Ș.l. dr. ing. Mirela DINCĂ [306042]

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREȘTI

FACULTATEA DE INGINERIA SISTEMRLOR BIOTEHNICE

Programul de studii: Ingineria Sistemelor Biotehnice și Ecologice

SISTEM DE CAPTARE ȘI VALORIFICARE A GAZULUI

DE DEPOZIT

Coordonator Științific:

Ș.l. dr. ing. Mirela DINCĂ

Student: [anonimizat]-Ionel ILIESCU

BUCUREȘTI

─ 2017 ─

CUPRINS

Introducere 4

CAPITOLUL I 6

CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND DEPOZITELE DE DEȘEURI 6

1.1 Principii și obiective ale gestionării deșeurilor 6

1.1.1. Principii în gestionarea deșeurilor 6

1.1.2 Obiective prioritare ale gestionării deșeurilor 8

1.2 Deșeuri – definiții, proprietăți și clasificare 8

1.2.1 Definiții 9

1.2.2 Proprietățile fizice ale deșeurilor 10

1.3 Metode de gestionare a deșeurilor 11

1.4 Clasificarea depozitelor de deșeuri 22

CAPITOLUL II 28

PRINCIPII DE PROIECTAREA A DEPOZITELOR DE DEȘEURI 28

2.1 Baza depozitului 28

2.2 Sistemul de drenaj 29

2.3 Sitemul de colectare a gazului de depozit 34

2.4 Stratul de închidere la suprafață 38

2.5 Ciclul de viață al unui depozit de deșeuri nepericuloase/municipale 41

2.6 Evaluarea impactului asupra mediului generat de depozitele de deșeuri 42

CAPITOLUL III 45

SISTEMUL DE COLECTARE A GAZULUI DE DEPOZIT 45

3.1 Părțile componente ale unui sistem de captare a gazului de depozit 45

3.1.1 Puțul pentru extracția gazului 46

3.1.2 Conductele pentru captarea gazului 48

3.1.3 Stația de colectare a gazului 50

3.1.4 Conducta principală de eliminare a gazului 51

3.1.5 Separatorul de condens 51

3.2 Obținerea biogazului din depozitele de deșeuri prin fermentația anaerobă 52

CAPITOLUL IV 56

DEPOZITE ECOLOGICE PENTRU REZIDUURI URBANE DI ROMĂNIA ȘI DIN STRĂINATATE 56

4.1 [anonimizat] 56

4.2 Depozitul de deșeuri Timiș 60

4.3 Depozitele de deșeuri din Europa 65

4.4 Depozite de deșeuri din Italia 66

4.4.1 [anonimizat] 67

4.4.2 [anonimizat] 68

4.4.3 [anonimizat] 69

CAPITOLUL V 70

PREZENTAREA ȘI JUSTIFICAREA TEHNICĂ A NECESITĂȚII DEPOZITULUI DE DEȘEURI IRIDEX CHIAJNA 70

5.1 Descrierea Centrului de Management integrat al deșeurilor IRIDEX Chiajna 70

5.2 Descrierea instalațiilor pentru prelucrarea deșeurilor 70

5.3 Descrierea sistemului de captare a gazului de depozit 76

5.3.1 Puțuri de captare și conducta de colectare 77

CAPITOLUL VI 80

TEHNOLOGII DE PRODUCERE A ENERGIEI ELECTRICE ȘI TERMICE DIN GAZUL DE DEPOZIT 80

6.1 Principiul epurării biologice a gazului rezidual 80

6.2 Descrierea generală a funcționării instalației de desulfurizare 81

6.3 Descrierea procesului de separare 82

CAPITOLUL VII 85

CALCUL ESTIMATIV AL PRODUCȚIEI DE GAZ DE DEPOZIT DE DEȘEURI 85

CONCLUZII 93

BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………………………………93

Introducere

În Uniunea Europeană o [anonimizat] 16 tone de materiale din care 6 tone ajung deșeuri. [anonimizat], lemn, sticlă, hârtie, plastic prezente în deșeuri. În 2010 cantitatea totală de deșeuri generate în Uniunea Europeană a fost de 2,5 miliarde de tone.

Din această cantitate doar 36% a fost reciclată și restul a fost depozitată sau incinerate deși se mai puteau recicla sau reutiliza 600 de milioane de tone.

[anonimizat] 500kg de astfel de deșeuri. Din acestea doar 40% sunt reutilizate sau reciclate și în unele țări mai mult de 80% sunt depozitate.

Un management îmbunătățit al deșeurilor ajută la reducerea problemelor de sănătate și de mediu, la reducerea emisiilor cu gaze de seră (prin reducerea emisiilor directe din depozitele de deșeuri și prin reciclarea materialelor care altfel ar trebui extrase și prelucrate), și previne impactul negativ la nivel local precum deteriorarea peisajului, poluarea aerului și apei, și de asemenea reduce eliminarea deșeurilor prin depozitare.

Până în 2020 țările membre ale Uniunii Europene vor trebui să recicleze 50% din deșeurile municipale și 70% din deșeurile din construcții. Pentru aceasta trebuiesc respectate etapele ierarhiei deșeurilor unde prevenirea generării deșeurilor este cea mai bună opțiune, urmată de reutilizare, apoi de reciclare și alte forme de recuperare și ca ultimă opțiune depozitarea.

Depozitarea este o formă veche de tratare a deșeurilor și este cea mai puțin dorită din cauză impactului negativ pe care îl poate avea. Un impact negativ major îl reprezintă eliberarea în atmosferă a metanului care are un efect de seră de 25 de ori mai puternic decât bioxidul de carbon. De asemenea, acumulările de metan din depozit pot provoca explozii și incendii. Un alt impact negativ al depozitelor de deșeuri este reprezentat de formarea levigatului ce conține metale grele și poate polua solul și apele subterane și de suprafață și pune în pericol sănătatea populației.

Deșeurile și gestionarea acestora reprezintă o problemă semnificativă de mediu. Tratamentul termic al deșeurilor poate fi văzut ca un răspuns la amenințările de mediu reprezentate de fluxurile slab administrate sau neadministrate de deșeuri. Ținta tratamentului termic este de a oferi o reducere globală a impactul asupra mediului, care altfel ar putea rezulta din deșeuri. Cu toate acestea, în cursul exploatării instalațiilor de incinerare, apar unele emisii și consumuri, a căror existență sau magnitudine este influențată de designul instalației și funcționarea acesteia [32].

Depozitarea controlată este folosită din ce în ce mai mult în lume și în țara noastră și rămâne încă sistemul principal de depozitare și neutralizare a deșeurilor menajere până când sistemele de prelucrare a deșeurilor menajere, în scopul selectării și valorificării materialelor refolosibile și a energiei potențiale, se vor dezvolta și vor câștiga prioritate în aplicarea lor pe plan mondial și în țară. Dar și atunci tot vor mai fi anumite depozite pentru așa-zise „refuzuri” care apar chiar și în urma incinerării (cenușa).

Incinerarea este o metodă de eliminare a deșeurilor prin arderea lor. Este una dintre metodele de tratare termică a deșeurilor. În urma incinerării se obțin căldură, gaze, abur și cenușă. Incinerarea poate fi practicată în instalații mici, individuale, sau la scară industrială. Pot fi incinerate atât deșeurile solide, cât și cele lichide sau gazoase. Metoda este preferată în locurile unde nu se dispune de teren pentru rampe, de exemplu în Japonia, și la eliminarea anumitor deșeuri periculoase, cum sunt cele biologice provenite din activități medicale, însă la nivel industrial este controversată, din cauza poluanților gazoși emiși prin acestă metodă, în mod special dioxine (dibenzodioxine policlorinate – PCDD și benzofurani policlorinați – PCDF) produși prin ardere [29].

Incinerarea cu recuperare de energie este una dintre mai multe metode de obținere de energie (WTE) tehnologii, cum ar fi gazificarea, piroliza și digestia anaerobă. În timp ce tehnologiile de incinerare și gazeificare sunt similare, în principiu, produsul energetic din incinerarea este căldură de înaltă temperatură întrucât gazul combustibil este de multe ori produsul în energie primară din gazeificarea. Incinerare și gazeificare pot fi, de asemenea, puse în aplicare fără recuperarea energiei și a materialelor.

Incineratoare reduc masa solidă a deșeurilor cu până 80-85%, iar volumul (deja comprimat oarecum în camioane de gunoi) cu 95-96%, în funcție de compoziția și gradul de recuperare a materialelor, cum ar fi metale din cenușa de reciclare. Aceasta înseamnă că în timp ce incinerarea nu înlocuiește complet depozitarea, se reduce semnificativ volumul necesar în vederea eliminării. autogunoiere reduc de multe ori volumul de deșeuri într-un compresor încorporat înainte de livrarea la incinerator. Alternativ, în depozitele de deșeuri, volumul de gunoi necomprimat poate fi redus cu aproximativ 70% prin utilizarea unui compresor oțel staționar, deși cu un cost semnificativ energie. În multe țări, o compactare a deșeurilor simplă este o practică comună pentru compactare în depozitele de deșeuri [30].

Impactul potențial al instalațiilor de incinerare a deșeurilor se încadrează în următoarele categorii:

– emisii totale de proces în aer și apă (inclusiv miros);

– producția de reziduuri de proces;

– zgomotul de proces și vibrații;

– consumul și producția de energie;

– consumul de materie primă(reactiv);

– emisiile fugitive – în principal, de la stocare a deșeurilor;

– reducerea riscurilor de depozitare/ manipulare/ procesare a deșeurilor periculoase [5].

CAPITOLUL I

CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND DEPOZITELE DE DEȘEURI

1.1 Principii și obiective ale gestionării deșeurilor

Obiectivele prioritare ale gestionării deșeurilor în România sunt prevenirea sau reducerea producerii de deșeuri și a gradului de periculozitate al acestora și reutilizarea, valorificarea deșeurilor prin reciclare, recuperare sau orice alt proces prin care se obțin materii prime secundare ori utilizarea deșeurilor ca sursă de energie. Eliminarea finală a deșeurilor prin depozitare reprezintă o opțiune ce trebuie luată în considerare doar după aplicarea tuturor măsurilor fezabile de prevenire a generării, reducerii cantităților de deșeuri, recuperării materiale și energetice.

Principiile și elementele strategice privind protecția mediului sunt prezentate după cum urmează:

a) principiul integrării cerințelor de mediu în celelalte politici sectoriale;

b) principiul precauției în luarea deciziei;

c) principiul acțiunii preventive;

d) principiul reținerii poluanților la sursă;

e) principiul "poluatorul plătește";

f) principiul conservării biodiversității și a ecosistemelor specifice cadrului biogeografic natural;

g) utilizarea durabilă a resurselor naturale;

h) informarea și participarea publicului la luarea deciziilor, precum și accesul la justiție în probleme de mediu;

i) dezvoltarea colaborării internaționale pentru protecția mediului [32].

1.1.1. Principii în gestionarea deșeurilor

La baza activităților de gestionare a deșeurilor stau câteva principii enunțate în cadrul Strategiei Naționale de Gestionare a Deșeurilor și a legislației comunitare.

Gestionarea deșeurilor, cunoscută și ca managementul deșeurilor, se referă la colectarea, transportul, tratarea, reciclarea și depozitarea deșeurilor. De obicei, termenul se referă la materialele rezultate din activități umane, și la reducerea efectului lor asupra sănătății oamenilor, a mediului, sau aspectului unui habitat.

Gestionarea deșeurilor are ca scop și economisirea unor resurse naturale prin refolosirea părților recuperabile. Deșeurile gestionate pot fi atât solide, cât și lichide sau gazoase, precum și cu diverse proprietăți (de exemplu radioactive), necesitând metode de tratare specifice fiecărora.

În România activitatea de gestionare a deșeurilor este fundamentată pe OUG 78/2000 care implementează o serie de directive ale Consiliului Europei. Coordonarea acestei activități cade în sarcina Ministerului Mediului și Dezvoltării Durabile și a Agenției Naționale pentru Protecția Mediului (ANPM) [32].

Principalele principii în gestionarea deșeurilor:

principiul protecției resurselor primare – se referă la necesitatea de a minimiza și

eficientiza utilizarea resurselor primare, punând accentul pe utilizarea materiilor prime secundare;

principiul prevenirii – ierarhia deșeurilor se aplică în calitate de ordine a priorităților

în cadrul legislației și al politicii în materie de prevenire și gestionare a deșeurilor, astfel: prevenirea, pregătirea pentru reutilizare, reciclarea, alte operațiuni de valorificare, și în ultimul rând eliminarea în condiții de siguranță pentru mediu;

principiul substituției – necesitatea înlocuirii materiilor prime periculoase cu materii

prime nepericuloase, conducând astfel la minimizarea cantităților de deșeuri periculoase principiul subsidiarității – stabilește acordarea competențelor astfel încât deciziile în domeniul gestionării deșeurilor să fie luate la cel mai scăzut nivel administrativ față de sursa de generare principiul proximității – stabilește că deșeurile trebuie tratate și eliminate cât mai aproape de sursa de generare;

principiul măsurilor preliminare – aspectele principale de care trebuie ținut cont

pentru orice activitate: stadiul curent al dezvoltării tehnologiilor, cerințele pentru protecția mediului, alegerea și aplicarea acelor măsuri fezabile din punct de vedere economic [32].

Activitatea de gestionare a deșeurilor include următoarele: colectarea, transportul, valorificarea, eliminarea deșeurilor, inclusiv supravegherea acestor operații și îngrijirea zonelor de depozitare după închiderea acestora.

În ierarhia opțiunilor de gestionare a deșeurilor, inclusă atât în reglementările UE cât și în cele naționale, recuperarea reprezintă o prioritate aflată înaintea eliminării prin depozitare. Măsurile necesare trebuie planificate astfel încât să se ajungă la cea mai eficientă metodă de recuperare și reciclare, ținând cont de tipurile de deșeuri, de sursele de deșeuri și de compoziția diferită a deșeurilor.

În figura 1.1 este redată ierarhia măsurilor de gestionare a deșeurilor care este prevăzută în Articolul 4 al Directivei 2008/98/CE [35].

Din figură se observă că există opțiuni diferite de gestionare a deșeurilor. O prioritate maximă o are prevenirea generării deșeurilor, urmată de pregătirea pentru reutilizare, reciclare, valorificare și în ultimul rând eliminarea deșeurilor prin depozitare.

Fig.1.1 Ierarhia măsurilor de gestionare a deșeurilor [37]

1.1.2 Obiective prioritare ale gestionării deșeurilor

Obiectivele prioritare în domeniul gestionării deșeurilor țin seama de principiile generale care stau la baza acestor activități:

a) prevenirea sau reducerea producerii de deșeuri și a gradului de periculozitate al acestora prin:

dezvoltarea de tehnologii curate, cu consum redus de resurse naturale;

dezvoltarea tehnologiei și comercializarea de produse care prin modul de fabricare, utilizare sau eliminare nu au impact sau au cel mai mic impact posibil asupra creșterii volumului sau periculozității deșeurilor ori asupra riscului de poluare;

3. dezvoltarea de tehnologii adecvate pentru eliminarea finală a substanțelor periculoase din deșeurile destinate valorificării;

b) reutilizarea, valorificarea deșeurilor prin reciclare, recuperare sau orice alt proces prin care se obțin materii prime secundare ori utilizarea deșeurilor ca sursă de energie [32].

1.2 Deșeuri – definiții, proprietăți și clasificare

Mediul înconjurător reprezintă un element esențial al existenței umane, fiind rezultatul interacțiunii dintre elementele naturale: sol, aer, apă, climă și biosferă, cu elemente rezultate din activitatea umană. Toate acestea influențează condițiile existențiale și posibilitățile de dezvoltare viitoare a societății, drept urmare, protecția mediului este o prioritate atât la nivelul României, cât și la scară globală. Cuvântul „mediu” exprimă o noțiune cuprinzătoare și fundamentală, prin care înțelegem lumea vie și cea neînsuflețită, în principiu aproape tot ce înconjoară omul [19].

1.2.1 Definiții

Deșeul reprezintă o substanță în stare solidă sau lichidă, provenită din procesul de producție sau din activități casnice și sociale, care nu mai poate fi utilizată conform destinației inițiale și care, în vederea unei eventuale reutilizări sau pentru limitarea efectelor poluante, necesită măsuri speciale de depozitare, păstrare sau anihilare (decontaminare). Datorită reducerii rezervelor naturale de materii prime și rolul nociv al deșeurilor asupra mediului, ele sunt categorisite ca materii prime utile (prin reciclare și recondiționare), care se folosesc în locul materialelor primare. Deșeurile reprezintă nu numai o potențială sursă de poluare dar, în același timp, pot constitui și o sursă importantă de materii prime secundare cât și o sursă de energie.

În literatura de specialitate, noțiunea de deșeu este prezentată sub diverse denumiri, și anume: deșeuri solide urbane și industriale, reziduuri menajere, stradale și industriale, rebuturi, refuzuri etc. [3].

Conform dicționarului explicativ al limbii române, prin deșeu se înțelege „rest dintr-un material rezultat dintr-un proces tehnologic de realizare a unui anumit produs, care nu mai poate fi valorificat direct pentru realizarea produsului respectiv” [39].

Potrivit Directivei 2008/98/CE a Parlamentului European și a Consiliului din 19 noiembrie 2008 privind deșeurile, deșeul reprezintă substanța sau orice obiect pe care deținătorul îl aruncă, are intenția sau obligația să îl arunce [40].

O altă abordare pentru noțiunea de deșeu este: partea dintr-un material sau materie primă care este înlăturată în decursul unui proces tehnologic de prelucrare, în vederea realizării unui produs sau ca urmare a unor activități umane [17].

Reziduurile sunt constituite din resturile rămase în urma unui proces chimic sau fizic efectuat asupra unui material brut (ex. reziduurile stradale sunt specifice căilor de circulație publică, provenite din activitatea cotidiană a populației, de la spațiile verzi etc.) [23].

Termenul de rebut face referire la produsele neconforme cu cerințele, care nu corespund condițiilor calitative stabilite prin standarde, norme interne, condiții tehnice, contracte etc. și care nu pot fi utilizate direct în scopul pentru care au fost realizate, reprezentând o pierdere economică [23].

Reciclarea reprezintă introducerea unor reziduuri sau deșeuri într-un proces tehnologic pentru a se obține reutilizarea și valorificarea lor în scopuri ecologice. Prin intermediul reciclării se reduce consumul de materie primă nouă și de asemenea se reduce consumul de energie și nivelul de contaminare al mediului natural. Reciclarea este o componenta cheie, modernă, de reducere a deșeurilor și este al treilea component al ierhiei deșeurilor "Reducere, refolosire și reciclare". Operațiunile de reciclare vizează două obiective fundamentale:

a) Valorificarea totală sau parțială a deșeurilor prin realizarea unor produse sau materiale care să reintre în circuitul economic precum și prin obținerea energiei secundare sau a unor combustibili. b) Neutralizarea deșeurilor sau a părților acestora care nu pot fi valorificate, în vederea reducerii la maximum a posibilităților de poluare a mediului (aer, apă, sol) în care acestea pot fi depozitate. Reciclarea este benefică deoarece:

– reduce cantitatea de deșeuri ce trebuie depozitata în gropi de gunoi sau incinerata;

– fiecare tona de hârtie reciclată salvează 17 copaci;

– energia pe care o recuperam când reciclăm un pahar de sticlă poate alimenta un bec pentru patru ore;

– reduce numărul de agenți poluanți din aer si apa;

– reduce semnificativ emisiile de CO2;

– se folosește cu 95% mai putina energie pentru reciclarea aluminiului fata de cea necesara producerii din materii prime (60% în cazul otelului, 40% în cazul hârtiei, 70% pentru plastic și 40% pentru sticla);

– ajută la conservarea resurselor naturale precum lemn, apa și minereuri;

– previne distrugerea habitatelor naturale ale animalelor, a biodiversității și previne eroziunea solului.

Dintre toate țările europene, România reciclează numai 3% din întregul volum de deșeuri pe care le produce, restul fiind aruncat la groapa de gunoi. La polul opus se află Belgia, care reciclează 94 [41].

1.2.2 Proprietățile fizice ale deșeurilor

Deșeurile municipale sunt formate, în general, dintr-un amestec de deșeuri menajere, deșeuri din comerț similare celor menajere, deșeuri din piețe, parcuri și grădini, deșeuri stradale, deșeuri din demolări, nămol municipal, materii fecale și nămol fecal etc.

Caracterizarea deșeurilor municipale se poate face, în principal, prin:

– greutatea specifică [kg/mc]

– umiditate [%]

– puterea calorică [kJ/kg sau kcal/kg]

– raportul carbon/azot [C/N]

Prin greutatea specifică a deșeurilor se înțelege greutatea unității de volum, în starea în care se găsesc acestea depuse.

Greutățile specifice diferite ale deșeurilor se determină în funcție de formele multiple în care se găsesc deșeurile și anume: greutatea specifică în recipient, în depozit cu sau fără tasare etc. Greutatea specifică de referință, de exemplu în cazul deșeurilor menajere, are în general o tendință de scădere, datorită creșterii continue a procentului deșeurilor cu greutate specifică mică (hârtie, cartoane, ambalaje diverse, plastice etc.) și scăderea procentajului de materiale biodegradabile și inerte (zgură, cenușă, pământ, moloz etc.) ca urmare a creșterii nivelului de calitate al vieții.

Deșeurile menajere au greutatea specifică relativ mare, în special datorită procentului ridicat de deșeuri fermentabile (vegetale și animale), cât și a umidității ridicate a acestora. Aceasta variază între 300 – 350 kg/mc.

Pe lângș înfluența pe care o are asupra greutății specifice a deșeurilor și în special a celor menajere menajere, umiditatea are influența directă și asupra puterii calorice și a proceselor de fermentare, când acestea sunt destinate formării compostului.

Umiditatea este direct influențată de clima regiunii respective, fiind diferită de la un anotimp la altul.

Umiditatea totală a deșeurilor se exprimă matematic prin formula:

Wt = Wr (1.1)

Wt – umiditatea totală a deșeurilor, (%);

Wr – umiditatea relativă, (%);

Wh – umiditatea higroscopică, (%).

Umiditatea relativă este reprezentată de conținutul de apă ce se poate îndeparta prin evaporare în aer liber la temperatura de 16÷20.

Umiditatea higroscopică sau absolută reprezintă conținutul de apă din deșeuri ce nu poate fi îndepărtat decât prin uscare în etuve de laborator la temperatura de 105 0C.

Umiditatea totală a deșeurilor menajere variază în general de la 25% la 60% din greutatea deșeului fiind mai mare vara datorită procentului mare de vegetale.

1.3 Metode de gestionare a deșeurilor

Depozitarea simplă constă în descărcarea simplă, neorganizata a reziduurilor menajere pe maidane, în diverse gropi, foste cariere, sau pe alte terenuri, fără a se luă unele măsuri speciale pentru protecția mediului înconjurător. Acest sistem de depozitare, este sistemul cel mai larg folosit, pentru că este și cel mai ieftin, mai comod, dar și cel mai neigienic. Substanțele organice existențe în componența reziduurilor menajere constituie locul prielnic de adăpostire și înmulțire a tot felul de insecte, muște și șobolani. În același timp, resturile alimentare prin conținutul lor atrag turme de porci și alte animale (oi) care, consumându-le odată cu microorganismele infestate, se pot îmbolnăvi și pot răspândi diferite boli și la populație.

Aceste sistem de colectare simplă este recunoscut că periculos pentru igiena publică, este inestetic și răspândește mirosul neplăcut. Când bate vântul din direcția acestor depozite ajung odată cu mirosul urât, tot felul de hârtii, textile, plastic și praf până în localitatea apropiată. Aceste depozite simple este cazul să dispară și să devină depozite de reziduuri controlate, acceptate pe plan mondial [42].

Depozitarea controlată este folosită din ce în ce mai mult în lume și rămâne încă sistemul principal de depozitare și neutralizare de reziduuri menajere până când sistemele de prelucrare a reziduurilor menajere, în scopul selectării și valorificării materialelor refolosibile și a energiei potențiale, se vor dezvolta și vor câștiga prioritate în aplicare, dar și atunci vor mai fi anumite depozite pentru "refuzuri" care apar chiar și în urma incinerării (cenușa).

Incinerarea deșeurilor pentru obținerea energiei a fost una din măsurile pe care țările vestice le-au găsit pentru a răspunde crizei petrolului din 1970, sperând că le va aduce un anumit grad de independență energetică și că în același timp vor rezolva problema depozitării deșeurilor la gropile de gunoi. Un exemplu este Suedia, care în momentul de față își asigură 20% din necesarul de energie prin arderea deșeurilor pe care a ajuns să le importe din Italia, Marea Britanie și Italia. Însă din ce în ce mai multe voci reclamă această practică ca fiind total împotriva ecologiei. Incinerarea și depozitarea în rampă a deșeurilor camuflează dovezile unui stil de viață consumerist si risipitor. Fiecare incinerator construit amână reala tranziție spre sustenabilitate cu cel puțin 25 de ani.

În România, incinerarea deșeurilor pentru obținerea energiei electrice și termice este încă în zona teoretică. Deși au existat planuri de a ridica diferite astfel de centrale, acestea nu s-au realizat. Cel mai recent caz este cel de la Timișoara. În decembrie 2013, la sediul primăriei s-a semnat contractul de proiectare și execuție a centralei de ardere a deșeurilor combustibile (energetice), în valoare de 66 de milioane de euro, cu TVA. Durata de proiectare și execuție a fost anunțată pentru 24 de luni de la data validării contractului. La mai bine de un an de la semnarea contractului, lucrările încă nu au început. Sursele din piață spun că primăria nu ar avea banii necesari pentru a veni în completarea capitalului necesar pentru demararea construcției.

Avantaje și dezavantaje pentru incinerarea deșeurilor

Cel mai important avantaj ar fi acela că incinerarea este o metodă rapidă de tratare a deșeurilor, putând fi distruse cantități foarte mari într-un timp relativ scurt. Cantitatea de material solid rezultat în urma arderii reprezintă doar 15 – 20% din greutatea inițială a deșeurilor, acest lucru conducând la reducerea suprafețelor de teren necesare depozitării și utilizarea acestora în alte scopuri.

De asemenea, procesul de tratare termică reduce la zero pericolul infestării pânzei freatice prin posibile infiltrații ale levigatului rezultat în depozite și reduce emisiile de metan prin desființarea depozitelor. Alte avantaje ar fi diversificarea mixului energetic la nivelul sistemului electroenergetic și reducerea consumului de combustibili convenționali pentru producerea de energie electrică sau termică.

Singurul dezavantaj menționat de Daniela Burnete ar fi acela că incinerarea este o o metodă scumpă, iar costurile investiției se amortizează în perioade lungi de timp. Totodată, schema de sprijin este suportată direct prin factura de energie de către consumatorii finali [51].

Printre avantajele metodei de incinerare a deșeurilor se numără: incinerare oferă opțiunea de a trata deșeurile reziduale si de a recupera energie din acestea [16], este un mod efficient de a reduce volumul deșeurilor, de a salva spațiul și reduce costurile; neutralizarea componenților dăunători din reziduuri; energia produsă din deșeuri este un substituent pentru combustibilul fosil [9].

Procedeul de incinerare a deșeurilor este unul foarte controversat, prezentând o serie de dezavantaje, după cum urmează: o stația de incinerare impune investiții mari și costuri mari de întreținere; reziduul rezultat în urma epurării gazului de depozit poate contamina mediul înconjurător dacă nu este prelucrat corespunzător; cenușa și pulberile de cenusă rezultate pot avea concentrații mari de elemente nocive precum: Cb, Pb, Zn, As, Cr, Cu și alte substanțe dăunătoare; dacă nu sunt prelucrate corespunzător, acestea pot pune în pericol sănătatea umana și a mediului înconjurător prin eliberarea elementelor nocive în sol și în apa pânzei freatice [4].

Fig. 1.4 Schema unui incinerator de deșeuri [25]

În figura 1.3 sunt prezentate principalele operații care stau la baza procesului de incinerare a deșeurilor, și anume [25]:

stocarea reziduurilor și pregatire;

combustia într-un incinerator, produce gaze fierbinți și reziduu de cenușă pentru înlăturare;

reducerea temperaturii gazului, frecvent implicand recuperarea de căldură;

tratamentul gazelor racite pentru a elimina poluantii atmosferici, si ilaturarea reziduurilor de la acest process de tartare;

dispersia de gaze tratate în atmosferă printr-un ventilator indus și coș evacuare.

Fig. 1.5 Stație de incinerare a deșeurilor solide menajere [56]

Piroliza este o metodă termică de pre-tratare, care poate fi aplicată pentru a transforma deșeul organic într-un gaz mediu calorific, în lichid și o fracție carbonizată țintind la separarea sau legarea compușilor chimici pentru a reduce emisiile și levigatul din mediu. Piroliza poate fi o metodă de tratare propriu zisă, dar, de cele mai multe ori, este urmată de o treaptă de combustie și, în unele cazuri, de extracția de ulei pirolitic.

Fig. 1.6 Variația produselor de piroliză cu temperature și timpul de expunere [8]

Deșeurile sunt încărcate într-un siloz în care o macara amestecă materialul de intrare și mută acest material într-un tocător și de aici într-un alt siloz. Deșeul amestecat este introdus apoi într-o cameră etanșă printr-un alimentator cu pâlnie, șurub sau piston. Deșeul mărunțit grosier întră într-un reactor, în mod normal un tambur rotativ încălzit extern funcționând la presiunea atmosferică. In absența oxigenului, deșeurile sunt uscate și apoi transformate la 500-700oC prin conversie termo-chimică, de exemplu distilare distructivă, cracare termică și condensație, în hidrocarburi (gaz și uleiuri/gudroane) și reziduu solid (produse carbonizate/cocs pirolitic) ce conțin carbon, cenușă, sticlă și metale ne-oxidate.

Dacă temperatura procesului este de 500oC sau mai mică, procesul se numește uneori termoliză. Timpul de retenție al deșeurilor în reactor este tipic de 0,5-1 oră. Produsul fierbinte cu temperatura >300oC, gazul, este condus la o stație de boilere, unde conținutul energetic este utilizat pentru producerea aburului sau a apei calde. Produsul brut, gazul, nu este adecvat folosirii într-un motor cu ardere internă ,din cauza conținutului mare de gudroane din faza gazoasă, care va condensa în momentul în care gazul este răcit înainte de intrarea în motorul cu ardere internă. Cracarea termică a gudroanelor din gaz, urmată de curățarea gazului, poate rezolva necesitățile de purificare.

Fig. 1.7 Instalație pentru piroliză rapidă [57]

Avantajele și dezavantajele pirolizei

Avantajele pirolizei:

mai bună reținere a metalelor grele în reziduurile carbonizate decât în cenușa de la arderea convențională (la 600oC, temperatura procesului, reținerea este după cum urmează: 100% crom, 95% cupru, 92% plumb, 89% zinc, 87% nichel și 70% cadmiu);

percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracției solide;

producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 8Mj/kg (10-12 MJ/Nm3) care poate fi ars într-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenție mic și emisii foarte scăzute;

producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili;

cantitate mai mică de gaze de ardere decât în cazul incinerării convenționale;

acidul clorhidric poate fi reținut în sau distilat din reziduul solid;

nuse formează dioxine sau furani;

procesul este adecvat fracțiilor dificile de deșeuri;

producerea de zgură și alte reziduuri sterile.

Dezavantajele pirolizei:

deșeurile trebuie mărunțite sau sortate înainte de intrarea în unitatea de piroliză pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare și transport;

uleiurile/gudroanele pirolitice conțin compuși toxici și carcinogeni, care, în mod normal, vor fi descompuși în timpul procesului;

reziduul solid conține aproximativ 20-30% din puterea calorifică a combustibilului primar (deșeurile solide municipale), care, totuși, poate fi utilizată într-o următoare zonă de ardere (unitate de incinerare/gazeificare);

cost relativ ridicat;

alimentarea cu combustibil de rezervă este necesară cel puțin în timpul pornirii.

Gazeificarea este o metodă de tratare termică, care poate fi aplicată pentru a transforma deșeurile organice într-un gaz mediu calorific, produse reciclabile și reziduuri. Gazeificarea este, în mod normal, urmată de combustia gazelor produse, într-un furnal și în motoare cu ardere internă sau în turbine simple de gaz după o purificare corespunzătoare a gazului produs. Deșeurile mărunțite grosier, câteodată deșeuri de la piroliză, intră într-un gazeificator, unde materialele ce conțin carbon reacționează cu un agent de gazeificare, care poate fi aer, O2, H2O sub formă de abur sau CO2. Procesul are loc la 800-1000oC (oxigenul insuflat în fluxul de gazeificare poate atinge 1.400-2.000oC) depinzând de puterea calorifică, și include un număr de reacții chimice pentru a forma gazul combustibil cu urme de gudron. Cenușa este, de cele mai multe ori, vitrificată și separată ca reziduu solid.

Fig. 1.8 Tehnologie de gazeificare [8]

1 – uscare; 2 – piroliză; 3 – gazeificare; 4 – oxidare; 5 – reducere; 6 – evacuare gaze; 7 – oxidare; 8 – topire

Fig. 1.9 Procesul de gazeificiare

Principala diferență dintre gazeificare și piroliză este că prin gazeificare carbonul fixat este, de asemenea, gazeificat. Stațiile de gazeificare pot fi proiectate ca un proces cu 1 sau 2 trepte. Gazeificatorul însuși poate fi în contracurent sau nu, de tip cu pat fix sau fluidizat sau, pentru stații mari, de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare, funcționând la presiunea atmosferică sau sub presiune, atunci când sunt combinate cu turbine de gaz. În unele cazuri, prima treaptă este o unitate de uscare, în alte cazuri, o unitate de piroliză. Atât unitățile de piroliză cât și cele de gazeificare pot fi instalate în fața unui cazan ce funcționează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei, lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energie/căldură.

Fig. 1.10 Procesul de gazeificare al biomasei

Avantajele și dezavantajele gazeificării

Avantajele gazeificării:

grad înalt de recuperare și folosire bună a deșeurilor ca resursă energetică (se poate obține o recuperare energetică de până la 85%, dacă se cogenerază electricitate și căldură sau numai căldură, este posibil un câștig energetic de 25-35%);

producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2 substituind arderea combustibililor fosili;

mai bună reținere a metalelor grele în cenușă în comparație cu alte procese de combustie, în special pentru crom, cupru și nichel;

percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracției solide (vitrificate);

producerea de zgură și alte reziduuri sterile;

producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută de 5Mj/Nm3 (insuflare de aer) sau 10 MJ/Nm3 (insuflare de oxigen) care poate fi ars într-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenție mic și emisii foarte scăzute (sau poate fi curățat de particulele de gudron și utilizat într-un motor cu combustie internă);

cantitate mai mică de gaze de ardere decât în cazul incinerării convenționale;

sistemele de curățare a gazelor de ardere pot reține praf, PAH, acid clorhidric, HF, SO2 etc., ceea ce conduse la emisii scăzute;

procesul este adecvat lemnului contaminat.

Dezavantajele gazeificării:

Deșeurile trebuie mărunțite sau sortate înainte de intrarea în unitatea de gazeificare pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare și transport;

Gazele conțin urme de gudroane cu compuși toxici și carcinogeni care pot contamina apa de răcire, conducând la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deșeu chimic;

Proces complicat de curățare a gazului în cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă;

Arderea gazului produs generează NOx;

Reziduul solid poate conține carbon neprocesat în cenușă;

Costuri mari;

Disponibile pe piață sunt numai puține unități, care nu sunt prototip.

Fig 1.11 Tipuri de gazeificare cu pat fix [8]

Compostarea reprezintă procesul de descompunere și transformare a substanțelor organice solide de către microorganisme (în principal bacterii și fungi) într-un material stabil, care poate fi valorificat (în funcție de caracteristici) în agricultura, în locul îngrășămintelor chimice sau în lucrări de îmbunătățiri funciare (ameliorarea solului).

Principalele categorii de deșeuri care pot fi compostate sunt: deșeurile provenite din grădini și parcuri, fracția biodegradabilă din deșeurile menajere și asimilabile (resturi de fructe și legume, coji de ouă și alte resturi alimentare), deșeurile provenite din piețe și complexe alimentare; resturile biodegradabile din industria alimentară; nămolul rezultat din stațiile de epurare orășenesti (respectiv, cele care nu sunt poluate cu metale grele sau alți agenți chimici nepermiși); deșeurile provenite din complexele zootehnice.

Etapele compostării:

Procesul de compostare presupune două etape: tratarea mecanică și descompunerea (fermentarea). În cazul tratării mecanice deșeurile sunt mărunțite, omogenizate și pregătite pentru tratarea biologică/fermentare.

Etapa de fermentare cuprinde trei faze principale:

• prima fază, stadiul de fermentare mezofilă la temperaturi cuprinse între 25 și 40°C;

• a două fază, stadiul termofil, constă într-o degradare aerobă intensă. Materia organică se descompune la temperaturi de 50 până la 70 °C, sub acțiunea bacteriilor. Datorită temperaturilor înalte, materialul se pasteurizează, microbii sunt distruși precum și semințele de buruieni.

• a treia fază, constituie stadiul de maturizare, în care temperaturile se stabilizează (35-45 °C) și se continuă unele fermentații, convertind materialul degradat în humus; ultimul obiectiv este de a produce un material stabil.

Durata fermentării este de minimum 3 luni în sezonul cald și 4-5 luni în sezonul rece. În acest timp se practică remanieri din 30 în 30 de zile. Remanierea se execută manual sau în cazul unor cantități mari de compost, cu ajutorul unor utilaje specializate.

O compostare bună constă în asigurarea unor condiții ambientale adecvate pentru viață microbiană. Organismele responsabile de compostare au nevoie de trei elemente pentru a trăi:

hrană echilibrată, compusă dintr-un amestec de ingrediente bogate în carbon (brune-dure-uscate, cum sunt paiele, crengile copacilor, rumegușul) și de ingrediente bogate în azot (verzi-moi-umede cum sunt buruienile, frunzele, resturile de fructe și legume). Este important că în procesul de compostare să fie utilizate atât deșeuri uscate cât și deșeuri verzi, pentru obținerea unui compost de calitate superioară.

umiditate, prezența îndeosebi în ingredientele azotate, sau provenită din apa adăugată separat; umiditatea asigură un mediu propice înmulțirii bacteriilor aerobe și accelerează procesul de compostare.

aer, a cărui circulație este favorizată de ingredientele carbonate dure. Microbii implicați în procesul de compostare sunt aerobi, au nevoie de aer pentru a se dezvoltă și descompune deșeurile .

Tipuri de fermentări anaerobe:

Fermentarea separată, metoda uscată

În fermentarea separată, metoda uscată, deșeurile organice sunt mai întâi mărunțite într-un tocător pentru a reduce dimensiunile particulelor. Deșeul este apoi sitat și amestecat cu apă înainte de a fi întrodus în tancurile de fermentare (continut de substanță uscată de 35%). Procesul de fermentare este condus la o temperatură de 25-55oC rezultând în producerea de biogaz și biomasă. Gazul este purificat și folosit la un motor cu gaz. Biomasa este deshidratată și, deci, separată în 40% apă și 60% fibre și reziduuri (având 60% substanță uscată). Fracția de refuz este eliminată, de exemplu trimisă la depozitare. Apa uzată care se produce în timpul procesului este reciclată în tancul de amestec înainte de tancul de fermentare.

Fermentarea separată, metoda umedă

In fermentarea separată, metoda umedă, deșeurile organice sunt încărcate într-un tanc unde sunt transformate într-o pastă (12% substanță uscată). Pasta este mai întâi suspusă unui proces de igienizare (70oC, pH 10) înainte de a fi deshidratată. Pasta deshidratată este apoi hidrolizată la 40oC înainte de a fi deshidratată din nou.

Lichidul rezultat în treapta secundară de deshidratate este direcționat către un filtru biologic unde are loc fermentarea, rezultând biogaz și apă uzată. Această apă este reutilizată pentru formarea pastei sau poate fi utilizată, de exemplu, ca fertilizant lichid. Fracția fibroasă din treapta secundară de deshidratare este separată în compost și fracții de refuz care vor fi eliminate, de exemplu, la depozit. Compostul necesită, de obicei, o procesare ulterioară, înainte de a fi vândut. Biogazul este purificat și utilizat într-un motor, rezultând electricitate, căldură și gaze de ardere. O parte din căldură poate fi utilizată pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de hidrolizare și de filtrare biologică.

In acest proces, o tonă de deșeu menajer va genera 160 kg de biogaz (150Nm3), 340 kg de lichid, 300 kg de compost și 200 kg de reziduuri (inclusiv 100 kg deșeu inert). Potrivit analizelor, 10-30% din conținutul în fertilizanți (N-tot, P-tot și K-tot) rămâne în compost.

Co-fermentarea, metoda umedă

In co-fermentare, metoda umedă, deșeul organic este mărunțit și sitat înainte de tratare. Deșeul mărunțit este apoi amestecat fie cu nămol de la stația de epurare, fie cu gunoi de grajd de la ferme, la un raport de 1:3-4. Biomasa amestecată este supusă întâi unui proces de igienizare (70oC) înainte de a trece la faza de fermentare, care este efectuată la o temperatură de 35-55oC. Procesul generază biogaz și o biomasă lichidă, ce este stocată înainte de a fi folosită ca un fertilizant lichid pentru sol. Biogazul este purificat și utilizat într-un motor rezultând electricitate, căldură și gaze de ardere. O parte din căldură se poate utiliza pentru asigurarea unei temperaturi stabile proceselor de igienizare și de fermentare.

Avantaje și dezavantaje pentru metodele de tratare anaerobică

Avantaje:

Aproape 100% recuperare a elementelor nutritive din substanța organică (azot, fosfor și potasiu) dacă materialul fermentat este înglobat imediat după împrăștiere pe terenul arabil;

Producerea unui fertilizant igienic, fără riscul răspândirii bolilor de plante sau animale. După fermentare, azotul este mult mai accesibil plantelor;

Reducerea mirosurilor, când este împrăștiat pe terenuri arabile în comparație cu împrăștierea materialului nefermentat;

Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2, sub formă de electricitate și căldură

Inlocuirea fertilizanților comerciali.

Dezavantaje:

Necesită separarea deșeurilor la sursă;

Fracția fibroasă necesită o compostare adițională dacă se intenționează folosirea în horticultură sau grădinărit;

Trebuie dezvoltată o piață a fertilizanților lichizi înainte de stabilirea metodei de tratare, în afară de cazul în care lichidul are un conținut foarte scăzut de elemente nutritive și deci poate fi evacuat în canalizarea publică;

Emisiile de metan de la stație și metanul nears din gazele de ardere (1-4%) vor contribui negativ la efectul de încălzire globală.

1.4 Clasificarea depozitelor de deșeuri

Depozitele de deșeuri reprezintă un spațiu pentru eliminarea finală a deșeurilor. Ele pot fi proiectate pe sol (construite din beton, forând în sol) sau subteran (minele abandonate). Depozitele de deșeuri pot fi clasificate după tipurile de deșeuri ce trebuiesc eliminate: depozite pentru deșeuri periculoase, depozite pentru deșeuri nepericuloase și depozite pentru deșeuri inerte.

În conformitate cu normele impuse de UE, depozitele de deșeuri trebuiesc să îndeplinească anumite condiții în vederea obținerii beneficiilor ecologice și economice, în ceea ce privește: proiectarea, amplasarea, construcția, exploatarea, închiderea ți monitorizarea post-închidere. Cu toate acestea, depozitele de deșeuri sunt din ce în ce mai puțin acceptate în strategiile de management, în special datorită faptului că ele reprezintă o eliminare finală a deșeurilor, adică pierderea definitivă a resurselor, de aceea se impune cu ajutorul diferitelor instrumente economice. De asemenea se promovează avantajele construirii depozitelor cu recuperare de biogaz, care ar reduce semnificativ emisiile gazelor cu efect de seră și ar contribui astfel la economisirea resurselor.

Conform EEA, impactul depozitelor asupra mediului este reprezentat de:

-poluarea solurilor prin emisii de nutrienți, metale grele, compuși toxici rezultați din levigatul depozitelor de deșeuri;

-reducerea suprafețelor de teren din cauza construcțiilor depozitelor;

-poluare prin emisiile de gaze cu efect de seră datorate atât tratării deșeurilor din depozit cat și rezultate din diferite tehnici neconforme;

-poluarea apelor subterane datorate scurgerilor din depozitele de deșeuri la care se adaugă poluarea terenurilor invecinate;

-intensificarea utilizării vehiculelor mari pentru transportul deșeurilor [6].

Populația umană, consideră depozitele ca sursă de poluare a aerului, a apelor de suprafață, a solurilor, prin scăderea fertilității solurilor, schimbări în biocenozele terenurilor din apropierea depozitelor și nu în ultimul rând disconfort vizual, olfactiv. Aceste viziuni trebuiesc evaluate înaintea construcțiilor depozitelor, de către factorii de decizie, în vederea adoptării metodelor de management ale deșeurilor.

Depozitul de deșeuri este definit drept un amplasament pentru eliminarea finală a deșeurilor prin depozitare pe sol sau în subteran, inclusiv:

– spații interne de depozitare a deșeurilor, adică depozite în care un producător de deșeuri execută propria eliminare a deșeurilor la locul de producere,

– o suprafață permanent amenajată (adică pentru o perioadă de peste un an) pentru stocarea temporară a deșeurilor, dar exclusiv:

– instalații unde deșeurile sunt descărcate pentru a permite pregătirea lor în vederea efectuării unui transport ulterior în scopul recuperării, tratării sau eliminării finale în altă parte,

– stocarea deșeurilor înainte de valorificare sau tratare pentru o perioadă mai mică de 3 ani, ca regulă generală, sau stocarea deșeurilor înainte de eliminare, pentru o perioadă mai mică de un an.

Impermeabilizarea depozitelor de deșeuri constituie ansamblul de amenajări destinate împiedicării pătrunderii în sol a apelor ce drează prin stratul de deșeuri și/sau în scopul denarii gazelor rezultate din descompunerea deșeurilor. La proiectarea lucrărilor de impermeabilizare cu geomembrane și protecție cu geotextil trebuie să se țină cont de Ghidul pentru lucrări ce înglobează materiale geosintetice-indicativ P134-95. Trebuie să se țină seamă, de asemenea, de faptul că geomembranele sunt foarte subțiri și flexibile, ele putând fi ridicate și deplasate de vânt, precum și de efectul de subpresiune al eventualelor ape ascendențe sau gaze de teren. Ele pot fi ușor degradate de acțiunile mecanice prin perforare, agățare, erodare de pietrele ascuțite, obiecte ce cad, corpuri plutitoare, sloiuri, de vegetația care crește sub ele și le străpunge, sau chiar de acte de vandalism [24].

Înainte de începerea construirii impermeabilizării bazei, trebuie să demonstreze că materialele care urmează a fi utilizate sunt conforme cu cerințele legale în vigoare. Acest lucru se realizează prin testarea comportării materialelor utilizate în câmpuri de testare în care sunt simuate condițiile specific dintr-un depozit.

Etanșările din materiale sintetice trebuie să fie construite cu geomembrane din polietilenă de înaltă densitate (PEHD), de grosime mai mare sau egală cu 2,5 mm pentru depozitele de clasa a, respective 2,0 mm pentru depozitele de clasa b.

Depozitele se clasifică în funcție de natura deșeurilor depozitate, astfel:

depozite pentru deșeuri periculoase (clasa a);

Stocarea deșeurilor periculoase necesită depozite speciale. Până la darea în folosință a acestora România a obținut perioada de tranziție de la 1 ianuarie 2007 până la 31 decembrie 2009 pentru stocarea temporară a deșeurilor periculoase industriale, cu respectarea tuturor cerințelor privind protecția mediului și a sănătății. De asemenea, a obținut perioada de tranziție privind interzicerea depozitării deșeurilor lichide, privind interzicerea depozitării deșeurilor cu anumite proprietăți (corosive și oxidante) și privind prevenirea infiltrării apei în depozitul de deșeuri (numai apa de suprafață) până la 31 decembrie 2013 pentru 23 depozite din industria energetică, chimică și metalurgie și până la 31 decembrie 2011 pentru 5 depozite din industria minieră care se conformează sau sistează activitatea.

Fig. 1.12 Impermeabilizarea bazei depozitului de deșeuri periculoase [15]

Fig. 1.13 Organizarea unui depozit de deșeuri periculoase

Exemple de deșeuri periculoase: deșeuri de spital, componente farmaceutice, medicinale și veterinare, biocide, solvenți, substanțe organice halogenate folosite ca solvenți, cianuri, emulsii de hidrocarburi apă, substanțe conținând PCB-uri sau PCT-uri, dibenzofurani policlorurați, dibenzo-para-dioxine policlorurate,gudroane, vopsele, rășini, plastifianți, adezivi, substanțe chimice neidentificate și ale căror efecte asupra omului sau mediului înconjurător nu sunt cunoscute (de exemplu, reziduuri de laborator), explozibili etc. Toate acestea sunt enumerate în liste specifice. Manipularea și tratarea acestui tip de deșeuri se face numai de agenții economici care îndeplinesc condițiile necesare și ținând evidențe stricte, pe baza unei autorizări. [6]

depozite pentru deșeuri nepericuloase (clasa b);

Actual, depozitarea în rampe de gunoi presupune la sfârșit închiderea depozitului prin acoperire cu pământ (îngropare) și este o practică curentă în multe țări. Astfel de rampe se organizează în cariere în care exploatarea s-a încheiat sau în mine abandonate. O rampă de gunoi realizată și exploatată corect este o metodă relativ ieftină și care satisface criteriile ecologice de eliminare ale deșeurilor. Vechile rampe, necorespunzătoare, au efecte negative asupra mediului, cum ar fi împrăștierea de gunoaie, atragerea dăunătorilor (insecte, rozătoare) și poluarea aerului, a apelor și a solului. Poluarea aerului se produce prin miasme și prin degajarea unor gaze rezultate în urma fermentării, cum ar fi dioxidul de carbon și metanul, care produc efect de seră și contribuie la încălzirea globală. Poluarea apei și a solului se face prin levigat (lichidul scurs în urma proceselor biochimice), care, în lipsa unui strat izolator se infiltrează în sol și poluează apele pânzelor freatice. Aceste poluări pot fi așa de puternice că împiedică creșterea plantelor deasupra acestor rampe. În mod normal, pe rampă deșeurile sunt compactate pentru a le mări densitatea și stabilitatea, și acoperite cu folii și cu pământ. [37]

Fig. 1.14 Impermeabilizarea bazei depozitului de deșeuri nepericuloase

Fig. 1.15 Fazele construirii unui depozit de deșeuri [22]

Rampele pentru deșeuri organice au instalații de recuperare a gazului de depozit. Principalele componente ale acestui gaz sunt metanul (54 %) și dioxidul de carbon (45 %), la care se adaugă mici cantități de hidrogen sulfurat, monoxid de carbon, mercaptani, aldehide, esteri și alți compuși organici. El poate fi valorificat prin ardere. Dacă nu există posibilitatea de valorificare locală, se recomandă să fie totuși ars la instalația de faclă deoarece dioxidul de carbon rezultat prin arderea metanului are un efect de seră mai mic decât al metanului inițial [37].

depozite pentru deșeuri inerte (clasa c);.

Aceste tipuri de depozite nu au nevoie de un regim special, este nevoie doar de un loc amenajat în afară localităților, astfel încât să nu provoace neplăceri estetice persoanelor din jurul său.

Depozitele de deșeuri menajere sunt cuprinse în categoria depozitelor de deșeuri nepericuloase fiind clasificate ca depozite clasa b.

Fig. 1.16 Impermeabilizarea bazei depozitului de deșeuri inerte [15]

CAPITOLUL II

PRINCIPII DE PROIECTAREA A DEPOZITELOR DE DEȘEURI

Depozitele ecologice de deșeuri reprezintă la ora actuală singura modalitate de eliminare a deșeurilor. Pentru a limita efectele nocive asupra mediului înconjurător acestea trebuie proiectate și executate astfel încât să răspundă unor cerințe care au ca obiectiv principal limitarea poluării aerului, pământului (solului) și a apei subterane.

Principalele caracteristici ale unui depozit de deșeuri care dorește prevenirea poluării sunt:

impermeabilitatea care are ca scop prevenirea poluării solului și pânzei freatice

etanșeitatea care are ca scop prevenirea poluării aerului (miros, praf, gaze cu efect de seră, etc.)

stabilitatea are ca scop prevenirea deplasărilor (alunecărilor de teren sau scufundărilor) deșeurilor stocate în depozit ce pot duce la compromiterea impermeabilității sau etanseității

localizarea care are ca scop prevenirea poluării vizuale

siguranța împotriva incendiilor și exploziilor

Normativul tehnic privind depozitarea deșeurilor din 26/11/2004 expune foarte clar cum trebuie realizată baza unui depozit, sistemul de colectare a gazului de depozit, sistemul de dreanaj a levigatului, închiderea de suprafață, si alte elemente constructive din cadrul unui depozit pentru a se încadra în categoria depozitelor ecologice de deșeuri nepericuloase conforme.

2.1 Baza depozitului

Prevederile prezentului Normativ ethnic se aplică depozitelor de deșeuri inerte, nepericuloase și periculoase, după cum urmează:

Pentru depozitele de deșeuri autorizate după intrarea în vigoare a H.G. 162/2002 privind depozitarea deșeurilor, se aplică toate prevederile Normativului;

Pentru depozitele de deșeuri care continuă operarea după 1 ianuarie 2007, se aplică prevederile referitoare la procedurile de operare, închidere și monitorizare post-închidere;

Pentru depozitele de deșeuri care sistează activitatea de depozitare după 1 ianuarie 2007, se aplică prevederile referitoare la procedurile de închidere și monitorizare post-închidere.

În sensul prezentului Normativ tehnic, "stadiul tehnicii" reprezintă stadiul de dezvoltare cel mai avansat și eficient, înregistrat în domeniul tehnologiei utilizate și al modului de operare, care demonstrează durabilitatea în timp, siguranța și posibilitatea practică de a respecta cerințele de protecția mediului pentru o perioadă de timp cât mai îndelungată.

Prezentul Normativ tehnic face referire la o serie de standarde, normative tehnice și ghiduri care sunt în vigoare la momentul elaborării sale. Aceste documente pot suferi modificări; utilizatorii trebuie să aplice variantele în vigoare, asigurând astfel o calitate științifică unitară.

Standardele menționate în prezentul Normativ tehnic reprezintă standarde de referință pentru cerințele minimale specifice domeniilor lor de aplicare [15].

2.2 Sistemul de drenaj

Una dintre problemele cel mai des întâlnite, atunci când vrem să proiectăm și să menținem un depozit de deșeuri, este levigatul. Levigatul este generat de acumularea în gunoi a apei învechite. El este format din diferiți compuși organici și anorganici care pot fi dizolvați sau suspendați. Dacă nu este captat și tratat în mod corespunzător, levigatul reprezintă un poluant destul de periculos pentru mediul geologic pe care este amplasat depozitul, pentru pământul local și pentru apa de suprafața.

Mulți factori influențează producția și compoziția levigatului, dar unul major este climatul gropii. De exemplu: atunci când climatul are un grad ridicat de precipitație, acolo va fi mai multă apa și deci, va fi generat mai mult levigat. Un alt factor îl constituie topografia locului unde este amplasată groapă; acesta influențează modelele decisive și pânză freatica a locului.

Fig. 2.1 Secțiune printr-un depozit de deșeuri periculoase

Stratul de drenaj este constituit din pietriș spălat cu conținut de carbonat de calciu <= 10%. Dispunerea acestuia trebuie să fie proiectată pe baza principiului filtrelor inverse în așa fel încât să nu fie posibilă colmatarea acestuia cu particule provenite din corpul deșeurilor. Grosimea stratului mineral de drenaj nu trebuie să fie mai mică de 50 cm, iar permeabilitatea acestuia >= 10-3 m/s. Grosimea stratului de drenaj deasupra generatoarei superioare a conductelor de drenaj, trebuie să fie cel puțin egală cu două diametre nominale a conductei, (g >= 2 DN), dar nu mai mică de 50 cm.

Rețeaua de conducte de drenaj se construiește deasupra sistemului de etanșare a bazei depozitului. Diametrul nominal al conductelor de drenaj (DN) nu trebuie să fie mai mic de 250 mm, materialul pentru fabricarea acestora fiind polietilenă de înaltă densitate (PEHD). Dimensiunile fantelor conductelor de drenaj se proiectează în funcție de diametrul particulelor materialului de filtru în care acestea sunt înglobate. Conductele trebuie să aibă perforații numai pe 2/3 din secțiunea transversală, rămânând la partea inferioară 1/3 din secțiunea transversală neperforată, pentru a fi asigurată astfel și funcția de transport a levigatului (figura 3.2.1). Lungimea maximă a unei conducte ce constituie o ramură a rețelei de drenaj este de 200 m. Pantele finale, ținând cont de greutatea corpului depozitului și de tasarea subsolului, trebuie să fie de minimum 1% dea lungul conductelor de drenaj și de minimum 3% în secțiune transversală, de-o parte și de alta a conductelor [15].

Primul strat de deșeuri de deasupra stratului de drenaj, în grosime de 1 m, se depune cu atenție, fără compactare și cu evitarea circulației excesive a mijloacelor de transport pe acesta. Compactarea deșeurilor depozitate începe numai după ce stratul de deșeuri depășește 1 m grosime. Primul metru de deșeuri depozitate trebuie să fie constituit din deșeuri menajere cu granulozitate medie. Deșeurile masive, voluminoase, cele sub formă semilichidă, mâloasă, nisipurile fine și alte tipuri de deșeuri care pot penetra în sistemul de drenaj colmatându-l sunt interzise a se depune în primul metru de deșeuri deasupra drenajului [15].

Construcția barierelor din material argilos necesită următoarele condiții și etape de lucru:

condiții climatice corespunzătoare, fără soare puternic, ploaie și temperaturi mai

mici de 5▫C, respectiv mai mari de 28▫C;

materialul necesită un conținut de apă conform cu ecuația w(DPR) <= w <= w(95%DPr); acest conținut de apă se corectează prin uscare, respectiv udare, în urma testelor efectuate cu echipamente special;

compactarea materialului argilos se face cu un compactor picior de oaie; la sfârșitul unei zile de lucru, găurile rămase în urma trecerii cu compactorul picior de oaie se acoperă cu ajutorul unui compactor obișnuit utilizat în construcții (compactor cu role).

Căminele pentru levigat se amplasează în afara suprafeței impermeabilizate de depozitare și se construiesc din PEHD sau beton căptușit la interior cu un strat de protecție împotriva acțiunii corozive a levigatului. Diametrul interior al căminelor pentru levigat trebuie să fie de minimum 1 m, iar instalațiile se amplasează astfel încât să permită controlarea și curățarea conductelor de colectare și a celor de eliminare.

Stațiile de pompare pentru levigat trebuie să îndeplinească aceleași cerințe ca și căminele pentru levigat. Pompele pentru levigat trebuie să fie confecționate din materiale rezistente la acțiunea corozivă a levigatului.

Fig. 2.2 Etanșare conductă dren [20]

Rezvervoarele subterane se confectioneaza din PEHD sau beton, cele din beton trebuie sa fie căptușite cu un strat protector rezistent la acțiunea corozivă a levigatului. Rezervoarele se izolează la exterior împotriva înghețului. Ele trebuie dimensionate astfel încât să aibă capacitate suficientă pentru stocarea unui volum de levigat egal cu diferența dintre volumul maxim de levigat generat și capacitatea instalației de tratare/transvazare. Instalația de transvazare pentru levigat se realizează din beton căptușit la interior cu un strat de protecție rezistent la acțiunea corozivă a levigatului.

Sistemele de control pentru detectarea scurgerilor de levigat sunt necesare, în cazul depozitelor de deșeuri periculoare și nepericuloase (clasa a, respectiv b), pentru a preveni scurgerea levigatului din instalațiile aflate în afara zonei de impermeabilizate.

Sistemul de colectare a levigatului se dimensionează și se proiectează conform: prognoza de generarea a levigatului;

tehnica de gestionare a acestuia: tratare într-o instalație proprie sau evacuare către o altă instalație de tratare.

Fig. 2.3 Sistemul de etanșare și acoperire a unui depozit, împreună cu sistemul de drenaj

Pentru a deversa în influentul unei stații de epurare orășenești, repspectiv într-un receptor natural, valorile indicatorilor caracteristici levigatului trebuie să se încadreeze în limitele stabilite de legislația in vigoare privind protecția calității apelor. În funcție de condițiile locale specifice, caracteristicile levigatului și de receptorul în care se evacuează acesta, tratarea levigatului se poate realiza în doua tipuri de instalații:

instalație de tratare proprie depozitului care să permită evacuarea levigatului direct în receptorul natural cu respectarea legislației în domeniu privind valoarea indicatorilor de calitate a efluentului;

instalație de preepurare a levigatului pentru a fi evactuat într-o stație de epurare a apelor uzate orășenești, cu respectarea valorilor indicatorilor de calitate a efluentului.

Recircularea levigatului în corpul depozitului este strict interzisă [15].

Opțiunile de tratament privind levigatul gropii de gunoi includ recircularea și reinjectarea on site treatment pentru tratarea unei descărcări a apei municipale sau orice combinație.

Levigatul se formează în groapă de la drenarea apei și a lichidului din deșeuri și conduce la degradarea produselor de la compușii organici. Ca și gazul, acesta este monitorizat și controlat la eliberare. De asemenea, în ceea ce privește gazul există țevi de colectare care drenează rută în groapă, prin pompă ce poartă lichidul la suprafață [7].

Levigatul se formează atunci când apa învechită este acumulată în deșeurile din celulă de depozitare. Precipitațiile pot proveni de la ploaie, de la topirea zăpezii sau de la deșeul propriu-zis. Levigatul poate transporta, prin depozitul de deșeuri, mulți compuși organici sau anorganici, elemente metalice cu greutatea moleculară mare. Acesta este colectat la bază depozitului.

Cantitatea de levigat creață trebuie să fie direct proporțională cu cantitatea de precipitații din zonă respectivă și cu întinderea depozi­tului. Cantitatea de deșeuri lichide, colectate în depozitul de deșeuri, influențează cantitatea de levigat.

Oricum, cu dispoziții mai exigențe privind tratarea solului și a apei de suprafața, cei care se ocupă cu proiectarea gropilor trebuie să găsească alternative noi de tratare [7].

Într-un depozit de deșeuri există două surse principale care influențează cantitatea levigatului: apa rezultată din umiditatea deșeurilor și apa adăugată în depozit.

Fig. 2.4 Curățirea din exterior a drenurilor

Cantitatea de apă care poate percola într-un depozit de deșeuri poate fi estimată prin balanța hidrologică a apei la suprafața haldei. Diminiunarea pricipitațiilor incidente pe suprafața sau infiltrației în straturile de sol folosite pentru acoperirea zilnică a deșeurilor.

Celula de depozitare poate fi contruită și fară acoperirea bazei cu rețea de drenuri colectoare, ci numai cu strat collector de drenaj către unul din capetele celulei, din care apoi, fie gravitational, fie cu pompe de lichid se face extragerea levigatului colectat și transmiterea către stația de tartare.

Deșeurile descărcate se nivelează imediat după descărcare și se compactează, deoarece creează posibilitatea depozitării unei cantități unei cantități mai mari de deșeuri, reduce impactul determinat de împrăștierea lor pe diferite suprafețe, proliferarea insectelor, animalelor, păsărilor și apariția incendiilor, precum și minimizarea fenomenelor de tasare pe termen scurt [24].

Fig. 2.5 Exemplu de dimensionare a unui spațiu de depozitare [24]

2.3 Sitemul de colectare a gazului de depozit

Principalul scop al degazării la depozitele care acceptă deșeuri biodegradabile este de a preveni emisia de gaz în atmosferă datorită consecințelor ei negative asupra mediului (gaz cu efect de seră).

Dimensionarea instalației de degazare se face pe baza prognozei producerii gazului de depozit. Pentru depozitele existente, este necesară efectuarea testelor de aspirare, iar rezultatele acestora se corelează cu prognoza teoretică, în măsură în care aceasta poate fi realizată.

Sistemul de degazare trebuie să fie construit astfel încât să se garanteze siguranța construcției și sănătatea personalului de operare. Întregul sistem de colectare a gazului trebuie construit perfect etanș față de mediul exterior și trebuie să fie amplasat izolat față de sistemele de drenaj și evacuare a levigatului, respectiv a apelor din precipitații.

Poziționarea elementelor componente ale sistemului de colectare a gazului nu trebuie să afecteze funcționarea celorlalte echipamente, a stratului de bază ori a sistemului de acoperire al depozitului [15].

Materialele din care sunt construite instalațiile trebuie să fie rezistente împotriva acțiunilor agresive generate de:

temperatura ridicată din corpul depozitului (până la 70C);

încărcarea provenită din greutatea corpului deșeurilor, a acoperirii de suprafață a depozitului, și cea provenită din traficul utilajelor (compactorul, camioane etc.);

levigat și condensat;

microorganisme, animale sau ciuperci.

Sistemul de colectare și transport al gazului trebuie amplasat astfel încât să nu obstrucționeze operarea depozitului.

O instalație activă de extracție, colectare și tratare a gazului este alcătuită din următoarele componente:

puț de extracție a gazului, cuprinzând conducte de drenaj;

conducte de captare a gazului;

stații de colectare a gazului;

conducte de eliminare și conducta principală de eliminare a gazului;

separator de condensat;

instalație de ardere controlată a gazului/instalație pentru valorificarea gazului;

instalație de siguranță pentru arderea controlată;

componente de siguranță [15].

Puțurile pentru extracția gazului trebuie să fie poziționate în mod uniform în masa de deșeuri care generează gaz.

Puțurile de gaz se amplasează pe cât posibil simetric și la distanță egală între ele (recomandat, de circa 50 m). Puțurile se amplasează cât mai aproape de berme și de căile de circulație, iar distanța de la puțuri până la limita exterioară a corpului depozitului trebuie să fie > 40 m, pentru a cuprinde în zona de aspirare și marginea depozitului.

Puțurile de gaz trebuie să fie etanșe, pentru a nu permite pătrunderea aerului în interior; ele trebuie să fie rezistente, pentru a suporta tasarea corpului depozitului și, de asemenea, să poată fi ușor reparate și controlate.

Puțul de gaz este alcătuit dintr-un filtru vertical cu diametrul > 80 cm, poziționat în interiorul corpului depozitului, realizat din pietriș sau criblură, și în care este înglobată conducta de drenaj cu diametrul interior de minimum 200 mm. Această dispunere a elementelor asigură o extracție uniformă a gazului generat în corpul depozitului cu o suprapresiune de aproximativ 40 hPa. Pentru a acoperi un volum suficient din corpul depozitului și pentru a putea dirija gazul captat în direcția dorită este necesară generarea unei subpresiuni efective de 30 hPa la capătul superior al puțului de gaz [15].

Pentru calcularea numărului de puțuri de gaz se ține seama de faptul ca 1 metru de conductă filtrantă cu o secțiune minimă de > 250 cm2 captează aprox. 2 m3 de gaz pe oră.

Pereții conductelor filtrante trebuie să fie perforați, diametrul perforațiilor depinde de dimensiunile granulelor din filtrul cu pietriș sau criblură. Deoarece permeabilitatea materialului filtrant trebuie să fie de cel puțin 1 x 10-3 m/s, se folosește un material cu d = 16-32 mm. Diametrul perforațiilor trebuie să fie mai mic de 0,5 x d, adică 8-12 mm. Se utilizează conducte cu perforații rotunde, deoarece au rezistența mai mare la deformare, sunt mai stabile față de forțele rezultate din procesele de tasare în corpul depozitului și rezistă mai bine la forțele de forfecare. Conductele trebuie să fie prevăzute cu sisteme de înfiletare, pentru a asigura prelungirea puțului de gaz pe perioada de operare a depozitului.

Fig. 2.6 Sistem de drenare a gazului de depozit în vederea colectării [18]

În timpul operării, la suprafața depozitului, construcția puțului constă dintr-o instalație specială. Acest sistem de construcție este necesar pentru a putea suporta tasările din corpul depozitului fără deteriorarea puțului de gaz și a sistemului de impermeabilizare la suprafața depozitului.

După închidere, trebuie să se evite atât pătrunderea aerului și a apei din precipitații în corpul depozitului în jurul puțurilor de extracție a gazului, cât și emisiile de gaz în stratul de recultivare. La extremitatea superioară a puțului de gaz se aplică o conductă etanșă peste conducta filtrantă. Conducta etanșă trebuie să aibă un capac cu sistem de înfiletare, pentru a se asigura controlul conductei filtrante, care se scurtează periodic, corespunzător tasărilor din corpul depozitului. Capacul este prevăzut cu o instalație pentru prelevarea probelor de gaz și măsurarea temperaturii.

În forma sa finală puțul de gaz este prevăzut cu un dispozitiv de acoperire și închidere, pentru evitarea influențelor climatice și a manipulărilor nepermise ale instalațiilor de siguranță.

În cazul depozitelor nou construite se începe instalarea puțurilor de gaz după ce stratul de deșeuri a atins înălțimea de aproximativ 4 m. Baza puțului trebuie să fie amplasată la cel puțin 2-3 m deasupra stratului de drenaj pentru levigat, pentru a se evita apariția unor forțe de presiune peste limita admisă pe stratul de drenaj pentru levigat și pe stratul de impermeabilizare a bazei depozitului. Cu ajutorul unor dispozitive de tragere în formă de cupolă puțurile de gaz sunt înălțate o dată cu creșterea în înălțime a corpului depozitului până la nivelul maxim de umplere a acestuia [15].

Fig. 2.7 Partea superioară a unui puț de gaz într-un depozit acoperit [15]

Fiecare puț de extracție a gazului trebuie să fie conectat la una dintre stațiile de colectare a gazului prin intermediul unei conducte de captare.

În cazul în care o conductă de captare a gazului nu mai funcționează, ea se înlocuiește cu o nouă conductă, pentru a se asigura o extracție continuă și a se evita efectele negative ale gazului de depozit asupra sănătății personalului de operare a depozitului.

Conductele de captare a gazului se instalează cu o pantă de cel puțin 5% față de stația de colectare a gazului, pentru a se evacua apa provenită din condens în interiorul conductei. Se recomandă pantele mai mari, pentru a suporta eventualele tasări și surpări din corpul depozitului, fără a provoca deteriorări ale conductelor.

Fig. 2.8 Șanturi de drenaj pentru colectarea și evacuarea gazului de depozit [24]

Trebuie să se evite acumulările de apă în conductele de captare a gazului. Aceste conducte trebuie să fie prevăzute cu sisteme flexibile de conectare la puțurile de extracție, la capătul superior definitiv al puțului și la stațiile de colectare a gazului, pentru a se minimiza deteriorările prin tasări, forțe de presiune, forțe transversale și forțe de torsiune. Conductele și conexiunile flexibile trebuie să fie asigurate împotriva încărcării cu electricitate statică sau să fie executate din material cu conductibilitate electrică (de ex. PE cu conductibilitate electrică). Calitatea materialului din care sunt făcute conductele trebuie să asigure o rezistență la presiune >= PN 6.

Diametrul conductei de captare trebuie să fie >= 90 mm. Conductele de colectare a gazului trebuie să poată fi închise ermetic cu ajutorul unor sisteme de închidere prin culisare, pentru a se putea efectua reparații la conducte fără riscul emanațiilor necontrolate de gaz.

Conductele trebuie să fie acoperite și protejate de îngheț la suprafața depozitului, printr-un strat de pământ sau deșeuri cu o grosime > 80 cm, pentru a evita înghețarea apei provenite din condensat care poate duce la deteriorarea armăturilor și a echipamentelor, și la deformarea sau obturarea secțiunii conductei [15].

2.4 Stratul de închidere la suprafață

Sistemul de acoperire trebuie să realizeze o izolare a masei deșeurilor față de apele pluviale și, în același timp, în cazul deșeurior biodegradabile, să asigure o umiditate optimă în interiorul masei de deșeuri, care să favorizeze descompunerea materiei organice.

În ceea ce privește gazul de depozit, sistemul de acoperire trebuie să asigure atât prevenirea pătrunderii aerului în masa de deșeuri, cât și evacuarea controlată a gazului de fermentare printr-un sistem de conducte si puțuri.

Sistemul de acoperire a unui depozit de deșeuri este format din:

strat pentru acoperirea deșeurilor (geotextil);

strat pentru colectarea și evacuarea gazului de depozit;

strat de impermeabilizare (argilă – geomembrană);

strat pentru colectarea și evacuarea apelor pluviale;

strat de sol vegetal.

Fig 2.9 Schema sistemului de acoperire a unui depozit de deșeuri [10]

Caracteristicile materialelor din care este realizat stratul de acoperire se stabilesc în funcție de: natura și cantitatea deșeurilor depozitate pe amplasament, condițiile de mediu natural, gradul necesar de reducere a riscurilor pentru toți factorii de mediu, utilizarea ulterioară a terenului.

În plus, pentru asigurarea tuturor condițiilor pentru menținerea stabilității și integritații stratului de acoperire, se va ține cont și de următoarele aspecte:

posibilitatea apariției tasărilor diferențiale a deșeurilor la limitele dintre celule sau la contactul cu pereții depozitului, în special în cazul depozitării deșeurilor municipale biodegradabile – se va proiecta realizarea de grosimi suplimentare de material de acoperire sau de margini neregulate pentru compensarea tasărior prognozate;

necesitatea ca profilul final al depozitului sa respcecte anumite condiții referitoare la panta suprafețelor (în corelație și cu natura deșeurilor depozitate) și la încadrarea în peisaj.

Conform prevederilor legale, operatorul depozitului este obligat să efectueze monitorizarea post-închidere, pe o perioadă stabilită de către autoritatea de mediu competentă (minimum 30 de ani). Această perioadă poate fi prelungită dacă în cursul derulării programului de monitorizare se constată că depozitul nu este încă stabil și poate prezenta riscuri pentru factorii de mediu și sanatatea umană.

Sistemul de monitoring post-închidere cuprinde:

determinarea caracteristicilor cantitative și calitative ale levigatului;

determinarea caracteristicilor cantitative și calitative ale gazului de depozit;

înregistrarea datelor meteorologice;

analiza principalilor indicatori de calitate a apelor de suprafată;

analiza principalilor indicatori caracteristici a apelor subterane;

determinare concentrațiilor indicatorilor specifici în aerul ambiental din zona de influență a depozitului;

determinarea concentrațiilor specifice de poluanți în sol, în zona de înfluentă a depozitului;

urmărirea topografiei depozitului.

Fig. 2.10 Structura sistemului de etanșare de la baza unui depozit

Închiderea procesului de reconstrucție ecologică a unui depozit de deșeuri se stabilește pe baza unor criterii de evaluare, printre care:

criterii referitoare la calitatea levigatului: aspecte privind distanța depozitului față de ape subterane și de suprafață, condițiile de calitate stabilite pentru acestea, atenuarea potențialului poliant al levigatului prin parcurgerea unor roci nesaturate sau prin diluare în apele subterane sau de suprafață;

criterii referitoare la procția de gaz;

criterii referitoare la tasare: aspecte privind tasarea deșeurilor sub propria lor greutate și ca reezultat al transformărilor chimice și fizice suferite în depozit, precum și stabilitatea pe termen scurt și lung (stabilitatea factorului de siguranță la rupturi sau alunecări).

Utilizarea ulterioară a amplasamentului se va face tinând seamă de condițiile și restricțiile specifice impuse de existența depozitului acoperit, în funcție de stabilitatea terenului și de gradul de risc pe care acesta îl poate prezenta pentru mediu și sanatatea umană [10].

2.5 Ciclul de viață al unui depozit de deșeuri nepericuloase/municipale

Cerințele și măsurile operaționale și tehnice ce trebuie aplicate la închiderea unui depozit de deșeuri neperiloase/menajere sunt specificate in Normativul tehnic privind depozitarea deșeurilor aprobat prin Ordinul 757/2004, cu modificările și completările ulterioare.

Imediat după umplerea completă și nivelarea unei celule de depozit, se aplică un sistem de impermeabilizare (cerințe minime).

Sistemul de impermeabilizare trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

să fie rezistent pe termen lung și etanș față de gazul de depozit;

să rețină și să asigure scurgerea apei din precipitații;

să formeze o bază stabilă și rezistentă pentru vegetație;

să prezinte siguranță împotriva deteriorărilor provocate de eroziuni;

să fie rezistent la variații mari de temperatură (îngheț, temperaturi ridicate);

să împiedice înmulțirea animalelor (șoareci, cârtițe), – să fie circulabil;

să fie ușor de întreținut [2].

Fig. 2.11 Modul de ancorare a geomembranei la baza taluzului [15]

Pe suprafața nivelată a deșeurilor se aplică un strat de susținere cu o grosime minimă de 50 cm și o grosime maximă de 1,00 m, care se nivelează. Stratul de susținere trebuie să permită pătrunderea gazului, iar valoarea coeficientului de permeabilitate trebuie să fie mai mare sau egală cu 1 x 10-4 m/s. Stratul trebuie să asigure preluarea sarcinilor statice și dinamice, care apar odată cu realizarea sistemului de impermeabilizare. Modulul de elasticitate la suprafață trebuie să fie de minim 40 MN/m2.

Ca material pentru stratul de susținere se pot utiliza deșeurile din construcții și demolări, pământul excavat, cenușa, deșeurile minerale adecvate sau materiale naturale. Conținutul de carbonat de calciu nu poate depăși 10% (masă). Stratul de susținere nu are voie să conțină componente organice (lemn), materiale plastice, asfalt cu conținut de gudron, fier/oțel și metale. Mărimea maximă a granulelor materialului nu poate depăși 10 cm. Stratul de susținere trebuie să fie omogen și rezistent la eforturi în mod uniform, suprafața trebuie să fie plană și nivelată. Nu se poate utiliza material coeziv [2].

2.6 Evaluarea impactului asupra mediului generat de depozitele de deșeuri

La ora actuală atenția opiniei publice se îndreaptă din ce în ce mai mult spre problemele de mediu deoarece omul modern a realizat ca resursele planetei se vor sfarsi într-o zi fară o atentă gestionare.

Impactul semnificativ al deșeurilor se manifestă sub forma modificărilor de peisaj, poluării aerului prin suspensiile antrenate de vânt, a apelor de suprafață care devine infertil și inapt de a susține formele specifice de viață. O importantă deosebită trebuie acordată resturilor industriale care în anumite amestecuri pot genera deșeuri înflamabile, corozive sau chiar explozive care să pună în pericol așezările umane.

Depozitarea deșeurilor, pe lângă faptul că este un proces tehnologic scump, poluează mediul, iar singura soluție pentru această problemă este colectarea selectivă și reciclarea lor. Măsuri concrete sunt necesare pentru reciclarea deșeurilor deoarece cantitatea de materii prime secundare potențial utilizabile și în același timp eliminate, este foarte importantă, antrenând o risipă de materii prime și resurse energetice. De asemenea ar trebui reduse substanțele periculoase din deșeurile menajere care împiedică buna functionare a instalațiilor de eliminare a deșeurilor și respectate condițiile de colectare separată care asigură costuri avantajoase de reciclare .

Problemă deșeurilor menajere, depozitate necorespunzător (în gropi nebetonate, neacoperite) constituie adevărate focare de infestare a mediului, prin acumularea de germeni patogeni, insecte, rozătoare, produse de degradare naturală care ajung în aer, apa, sol.

Pentru prevenirea poluării sunt necesare activități de colectare, sortare și anihilare, deoarece resturile menajere conțin și deșeuri nealimentare (cca. 70-75%: sticlă, carton, hârtie, materiale plastice, metale) unele neregenerabile.

Toate etapele de la colectarea deșeurilor, manipulare, presortare, depozitare, expediere la consumatori a deșeurilor reciclabile, incinerare, depozitare finală, au importantă lor, iar neglijarea în abordare a oricăreia dintre acestea poate aduce prejudicii mai mici sau mai mari factorilor de mediu (cu precădere solurilor și apelor subterane). Efectul este resimțit în reducerea eficienței activității serviciului de salubritate și compromiterea calității mediului.

Programul societății de colectare diferențiata a deșeurilor pe categorii de produse este abia la început, fiind greu de luptat cu concepțiile vechi și cu obișnuință, dar se vede un tot mai mare interes pentru păstrarea unui mediu curăț și implicit pentru o selectare a deșeurilor. Această presupune o muncă asiduă, de informare și sensibilizare a opiniei publice asupra a ceea ce înseamnă o preselectare a deșeurilor, precum și implicațiile acesteia asupra mediului înconjurător.

În general, că urmare a lipsei de amenajări și a exploatării deficitare, depozitele de deșeuri se număra printre obiectivele recunoscute că generatoare de impact și risc pentru mediu și sănătatea publică.

Principalele forme de impact și risc determinate de depozitele de deșeuri orășenesti și industriale, în ordinea în care sunt percepute de populație, sunt:

modificări de peisaj și disconfort vizual;

poluarea aerului;

poluarea apelor de suprafață;

modificări ale fertilității solurilor și ale compoziției biocenozelor pe terenurile învecinate.

Poluarea aerului cu mirosuri neplăcute și cu suspensii antrenate de vânt este deosebit de evidența în zona depozitelor orășenesti actuale, în care nu se practică exploatarea pe celule și acoperirea cu materiale inerte.

Scurgerile de pe versanții depozitelor aflate în apropierea apelor de suprafața contribuie la poluarea acestora cu substanțe organice și suspensii.

Depozitele neimpermeabilizate de deșeuri urbane sunt deseori sursă infestării apelor subterane cu nitrați și nitriți, dar și cu alte elemente poluante. Atât exfiltratiile din depozite, cât și apele scurse pe versanți influențează calitatea solurilor înconjurătoare, fapt ce se repercutează asupra folosinței acestora .

Scoaterea din circuitul natural sau economic a terenurilor pentru depozitele de deșeuri este un proces ce poate fi considerat temporar, dar care în termenii conceptului de “dezvoltare durabila”, se întinde pe durată a cel puțin două generații dacă se însumează perioadele de amenajare (1-3 ani), exploatare (15-30 ani), refacere ecologică și postmonitorizare (15-20 ani).

În termeni de biodiversitate, un depozit de deșeuri înseamnă eliminarea de pe suprafața afectată acestei folosințe a unui număr de 30-300 specii/h, fără a consideră și populația microbiologica a solului. În plus, biocenozele din vecinătatea depozitului se modifică în sensul că:

în asociațiile vegetale devin dominante speciile ruderale specifice zonelor poluate;

unele mamifere, păsări, insecte părăsesc zonă, în avantajul celor care își găsesc hrană în gunoaie (șobolani, ciori).

Deși efectele asupra florei și faunei sunt teoretic limitate în timp la durată exploatării depozitului, reconstrucția ecologică realizată după eliberarea zonei de sarcini tehnologice nu va mai putea restabili echilibrul biologic inițial, evoluția biosistemului fiind ireversibil modificată.

Actualele practici de colectare transport /depozitare a deșeurilor urbane facilitează înmulțirea și diseminarea agenților patogeni și a vectorilor acestora: insecte, șobolani, ciori, câini vagabonzi.

Deșeurile, dar mai ales cele industriale, constituie surse de risc pentru sănătate datorită conținutului lor în substanțe toxice precum metale grele (plumb, cadmiu), pesticide, solvenți, uleiuri uzate.

Problemă cea mai dificilă o constituie materialele periculoase (inclusiv nămolurile toxice, produse petroliere, reziduuri de la vopsitorii, zguri metalurgice) care sunt depozitate în comun cu deșeuri solide orășenesti. Această situație poate genera apariția unor amestecuri și combinații inflamabile, explozive sau corozive; pe de altă parte, prezența reziduurilor menajere ușor degradabile poate facilita descompunerea componentelor periculoase complexe și reduce poluarea mediului.

Un aspect negativ este acela că multe materiale reciclabile și utile sunt depozitate împreună cu cele nereciclabile; fiind amestecate și contaminate din punct de vedere chimic și biologic, recuperarea lor este dificilă.

Problemele cu care se confruntă gestionarea deșeurilor în România pot fi sintetizate astfel:

depozitarea pe teren descoperit este cea mai importantă cale pentru eliminarea finală a acestora;

depozitele existențe sunt uneori amplasate în locuri sensibile (în apropierea locuințelor, a apelor de suprafața sau subterane, a zonelor de agrement);

depozitele de deșeuri nu sunt amenajate corespunzător pentru protecția mediului, conducând la poluarea apelor și solului din zonele respective;

depozitele actuale de deșeuri, în special cele orășenesti, nu sunt operate corespunzător: nu se compacteaza și nu se acoperă periodic cu materiale inerte în vederea prevenirii incendiilor, a răspândirii mirosurilor neplăcute; nu există un control strict al calității și cantității de deșeuri care intră pe depozit; nu există facilități pentru controlul biogazului produs; drumurile principale și secundare pe care circulă utilajele de transport deșeuri nu sunt întreținute, mijloacele de transport nu sunt spălate la ieșirea de pe depozite; multe depozite nu sunt prevăzute cu împrejmuire, cu intrare corespunzătoare și panouri de avertizare.

terenurile ocupate de depozitele de deșeuri sunt considerate terenuri degradate, care nu mai pot fi utilizate în scopuri agricole; la oră actuală, în România, peste 12000 hă de teren sunt afectate de depozitarea deșeurilor menajere sau industriale;

colectarea deșeurilor menajere de la populație se efectuează neselectiv; ele ajung pe depozite că atare, amestecate, astfel pierzându-se o mare parte a potențialului lor util (hârtie, sticlă, metale, materiale plastice) .

Toate aceste considerente conduc la concluzia că gestiunea deșeurilor necesită adoptarea unor măsuri specifice, adecvate fiecărei faze de eliminare a deșeurilor în mediu. Respectarea acestor măsuri trebuie să facă obiectul activității de monitoring a factorilor de mediu afectați de prezența deșeurilor.

CAPITOLUL III

SISTEMUL DE COLECTARE A GAZULUI DE DEPOZIT

Gazul de depozit generat în urma descompunerii deșeurilor municipale, trebuie colectat și 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 și dioxid de carbon.

Luând în considerare creșterea anuală a cantităților de deșeuri și îngrijorarea pe care aceasta o produce comunității mondiale, se pune un accent tot mai mare asupra problematicii acestora în relație cu calitatea vieții, sub toate cele trei aspecte: ecologic, economic și social.

Degazarea activă este eliminarea prin aspirare a gazului generat, atunci când în corpul depozitului acesta se găsește la presiuni scăzute.

Degazarea pasivă este degazarea efectuată după faza actovă de generare a gazului de depozit, prin deplasarea acestuia prin stratul de drenaj al apei din precipitații și dispersia uniformă în stratul de recultivare [24].

Gazul de depozit este un amestec de gaze diferite care în mod obișnuit conține 50%-60% metan și 40%-60% CO2 dar și mici cantități de azot, oxigen, amoniac, sulfuri, hidrogen, monoxid de carbon și compuși organici non-metanici cum ar fi: tricloretilena, benzenul și clorura de vinil [21].

3.1 Părțile componente ale unui sistem de captare a gazului de depozit

Instalația de extracție, colectare și tratare a gazului de depozit este alcătuită din următoarele componente (fig 3.1):

puț de extracție a gazului, cuprinzând conducte de drenaj;

conducte de captare a gazului;stații de colectare a gazului;

conducte de eliminare și conducta principalăde eliminare a gazului;

instalație de ardere controlată a gazului;

instalație de siguranță pentru arderea controlată;

componente de siguranță.

Prognoza producerii gazului de depozit se oate determina prin calcul, distribuția pe fiecare

an de exploatare depinzând de:

gradul de compactare și tasare a deșeurilor depozitate;

cantitatea totală de deșeuri și conținutul procentual al componentelor organice biodegradabile din deșeuri (grăsimi, proteine, hidrați de carbon, celuloză etc.);

durata de operare;

temperatura din interiorul depozitului;

conținutul de apă combinată chimid sau liberă.

Fig. 3.1 Schema simplificată a sistemului de colectare a gazului de depozit [15]

3.1.1 Puțul pentru extracția gazului

Puțurile pentru extracția gazului trebuie să fie poziționate în mod uniform în masa de deșeuri care generează gaz. Puțurile de gaz se amplasează pe cât posibil simetric și la distanță egală între ele (recomandat, de circa 50 m). Puțurile se amplasează cât mai aproape de berme și de căile de circulație, iar distanța de la puțuri până la limita exterioară a corpului depozitului trebuie să fie > 40 m, pentru a cuprinde în zona de aspirare și marginea depozitului.

Puțurile de gaz trebuie să fie etanșe, pentru a nu permite pătrunderea aerului în interior; ele trebuie să fie rezistente, pentru a suporta tasarea corpului depozitului și, de asemenea, să poată fi ușor reparate și controlate.

Puțul de gaz este alcătuit dintr-un filtru vertical cu diametrul > 80 cm, poziționat în interiorul corpului depozitului, realizat din pietriș sau criblură, și în care este înglobată conducta de drenaj cu diametrul interior de minimum 200 mm. Această dispunere a elementelor asigură o extracție uniformă a gazului generat în corpul depozitului cu o suprapresiune de aproximativ 40 hPa. Pentru a acoperi un volum suficient din corpul depozitului și pentru a putea dirija gazul captat în direcția dorită este necesară generarea unei subpresiuni efective de 30 hPa la capătul superior al puțului de gaz [15].

Fig. 3.2 Partea superioară a unui puț de colectare a gazului dintr-un depozit acoperit [15]

Pereții conductelor filtrante trebuie să fie perforați, diametrul perforațiilor depinde de dimensiunile granulelor din filtrul cu pietriș sau criblură. Deoarece permeabilitatea materialului filtrant trebuie să fie de cel puțin 1 x 103 m/s, se folosește un material cu d = 16 – 32 mm. Diametrul perforațiilor trebuie să fie mai mic de 0,5 x d, adică 8 – 12 mm. Se utilizează conducte cu perforații rotunde, deoarece au rezistență mai mare la deformare, sunt mai stabile față de forțele rezultate din procesele de tasare în corpul depozitului și rezistă mai bine la forțele de forfecare. Conductele trebuie să fie prevăzute cu sisteme de înfiletare, pentru a asigura prelungirea puțului de gaz pe perioada de operare a depozitului.

În timpul operării, la suprafața depozitului, construcția puțului constă dintr-o instalație specială. Acest sistem de construcție este necesar pentru a putea suporta tasările din corpul depozitului fără deteriorarea puțului de gaz și a sistemului de impermeabilizare la suprafața depozitului.

După închidere, trebuie să se evite atât pătrunderea aerului și a apei din precipitații în corpul depozitului în jurul puțurilor de extracție a gazului, cât și emisiile de gaz în stratul de recultivare. La extremitatea superioară a puțului de gaz se aplică o conductă etanșă peste conducta filtrantă. Conducta etanșă trebuie să aibă un capac cu sistem de înfiletare, pentru a se asigura controlul conductei filtrante, care se scurtează periodic, corespunzător tasărilor din corpul depozitului. Capacul este prevăzut cu o instalație pentru prelevarea probelor de gaz și măsurarea temperaturii.

În forma sa finală puțul de gaz este prevăzut cu un dispozitiv de acoperire și închidere, pentru evitarea influențelor climatice și a manipulărilor nepermise ale instalațiilor de siguranță.

În cazul depozitelor nou construite se începe instalarea puțurilor de gaz după ce stratul de deșeuri a atins înălțimea de aproximativ 4 m. Baza puțului trebuie să fie amplasată la cel puțin 2 – 3 m deasupra stratului de drenaj pentru levigat, pentru a se evita apariția unor forțe de presiune peste limita admisă pe stratul de drenaj pentru levigat și pe stratul de impermeabilizare a bazei depozitului. Cu ajutorul unor dispozitive de tragere în formă de cupolă puțurile de gaz sunt înălțate o dată cu creșterea în înălțime a corpului depozitului până la nivelul maxim de umplere a acestuia [24].

Fig. 3.3 Sistem colectare gaz depozit

3.1.2 Conductele pentru captarea gazului

Pentru o corectă captare și îndepărtare a gazelor la noile depozite ce se prevăd a se realiza în viitor sunt necesare următoarele:

la proiectarea depozitului să se rezolve toate aspectele tehnice și cele de soluționare a captării și îndepărtării gazelor;

la execuția depozitului să se țină cont de prevederile proiectului și să se utilizeze materialele de construcție de cea mai bună calitate;

la exploatarea depozitului să se respecte regulamentul de funcționare al depozitului și de utilizare a gazelor în scop energetic. Acest regulament se întocmește de proiectant sau de către un institut de specialitate.

Fiecare puț de extracție a gazului trebuie să fie conectat la una dintre stațiile de colectare a gazului prin intermediul unei conducte de captare.

În cazul în care o conductă de captare a gazului nu mai funcționează, ea se înlocuiește cu o nouă conductă, pentru a se asigura o extracție continuă și a se evita efectele negative ale gazului de depozit asupra sănătății personalului de operare a depozitului.

Conductele de captare a gazului se instalează cu o pantă de cel puțin 5% față de stația de colectare a gazului, pentru a se evacua apa provenită din condens în interiorul conductei. Se recomandă pantele mai mari, pentru a suporta eventualele tasări și surpări din corpul depozitului, fără a provoca deteriorări ale conductelor.

Trebuie să se evite acumulările de apă în conductele de captare a gazului. Aceste conducte trebuie să fie prevăzute cu sisteme flexibile de conectare la puțurile de extracție, la capătul superior definitiv al puțului și la stațiile de colectare a gazului, pentru a se minimiza deteriorările prin tasări, forțe de presiune, forțe transversale și forțe de torsiune. Conductele și conexiunile flexibile trebuie să fie asigurate împotriva încărcării cu electricitate statică, sau să fie executate din material cu conductibilitate electrică (de ex. PE cu conductibilitate electrică). Calitatea materialului din care sunt făcute conductele trebuie să asigure o rezistență la presiune >/= PN 6.

Diametrul conductei de captare trebuie să fie >/= 90 mm. Conductele de colectare a gazului trebuie să poată fi închise ermetic cu ajutorul unor sisteme de închidere prin culisare, pentru a se putea efectua reparații la conducte fără riscul emanațiilor necontrolate de gaz.

Conductele trebuie să fie acoperite și protejate de îngheț la suprafața depozitului, printr-un strat de pământ sau deșeuri cu o grosime > 80 cm, pentru a evita înghețarea apei provenite din condensat care poate duce la deteriorarea armăturilor și a echipamentelor, și la deformarea sau obturarea secțiunii conductei [24].

La depozitele mai vechi, realizate anterior, fie încă în funcțiune sau deja părăsite, executarea unor lucrări pentru captarea, îndepărtarea și utilizarea gazelor este foarte dificilă și aproape imposibilă tehnic. Autorul acestei lucrări, din consultarea literaturii de specialitate, nu a găsit semnalări în acest sens. Apoi, la un depozit părăsit și în stare de nefuncționare, formarea gazelor din procesele biochimice, sub aspect cantitativ, este foarte redusă și este nerentabil economic o investiție pentru utilizarea gazului în sop energetic.

Captarea și îndepărtarea gazului generat în corpul depozitului se poate face în două moduri:

prin drenaje orizontale;

prin fântâni verticale.

Fig. 3.4 Drenaj de gaz, amplasat orizontal

3.1.3 Stația de colectare a gazului

În stațiile de colectare a gazului conductele individuale de colectare sunt conectate la conducta de eliminare a gazului. Numărul stațiilor de colectare se stabilește în funcție de dimensiunea depozitului, numărul puțurilor de colectare și distribuția lor.

În incinta stațiilor de colectare a gazului, fiecare conductă de colectare trebuie să fie prevăzută cu o porțiune specială pentru prelevarea probelor. Această porțiune se realizează din țeava cu diametrul de DN 50, pentru a asigura o viteză constantă de circulație a gazului > 2 m/s; viteza optimă a gazului este de aprox. 6 – 8 m/s. Lungimea acestei țevi trebuie să fie 10 x DN înainte de ștuțul de măsurare, respectiv 5 x DN după ștuțul de măsurare. Între zona de măsurare și cilindrul de colectare (în care se termină conductele de captare individuale) se amplasează un dispozitiv culisant pentru închidere și reglare, cu poziționare verticală pe secțiunea conductei, pentru a se evita depunerile pe lagărele sistemului de rotație. Între cilindrul de colectare și conducta principală de eliminare se montează un dispozitiv culisant de închidere.

Construcțiile care constituie stațiile de colectare a gazului trebuie să fie complet închise, prevăzute cu spații de aerisire (în pereți se montează cel puțin 2 grătare de aerisire cu dimensiunile 50 x 50 cm) și asigurate împotriva accesului persoanelor neautorizate. În zona stațiilor de colectare a gazului se montează panouri de avertizare asupra pericolelor legate de prezența gazului de depozit, pe care se menționează și interdicțiile legate de fumat și de foc.

La proiectarea și construcția stațiilor de colectare a gazului trebuie să se țină seama de faptul că acestea trebuie să fie întotdeauna în afara zonei impermeabilizate a bazei, respectiv suprafeței depozitului și trebuie să fie accesibile direct de pe drumul perimetral. Rigolele pentru colectarea apei din precipitații se amplasează între corpul depozitului și stațiile de colectare [24].

3.1.4 Conducta principală de eliminare a gazului

Stațiile de colectare a gazului sunt conectate între ele printr-o conductă principală de eliminare a gazului, numită și conductă perimetrală.

Conducta principală de eliminare trebuie să poată fi reglată de la căminele în care sunt amplasate separatoarele de condensat, pentru a putea interveni în cazul în care apar defecțiuni. Panta conductei principale de eliminare trebuie să fie de cel puțin 0,5%, pentru a putea evacua particulele minerale din condensat. Diametrul nominal al conductei (DN) trebuie să fie de cel puțin 200 mm. La cantități mai mari de gaz (> 750 mc/h) și conducte mai lungi (> 1000 m) diametrul minim trebuie să fie > 250 mm, deoarece se formează mai mult condensat.

Toate conductele se instalează la adâncimi mai mari decât adâncimea de îngheț specifică zonei, dar nu la mai puțin de 80 cm. La proiectare trebuie să se țină seama de poziționarea sistemelor de impermeabilizare, a drumurilor de acces și a instalațiilor de drenaj. Conducta principală de eliminare a gazului trebuie să fie amplasată în afara zonei de impermeabilizare a suprafeței, și în nici un caz pe sub instalații de colectare a apei din precipitații (rigole) și pe sub drumurile de acces, din cauza sarcinilor dinamice si statice care apar în aceste zone [24].

3.1.5 Separatorul de condens

Gazul de depozit saturat cu vapori de apă duce la formarea de condensat în sistemul de conducte. Ca bază de calcul pentru cantitatea de condensat se consideră cantitatea de apă care se formează la răcirea de la 55 grade C la 20 grade C. Aceasta înseamnă aprox. 100 ml de condensat la fiecare mc de gaz de depozit. De aceea în conducta principală de eliminare a gazului se instalează, în punctele cele mai joase, în cămine subterane cu acces, separatoare de condensat. Căminele de separare a condensatului, precum și toate instalațiile din interior care pot veni în contact cu condensatul, se confecționează din materiale rezistente la coroziune. Căminele trebuie să fie impermeabile față de apa freatică și să fie calculate static pentru a fi rezistente la forțele care le-ar putea deplasa.

Condensatul se evacuează printr-un dispozitiv tip sifon, într-un recipient care trebuie să fie întotdeauna plin cu condensat, pentru evitarea pătrunderii aerului în conducta principală de gaz, atunci când se pompează condensatul. Distanța între separatorul de condensat și rezervorul de condensat trebuie calculată astfel încât să se asigure că vacuumul din conducta principală de eliminare a gazului nu determină absorbția condensatului înapoi în sistemul de conducte. Căminele trebuie să poată fi controlate în orice moment, pentru a supraveghea nivelul condensatului.

Condensatul se evacuează într-un rezervor la care sunt conectate toate separatoarele de condensat, sau direct în stația de tratare a levigatului. Este interzisă recircularea condensatului în corpul depozitului. Dacă topografia depozitului permite, condensatul poate fi evacuat și prin cădere liberă direct într-un separator de condensat amplasat la capătul conductei principale de eliminare a gazului.

Rezervorul pentru condensat trebuie să fie calculat pentru a cuprinde cel puțin cantitatea de condensat care se adună în 14 zile, și să fie impermeabil și rezistent pe termen lung, astfel încât să se evite pătrunderea condensatului în sol sau în apa freatică. Rezervorul trebuie să fie prevăzut cu un indicator de preaplin și cu un senzor care evită umplerea totală a acestuia, golind astfel rezervorul.

Fig. 3.5 Separator de condens [24]

3.2 Obținerea biogazului din depozitele de deșeuri prin fermentația anaerobă

Deșeurile urbane aflate în depozite, pot constitui o sursă inepuizabilă de energie. Sub acțiunea bacteriilor, substanțele organice din deșeuri suferă un proces de reducere anaerobă în urma căruia rezultă o cantitate însemnată de biogaz, ce conține în medie peste 50 % gaz metan, care are o mare putere calorică. Aceste gaze pot fi captate printr-o rețea de conducte, filtrate, uscate putând constitui combustibilul pentru un motor cu combustie internă care acționează un generator de curent, sau pot fi lichefiate. Astfel pornind de la deșeuri, se obține energie electrică, o energie curată și ușor de transportat. În acest mod toate depozitele de deșeuri urbane din România pot să devină producătoare de energie. Avantajele sunt enorme, prin faptul că se obține energie din deșeuri ineutilizabile și se captează biogazul care are un efect de seră mult mai puternic decât dioxidul de carbon.

Biogazul este un produs al fermentării anaerobe a produselor organice. Biogazul obținut prin descompunerea pe cale aerobă a deșeurilor conține 50 – 90 % gaz metan (CH4), 10 – 40% CO2 și 0 – 0,1 % H2S, și are o compoziție comparabilă cu a gazului metan brut. Constituie o metodă aplicată cu succes în câteva țări cu populații mari din Asia (se apreciază că în China sunt peste 10 milioane de astfel de instalații, în regiunile rurale aceste instalații asigurând peste 80 % din producția de energie necesară. Procedeul denumit „Globar Gas Schema” este folosit în India de peste 75 de ani, existând peste 80 mii de instalații în funcțiune).

În urma cercetărilor făcute între anii 1942 și sfârșitul celui de al doilea război mondial de chimistul Ducelier și inginerul agronom Marcel Isman, metoda și-a făcut apariția și în Europa, mii de ferme fiind echipate cu astfel de instalații. După cel de-al doilea război mondial, vest germanii au inițiat o acțiune pe scară largă construind uzine biologice în care prin prelucrarea reziduurilor menajere și a subproduselor agricole obțineau biogaz și bioîngrășăminte.

Tehnologiile biologice de producere a gazelor combustibile folosite în prezent în multe țări de pe glob tind să dezvolte acțiunea unor microorganisme cu scopul de a se obține o biomasă bogată, convertibilă în metan. Funcție de compoziția reziduurilor, prin amestecarea lor cu mâluri de la bazinele de decantare pentru epurarea apelor menajere, se pot obține 400-600 m3 de biogaz la 1 t de acest amestec, cu o putere calorifică de 2500-4500 kcal/ m3.

Fig. 3.5 Fermentarea anaerobă a deșeurilor organice

Tabel. 1 Randamentul biogazului în funcție de concentrația de metan

La un conținut de umiditate optim, componenta de natură organică din deșeuri se poate descompune, în condiții anaerobe, cu ajutorul microorganismelor, în metan și dioxid de carbon. În mediul anaerob din interiorul unui depozit de deșeuri, microorganismele trebuie să-și acopere nevoia de energie și de oxigen prin reducerea substanțelor organice [11].

Producerea de biogaz este sustenabilă, regenerabilă, neutră din punct de vedere al emisiilor de dioxid de carbon și reduce dependența de combustibilii fosili importați.  Deseori operatorii sau beneficiarii centralelor de biogaz sunt capabili să devină sustenabili energetic. Ei consumă electricitatea și căldura pe care o produc în propriile centrale de biogaz.

Fig. 3.6 Reprezentarea schematic a generării gazelor dintr-un depozit, în funcție de timp [24]

Utilizarea biogazului sprijină obiectivele Uniunii Europene de utilizare a energiei regenerabile în procent de 20% până ân 2020. Biogazul este he use of biogas supports the objectives of the European Union of 20 % of renewable energy by 2020. Biogas este o sursă de energie neutră din punct de vedere al amisiilor de dioxid de carbon.  Sursele provenite de la plante și animale emit dioxidul de carbon pe care l-au acumulat pe parcursul vieții și pe care l-ar fi eliberat și fără utilizare energetică.  În ansamblu, electricitatea produsă din biogaz generează mult mai puțin dioxid de carbon decât energia convențională.  1 kW de electricitate produsă prin biogaz împiedică eliberarea a 7,000 kg CO2 pe an.

Hidroliza este prima fază a descompunerii deșeurilor, în care bacteriile transformă substanțele organice în monomeri și polimeri lichefiați, adică proteinele, carbohidrații și grăsimile sunt transformate în aminoazcizi, monozaharide și acizi grași.

CAPITOLUL IV

DEPOZITE ECOLOGICE PENTRU REZIDUURI URBANE DI ROMĂNIA ȘI DIN STRĂINATATE

4.1 Depozitul de deșeuri din Bacău, România

S.C. ECO BIHOR S.R.L. Oradea exploatează si administrează pe o perioada de 20 de ani depozitul ecologic județean printr-un parteneriat public-privat împreuna cu Consiliul Local al Municipiului Oradea. S.C. ECO BIHOR S.R.L. a fost înființata in acest scop de către Keviép Kft. la începutul anului 2004.

Contractul de parteneriat public-privat a fost semnat de Consiliul Local si de societatea Keviép Kft. Debrecen, în data de 23.12.2003 si prevede, printre altele, darea în folosință a terenului cu o suprafața de 719 880 m2, situat pe str. Matei Corvin, nr. 327.

Suprafața totala de depozitare pe perioada a 20 de ani va fi 227.000 m2 (22,7 ha) iar înălțimea proiectata va fi de 20m. Pe aceasta suprafața se vor realiza 12 etape de depozitare cu suprafețe aproximativ egale .

Fig. 4.1 Puț monitorizare apă freatică în cadrul depozitului de deșeuri ecologice Bihor

Depozitul ecologic Oradea a fost astfel realizat încât deșeurile depozitate sa nu aibă un efect negativ asupra factorilor de mediu: apă, aer și sol.

Protecția solului si a apei freatice s-a realizat prin construcția unei izolații multistrat la stratul inferior al depozitului si dotarea acestei cu un sistem complex de canalizare care colecteze apele pluviale căzute pe suprafața deșeuri.

Apele astfel colectate sunt înmagazinate într-un bazin impermeabil, urmând ca acestea să fie epurate.

Sistemul multistrat de izolație constă în:

30 cm de separate tronsoane din pietriș 16/32;

50 cm pietriș sort 16/32;

1200 g/m geotextile de protecție;

geomembrană HDPE 2,5 mm;

sistem geoelectric de monitorizare;

plapumă bentnitică, Bentofix;

50 cm izolație mineral natural, argilă (k=10-8 m/s);

radier.

Eventualele spărturi a membranei HDPE se vor detecta cu o precizie de 50 cm cu ajutorul sistemului de monitorizare geoelectric format din rețele electrice si senzori așezați sub membrana.

Protecția aerului consta din captarea gazelor produse ca urmare a proceselor de descompunere anaerobe a materiei organice din deșeuri. Aceasta captare se realizează cu ajutorul unor puțuri amplasate vertical în masa deșeurilor. Biogazul colectat se va putea utiliza ca o sursa de energie în apropierea depozitului.

În final depozitul este acoperit cu un strat de izolație similar celui prezentat mai sus (vezi foto 1) cea ce va elimina orice infiltrație a apei în depozit. Depozitul astfel închis se va acoperi cu 2m de sol vegetal si se va înierba, astfel se va integra din nou în anturajul si peisajul natural. (vezi foto 3).

Depozitul va putea fi reintegrat în viată noastră de zi cu zi putând deservi o gama larga de activități, în principiu pentru scopuri recreativ: parcuri, terenuri de golf, centru educațional, etc .

Hala de sortare deșeuri reciclabile a fost inaugurată în data de 8 decembrie, 2010  și satisfacele cele mai riguroase cerințe românești cât și cele ale Comunității Europene. Înființarea halei de sortare a avut drept scop de a asigura tratarea corespunzătoare a deșeurilor menajere și industriale colectate selectiv din zona metropolitană Oradea și județul Bihor.

Procesul tehnologic se realizează prin sortarea mecanică și manuală cu atenție a deșeurilor colectate selectiv, pentru a fi transformate în materie secundară și pentru introducerea lor în circuitul industrial, pentru economisirea resurselor naturale și de energie.

Suprafața de bază a halei de sortare este de 2500 mp, fiind o hală închisă realizată pe structură metalică ușoară. În aceasta clădire sunt amplasate atât echipamentele tehnologice pentru sortarea deșeurilor, cât și blocul social-administrativ.

Fig. 4.2 Stația de sortare SC ECO-BIHOR SRL

Elementele principale ale echipamentului de sortare sunt următoarele:

desfăcător saci (pentru deșeurile preluate în saci de plastic);

ciur rotativ;

cabină de sortare;

boxele pentru deșeurile sortate;

separator magnetic;

presă de balotat;

benzile transportate aferente.

Capacitatea stației de sortare este de 35 000 tone deșeuri/an, cantitate de deșeuri sortate și balotate. Deșeurile balotate pe categorii, sunt depozitate în hala pentru deșeuri sortate valorificabile, de unde se livrează clienților noștri pe baza contractelor existente.

Stația de compostare a fost inaugurată în data de 8 decembrie, 2010 și satisfacele cele mai riguroase cerințe românești cât și cele ale Comunității Europene. Înființarea stației de compost a avut drept scop de a asigura tratarea corespunzătoare a deșeurilor organice biodegradabile colectate selectiv din zona metropolitană Oradea și județul Bihor .

Fig. 4.3 Tocător pentru compost (PEZZOLATO S9000)

Procesul tehnologic se compune din mai multe etape, unele mai simple (tocare, invartirea prisemelor, sortarea mecanică), iar altele mai complexe (analize de laborator, calcule pentru determinarea aditivilor necesari), pe urma carora se obtin mai multe tipuri de produse finite, cum ar fi:

pământ de flori universal, cu conținut de compost organic de categoria I, turbă, humus, argilă și nisip de râu;

coluție nutritivă cu extract din compost;

comport pentru agricultură de categoria a II-a.

Sistemul de captare biogaz realizează colectarea biogazului generat prin descompunere anaerobă în corpul deponeului prin puțurile de extracție cu o adâncime de 10-17m.

Energia electrică va fi utilizată la instalațiile depozitului ecologic de deșeuri, respectiv surplusul de energie generată va fi predată prin rețeaua electrică existentă. Energia termică poate fi captată de pe blocul de motor și de pe țeava de eșapament și va fi utilizată în cadrul incintei pentru încălzire și prepararea apei calde menajere prin schimbător de căldură. Surplusul de energie termică poate fi utilizată la evaporarea levigatului captat din depozit .

Fig. 4.4 Motor gaz de depozit, generator de curent și flacără

Elemente constructive tehnologice

puțuri de captare (extracție)

rețea de conducte de colectare

stații de reglare (colectare)

conductă colectoare principală

separator de condes (bazin de condens)

filtru impurități și separator de picături

pompe de vid

dispozitiv de ardere

generator de curent electric cu motor cu ardere internă

aparat de monitorizare, alaniză biogaz

4.2 Depozitul de deșeuri Timiș

Județul Timiș a fost împărțit în cinci zone de colectare a deșeurilor, ținîndu-se cont de o serie de criterii precum specificul județului și distribuția populației, fiind, totodată, în concordanță cu cantitatea de deșeuri municipale solide generate.

Fig. 4.5 Centrele de colectare, stația de transfer si depozitul din județul Timiș

Dezvoltarea unui sistem integrat de management al deșeurilor în județul Timiș, în conformitate cu directivele UE relevante și cu legislația românească, îmbunătățind astfel semnificativ calitatea mediului și condițiile de viață .

Obiectivele specifice ale proiectului

acoperire 100% cu servicii de salubritate în județul Timiș;

optimizarea resurselor și managementului deșeurilor la nivel județean și îmbunătățirea standardelor serviciilor prin introducerea de servicii de salubritate și construirea de stații de transfer;

asigurarea unei capacități de depozitare suficiente pentru a satisface nevoile pe termen mediu ale județului;

introducerea practicilor de colectare separată a deșeurilor și construirea de facilități pentru recuperarea de deșeuri de ambalaje, reducând astfel cantitatea de deșeuri care trebuie depozitată;

construirea de facilități de tratare a deșeurilor biodegradabile;

închiderea depozitelor de deșeuri urbane și rurale neconforme;

îmbunătățirea capacității instituționale a autorităților locale, în scopul de a asigura punerea în aplicare corectă a proiectului și exploatarea ulterioară a instalațiilor și a serviciilor;

conștientizarea populației cu privire la noile sisteme implementate și cum să se adapteze la ele.

prin implementarea sistemului integrat de gestionare a deșeurilor se vor realiza:

creșterea gradului de utilizare a deșeurilor, reducerea cantităților acestora, precum și depozitarea în condiții de siguranță, fără niciun pericol pentru mediul înconjurător și sănătatea publică.

îndeplinirea țintelor și obligațiilor în domeniul managementului deșeurilor solide, asumate de județul Timiș.

Depozitul conform

Acest obiectiv de investiții – depozitul conform pentru deșeuri nepericuloase de la Ghizela – are o importanță deosebită pentru județul Timiș, oferind infrastructura necesară pentru ca deșeurile municipale să poată fi tratate corespunzător în vederea reciclării și devierii de la depozitare, în acord cu asumările României din Tratatul de aderare.

Fig. 4.6 Depozitul din comuna Ghizela, județul Timiș

Astfel, se realizează creșterea gradului de utilizare a deșeurilor, reducerea cantităților de deșeuri depozitate, precum și depozitarea acestora în condiții de siguranță, fără niciun pericol pentru mediul înconjurător și sănătatea populației. Rezultatul este o protecție corespunzătoare a mediului și economisirea de resurse importante, în beneficiul tuturor cetățenilor.

Deșeurile municipale colectate selectiv din cele 5 zone de colectare din județ sunt transportate la stația de transfer Timișoara și la centrele de colectare Deta, Făget, Jimbolia, iar de aici sunt aduse la depozitul Ghizela. La intrarea pe poarta depozitului, deșeurile sunt cântărite și apoi supuse prelucrării în dispozitivele corespunzătoare  de pe amplasament .

Stația de sortare – sortarea deșeurilor reciclabile se realizează în două stații de sortare, amplasate una la Timișoara și una în incinta depozitului de la Ghizela.

Stația de sortare de la Timișoara este investiție a SC RETIM Ecologic Service SA și va sorta deșeurile provenite din zona 1, care are o populație de 399 970 locuitori. Capacitatea stației de sortare RETIM este de 47 834 tone/an.

În stația de sortare de la Ghizela sunt prelucrate deșeurile reciclabile colectate separat din mediul urban și rural, atât de la populație, cât și de la instituții și agenți economici.

Conform statisticii din 2013, aceste zone au o populație totală de 243 347 locuitori, din care 107 674 populație urbană și 135 673 populație rurală. Capacitatea de sortare a stației este de 16 111 t/an .

Fig. 4.7 Stația de sortare din cadrul depozitului din comuna Ghizela, Județul Timiș

În cadrul stației de sortare Ghizela sunt sortate numai deșeurile de hârtie, carton, plastic și metal. Excepție fac deșeurile de sticlă, colectate separat, care vor fi stocate temporar și ulterior valorificate.

Zona de recepție este compusă dintr-o zonă-tampon de aproximativ 500 mc, unde deșeurile reciclabile vor fi depozitate înainte de încărcarea pe linia de sortare. După procesul de sortare, deșeurile reciclabile sunt ambalate și depozitate în zona de expediție a stației de sortare. De aici, deșeurile reciclabile vor fi transportate la companiile de recuperare a reciclabilelor .

Instalația de tratare mecano-biologică tratează deșeurile reziduale colectate separat de la populație, din industrie, comerț și instituții din zonele 2, 3, 4, 0 și din zona 1 cu excepția municipiului Timișoara și localitățile învecinate, precum și refuzul de la stația de sortare RETIM.

Procesul de tratare mecano-biologică a deșeurilor reziduale se realizează prin mărunțire, descompunere intensă în bio-containere cu aerare forțată și maturare a acestora .

Fig. 4.8 Instalația de tratare mecano-biologica din Județul Timiș

Descompunerea intensă se realizează în 180 de bio-containere cu aerare forțată. Durata de descompunere aerobă în containere este de 12 zile. După descompunerea intensă are loc maturarea. Faza de maturare durează 60 zile și se realizează pe o platformă betonată acoperită, în gramezi cu o înălțime de 3,5 m. În urma procesului de tratare biologică rezultă un material stabilizat din punct de vedere biologic, care poate fi utilizat ca material de acoperire zilnică a depozitului .

Stația de compostare – în zona de compostare deșeuri verzi, sunt prelucrate deșeurile din parcuri și grădini colectate separat în zonele Ghizela și Făget. În cadrul stației de compostare Ghizela vor fi compostate anual circa 1 780 t deșeuri verzi, 1 500 t din Zona 0 Ghizela și 280 t din zona 4 Făget. Deșeurile verzi recepționate sunt mărunțite și apoi supuse procesului de descompunere aerobă în grămezi deschise. Durata procesului de descompunere va fi de 98 zile. Din procesul de compostare se estimează că vor rezulta circa 785 t de compost ce va fi valorificat în agricultură .

Fig. 4.9 Stația de sortare din comuna Ghizela, Județul Timiș

Pentru eficientizarea transportului deșeurilor spre depozitul de la Ghizela, s-au construit o stație de transfer la Timișoara și trei centre de colectare – la Jimbolia, Deta și Făget, care au rolul de a colecta deșeurile din zonele prestabilite.

Tabel 4.1 Cantitatea de deșeuri colectată pe fiecare zonă în parte

În stația de transfer se descarcă deșeurile sosite de la sursă și se încarcă în utilaje de transport mai mari pentru a fi duse la depozitul Ghizela. În acest mod se reduc consumul de combustibil, chetuielile de transport și costurile de întreținere pentru flota de autovehicule, iar traficul se descongestionează și emisiile poluante sunt mai mici. În stația de transfer deșeurile se depozitează pe termen scurt, de numai câteva ore, adică atât cât e necesar să fie descărcate și încărcate în camioane mai mari care să le transporte la depozit .

4.3 Depozitele de deșeuri din Europa

La nivelul celor 28 de state membre ale Uniunii Europene, în anul 2012 au fost generate 492 kg de deșeuri municipale de fiecare cetățean, din această cantitate 480 kg fiind supus unei operații de tratare. Tratarea deșeurilor s-a efectuat în diferite moduri: 34% au ajuns în depozitele ecologice, 24% au fost incinerate, 27% au fost reciclate, iar 15% au fost compostate, se arată într-un buletin dat publicității de către Eurostat la sfârșitul lunii martie 2014.

În Uniunea Europeană s-a întregistrat o creștere semnificativă a procentului deșeurilor municipale care au fost reciclate sau compostate, de la 18% în 1995, la 42% în 2012.

Cantitățile de deșeuri municipale generate diferă în mod semnificativ de la țară la țară. Cea mai mare cantitate generată în 2012 pentru fiecare cetățean s-a înregistrat în Danemarca (668 kg), urmată de Cipru, Luxemburg și Germania (peste 600 kg de persoană), Malta, Irlanda, Austria, Olanda, Franța, Italia, Finlanda și Grecia (cantități cuprinse între 500 și 600 kg de persoană), Regatul Unit, Lituania, Spania, Suedia, Bulgaria, Belgia, Portugalia și Ungaria (între 400 și 500 kg de cetățean). Cantități mai mici de 400 kg de persoană au fost generate în Croația, România, Slovenia, Slovacia, Polonia, Republica Cehă, Letonia și Estonia.

Metodele prin care deșeurile sunt tratate diferă semnificativ de la țară la țară. În 2012, reciclarea și compostarea deșeurilor municipale s-au efectuat pentru mai mult de jumătate din cantitățile generate în Germania (65%), Austria (62%) și Belgia (57%). Reciclarea și compostarea au constituit principalele modalități de tratare a deșeurilor municipale în Olanda (50%), Luxemburg (47%), Regatul Unit (46%), Irlanda (45%) și Franța (39%). În Finlanda, atât compostarea și reciclarea, cât și incinerarea s-au efectuat în proporții egale (34% ambele). Urmărind separat metodele de tratare a deșeurilor municipale, reciclarea s-a efectuat cu preponderență în Germania (47%), Slovenia (42%), Irlanda (37%), Belgia (36%), Estonia (34%), Danemarca și Suedia (ambele câte 32%), în timp ce la compostare s-a apelat cu preponderență în Austria (34%), Olanda (26%), Belgia (21%), Luxemburg (19%), Germania și Regatul Unit (ambele câte 18%). Cele mai mari cantități de deșeuri municipale care au ajuns în depozitele ecologice s-au înregistrat în România (99%), Malta (87%), Croația (85%), Letonia (84%) și Grecia (82%). Cele mai mari cantități de deșeuri incinerate au fost în Danemarca și Suedia (ambele cu câte 52%), Olanda (49%), Belgia (42%), Luxemburg (36%), Germania și Austria (câte 35%), Finlanda (34%) și Franța (33%).

Cantitățile de deșeuri luate în calcul în cuprinsul statisticii pot să nu fie exacte pentru unele state, fiind estimate din cauza unor metode diferite de contabilizare. Depozitarea deșeurilor semnifică dispunerea acestora în depozitele ecologice pentru o perioadă mai mare de un an. Incinerarea se referă la recuperarea energetică realizată pe seama deșeurilor. Reciclarea se referă la operațiile de recuperare a materiilor prime și de reprocesare prin orice procedeu, mai puțin operațiile care presupun producția de combustibili. Compostarea se referă la tratarea biologică a deșeurilor (fie anaerobă, fie aerobă). Definițiile referitoare la modalitățile de tratare a deșeurilor pot diferi de la țară la țară, în raport de specificul legislației.

4.4 Depozite de deșeuri din Italia

Depozitele de deșeuri din Italia analizate sunt:

– depozitul de deșeuri „Basse di Stura” – în zona orașului Torino, în nordul Italiei;

– depozitul de deșeuri din Montegrosso – în zona Potenza, în sudul Italiei;

– depozitul de deșeuri Cozzo Vulturo – în zona Enna, Sicilia, Italia;

Fig. 4.10 Amplasamentul depozitelor de deșeuri din Italia

4.4.1 Depozitul de deșeuri din Torino – Italia

Depozitul de deșeuri nepericuloase „Basse di Stura” (figura 31) este situat în regiunea Piemonte, în apropierea orașului Torino, la limita cu orașul Borgaro, fiind sub administrarea societății S.p.a. AMIAT. Depozitul de deșeuri din Torino este „cultivat” în elevație, pornind de la o adâncime de trei metri sub nivelul solului și ajungând până la o înălțime de 32 m. O suprafață liberă a stratului acvifer se poate identifica sub partea inferioară a depozitului de deșeuri, la o adâncime cuprinsă între 6 și 10 m sub nivelul solului.

Anul 2009 a fost ultimul an de activitate a depozitului de deșeuri. Începând cu 1 ianuarie 2010, a fost întreprinsă activitatea de post-închidere, etapă în care s-a încercat reconstituirea finală a covorului vegetal și reconstrucția mediului ambiant

În timpul perioadei de post-închidere, perioadă de aproximativ 30 de ani, se vor efectua lucrări de mentenanță, respectând cerințele referitoare la siguranța și securitatea mediului.

Fig. 4.11 Amplasamentul depozitului de deșeuri din Torino, Italia [14]

Conform legii DPR 915/1982 (Italia), în interiorul depozitului au fost stocate trei tipuri de deșeuri [14]:

– Deșeuri municipale solide: prin acestea înțelegându-se deșeuri nonvoluminoase derivate din activitățile domestice sau rezidențiale, deșeuri voluminoase, cum ar fi bunurile de folosință îndelungată și elemente de mobilier, deșeuri externe provenite din zonele publice sau drumuri.

– Deșeuri analoage deșeurilor municipale solide urbane: prin acestea înțelegându-se deșeuri rezultate din activități de producție, care prin caracteristicile de toxicitate, ale calității și ale compoziției, pot fi asimilate deșeurilor urbane.

– Nămol de epurare: prin acest termen se înțelege nămolul provenit din activitatea de epurare a apelor de origine civilă, majoritatea transportat de la stația SMAT.

Operațiunea de colectare a levigatului de pe baza depozitului de deșeuri este obligatorie și esențială pentru a limita cât mai mult posibil timpul de contact cu masa deșeurilor, evitându-se astfel creșteri excesive cu încărcări cu poluanți și limitându-se astfel agresivitatea chimică a levigatului Levigatul este preluat din aceste puțuri și transportat către o stație de omogenizare a apelor uzate, fiind apoi descărcat în stația de epurare SMAT, menționată anterior.

Operațiunile de colectare a biogazului sunt efectuate în mod continuu după ce, în prealabil, au fost activate în momentul umplerii depozitului de deșeuri, după adăugarea stratului final de acoperire și după momentul în care faza metanogenă a devenit stabilă [14].

În perioada în care producția de biogaz este limitată (în timpul iernii), perioadă în care nu este profitabil tratamentul de recuperare energetică, biogazul se arde în torță, asigurându-se astfel eliminarea acestuia.

4.4.2 Depozitul de deșeuri din Potenza, Italia

Depozitul de deșeuri din Potenza, Italia a început activitatea din anul 1989, până în anul 2004 și este gestionat de către ACTA-Power, care se ocupă și de colectarea deșeurilor din municipalitate.

Fig. 4.12 Structura depozitului de deșeuri din Potenza, Italia [12]

Depozitul de deșeuri este situat în localitatea Montegrosso, regiunea Potenza și este compus din 7 celule. Depozitul se află la o altitudine de 800 m deasupra nivelului mării și se întinde pe o suprafață de 10 ha. Celulele au fost completate în ani diferiți, deșeurile adăugate în depozit fiind din categoria celor municipale solide [12].

Depozitul are o capacitate de 63.000 m3 de deșeuri solide urbane colectate de pe raza localității Potenza. Principalele categorii de deșeuri depozitate sunt: hârtie și carton, plastic și cauciuc, metale, sticlă și materiale inerte, substanțe organice biodegradabile, țesături, lemn și piele. Sunt prezente sisteme de colectare a biogazului prevăzute cu puțuri la nivelul fiecărui cămin colector din celule. Pentru prezentul depozit de deșeuri sistemul de drenare a levigatului și a apelor din precipitații se realizează prin partea inferioară a acestuia. Datele referitoare la cantitățile de levigat colectate sunt publice doar pentru anul 2003 [12].

Pentru depozit există o instalație de colectare a biogazului realizată înaintea începerii depozitării și pe toată perioada stocării deșeurilor. Nu există date referitoare la cantitățile de biogaz colectate sau eliminate în atmosferă. Totodată, nu există date referitoare la arderea în torță a biogazului.

4.4.3 Depozitul de deșeuri Cozzo Vulturo din Enna, Italia

Situl unde este amplasat depozitul de deșeuri Cozzo Vulturo din Enna, Italia se extinde pe o suprafață de 4,5 ha și este localizat în apropierea orașului Enna. Depozitul este localizat într-o zonă slab antropizată și zonă care nu este afectată de aglomerări urbane [84].

Fig. 4.13 Depozitul de deșeuri Cozzo Vulturo din Enna, Italia

Depozitul este împărțit în mai multe celule și activitatea a început din luna iulie 2007. Pentru depozitul de deșeuri din Enna, Italia există un sistem de colectare a levigatului. Nivelul de contribuție a infiltrării precipitațiilor este mai ridicat în patru luni ale anului, fiind înregistrat un flux mai mare de levigat în aceste perioade, peste valorile medii. Datorită efectului de întârziere datorat procesului de infiltrare greoi în stratul de acoperire cu argilă și de-a lungul deșeurilor compactate, există o constanță în atenuarea acestor vârfuri de producție de levigat. Pentru depozitul de deșeuri din Enna, Italia există un sistem de colectare a biogazului. În acest sens, pentru toate liniile de transport al biogazului există separatoare de condens montate în punctele potențiale de acumulare, locuri în care se realizează separarea apei condensate de biogaz. Arderea biogazului se realizează în torță. Biogazul la temperatură înaltă este transmis prin conducte și este aprins cu ajutorul unui electrod. Nu există date referitoare la cantitățile de biogaz care au fost colectate în perioada de activitate a depozitului de deșeuri [13].

CAPITOLUL V

PREZENTAREA ȘI JUSTIFICAREA TEHNICĂ A NECESITĂȚII DEPOZITULUI DE DEȘEURI IRIDEX CHIAJNA

5.1 Descrierea Centrului de Management integrat al deșeurilor IRIDEX Chiajna

SC IRIDEX GROUP IMPORT-EXPORT SRL este unul dintre principalii furnizori de servicii de depozitare conforma a deșeurilor municipale care activează în municipiul București. Prin Depozitul conform de la Chiajna, parte a CMID Iridex, societatea deservește un număr de cca. 700 000 de locuitori, din Municipiul București și din partea de Nord a județului Ilfov.

În cele ce urmează sunt prezentate succint activitățile de tratare mecanică, tratare biologică, valorificare și eliminarea a deșeurilor care se desfășoară la CMID Chiajna:

Depozit conform cu o capacitate totală de 6 000 000 mc, pentru deșeuri municipale și industriale asimilabile.

Instalație de tratare mecanică a deșeurilor municipale cu o capacitate de 180.000 t anual și stație de sortare pentru fracția uscată din deșeurile municipale cu o capacitate de 90.000 t anual. De remarcat că, deși este o obligație legislativă asumată prin tratatul de aderare, colectarea selectivă a deșeurilor municipale nu este încă pe deplin implementată. Din acest motiv, soluția aleasă pentru valorificarea părții reciclabile și reducerea cantităților depozitate este tratarea mecanică cu separarea fracției umede și sortarea fracției uscate.

Instalație de tratare biologică prin fermentare aerobă a fracției biodegradabile din deșeurile municipale precum și a deșeurilor vegetale în celule de compostare acoperite cu membrane semipermeabile. Instalația este compusă din 10 biocelule. În acest fel se vor reduce semnificativ cantitățile de deșeuri biodegradabile eliminate prin depozitare, cu importante beneficii de mediu (reducerea cantităților de levigat produse în depozit, reducerea impactului prin mirosuri, reducerea necesarului de material de acoperire zilnică).;

Instalatie de captare a gazului de depozit și valorificare a acestuia prin producere de energie electrica și termică, Instalația este formată din două CHP cu puterea de 3,6 MWe.

Instalatie de procesare a deșeurilor din construcții și demolări, prin selectarea materialelor feroase, concasarea betoanelor, producerea agregatelor în 3 sorturi, ce se utilizează ca material de acoperire zilnică, fundații de drumuri, straturi drenante, etc. Instalația are o capacitate de 90.000 t anual.

5.2 Descrierea instalațiilor pentru prelucrarea deșeurilor

Pentru a putea înțelege importanța colectării selective a deșeurilor, trebuie să știm mai întâi care este legătura foarte importantă dintre mediu și gunoiul pe care omul îl produce, și ce înseamnă reciclarea deșeurilor.

Prin multe din acțiunile omului, mediul are de suferit. Una dintre importantele acțiuni care dăunează mediului este reprezentată de producerea deseurilor și reintroducerea acestora în mediu. Deși România nu este încă la nivelul altor țări mai dezvoltate unde gunoiul nu este ridicat de către compania responsabilă dacă nu este deja sortat, și țara noastră face progrese în acest sens.

În cadrul stației de sortare al CMID Iridex deșeurile care sunt sortate și reciclate sunt: folia de plastic, fierul, cartonul, PET (transparent, maro, verde, turcoaz), HDPE (polietilenă de înaltă densitate), LDPE (polietilenă de joasă densitate), PP (polipropilenă). Dacă aceste materiale nu sunt sortate și colectate separat, vor ajunge alături de celelalte gunoaie fie într-o groapă de gunoi, așteptând să se descompună (atenție: unele se descompun greu și foarte greu iar unele conțin substanțe toxice care ajung astfel în mediu), fie vor ajunge într-un incinerator, unde vor fi arse. Arderea deșeurilor în incineratoare este o sursă de poluare a atmosferei și distrugere a calitătii aerului locuitorilor din apropierea incineratorului.

Sortarea deșeurilor se face în majoritatea cazurilor după colectarea lor. În rarele cazuri în care deșeurile sunt deja sortate după categorie (ex: sticlă, plastic, metale etc), ele sunt duse direct la stațiile de procesare și reciclare. Sortarea deșeurilor în centrele specializate presupune de obicei mai multe etape, din care majoritatea sunt automatizate, permițând sortarea rapidă a unor cantități impresionante de deșeuri.

Sortarea deșeurilor decurge în modul următor: încărcătură camioanelor este plasată pe o bandă rulante de unde bucățile mari de plastic, cartoane etc sunt eliminate manual pentru a nu blocă dispozitivul de sortare. Următorul apărat separă deșeurile în funcție de greutate, apoi urmează separarea pe tip de deșeu. Materialele feroase sunt sortate folosind benzi magnetice, sticlă este sortată în final manual în funcție de culoare.

Printre beneficiile sortării deșeurilor se află:

reducerea cantității de resurse exploatate din mediu;

reducerea costurilor de fabricație a diferitelor produse și deci reducerea costurilor acelor produse ca beneficiu pentru consumator;

reducerea cantității de materiale nebiodegradabile care ajung în mediu, deci reducerea poluării mediului;

reducerea cantității de deșeuri care ajunge în gropile de gunoi sau în incineratoare(deci reducerea poluării atmosferice) etc.

Deșeurile sunt resturi materiale rezultate dintr-un proces tehnologic sau casnic de realizare a unui anumit produs, care nu mai pot fi valorificate direct în realizarea produsului respectiv. Ele pot fi substanțe, materiale, obiecte, resturi de materii prime provenite din activitatile economice, menajere și de consum. Majoritatea activităților umane reprezintă și surse de producere de deșeuri.

Deșeurile reprezintă o problemă presantă de mediu, socială și economică. Creșterea consumului și economia în dezvoltare continuă să genereze cantități mari de deșeuri, ceea ce necesită eforturi mai mari pentru a reduce cantitatea acestora și pentru a le preveni. Dacă în trecut se considera că deșeurile nu erau refolosibile, în prezent acestea sunt recunoscute din ce în ce mai mult ca fiind resurse; acest lucru se reflectă în gestionarea deșeurilor, unde s-a trecut de la eliminarea deșeurilor la reciclarea și recuperarea acestora.

Instalația de sortare a deșeurilor este compusă din: mașină de desfăcut și golit saci, sită cu disc, transportorul cu bandă, cabină de sortare, separatorul magnetic și presă de balotat împreună cu perforatorul de PET.

Fig. 5.1 Stație de sortarea într-un depozit de deșeuri

Mașina de desfăcut și golit saci este potrivită pentru transportarea și tăierea sacilor de reciclare. Rotorul cu dinții săi preia sacii în direcția sitei cu pieptene. Distanța dintre pieptene și dinți este măsurată în așa fel încât sacii sunt împinși printr-o strângere. În acest proces, sacii sunt deschiși dar materialele dinăuntru nu sunt comprimate sau tocate. Materialele supradimensionate, voluminoase, cum ar fi scaunele de gazon, gălețile lipite una într-alta, piesele din spumă polistiren, ambalajele mari sau altele similare sunt reduse la un format la îndemână.

Fig. 5.2 Transportorul cu bandă

Transportorul cu bandă este un echipament care intră în componența instalațiilor complexe de sortare a deșeurilor. Acesta servește la preluarea și la transportul deșeurilor care urmează să fie procesate în fluxurile tehnologice specifice instalațiilor de sortare. Transportatorul cu bandă este folosit cu precădere în instalațiile complexe de sortare și de transfer pentru preluarea deșeurilor și pentru transportul acestora spre celalalte componente din fluxul specific instalațiilor: desfăcător de saci, site, cabine de sortare, prese de balotat, etc. Există mai multe tipuri de transportatoare cu benzi:

a) după poziția de montare și locul ocupat în fluxul tehnologic:

transportoare cu bandă orizontale (de canal, de sortare)

transportoare cu bandă înclinate (pentru alimentari site, prese de balotat, etc.)

b) după regimul de viteză de lucru:

transportatoare cu viteză constanța

transportatoare cu viteză variabila (echipate cu variator de frecvență)

c) după sistemul de acționare:

transportatoare cu acționare cu tamburi cauciucati

transportatoare cu acționare cu lanț

d) după configurația covorului de bandă cauciucata:

transportoare cu bandă plată (pentru cele orizontale)

transportoare cu bandă cu raclete din cauciuc (pentru cele înclinate)

Fig. 5.3 Transportator cu banda orizontal [58] Fig. 5.4 Transportator cu banda inclinat [58]

Tehnici de sortare a deșeurilor. Sortarea reprezintă procesul de separare și clasare a deșeurilor în funcție de diferențele dintre caracteristicile lor fizice. În cadrul stației de sortare există sortarea dimensională, sortarea manuală, sortarea magnetică.

Sortarea dimensională

Prin cernere se separă materiale de granulație diferită, în diverse clase granulometrice propuse. Prin cernerea cu sită se realizează separarea în funcție de dimensiunea caracteristică a granulelor, cu ajutorul unei suprafețe de separație, prevăzută cu orificii așezate geometric. Granulele care, la alunecarea peste sită, sunt într-o poziție potrivită și au dimensiuni mai mici decât orificiile șiței, cad prin această și formează astfel materialul cu granulație fină. Restul granulelor rămân în sită și formează materialul cu granulație mare.

Fig. 5.5 Schema de funcționare a unei site cu disc

Sortarea manuală

Din deșeurile casnice sau din mică industrie, comerț și instituții, dar și din fracțiunile de deșeuri colectate separat, personalul de sortare poate separă diferite calități de hârtie recuperată, sticle de diferite culori sau amestecate, folii din polietilenă albă sau colorată etc, dar poate îndepărta și impurități sau componente dăunătoare.

Cabină de sortare

Destinată cu precădere activităților de sortare manuală caz în care scopul principal este acela de a asigură condiții de microclimat propice desfășurării activității umane, indiferent de anotimp. Cabină de sortare este dotată cu echipamente care asigură condiții de climat adecvate unei bune desfășurări a activității personalului operator pe întreagă perioadă a anului (iluminat, ventilație, încălzire). Structură metalică pe care se montează o cabină reprezintă în fapt o platformă de sortare.

Fig. 5.6 Cabina de sortare

Sortarea magnetică

O sortare magnetică eficientă se realizează atunci când elementele feromagnetice sunt preluate de magneți în urmă unei mărunțiri a deșeurilor și a unei afânări, eliberându-se astfel, de alte impurități. Mărimea elementelor feroase nu este limitată, dat fiind faptul că magneții pot atrage orice fel de greutăți. Separatorul magnetic este compus dintr-un magnet permanent care emite un câmp puternic și dintr-o bandă de cauciuc care transporta materialele feromagnetice, și care este acționată de către un motoreductor și role. Separatorul trebuie să fie poziționat într-un plan longitudinal în ceea ce privește transportorul cu bandă ce transmite materialul ce urmează să fie sortat. Distanță maximă de lucru față de magnetul permanent trebuie să fie respectată. Materialul feros captat de magnetul permanent este expulzat prin rotația benzii în față carcasei aparatului de separare. Materialele neferoase vor fi antrenate de forță de inerție și deversate pe bandă de jos.

Presă de balotat

Presă de balotat tip canal este o instalație staționara de colectare a deșeurilor, respectiv a materialelor valoroase compusă din carcasă presei, sistemul de comandă electronic care este integrat în dulapul de comandă și unitatea hidraulica. Prin intermediul orificiului de umplere sau al clapetei pâlniei presei de balotat tip canal se face alimentarea cu material. Placa de presare împinge materialul în canal și îl compacteaza în baloți compacți. Forță de presare este generată prin intermediul cilindrilor hidraulici. Prin intermediul cilindrului de piston plonjor se inițiază fixarea cu cleme a baloților. Placa de apăsare ține balotul în timpul procesului de presare. Compactorul liber presează resturile de deșeuri înapoi în cameră de presare. Astfel se evită blocarea materialului între marginea de tăiere și placă de presare. Prin unitatea de lance se leagă baloții presați cu o sârmă. La ieșirea canalului presei de balotat se află dispozitivele de preluare a sârmei pentru rolele de sârmă superioare. Tot la ieșirea canalului se află contorul lungimii balotului care supraveghează lungimea balotului și inițiază procesul de legare, atunci când se atinge un număr de curse de presare (lungimea balotului) predefinit. Unitatea hidraulica completă este situată în partea din spate a presei de balotat.

5.3 Descrierea sistemului de captare a gazului de depozit

Valorificarea gazelor de depozit, are, pe lângă beneficii economice, și un impact pozitiv asupra protecției mediului, ținându-se cont de recuperarea gazelor cu efect de seră. Compoziția emisiilor este formată din 45-60% metan, 40-60% bioxid de carbon, vapori de apa, azot, oxigen, hidrogen sulfurat și diverși contaminanți cum ar fi benzenul, toluenul, cloroformul, compuși halogenați [8].

Gazul de depozit poate fi utilizat pentru a genera electricitate, căldură sau vândută pe piață regenerabila că energie “verde” sau gaz. În cadrul proiectelor de valorificare a gazelor de depozit, cel mai des este produsă energia electrică, care poate fi folosită pe plan local sau vândută consumatorilor esterni. Gazul de depozit este o sursă de energie disponibilă, regenerabila, foarte puțin exploatată la noi în țara, carea poate reduce și compensa nevoia utilizării resurselor neregenerabile cum sunt gazele naturale, cărbunii și petrolul.

Obiectivul general al degazării depozitelor care acceptă deșeuri biodegradabile este prevenirea emisiei de gaz în atmosferă datorită consecințelor negative asupra mediului și conversia gazului în energie termică și electrică, dar și promovarea acestui concept în cât mai multe depozite ecologice.

Depozitele de deșeuri moderne sunt proiectate, exploatate și monitorizate pentru a asigură conformitatea cu reglementările europene. Depozitul de deșeuri trebuie să dispună de echipamente de cântărire și recepție a deșeurilor, laborator de analize, căi de acces și spații de parcare pentru utilaje, zone de depozitare a deșeurilor, instalații de tratare a levigatului, instalații de colectare, tratare și valorificare sau evacuare a gazelor de depozit, birouri administrative [59].

Procesul de valorificare începe încă din stația de sortare. Deșeurile sunt sortate în funcție de dimensiuni, densitate, sunt trecute printr-un separator magnetic, sortate optic pentru separarea masei plastice, tratate mecanic, compostate, compactate și balotate în vederea valorificării. Deșeurile care nu pot fi valorificate ajung în celulele de depozitare.

Construcția depozitului trebuie să respecte o serie de reguli privind amplasarea spațiului de exploatare printre care omogenitatea terenului de fundare, capacitatea portanță și stabilirea terenului de fundare, poziția amplasamentului față de pânză freatica, mineralogia și chimismul terenului de fundare, capacitatea de impermeabilizare a bazei depozitului, conform Normativului tehnic 757/2004. Stratul natural de impermeabilizare este completat de un strat polimeric format din geomembrana, geotextile și straturi de drenare, cu conducte, în vederea tratării levigatului, pentru evitarea scurgerii acestuia în pânză freatica.

Pentru dimensionarea unui sistem de captare și valorificare se va face o prognoză asupra capacității de producere a gazului de depozit, iar pentru depozitele existențe se efectuează țeste de aspirație care vor fi comparate cu prognoză teoretică în vederea luării unor măsuri privind rentabilitatea și dimensionarea sistemului de valorificare.

5.3.1 Puțuri de captare și conducta de colectare

Sistemul de colectare a gazului trebuie să fie construit perfect etanș față de mediul înconjurător, izolat față de toate sistemele de drenaj și evacuare a levigatului și apei provenită din precipitații. Astfel se vor folosi materiale rezistente la temperatură, la încărcătură deșeurilor și a utilajelor care le manipulează, rezistente la acțiunea corozivă a levigatului, condensatului și a microorganismelor din masă deșeurilor.

Instalația de captare, tratare și valorificare a deșeurilor este alcătuită din puțuri de captare, separatoare de condens, conducte de colectare și de eliminarea gazului, instalații de ardere în vederea valorificării gazului.

Puțurile pentru extragerea gazului sunt aplasate în masă deșeurilor la distante de 50 m între ele, aproape de căile de acces, trebuie să fie etanșe, rezistente la tasarea depozitului. Puțul de gaz este alcătuit dintr-ul filtru vertical, cu schelete metalic, diametrul mai mare de 80 cm, poziționat în masă deseului, umplut cu pietriș, care susține central conductă de drenaj cu diametrul interior de minim 200 mm. Conductele de filtrare dispun de perforații rotunde,pentru o rezistentă mai mare la deformare, ce variază în funcție de dimensiunea granulelor de pietriș. Capetele conductelor sunt prevăzute cu sisteme de infiletare pentru a asigură prelungirea puțului pe întreagă perioadă de operare a depozitului.

Fig. 5.7 Partea superioară a unui puț mobil

În funcție de periada în care se face extracția sunt folosite diferite tipuri de puțuri pentru adaptare la condițiile de tastare și evitarea deteriorării sistemului de impermeabilizare, se va evită pătrunderea aerului și a apei din precipitații în corpul depozitului. Puțul conectat la conductă de drenaj printru-un racord flexibil, cu sistem de infiletare. Capacul puțului este prevăzut cu o instalație pentru prelevarea probelor de gaz și măsurarea temperaturii.

Conductele de captare a gazului conectează puțurile la stațiile de colectare. Conductele de captare se instalează în pantă, cel puțin 5% față de stația de colectare a gazului pentru evacuarea condensului din interior. Conectarea cu puțurile de extracție și stațiile de captare se face sisteme flexibile, pentru a minimiza deteriorările provocare de tasarea terenului, forțe de presiune, forțe transversale și de torsiune.

Conductele de captare trebuie să aibă diametrul de minim 90 mm, și să fie închise ermetic cu ajutorul sistemelor prin culisare, pentru a permite efectuarea reparațiilor fără riscul de emanație a gazelor. Pe perioadă anotimpului rece aceste conducte trebuie protejate de îngheț prin acoperirea cu un strat de pământ.

Fig. 5.8 Partea superioară a unui puț fix

Stațiile de colectare a gazului fac conexiunea între conductele de colectare și conductă, magistrală principală de captare a gazului. Numărul stațiilor de captare se stabilește în funcție de dimensiunea depozitului. În present sunt în funcțiune 5 stații de captare iar în viitor vor fi puse în funcțiune încă două.

Fig. 5.11 Interiorul unei stații de colecatre si reglare a gazului de depozit (GCU)

În interiorul stației de colectare, fiecare conductă este prevăzută cu o suprafața, cu ștuț, ce permite prelevarea probelor. Această porțiune esterealizata dintr-o țeava cu diametrul DN 50, pentru a păstra viteză constanța a gazului mai mare de 2m/s; viteză optimă, în mod normal, de 6-8m/s. Între zonă de măsurare și cilindru de colectare, care preia fluxul din conductele de captare individuale, este amplasat un dispozitiv culisant pentru închiderea și reglarea presiunii. Între cilindru de colectare și conductă principală de eliminare este montat încă un cilindru culisant de închidere.

CAPITOLUL VI

TEHNOLOGII DE PRODUCERE A ENERGIEI ELECTRICE ȘI TERMICE DIN GAZUL DE DEPOZIT

6.1 Principiul epurării biologice a gazului rezidual

Epurarea biologică a aerului uzat/gazului rezidual are la bază capacitatea microorganismelor de a oxida biochimic anumite combinații organice și anorganice.

Produsele oxidante (biomasă, CO2 H2O săruri, etc.) formate de pe urma proceselor de transformare biologică sunt nesemni ificative din punct de vedere ecologic. În procesul oxidării substanțelor cu continut de sulf se formează de ex. — în funcție de cantitatea de oxigen disponibilă – sulf sau acid sulfuric. În anumite limite, procesul este controlabil în privinta produselor de oxidare.

În principiu, epurarea biologică a aerului uzat/gazului rezidual depinde de următoarele:

biodegradabilitatea substanțelor dăunătoare;

concentrația suficientă a microorganismelor cu rol de descompunere a substanțelor dăunătoare în bioreactor;

alimentarea suficientă a microorganismelor cu oxigen și nutrienți;

condițiile procesului bine definite (umiditate, temperatură, valoare pH, etc.);

concentrația subcritică a substanțelor inhibitoare/substanțelor toxice in fluxul de aer uzat/gaz rezidual.

Pentru a asigura o concentrație înaltă de microorganisme în bioreactoare, acestea sunt umplute permanent cu substrat având rolul imobilizare a microorganismelor.

Ca substrat se utilizează substanțe naturale (turbă, compost, coajă de copac, iarbă neagră mărunțită, lemn mărunțit etc.) sau corpuri de umplutură din material plastic, ceramică, porțelan, sau alte materiale asemănătoare.

În funcție de debitul de apă descompunerea biochimică a substanțelor dăunătoare poate avea loc în biofiltre, biosisteme de spălare sau bioreactoare cu filtru cu picurare.

În biofiltru, aerul uzat care urmează să fie epurat curge prin substratul umed, colonizat cu microorganisme (de regulă substanțe naturale), care asigură în același timp nutrientii necesari microorganismelor. Aerul uzat trebuie să fie saturat cu aburi. Dacă aceast'ă condiție nu este îndeplinită datorită modului de obținere a aerului uzat, va fi nevoie de o umidificare a aerului uzat înainte ca acesta să intre în biofiltru sau materialul de filtrare trebuie să fie echipat cu un dispozitiv de stropire. În cazul de față avem de a face cu un astfel de dispozitiv.

În biofiltru are loc absorbția compușilor de substanțe dăunătoare și în continuare descompunerea microbiană a acestora. În principal, biofiltrele sunt utilizate pentru reducerea mirosului aerului uzat ușor încărcat cu astfel de mirosuri, sau pentru descompunerea substanțelor dăunătoare greu solubile în apă.

În biosistemele de spălare substanțele dăunătoare sunt absorbite mai întâi de un fluid spălare (de regulă H20) care urmează să fie regenerat apoi într-un bioreactor, prin descompunerea microbiană a substanțelor dăunătoare dizolvate. În biosistemele de spălare, marea majoritate a microorganismelor formează o suspensie și nu sunt imobilizate pe un substrat, cum se întâmplă în cazul biofiltrelor. În biosistemele de spălare se descompun doar compușii gazelor dăunătoare ușor solubile în apă.

Un bioreactor cu filtru cu picurare conține atât componentele unui biofiltru (microorganismele sunt imobilizate pe corpuri de umplutură sau pe alte substraturi), cât și componentele unui biosistem de spălare (o parte a microorganismelor formează o suspensie).

6.2 Descrierea generală a funcționării instalației de desulfurizare

Instalația servește la reducerea conținutului de acid sulfhidric din biogazul rezultat din etapa anaerobă a stației de epurare din București. Conținutul de acid sulfhidric din biogazul/gazul epurat produs depinde de substraturile utilizate la stația de epurare și din acest motiv variază de la caz la caz. Pentru dimensionarea instalației de desulfurizare, firmele S.C. IRIDEX GROUP și TS GmbH au convenit asupra unei valori maxime a conținutului de H2S – care trebuie adoptată – de 1.500 ppm (corespunzător unui procent volumic de 0,15 respectiv o concentrație de cca. 2.250 mg/m3) în cazul unui flux volumic maximal de biogaz de 3000 Bm3/h (Bm3/h de reqim fm3/h] la cca. 30-35 °C). Principalii compuși ai biogazului sunt metanul și dioxidul de carbon. Diferitele bacterii au capacitatea de a transforma acidul sulfhidric — prin faza intermediară a sulfului elementar — prin aportul de oxigen — în sulfat.

Ecuațiile reacțiilor chimice corespunzătoare sunt prezentate în schema următoare:

Oxidarea directă a acidului sulfhidric prin care se obține sulfat

H2S + 2 02 ––––––→ H2SO4

Oxidarea sulfatului, cu sulf elementar ca produs intermediar

2H2S + O2 ––––––→ 2S + 2 H2O

2S + 2 H2O + 3 O2 ––––––→ 2 H2SO4

La alimentarea cu oxigen, trebuie evitată formarea unui amestec exploziv de gaz în bioreactorul cu filtru cu picurare (procent volumic de cca. 5-15 biogaz/ gaz epuratIn aer). Bacteriile utilizate folosesc ca sursă de carbon dioxidul de carbon. Acesta se găsește în biogaz într-un procentaj maxim de 35 %, astfel nu este nevoie de introducerea suplimentară a acestuia în sistem.

Gazul epurat provine din faza anaerobă a instalației de eura a fost amplasată pe un fundament. Instalația de desulfurizare Gazul este transportat la instalația de desulfurizare printr-o conductă de gaz (DN=250).

Compușii biogazului:

Tabelul 6.1 Datele tehnice privind fluxul volumic de gaz de epurare

6.3 Descrierea procesului de separare

Instalația de desulfurizare servește la eliminarea acidului sulfhidric conținut de gazul de epurare. Acidul sulfhidric este un gaz extrem de toxic și cu un puternic efect de corodare, care prin ardere se transformă în dioxid de sulf. Regulamentul TA-Luft definește valori limită pentru evacuarea acestei substante dăunătoare în atmosferă. În cazul acidului sulfhidric se prevede o concentratie de 4 Mg/m3, iar pentru dioxidul de sulf valoarea de 15 mg/m3 . În cazul unei concentrații medii de cca. 4.000 ppm (Părți pe milion) — valoarea corespunzătoare este de cca. 6.000 mg/m3 — se va evacua în atmosferă cca. 40.200 mg/m dioxid de sulf.

Rolul instalației de desulfurizare constă în reducerea acidului sulfhidric sub pragul de 300 mg/m3 (respectiv 200 ppm), astfel încât, agregatele următoare (BHKW) să fie expuse la sarcini extrem de reduse, efectul coroziv să fie nesemnificativ, și să se evite avarierea catalizatorului. După trecerea prin reactor, gazul curățat are o umiditate relativă de 100 % (absolut > decât 40 g H20/m3 gaz) și o temperatură între 29 și 32 °C. Din acest motiv, gazul ar trebui răcit până ajunge la separatorul de condensat sau cel puțin condus printr-un separator de condensat (material plastic).

Principalul criteriu impus procesului de desulfurizare îl constituie selectivitatea acestuia, ceea ce înseamnă că din biogaz se va îndepărta doar acidul sulfhidric. 1n anumite condiții, se poate dovedi avantajoasă și o reducere a conținutului de dioxid de carbon, dacă prin aceasta se îmbunătățește calitatea biogazului și se reduce cantitatea dioxidului de carbon evacuat în atmosferă. În timpul acestei proceduri se profită printre altele de pe urma extrem de diferiților factori de solubilitate ai compușilor de gaz, astfel realizându-se separarea selectivă a acidului sulfhidric. Astfel, componentul principal al biogazului, metanul de ex. la o temperatură de 25°C dispune de un coeficient HENRY de 80 de ori mai mic (coeficient de solubilitate a gazelor în apă) decât acidul sulfhidric. Luând în considerare timpii de întârziere menționați în pasajul 2, s-a constatat faptul că metanul trece aproape 100 % prin instalația de desulfurizare.

Bacteriile Thiobacillus și Sulfolobus — utilizează dioxidul de carbon ca sursă de carbon. Acest lucru duce la reducerea procentajului de dioxid de carbon din biogazul care urmează să fie obținut. În calitatea biogazului, deoarece, azotul din aer va străbate inert pasajul de filtrare. În timpul parcurgerii coloanei bioreactorului, continutul absolut de apă al biogazului brut se va reduce la fel, datorită răcirii la cca. 30°C, astfel încât răcitorul de gaz montat după reactor va trebui setat la o temperatură de cca. 30°C.

În bioreactorul cu filtru cu picurare (B1), fabricat din material PP (material plastic de tip polipropilenă) parțial rezistent la razele UV cu un adaos la grosimea peretelui UV de 2-3 mm; culoare după scara RAL 7032 –> bej cu TR (seivește ca centrală tehnică – spațiu tehnic) fabricat de asemenea din PP și neizolat. se află corpurile de umplutură din PP (DN=180-200), pe care se vor popula, respectiv s-au populat microorganismele. În mod special, aici este vorba de microorganismele din familia Thiobacillus (Thiooxidans și Thlopanis) și Sulfulobus, care vor fi livrate la punerea in functiune a instalației de către TS GmbH. Bazinul a fost montat pe un fundament realizat de constructor. Planul fundarnentului și desenul bazinuIui au fost inmănate firmei S.C. IRIDEX GROUP in faza de proiectare. Volumul bazinului in stare goală este de cca. 145 m3. Biogazul va fi aspirat prin coloana bioreactorului (B1) de sus in jos datorită presiunii proprii a bazinului de fermentare din amonte (maxim 100 mbar) și datorită suflantei de biogaz amplasată in aval.

În acest scop suspensia de microorganisme va fi introdusă in curent continuu. Transportul suspensiei se realizează cu o pompă rezistentă la acizi, cu cuplaj magnetic. Capacitatea instalată a pompei este de 5,5 kW. Pompa funcționează permanent, și este conectată la un opritor de urgență cu cavitație (contact READ la debitmetrul cu funcționare pe principiul corpurilor plutitoare (FIAS' 009.1; DFM 350). 1n acest scop fluxul volumic de circulație al suspensiei va fi măsurat de un debitmetru care funcționează pe principiul corpurilor plutitoare.

Acidul sulfhidric din biogaz va fi absorbit mai întăi de corpurile de picurare/bioreactor cu filtru cu picurare și transferat la faza fluidă. Biogazul va fi dizolvat in suspensie sub formă de ioni de HS. În această formă acidul sulfhidric poate fi asimilat și oxidat de către microorganisme. Pentru alimentarea și evacuarea gazului s-au instalat conducte pentru biogaz (de către constructor) cu diametrul nominal de DN=400.

Sub influența oxigenului, acidul sulfhidric după oxidare se transformă în sulf elementar respectiv în sulfat. Ca sursă de carbon servește CO2. Temperatura optimă se situează între valorile 30 și 31oC, valoarea optimă a pH-ului este de 2,5-3. În scopul reducerii cantității de apă proaspătă/apă reziduală din instalația de desulfurizare, pentru operarea instalației s-a ales o valoare pH (valoare nominală) între 1,6 – 1,8. Bacteriile Thiobacillus sunt flagelate având o formă alungită, ca niște bețișoare, care în general se multiplică în condiții sterile de creștere în laboratoare.

Datorită însă a unei valori PH foarte joase, este posibilă totuși creșterea în condiții nesterile, dat fiind faptul că doar puține microorganisme sunt capabile să tolereze valori de PH atât de scăzute.

Pentru înoculare bioreactorului cu filtru cu picurare cu o astfel de cultură de amestec s-a ales urmatoarea metodă: se utilizeaza nămol din instalație de epurare și o cultură pură de Thiobacillus (cca. 250-300l). În plus se mai absoarbe în recipient o cantitate de inoculare de cca. 200l prin racordul furtunului pe partea de absorbție a pompei.

Valoarea pH a suspensiei de microorganisme (cultură de inoculare, cultură pură) in starea de inoculare este de cca. 3. În scopul alimentării cu aer se pornește suflanta de aer. În această fază, în instalație trebuie asigurată pe căt posibil cantitatea optimă de aer (10-12 % pentru debitul de biogaz). Această etapă durează cca. 2 săptărnăni. De preferat ar fi, ca să se pună imediat la dispoziție o sursă de sulf (adică biogaz), pentru ca organismele să poată efectua schimbul de substanțe.

CAPITOLUL VII

CALCUL ESTIMATIV AL PRODUCȚIEI DE GAZ DE DEPOZIT DE DEȘEURI

Modelul de emisii de gaze din depozitele de deșeuri (LandGEM) este un instrument de estimare automată cu un sistem de estimare a emisiilor de gaze de eșapament interfața Microsoft Excel care poate fi utilizată pentru estimarea ratelor de emisie pentru totalul gazelor de deșeuri, metanul, dioxidul de carbon, compușii organici nemetanici și poluanții atmosferici individuali din depozitele de deșeuri municipale solide.

Acest ghid oferă îndrumări pas-cu-pas pentru utilizare, această aplicație software, precum și o anexă care conține informații de fundal despre baza tehnică a LandGEM. LandGEM poate utiliza fie date specifice fiecărui site pentru a estima emisii sau parametri impliciți dacă nu sunt disponibile date specifice site-ului.

Modelul conține două seturi de parametri impliciți, valori implicite CAA și valori implicite pentru inventar. Valorile implicite ale CAA sunt pe baza regulamentelor federale privind depozitele de deșeuri menajere prevăzute de Legea aerului curat (CAA) și pot să fie utilizat pentru a determina dacă un depozit de deșeuri este supus cerințelor de control ale acestora reguli. Invaliziile inventarului se bazează pe factorii de emisie din Compilația EPA din factorii de emisie poluanți atmosferici (AP-42) și pot fi utilizați pentru a genera estimări ale emisiilor pentru utilizarea în inventarele de emisii și permisele de aer în absența datelor de testare specifice sitului.

Ecuația ratei de descompunere la primul ordin:

(7.1)

unde:

QCH4 = generarea anuală de metan în anul de calcul (m3 / an);

I = creșterea timpului de 1 an Mi = masa deșeurilor acceptate în al i-lea an (Mg);

N = (anul calculului) – (anul inițial de acceptare a deșeurilor) tij = vârsta secțiunii j pentru masa deșeurilor Mi acceptată în al i-lea an (ani zecimale, de exemplu, 3,2 ani);

J = increment de timp de 0,1 ani;

K = rata generării de metan (anul 1);

Lo = capacitatea potențială de generare de metan (m3 / Mg).

LandGEM se bazează pe o ecuație de rată de descompunere de ordinul întâi pentru cuantificarea emisiilor provenite de la descompunerea deșeurilor depozitate în depozitele de deșeuri solide municipale (MSW). Software-ul oferă o abordare relativ simplă pentru estimarea emisiilor de gaze de deșeuri. Modelul implicit se bazează pe datele empirice din depozitele de deșeuri din S.U.A. Datele din testele de teren pot fi de asemenea utilizate în locul setărilor implicite ale modelului, atunci când acestea sunt disponibile. Îndrumări suplimentare privind metodele de testare APE, regulamentul privind Clean Air Act (CAA) și alte orientări privind emisiile de gaze și cerințele tehnologiilor de control.

LandGEM este considerat un instrument de screening – cu cât datele de intrare sunt mai bune, cu atât estimările sunt mai bune. Deseori, există limite cu datele disponibile privind cantitatea și compoziția deșeurilor, variațiile în proiectare și practicile de exploatare în timp și schimbările apărute în timp care afectează potențialul de emisii. Modificările aduse operațiunilor de depozitare a deșeurilor, cum ar fi funcționarea în condiții umede prin recircularea levigatului sau alte adiții lichide, vor conduce la generarea mai multor gaze într-un ritm mai rapid. Implicațiile pentru estimarea emisiilor pentru acest tip de operațiune sunt în curs de elaborare pentru a include în LandGEM, împreună cu defecțiunile pentru depozitele convenționale (fără leșate sau adaosuri lichide) pentru dezvoltarea stocurilor de emisii și determinarea aplicabilității CAA.

CARACTERISTICI DE DEPOZITARE

Depozitul de deșeuri pentru anul 2000

Anul închiderii anvelopei (cu limita de 80 de ani) 2022

Anul real de închidere (fără limită) 2022

Modelul trebuie să calculeze anul de închidere? Nu

Capacitatea de proiectare a deșeurilor scurte de tone

PARAMETRII MODELULUI

Rata de generare a metanului, k 0,050 an-1

Capacitatea potențială de generare a metanului, Lo 100 m3 / Mg

Concentrația NMOC de 4000 ppmv ca hexan

Conținut de metan 50% din volum

Gaze / poluanti selectați

Gaz / poluant # 1: Total gaz de evacuare

Gaz / poluant # 2: metan

Gaz / Poluant # 3: Dioxid de carbon

Gaz / poluant # 4: NMOC

Tabel 7.1 Ratele de acceptare a deșeurilor

Tabel 7.2 Parametrii poluanților

Grafice pentru producția de gaz de depozit

În primul grafic se poate observa creșterea concentrației gazului de depozit până la nivelul maxim in anul 2023, depozitul având o producție de 4.500 m3.

După anul 2023 concentrația de biogaz din depozitul de deșeuri va avea un declin lent până în momentul în care depozitul nu v-a mai produce suficient gaz de depozit pentru cogenerarea în energie și temperatură produsă de motoarele cu ardere înternă.

Acest grafic reprezință doar o estimare a producției gazului de depozit în cadrul unui centru de management al deșeurilor, valorile putând fi mult mai mari, în funcție de cantitatea de deșeuri compostabile depozitate.

Grafic 7.1 Variația emisiilor de gaze în timp într-un depozit de deșeuri

În cel de-al doilea se poate observa o creștere a concentrațiilor de gaze din depozit, acest fapt datorându-se cantității de deșeuri comostabile care a fost mărită cu 25% față de primul grafic.

Grafic 7.2 Variația concentrației de gaz

Grafic 7.3 Valorile cele mai aproape de adevăr în calcului estimativ

Conform graficului 3, concentrațiile de gaze de depozit sunt cele reale si cele mai plauzibile într-un astfel de calcul estimativ al cantității de gaz generate de un depozit de deșeuri.

Tabel 7.3 Rezultate preluate din calculul estimativ al producției de gaz de depozit dintr-un depozit de deșeuri

CONCLUZII

Uniunea Europeană a stabilit o serie de ținte climatice și energetice care se dorește să fie îndeplinite până în 2020, cunoscute sub numele de ”20-20-20”.

Acestea sunt:

o reducere a emisiilor UE de gaze cu efect de seră de cel puțin 20% sun nivelurile din 1990;

20% din consumul UE de energie să vină de la surse regenerabile;

o reducere de 20% în consumul de energie primară comparative cu nivelurile prognozate, să fie atinsă prin îmbunătățirea eficienței energetice.

Proiectele de biogaz necesită în continuare costuri de investiții ridicate iar veniturile provin în principal de la sistemul de tarifare a prețurilor pentru producția de energie electrică.

La nivelul României, problema unei producții de gaz de depozit care să aibe rezultate cât mai bune și productive în procesul de cogenerare al acestuia îl constituie managemenetul deșeurilor pe care nu se pune foarte mare accent. România generează în continuare din ce în ce mai multe deșeuri, fară a crește procentul de valorificare, reutilizare sau reciclare al acestora.

Tema acestui proiect de diplomă se axează pe problematica de actualitate din România, legată de ecologizarea depozitelor de deșeuri, astfel încât să fie asigurate serviciile de salubrizare, colectare și tratarea reziduurilor în majoritatea aglomerărilor umane, care reprezintă și obiectul Stategiei Naționale de Gestionare al Deșeurilor.

Din studiul documentar parcurs pentru realizarea acestei lucrări de diplomă, se desprind următoarele concluzii generale:

pentru construirea depozitelor de deșeuri se țin cont de mai multe crterii legate de zona de construcție si hidrologia apelor subterane;

fiecare centru de managemenet integrat al deșeurilor are nevoie de: o stație de sortare, stație de tratare a levigatului, stație de captare a gazului de depozit și de o bună impermeabilizare a depozitului;

cea mai utilizată metodă de eliminare a deșeurilor în România este în continuare depozitarea acestora;

cele mai utilizate procedee pentru neturalizarea și valorificarea deșeurilor sunt: depozitarea, compostarea, incinerarea, piroliza și fermentarea anaerobă;

managementul integrat al deșeurilor urmărește îmbinarea celor mai potrivite metode de colectare, transport, tratare, reciclare, eliminare a deșeurilor în scopul dezvoltării durabile;

în vederea închiderii depozitului, acesta trebuie etanșat, iar după închidere monitorizat.

În lucrarea prezentată, a fost efectuat un calcul etimativ al producției de gaz de depozit, arătând astfel grafic creșterea și declinul în timp a biogazului dintr-un depozit de deșeuri.