Numerical simulation of benzene seepage through cracked compacted mineral liner of municipal waste landfill

• Autorzy: Widomski Marcin K. , Musz-Pomorska Anna , Stępniewski Witold , Horn Rainer

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2018.25(1)12

Warianty tytułu

PL

Modelowanie migracji benzenu przez spękaną zagęszczoną barierę ilastą składowiska odpadów komunalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper contains the results of numerical simulation of benzene migration, pollutant typical for landfill leachate, through the bottom compacted clay liner of municipal waste landfill. The FEFLOW, DHI software was used in the numerical calculations for four tested clays of various plasticity, compacted according to PN-B-04481:1988 and ASTM D698-12e2 and subjected to three cycles of drying and rewetting. The plasticity of the tested clay materials was determined by standard methods and classified according to the Unified Soil Classification System, ASTM D2487-11. Saturated hydraulic conductivity of the tested compacted clays was determined by the laboratory falling head permeameters for compacted soils, with agreement to ASTM D5856-95. Saturated hydraulic conductivity of the tested substrates after three cycles of shrinkage and swelling was measured by the falling and constant head laboratory permeameter. The sand box and pressure chambers with ceramic plates were used to determine the water retention curve parameters in the range of 0–15 bar. The obtained results showed the influence of cyclic shrinkage and swelling of clays on leachate seepage, triggering benzene migration, through the cracked compacted bottom liner.

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych migracji benzenu, zanieczyszczenia często wchodzącego w skład odcieków składowiskowych, przez dolną barierę geologiczną składowiska odpadów komunalnych. Obliczenia przeprowadzono za pomocą programu FEFLOW, DHI dla dwóch wybranych gruntów ilastych o różnej plastyczności, zagęszczonych według PN-B-04481:1988 i ASTM D698-12e2 oraz poddanych kilku cyklom osuszania i nawilżania. Plastyczność badanych gruntów ilastych określono metodami standardowymi i sklasyfikowano wg Unified Soil Classification System, ASTM D2487-11. Współczynniki filtracji wykorzystanych gruntów po zagęszczeniu wyznaczono za pomocą zgodnych z wymaganiami ASTM D5856-95 przepuszczalnościomierzy do gruntów zagęszczonych. Pomiary współczynnika filtracji zastosowanych gruntów ilastych po trzech cyklach osuszania i nawilżania wykonano za pomocą przepuszczalnościomierza laboratoryjnego. Właściwości retencyjne gruntów w zakresie 0–15 bar wyznaczono za pomocą bloku pyłowego oraz komór ciśnieniowych z płytami ceramicznymi. Uzyskane wyniki obliczeń numerycznych wykazały wpływ cyklicznego osuszania i nawilżania gruntów ilastych na przesiąk odcieków oraz migrację benzenu przez spękaną dolną zagęszczoną przesłonę mineralną składowiska.

Słowa kluczowe

EN

pollutant migration; clay materials; compacted mineral liners; municipal landfill leachate

PL

transport zanieczyszczeń; zagęszczone przesłony mineralne; odcieki składowiskowe

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 25, nr 1
• Strony: 107--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Widomski Marcin K.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, Poland

autor

Musz-Pomorska Anna

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, Poland

autor

Stępniewski Witold

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, Poland

autor

Horn Rainer

• Institute for Plant Nutrition and Soil Science, CAU Kiel, Hermann Rodewald-Str. 2, 24118 Kiel, Germany

Bibliografia

• [1] Bagchi A. Design of landfills and integrated solid waste management. Hoboken. New Jersey: John Wiley and Sons Inc; 2004. ISBN 9780471254997.
• [2] Kulikowska D, Klimiuk E. Bioresour Technol. 2008;99:5981-5985. DOI: 10.1016/j.biortech.2007.10.015.
• [3] Chofi A, Younsi A, Lhadi EK, Mania J, Mudry J, Veron A. J African Earth Sci. 2004; 39 (3-5): 509-516. DOI: 10.1016/j.jafrearsci.2004.07.013.
• [4] Mukherjee S, Mukhopadhyay S, Hashim MA, Sen Gupta B. Crit Rev Environ Sci Technol. 2014;45
• (5):472-590. DOI: 10.1080/10643389.2013.876524. [5] Brennan RB, Healy MG, Morrison L, Hynes S, Norton D, Clifford E. Waste Manage. 2015;55:355-363. DOI: 10.1016/j.wasman.2015.10.010.
• [6] Simon FG, Müller WW. Environ Sci Policy. 2004;7:277-290. DOI: 10.1016/j.envsci.2004.04.002.
• [7] Laner D, Fellner J, Brunner PH. Waste Manage. 2011;31:1522-1531. DOI: 10.1016/j.wasman.2011.02.022.
• [8] Laner D, Crest M, Schraff H, Morris JWF, Barlaz MA. Waste Manage. 2012; 32:498-512. DOI: 10.1016/j.wasman.2011.11.010.
• [9] Daniel DE, Wu YK. J Geotechn Eng. 1993;119(2):223-237. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9410(1993)119:2(223).
• [10] Widomski MK. Sustainability of compacted clay liners and selected properties of clays. Monographs of Committee of Environmental Engineering PAS. vol. 127. Lublin: Politechnika Lubelska; 2016. http://www.bc.pollub.pl/dlibra/docmetadata?id=12810. ISBN 978-83-63714-26-0.
• [11] Widomski MK, Stępniewski W, Horn R. Annual Set Environ Protect. 2016; 18(2):439-454. http://ros.edu.pl/images/roczniki/2016/No2/33_ROS_N2_V18_R2016.pdf
• [12] Basma AA, Al-Homoud AS, Malkawi AIH, Al-Bashabsheh MA. Appl Clay Sci. 1996;11(2-4):211-227. DOI: 10.1016/S0169-1317(96)00009-9.
• [13] Kalkan E. Appl Clay Sci. 2011; 52:345-352. DOI: 10.1016/j.clay.2011.03.014.
• [14] Holtz RD, Kovacs WD. An introduction to geotechnical engineering. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall; 1981. ISBN 0134843940.
• [15] Widomski MK, Stępniewski W, Horn R, Bieganowski A, Gazda L, Franus M, Pawłowska M. Int Agrophys. 2015;29: 365-375. DOI: 10.1515/intag-2015-0043.
• [16] Council Directive 99/31/EC of 26 April 1999 on the landfill of waste. http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:31999L0031.
• [17] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 30 kwietnia 2013 r. w sprawie składowisk odpadów. Dz.U. 2013 poz. 523. (Directive of the Ministry of Environment of 30 April 2013 on landfills). http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU20130000523.
• [18] Verordnung über Deponien und Langzeitlager (Deponieverordnung – DepV). (German landfill ordinance, Decree on landfills (ordinance to simplify the landfill law)) Germany, in the form of the resolution of the Federal Cabinet dated April 27th 2009. http://www.bmub.bund.de/fileadmin/bmuimport/files/pdfs/allgemein/application/pdf/ordinance_simplifiying_landfill_law.pdf.
• [19] PN-B-04481:1988. Grunty budowlane. Badania próbek gruntu (Building soils. Investigations of soil samples). http://sklep.pkn.pl/pn-b-04481-1988p.html.
• [20] ASTM C566-13. Standard Test Method for Total Evaporable Moisture Content of Aggregate by Drying. https://www.astm.org/Standards/C566.htm.
• [21] PKN-CEN ISO/TS 17892-12. 2009. Badania geotechniczne. Badania laboratoryjne gruntów. Część 12: Oznaczanie granic Atterberga (Geotechnical investigation and testing. Laboratory testing of soil. Part 12: Determination of Atterberg limits). http://sklep.pkn.pl/pkn-cen-iso-ts-17892-12-2009p.html.
• [22] ASTM D2487-11. Standard practice for classification of soils for engineering purposes (Unified Soil Classification System). https://www.astm.org/Standards/D2487.htm.
• [23] ASTM D5856-95. 2007. Standard Test Method for Measurement of Hydraulic Conductivity of Porous Material Using a Rigid-Wall Compaction-Mold Permeameter. https://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/D5856-95R07.htm
• [24] Seki K. Hydrol Earth Syst Sci Discuss. 2007;4:40-437. DOI: 10.5194/hessd-4-407-2007.
• [25] Van Genuchten MTh. Soil Sci Soc Am J. 1980;44:892-898. DOI: 10.2136/sssaj1980.03615995004400050002x.
• [26] Diersch HJG, Kolditz O. Adv Water Resour. 2002;25:899-944. DOI: 10.1016/S0309-1708(02)00063-5.
• [27] Mazzia A, Putti M. J Comp Appl Math. 2006;185:347-359. DOI: 10.1016/j.cam.2005.03.015.
• [28] Chen Z, Zhang RR, Han SS. Environ Eng Manage J. 2016;16(2):317-328. http://eemj.eu/index.php/EEMJ/article/view/3181.
• [29] Kim JY, Edil TB, Park KJ. J Geotech Geoenviron Eng. 2001;127(2):126-134. DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0241(2001)127:2(126).
• [30] Paumier S, Touze-Foltz N, Mazeas L, Guenne A. J Geotech Geoenviron Eng. 2011;137(11):1039-1046. DOI: 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000525.
• [31] Pu H, Fox PJ, Shackelford D. J Geotech Geoenviron Eng. 2016:142(3). DOI: 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001426.
• [32] Koerner RM, Soong TY. Geotext Geomembranes. 2000:18:293-309. DOI: 10.1016/S0266-1144(99)00034-5.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).