Sustainability of Compacted Clays as Materials for Municipal Waste Landfill Liner

Widomski, M. K.; Stępniewski, W.; Horn, R.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Sustainability of Compacted Clays as Materials for Municipal Waste Landfill Liner

Autorzy

Widomski M. K. , Stępniewski W. , Horn R.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

33_widomski_sustainability_ROS_2_2016.pdf

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Zrównoważoność zagęszczonych iłów jako materiałów na przesłony mineralne składowisk odpadów komunalnych

Języki publikacji

Abstrakty

Poniższa praca przedstawia badania właściwości hydraulicznych gruntów wpływających na zrównoważoność i trwałość warstw izolacyjnych składowisk odpadów wykonanych z zagęszczonych gruntów ilastych. Badaniom poddano dwa rodzaje gruntów ilastych, o niskiej i wysokiej plastyczności, zagęszczane przy różnych wilgotnościach wg PN-B-04481:1988. Materiały ilaste do badań zostały pobrane w Łążku Ordynackim i Gawłówce, województwo lubelskie. Podstawowe właściwości gruntów tj. skład granulometryczny, mineraologię oraz granice stanów i konsystencji określono za pomocą standardowych metod. Badania polowe współczynnika filtracji wykonano za pomocą przepuszczalnościomierza do gruntów drobnoziarnistych GeoN, Geo Nordic, Szwecja. Badania przewodnictwa badanych gruntów po zagęszczeniu zrealizowano za pomocą przepuszczalnościomierzy H-4145, Humboldt Mfg. Co, USA spełniających wymagania ASTM D5856-95. Potencjał i charakterystyka skurczu, oraz możliwe spękanie, zostały opisane za pomocą dwóch bezwymiarowych wskaźników skurczu, rs i COLE. Następnie, za pomocą przepuszczalnościomierza laboratoryjnego IMUZ, Polska zbadano przewodnictwo wodne badanych gruntów po trzech kolejnych cyklach osuszania i nawilżania. Wg klasyfikacji USDA grunt pobrany w Łążku Ordynackim zakwalifikowano jako ił pylasty a materiał z Gawłówki jako glinę piaszczysto-ilastą. W nawiązaniu do wyznaczonych granic stanów i konsystencji oraz klasyfikacji USCS (Unified Soil Classification System) grunt z Łążka Ordynackiego zidentyfikowano jako ił o wysokiej plastyczności, wysokim potencjale pęcznienia i średnim potencjale skurczu, zaś materiał pobrany w Gawłówce rozpoznano jako ił o niskiej plastyczności oraz niskich potencjałach pęcznienia i skurczu. Obydwa badane grunty charakteryzowały się współczynnikiem filtracji w warunkach naturalnych niższym niż powszechnie wymagana wartość Ks = 1.010-9 m s^-1. Badane materiały charakteryzowały się różnymi właściwościami po zagęszczeniu. W obydwu przypadkach po zagęszczeniu udało się osiągnąć przewodnictwo wodne znacznie niższe niż wymagana wartość ale zaobserwowano różnice w pęcznieniu i skurczu. Zawierający więcej frakcji ilastej materiał z Łążka wykazał zdecydowanie wyższe charakterystyki pęcznienia i skurczu niż grunt z Gawłówki. Badana glina piaszczysto-pylasta wykazała także bezpieczniejsze dla zagęszczonej warstwy izolacyjnej, zmniejszające ryzyko spękania, pionowe odkształcenie w czasie wysychania. Żaden z badanych gruntów nie był w stanie utrzymać niskiego przewodnictwa hydraulicznego po trzech cyklach osuszania i nawilżania ale grunt pobrany w Gawłówce zapewnił chociaż częściowe właściwości izolacyjne, na poziomie 10-8-10-7 m s^-1. Zatem, badany ił o niskiej plastyczności, w przeciwieństwie do materiału wysokoplastycznego, wykazujący niskie pęcznienie i skurcz oraz znaczną odporność na następujące po sobie, cykliczne, osuszanie i odwadnianie został uznany jako bardziej odpowiedni do konstrukcji zrównoważonej zagęszczonej przesłony mineralnej składowiska odpadów komunalnych.

Słowa kluczowe

sustainable development compacted clay liner landfilling hydraulic conductivity swell and shrink properties

rozwój zrównoważony zagęszczone przesłony ilaste składowiska odpadów przewodnictwo hydrauliczne właściwości pęcznienia i skurczu

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2016

Tom

Tom 18, cz. 2

Strony

439--454

Opis fizyczny

Bibliogr. 42 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Widomski M. K.

Lublin University of Technology

autor

Stępniewski W.

Lublin University of Technology

autor

Horn R.

Institute for Plant Nutrition and Soil Science

Bibliografia

1. Allen, A. (2000). Containment landfills: the myth of sustainability. Engineering Geology, 60, 3-19.
2. ASTM C566 – 13, (2013). Standard Test Method for Total Evaporable Moisture Content of Aggregate by Drying. West Conshohocken: ASTM International.
3. ASTM D2487 –11, (2011). Standard practice for classification of soils for engineering purposes (Unified Soil Classification System). West Conshohocken: ASTM International.
4. ASTM D698 – 12e1, (2012). Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (12 400 ftlbf/ ft3 (600 kN-m/³)). West Conshohocken: ASTM International.
5. Bagchi., A. (1990). Design, construction and monitoring of sanitary landfill. New York: John Wiley & Sons.
6. Basma, A.A., Al-Homoud, A.S., Malkawi, A.I.H. & Al-Bashebsheh, M.A. (1996). Swelling-shrinkage behavior of natural expansive clays. Applied Clay Science, 11, 211-227.
7. BAT, (2006). In situ permeability measurement with the BAT Permeameter. Vallentuna: BAT Geosystems AB.
8. Bauer, B., Taubner, H. & Tippkötter, R. (2001). The measurement of mechanical and hydraulic consolidation of clayey substrates using an improved Proctor method (in German). Wasser und Boden, 53, 27-29.
9. Bielińska E.J., Futa, B., Baran, S., Żukowska, G., Pawłowska, M., Cel, W. & Zhang T. (2015), Integrating role of sustainable development paradigm in shaping the human-landscape relation. Problems of Sustainable Development, 10(2), 159-168.
10. Bronswijk, J.J.B. (1990). Shrinkage geometry of a heavy clay soil at various stresses. Soil Science Society of America Journal, 54 (5), 1500-1502.
11. Chen, F.D. (1988). Foundations of Expansive Soils. Amsterdam – Oxford – New York – Tokyo: Elsevier Science Company Inc.
12. Dörner, J., Dec, D., Peng, X. & Horn, R. (2009). Change of shrinkage behavior of an Andisol in southern Chile: Effects of landuse and wetting/drying cycles. Soil & Tillage Research, 106(1), 45-53.
13. Dz.U. 2013 item 523, (2013). Regulation of the Minister of Environment of 30 April 2013 about landfilling of wastes (in Polish). Warsaw: Sejm of the Republic of Poland.
14. EPA, (1993). Solid waste disposal facility criteria. Technical manual 530-R-93-017. US Environmental Protection Agency.
15. EU, (1999). Council Directive 99/31/EC of 26 April 1999 on the landfill of waste, Brussels: Council of the European Union
16. Fernandes, M., Denis, A., Fabre, R., Lataste, J.F. & Chretien, M. (2015). In situ study of the shrinkage of a clay soil cover over several cycles of drought-rewetting. Engineering Geology, 192, 63-75.
17. Gebhardt, S., Fleige, H. & Horn R. (2012). Anisotropic shrinkage of mineral and organic soils and its impact on soil hydraulic properties. Soil & Tillage Research, 125, 96-104.
18. Grossman, R.H., Brasher, B.R., Franzmeier, D.P. & Walker, J.L. (1968). Linear extensibility as calculated from natural-clod bulk density measurements. Soil Sci. Soc. Am. Proc., 32, 570-573.
19. Guerrero, L.A., Maas, G. & Hogland, W. (2013). Solid waste management challenges for cities in developing countries. Waste Management, 33, 220-232.
20. Horn, R. & Stępniewski, W. (2004). Modification of mineral liner to improve its long-term stability. Int. Agrophysics, 18, 317-323.
21. Iwanek, M., Krukowski, I., Widomski, M.K. & Olszta, W. (2010). Effect of van Genuchten model tortuosity parameter on hydraulic conductivity calculations. In: Pawłowski, L., Dudzińska, M. & Pawłowski, A. [eds], Environmental Engineering III, 447 – 454, London: Taylor & Francis.
22. Laner, D., Crest, M., Schraff, H., Morris, J. W. F. & Barlaz, M. A. (2012). A review of approaches for the long-term management of municipal solid waste landfills. Waste Management, 32, 498-512.
23. Leźnicki, M. & Lewandowska, A. (2016). Contemporary concepts of a city in the context of sustainable development: perspective of humanities and natural sciences. Problems of Sustainable Development,11(2), 45-54.
24. Ngoc, U.N. & Schnitzer, H. (2009). Sustainable solutions for solid waste management in Southeast Asian countries. Waste Management, 29, 1982-1995.
25. Pawłowski, A. (2013). Sustainable development and globalization. Problems of Sustainable Development, 8(2), 5-16.
26. Peng, X., Horn, R. & Smucker, A. (2007). Pore shrinkage dependency of inorganic and organic soils on wetting and drying cycles. Soil Sci. Soc. Am. J., 71(4), 1095-1104.
27. Pires, A., Martinho, G. & Chang, N.-B. (2011). Solid waste management in European countries: A review of system analysis techniques. Journal of Environmental Management, 92, 1033-1050.
28. PKN-CEN ISO/TS 17892-12. (2009). Geotechnical investigation and testing. Laboratory testing of soil. Part 12: Determination of Atterberg limits (in Polish). Warsaw: Polish Committee for Standardization.
29. PN-B-04481:1988. Soils. Researches of soil samples (in Polish). Warsaw: Polish Committee for Standardization.
30. Savić, D., Jeremić, V. & Petrović N. (2016). Rebuilding the pillars of Sustainable Society Index: a multivariate post ad hoc I-distance Approach. Problems of Sustainable Development, 12(1), 125-134.
31. Seed, H.B., Woodward, R.J. & Lundgren, R. (1962). Prediction of swelling potential for compacted clays. Journal of Soil Mech. Found. Div. Am. Soc. Civil Eng., 88, 53-87.
32. Shackelford, C.D. & Javed, F. (1991). Large-scale laboratory permeability testing of a compacted clay soil. Geotechnical Testing Journal, 14(2), 171-179.
33. Shekdar, A.V. (2009). Sustainable solid waste management: an integrated approach for Asian countries. Journal of Waste Management, 29, 1438-1448.
34. Simon, F.G. & Müller, W.W. (2004). Standard and alternative landfill capping design in Germany. Environmental Science & Policy, 7, 277-290.
35. Stępniewski, W., Pawłowska, M., Gazda, L., Widomski, M.K., Franus, M. & Depta, M. (2015). Cohesive soils of Lublin region suitable for mineral sealing lines and other engineering applications (in Polish), Lublin: Wyd. Politechniki Lubelskiej.
36. Suchorab, Z., Widomski, M.K., Łagód, G., Sobczuk, H. (2010). Capillary rise phenomenon in aerated concrete. Monitoring and simulations. Proceedings of ECOpole, 4(2), 285-290.
37. Udo, V. & Pawłowski, A. (2010). Human progress towards equitable sustainable development: a philosophical exploration. Problems of Sustainable Development, 5(1), 23-24.
38. Wagner, J. (2011). Incentivizing sustainable waste management. Ecological Economics, 70, 585-594.
39. Widomski, M.K., Stępniewski, W., Horn, R., Bieganowski, A., Gazda, L., Franus, M. & Pawlowska, M. (2015). Shrink-swell potential, hydraulic conductivity and geotechnical properties of two clay materials for landfill liner construction. Int. Agrophys., 29, 365-375.
40. Wysokiński, L. (ed.), (2007). Principles of assessing the suitability of cohesive soils of Poland for the construction of mineral insulating barriers (in Polish). Warsaw: ITB, Ministry of Environment.
41. Yang, N., Damgaard, A., Lu, F., Shao, L.M., Brogaard, L.K.S. & He, P.J. (2014). Environmental impact assessment on the construction and operation of municipal solid waste sanitary landfills in developing countries: China case study. Waste Management, 34, 929-937.
42. Zhang, D.Q., Tan, S.K. & Gersberg, R.M. (2010). Municipal solid waste management in China: Status, problems and challenges. Journal of Environmental Management, 91, 1623-1633.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-5acc1f72-35d5-4355-b5ab-206d8c4169be