Zastosowanie mułów węglowych do uszczelnienia składowisk odpadów komunalnych – rozpoznanie możliwości

• Autorzy: Klojzy-Karczmarczyk B. , Staszczak J.

Identyfikatory

DOI

10.24425/124375

Warianty tytułu

EN

The use of coal sludge to isolation municipal landfills – recognition of the possibility

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wprowadzane nowe przepisy legislacyjne, regulujące w naszym kraju obrót paliwami stałymi, zwracają uwagę na konieczność rozwijania i doskonalenia sposobów i metod zagospodarowania mułów węglowych z węgla kamiennego. Celem pracy było wykazanie, czy parametry filtracyjne (głównie współczynnik filtracji) mułów węglowych są wystarczające do budowy warstw izolujących na składowiskach na etapie ich zamykania i jakie jest zapotrzebowanie na materiał w przypadku takiego postępowania. Analizę przeprowadzono dla składowisk odpadów komunalnych na obszarze województw opolskiego, śląskiego i małopolskiego. Dla mułów węglowych z górnictwa węgla kamiennego wartości współczynnika filtracji mieszczą się w zakresie 10–8‒10–11 m/s, przy średniej wartości 3,16×10–9 m/s. Można wnioskować, że materiał ten spełnia zasadniczo kryteria szczelności dla przepływów poziomych i często też pionowych. Przy zagęszczaniu, wzrastającym obciążeniu czy mieszaniu z popiołami lotnymi ze spalania węgla kamiennego oraz iłami osiągany współczynnik filtracji często obniża swoje wartości. Na podstawie przeprowadzonej analizy można sądzić, że muły węglowe mogą zostać wykorzystane do budowy mineralnych barier izolujących. Na koniec roku 2016 na obszarze województw opolskiego, śląskiego i małopolskiego czynnych było 50 składowisk odpadów komunalnych. Jedynie 36 z nich uzyskało status instalacji regionalnej, blisko 1/3 obiektów znajduje się w zasięgu Głównych Zbiorników Wód Podziemnych (GZWP). Pozostałe składowiska zostaną przeznaczone do zamknięcia. Zakładając konieczność zamknięcia wszystkich czynnych obecnie składowisk odpadów komunalnych, zapotrzebowanie na muły węglowe wynosi ogółem 1 779 000 m3, co przy przyjętych założeniach daje masę 2 704 080 Mg. Całkowita ilość wytwarzania mułów węglowych jest w Polsce bardzo duża. Tylko dwie podstawowe grupy górnicze wytwarzają rocznie łącznie około 1 500 000 Mg mułów węglowych. Budowa warstw izolujących na składowiskach odpadów obojętnych, niebezpiecznych oraz innych niż niebezpieczne i obojętne jest interesującym rozwiązaniem. Takie zastosowanie jest perspektywiczne, ale nie rozwiąże całościowo problemu związanego z wytwarzaniem i zagospodarowaniem tego materiału odpadowego. Istotne jest poszukiwanie kolejnych rozwiązań.

EN

The new legislative provisions, regulating the trade in solid fuels in our country, draw attention to the need to develop and improve methods and methods of managing hard coal sludge. The aim of the work was to show whether filtration parameters (mainly the permeability coefficient) of hard coal sludge are sufficient for construction of insulating layers in landfills at the stage of their closing and what is the demand for material in the case of such a procedure. The analysis was carried out for landfills for municipal waste in the Opolskie, Śląskie and Małopolskie provinces. For hard coal sludge, the permeability coefficient values are in the range of 10–8–10–11 m/s, with the average value of 3.16×10–9 m/s. It can be concluded that this material generally meets the criteria of tightness for horizontal and often vertical flows. When compaction, increasing load or mixing with fly ash from hard coal combustion and clays, the achieved permeability coefficient often lowers its values. Based on the analysis, it can be assumed that hard coal sludge can be used to build mineral insulating barriers. At the end of 2016, 50 municipal landfills were open in the Opolskie, Śląskie and Małopolskie Provinces. Only 36 of them have obtained the status of a regional installation, close to 1/3 of the municipal landfill are within the Major Groundwater Basin (MGB) range. The remaining storage sites will be designated for closure. Assuming the necessity to close all currently active municipal waste landfills, the demand for hard coal sludge amounts to a total of 1,779,000 m3 which, given the assumptions, gives a mass of 2,704,080 Mg. The total amount of hard coal sludge production is very high in Poland. Only two basic mining groups annually produce a total of about 1,500,000 Mg of coal sludge. The construction of insulating layers in landfills of inert, hazardous and non-hazardous and inert wastes is an interesting solution. Such an application is prospective, but it will not solve the problem related to the production and management of this waste material as a whole. It is important to look for further solutions.

Słowa kluczowe

PL

górnictwo węgla kamiennego; muły węglowe; zagospodarowanie odpadów; warstwy izolujące; składowiska odpadów komunalnych; zamykanie składowisk

EN

hard coal mining; coal sludge; waste management; insulating layers; municipal waste landfills; closure of landfills

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 105
• Strony: 95--107
• Opis fizyczny: Bibliogr. 50 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Klojzy-Karczmarczyk B.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

autor

Staszczak J.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

Bibliografia

• [1] Baic i in. 2010 – Baic, I., Blaschke, W. i Szafarczyk, J. 2010. Depozyty mułów węglowych źródłem paliwa energetycznego – informacja o projekcie rozwojowym. Przegląd Górniczy Nr 1–2, s. 73.
• [2] Baic, I. 2013. Analiza parametrów chemicznych, fizycznych i energetycznych depozytów mułów węglowych zinwentaryzowanych na terenie województwa śląskiego. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection) t. 15, s. 1511–1524.
• [3] Baic, I. i Witkowska-Kita, B. 2011. Technologie zagospodarowania odpadów z górnictwa węgla kamiennego – diagnoza stanu aktualnego, ocena innowacyjności i analiza SWOT. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection) t. 13, s. 1315–1326
• [4] d’Obyrn i in. 2014 – d’Obyrn, K., Klojzy-Karczmarczyk, B. i Mazurek, J. 2014. An analysis of the impact of a liquidated salt mine and an municipal landfill on the quality of the Malinówka stream water in the former Barycz mining area. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 22, z. 4, s. 113–132.
• [5] Długosz, J. 2012. Charakterystyka składu oraz ilości odcieków ze składowisk odpadów komunalnych – praca przeglądowa. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska t. 14, nr 4; s. 19–30.
• [6] Doniecki, T. i Siedlecka, E. 2006. Odpadowe muły węglowe jako element izolacji mineralnej składowisk odpadów. Górnictwo i Geoinżynieria R. 30, z. 3/1, s. 41–46.
• [7] Doniecki, T. i Siedlecka, E. 2009. Zmienność współczynnika filtracji w mule węglowym proponowanym do budowy barier izolacyjnych. Inżynieria i Ochrona Środowiska t. 12, nr 3, s. 219–230.
• [8] Dz.U. z 2006 r. Nr 126, poz. 878 – Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 27 czerwca 2006 r. w sprawie przebiegu granic obszarów dorzeczy i regionów wodnych.
• [9] Dz.U. z 2013 r. poz. 523 – Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 30 kwietnia 2013 r. w sprawie składowisk odpadów.
• [10] Dz.U. z 2018 r. poz. 427 – Ustawie z dnia 25 sierpnia 2006 roku o systemie monitorowania i kontrolowania jakości paliw.
• [11] Feliks, J. 2012. Badania laboratoryjne granulowania mułów węglowych. Chemik t. 66, nr 5, s. 388–395.
• [12] Feliks i in. 2018 – Feliks, J., Klojzy-Karczmarczyk, B. i Wiencek, M. 2018. Granulowanie mułów węglowych i ich mieszanek celem poprawy właściwości transportowych. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN nr 104, s. 173–188.
• [13] Fudala-Książek i in. 2016 – Fudala-Książek, S., Łuczkiewicz, A., Kulbat, E. i Remiszewska-Skwarek, A. 2016. Charakterystyka odcieków powstających na składowiskach odpadów w aspekcie wyboru metody ich oczyszczania. Annual Set The Environment Protection Rocznik Ochrona Środowiska t. 18, s. 952–963.
• [14] Gawenda, T. i Olejnik, T. 2008. Produkcja kruszyw mineralnych z odpadów powęglowych w Kompanii Węglowej S.A. na przykładzie wybranych kopalń. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 24, z. 1/2.
• [15] Grygorczuk-Petersons, E.H. 2017. Wpływ nieuszczelnionego składowiska odpadów komunalnych na jakość wód podziemnych. Inżynieria Ekologiczna (Ecological Engineering) t. 48, s. 61–68.
• [16] Gwoździewicz, M. i Bukowska, M. 2012. Zmiany współczynnika filtracji różnowiekowych odpadów wydobywczych w bryle składowiska „Bogdanka” w świetle badań modelowych oraz in situ. Prace Nauk. GIG, Górnictwo i Środowisko t. 1, s. 47–62.
• [17] Hycnar i in. 2013 – Hycnar, J.J., Fraś, A., Przystaś, R. i Foltyn, R. 2013. Stan i perspektywy podwyższenia jakości mułów węglowych dla energetyki. Mat. XXVII Konf. z cyklu Zagadnienia surowców energetycznych i energii w gospodarce krajowej, s. 61–74.
• [18] Jamróz, A. 2012. Prawidłowa budowa, eksploatacja i rekultywacja składowisk odpadów komunalnych zgodnie z przepisami prawa polskiego. Czasopismo Techniczne – Środowisko R. 109, z. 4, s. 87–100.
• [19] Jelonek i in. 2010 – Jelonek, I., Mirkowski, Z. i Iwanek, P. 2010. Analiza własności fizykochemicznych i petrograficznych mułów węglowych w aspekcie ich wykorzystania jako paliwa na przykładzie wybranego obiektu PKE S.A. Przegląd Górniczy 66, 10, s. 156–160.
• [20] Jelonek i in. 2016 – Jelonek, I., Mirkowski, Z. i Jelonek, Z. 2016. Cechy flotokoncentratów oraz mułów węglowych stosowanych w piecach centralnego ogrzewania oraz charakterystyka produktów ubocznych powstałych w wyniku ich spalania. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN Nr 96, s. 91–104.
• [21] Klojzy-Karczmarczyk, B. 2003. Zastosowanie odpadów energetycznych w ograniczaniu transportu zanieczyszczeń ze składowisk odpadów górniczych. Studia Rozprawy Monografie nr 117, Kraków: Wyd. IGSMiE PAN.
• [22] Klojzy-Karczmarczyk, B. i Mazurek, J. 2009. Wybrane aspekty zabezpieczenia środowiska gruntowo-wodnego w procesie zamykania składowisk odpadów komunalnych. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, Hydrogeologia z. IX/1, s. 247–252.
• [23] Klojzy-Karczmarczyk, B. i Mazurek, J. 2017. Propozycje rozszerzenia działań celem zagospodarowania materiałów odpadowych z górnictwa węgla kamiennego. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN nr 98, s. 151–165.
• [24] Klojzy-Karczmarczyk i in. 2003 – Klojzy-Karczmarczyk, B., Mazurek, J. i Czajka, K. 2003. Jakość odcieków a wybór charakterystycznych wskaźników zanieczyszczenia wód wokół składowisk odpadów komunalnych. Współczesne Problemy Hydrogeologii t. XI, cz. 2, s. 423–426.
• [25] Klojzy-Karczmarczyk i in. 2012 – Klojzy-Karczmarczyk, B., d’Obyrn, K. i Mazurek, J. 2012. Analysis of LongTerm Changes in Water Chemistry of the Malinówka Stream in the Region of Potential Municipal Landfill Impact on Barycz Salt Deposit Post-Mining Sites. Polish Journal of Environmental Studies, Wyd. HARD Publishing Company, Olsztyn, Poland, Vol. 21, No 5A, p. 180–185.
• [26] Klojzy-Karczmarczyk i in. 2016 – Klojzy-Karczmarczyk, B., Mazurek, J. i, Paw, K. 2016. Możliwości zagospodarowania kruszyw i odpadów wydobywczych górnictwa węgla kamiennego ZG Janina w procesach rekultywacji wyrobisk odkrywkowych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 32, z. 3, s. 111–134.
• [27] Klojzy-Karczmarczyk i in. 2018 – Klojzy-Karczmarczyk, B., Mazurek, J. i Wiencek, M. 2018. Coal sludge and their mixtures as prospective energy resources. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 21, z. 3, s. 137–150.
• [28] Koda, E. 2009. Geośrodowiskowe aspekty rekultywacji składowisk komunalnych. Inżynieria Morska i Geotechnika 3, 134–151.
• [29] Kopacz, M. 2015. Ocena kosztów gospodarki skałą płonną w funkcji zmiennego poziomu współczynnika uzysku węgla netto na przykładzie kopalni węgla kamiennego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 31, z. 3, s. 121–144.
• [30] Kugiel, M. i Piekło, R. 2012. Kierunki zagospodarowania odpadów wydobywczych w Haldex S.A. Górnictwo i Geologia t. 7, z. 1, s. 133–145.
• [31] Mikołajków, J. i Węglarz, D. 2011. Baza danych GIS Głównych Zbiorników Wód Podziemnych – założenia metodyczne, aktualny stan przygotowania. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego t. 445, s. 413–422.
• [32] Sobik-Szołtysek i in. 2013 – Sobik-Szołtysek, J., Bień, J. i Milczarek, M. 2013. Analiza współczynnika filtracji w aspekcie możliwości stosowania alternatywnych materiałów do budowy barier izolacyjnych na składowiskach odpadów. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection) t. 15, s. 1393–1410.
• [33] Stala-Szlugaj, K. 2018a. Uchwały antysmogowe w Polsce a ich oddziaływanie na zużycie węgla kamiennego w gospodarstwach domowych. Inżynieria Mineralna – Journal of the Polish Mineral Engineering Society Nr 2, w druku.
• [34] Stala-Szlugaj, K. 2018b. Hard coal demand for households in Poland vs. Anti-smog law. Archives of Mining Sciences vol. 63, iss. 3, s. 701–711.•
• [35] Szymańska-Pulikowska, A. 2010. Ocena właściwości wód odciekowych z krajowych składowisk odpadów komunalnych. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich nr 8(2), s. 141–150.
• [36] Uchwała Nr XXXVI/543/17 Sejmiku Województwa Małopolskiego – Uchwała Nr XXXVI/543/17 Sejmiku Województwa Małopolskiego z dnia 29 maja 2017 r. w sprawie zmiany Uchwały Nr XXXIV/510/17 Sejmiku Województwa Małopolskiego z dnia 27 marca 2017 roku w sprawie wykonania „Planu Gospodarki Odpadami Województwa Małopolskiego na lata 2016–2022”.
• [37] Uchwała Nr XXVII/307/2017 Sejmiku Województwa Opolskiego – Uchwała Nr XXVII/307/2017 Sejmiku Województwa Opolskiego z dnia 28 marca 2017 r. w sprawie wykonania „Planu gospodarki odpadami dla województwa opolskiego na lata 2016–2022 z uwzględnieniem lat 2023–2028”.
• [38] Uchwała Nr V/37/8/2017 Sejmiku Województwa Śląskiego – Uchwała Nr V/37/8/2017 Sejmiku Województwa Śląskiego z dnia 24 kwietnia 2017 r. w sprawie wykonania ,,Planu gospodarki odpadami dla województwa śląskiego na lata 2016–2022”.
• [39] WIOŚ Opole 2017 – Gospodarka odpadami w województwie opolskim w 2016 roku, Wojewódzki Inspektorat Ochrony środowiska w Opolu, lipiec 2017. [Online] http://www.opole.pios.gov.pl/ [Dostęp: 26.07.2018].
• [40] Witczak, S. i Adamczyk, A. 1994. Katalog wybranych fizycznych i chemicznych wskaźników zanieczyszczeń wód podziemnych i metod ich oznaczania. Warszawa: Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska t. I.
• [41] WPGO dla województwa małopolskiego – Plan gospodarki odpadami dla województwa małopolskiego na lata 2016–2022. [Online] https://www.malopolska.pl/ [Dostęp: 26.07.2018].
• [42] WPGO dla województwa opolskiego – Plan gospodarki odpadami dla województwa opolskiego na lata 2016–2022 z uwzględnieniem lat 2023–2028. [Online] http://bip.opolskie.pl/ [Dostęp: 26.07.2018].
• [43] WPGO dla województwa śląskiego – Plan gospodarki odpadami dla województwa śląskiego na lata 2016–2022. [Online] https://www.slaskie.pl/ [Dostęp: 26.07.2018].
• [44] Wysocka, M.E. 2015. Wpływ lokalizacji składowisk odpadów na jakość wód podziemnych. Annual Set The Environment Protection (Rocznik Ochrona Środowiska) t. 17, s. 1074–1093.
• [45] [Online] https://bdl.stat.gov.pl – Bank Danych Lokalnych (BDL), Główny Urząd Statystyczny (GUS) [Dostęp: 26.07.2018].
• [46] [Online] https://www.pb.pl – PGG wycofuje z oferty muły węglowe i flotokoncentraty [Dostęp: 30.07.2018].
• [47] [Online] http://www.psh.gov.pl – Mapa głównych zbiorników wód podziemnych na terenie Polski, wykonana przez Państwową Służbę Hydrogeologiczną Państwowego Instytutu Geologicznego–Państwowego Instytutu Badawczego (PSH PIG-PIB) – stan udokumentowania na lipiec 2018 r. [Dostęp: 16.07.2018].
• [48] [Online] http://www.sejm.gov.pl – Rządowy projekt ustawy o zmianie ustawy o systemie monitorowania i kontrolowania jakości paliw oraz ustawy o Krajowej Administracji Skarbowej z dnia 19 marca 2018, druk 2377 [Dostęp: 23.07.2018].
• [49] [Online] https://www.teraz-srodowisko.pl – Spółki górnicze pracują nad sposobem zagospodarowania mułów węglowych [Dostęp: 12.08.2018].
• [50] [Online] www.me.gov.pl – Informacja o funkcjonowaniu górnictwa węgla kamiennego w 2014 r. wraz z oceną realizacji Programu działalności górnictwa węgla kamiennego w Polsce w latach 2007–2015 [Dostęp: 30.07.2017].

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).