1. Introducere
Depozitele de deșeuri se numără printre obiectivele recunoscute ca generatoare de impact și risc pentru mediu și sănătate publică.
Principalele forme de impact și risc determinate de depozitele de deșeuri orășenești și industriale, așa cum acestea sunt percepute de populație sunt: modificări de peisaj și disconfortul vizual; poluarea aerului; poluarea apelor de suprafață; modificări ale fertilității solurilor și ale compoziției biocenozelor pe terenurile învecinate.
Poluarea aerului cu mirosuri neplăcute antrenat de vânt este deosebit de evidentă în zona depozitelor orășenești, în special unde nu se practică exploatarea pe celule și acoperirea cu materiale inerte.
Scurgerile de pe versanții depozitelor aflate în apropierea apelor de suprafață contribuie la poluarea acestora cu substanțe organice și suspensii.
În cazul depozitelor neimpermeabilizate, acestea sunt de cele mai multe ori sursa infestării apelor subterane. Acest aspect influențează și calitatea solurilor înconjurătoare, fapt ce se manifestă asupra folosinței acestora.
Un depozit de deșeuri este un amplasament conceput pentru eliminarea finală a deșeurilor prin depozitare pe sol sau în subteran. În funcție de deșeurile care sunt acceptate, depozitele se clasifică în: depozite pentru deșeuri periculoase; depozite pentru deșeuri nepericuloase; depozite pentru deșeuri inerte.
Proiectarea unui depozit de deșeuri se face în funcție de o serie de factori, dintre care cei mai importanți sunt: cantitatea și natura deșeurilor ce urmează să fie depozitate; caracteristicile amplasamentului; posibilitatea de reabilitare și utilizare ulterioară a terenului.
Gazul dintr-un depozit este un amestec format din gaz metan, dioxid de carbon și gaze de descompunere.
La depozitele care accepta deşeuri biodegradabile, principalul scop al eliminării gazului de depozit sau degazarea se datorează prevenirii emisiilor de gaz în atmosfera ce au consecinţe negative asupra mediului (gaze cu efect de sera).
O degazare activa se realizează prin aspirarea gazului generat, când în corpul depozitului acesta se găseşte la presiuni scăzute
O degazare pasiva se realizează după faza activa de formare a gazului de depozit, prin deplasarea acestuia prin stratul de drenaj al apei din precipitaţii și o dispersare uniforma în stratul de recultivare.
2. Organizarea structurală a unui depozit ecologic de deșeuri urbane
Pentru organizare și stabilirea structurii unui depozit de deșeuri trebuie să fie luate în considerare anumite cerințe specificate de diverse organe abilitate și respectări ale unor legi și hotărâri ale guvernului. Spre exemplu pentru proiectarea și realizarea unui depozit de deșeu trebuie să se respecte cerințele Hotărârii de Guvern nr. 349/2005 cu privire la depozitarea deșeurilor, cu modificări și completări ulterioare și în cadrul Normativului tehnic privind depozitarea deșeurilor aprobat prin ordinul 757/2004, cu modificările și completările ulterioare şi a OUG nr. 78/2000 privind regimul deşeurilor, cu modificările şi completările ulterioare.
Proiectarea unui depozit de deșeuri se face în funcție de o serie de factori, dintre care cei
mai importanți sunt:
– cantitatea și natura deșeurilor ce urmează a fi depozitate – se evaluează în funcție de prognozele de dezvoltare a localităților;
– caracteristicile amplasamentului – în raport cu eficiența economică (dimensiuni, durata de funcționare, distanța de transport a deșeurilor) și eficiența ecologică (cerințe legate de protecția factorilor de mediu și a sănătății umane) necesar a fi realizate;
– posibilitățile de reabilitare și utilizare ulterioară a terenului – se evaluează în funcție de natura deșeurilor depozitate, comportarea acestora pe durata depozitării, planurile de dezvoltare pe termen lung etc.
Alegerea amplasamentului
Alegerea amplasamentului optim dintre mai multe variante posibile se face pe baza unei
analize pluricriteriale ce cuprinde:
– criterii geologice, pedologice și hidrogeologice:caracteristicile și modul de
dispunere a straturilor geologice; structura, adâncimea și direcția de curgere a apei
subterane; distanța fată de cursurile de apă și alte ape de suprafață; starea de
inundabilitate a zonei; folosința terenului, clasa de seismicitate, criterii legate de
pericole de alunecare, tasare.
– Criterii climaterice: direcția dominantă a vânturilor față de așezările umane sau alte obiective; regimul precipitațiilor;
– Criterii economice: capacitatea depozitului și durata de exploatare (minimum 10 ani); distanța medie de transport a deșeurilor; necesitatea unor amenajări secundare (drumuri de acces, utilități etc.)
– Criterii suplimentare: vizibilitatea amplasamentului și modul de încadrare în peisaj, accesul la amplasament, existența unor arii protejate de orice natură; existența în zona a unor aeroporturi, linii de înaltă tensiune sau obiective militare.
Conținutul proiectului
Proiectul unui depozit de deșeuri, indiferent de clasa din care face parte, trebuie să conțină toate datele și informațiile necesare referitoare la fiecare etapă din ciclul de viață al depozitului.
Ca date generale, proiectul trebuie să cuprindă informații referitoare la:
– natura și proveniența deșeurilor ce urmează a fi depozitate;
– cantitățile de deșeuri – corelat cu durata de funcționare și capacitatea maximă a depozitului;
– tehnologiile de tratare ale deșeurilor înainte de depozitare și /sau în incinta depozitului, dacă este cazul;
Pentru faza de construcție proiectul trebuie să cuprindă informații referitoare la:
– infrastructura depozitului, echipamentele și instalațiile componente, amplasarea acestora în cadrul incintei, precum și căile de acces;
– asigurarea utilităților.
– modul de realizare a bazei și a pereților laterali ai depozitului – materiale folosite și caracteristici ale acestora, incluzând stratul de impermeabilizare natural (grosime, coeficient de permeabilitate, mod de realizare), stratele geosintetice (geomembrane, geotextile), sistemul de drenare al levigatului.
– Realizarea sistemului de colectare, tratare și eliminare a levigatului;
– Realizarea sistemului de colectare și evacuare (eventual recuperare) a gazului de depozit.
Pentru faza de exploatare a depozitului trebuie să cuprindă informații referitoare la:
– procedura de acceptare a deșeurilor de depozitare
– modul de operare – cuprinzând metoda de depozitare utilizată, nivelarea și compactarea, acoperirea zilnică, delimitarea zonelor de lucru, colectarea, tratarea și eliminarea levigatului, colectarea și evacuarea gazului de depozit, necesarul de echipamente mobile și spațiile destinate depozitării acestora, instrucțiuni privind depozitarea anumitor tipuri de deșeuri (materiale pulverulente, obiecte voluminoase, deșeuri foarte ușoare, respectiv urât mirositoare);
– auto-monitorizarea tehnologică;
– auto-monitorizarea emisiilor și controlul calității factorilor de mediu în zona de influență a depozitului;
– măsuri de siguranță pentru prevenirea incendiilor și a exploziilor, inclusiv planul de intervenție în caz de accidente sau avarii;
– date privind posibilitățile de reabilitare și utilizare ulterioara a terenului.
Construirea depozitelor de deșeuri
Un depozit de deșeuri trebuie să aibă în componență următoarele instalații și echipamente fixe principale:
– poarta de acces și sistem de pază și supraveghere;
– echipament de cântărire și echipament de recepție pentru cantități mici de deșeuri;
– facilități pentru verificarea deșeurilor și laborator;
– drumuri interioare;
– zone pentru depozitarea deșeurilor;
– instalații pentru tratarea levigatului, respectiv pentru colectarea și evacuarea gazului de depozit;
– garaje, ateliere și spatii de parcare pentru utilaje;
– echipament pentru curățarea roților vehiculelor;
– birouri administrative și construcții sociale;
Aceste facilități trebuie amplasate, în funcție de rolul pe care îl au și de caracteristicile specifice fiecărui depozit (mărimea și tipul, perioada de operare stabilită, cantitatea de deșeuri, frecvența de transport, cerințele legale și cele ale autorităților competente), astfel încât să asigure o exploatare optimă.
Echipamentul de cântărire
Depozitul trebuie să fie prevăzut cu echipament de cântărire atât pentru vehiculele încărcate care
intră în depozit, cât și pentru cele descărcate care părăsesc depozitul. Acest lucru se poate realiza cu ajutorul unui singur echipament de tipul platformă de cântărire, sau cu două echipamente montate în paralel, pe sensul de intrare, respectiv pe cel de ieșire.
Platforma de cântărire trebuie să aibă o capacitate acoperitoare pentru toate tipurile de vehicule care pot fi utilizate pentru transportul deșeurilor (50 tone greutate brută). Se pot utiliza fie platforme de cântărire la nivelul solului, încastrate în șosea, fie platforme supraînălțate la cca. 35 centimetri față de nivelul solului, fixe sau mobile, acestea din urmă având avantajul că pot fi mutate dacă este nevoie.
Fig. 2.1. – Pod pentru cântărirea autovehiculelor ce transportă Deșeuri
(http://www.selangortimes.com/)
Echipamentele pentru verificarea deșeurilor sunt amplasate într-o zonă special destinată inspecției, prelevării de probe și laboratorului pentru analize.
Zonele pentru depozitarea deșeurilor
Amenajarea inițială a zonelor pentru depozitarea deșeurilor cuprinde doua operații de baza:
– impermeabilizarea bazei și a marginilor depozitului;
– realizarea sistemului de drenare și evacuare a levigatului.
La depozitare vor fi îndeplinite următoarele condiții:
a) prevederea și respectarea metodelor și tehnicilor adecvate de acoperire și asigurare a deșeurilor, acoperirea și asigurarea se fac zilnic;
b) în cursul operațiunilor de depozitare, autovehiculele de transport al deșeurilor vor circula numai pe drumurile interioare amenajate ale depozitului.
c) pe perioada exploatării depozitului se aplică masuri de combatere a insectelor și rozătoarelor prin dezinsecție și deratizare;
d) organizarea depozitului va asigura protecția sănătății populației în general, protecția sănătății personalului și protecția mediului; se acordă atenție deosebită împrejmuirii și perdelelor de protecție.
Deșeurile se depun și se distribuie în straturi cat se poate de subțiri: max. 1 m, apoi se compactează. Densitatea de compactare pentru deșeurile menajere trebuie sa fie de minim 0,8 tone/mc.
Deșeurile care pot ridica probleme din punct de vedere al stabilității se depun în amestec cu deșeuri stabile. După cum se poate observa și în figura ce urmează deșeurile se depun astfel încât pe timpul întregii perioade de funcționare să aibă numai influențe reduse asupra omului și mediului înconjurător.
Fig. 2.2. – Organizarea favorabilă a unui Depozit de Deșeuri
(http://www.beah.om/municipal.php)
3. Importanța colectării, evacuării și monitorizării gazului de depozit
Pentru un bun mecanism de lucru este foarte importantă colectarea, evacuarea și monitorizarea gazului de depozit. Aceste trei aspecte au o strânsă legătură, iar realizarea unuia dintre ele, trebuie făcută neapărat în legătură cu unul dintre celelalte două.
Un sistem de colectare și evacuare a gazului este reprezentat de totalitatea echipamentelor și instalaţiilor prin care circula un gaz de depozit, din masa de deşeuri depozitata pana la exhaustor. Acest sistem trebuie construit în aşa fel încât sa se poată garanta atât o construcţie sigura cat și sănătatea personalului.
Tot sistemul de colectare și evacuare a gazului trebuie sa fie elaborat astfel încât sa aibă etanşeitate fata de mediul exterior și sa fie amplasat izolat față de sistemele de drenaj și evacuare a levigatului, respectiv a apelor din precipitaţii.
3.1. Colectarea
Colectarea gazului de depozit este foarte importantă și se realizează cu ajutorul unor sisteme bine puse la punct.
Instalaţiile concepute pentru aceste sisteme trebuie sa conțină materiale rezistente împotriva unor acţiuni agresive generate de temperatura ridicata din interiorul masei de deşeuri depozitate (pana la 70°C); greutatea masivului de deşeuri, a acoperirii de suprafaţă și a traficului utilajelor; levigat și condensat; animale, microorganisme, ciuperci.
In plus, sistemul de colectare și transport al gazului trebuie amplasat în aşa fel încât sa nu afecteze celelalte operaţii și procese care se desfăşoară în cadrul depozitului.
Daca nu este colectat gazul de depozit poate cauza sănătății umane prin toxicitate miros, poate provoca chiar și incendii sau explozii. Maximizarea captării gazelor de ardere reduce efectele nocive asupra sănătății umane, inclusiv reduce emisiile de gaze cu efect de seră care contribuie la schimbările climatice globale. Emisia de gaze în atmosferă reprezintă o problemă de mediu datorată prezenței compușilor toxici, a mirosului și a prezenței gazelor cu efect de seră.
Fig. 3.1.1 – Depozit de Deșeuri
(Voicu Gh. 2016)
După cum se poate observa în figura de mai sus, pentru a fi posibilă colectarea gazului, depozitul trebuie sa fie închis și bine structurat, astfel pot fi puse în funcțiune toate sistemele necesare colectării gazului de depozit.
Colectarea gazului de depozit se realizează prin aplicarea unui strat de drenare a gazului
cu o grosime mai mare sau egală cu 0,30 m, doar pe suprafaţă nivelată.
Coeficient de permeabilitate al materialului de drenare trebuie să fie de minim 1 x 10-4 m/s. Domeniul optim al diametrului granulelor trebuie să fie cuprins între 8 şi 32 mm, mărimea granulelor nu trebuie să depășească 32 mm.
Procentul de granule superioare şi inferioare nu poate depăşi 5%. Conţinutul de carbonat de calciu trebuie să fie mai mic de 10% (masă).
Siguranţa la sufuziune faţă de stratul de susţinere trebuie să fie asigurată. La utilizarea materialelor de drenare artificiale trebuie dovedită atât rezistenţa acestora faţă de apa din condens şi gazul de depozit, precum şi rezistenţa pe termen lung la eforturile pe care le
preia stratul de drenaj.
3.2. Evacuarea
Procesul de evacuare a gazului din masa de deșeuri este influențat de către: concentrația
gazelor din sol, distribuția gradienților de presiune, proprietățile fizico-chimice ale straturilor de deșeuri, ale materialului de acoperire și ale solului.
Dacă gazul format nu este evacuat controlat din depozit, migrarea și acumularea acestuia pot prezenta o serie de riscuri, printre care: pericol de incendiu prin auto-aprindere; degajare de mirosuri neplăcute și de compuși toxici (hidrogen sulfurat, compuși organo-fosforici, alte substanțe organice nesaturate); afectarea componentei biologice a solului, prin reducerea concentrației de oxigen; pericol de explozie, prin posibila apariție a acumulărilor de gaz în vecinătatea zonelor rezidențiale; creșterea acumulărilor de gaze ce contribuie la efectul de sera.
Evacuarea controlată a gazului de depozit este esențială atât pentru evitarea apariției
riscurilor mai sus menționate, dar și pentru valorificarea metanului, în cazul în care aceasta
este rentabil.
Fig. 3.2.1. – Sistem de degazeificare
(Voicu Gh. 2016)
Modalitatea de evacuare a gazului de depozit depinde de condițiile specifice fiecărui depozit și de scopul urmărit (arderea controlată a gazului sau utilizarea acestuia).
Tehnicile de ventilație cu presiune scăzută sunt cel mai frecvent utilizate, iar ventilația activă se realizează pe baza pompării gazului colectat prin puțuri sau drenuri; aceste tehnici sunt
recomandate în cazul depozitelor mari, în care înălțimea depunerilor depășește 8 m.
3.3. Monitorizarea
Monitorizarea postînchidere pentru depozitele de deşeuri va fi efectuată conform procedurilor prevăzute în anexa nr. 4 a H.G. nr. 349/2005 privind depozitarea deşeurilor, iar rezultatele determinărilor efectuate sunt păstrate de operator într-un registru pe toată perioada de monitorizare.
Operatorul depozitului are obligația de a anunța în mod operativ autorităţile competente cu rol în protecţia mediului, la producerea de efecte semnificativ negative asupra mediului sau relevante prin procedurile de control, şi să respecte decizia autorităţii teritoriale pentru protecţia mediului privind măsurile de remediere impuse în perioada de postînchidere.
Sistemul de control şi urmărire pentru etapa postînchidere pentru depozitele de deşeuri cuprinde:
– datele meteorologice,
– controlul apei de suprafaţă, al levigatului şi al gazului de depozit,
– protecţia apei subterane,
– topografia depozitului.
Datele meteorologice servesc la realizarea balanţei apei din depozit şi implicit la evaluarea volumului de levigat ce se acumulează la baza depozitului sau se deversează din depozit.
Fig. 3.3.1. – Depozit de deșeuri închis
(http://www.scsengineers.com/scs-project-case-stu)
4. Operațiile principale ale procesului de colectare și evacuare a gazului de depozit
Gazul de depozit este rezultat prin descompunerea deșeurilor, fiind un amestec de metan, bioxid de carbon și gaze de descompunere.
Gazul de depozit se poate evacua din depozitele de deșeuri prin degazarea realizată ulterior fazei active de formare a gazului de depozit, prin migrarea acestuia prin stratul de drenaj al apei din precipitații și dispersia uniformă în stratul de recultivare, modalitatea prin care se intensifică efectul de seră, evacuare care poartă denumirea de „degazare pasivă” (Normativ Tehnic, 2004).
Degazarea activă, este realizată prin aspirarea gazului în urma generării unor presiuni scăzute în cadrul depozitului, fapt care poate fi folosit pentru generarea de energie termică și electrică.
Prin descompunerea materialelor organice (exprimate prin carbon organic), conținute în diferite tipuri de deșeuri, se obține gazul de depozit.
În lipsa oxigenului microorganismele anaerobe descompun compușii organici din deșeuri în diferite faze și viteze pe baza proceselor biochimice.
Gazul de depozit este format în proporție de 50- 60% din metan și 50-40% din dioxid de carbon.
În urma faptului în care gazul de depozit nu este colectat, captat, valorificat, prin evacuare în atmosferă se produce efectul de seră, deoarece conține compuși periculoși cum a fi hidrogenul sulfurat și compuși halogenați.
Pe baza compoziției și a umidități deșeurilor depozitate, formarea condițiilor optime pentru descompunerea anaerobă poate dura de la câteva luni la câțiva ani.
Odată cu fermentarea anaerobă, energia conținută de deșeuri se transformă în metan, un metru cub de metan variază în funcție de concentrația în metan de la 5 până la 7 kWh.
Fig. 4.1. – Conducta captare Gaz de depozit
(https://ecobihor.ro/biogaz.htm)
Elementele componente pentru operațiile de colectare și evacuare a gazului sunt:
• Bariera geologica – este o structură de subsol ce îndeplinește natural cerințele de
impermeabilizare caracteristice pentru fiecare clasă a depozitului de deșeuri.
Fig. 4.2. – Elemente componente pentru colectarea și evacuarea gazului de depozit
(Voicu Gh. 2016)
• Bariera construită – reprezintă straturi de impermeabilizare construite din materiale naturale sau sintetice ce completează structura naturală a subsolului cu scopul de a îndeplini cerințele de impermeabilizare care sunt specifice pentru fiecare tip de depozit de deșeuri.
• Câmpul de testare – este o amenajare la scară pilot, ce simulează niște condiții specifice ale unui depozit. Cu ajutorul acestuia sunt determinați parametrii de lucru concreți, care reies în funcție de tipul materialelor ce sunt utilizate.
• Sistemul de colectare și tratare a levigatului
Levigatul este un deșeu lichid generat în perioada activităților de depozitare a deșeurilor solide prin: percolarea sau pătrunderea apelor meteorice prin sau în corpul depozitului, separarea apei conținute în deșeurile ce au fost depozitate și descompunerea deșeurilor biodegradabile ce au fost depozitate.
Sistemul de colectare a levigatului – reprezintă toate instalațiile prin care levigatul se colectează la baza depozitului și este transportat către o instalație de transport și tratare.
Stratul de drenaj pentru levigat – este un pietriș spălat cu un conținut de maxim 10 % carbonat de calciu.
Conductele de drenaj pentru levigat – sunt conducte perforate confecționate dintr-o polietilenă de înaltă densitate (PEHD).
Conductele de colectare pentru levigat – sunt conductele care fac legătura între conductele ce drenează levigatul și căminele pentru levigat, respectiv între cămine și stația de pompare si/sau rezervorul de stocare.
Căminele pentru levigat – sunt încăperi subterane construite pe direcția conductelor de colectare, respectiv a celor de eliminare pentru levigat în punctele de racordare sau schimbare a direcției, precum și a pantei acestora.
Fig. 4.3. –Cămine pentru colectare levigat
(http://kchservices.com/landfill-leachate-odor-control )
• Stație de pompare pentru levigat – este căminul pentru levigat în interiorul căruia se instalează o pompă de evacuare a levigatului în rezervorul de stocare sau în conducta ce elimină levigatul.
Rezervorul pentru levigat – este un rezervor închis pentru a stoca levigatul, care este amplasat subteran sau suprateran.
• Conducta de eliminare a levigatului – este conducta prin care levigatul se transportă către instalațiile de tratare aferente depozitului sau către instalațiile de transvazare.
• Instalația de transvazare a levigatului – este o încăpere supraterană în interiorul căreia se amplasează o pompă de transvazarea a levigatului din rezervorul de stocare în cisternele de transport către o instalație de eliminare.
• Sistemele de control ce detectează scurgerile de levigat – sunt sisteme de protecție în cazurile apariției deteriorări conductelor sau bazinelor pentru levigat, acestea constau în pereți dubli pentru rezervoare și conducte subterane și bazine de beton pentru rezervoare supraterane.
• Tratarea levigatului – este un proces sau o succesiune de procese biologice și fizico-chimice prin care valorile indicatorilor caracteristici levigatului sunt aduse la limite care să permit evacuarea acestuia înntr-o canalizare sau la receptori naturali.
• Instalația de tratarea levigatului – reprezintă toate utilajele și echipamentele cu care se desfășoară procese de tratare fizico-chimica sau biologică.
• Gazul de depozit – este un amestec de metan, dioxid de carbon și gaze de descompunere; (acesta, în mod normal conține: 45-60 % vol. CH4 și 40-55 % vol. CO2).
• Degazarea activă este cea care se realizează prin aspirarea gazului în urma generării unor presiuni scăzute în corpul depozitului.
• Degazarea pasivă este o degazarea realizată după faza activă de formare a gazului de depozit, prin migrarea acestuia prin stratul de drenaj al apei din precipitații și dispersarea uniformă în stratul de recultivare.
• Prognozarea producerii gazului într-un depozit – este estimarea întregii cantități de gaz de depozit produs; aceasta se poate determina prin calcul, fiecare an de exploatare depinde de:
– o cantitatea totală de deșeuri și un conținut procentual al componentelor organice biodegradabile din deșeuri de depozit (grăsimi, proteine, hidrați de carbon, celuloza etc.)
– un grad de compactare și tasare al deșeurilor depozitate
– o durată de operare
– temperatura în interiorul depozitului
– un conținut de apă combinată chimic sau liberă.
• Testul de aspirare a gazului – este reprezentat de măsurătorile volumului și compoziției gazului generat la depozitele existente; este utilizat pentru dimensionarea instalației de degazare
• Sistemul de colectare a gazului – reprezintă totalitatea instalațiilor și echipamentelor prin care circulă gazul de depozit, din corpul depozitului până la exhaustor.
Fig. 4.4. – Puț de colectare gaz
(Voicu Gh. 2016)
• Puțul de extracție a gazului în perioada de operare – puțul de colectare a gazului construit treptat, o dată ce crește nivelul corpului de depozit.
• Puțul de extracție a gazului forat – puțul de colectare a gazului executat prin forare după atingerea unei cote finale de depozitare a deșeurilor (după sistarea activității de depozitare)
Materialul de drenaj folosit este un material granular permeabil ce este pus în jurul conductelor perforate verticale ale puțurilor de captare a gazului din corpul depozitului, constând în pietriș spălat 16-32 mm, cu conținut de carbonați < 10%.
Fig. 4.5. – Puț forat de colectare a Gazului de Depozit
(Voicu Gh. 2016)
• Conductele de drenaj – sunt conducte din interiorul puțului de extracție, confecționate din PEHD, prevăzute cu perforații rotunde (8-12 mm diametru), prin care gazul de depozit este absorbit din corpul depozitului.
• Conductele de captare ale gazului – reprezintă conductele dintre puțurile de colectare (provizorii sau definitive) și stațiile de colectare a gazului.
Fig. 4.6. – Schema de cogenerare a Energiei Electrice cu ajutorul Gazului de depozit
(http://teb.com.ro/biogaz-din-deseuri-menajere/)
Stația de colectare a gazului – este instalația ce cuprinde cilindrul de colectare și echipamentele de măsurare și prelevare a probelor.
• Conductele de eliminare – sunt conducte de transport între stația de colectare a gazului și exhaustor, respectiv între exhaustor și instalația de tratare sau valorificare a gazului de depozit.
• Conductele principale de eliminare – conductele circulare care asigură transportul gazului dintre stațiile de colectare și exhaustor.
• Cilindrul de colectare – este un echipament cu ajutorul căruia mai multe conducte de captare a gazului se unesc într-o conductă de eliminare.
• Condensatul – sunt vaporii de apa din gazul de depozit, ce condensează datorită diferenței de temperatură între corpul depozitului și spațiul exterior.
• Separatorul de condensat – este un echipament ce colectează și separă apa condensată din gazul de depozit.
• Exhaustorul – reprezintă echipamentul cu ajutorul căruia este generată presiunea scăzută, ca să poată fi posibilă extragerea gazului din corpul depozitului.
• Filtrul biologic – echipamentul pentru tratare a gazului de depozit (oxidarea metanului și eliminarea altor compuși volatili); acesta conține material organic – biologic special, asemenea compostului și scoarței de copac.
Fig. 4.7. – Sistemul de colectare a levigatului
(Voicu Gh. 2016)
Colectarea şi tratarea levigatului:
Colectarea şi tratarea levigatului la toate depozitele noi a fost impusă de toate statele membre. Levigatul trebuie să fie recirculat în corpul depozitului de deşeuri, în cazul în care evaporarea depăşeşte precipitaţiile anuale şi/sau este tratat prin osmoza inversă. Apele uzate epurate din unele depozite sunt direcţionate în staţiile de epurare locale.
Realizarea sistemului de drenare și evacuare a levigatului
Sistemul de drenare și evacuare a levigatului este format din:
– strat de pietriș;
– sistem de drenuri absorbante și colectoare.
Fig. 4.8. – Puț de colectare gaz
(Voicu Gh. 2016)
Extracţia gazului
Extracţia gazului este realizată prin absorbţie. Puţurile de captare au conexiune prin staţiile de reglare la conducta de colectare principală din care după filtrare şi separarea condensului este neutralizată prin ardere şi se utilizează cu scopul generării de energie termică sau electrică.
5. Sistemul de colectare a gazului și părțile sale componente
Un sistem de colectare și evacuare a gazului este reprezentat de totalitatea echipamentelor și instalaţiilor prin care circula un gaz de depozit, din masa de deşeuri depozitata pana la exhaustor. Acest sistem trebuie construit în aşa fel încât sa se poată garanta atât o construcţie sigura cat și sănătatea personalului.
Tot sistemul de colectare și evacuare a gazului trebuie sa fie elaborat astfel încât sa aibă etanşeitate fata de mediul exterior și sa fie amplasat izolat fata de sistemele de drenaj și evacuare a levigatului, respectiv a apelor din precipitaţii.
Instalaţiile concepute pentru aceste sisteme trebuie sa conțină materiale rezistente împotriva unor acţiuni agresive generate de temperatura ridicata din interiorul masei de deşeuri depozitate (pana la 70°C); greutatea masivului de deşeuri, a acoperirii de suprafaţă și a traficului utilajelor; levigat și condensat; animale, microorganisme, ciuperci.
In plus, sistemul de colectare și transport al gazului trebuie amplasat în aşa fel încât sa nu afecteze celelalte operaţii și procese care se desfăşoară în cadrul depozitului.
Fig. 5.1. – Sistemele Depozitului de Deșeuri utilizate la colectarea și evacuarea Gazului de Depozit
(Voicu Gh. 2016)
Un sistem de extracţie, colectare şi tratare a gazului este alcătuită din următoarele componente:
– puţ de extracţie a gazului, cuprinzând conducte de drenaj
– conducte de captare a gazului
– staţii de colectare a gazului
– conducte de eliminare şi conductă principală de eliminare a gazului
– separator de condens
– instalaţie de ardere controlată a gazului/instalaţie pentru valorificarea gazului – instalaţie de siguranţă pentru arderea controlată
– componente de siguranţă
Fig. 5.2. – Sistem de colectare a Gazului de Depozit
(Voicu Gh. 2016 )
Puţul de extracţie a gazului
Aceasta componenta se construieşte în prima faza prin forarea depozitului de deşeuri, ulterior treptat, în acelaşi timp cu creşterea nivelului depozitului pana la atingerea cotei finale de depozitare.
Puţurile de extracţie se poziţionează uniform pe masa de deşeuri și se dispun după posibilităţi, simetric și la distante egale intre ele, cu o distanta recomandata de 50 de metri. De asemenea sunt dispuse aproape de căile de circulaţie și distanta pana la marginea din exterior a depozitului trebuie sa fie de cel puțin 40 de metri, astfel cuprinzând și limita exterioara a corpului în zona de aspirare (Voicu, Gh., 2016).
Acestea sunt proiectate sa fie etanşe pentru a nu permite pierderea gazului în exterior sau pătrunderea aerului în interior și sunt rezistente ca sa suporte tasarea suferita din cauza depozitului de deşeuri.
Componentele unui put de gaz sunt: un filtru vertical cu diametrul de peste 80 de centimetri, realizat din pietriş și criblura, ce se poziţionează în interiorul corpului depozitului, în care se înglobează o conducta de drenaj cu un diametru interior de minim 200 milimetri ce este prevăzută cu perforaţii circulare, prin care se aspira gazul, conductele trebuie sa fie prevăzute cu sisteme de înşurubare, pentru a exista posibilitatea prelungirii puţului de gaz pe perioada de exploatare a depozitului. Dispunerea elementelor în acest mod, permite o extracţie uniforma a gazului generat în interiorul depozitului.
Posibilitatea acoperirii unui volum suficient din corpul depozitului și dirijarea gazului către direcţia dorita este realizabila doar prin crearea unei subpresiuni de 3 kPa la capătul superior al puţului de gaz. Pentru calculul numărului de puţuri de gaz, se tine seama ca o conducta filtranta de 1 metru lungime, cu o secţiune minima de 2 dm2 captează în jur de 2 m3 de gaz într-o ora (Voicu, Gh., 2016).
În timp ce se exploatează, la suprafaţa depozitului, construcţia puţului este alcătuită dintr-o instalaţie speciala. Aceasta construcţie este necesara pentru a fi suportate tasările deşeurilor din corpul depozitului fără ca puţul de extracţie a gazului și sistemul de impermeabilizare sa fie degradate.
Fig. 5.3. – Realizarea unui puț pentru extracție Gaz de depozit
(Voicu Gh. 2016 )
Fig. 5.4. – Put extracție Gaz de depozit
(http://legislatie.just.ro/Public/DetaliiDocument/60304)
După ce un depozit se închide, trebuie sa fie evitate pătrunderile de aer și apa din precipitaţii în interiorul depozitului și emisiile de gaze afara din depozit.
Într-o forma finala, puţul de gaz este prevăzut cu sisteme de acoperire și închidere pentru a se evita influentele climatice și manipularea nepermisa a instalaţiilor de siguranţă.
Pentru depozitele noi, instalarea de puţuri se începe după ce stratul deşeurilor a atins înălţimea de aproximativ 4 metri (fig. 5.3.). Baza puţului se amplasează la cel puțin 2-3 metri deasupra stratului de ce drenează levigatul, astfel se evita apariţia unor presiuni peste limita admisa pe acest strat, precum și pe stratul de etanşare de la baza depozitului. Puţurile de gaze sunt trase cu ajutorul unor sisteme speciale, pe măsură ce corpul depozitului se înaltă, pana la atingerea nivelului maxim de umplere al acestuia.
Conducte de captare a gazului
Puţurile de extracţie a gazului dintr-un depozit se conectează la o stație de colectare a gazului folosind conducte de captare.
Aceasta conducta de colectare este conducta care face legătura intre puţurile de colectare și stația de colectare, iar daca o conducta nu mai funcţionează, aceasta se înlocuieşte pentru a se asigura extracţia continua a gazului și pentru a evita efectele negative asupra sănătăţii personalului.
Conductele de captare sunt instalate cu o înclinaţie de minim 5% fata de stația ce colectează gazul. Se aplica aceasta metoda pentru a se evacua apa din condens în interiorul conductei. Sunt recomandate pante mai mari pentru a se evita tasările și surpările ce pot surveni datorita presiunii corpului de depozit.
Conductele de captare sunt prevăzute cu sisteme de conectare la puţuri de extracţie din materiale flexibile, pentru a se evita cat mai mult posibil deteriorarea și pentru a se evita acumulările de apa. Aceste sisteme se asigura împotriva încercării cu electricitate statica sau se construiesc din materiale conductibile electric. Conductele trebuie sa aibă diametrul de minim 90 de milimetri și sunt prevăzute cu sisteme de închidere prin culisare pentru permiterea efectuării reparaţiilor fără a exista riscul de emanaţii de gaze necontrolat.
Pentru conducte este necesara protecţia împotriva îngheţului, de obicei folosindu-se un strat de pământ sau deşeu de peste 80 de centimetri. Acest lucru este necesar pentru a se evita îngheţul apei provenite din condens.
Fig. 5.6. – Captarea condensului din Conductele de Captare a Gazului
(Voicu Gh. 2016 )
Stația de colectare a gazului
Stația de colectare a gazului este una dintre cele mai importante componente din sistemul de colectare a gazului. Aceasta cuprinde cilindrii de colectare și echipamente de măsurare și prelevare a probelor.
Cilindrul este un dispozitiv prin care conductele de colectare a gazului sunt unite înainte de a intra într-o conducta de eliminare.
Numărul stațiilor de colectare se stabileşte în funcţie de dimensiunea depozitului, numărul puţurilor de colectare şi distribuţia lor. În interiorul staţiilor de colectare a gazului, conducta de colectare a gazului este prevăzută cu o porţiune specială pentru a preleva probe. Între cilindrul de colectare şi conducta principală de eliminare se montează un dispozitiv de închidere culisant.
Staţiile de colectare sunt construcţii complet închise, prevăzute cu spaţii de aerisire, în care este permis doar accesul persoanelor autorizate, iar în zonă sunt montate panouri ce avertizează în legătură cu pericolele ce pot apărea (interzicerea fumatului, folosirii focului).
În momentul în care se construiesc, aceste staţii trebuie să fie poziţionate în afara suprafeţei depozitului, să aibă acces direct de la drumul perimetral, iar rigolele de colectare a apei pluviale să fie amplasate între corpul depozitului şi staţiile de colectare.
Conductele principale de eliminare a gazului
Staţiile de colectare a gazului sunt conectate între ele printr-o conductă principală de eliminare a gazului (conductă perimetrală). Această conductă principală de eliminare trebuie să poată fi reglată de la căminele în care sunt amplasate separatoarele de condensat, pentru a se putea interveni în cazul unor defecţiuni.
Fig. 5.7. – Separator de Condens
(Voicu Gh. 2016 )
Pantă conductei principale de eliminare trebuie să fie de cel puţin 0,5%, pentru a putea fi evacuate particulele minerale din condensat. Diametrul nominal al conductei (DN) trebuie să fie de cel puţin 200 milimetri. La cantităţile mai mari de gaz (> 750 m3/h) şi conductele mai lungi (> 1000 m) diametrul minim trebuie să fie mai mare de 250 milimetri, din cauza formării unei cantităţi mai mari de condens. Toate conductele sunt instalate la adâncimi mai mari de 80 de centimetri. Când se proiectează trebuie ţinută seama poziţionării sistemelor de impermeabilizare, drumurilor de acces şi instalaţiilor de drenaj.
Conducta principală de eliminare a gazului trebuie să fie amplasată în afara zonei de impermeabilizare a suprafeţei, şi în nici un caz pe sub rigolele de colectare a apei pluviale şi nici pe sub drumurile de acces.
Separatorul de condens
Vaporii de apa ce se formează în gazul generat din corpul depozitului sunt numiți condens, aceștia datorându-se diferenței de temperatura dintre corpul de depozit și spațiul din exterior.
Acest echipament captează și separă condensul de gazul de depozit. Cantitatea de condens format se calculează prin răcirea apei de la 55°C la 20°C, aceasta reprezentând circa 100 de mililitri de condens la un metru cub de gaz din depozit.
Separatorul se montează la conductele de eliminare a gazului în punctul cel mai jos pentru a face posibila colectarea vaporilor de apa. Acest sistem precum și instalațiile de legătura cu alte componente sunt confecționate din materiale care au o rezistente foarte mare la coroziune. Condensul colectat este evacuat printr-un sistem de tip sifon, intr-un rezervor care trebuie sa fie tot timpul plin, pentru a evita pătrunderea aerului în conductele de gaz.
Evacuarea condensului este ideala atunci când se poate face prin cădere liberă direct în separator, dar aceasta este posibilă doar în cazul în care construcția depozitului permite.
Fig. 5.8. – Separator de Condens
(Voicu Gh. 2016 )
6. Concluzii
Gazul de depozit generat în urma descompunerii deșeurilor municipale trebuie colectat şi tratat într-un mod care să conducă la diminuarea efectelor negative pe care acesta le poate avea asupra mediului înconjurător și la reducerea potențialului de periculozitate al componentelor principale metan (pericol de explozie) și dioxid de carbon (pericol de sufocare).
Având în vedere situaţia existentă la nivelul României, unde depozitarea s-a făcut fără a avea în vedere colectarea selectivă, iar timpul de depunere pentru unele depozite se ridică la peste 30 de ani, considerăm că aceste depozite se constituie într-un potenţial care poate fi valorificat. Această situaţie se suprapune cu prevederile stabilite în cadrul tratatului de aderare la Uniunea Europeană în care sunt prevăzute termene de conformare cu Gazul de depozit generat în urma descompunerii deşeurilor municipale, acesta trebuie colectat şi tratat într-un mod care să conducă la diminuarea efectelor negative pe care acesta le poate avea asupra mediului înconjurător şi la reducerea potenţialului de periculozitate al componentelor principale metan (pericol de explozie) şi dioxid de carbon (pericol de sufocare). Tratarea gazului se face în funcţie de tehnica de captare utilizată – activă sau pasivă.
Toate aceste considerente conduc la concluzia ca gestiunea deșeurilor necesita adoptarea unor masuri specifice, adecvate fiecărei faze de eliminare a deșeurilor în mediu.
Respectarea acestor masuri trebuie sa facă obiectul activității de monitoring a factorilor de mediu afectați de prezența deșeurilor.
Colectarea și utilizarea gazului de depozit vine și în întâmpinarea scăderii consumului de resurse naturale ce sunt folosite în diverse industrii și în producerea energiei. Acest gaz poate înlocui gazele naturale în unele situații, dar se cunoaște că acest gaz de depozit nu are capacitatea de ardere atât de ridicată precum gazele naturale, iar de aceea, în momentul de față, utilizarea acestuia este limitată.
Bibliografie:
1. Tutunaru T., Producerea biogazului şi valorificarea lui în scopuri energetice. Meridian Ingineresc, 2009.
2. Voicu Gh., Ingineria depozitării ecologice a deşeurilor solide, Editura Politehnică Press, Bucureşti, 2016.
3. Voicu Gh., Ingineria depozitării ecologice a deşeurilor solide, Note de curs, Universitatea Politehnică din Bucureşti.
4. *** Landfill Gas Control – Guidance on the landfill gas control requirements of the Landfill Directive, http://ec.europa.eu/environment/waste/landfill/pdf/guidance%20on%20landfill%20gas.pdf
5. *** Patrick Walsh and Philip O’Leary, Lesson 7: Preparing Landfill Designs & Specifications, http://www.waste360.com/mag/waste_preparing_landfill_designs
6. *** NORMATIV TEHNIC – 26 noiembrie 2004 – Privind depozitarea deşeurilor, MINISTERUL MEDIULUI ŞI GOSPODĂRIRII APELOR http://legislatie.just.ro/Public/FormaPrintabila/00000G2KQL36LCYI42P2BWFVJZV42MKK
7. *** United States Environmental Protection Agency, Landfill Gas Energy Data Project
https://www.epa.gov/lmop/landfill-gas-energy-project-data
8. 9.
Previous answers to this question
This is a preview of an assignment submitted on our website by a student. If you need help with this question or any assignment help, click on the order button below and get started. We guarantee authentic, quality, 100% plagiarism free work or your money back.
Get The Answer