenjem otpada moe biti takova da oni potaknu daljnje promjene fizikih, kemijskih, biolokih i geomehanikih svojstava otpada i elemenata zatite odlagalita. Naime, agresivni filtrat odlagalita otpada moe razgraivati i odloeni otpad, ali i komponente drenanog i/ili brtvenog sustava odlagalita. Fizike promjene mogu biti namjerne ili spontane, no namjerne su znaajnije i ukljuuju:

1. separaciju (odvajanje) komponenti - moe biti manualna i/ili mehanika, a njome se heterogeni otpad prevodi u nekoliko, relativno uzevi homogenih komponenti;

2. mehaniko smanjenje volumena - odn. zgunjavanje primjenom energije zbijanja; smanjenje poetnog volumena koji je otpad zauzimao znai poveanu iskoristivost odlagalinog prostora;

3. mehaniko smanjenje veliine (estica) - obavlja se primjenom energije u obliku kidanja, trganja ili mljevenja otpadnog materijala, to prvobitnim komponentama otpada i mijenja oblik i smanjuje veliinu, ali to moe dovesti do poveanja volumena.

Spontane fizike promjene nastaju uslijed nagomilavanja otpada dolazi do slijeganja

uslijed smanjenja volumena pora i deformacije komada (estica) otpada. Kao poslijedica gore navedenih procesa oituje se izdvajanje vlage, odnosno vezanih

tekuina, to rezultira nastankom filtrata. Namjerne kemijske promjene provodimo u svrhu smanjenja volumena i/ili iskoritenja energetske vrijednosti otpadnog materijala. One ukljuuju:

1. spaljivanje - odn. termalnu oksidaciju, tijekom koje nastaju ugljik-dioksid, sumpor-dioksid i drugi oksidacijski produkti te pepeo;

2. pirolizu - koja je poznata i kao "destruktivna destilacija"; njome iz otpadnog materijala dobivamo plin (koji sadri vei broj razliitih plinskih komponenti), katran i/ili ulje i a;

3. uplinjavanje, rasplinjavanje - znai sagorijevanje bez prisustva, ili sa smanjenim prisustvom, zraka; tim djelominim spaljivanjem ugljinih goriva nastaje iskoristiv gorivi plin (ugljik-monoksid, vodik i neki zasieni ugljikovodici, npr. metan).

Spontane kemijske promjene vezane su uz procese hidrolize, otapanja/izdvajanja (iz

otopine), sorpcije/desorpcije i ionske razmjene komponenti otpada, sve vezano uz odlagaline fluide i njihovu cirkulaciju tijelom odlagalita. Bioloke promjene otpadnog materijala poslijedica su ivota i rada mikroorganizama. Osnovni organizmi koji su ukljueni u bioloku transformaciju organskih otpada su: bakterije, gljivice, plijesni i aktinomicete (morfoloki prijelaz izmeu bakterija i gljiva). Bioloke promjene moemo podijeliti na namjerne i spontane, ali i s obzirom na prisutnost kisika.



Namjerne bioloke promjene provode se u posebnim pogonima, kao dirigirani proces, i to u svrhu: smanjenja volumena i teine otpadnog materijala, dobivanja komposta, proizvodnje metana, itd. Namjerne procese, s obzirom na prisustvo kisika, dijelimo na:

1. aerobno kompostiranje - proces bioloke razgradnje organske tvari koji se odvija uz prisustvom kisika iz zraka; trajanje (kompost nastaje za 46 tjedana) mu zavisi o prirodi otpada, sadraju vlage, raspoloivim hranjivim tvarima i drugim faktorima, vezanim uz okoli;

2. anaerobna razgradnja - je proces biolokog pretvaranja organske frakcije komunalnog otpada u plin (ugljik dioksid, metan, amonijak i sumporovodik) i organski ostatak, bez prisustva kisika, a uz produkciju topline; organski ostatak treba dalje kompostirati i dekantirati (odvojiti vodu) prije eventualne uporabe ili odlaganja;

3. drugi procesi bioloke transformacije.

Spontane promjene odvijaju se unutar tijela odlagalita otpada, kroz due vremensko razdoblje i obino nisu stimulirane od strane ljudi. Spontano starenje odloenog otpada odvija se u tri, odnosno etiri faze, kako je prikazano na Slici 4.3.-1.

Slika 4.3.-1. Produkcija odlagalinih plinova po fazama starenja otpada.

1. AEROBNA RAZGRADNJA Ona zahtijeva prisustvo kisika pa do nje dolazi tijekom ugradnje materijala otpada u tijelo

odlagalita dok je kisik jo na raspolaganju. Aerobni mikroorganizmi troe kisik i razgrauju organsku tvar na ugljini dioksid, vodu, djelomino raspadnutu organsku tvar (DROT) i znaajnu koliinu topline:

razgradivi otpad + O2 CO2 + H2O + biomasa + toplina + DROT (4.3.-1.)

VRIJEME

SAST

AV

OD

LA

GA

LI

NO

G P

LIN

A U

V

OL

UM

SKIM

PO

STO

TC

IMA



Koncentracija nastalog CO2 u plinu je oko 90%, a temperatura raste na oko 700C. Poviena razina ugljinog dioksida uzrokuje nastanak ugljine kiseline i smanjuje pH filtrata:

CO2 + H2O H2CO3 (4.3.-2.)

Filtrat obino ne nastaje (u velikoj koliini) u ovoj fazi, a ono malo to ga nastane sastoji se od procjeene vode, otopljenih soli i male koliine topive organske tvari.

2. KISELA FAZA ANAEROBNE RAZGRADNJE (NEMETANOGENA) U ovoj fazi slijedi nastavak razgradnje organske materije uz nastanak visokih

koncentracija organskih kiselina, amonijaka, vodika i ugljinog dioksida - prevladava kisela fermentacija.

razgradivi otpad CO2 + H2O + rast organizama + DROT (4.3.-3.)

Nastanak ugljinog dioksida i velike koliine organskih kiselina smanjuju pH vrijednost filtrata na oko 5,5 do 6,5 to uzrokuje razgradnju drugih organskih i anorganskih tvari. Kao rezultat dobivamo kemijski agresivan filtrat s visokom specifinom vodljivou.

3. ANAEROBNA RAZGRADNJA (METANOGENA) S napredovanjem biodegradacije otpadnog materijala, kisik postaje nedostupan, redoks

potencijal se smanjuje i poinje rad metanogenih bakterija. Ovi mikroorganizmi stvaraju ugljini dioksid, metan i vodu, a kao nusprodukt i neto topline:

4H2 + CO2 CH4 + 2H2O (4.3.-4.) CH3COOH CH4 + CO2 (4.3.-5.)

Ako je otpad vlaan ova faza obino traje 3 mjeseca i u tom vremenu dolazi do postizanja proizvodnje metana u iznosu od oko 50 % volumskog udjela ukupnog proizvedenog odlagalinog plina. Meutim, metanogena faza moe zapoeti za est mjeseci ili ak vie godina od odlaganja materijala pa ak i izostati, ako u otpadu nema vode ili je brzina cirkulacije na nuli.

4. USTALJENA ANAEROBNA RAZGRADNJA (METANOGENA) Za ovu fazu karakteristian je polagan, ali efektivan rad metanogenih mikroorganizama

koji kroz vie godina razgrade gotovo svu organsku materiju. Razgradnja organskih kiselina uzrokuje rast pH vrijednosti na 7 do 8, pa filtrat postaje manje kemijski agresivan i sadri manju ukupnu koliinu organske tvari. Jako visoka koncentracija kiseline u filtratu moe biti toksina za metanogene mikrooorganizme, pa o

povrsinska odlagalista otpada 2007

Documents