Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

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

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2018

|

Vol. 25, nr 1

107--116

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.

2

Modeling of benzene propagation through cracked compacted clay liner of municipal waste landfill

Widomski M. K., Musz-Pomorska A., Stępniewski W., Horn R.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 2

453--459

EN

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

PL

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.

3

Seepage through municpal landfill clay liners after cyclic drying and rewetting

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

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2017

|

Vol. 24, nr 1

101--112

EN

The sustainability of municipal landfills and quality of water-soil environment is being compromised by the leachate percolation through the bottom sealing liner. The compacted mineral liners, using clays of various plasticity to assure the saturated hydraulic conductivity lower than 1·10–9 m·s–1, are among the most popular isolations of municipal waste landfills. But high plasticity clays present significant expansivity so they are prone to swelling, shrinkage and resultant cracking. Swelling and shrinkage of compacted clay liners, caused by cyclic drying and watering of substrate, are irreversible and after several cycles may result in a huge increase in the hydraulic conductivity and drastically reduced sealing capabilities of compacted clay liners. This paper presents the assessment of selected substrates’ plasticity influence on the isolating capabilities of the municipal landfill’s bottom liner undergoing cyclic drying and rewetting. The plasticity of tested clay materials was determined and classified by the standard methods. Saturated hydraulic conductivity of the studied clays formed by the standard Proctor method was measured by the laboratory falling head permeameters for compacted soils. Measurements of saturated hydraulic conductivity of the tested substrates after three cycles of drying and rewetting were performed in the standard 100 cm3 steel cylinders by the falling and constant head laboratory permeameter. Shrinkage of the tested compacted specimens was determined also in the standard 100 cm3 steel cylinders and classified basing on dimensionless indicator COLE. Determination of water seepage through the tested bottom compacted clay liners was based on the standard form of Darcy law for the saturated conditions of soil medium. The obtained results showed influence of plasticity of clays on decrease in their sealing capabilities after several cycles of drying and rewetting and, by extension, undesirable increase in the seepage volume through the compacted bottom liner.

PL

Zrównoważoność składowisk odpadów komunalnych oraz jakość środowiska gruntowo-wodnego mogą być zagrożone przez infiltrację odcieków poprzez dno składowiska. Zagęszczone przesłony mineralne, wykonane z materiałów ilastych o różnej plastyczności, zapewniające współczynnik filtracji warstwy niższy niż 1 ·10–9 m ·s–1, są jednym z podstawowych sposobów zapewniania izolacji składowisk. Jednak grunty ilaste o wysokiej plastyczności są materiałami ekspansywnymi, podatnymi na pęcznienie, skurcz oraz spękanie. Pęcznienie i skurcz zagęszczonych gruntów ilastych wywołane przez kolejne, następujące po sobie cykle nawil żania i osuszania zagęszczonej ilastej przesłony mineralnej są nieodwracalne i po kilku cyklach mogą doprowadzić do znacznego zwiększenia przewodnictwa wodnego, jednocześnie drastycznie zmniejszając zdolności izolacyjne zagęszczonych iłów. Praca niniejsza przedstawia próbę oceny wpływu plastyczności wybranych gruntów ilastych na właściwości izolacyjne przesłony składowiska poddanej cyklicznemu osuszaniu i nawilżaniu. Plastyczność badanych gruntów określono metodami standardowymi i sklasyfikowano według Unified Soil Classification System. Współczynnik filtracji gruntów po zagęszczeniu wyznaczono za pomocą laboratoryjnych przepuszczalnościomierzy do gruntów zagęszczonych. Pomiary współczynnika filtracji dla próbek w cylindrach 100 cm3 po trzech cyklach osuszania i nawilżania przeprowadzono za pomocą przepuszczalnościomierza laboratoryjnego. Skurcz badanych próbek zagęszczonego gruntu pomierzono także w cylindrach 100 cm3 i sklasyfikowano z użyciem wskaźnika COLE. Obliczenia przesiąku przez dolną zagęszczoną warstwę izolacyjną składowiska oparto o standardową postać równania Darcy dla strefy saturacji. Uzyskane wyniki wykazały wpływ plastyczności iłów na zmniejszenie ich właściwości izolacyjnych po kolejnych cyklach osuszania i nawilżania, a co za tym idzie niepożądany wzrost objętości przesiąku przez dolną warstwę izolacyjną składowiska.

4

Assessment of seepage through municipal landfill clay liners after cyclic drying and rewetting

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

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

569--576

EN

One of the main threats to the sustainability of municipal landfills and quality of water-soil environment is being posed by the leachate percolation through the bottom sealing liner. The compacted mineral liners, utilizing clays of various plasticity to obtain the saturated hydraulic conductivity lower than 1·10–9 m·s–1, are one of the most popular manners of landfill isolation. However, the clayey substrates of high plasticity present a very high expansivity and are prone to swelling, shrinkage and cracking. Swelling and shrinkage of compacted clay liners, resulting from the cyclic drying and watering of clay substrate, are irreversible and after several cycles may result in a significant increase in the hydraulic conductivity and drastically decreasing sealing capabilities of compacted clay liners. This paper presents the attempt of determination the influence of the selected substrates’ plasticity for compacted clay liner of municipal landfill undergoing cyclic drying and rewetting on the isolating capabilities of the municipal landfill’s bottom liner. The plasticity of tested clay materials was determined and classified by the standard methods. Saturated hydraulic conductivity of the studied substrates compacted by the standard Proctor method was measured by the laboratory falling head permeameters for compacted soils. Measurements of saturated hydraulic conductivity of the tested substrates after three cycles of drying and rewetting were performed in the standard 100 cm3 steel cylinders by the falling and constant head laboratory permeameter. Determination of water seepage through the tested bottom compacted clay liners was based on the standard form of Darcy law for the saturated conditions. The obtained results showed influence of plasticity of clays on decrease in their sealing capabilities after several cycles of drying and rewetting and, by extension, undesirable increase in the seepage volume through the compacted bottom liner.

PL

Jednym z głównych zagrożeń dla zrównoważoności składowiska odpadów komunalnych oraz jakości środowiska gruntowo-wodnego jest infiltracja odcieków poprzez dno składowiska. Przesłony mineralne z materiałów ilastych o różnej plastyczności, zagęszczonych tak aby uzyskać współczynnik filtracji niższy niż 1·10–9 m·s–1, są jednym z podstawowych sposobów zapewniania izolacji składowisk. Jednakże grunty ilaste o wysokiej plastyczności są materiałami o wysokiej ekspansywności, podatnymi na pęcznienie, skurcz oraz spękanie. Pęcznienie i skurcz, powodowane przez następujące po sobie cykle nawilżania i osuszania ilastej zagęszczonej przesłony mineralnej, są nieodwracalne i po kilku cyklach mogą doprowadzić do znacznego zwiększenia przewodnictwa wodnego, zarazem drastycznie zmniejszając zdolności izolacyjne zagęszczonych iłów. Praca niniejsza przedstawia próbę określenia wpływu plastyczności wybranych gruntów przesłony mineralnej składowiska odpadów poddanego cyklicznemu osuszaniu i nawilżaniu na zdolności izolacyjne dolnej przesłony składowiska odpadów komunalnych. Plastyczność badanych gruntów określono metodami standardowymi i sklasyfikowano według Unified Soil Classification System. Współczynnik filtracji gruntów Marcin K. Widomski, Witold Stępniewski 576 and Rainer Horn w stanie pełnego nasycenia po zagęszczeniu wyznaczono za pomocą przepuszczalnościomierzy do gruntów zagęszczonych. Pomiary współczynnika filtracji po trzech cyklach osuszania i nawilżania przeprowadzono dla próbek w cylindrach 100 cm3 za pomocą przepuszczalnościomierza laboratoryjnego. Obliczenia przesiąku przez dolną zagęszczoną warstwę izolacyjną składowiska oparto na standardowej postaci równania Darcy’ego dla strefy saturacji. Uzyskane wyniki wykazały wpływ plastyczności iłów na zmniejszenie ich właściwości izolacyjnych po kolejnych cyklach osuszania i nawilżania, a co za tym idzie, niepożądany wzrost objętości przesiąku przez dolną warstwę izolacyjną składowiska.