CRITERII DE AMPLASARE A DEPOZITELOR DE DESEURI IN FUNCTIE DE SUBSTRATUL GEOLOGIC

CRITERII DE AMPLASARE A DEPOZITELOR DE DESEURI IN FUNCTIE DE SUBSTRATUL GEOLOGIC

Impactul asupra scoartei terestre a deseurilor menajere constituie o preocupare majora a specialistilor de mediu. Deseurile menajere prin depozitarea lor reprezinta o sursa importanta de poluare a scoartei terestre. Depozitele neimpermeabilizate de deseuri urbane sunt deseori sursa infestarii apelor subterane cu nitrati si nitriti, dar si cu alte elemente poluante. Atat exfiltratiile din depozite, cat si apele scurse pe versanti influenteaza calitatea solurilor inconjuratoare, fapt ce se repercuteaza asupra folosintei acestora.

Scoarta terestra este alcatuita din diferite tipuri de roci care alcatuiesc corpuri geologice cu forme si dimensiuni variabile in cadrul formatiunilor geologice sedimentare, magmatice metamorfice.Rocile sedimentare se prezinta sub forme de strate.

Stratele sunt corpuri de roci de forma plata, omogene din punct de vedere litologic, limitate prin doua suprafete plane, mai mult sau mai putin paralele.

Forma corpurilor geologice alcatuita din roci magmatice este mult mai variata.

Majoritatea deseurilor menajere sunt dispuse in depozite fie la suprafata solului, fie in subteran. Astfel, alegerea amplasamentului si proiectarea unui depozit de deseuri trebuie sa fie facuta astfel incat transportul substantelor poluante in sol prin intermediul circulatiei apelor subterane sa fie evitat.

Amplasarea rampelor pentru depozitarea controlata de reziduuri menajere trebuie sa fie bine studiata, in acest sens este necesar sa se efectueze unele studii hidrogeologice si topografice. Studiile hidrogeologice si topografice au rolul de a stabili conditiile de amplasare a haldelor pentru depozitarea deseurilor menajere, natura terenului, litologia si stratele acvifere.

Studiile geologice trebuie sa prezinte urmatoarele aspecte :

tectonica si prezenta faliilor, pozitia si grosimea straturilor din zona amplasamentului haldei si a digurilor de formare;

semnalarea unor lentile cu permeabilitate mare sau cu caracteristici slabe de rezistenta in fundatia haldei;

nivelul rocii de baza si al stratelor impermeabile din amplasamentul haldei;

compresibilitatea terenurilor de sub halda.

Astfel, terenul trebuie sa permita stabilirea masurilor pentru a evita riscurile unei poluari a apelor subterane sau de suprafata prin infiltratiile sau scurgerile apelor meteorice.

Orice depozit de deseuri trebuie sa fie asigurat printr-un sistem de :

1. bariere naturale sau geologice;

bariere artificiale sau tehnice.

1. Bariera geologica

Bariera naturala consta in formatiunile de roci inconjuratoare sau care suporta depozitul. Roca gazda trebuie sa fie aleasa astfel incat infiltratia apei sau exfiltratia apei contaminate din depozit sa fie mentinuta in limite acceptabile ca rezultat al conditiilor hidrogeologice naturale.

Princilalele cerinte ale unei bariere geologice sunt urmatoarele:

permeabilitate scazuta;

porozitate scazuta;

grosime mare;

capacitate naturala mare de retentie pentru substrate.

Dintre rocile susceptibile de a reprezenta bariera geologica, rocile coezive si argiloare prezinta proprietatile cele mai favorabile.

Din punct de vedere geologic si hidrogeologic, rampele de deseuri nu trebuie situate pe un substrat poros, calcaros sau nisipos, dar in cazul in care rampele de deseuri sunt totusi amplasate pe astfel de terenuri, in aval de depozit nu trebuie sa fie nici o cantitate de apa potabila.

Substratul poros permite circulatia si acumularea apei intr-o formtiune geologica care contine spatii libere, pori si fisuri. Porozitatea se poate intalni in doua situatii:

A) Roci granulare, se caracterizeaza printr-o faza solida, reprezentata de granulele constituiente, care au forme si dimensiuni variate, inchizand intre ele goluri de dimensiuni reduse, numite pori. Forma si dimensiunea granulelor se studiaza prin analiza granulometrica, iar volumul golurilor, prin masurarea porozitatii.

B) Roci fisurate, sunt roci consolidate, in care golurile cele mai importante sunt reprezentate de fisuri. Fisurile iau nastere ca urmare a fenomenelor tectonice, racirea maselor magmatice. In cele mai multe cazuri, porozitatea de fisuratie prezinta o anizotropie mai accentuata decat porozitatea rocilor granulare.

Calcarul este o roca sedimentara poligenetica alcatuita preponderent (>50%) din calcit si/sau aragonit. Dupa modul de formare se disting:

. calcare de precipitatie din domeniul marin cuprind roci omogene, fin granulare, micrite si calcare alochemice formate din corpusculi carbonatici cimentati prin micrit sau sparit.; calcare de precipitatie din domeniul continental sunt reprezentate prin sintere, travertine, speleoteme;

. calcare biogene (organogene) cuprind roci carbonatice alcatuite preponderent din bioclaste (in calcare bioacumulate) si organisme coloniale (calcare bioconstruite);

. calcare clastice (mecanice) cuprind roci carbonatice formate din mai mult de 50% fragmente calcaroase de mai multe categorii granulometrice si variate naturi genetice provenite prin acumulare mecanica si legate prin intermediul unui liant (ex. calcirudit, calcarenit, calcilutit).

Nisipurile, apar ca un amestec, cu diametrul intre 2-0,063mm. Poate varia foarte mult de la compozitii monominerale sau oligominerale, la compozitii complexe sau polimixte.

Nisipurile nealuvionare pot fi folosite ca substrat in cazul unor rampi de deseuri. Aceste nisipuri sunt filtrate in functie de grosimea stratului existent deasupra apelor subterane, pot asigura epurarea perfecta a apelor care strabat depozitul de deseuri.

Depozitele de deseuri pot fi situate cel mai bine pe terenuri cu marne si argile. Acestea au avantajul ca sunt impermeabile si nu permit patrunderea scurgerior de levigat din depozit catre panza freatica.

Marnele sunt roci compacte, masive sau stratificate .Cu cat gradul de compactizare a rocii este mai mare cu atat asemanarea cu argilele este mai evidenta.

Argilele, sunt roci compuse in principal din minerale argiloase, care sunt alunino-silicati hidratati apartinand clasei filosilicatilor. Sunt definite din punct de vedere geologic prin granulozitate si plasticitate.

In lucrarile de specialitate se mentioneaza ca grosimea barierei geologice trebuie sa fie la 3 metrii, insa multi autori considera ca aceasta trebuie sa fie la cel putin la 20 metrii sub stratul de argila compactata de 3 metrii, iar conductivitatea hidraulica a barierei pentru aceasta zona trebuie definita. Nivelul apelor subterane trebuie sa fie la cel putin 1 metru sub baza depozitului la nivelul cel mai inalt posibil.

In cele mai multe cazuri, nivelul hidrostatic ramane la mai putin de 3 metrii adancime sub depozit datorita permeabilitatii reduse a argilei compactate.

Nivelurile mai ridicate ale nivelului hidrostatic sunt permise numai daca circulatia apei nu este influentata de catre constructia depozitului. Aceasta situatie are in anumite conditii avantajul ca gradientul hidraulic actioneaza dinspre exterior spre depozit, iar in directie inversa migratia contaminantilor nu este posibila[3].

2. Bariera artificiala

In scopul prevenirii scurgerii levigatului in mediul hidrogeologic inconjurator, anterior depozitarii deseurilor, la baza haldei se construieste o etansare, alcatuita dintr-un material sau o combinatie de materiale cu permeabilitati scazute. Etansarea constituie o bariera, avand rolul de a intercepta levigatul si de a-l directiona catre sistemul de colectare amplasat deasupra etansarii.

Materialele cu permeabilitati scazute se pot utiliza ca straturi bariera si la proiectarea sistemelor de acoperire a haldelor, dupa ce acestea si-au atins capacitatea, in scopul reducerii percolarii apei din deseuri sau ca element component al sistemului de control al gazelor generate in halda.

Bariera artificiala se poate realiza prin:

1. etansarea cu argile;

2. etansarea cu geosintetice;

2.1. Etansarea cu argile

Timp de mai multe decenii, etansarea depozitelor de deseuri s-a realizat prin constructia unei bariere hidraulice, constand intr-un strat de argila compactata, peste care se depune un strat de pietris cu tuburi perforate pentru colectarea apelor contaminate si un strat de filtru nisipos.

Multe dintre aceste depozite permit penetrarea substantelor poluante in rocile inconjuratoare, de la cativa cm. pentru metalele grele, pana la sute de metrii pentru alte tipuri de contaminanti.

Caracteristicile de baza ale sistemelor de etansare-drenaj sunt[4]:

depozitele de deseuri trebuie sa comporte un sistem de etansare-drenaj de fund , taluz si cuvertura (realizate la inchiderea depozitului);

sa permita colectarea si evacuarea controlata a solutiilor contaminate provenind din deseuri sau din scurgerea de suprafata a apelor meteorice;

sisteme de etansare-drenaj trebuie sa asigure pe o perioada de 30-50 ani, etansarea impotriva poluarii;

trebuie sa reziste la diverse solicitari mecanice.

Argilele pot fi clasificate in functie de compozitia si natura legaturilor intre stratele elementate in patru grupe: caolinite, ilite, smectite si chlorite. Dintre aceste grupe, smectitele au o mare capacitate de schimb si o tendinta pronuntata de a absorbi molecule de apa intre stratele elementate. Ele sunt astfel susceptibile de puternice umflari si sunt foarte sensibile la atacuri chimice.

Proprietatiile fundamentale ale materialelor argiloase, care fac ca acestea sa fie utilizate ca material de etansare sunt:

1. proprietatile electrochimice- zona constituita din suprafata electronegativa a particulelor argiloase, molecule de apa si cationic, constituie complexul de absorbtie sau substratul dublu electronic.

La trecerea fluidelor printr-un strat de argila, apa si cationii din fluid sunt legate in acest complex, conductivitatea hidraulica fiind puternic influentata de grosimea stratului dublu electronic;

2. capacitatea de schimb cationic - reprezinta cantitatea de cationic din stratul dublu electronic susceptibila de a fi inlocuita de alti cationic prezenti in solutia percolanta.

2.2. Etansarea cu geosintetice

Un sistem eficient de modernizare si etansare este alcatuit din strate de materiale de etansare care formeaza bariera impotriva contaminantilor in alternanta cu strate care permit colectarea acestora. Un pas important s-a realizat in anii1980, prin aparitia geomembranelor si a altor geomateriale: geogrile, georetele, geocompozite, etc.

Geomembranele- sunt materiale geosintetice impermeabile obtinute cu prioritate din polietilena. Principala lor proprietate le confera aplicabilitate practica ca elemente constructive de etansare.

Principalele proprietati ale geomembranelor sunt urmatoarele[5]:

etanseitate practica absoluta;

se pot aplica pe orice forme de suprafete;

rezistenta chimica ridicata fata de acizi si baze;

rezistente mecanice mari;

masa specifica redusa;

Sunt fabricate din polietilena de inalta densitate sub forma de folii, cu grosimi 0,50-5,00mm, latimi de 5,0-10,0 m si lungimi de 100-200 m.

Geogrilele- sunt produse utilizate in lucrarile de terasamente, avand in principal rol constructiv preluarea eforturilor de intindere (armarea terenurilor). Sunt executate din polietilena de inalta densitate sau polipropilena si prezentate sub forma unei retele de forme diverse, cu goluri mari.

Georetelele sunt produse geosintetice, avand urmatoarele proprietati

permeabilitate si transmisivitate ridicata

mare suplete si flexibilitate;

masa redusa 1 kg/metru patrat;

rezistenta la eforturi de itindere si tasari neuniforme;

Sunt obtinute din polietilena sub forma de folii sau fire.

Geocompozitele sunt realizate din diverse combinatii intre materialele anterior mentionate si prezinta proprietati si functiuni ale acestora.

Din punct de vedere ecologic utilizarea materialelor geosintetice pentru executia depozitelor de deseuri ofera urmatoarele argumente 44:

1. dezavantajul structurii geologice necorespunzatoare a amplasamentului, datorita lipsei stucturii argiloase pe adancimea minima necesara , dezavantaj care necesita importul de argila dintr-o cariera.

2. afectarea factorilor mediului ambiant, afectare determinata de conditiile necesare carierelor de argile sau balastierelor.

Geomembranele pot constitui o bariera pe o perioada de aproximativ 25 ani, dar capacitatea lor dupa aceasta perioada este necunoscuta. Din acest motiv, in cazul depozitarii deseurilor periculoase se recomanda utilizarea unui sistem dublu de etansare-drenaj.