Sisteme de gestiune a levigatului generat de depozitele de deseuri

Una dintre problemele cel mai des intalnite, atunci cand vrem sa proiectam si sa mentinem un depozit de deseuri, este levigatul. Levigatul este generat de acumularea in gunoi a apei invechite. El este format din diferiti compusi organici si anorganici care pot fi dizolvati sau suspendati. Daca nu este captat si tratat in mod corespunzator, levigatul reprezinta un poluant destul de periculos pentru mediul geologic pe care este amplasat depozitul, pentru pamantul local si pentru apa de suprafata.

Multi factori influenteaza productia si compozitia levigatului, dar unul major este climatul gropii. De exemplu: atunci cand climatul are un grad ridicat de precipitatie, acolo va fi mai multa apa si deci, va fi generat mai mult levigat. Un alt factor il constituie topografia locului unde este amplasata groapa; acesta influenteaza modelele decisive si panza freatica a locului.

Optiunile de tratament privind levigatul gropii de gunoi includ recircularea si reinjectarea on site treatment pentru tratarea unei descarcari a apei municipale sau orice combinatie [1].

Levigatul se formeaza in groapa de la drenarea apei si a lichidului din deseuri si conduce la degradarea produselor de la compusii organici. Ca si gazul, acesta este monitorizat si controlat la eliberare. De asemenea, in ceea ce priveste gazul exista tevi de colectare care dreneaza ruta in groapa, prin pompa ce poarta lichidul la suprafata.

Levigatul se formeaza atunci cand apa invechita este acumulata in deseurile din celula de depozitare. Precipitatiile pot proveni de la ploaie, de la topirea zapezii sau de la deseul propriu-zis. Levigatul poate transporta, prin depozitul de deseuri, multi compusi organici sau anorganici, elemente metalice cu greutatea moleculara mare. Acesta este colectat la baza depozitului [1].

Cantitatea de levigat creata trebuie sa fie direct proportionala cu cantitatea de precipitatii din zona respectiva si cu intinderea depozi­tului. Cantitatea de deseuri lichide, colectate in depozitul de deseuri, influenteaza cantitatea de levigat.

Oricum, cu dispozitii mai exigente privind tratarea solului si a apei de suprafata, cei care se ocupa cu proiectarea gropilor trebuie sa gaseasca alternative noi de tratare.

O cale de tratare poate fi utili­zarea VSEP. Dezvoltat de New Logic, California, acest concept a avansat tehnologia de membrana capabila sa filtreze apa, care contine o varietate de componente, rezultand apa pura, fara poluanti. Acest tip de membrane nu filtreaza numai solizi suspendati ci poate reduce sau chiar elimina compusii organici sau anorganici. In urma filtrarii, rezultatul este apa pura si un noroi concentrat.

Diferenta dintre VSEP si infiltrarea de membrana de curgere transversala traditionala este mecanismul cu care poluantii sunt acumulati, pe suprafata, de membrane. O curgere transversala se bazeaza pe viteza fluidului, important pentru apa poluata, care duce la micsorarea gradului de poluare. Viteza apei poluate creeaza anumite forte care ajuta la oprirea componentelor solide pe suprafata membranei. Oricum, resturile stagnante pe suprafata membranei conduc la micsorarea vitezei de trecere a materialului. Pe de alta parte, sistemul VSEP utilizeaza un mecanism motor patentat vibrant, care creeaza, pe suprafata membranei, o forta ce respinge poluantii. Acest mecanism activeaza filtrul pentru mentinerea consumului si prelucreaza volume mai mari de material, la preturi mici fata de sistemele cu curgeri tranversale, ceea ce este eficient din punct de vedere economic [2].

COMPOZITIA CHIMICA A LEVIGATULUI

Analizele aprofundate asupra levigatului au stabilit compozitia fractiei organice. Cercetarea a relevat faptul ca volatilii liberi grasi constituie intre 20% si 70% din carbonul organic al levigatului, in functie de varsta depozitului de deseuri. Pe masura ce varsta depozi­tului de deseuri creste, procentele acestor volatili grasi tind sa scada. Resturile organice au fost distribuite, aproximativ in sume egale, intre grupuri de compusi ai acizilor fulvici si materie organica [1].

Analizele pe probele de levigat colectat din depozitele de deseuri mai stabilizate au constatat o scadere al acizilor grasi volatili din compozitia levigatului. In timp, cea mai mare cantitate de materie organica a trecut in acizi fulvici. Levigatul stabilizat ar putea fi cel mai bine tratat prin procese fizice si chimice, dupa ce, in prealabil, a fost supus la o tratare biologica.

Un procent ridicat in compozitia levigatului rezultat din depozitele de deseuri il reprezinta azotul. Datorita conditiilor anaerobe din depozitele de deseuri, concentratia de nitrati este tipic redusa [1].

In timpul fazei de descompunere pH-ul este acid. Acesta se mai ajusteaza de la precipitatii. Dupa stabilizare, levigatul trece de la un pH acid la unul bazic. Partea negativa o constituie eli­minarea anumitor ioni metalici, cum ar fi Pb, Zn, Fe si Mn, care se precipita in namoluri. Aceste namoluri tind sa se concentreze in metale grele, de la de doua pana la de trei ori mai mult decat in mod normal, dar ele pot fi tratate prin metode chimice sau biologice.

FACTORI CARE INFLUENTEAZA CALITATEA LEVIGATULUI

Compozitia deseurilor

Din cauza variabilitatii mari a compozitiei deseurilor, calitatea levigatului are un spectru larg de variatie. Cea mai mare variabilitate a compozitiei este intalnita in cazul deseurilor municipale, in timp ce deseurile industriale au o compozitie mai uniforma. Variatiile de calitate ale levigatului sunt mai pronuntate in cazul deseurilor organice.

Variabilitatea temporala

Calitatea levigatului variaza in timp. Concentratiile substantelor chi­mice prezente in levigat ating o va­loare maxima dupa primii 3-5 ani de la inceperea exploatarii depozitului de deseuri, dupa care descresc gradual, in timp.

Vitezele de scadere a concentratiilor sunt diferite pentru diferite substante chimice. Subtantele usor solubile si biodegra­dabile ating concentratii maxime mai ridicate, momentul atingerii valorii maxime fiind mai apropiat de momentul inceperii exploatarii depozitului de deseuri.

Dupa primii ani, levigatul contine subtante organice usor biodegra­dabile, avand un pH usor acid, cuprins intre 6-7, datorita, in special, prezentei acizilor grasi volatili. Acest levigat timpuriu se produce ca urmare a biodegradarii substantelor organice dizolvate. In timp, concentratiile compusilor scad, con­tinutul acestuia fiind format din apa, gaze dizolvate si biomasa [2].

Temperatura

Temperatura aerului influenteaza atat procesele biologice, cat si reactiile chimice din zona superioara a haldei. Temperaturile negative conduc la inghetarea unei parti din masa deseurilor, producand redu­cerea masei levigatului. Deseurile aflate la adancimi mai mari de 15 m nu sunt influentate de temperaturile aerului.

Continutul de oxigen disponibil al deseurilor

Influenta oxigenului disponibil este semnificativa, in special in cazul deseurilor biodegradabile. Substantele chimice eliberate in urma descompunerii aerobe a deseurilor sunt diferite de cele produse ca urmare a descompunerii anaerobe. Intr-un depozit de deseuri, conditiile anaerobe se dezvolta, de regula, ca urmare a operatiunilor de acoperire a deseurilor cu pamant sau cu un alt strat de deseuri. Odata cu aceasta operatiune, oxigenul incepe sa fie consumat. In depo­zi­tele cu straturi mai groase de dese­uri sunt favorizate conditiile anaerobe.

Umiditatea deseurilor

Datorita faptului ca apa are un rol important in levigarea substantelor chimice continute in deseuri, calitatea levigatului gene­rat de depozitele de deseuri amplasate in regiuni plo­ioase este diferita de cea a levigatului din cele amplasate in zonele secetoase. In general, curge­rea levigatului este incetinita pana in momentul atingerii capacitatii de camp a dese­urilor. Capacitatea de camp se atinge, de obicei, dupa primii 1-2 ani din momentul inceperii exploatarii depo­zitului. Odata atinsa capacitatea de camp, viteza de generare a levigatului prezinta variatii sezoniere, care depind de con­ditiile climatice [2].

FACTORI CARE INFLUENTEAZA CANTITATEA LEVIGATULUI

Intr-un depozit de deseuri exista doua surse principale de apa: apa rezultata din umiditatea deseurilor si apa adaugata, ulterior, in depozit [3].

Cantitatea de apa care poate percola intr-un depozit de deseuri poate fi estimata prin balanta hidrologica a apei la suprafata haldei. Diminuarea precipitatiilor incidente pe suprafata gropii are loc datorita: scurgerii de suprafata, evapotranspiratiei sau infiltratiei in straturile de sol folosite pentru acoperirea zilnica a deseurilor. Apa infiltrata in zonele de suprafata poate fi retinuta in straturile superficiale si utilizata pentru evapotranspiratie.

SISTEME DE CONTROL SI GESTIUNE A LEVIGATULUI

Aceste sisteme privesc depozi­tele de deseuri periculoase si cele nepericuloase, insa nu se aplica la cele pentru deseuri inerte [4].

In corelatie cu caracteristicile depozitului si conditiile meteorolo­gice, sunt necesare masuri cores­punzatoare referitoare la: controlul cantitatii de apa din precipitatiile care patrund in corpul depozitului; prevenirea patrunderii apei de suprafata si/sau subterane in deseurile depozitate, colectarea apei contaminate si a levigatului, printr-un sistem de drenaj adecvat, ca si epurarea levigatului contaminat (fig. 1).

Umiditatea deseurilor

Levigatul din depozitele de deseuri prezinta aspecte cantitative si calitative diverse, in functie de [3]:

• conditiile naturale locale (regimul precipitatiilor, geologia etc);
• conditiile de exploatare (tipuri de deseuri, modul de depozitare: compactate, in baloti etc.);
• fenomene fizice, chimice si biologice legate de producerea levigatului.

Constrangerile in privinta gestiunii sunt specifice fiecarui amplasament si se refera la: distanta fata de statia de epurare urbana; conditiile de deversare in receptorul natural; disponibilitatile de spatiu pentru amplasarea instalatiilor de tratare a levigatului in cadrul depozitului, ca si cele legate de executarea instalatiei de tratare. Pentru aceasta, se recomanda ca cele prezentate in conti­nuare sa reprezinte numai elemente generale iar pentru fiecare situatie in parte sa se procedeze la studiul metodelor de tratare, a mijloacelor si costurilor [5].

Procedeele de tratare sunt clasi­ficate in:

• tratare biologica (bazine aerate, biofiltre, bioreactoare si membrane);
• tratare chimica (oxidare cu ozon, oxidare cu H2O2, combinatie ozon si H2O2, oxidare cu UV);
• tratare fizico-chimica (coagulare, floculare, precipitare);
• separare prin membrane (osmo­za inversa, nanofiltrare);
• prin concentrare (evaporare, evaporare fortata, evapo-incinerare, stripping);
• alte procedee cum ar fi cele de tratare in statia de epurare urbana.

Descompunerea deseurilor solide se produce sub influenta unor procese chimice, fizice si biologice. In urma proceselor de descompunere rezulta produse derivate solide, lichide si gazoase, care pun seri­oase probleme gestiunii depozitelor de deseuri si protectiei factorilor de mediu: mediu geologic, hidrogeologic si atmosferic [5].

Una dintre aceste probleme este legata de generarea de levigat si de potentialul acestuia de poluare a apei subterane.

Levigatul este gene­rat ca urmare a:

• percolarii apei de precipitatii sub forma de ploaie sau zapada;
• percolarii altui lichid prin deseuri;
• tasarii deseurilor sub propria greutate.

In timpul percolarii se produc o serie de procese fizice, chimice si biologice, care conduc la contami­narea apei subterane. Levigatul este un lichid contaminat, care contine o serie de substante chimice dizolvate sau in suspensie. Apa care percoleaza are un rol semnificativ in generarea de levigat, dar, chiar si in conditiile in care aportul apei din precipitatii este nul, s-a observat producerea unor mici volume de levigat, ca urmare a proceselor chimice si biologice care au loc in corpul depozitului de deseuri. Apa care percoleaza in deseuri are, pe langa rolul de a genera levigat, si pe acela de a dilua contaminantii. Ca urmare, volumul de levigat rezultat creste din cauza percolarii apei prin deseuri, dar incarcatura sa contaminanta este mai redusa. La proiec­tarea unui depozit ecologic de deseuri este necesara cunoas­terea atat a calitatii, cat si a cantitatii de levigat (Bjorklund, A., 1998).

Recircularea levigatului

Levigatul e colectat la baza depozitului si in loc sa fie trimis la statiile de tratare, ramane la acelasi nivel in deseurile adunate in depozit. Aceasta sporeste ritmul de descompunere a materialului depo­zitat [2].

Argumente pro si contra privind recircularea levigatului:

Pro:

• Sporeste stabilizarea depozitului deoarece ritmul de producere a gazului din depozitul de deseuri este marit datorita continutului ridicat de umiditate;
• Prevede o medie de depozitare a levigatului;
• Reduce volumul deseurilor solide municipale.

Contra:

• Marirea ritmului de poluare a pamantului, daca se foloseste un depozit cu un singur compus;
• Toxicitatea marita a levigatului concentrat.

Oricum, poluarea solului este mini­ma daca se foloseste o dubla compozitie (captuseala) a depozitului si astfel, recircularea levigatului este facuta in interiorul depozitului.

Colectarea levigatului

Levigatul este apa rau contaminata din deseuri. Acesta curge pe fundul unei gropi si este colectat cu ajutorul unor tevi. Fundul gropii este inclinat, tevile sunt asezate de-a lungul fundului, pentru a colecta apa contaminata si un alt lichid (levigatul). Levigatul e pompat si dus la o instalatie de tratare a deseurilor din apa (substantele solide scoase din levigat sunt reintroduse in groapa sau, daca nu, duse la alte depozite). Daca tevile de colectare sunt blocate cu resturi de levigat din groapa, lichidul se colecteaza in cada gropii. Rezultatul presiunii lichide devine unitatea deseului, o forta principala din josul gropii (Tabelul 1).

Levigatul se ia din deseurile existente sau din tevile unde acesta este colectat si se filtreaza. El poate sa fie recirculat sau scos din groapa si plasat pe suprafetele de depozitare sau direct in instalatia de tratare a levigatului [3].

Sistemele de colectare a leviga­tului se pot bloca in mai putin de un deceniu. Acestea esueaza din cateva motive bine cunoscute:

• se pot bloca din cauza namolului si a noroiului;
• pot sa se colmateze din cauza cresterii cantitatii de microorganisme in tevile de colectare;
• pot conduce la formarea unor precipitatii minerale, din cauza unor reactii chimice;
• tevile de colectare se pot degrada in timp sau chiar coroda (acizi, dizolvanti, agenti oxidanti) sau pot fi zdrobite cu deseul colectat.

O cantitate mare de levigat colectata in rezervoare se duce la instalatiile de tratare. Daca se apreciaza ca exista un potential pericol fata de mediu din cauza levigatului, se poate prescrie o etansare a suprafetei superioare. Recomandarile pentru etansarea suprafetei sunt prezentate in Tabelul 2.

Levigatul si apa de suprafata, daca exista, trebuie colectate in puncte reprezentative. Prelevarea si masurarea volumului si compozitiei levigatului trebuie efectuata separat, in fiecare punct unde este deversat levigatul din depozit.

Monitorizarea apei de suprafata, daca e prezenta, trebuie efectuata in nu mai putin de doua puncte, unul in aval de depozit si unul in amonte.

CONCLUZII

Levigatul constituie un lichid con­taminat, care contine o serie de substante chimice dizolvate sau in suspensie. El poate fi generat de apa percolata din precipitatii si din tasarea deseurilor sub propria greutate.

Calitatea levigatului este influentata de compozitia, umiditatea, varsta si continutul de oxigen al deseurilor, precum si de temperatura aerului. Cantitatea si calitatea levigatului generat intr-un depozit de deseuri este dependenta de am­plasament, de tipul deseurilor si de modul de exploa­tare a depozitului.

In corelatie cu caracteristicile depozitului si conditiile meteorolo­gice sunt necesare masuri cores­punzatoare referitoare la: controlul cantitatii de apa din precipitatiile care patrund in corpul depozitului; prevenirea patrunderii apei de suprafata si/sau subterane in deseurile depozitate, colectarea apei contaminate si a levigatului printr-un sistem de drenaj adecvat, ca si epurarea levigatului contaminat.

O metoda destul de controversata de utilizare a levigatului este cea de recirculare a lui in masa deseurilor, pentru a grabi descompunerea acestora.

BIBLIOGRAFIE

1. El Dabari M., Some problems connected with a landfill lachate as a result of industrial activities, Universitatea Tehnica „Gheorghe Asachi, Iasi, 2003;
2. Finnveden G., Landfilling – a forgotten part of Life Cycle Assessments, in Anonymous, editor. Product Life Cycle Assessments – Principles and Methodology. Nordic, 1992;
3. Rob P., Historical Relationship Between Performance Assessment for Radioactive Waste Disposal and Other Types of Risk Assessment, Risk Analysis, Vol. 19, No. 5, 1999;
4. Neag et al., Poluarea mediului inconjurator, Editura Tehnica, Bucuresti, 2001;
5. Pasztai Z. A., Tehnologii moderne de executie si exploatare a depozitelor de deseuri, Ed. Poli­teh­nica, Timisoara, 2007.

Autori:
Ana Maria Giorgiana Cretu,
C. Scurtu – Universitatea Tehnica „Gheorghe Asachi“ din Iasi, Facultatea de Constructii si Instalatii, Departamentul de Cai de Comunicatii si Fundatii 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 111 – ianuarie-februarie 2015, pag. 60