Hulladéklerakók létesítésének szempontjai

Átírás

1 Hulladéklerakók létesítésének szempontjai 1.Bevezető Az egyik legnagyobb energiafelhasználó és környezetszennyező tevékenység: az épített környezet létrehozása, és üzemeltetése. A mai mérnöki tervezésben szem előtt kell tartanunk a fenntartható építés gondolatmenetét, vagyis egy olyan egészséges épített környezet létrehozását és felelős működtetését, amely ökológiai elvek alapján az erőforrások hatékony felhasználásával történik [2]. Ma a környezetgazdálkodási tevékenység egyik kiemelt feladatkörének tekinthető a hulladékok káros hatásai elleni védelem jelentősége. A hulladékok keletkezésének megelőzése, a keletkező hulladékok hasznosítása, feldolgozása, illetve a nem hasznosítható hulladékok ártalmatlanítása csökkenti a természeti erőforrások igénybevételét, valamint az elhasználódott anyagok hulladék formájában a természetbe való visszakerülését. A hulladéklerakók helykiválasztása, műszaki kialakítása, tervezése, üzemeltetése illetve hasznosítása tehát mindenképpen aktuális kérdés hazánkban, valamint világviszonylatban is. Az elmúlt másfél évtizedben jelentősen megváltozott a hulladékgazdálkodás helyezte Magyarországon. Korábban a keletkező lakossági, ipari hulladékot a települések szélén, többnyire szigetelés nélkül készült lerakókban, sokszor elhagyott bányagödrökben helyezték el. Az 1990-es években épített hulladéklerakókat már a törvényi előírásoknak megfelelően alakították ki, de még mindig működtek korábban, szigetelés nélkül épült lerakók. A legnagyobb változást a hulladéklerakók létesítésének, működtetésének és utógondozásának követelményrendszerét szabályozó 22/2001. (X.10.) KöM rendelet hozta meg. Ez a rendelet, hasonlóan az EU szabályozásokhoz, lényegében együtt kezeli a működő és a régi, felhagyott lerakók rekultivációjával kapcsolatos teendőket, így egyben közös műszaki megoldások alkalmazását is írja elő. A rendelet bizonyos vonatkozásokban az európai szabályozásban előírtaknál szigorúbb követelményeket tartalmaz. A jogszabályok legfontosabb kötelme, hogy 2009-től csak azon hulladéklerakók üzemelhetnek, melyek megfelelnek a 99/31. EU irányelven alapuló 22/2001 rendelet (illetve a várható módosítás) szigorú előírásainak [3]. Annak érdekében, hogy a rendeletben előírtak szerint 2009-ben már ne működhessenek a környezetvédelmi követelményeket maradéktalanul ki nem elégítő lerakók, felül kellett vizsgálni az ország területén működő hulladéklerakókat, és ütemtervet kellett kidolgozni azok korszerűsítésére vagy bezárására és rekultiválására. A Phare támogatással elkészült felmérésben, az országban mintegy 2700 db részben működő és a hulladéklerakásra vonatkozó környezetvédelmi feltételeket zömében nem teljesítő, részben pedig felhagyott, bezárt, de nem kellően rekultivált lerakóhely valamilyen szintű rekultiválására volt szükség. Az 1. ábrán a között és 2009 után is üzemelő hulladéklerakók területi elhelyezkedése látható. Évente körülbelül lerakó került bezárásra, felszámolásra, illetve rekultiválásra.

2 1. ábra: A között és 2009 után is üzemelő hulladéklerakók területi elhelyezkedése [5] A hulladéklerakók számának csökkenése miatt egyre nagyobb törekvés mutatkozik a fennmaradó lerakók hatékonyabb működésére, nagyobb mennyiségű hulladék elhelyezésére, ennek lehetősége az oldalfal meredekségének növelése. Kutatásom célja a hazai viszonyokra kimutatni, hogy milyen maximális rézsűhajlás esetén létesíthetünk műszakilag biztonságos lerakót. A hagyományos zárószigetelő rendszerek meredek oldalfal esetén nehezen alakíthatók ki, ezért javaslatot teszek egy alternatív, de műszakilag egyenértékű szigetelőréteg alkalmazására, amellyel a hulladéklerakó rekultivációja gazdaságosan véghez vihető. A hulladéklerakók rekultivációja több célt szolgál. Egyrészt a szükséges tájképi szempontok megvalósítását, másrészt a műszaki felhagyás után a környezet szennyezésének megakadályozását, továbbá hogy új funkció meghatározásával ökológiai szempontból kedvezőbb állapotot eredményező helyzet jöjjön létre. A régi lerakók rekultivációja alatt olyan intézkedések sorozatát értjük, amelyekkel: kizárható a korábbiakban lerakott hulladékrétegekbe bejutó csapadékvíz, megakadályozva ezzel az átszivárgás következtében fellépő talaj- és talajvízszennyezést, megoldható a lefedett lerakó felszínén összegyűlő, nem szennyezett csapadékvíz elvezetése, megoldható a biogázok elvezetése, megfelelő növényzet telepítésével biztosítható a racionális területhasznosítás elve. [6] A hulladéklerakók rekutivációjának tervezéséhez hozzátartozik a tájjelleg esztétikai szempontjainak, a tájba illesztés feltételeinek figyelembevétele. Az ilyen un. tájba illesztett

3 régi lerakók szennyezésmentes területén lehetséges területhasznosítási mód a sportpálya (futball-, tenisz-, golfpálya, szánkópálya) vagy parkoló, kereskedelmi, ipari épület, könnyű szerkezetes létesítmény kialakítása. Különlegesen kockázatmentes esetben állatmenedék, natúrpark vagy rekreációs park kialakítása. A 2. és 3. ábrán tájba illesztett lerakókra láthatunk hazai és külföldi példákat. 2. ábra: Külföldi példák tájba illesztett lerakókról: Dyer park, Atzenhof 3. ábra: Szentkirályszabadjai illegális hulladéklerakó, szabadidőpark kialakítása Az elmúlt évtizedekben nem csak a hulladékok káros hatásai elleni védelem vált jelentőssé, hanem a hulladékok szerepe a természeti erőforrásokkal való ésszerű gazdálkodásban, valamint az anyag- és energiagazdálkodásban. Magyarországon évente kg/fő háztartási és összetételében ahhoz hasonló ipari-kereskedelmi hulladék keletkezik. A fejlett országokban ezt a hulladék mennyiséget, vagyis egy jelentős részét értékes alapanyagként, illetve másodnyersanyagként és másodlagos energiaforrásként hasznosítják. A lerakott hulladékokból az egyik energianyerési lehetőség a biogáz kitermelése [1]. A biogáz előállításának egyik nagy előnye, hogy egyáltalán nem szennyezi a környezetet. Kitermelésére bármilyen szerves hulladék alkalmas. A kommunális hulladékok mintegy háromnegyed része tartalmaz különféle szerves anyagokat és papírt, melyek biológiai úton lebonthatók. A hulladékok lebomlása során energetikailag hasznosítható metán szabadul fel, miközben kevesebb lesz a hulladék és csökken a fertőzésveszély. A biogáz kinyeréséhez a hulladéklerakó megfelelő kialakítása szükséges. Az oxigénszegény környezetet depóniatakarással érik el, majd az ez alatt keletkezett biogázt függőleges helyzetű csövek

4 segítségével nyerik ki. A depóniagáz-gyűjtő kutak elhelyezkedését a 4. ábra mutatja a pusztazámori lerakó esetén [4]. A kitermelt biogáz fűtési igények kielégítésére, villamosenergia-termelése, valamint földgáz hálózatba való betáplálásra is felhasználható. 4. ábra: Depóniagáz-gyűjtő kutak, Pusztazámor A stabil depóniagáz képződés 1 és 3 év között indul be és hozzávetőleg több mint 10 éven át tart. Ez idő alatt mintegy 280 m 3 depóniagáz nyerhető a hulladék minden tonnájából. Magyarországon a biogáz kitermelésére és felhasználására történő ösztönzések jelen vannak, de kevéssé hatékonyak. Általános probléma a tőkeszegénység és a tapasztalathiány. A Szegedi Tudományi Egyetemen folytak kutatások hatékonyabb biogáz előállítására. Olyan enzimes lebontáson alapuló eljárást dolgoztak ki, mely lerövidíti a rohasztási időt és javítja a fajlagos biogáz-kitermelést. Magyarországon jelenleg nagyon kevés biogáz üzem van, a működők túlnyomó többségei is a szennyvíziszap kezelésére jött létre. 2. Hulladéklerakók kialakításának szempontjai A hulladék lerakás egyik domináns módja ma és még valószínűleg hosszú ideig a rendezett hulladéklerakás. A rendezett lerakás elsődleges előnye az egyszerű technika és a kicsi fajlagos költség. Hátránya viszont, hogy a hulladék anyag- és energiahasznosítása nem valósul meg, kivétel, ha a biogáz felhasználásra kerül. A lerakásra kerülő hulladékok veszélyességének, környezetre (talajra, talaj-és feszíni vizekre, levegőre, élővilágra) való hatása alapján három főtípusát és két altípusát különböztetünk meg: A típus: Inert hulladék lerakására szolgáló hulladéklerakó B típus: Nem veszélyes hulladék lerakására szolgáló hulladéklerakó B1b típus: Szervetlen, nem veszélyes hulladék lerakására szolgáló hulladéklerakó

5 B3 típus: Vegyes összetételű, jelentős szerves és szervetlen anyagtartalommal egyaránt rendelkező, nem veszélyes hulladék lerakásra szolgáló hulladéklerakó C típus: Veszélyes hulladékok lerakására szolgáló hulladéklerakó A rendezett hulladéklerakókkal szemben támasztott alapvető követelmény, hogy az üzemeltetés és később a lezárás során a környezetünkre a lehető legkisebb veszélyt jelentsék. A hulladéklerakókat úgy kell kialakítanunk, hogy ne szennyezzék az őket körülvevő földtani közeget, valamint a feszín alatti és felszíni vizeket. Ezt a védelmet a működési időszakban természetes anyagú réteg és az aljzatszigetelés együttes alkalmazásával, majd a lezárást követő időszakban az előzőket kiegészítve a záró-szigetelés alkalmazásával biztosíthatjuk. A rendezett lerakásra vonatkozó ajánlások a következők: Hulladékok koncentrálása a szükséges legkisebb területen, lehetőleg központi lerakó telepeken, a különböző eredetű és tulajdonságú hulladék anyagok együttes elhelyezése homogenizált többkomponensű depóniában, a talajvízszint felett a hulladék dombépítéssel való elhelyezése (kedvezőbb vízháztartás, jobb átlevegőztetés), a hulladéklerakó telepet csapadékszegény területre célszerű telepíteni, a hulladéklerakó területén a talajvíz és a hulladék között megfelelő védőréteg szükséges, a hulladék és a talajvízszint között legyen jó vízvezető és megfelelő szorpciós kapacitással rendelkező réteg, a hulladéklerakó helyek lehetőleg kis talajvízáramlási sebességgel rendelkező területre kerüljenek (repedezett alapkőzet, karsztterület kerülendő), a hulladéklerakó hely alatti altalaj rendelkezzen jó mechanikai szűrőképességgel, geotechnikai szempontból a kis lejtőszöggel rendelkező területek kedvezőbbek, a hulladékot a csurgalékvíz képződés megakadályozása, vagy a lehető legalacsonyabb szinten való tartása érdekében vízzáró anyaggal kell lefedni, a hulladéklerakó telepnek megfelelő ellenőrző- és megfigyelő rendszerrel kell rendelkeznie, a hulladéklerakó telepek nem kerülhetnek árvízveszélyes-, elöntés veszélyes területekre. [6] Ezen követelmények közel két évtizede készültek, de némi módosítással ma is érvényesek. A követelmények elsősorban csak a természeti adottságokra épülnek. Egy kiegészítés szükséges, miszerint a fenti kívánalmakat a természetes és/vagy mesterséges védelemnek együttesen kell biztosítania. A hulladéklerakók potenciális környezetszennyezők. Elsősorban kiemelt kockázatot a befogadó közeg, a talaj víztartalmának elszennyeződése jelent. Azonban fennáll a felszíni vizek szennyezésének esélye is, valamint az élővilágra is jelentős hatással vannak. Rendezett lerakók estén sem küszöbölhetők ki teljesen ezek a hatások, de minimalizálhatók. Ennek érdekében a lerakók tervezése, építése, üzemeltetése, utógondozása során fontos betartani a

6 környezetvédelmi előírásokat. Környezetvédelmi követelmények közé tartozik a csurgalékvíz kezelése, amibe a visszalocsolás, az elpárologtatás és különféle kezelési eljárások tartoznak. Továbbá követelmény a lerakógázok kezelése, elégetésük vagy a korábbiakban említett felhasználási lehetőségeik. A hulladéklerakók környezeti követelményeibe tartozik a környezeti zajterhelés megakadályozása, ezért időszakosan zajméréseket kell készíteni a telekhatárokon. 3. Hulladéklerakók esetén alkalmazott szigetelőrendszerek áttekintése szakirodalmi adatok alapján A hulladékdepóniák szigetelőrendszere záró-és aljzatszigetelő rendszerből áll, a két szigetelőrendszer körülzárja a hulladéktömeget és elszigeteli a külvilágtól. A rendszer akkor hatásos, ha a két szigetelőréteg hatása tartós és a szennyező anyagok csak a csurgalékvíz- és a gázgyűjtő- és elvezető vezetékekben lépnek ki. A depóniák szigetelő elemeit az 5. ábra szemlélteti. 5. ábra: Hulladékdepónia szigetelőrendszerének elemei [6] Az aljzat- és zárószigetelő rendszerekkel szemben támasztott követelmények: vízzáróság csurgalékvízzel szemben, hőállóság 70 C, depóniagázokkal szembeni szigetelőképesség, depóniaterheléssel (mechanikai, kémiai, biológiai) szembeni ellenálló képesség, képes legyen elviselni a bekövetkező süllyedéseket, kiszáradással szembeni ellenálló képesség, mikroorganizmusokkal, rágcsálókkal, a növényzet gyökérzetével szembeni ellenálló képesség, erózió- és fagyállóság, technikailag egyszerű beépíthetőség,

7 az építési- és üzemeltetési fázisban a tömörség és szigetelőképesség ellenőrzésének a lehetősége, sérülés, rongálódás esetén javíthatóság, gazdaságosság. [6] A fenti követelmény rendszer minden egyes elemét a szigetelőrendszerek többsége nem tudja teljesíteni, ezért mérlegelni kell, hogy az adott helyzetben milyen engedmények tehetők, anélkül hogy azok a biztonság rovására mennének. 3.1 Hulladéklerakók szigeteléseinek monitoring rendszere A hulladéklerakók, még ha megfelelő műszaki védelemmel is rendelkeznek, veszélyforrást jelentenek a környezetre, ezért szükséges, hogy megfelelő ellenőrző-megfigyelő, vagyis monitoring rendszerrel rendelkezzenek. A szigetelés vízzáróságának ellenőrzésekor külön kell választanunk az aljzatszigetelő rendszerekhez tartozó szivárgó-gyűjtő rendszert és a lezárást biztosító záró szigetelőrendszerhez tartozó szivárgó rendszer ellenőrzését. A szivárgó-gyűjtő rendszer feladata az aljzatszigetelésre jutó terhelés csökkentése, a csurgalékvizek összegyűjtése. A rendszertől megkívánjuk, hogy a benne kialakuló nyomómagasság ne haladjon meg egy maximális értéket (általában h max 30 cm), melynek ellenőrzése történhet megfigyelő kutakkal. A kutak előnyei az olcsóbb kivitel, hátránya, hogy a hulladék mennyiségének növekedésével magasításuk szükséges és nagy a sérülésveszélyük a hulladék elhelyezése során. Aljzatszigetelés esetén a telítetlen zónában elhelyezett líziméterekkel vagy vákuum túlnyomásos talajnedvesség mérőkkel észlelhetjük az átjutó szennyezés mértékét. A záró-szigetelőrendszerben az átszivárgás ellenőrzése történhet a szigetelőréteg alá beépített kontroll dréncsővel vagy az előbb említett líziméterekkel, mely kialakítását az 6. ábra mutatja. 6. ábra: Zárószigetelő rendszer vízzáróságának ellenőrzése líziméterrel [6]

8 A szigetelőréteg ellenőrzése történhet geoelektromos monitoring rendszerrel, melyet geoszintetikus agyagszigetelők, illetve műanyag szigetelőlemezek telepítésekor alkalmaznak. Az elektromos érzékelő rendszer, melyet hálózatszerűen alakítanak ki, a vezetőképesség változását érzékeli és lehetővé teszi a meghibásodás pontos helyének ismeretét. Veszélyes hulladéklerakóknál ellenőrző szivárgó rendszert alkalmaznak, amelyet a kétrétegű geomembrán szigetelés közé építenek be. A települési hulladéklerakókban alkalmazott további monitoring rendszerek elemei: talajvízszint változásának ellenőrzése telepített figyelőkutak révén, keletkező biogáz képződés ellenőrzése, a hulladéklerakó szintjének süllyedési adatai, műszaki berendezések ellenőrzése, javítása, karbantartása illetve üzemeltetése, rekultivált terület fenntartási munkái. 4. Zárószigetelő rendszerek bemutatása 4.1 Hulladéklerakók rekultivációs kérdései A hulladéklerakók rekultivációjának végrehajtásakor olyan körülményeket kell teremteni, hogy a természet visszafoglalja a hulladékelhelyezés révén roncsolt területet, azaz biológiai életteret kell biztosítani. A régi lerakók rekultivációja alatt olyan intézkedések sorozatát értjük, amelyekkel: kizárható a korábbiakban lerakott hulladékrétegbe a csapadékvíz beszivárgása, megakadályozva ezzel az átszivárgás következtében fellépő talaj- és talajvízszennyezést, megoldható a lefedett lerakó felszínén összegyűlő nem szennyezett csapadékvíz elvezetése, megoldható a biogázok elvezetése, megfelelő növényzet telepítésével biztosítható a racionális területhasználat elve. A rekultivációs rétegrend leghangsúlyosabb eleme a zárószigetelő réteg, amely ellátja a beszivárgást gátló funkciót, a rétegrend többi eleme tulajdonképpen ezen réteg műszaki védelmét szolgája (kivétel a növénytelepítés és humuszréteg, mely a tájba illesztési feladatokat is ellát). A hulladéklerakók kialakítását, üzemeltetését és rekultivációját a többször módosított 20/2006. (IV.5.) KvVM rendelet szabályozza. A hulladéklerakók rekultivációjának, az alkalmazott rétegrendeknek meg kell felelniük az idézett rendeletnek. A rendelet kétféle zárószigetelést különböztet meg, átmeneti és végleges lezárást. Átmeneti felső záró rétegrendszerrel szükséges lezárni a hulladéklerakót a hulladéktest biológiai lebomló szerves összetevőinek biológiai stabilizálódásáig, de legfeljebb 10 évig.

9 A végeleges felső zárószigetelő réteg azt követően alakítható ki, hogy a stabilizálódási folyamat a hulladéktestben befejeződött. A stabilizálódási folyamat befejeződését a hulladéklerakó gázmennyiségének csökkenése, a csurgalékvíz mennyiségének és összetételének változása, valamint a hulladéklerakó felszíni süllyedésének megállása jelzi. 4.2 Átmeneti zárószigetelő rendszer Az átmeneti zárószigetelő réteg beépítése azért szükséges, mert a megfelelő hulladékbetöltési, feltöltési magasság elérése után a lerakó vagy annak egy része bezárásra/lezárásra kerül, de a hulladék lebomlása, valamint a mechanikai aprózódás során jelentős süllyedések várható, ebből adódóan még hosszú ideig jelentős csurgalékvíz-mennyiséggel és felszínmozgással kell számolnunk. Az átmeneti zárószigetelő réteg legfontosabb feladata, hogy lehetővé tegye elegendő vízmennyiség bejutását a hulladéktestbe, a hulladékban lévő szerves összetevők biológiai lebomlásának meggyorsítását és a rendszer stabilizálódását, a végleges zárószigetelő réteg kiépítése érdekében. Ajánlások az átmeneti záró-szigetelőrendszer kialakítására a 7. ábra és a 8. ábra mutatja. Rétegrend: - Rekultivációs réteg - Geodrén (3 cm) - Geomembrán (1,5 cm) - Finom tükör (10 cm) - Kiegyenlítő réteg - Hulladék 7. ábra: MEYER német lerakó rendeletnek megfelelő ideiglenes záró- szigetelés felépítése [1] Rétegrend: - Rekultivációs réteg - Szivárgó réteg - 2,5 mm geomembrán vagy egyrétegű bentonitszőnyeg - Kiegyenlítő réteg - Hulladék 8. ábra: A Szászországi Környezetvédelmi és Földtani hivatal ajánlása ideiglenes zárószigetelőrendszer felépítésére [1]

10 Minden egyes lerakót egyénileg kell kezelni és figyelembe kell venni a helyi építőanyag felhasználásának lehetőségét, valamint a végleges zárószigetelő rendszerbe való integrálás minél jobb megvalósíthatóságának lehetőségét. Az átmeneti zárószigetelő réteget mindaddig üzemeltetni kell, amíg a hulladéktest biológiai és mechanikai stabilizációja/konszolidációja be nem következik. 4.3 A végleges zárószigetelő rendszerek felépítése Kiegyenlítő és gázelvezető réteg A szigetelőréteg alá egy kiegyenlítő réteg kerül. Javasolt vastagsága 0-50 cm. A kiegyenlítő réteg alkalmassá teszi a hulladéktestet a következő réteg fogadására, valamint felső és oldalirányban kiegyenlíti. A réteg anyaga kis mésztartalmú, homogén, nem kötött talaj, kohósalak vagy hulladékégető salakja. A szigetelőréteg alá, ha szükséges gázelvezető réteg kerül, ezt a depóniagáz fejlődése határozza meg. A réteg anyaga jó gázvezető képességű, kis mésztartalmú, egyenletes szemcseeloszlású és az adott esésviszonyok mellett állékony Természetes anyagú szigetelőréteg A szigetelőréteg megakadályozza, hogy a víz a hulladéktestbe jusson. Természetes anyagú szigetelő esetén a javasolt rétegvastagság 2x25 cm. A szivárgási tényező megkívánt értéke k 5x10-9 (B1b és B3 típusú lerakók esetén), k 10-9 m/s (C típusú lerakók esetén). A természetes anyagú szigetelőréteg kiválasztásakor figyelembe kell vennünk a szigetelőképességet, a mechanikai ellenálló képességet, az időállóságot, valamint az előírásoknak megfelelő kivitelezés biztosíthatóságát Geomembrán A geomembrán megkívánt vastagsága végeleges lezárás esetén C típusú lerakóknál 2,5 mm. Megfelelő anyagválasztással a mai ismereteink alapján beépítés után élettartalma meghaladhatja a 100 évet. A geomembrán kiválasztásánál ugyanazon szempontokat kell megvizsgálnunk, mint a szigetelőréteg esetén Szivárgó paplan A szigetelőréteg fölé cm vastagságú, mosott kavics anyagú szivárgó paplan kerül elhelyezésre. A szivárgási tényezője nem veszélyes hulladékok lerakójánál (B1b, B3) k 10-4 m/s, veszélyes hulladékok lerakójánál (C típusú) k 10-3 m/s. A réteg vastagságát vízháztartási vizsgálat alapján kell meghatározni, a hazai csapadékviszonyok alapján 30 cm-es vastagság elegendő a legtöbb lerakó estén.

11 A szivárgó réteg és a szűrőréteg közé geotextília beiktatása célszerű. A két réteg elválasztása fontos, mivel ha a víz a szivárgó rétegen keresztül beszivárog a szigetelő rétegbe, akkor a nedvesítés és a szivárgó rétegre jutó többletterhelés hatására a szivárgó réteg anyaga benyomódhat a szigetelőrétegbe és csökkentheti a védelmi funkcióját Geotextília A geotextíliák alkalmazhatók durva és finom szemszerkezetű rétegek elválasztására, drének szűrőrétegeként vagy a geomembránok mechanikai védelmére. A nem szőtt geotextíliák polipropilén, poliészter stb. végtelen, vagy vágott szálakból, tűznemzési eljárással készülnek. Ezt követően több típus kétoldali hőkezelést kap. A szőtt, erősítő, elválasztó geotextíliák polipropilén vagy poliészter szálakból készülnek. A sűrű szövésnél fogva kiválóan alkalmasak elválasztási, szűrési és megerősítési feladatokra. Szakítószilárdságuk nagy, nyúlásuk kicsi Rekultivációs réteg A rekultivációs réteg a szivárgó réteg felé kerül, vastagsága legalább 1,0-1,2 m, de a rekultivációs és szivárgó réteg együtt 1,5 m vastag kell, hogy legyen. A réteg vastagságának megválasztásakor figyelembe kell venni a területre jellemző fagylehatolási mélységet, valamint a rekultivációs növényzet gyökérzet lehatolási mélységét. A réteg anyagának kiválasztásakor jelentős szerepet játszanak a helyi adottságok. A réteg elsődleges feladata a csurgalékvíz minimalizálása, ezért elsődlegesen jó víztározó-képességgel rendelkező talajok jönnek számításba. Német ajánlások alapján az iszapos homokos-, iszapos talajok a leginkább kedvezőek, amelyeknek az agyag és iszaptartalma közepes. 4.4 Hagyományos és alternatív szigetelő renszerek Agyagszigetelés Rekultivációs során általánosan alkalmazott megoldás az agyagból épített szigetelőrétegek beépítése. Az elérni kívánt szigetelő-képességhez a beépíteni kívánt agyagot a legtöbb esetben nedvesíteni kell. A nedvesség hatására az agyag csúszóssá válik, ami nehezíti a munkagépek mozgását. Tapasztalatok alapján hosszú meredek rézsűkön az általánosan alkalmazott tömörítő gépek nem tudnak akkora tömörítő munkát kifejteni, hogy a réteg tömörsége illetve a vízzáróság szempontjából megfelelő legyen. Ha az agyag nem áll rendelkezésre megfelelő minőségben a réteg ismételt beépítése szükséges (pl. újratömörítés). Záró-szigetelés esetében a szigetelőréteg tömörítését, beépítését a Proctor görbe száraz oldali ágán (w e <w opt ) kell végezni, T rp >95% tömörítési feltétel mellett.

12 Előnyök: általában kedvezőbb ár, a kivitelezés nem igényel speciális szaktudást, a tömörítés egyszerűbb gépparkkal is elvégezhető, azonban fontos, hogy a kivitelező rendelkezzen a tömörítéshez megfelelő géplánccal. Hátrányok: a kivitelezés függ az időjárástól, télen, esős, csapadékos időben a kivitelezés nem végezhető, folyamatos helyszíni minőségellenőrzés szükséges, időigényes kivitelezés, jelentős gépköltség a kivitelezés során, nem egyenletes minőség, az agyagbányák sok esetben nagy távolságra találhatók (magas költség), ahhoz, hogy elkerülhető legyen az agyagszigetelésbe a szivárgó réteg anyagának benyomódása célszerű geotextília védőréteget beépíteni. [2] Természetes anyagú szigetelőréteg esetén a 9. ábra mutatja a rétegrend kialakítását. 9. ábra: Természetes anyagú szigetelő réteg alkalmazása esetén ajánlott zárószigetelő rétegrend [3] Bentonitszőnyegek A betonitszőnyegek két geotextília (szőtt, nem szőtt) rétegből és a rétegek között elhelyezkedő jó minőségű, különböző mennyiségű bentonitporból vagy bentonitgranulátumból állnak. A három réteget száltűzéssel rögzítik egymáshoz. A rendszer működése: a bentonit jelentős mennyiségű vizet képes felvenni, megduzzad, de a duzzadást az egymáshoz rögzített geotextíliák megakadályozzák, így a két geotextília között nagyon kis vízáteresztő-képességű réteg alakul ki. A bentonitszőnyegek jellemző szivárgási tényezője: 1x x10-11 m/s. Alkalmazásúk elsősorban akkor jöhet számításba, ha a depóniáknál nagy felszínsüllyedések várhatók. Német ajánlások szerint alkalmazásuk ajánlott kis veszélyeztető potenciált jelentő lerakók végleges záró-szigetelésénél vagy ideiglenes lezárásra, amíg a süllyedések nagy része lejátszódik. Ásványi anyagú szigetelőrétegként való

13 alkalmazásánál két szőnyeg fektetendő egymásra, hogy az alsó réteg ne tudjon kiszáradni. Meredekebb hajlás esetén a rendszer stabilitását erősíteni lehet pl. georáccsal. A bentonitok jellemző kőzetfizikai és mechanikai tulajdonságait a 1. táblázat foglalja össze, a 10. ábra pedig a bentonitszőnyeg esetén ajánlott zárószigetelő rétegrendet mutatja. Szigetelőkben alkalmazott bentonitok jellemző tulajdonságai Montmorillonit tartalom % Vízabszorpciós kapacitás tömeg % Szabad duzzadás 7 30 ml PH éték Plasztikus index (I p ) % Belső súrlódási szög ( φ) 3-15 Kohézió (c) 3 10 kn/m 2 Permittivitás (Ψ) 5 x x /s Kation cserélő kapacitás (CEC) mmol (eq)/100g 1. táblázat: Szigetelőkben alkalmazott bentonitok tulajdonságai 10. ábra: Bentontitszőnyeg alkalmazása estén ajánlott zárószigetelő rétegrend [3] Előnyök: folyamatosan ellenőrzött mennyiség, nincs szükség helyszíni minőségellenőrzésre, kiváló ún. öngyógyuló képesség, gyors, pontos kivitelezés ( > 5000 m 2 / nap), a beépítés eszközigénye alacsony, a beépítés munkaigénye alacsony, a beépítés az időjárástól kevésbé függ, hideg időjárásban is beépíthető, rézsűn alkalmazható, tervezhető szállítás, beépítés, a szivárgó réteg beépítéskor a bentonitszőnyegek felé nem szükséges geotextília védőréteg.

14 Hátrányok: esős időben nem fektethető, fektetés után azonnali fedés, takarás szükséges, mert a bentonitszőnyeg ennek hiányában megduzzad, a szélessége csökken (akár 15-10%), megfelelően kialakított aljzat szükséges a fektetéséhez, sérülékeny, közvetlenül gépen nem mozoghatnak a felületén, direkt hajlításokra érzékeny, a hajlítási pontokon a szivárgási tényező értéke megnövekszik. [2] Geomembránok alkalmazása Zárószigetelő rendszereknél számos geomembrán típus közül elsősorban a HDPE ( nagy sűrűségű polietilén), LDPE (kis sűrűségű polietilén), VLDPE (alacsony sűrűségű polietilén ) és az EPDM (etilén propilén dién monomer) fóliák jöhetnek számításba. A kivitelezési költségeket tekintve a gyakorlatban a HDPE fóliák alkalmazása a legelterjedtebb. A geomembránok minősítése szabványban előírt vizsgálatok alapján történik, a vizsgálatokra feljogosított intézménnyel kell minősítetni. A forgalomba kerülő geomembránok megadott határértékeit a gyártók garantálják. A 2. táblázat a geomembránok jellemző fizikai és mechanikai tulajdonságait tartalmazzák. 2. tábláza: Geomembránok fizikai és mechanikai tulajdonságaik [1]

15 Záró-szigeteléseknél különösen nagy szerepe van a deformáció tűrőképességnek. A várható nagy deformációk esetén a geomembránoknak kedvezőbb alakváltozási képességekkel kell rendelkezniük. Lezáró szigetelés esetén is jelentős hőterhelés éri a membránokat, ami befolyásolja az öregedés folyamatát. Fontos a hőmérsékletváltozással szembeni viselkedés ismerete, mivel a fektetés kori magas hőmérséklet kitágulást, az alacsony rideg viselkedést okozhat. A 3. táblázat néhány geomembrán lineáris hőtágulási együtthatóját mutatja. Geomembrán Lineáris hőtágulási együttható HDPE 1,1-1,3x10-4 m/m C LDPE 1,0-1,2x10-4 m/m C VLDPE 1,5-2,5x10-4 m/m C 3. táblázat: Geomembránok lineáris hőtágulási együtthatói [1] A geomembrán megkívánt vastagsága típustól/aránytól függően 1,0-2,0 mm. Megfelelő anyagválasztás és beépítés esetén mai ismereteink alapján az élettartalmuk a 100 évet meghaladhatja. A következő három ábra ( 11-13) a geomembrán alkalmazása esetén a szigetelő réteg felépítésének alternatíváit mutatja. 11. ábra: Geomembránok felhasználásával javasolt zárószigetelő rendszer rétegrendje (1. alternatíva) [4] 12. ábra: Geomembránok felhasználásával javasolt zárószigetelő rendszer rétegrendje (2. alternatíva)

16 13. ábra: Geomembránok felhasználásával javasolt zárószigetelő rendszer rétegrendje (3. alternatíva) Előnyök: folyamatos, a gyártó által garantált minőség, hatékony kivitelezés, kiváló vízzáróság, a kivitelezés időjárástól kevésbé függ, kiváló ellenálló-képesség a gyökérzettel szemben. Hátrányok: magas ár, beépítése szakértelmet kíván, beépítéséhez speciális gépek szükségesek, kisebb vastagságok alkalmazása esetén sérülékeny, a fólia alá kerülő réteg előkészítése szükséges, a fóliát védeni kell a mechanikai sérülésektől, ezért geotextíl védőréteg beépítése szükséges Polimerekkel javított homok-bentonit keverék (TRISOPLAST) A polimer adalékanyagot tartalmazó ásványi anyagú keveréktalajok a már ismert összetevői mellett további adalékanyagként (általában üzleti titokként kezelt összetételű) polimert adagolnak. A legismertebb ilyen polimer adalékú keveréktalaj a TRISOPLAST nevű szigetelőanyag. Magyarországon kevésbé alkalmazzák. A németországi tapasztalatok igen kedvezőek, melyeket kiterjedt laboratóriumi vizsgálatok támasztanak alá. A TRISOPLAST szigetelőanyag műszaki adatait a 4. táblázat foglalja össze.

17 4. táblázat: TRISOPLAST szigetelő anyag jellemző paraméterei A szivárgási tényező értéke nagyon kedvező, az eddigi vizsgálatok eredményei a 6x10-11 és m/s tartományban mozognak. Időállósága jelenleg még nem tisztázódott, a polimer adalék időállóságát még vizsgálni kell. Biológiai hatásokkal szemben ellenálló, de további tapasztalatokra van szükség. Gázáteresztő-képessége megegyezik a hagyományos ásványi anyagú szigetelőrétegekével. Deformációs tulajdonságai kedvezőek, a vizsgálatok szerint a relatíve száraz állapotú réteg több százaléknyi deformációra is repedésmentesen reagált. A viszonylag magas bentonittartalom a meredekebb rézsűkön az állékonyságot csökkenti. A keveréket a helyszínen keverő-berendezéssel kell előállítani, a recept szigorú betartásával. Mechanikai sérülésekre kevésbé érzékeny, mint a bentonitszőnyegek. Folyamatos helyszíni minőség-ellenőrzés szükséges. A szükséges beépítési rétegvastagságot a megkívánt vízzárósáig kritérium alapján határozhatjuk meg. A 14. ábra a TRISPOLAST szigetelőréteg beépítésének vastagságát mutatja a megkíván szivárgási tényező függvényében.

18 14. ábra: TRISOPLAST szigetelőréteg beépítési vastagságának meghatározása Előnyök: gyors, hatékony kivitelezés, a kivitelezés az időjárástól kevésbé függ, nem változó minőség, meredek rézsűkön is alkalmazható, ellenőrzött, vezérelt körülmények között történő előállítás, egyszerű beépítés. Hátrányok: magas ár, jelentős szállítási távolságok, megfelelően, nagy pontossággal előkészített kiegyenlítő réteg szükséges, speciális berendezéseket igényel. 15. ábra: TRISOPLAST alkalmazásának tipikus zárószigetelő rétegrendje

19 4.4.5 Bentonit és ásványi anyagú keverék Az esetek többségében a lerakók közelében vagy gazdaságos távolságon belül nem áll rendelkezésre jó minőségű agyag. Ilyen esetekben kedvezően alkalmazhatók szemcsés talaj és bentonit megfelelő arányú keverékéből készített keverékek. A keverék szemcseeloszlása akkor a legkedvezőbb, ha megfelel a Fuller-görbe kívánalmainak. A keverési arányt előzetes vizsgálatokkal kell meghatározni, a szükséges bentonit mennyiség 6-12% közötti, a bentonit minőségétől, agyagásványos összetételétől, őrlési finomságától függően. A rendszer sugorodásra kevésbé hajlamos, alkalmazása a meredekebb rézsűhajlások esetében azonban csak speciális technológia mellett javasolt. A vízzáróságot jelentősen befolyásolja bentonitszemcsék mérete, a gyakorlati tapasztalatok alapján igazán hatékonynak az 1 mm alatti szemcsefrakció bizonyult. A rendszer hatékonyságát jelentősen befolyásolja a beépítendő anyagok homogenizálásának mértéke. A két anyag keverékét általában a helyszínen célszerű megoldani, ipari keverőgépek segítségével. Az agyaghoz hasonlóan a beépítést megfelelő időjárási körülmények között szabad elvégezni. Bentonit-homok keverékeke alkalmazása esetén a rétegrend felépítését a 16. ábra mutatja ábra: Bentonit-homok keverékek alkalmazásának egyik lehetséges zárószigetelő rétegrendje Előnyök: meredek rézsűhajlásnál is alkalmazható, maximum 1:1,5, zsugorodásra kevésbé hajlamos, így kisebb az esélye száradási repedések kialakulásának, megfelelő tapasztalatok állnak rendelkezésre már kivitelezett záró-szigeteléseknél. Hátrányok: kivitelezése fokozott technológiai fegyelmet, felkészültséget igényel, a megkívánt vízzáróság csak szűk víztartalom intervallumban biztosítható, ezért a keverék előállítása speciális keverő-berendezést igényel a helyszínen, kivitelezés közbeni erózióérzékenység.

20 4.4.6 HYDROSTAB rendszer A HYDROSTAB technológia egy ún. vízüveges technológia, melyet Európa néhány országában több-kevesebb sikerrel alkalmaztak. A módszer egyedisége abban rejlik, hogy adalékanyagként olyan összetevőket használ fel, amelyeknek ártalmatlanításáról, kezeléséről egyébként gondoskodni kell. A HYDROSTAB technológiában használt keverék összetétele: % szemcsés/szennyezett talaj (D < 16 mm), 40-45% szennyvíz iszap (szárazanyag tartalom > 30%), 6-9% égetési pernye és 1,2-1,5% vízüveg. Nagyon lényeges, hogy a három különböző szemcseméret-tartományba tartozó alkotórészek jól granulált, folyamatos szemeloszlási görbét adjanak, a rendszer ne legyen sem ún. egyszemcsés, de szemcse/frakció hiányos sem. Az eddigi laboratóriumi és kivitelezési tapasztalatok azt mutatják, hogy a HYDROSTAB technológia kielégíti a záró-szigeteléssel kapcsolatos elvárásokat. A rendszer jó szennyezőanyag-visszatartó képességgel rendelkezik, mert beépítendő komponensek szennyezőanyag tartalma magas, és kívánatos, hogy ezek ne oldódjanak ki. A szivárgási tényező értéke kedvező, jellemzően k<10-10 m/s. A HYDROSTAB anyagú réteg lényegesen nagyobb deformáció különbség elviselésére képes. Hulladéklerakók zárószigetelésének nagyobb deformációkat kell elviselnie, mint az aljzatszigetelésnek. A zsugorodási jellemzőnek is nagyobb jelentősége van, hiszen a zsugorodás hatására repedések alakulnak ki, ami tönkreteheti a réteg vízzáróságát. A 17. ábrán a rétegrend felépítését láthatjuk. 67. ábra: HYDROSTAB lezárási rétegrend Kapilláris szigetelőrendszer A kapilláris szigetelőrendszer két eltérő szemcseméretű rétegből álló rendszer. Alul helyezkedik el a durvább szemcseméretű kapilláris blokk, felette a finom-, középfinomszemcséjű kapilláris réteg. A kapilláris blokk 0,2-0,3 m vastag, általában kavics, homokos kavics anyagú. A kapilláris réteg vastagabb 0,4-0,6 m, homok anyagú. Telítetlen állapotban a finomszemcséjű kapilláris rétegnek lényegesen nagyobb a kapilláris szívása, mint a