Praktyka stosowania przesłon przeciwfiltracyjnych z zawiesin twardniejących w warunkach ekspozycji na agresywne odcieki ze składowisk

• Autorzy: Krysiak Łukasz , Szarek Łukasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/22.2023.9.5

Warianty tytułu

EN

Application of self-hardening slurries in cut-off walls in contact with chemically aggressive landfill leachates

• Konferencja: Międzynarodowa Konferencja Technicznej Kontroli Zapór (20 ; 12-15.09.2023 ; Chorzów ; Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Składowanie odpadów komunalnych i przemysłowych niesie ze sobą ryzyko emisji zanieczyszczeń w postaci m.in. odcieków. Z tego względu konieczne jest przeciwdziałanie zanieczyszczeniu wód gruntowych wokół składowiska. W tym celu stosuje się pionowe przesłony przeciwfiltracyjne, wykonywane przy użyciu zawiesin cementowo-bentonitowych (zawiesin twardniejących). Związki obecne w odciekach mogą nie tylko zanieczyszczać środowisko, ale także reagować z materiałem, z którego wykonana jest przesłona przeciwfiltracyjna, potencjalnie obniżając jej trwałość i efektywność. W pracy przedstawiono przykładowe składy chemiczne odcieków ze składowisk odpadów różnego typu oraz krótko omówiono ich potencjalną agresywność w stosunku do zawiesin twardniejących - materiału, z którego wykonuje się przesłony przeciwfiltracyjne. W tym kontekście najczęściej ocenia się wpływ roztworów agresywnych na współczynnik filtracji k zawiesiny, parametru materiałowego kluczowego dla szczelności przesłon przeciwfiltracyjnych. W pracy omówiono krótko metody badania odporności korozyjnej zawiesin poddanych działaniu agresywnych roztworów chemicznych. Badania takie pozwalają na odpowiednie dobranie składników materiału oraz ich proporcji, tak aby przesłona przeciwfiltracyjna wykonana z zawiesiny twardniejącej zachowała trwałość w rzeczywistych warunkach pracy. Ponadto przedstawiono zaczerpnięte z literatury przykłady zastosowania zawiesin twardniejących jako przesłon przeciwfiltracyjnych w składowiskach odpadów różnego typu. Opisane realizacje przesłon ilustrują problematykę m.in. od strony projektowania, wykonania oraz oceny skuteczności istniejących budowli. Praktyka dowodzi możliwości trwałego i efektywnego stosowania zawiesin do przeciwdziałania zanieczyszczeniom wód gruntowych przez odcieki ze składowisk odpadów.

EN

Landfilling of municipal and industrial waste carries the risk of pollution emissions in the form of leachate, therefore protection against its uncontrolled migration off the landfill site is necessary. To achieve this, vertical cut-off walls are often used surrounding the landfill site, made using cement-bentonite slurries, replacing the soil in trenches entirely (excavated cut-offs) or mixed with it (in-situ technologies). Compounds present in leachates can not only pollute the environment, but also react with the material of the wall, potentially reducing its durability and effectiveness. This paper outlines the possible compositions of leachates from landfills of various types and briefly discusses their potential aggressiveness toward the self-hardening slurry and its components. In this context, the most commonly used metric of material degradation is the change in the filtration coefficient k, a feature crucial to a properly functioning cut-off. Methods of testing the corrosion resistance of slurries exposed to aggressive solutions are summarized. Such tests make it possible to determine the suitability/compatibility of the material for use in a given case and to adjust the mix composition accordingly. Examples, taken from the literature, of the use of excavated cut-off walls in the presence of aggressive solutions are presented. While the chemical resistance of the material is sometimes considered questionable, especially when exposed to sulfate and low pH solutions, many examples from practice prove the possibility of its safe use around landfill.

Słowa kluczowe

PL

zawiesiny twardniejące; przesłony przeciwfiltracyjne; zawiesiny cementowo-bentonitowe; odcieki ze składowisk; odpowiedniość chemiczna

EN

self-hardening slurry; cut-off wall; cement-bentonite; landfill leachate; chemical compatibility

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gospodarka Wodna
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 9
• Strony: 25--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krysiak Łukasz

• Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa, Polska

• https://orcid.org/0000-0001-5680-1526

autor

Szarek Łukasz

• Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa, Polska

Bibliografia

• [1] Barker P. J., Esnault A., Braithwaite P, 1997. Containment barrier at Pride Park, Derby, England. International Containment Technology Conference, St. Petersburg, Florida, 95-103.
• [2] Braga F, Prestininzi A. 2021. "The cement-bentonite diaphragm of the Malagrotta municipal waste landfill (Rome, Italy): efficiency analysis". Italian Journal of Engineering Geology and Environment (2): 51-59.
• [3] Carey M. J., Fisher M. J., Day S. R. 1997. Installation of a soil-bentonite cutoff wall through an abandoned coal mine. International Containment Technology Conference, St. Petersburg, Florida, 141-146.
• [4] Chudy K., Marszałek H., Kierczak J. 2014. "Impact of hard-coal waste dump on water quality - A case study of Ludwikowice Kłodzkie (Nowa Ruda Coalfield, SW Poland)". Journal of Geochemical Exploration (146): 127-135.
• [5] Day S. R. 1994. "The compatibility of slurry cutoff wall materials with contaminated groundwater". ASTM Special Technical Publication (1142): 284-299.
• [6] de Vries P. W., Viveen B. 1997. Containment technology at the 'Griftpark' former MGP site in the Netherlands. International Containment Technology Conference, St. Petersburg, Florida, 133-137.
• [7] Długosz J. 2012. "Charakterystyka składu oraz ilości odcieków ze składowisk odpadów komunalnych - praca przeglądowa". Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 14(4): 19-30.
• [8] Dold B., Wade C., Fontboté L. 2009. Water management for acid mine drainage control at the polymetallic Zn-Pb-(Ag-Bi-Cu) deposit Cerro de Pasco, Peru. Journal of Geochemical Exploration 100(2-3): 133-141.
• [9] Eurostat. 2023. Eurostat - Waste Statistics. https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php?title=Waste_statistics#Total_waste_generation.
• [10] Falaciński P. 2011. "Leak tightness of hardening slurries with fluidal ashes in chemically aggressive environments". Archives of Environmental Protection 37(1): 115-134.
• [11] Falaciński P. 2018. "Odporność filtracyjna zawiesin twardniejących z popiołami fluidalnymi w warunkach agresji chemicznej". Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska (76): 3-101.
• [12] Fratalocchi E., Pasqualini E., Balboni P, Mozzi R. 2005. Durability assessment of a confinement cut-off wall for a phosphogypsum landfill. Proceedings of the 16th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 2257-2260.
• [13] Garvin S. L., Hayles C. S. 1999. "The chemical compatibility of cement-bentonite cut-off wall material". Construction and Building Materials 13(6): 329-341. DOI: 10.1016/S0950-0618(99)00024-0.
• [14] Gorecka A., & Koda E. 2010. "Analiza możliwości ograniczenia zagrożeń środowiska wodno-gruntowego, wynikających z eksploatacji modernizowanego składowiska odpadów komunalnych". Przegląd Naukowy. Inżynieria i Kształtowanie Środowiska 19(3): 49.
• [15] Groudev S., Nicolova M. Spasova I. 2008. Review of the techniques used to prevent the generation of polluted mine drainage, SAFEMANMIN RAPORT WP3. www.safemanmin.eu.
• [16] Gruener M. 1983. Korozja i ochrona betonu. Arkady.
• [17] GUS. 2022a. Gospodarka mieszkaniowa i infrastruktura komunalna w 2021 r.
• [18] GUS. 2022b. Ochrona Środowiska 2022.
• [19] Janas M., Zawadzka A. 2017. Wpływ składowiska odpadów przemysłowych na środowisko. Inżynieria Ekologiczna 18(3).
• [20] Joshi K., Kechavarzi C., Sutherland K., Ng M. Y. A, Soga K., Tedd P. 2010. "Laboratory and in situ tests for long-term hydraulic conductivity of a cement-bentonite cutoff wall". Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 136(4): 562-572.
• [21] Kashir M., Yanful E. K. 2000. "Compatibility of slurry wall backfill soils with acid mine drainage". Advances in Environmental Research 4(3): 251-268.
• [22] Kledyński Z. 2000. "Odporność korozyjna zawiesin twardniejących w obiektach ochrony środowiska". Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska 33: 3-101.
• [23] Kledyński Z., & Rafalski L. 2009. Zawiesiny twardniejące. Warszawa: KILiW PAN, IPPT PAN.
• [24] Kledyński Z., Falaciński P., Machowska A., Szarek Ł., Krysiak Ł. 2021. "Hardening Slurries with Fluidized-Bed Combustion By-Products and Their Potential Significance in Terms of Circular Economy". Materials 14(9). DOI: 10.3390/ma14092104.
• [25] Koda E., Miszkowska A., Sieczka A. 2017. "Levels of organic pollution indicators in groundwater at the old landfill and waste management site". Applied Sciences 7(6): 638.
• [26] Koda E., Miszkowska A, Sieczka A., Osinski P. 2019. "Cut-Off Walls and Dewatering Systems as an Effective Method of Contaminated Sites Reclamation Processes". IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 471(4): 42021.
• [27] Koda E., Osinski P, 2016. "Bentonite cut-off walls: solution for landfill remedial works". Environmental Geotechnics 4(4): 223-232. DOI: 10.1680/ jenge:14.00022.
• [28] Kotarska I. 2012. Odpady wydobywcze z górnictwa miedzi w Polsce - bilans, stan zagospodarowania i aspekty środowiskowe.
• [29] Kurdowski W. 2010. Chemia cementu i betonu. Stowarzyszenie Producentów Cementu.
• [30] Lee S., Hahn J. 1997. "Geochemistry of leachate from fly ash disposal mound". Journal of Environmental Science & Health Part A 32(3): 649-669.
• [31] Majhi R., Nayak A. 2020. "Production of sustainable concrete utilising high-volume blast furnace slag and recycled aggregate with lime activator". Journal of Cleaner Production. DOl: 101016/j.jclepro.2020.120188.
• [32] Neville A. M. 1995. Properties of concrete (Vol. 4). Longman London.
• [33] Pisarczyk S. J. 2017. Mechanika gruntów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [34] Pleczyński J, Wesołek J., Magdziarek M. 1997. "Gospodarka odciekami na składowiskach odpadów komunalnych". Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska, Zeszyt, 22.
• [35] Rauch A. F, Artman S., Kammeyer J. C., Haas B. J., Barrett J., Pace T, Bradford Smiley P., Steele M. J., Wu Y. 2017. Cement-Bentonite Slurry Walls for Seismic Containment of the Kingston Coal Ash Landfill. W Grouting 2017, 216-226.
• [36] Rosik-Dulewska C. 2015. Podstawy gospodarki odpadami.
• [37] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 30 kwietnia 2013 r. w sprawie składowisk odpadów (Dz.U. 2013 poz. 523).
• [38] Strzyszcz Z., Magiera T., Łukasik A. 2009. Prewencja i ograniczanie zanieczyszczeń powodowanych przez odpady w przemyśle górniczym. W Inżynieria Środowiska pięć lat po wstąpieniu do Unii Europejskiej, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN vol. 58, 305-312.
• [39] Szarek Ł., Krysiak Ł., Kledyński Z., Falaciński P., Machowska A. 2023. „Durability, carbon footprint and contaminant immobilization in self-hardening slurries applied to cut-off walls: A review”. Archives of Civil Engineering (2).
• [40] Ślusarek J. 2007. "Istota trwałości i utrzymania obiektów budowlanych". Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce 2: 279-284.
• [41] Tedd P., Holton I. R., Butcher A. P, Wallace S. 1997. Investigation of the performance of cement-bentonite cut-off walls in aggressive ground at a disused gasworks site. Washington DC (United States): US Department of Energy (USDOE).
• [42] Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz.U. 2013 poz. 21).
• [43] Vasanthi P., Kaliappan S., Srinivasaraghavan R. 2008. "Impact of poor solid waste management on ground water". Environmental Monitoring and Assessment 143: 227-238.
• [44] Wiater J. 2011. "Wpływ składowisk odpadów komunalnych na jakość wód podziemnych i właściwości gleb". Inżynieria Ekologiczna (26): 133-146.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).