Raport Cercetare Stiintifica 3 [301790]

CUPRINS

CAPITOLUL 1

[anonimizat]. [anonimizat] o [anonimizat] (Sowers, 1973),[5].

Predicția de tasare a deșeurilor este unul dintre parametrii importanți care afectează proiectarea și întreținerea depozitelor de deșeuri bioreactoare.

[anonimizat] a tasării depozitelor de deșeuri reprezintă o adevărată provocare. [anonimizat], adăugarea de enzime de peroxidază de soia (SBP) și fracțiunea de materie organică în deșeurile solide municipale (MSW) trebuie să se reflecte în parametrii oricărui model utilizate pentru a prezice tasarea MSW. În această lucrare a fost elaborat un model de tasare indus de biodegradare care încorporează câțiva parametri. Datele de tasare a cercetătorilor au fost folosite pentru a estima valorile parametrilor cu două abordări diferite; primul a [anonimizat] a [anonimizat], de faza anaerobă.

Rata de tasare inițială care a avut loc în condiții aerobe a fost mai mare decât cea în condiții anaerobe. Parametrii au crescut odată cu creșterea concentrației de enzime și cu prezența nămolului în ambele etape aerobe și anaerobe.Creșterea conținutului organic al MSW a dus la creșterea ratei biodegradării și a tasării. Acest lucru s-a reflectat pe valorile mai mari ale parametrilor comparativ cu valorile lor în absența deșeurilor organice, [4].

Depozitarea deșeurilor este o metodă comună de eliminare a deșeurilor municipale solide. [anonimizat] a levigatului, și înveliș final. [anonimizat]. Loturile externe includ înveliș de zi cu zi a solului, [anonimizat], cum ar fi clădirile și drumurile. Tasarea deșeurilor solide municipale este atribuită în felul următor:

[anonimizat], și prăbușirea spațiilor goale;

[anonimizat];

[anonimizat];

descompunerea biologică a materialelor organice în funcție de timpul de umiditate și cantitatea de organice actuală în deșeuri [5].

CAPITOLUL 2

DESCRIEREA AMPLASĂRII ÎN ZONĂ A [anonimizat] (clasa b). Acesta va fi amplasat la cel puțin 1.000 [anonimizat] a vânturilor, în raport cu așezările umane sau cu alte obiective ce pot fi afectate de emisii de poluanți în atmosferă, [3].

Fig. 2.1. Structura și componența unui depozit ecologic de deșeuri, [6]

Deasemenea depozitul va fi amplasat în aval de sursele de alimentare cu apă din subteran, va fi asigurat contra inundațiilor, pentru a se evita în fectarea apei și descompunerea anaerobă a reziduurilor și va fi realizat mai ales pe nisipuri nealuvionare pentru a nu exista riscul acumulării de apă la baza depozitului, care împiedică fermentația aerobă a reziduurilor. Depozitul nu se va amplasa în zone în care distanța dintre nivelul pânzei freatice și partea cea mai de jos a fundului depozitului este mai mică de 3 m, cu excepția cazului în care există implementat un sistem de control al nivelului apei subterane. În acest caz, distanța de separare minimă este de 1,5 metri. Nu se va amplasa depozitul deasupra unui strat acvifer care constituie singura sursă de apă potabilă în zonă. Nu se va amplasa depozitul la distanțe mai mici de 300 metri față de sursele de captare a apei potabile aflate în zonă și nu poate fi amplasat la o distanță mai mică de 60 de metri, măsurată pe orizontal, de o apă de suprafață sau orice teren care este utilizat de un sistem public de captare a apei pentru controlul surselor de apă potabilă,[3].

CAPITOLUL 3

CALCULUL PARAMETRILOR PRINCIPALI AI DEPOZITELOR ECOLOGICE PENTRU DEȘEURI SOLIDE

3.1. Date referitoare la localitatea deservită la depozitul ecologic de deșeuri solide

Numărul de locuitori ai localității deservite de depozitul ecologic de deșeuri solide este de 80000 de locuitori.

Tabelul 3.1. Datele inițiale ale proiectului

Suprafața specifică pe cap de locuitor a localităților, cu valori recomandate între 0,005-0,02 ha/loc. Am ales suprafața specifică pe cap de locuitor să fie de 0,0115 ha/loc, [2].

Fig.3.1. Sisteme funcționale ale unui depozit de deșeuri, [7]

3.2. Evaluarea cantitativă a deșeurilor produse în localitate

Indicii caracteristici producerii diferitelor categorii de deșeuri în localitate sunt următorii:

Indicele mediu (Imed) de producere a deșeurilor menajere, cu valori recomandate întrev 0,7-1,1 kg/loc.zi, am ales să fie de 0,9 kg/loc.zi.

Capacitatea fizică medie de producere a deșeurilor asimilabile celor menajere pe diferite categorii de clădiri (administrative, industriale, magazine, restaurante, școli, grădinițe, hoteluri, etc.) cu valori recomandate de 80-90 t/zi pentru o populație de circa 80000 de locuitori, astfel încât capacitatea fizică medie de producere a deșeurilor (Tmed) am ales să fie de 85 t/zi.

Indicele de producere a deșeurilor asimilabile celor menajere(Isi) am ales să fie 1,2 din valorile recomandate care sunt între 1,2-1,3.

Cantitatea zilnică de deșeuri rezultate din construcții (Qc), care într-o localitate de circa 80000 de locuitori se apreciază a fi de aproximativ 14 t/zi (corespunzător la 250 mc/lună)

Cantitatea zilnică de deșeuri voluminoase (Qv), care într-o localitate cu o populație de circa 80000 de locuitori se apreciază a fi de aproximativ 0,0164 t/zi (corespunzător la 0,5 t/lună).

Indicele mediu de producere a deșeurilor în grădini (spații verzi, parcuri, alei, zone verzi, etc.) a cărui valoare se apreciazăîntre 3,5-7 kg/zha.zi și am ales Ig= 4,75, iar indicele mediu de producere a deșeurilor stradale, a cărui valoare se apreciază între 35-55 kg/ha.zi, am ales Isp=45.

Cantitatea specifică pe cap de locuitor de deșeuri industriale (Qind) care se pot depozita în depozite ecologice, a cărei valoare se apreciază între 0,5-1 kg/loc, aleg să fie de0,75 kg/loc,[2].

Fig.3.2. Schema sistemului de impermeabilizare, [1]

Evaluarea cantitativă a deșeurilor produse în localitate se face prin:

Determinarea cantității zilnice de deșeuri menajere,[1]:

Determinarea cantității medii zilnice de deșeuri menajere Qmen se face cu relația:

Qmen=N x Imed x 0,001 (t/zi) (3.1)

unde: N este numărul de locuitori deserviți, iar Imed este indicele mediu de producere a deșeurilor menajere; 0,001 este un coeficient de transformare a unității de măsură.

Deci Qmen=72 t/zi

Determinarea cantității zilnice de deșeuri asimilabilecelor menajere(Qa),[1]:

Qa= (t/zi) (3.2)

unde: Ti este capacitatea fizică pe diferite tipuri de clădiri (administrative, industriale, magazine, restaurante, școli, spitale, grădinițe, hoteluri); în funcție de populația activă Tmed 80-90 t/zi pentru o populație de 80000 locuitori; Isi – indicele de producere a deșeurilor asimilabile celor menajere, care poate fi considerat în limitele Isi1,2-1,3.

Având cantitatea totală de reziduuri menajere necesară a se depozita zilnic și luând în considerare ca masa volumică globală = 150 300 kg/ pentru țara noastră, volumul reziduurilor colectate zilnic, la locul de colectare a acestora, se calculează cu relația:

= (/zi) (3.3)

unde: Qmen reprezintă cantitatea zilnică de reziduuri menajere colectate, în kg/zi; – masa volumică a reziduurilor la locul de colectare, în kg/. La fel se calculează și pentru deșeurile asimilabile.

Deci Qa=170 t/zi.

Determinarea cantității zilnice de deșeuri rezultate din construcții (Qc), [1]:

Pentru o localitate cu circa 80.000 locuitori, se poate estima de 250 /luna22,4 t/zi.

Determinarea cantităților de deșeuri voluminoase (Qv) ,[1]:

Determinarea se face statistic, în funcție de datele furnizate de către societățile de colectare (se estimează 0,026 t/zi la circa 80.000 locuitori).

Determinarea cantității de deșeuri rezultate din grădini (Qg), [1]:

Qg=Sg x Ig (t/zi)= 0,874 t/zi (3.4)

unde: S este suprafața curățată (contractată a se curăța) în ha; Ig- indicele mediu de producere a deșeurilor de grădină, în kg/ha/zi; Qg – deșeurile produse în parcuri, alei, spații verzi; dacă nu există data se poate estima ca deșeurile din grădini reprezintă1,1 – 1,3% din cantitatea de deșeuri menajere colectate de la populație.

Determinarea cantităților de deșeuri stradale (Qs), [1]:

Qs= (t/zi) (3.5)

unde: Qs este cantitatea zilnică a deșeurilor stradale colectate de pe suprafața contractată în kg/zi; Ss- suprafața (străzi și trotuare) curățate în ha; Is.i – indice mediu de producere a deșeurilor stradale, în funcție de natura îmbrăcăminții stradale (Qs1 =Ss x Is1) și de numărul de locuitori (Qs2= Ss x Is2 x N), în kg/ha/zi; Is1 = 0,1 -0,25 îmbrăcăminte asfalt – pavaj cu bolovani de râu; Is2 = (3-8)xkg/ha/zi.

Cantitatea de deșeuri stradale se poate estima și în funcție de cantitatea zilnică de deșeuri menajere, considerându-se un indice de producere a deșeurilor stradale, în raport cu deșeurile menajere Is.m =0,2:

Qs.zi = Is.m x Qzi (t/zi)= 14,49 t/zi (3.6)

Reziduurile stradale se colectează separat, acestea nefiind supuse compactării în mijloacele de transport.

Calculul cantității de deșeuri industriale (Qind), [1]:

Qind=(t/zi) = 60 t/zi (3.7)

unde:-suma tuturor sectoarelor industriale ce desfășoară activități în localitate și care generează deșeuri ce pot fi depozitate la depozitul de deșeuri municipale. Cantitatea deșeurilor de la întreprinderile industriale se poate calcula prin aproximație, considerând căanual unui om îi revine 0,5 – 1 kg din ele plus reziduurile de producție formate la întreprindere. Pentru acestea se poate considera un procent din cantitatea de deșeuri menajere sau se pot neglija, considerându-se că aceste deșeuri se recuperează în vederea reciclării și reutilizării.

Determinarea cantităților de deșeuri urbane zilnice (Qu), [1]:

(3.8)

unde: Qu este cantitatea totală de deșeuri în t/zi; Qi- cantitatea pe categorii de deșeuri în t/zi.

Cantitatea de deșeuri menajere urbane produse anual (Qan), [1]:

Qan=Qu x 365 (t/an)=1,24 x t/an (3.9)

unde: Qan reprezintă suma tuturor cantităților de reziduuri menajere, stradale, industriale, în /an, din anul de bază.

Determinarea volumului de deșeuri urbane produse zilnic în localitate(Vrez), [2]:

Masa volumică (densitatea), adică ρdp [kg/] a deșeurilor produse în localitate la locurile de colecatre are valori recomandate între 150-300 kg/. Astfel că se impune ρdp=200 kg/.

Volumul de deșeuri urbane produse zilnic se determină cu relația următoare:

Vrez= (3.10)

Determinarea volumului de deșeuri urbane depozitate și compactate zilnic în depozitul ecologic de deșeuri solide (Vdepzi), [2]:

Masa volumică (densitatea)ρdc [kg/] a deșeurilor depozitate și compactate zilnic în depozitul ecologic de deșeuri solide are valori recomandate între 700-800 kg/. Se impune ρdc să fie de 800 kg/. Volumul de deșeuri depozitate și compactate zilnic în depozitul de deșeuri solide se determină cu relația:

Vdepzi=Vrez=424,738 (3.11)

Determinarea volumului de deșeuri urbane depozitate și compactate anual în depozitul ecologic de deșeuri solide (Vdepan) ,[2]:

Volumul de deșeuri depozitate și compactate anual în depozitul de deșeuri solide se determină cu relația:

Vdepan=365⋅Vdepzi=1,55 x . (3.12)

Planul de funcționare a unui depozit trebuie să conțină indicații referitoare la modul de depozitare, inclusiv la mărimea compartimentelor (celulelor), care trebuie să fie cât se poate de mică, pentru a reduce cantitatea de levigat colectată. Pentru buna gestionare a spațiului celulelor de depozitare, acestea se împart în raster de maximum 2500.

Dupa umplerea completă și nivelarea unei celule de depozit, se va instala imediat sistemul de închidere. În perioada în care se prognozează cele mai mari tasări (3-5 ani pentru deșeurile menajere) se poate utiliza o acoperire provizorie, din pământ. Stratul de pământ pentru acoperire trebuie să aibă o grosime de 30-50 cm; pe el se plantează gazon,[1].

3.3. Stabilirea parametrilor dimensionali ai depozitului ecologic pentru deșeuri solide,[2]

Date inițiale privitoare la dimensionarea depozitului ecologic pentru deșeuri solide

Durata de exploatare a depozitului ecologic pentru deșeuri solide recomandă să se folosească valori recomandate între 10-25 ani, (am ales Dex=23 ani).

Raportul c al laturilor secțiunii orizontale a depozitului (L/l) de la suprafața terenului pe care a fost înființat, cu valori cuprinse între 1-3, (c=2).

Adâncimea h1[m] părții sapate a depozitului ecologic de deșeuri, cu valori recomandate între 3-10 m, (h1=8).

Înălțimea h2 [m] a supraînălțării a depozitului ecologic, cu valori recomandate între 10-20 m, h2=16.

Unghiul αg[] de înclinare a suprafețelor laterale ale părții sapate a depozitului ecologic față de secțiunea orizontale de la suprafața terenului a depozitului, cu valori recomandate între 18-20, .

Unghiul βg[] de înclinare a suprafețelor laterale ale supra înălțării depozitului ecologic față de secțiunea orizontală de la suprafața terenului a depozitului, cu valori recomandate între 14-18, βg=16.

Determinarea volumului necesar al depozitului ecologic pentru deșeuri solide,[2]

Volumul Vndeds [] necesar al depozitului ecologic pentru deșeuri solide se determină cu relația:

Vndeds-365⋅Dex⋅Vdepzi= 3,566 x (3.13)

Transformarea valorilor unghiurilor α și β din grade în radiani,[2]

Transformarea valorilor unghiurilor de înclinare α și β din ] în [rad] se face cu următoarele relații:

α=αg=0,314 [rad] (3.14a)

β=βg=0,279 [rad] (3.14b)

Determinarea parametrilor dimensionali ai secțiunii orizontale, de la suprafața terenului, a depozitului ecologic pentru deșeuri solide,[2]

Lățimea l[m] a secțiunii orizontale de la suprafața terenuilui a depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

l=sol=352,866 m

Lungimea L [m] a secțiunii orizontale de la suprafața terenului a depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

L= c⋅l=705,732 m (3.15)

Suprafața necesară a secțiunii orizontale de la suprafața terenului a depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

Snec=L⋅l=2,49 x (3.16)

Suprafața necesară a secțiunii orizontale de la suprafața terenului a depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

Snecha=⋅Snec=24,903 ha (3.17)

Fig. 3.3. Exemplu de dimensionare a unui spațiu de depozitare, [1]

Determinarea parametrilor dimensionali ai zonei sapate a depozitului ecologic pentru deșeuri solide, [2]

Lățimea l1 [m] a bazei zonei sapate a depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

l1=l-=303,623 m (3.18)

Lungimea L1 [m] a bazei zonei sapate a depozitului pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

L1=L-=656,489 m (3.19)

Suprafața bazei zonei sapate a depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

Sb1=L1⋅l1=1,993 x (3.20)

Suprafața laterală a zonei sapate a depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

Slat1==6,14 x (3.21)

Determinarea parametrilor dimensionali ai supraînălțării depozitului ecologic pentru deșeuri solide,[2]

Lățimea [12] m a bazei supraînălțării depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

l2=l-=241,269 m (3.22)

Lungimea L2 [m] a bazei supraînălțării depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

L2=L-=594,135 m (3.23)

Suprafața Sb2 [] a bazei supraînălțării depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

Sb2=L2⋅l2 = 1,433 x (3.24)

Suprafața Slat2 [] lateral a supraînălțării depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația:

Slat==1,304 x (3.25)

Compartimentarea depozitului ecologic

Planul de funcționare a unui depozit de deșeuri conține un plan referitor la modul de depozitare. Mărimea celulelor sau a spațiilor depozitelor de deșeuri trebuie să fie cât se poate de redusă, pentru a scădea cantitatea de levigat care se formează și care trebuie colectată, [1].

Fig. 3.4. Dimensiunile celulei de depozitare și acoperirea periodică a deșeurilor urbane, [1]

Celula de depozitare poate fi construită și fără acoperirea bazei cu rețea de drenuri colectoare, ci numai cu strat colector de drenaj către unul din capetele celulei, din care apoi, fie gravitațional, fie cu pompe de lichid se face extragerea levigatului colectat și transmiterea către stația de epurare, [1].

Deșeurile descărcăte se nivelează imediat după descărcare și se compactează, deoarece creează posibilitatea depozitării unei cantități mai mari de deșeuri și minimizează fenomenele de tasare pe termen scurt.

Amenajarea depozitului se face în forma de cuvă cu taluzuri perimetrale astfel încât să nu fie posibilă deversarea de ape contaminate sau preluarea de deșeuri în afara celulei de depozitare.

Delimitarea zonelor de lucru se poate realiza în două feluri:

prin spații de descărcare (celule), delimitate cu pereți despărțitori (digulețe) între care se depozitează deșeuri, având dezavantajul unui material inert suplimentar pentru pereți care pot afecta circulația corespunzătoare a levigatului și a gazului;

prin marcaje temporare, metoda care necesită un control mai strict pentru că deșeurile să nu se descarce în afara zonelor de lucru, [1].

Fig.3.5. Panta fundului celulei pentru colectarea levigatului dintr-un singur punct, [1]

Există pericolul apariției tasărilor diferențiale la limita dintre două celule, a deșeurilor, sau la contactul cu pereții depozitului, mai ales în cazul deșeurilor urbane bidegradabile, situație care se poate ameliora prin realizarea de grosimi suplimentare de material de acoperire. Este necesar ca profilul final al depozitului să îndeplinească anumite cerințe privind panta suprafețelor, corelat cu tipul deșeurilor depuse și cu încadrare în peisaj.

Deșeurile municipale biodegradabile nu sunt admise la depozitare în aceleași celule cu deșeurile periculoase stabilizate care, după unele operații de tratare au căpătat caracter nepericulos. Materialele de construcție sau alte deșeuri similar cu conținut de azbest pot fi acceptate în depozitele de deșeuri nepericuloase, cu condiția depozitării numai în celule separate, amenajate corespunzător.

Utilizarea altor categorii de materiale de acoperire, precum foliile plastic și țesăturile din fibre, trebuie să fie aprobată pentru fiecare caz de către autoritatea competent de protecția mediului. Aceste materiale de acoperire se îndepărtează înainte de a continua depozitarea, ele putând să fie reutilizate.

Imediat după umplerea completă cu deșeuri, nivelarea și compactarea deșeurilor dintr-o celulă de depozit, se aplicăun sistem de impermeabilizare, înainte de închiderea definitivă a depozitului.

Având în vedere execuția etapizată a întregului depozit acesta va fi structurat pe mai multe microcelule astfel încât să existe capacitate de depozitare proiectată pe o perioadă de exploatare de câțiva ani, iar celelalte construcții privind evacuarea și colectarea apelor meteorice, sistemul de drenaj, puțurile de monitorizare să funcționeze la parametrii maximi proiectați. După ce prima celulă va fi construită și atinge aproximativ 75% din capacitate se va trece la construirea celulei a doua cu toate sistemele de impermeabilizare, stratul de drenaj și rețele de conducte de drenaj proiectate pentru a putea fi pregătită anticipat în vederea recepționării conform programului de control al calității lucrărilor și apoi depozitării deșeului. În acest mod se continuă a se executa etapizat lucrările necesare celulei 2 și 3 până la atingerea formei, volumului, cât și a condițiilor tehnice proiectate, urmărindu-se realizarea următoarelor lucrări,[1].

Compartimentarea depozitului ecologic pentru deșeuri solide se calculeaza in functie de numărul de celule, după cum urmează,[2]:

Numărul ncel de celule în care se împarte suprafața Sb1 [] a bazei zonei săpate a depozitului ecologic pentru deșeuri solide, care trebuie să fie un pătrat perfect (de exemplu 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100, 121, 144, și așa mai departe). Aleg ncel să fie 49 de celule.

Suprafața Scel [] a unei celule, se determină cu următoarea relație:

Scel==4,068 x (3.26)

Valoarea suprafeței Scel [] trebuie să se încadreze între 2500-6000 , iar dacă această condiție nu este îndeplinită se va modifica numărul ncel impus de celule astfel încât să se îndeplinească condiția.

Dimensiunile laturilor lcel [] si Lcel [] ale unei celule, atunci când forma unei celule esteasemenea cu forma bazei zonei săpate a depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu următoarele relații:

lcel==45,099 (3.27)

Lcel= c⋅lcel=90,198 (3.28)

Pentru masive omogene limitate de o suprafață de alunecare de secțiune circular, problema de stabilitate se tratează asemănător, dar pe zone înguste.

Depozitele de deșeuri se execută în semirambleu.Pentru partea de umplutură, respectiv taluz interior care nu necesită pantă mică din punct de vedere tehnologic se face verificarea stabilității taluzului. Sunt mai multe metode de calcul pentru verificarea stabilității, cea mai ușor de aplicat este metoda Fellenius (sau fâșiilor). Metoda de verificare pleacă de la presupunerea că în cazul pământurilor omogene, alunecarea se produce după o suprafață cilindrică, respectiv în plan vertical, un sector de cerc, [1].

(a)Pantă și ruptură tipică pentru soluri cu frecare internă

(b) Ruptură tipică de adâncime pentru pante argiloase deasupra stratului tare

Fig. 3.6. Alunecari rotationale ale taluzurilor, [1]

Pentru a determina coeficientul de siguranță al masivului de pământ alunecător se iau separat fâșiile care se găsesc la dreapta și la stânga centrului suprafeței de alunecare. Ipotezele lui Fellenius sunt:

alunecarea se produce după o suprafață cilindrică;

cercurile cele mai periculoase, adică cu riscul cel mai ridicat de producere a alunecărilor au centrele pe aceeași dreaptă, numită dreapta lui Fellenius;

suprafața cea mai solicitată este suprafața de contact între partea care alunecă (masivul) și partea din lucrare care rămâne stabilă;

este puțin probabil ca alunecarea să se producă pe toată lungimea digului; în aceste condiții calculul se face pe 1 m liniar din construcție, deci lungimea efectivă a sectorului studiat (L=1m);

greutatea care este forța principală ce determină alunecarea se consideră aplicată la suprafața de contact dintre partea stabilă și partea instabilă, adică pe circumferința cercului;

masivul de pământ care alunecă este împărțit în fâșii cu laturile verticale;

recațiunile la nivelul laturilor verticale ale fâșiilor verticale sunt neglijabile.

Fig. 3.7. Prezentarea forțelor active pe blocul pantei supus alunecării, [1]

Pentru a determina coeficientul de siguranță al masivului de pământ alunecător se iau separat fâșiile care se găsesc la dreapta și la stânga centrului suprafeței de alunecare, [1].

Fig. 3.8. Modul cum afectează factorul de siguranță centrul momentelor, [1]

Verificarea stabilității masivelor de deșeuri solide depuse și compactate în celulele depozitului ecologic pentru deșeuri solide (metoda Fellenius), [2]

În celulele depozitului ecologic pentru deșeuri solide materialul se depune sub formă de masive formate din mai multe straturi succesive de deșeuri compactate acoperite cu material inert care sunt caracterizate de următorii parametrii:

Înălțimea hsdc [m] a straturilor sucesive de deșeuri compactate, cu valori recomandate între 1-1,5 m. Se impune hsdc de 1,2.

Raportul rh dintre înălțimile straturilor de material inert de acoperire, respectiv a straturilor de deșeuri compactate, cu valori recomandate între 0,1 – 0,15. Se impune rh=0,11.

Densitatea ρi [kg/] a straturilor de material inert de acoperire a straturilor sucesive de deșeuri compactate din depozitul ecologic pentru deșeuri solide, cu valori recomandate între 1100-1400 kg/. Am ales ρi 1300kg/.

Numărul nssami de straturi succesive de deșeuri compactate acoperite cu material inert se impune 3.

Rezultă următorii parametrii caracteristici:

Înălțimea hsami [m] a straturilor succesive de deșeuri compactate acoperite cu material inert se determină cu relația:

hdami=hsdc⋅(1+rh)=1,332 m (3.29)

Densitatea ρd [kg/] a materialului dintr-un masiv depus în celulele depozitului ecologic pentru deșeuri solide (format din straturi de deșeuri compactate acoperite cu material inert) se determină cu relația:

ρd=rh⋅ρi+ρdc=943 kg/ (3.30)

Înălțimea Hmasiv [m] a unui masiv de material depus în celulele depozitului ecologic pentru deșeuri solide se determină cu relația:

Hmasiv=nssami⋅hdami=3,996 m (3.31)

Estimarea numărului de masive de material care vor fi depuse succesiv în depozitul ecologic pentru deșeuri solide, [2]

Numărul nmds de masive depuse succesiv în celulele depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se poate estima cu relația:

nmds==6,006 (3.32)

3.4. Stabilirea necesarului de material pentru realizarea depozitului ecologic pentru deșeuri solide, [2]

Stabilirea necesarului de argilă pentru realizarea barierei ecologice a depozitului pentru deșeuri solide:

Înălțimea hac1 [m] a unui strat de argilă compactată din bariera ecologică a zonei săpate a depozitului ecologic pentru deșeuri solide se impune să fie de 0,25 m;

Numărul nac1 de straturi de argilă compactată din bariera ecologică a zonei săpate a depozitului ecologic pentru deșeuri solide, cu valoarea impusă 3;

Înălțimea hac1 [m] a unui strat de argilă compactată din bariera ecologică a supraînălțării depozitului ecologic pentru deșeuri solide, cu valoarea impusă 0,25 m;

Numărul nac2 de straturi de argilă compactată din bariera ecologică a supraînălțării depozitului ecologic pentru deșeuri solide, cu valoarea impusă 2;

Densitatea ρa [kg/] argilei vrac, necompactate, cu valori recomandate între 1550-1650 kg/. Am ales ρa=1600 kg/;

Gradul Gca de compactare a argilei în straturile barierei ecologice a depozitului, cu valori recomandate între 1,5 – 1,6 (Gca=1,55);

Rezerva rez [%] de argilă vrac estimată pentru realizarea depozitului ecologic pentru deșeuri solide, cu valori recomandate între 2-5% , este ales ca fiind de 3 %.

Cantitatea Cneca [t] de argilă necesară pentru realizarea depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu următoarea relație:

Cneca=a⋅Gca⋅[hac1⋅nac1⋅(Sb1+Slat1)+hac2⋅nac2⋅(Sb2+Slat2)]

Deci:

Cneca=9,492 x t (3.33a)

Stabilirea necesarului de piatră selectată pentru realizarea stratului de drenaj a levigatului din depozitul pentru deșeuri solide:

Înălțimea hdl [m] a stratului de drenaj a levigatului din depozitul ecologic pentru deșeuri solide, cu valori recomandate între 0,3-0,5 m. Valoarea impusă a hdl este 0,5 m;

Densitatea ρps [kg/] a pietrei selectate, cu granulația de 15-32 mm, din straturile de drenaj a levigatului și apelor meteorice, este de 1650 kg/ (valori recomandate 1600-1700 kg/);

Rezerva rezps [%] de piatră selectată estimată pentru realizarea depozitului ecologic pentru deșeuri solide este de 3 %.

Cantitatea Cnecps [t] de piatră selectată, cu granulația de 15-32 mm, pentru realizarea depozitului ecologic pentru deșeuri solide, se determină cu relația următoare:

Cnecps=⋅ρps⋅hdl⋅(Sb1+Slat1) = 2,215 x t (3.33b)

Stabilirea necesarului de nisip pentru realizarea straturilor de drenaj a apelor meteorice și a gazelor de fermentație din depozitul pentru deșeuri solide:

Înălțimea hda [m] a stratului de drenaj a apelor meteorice din depozitul ecologic pentru deșeuri solide are valoarea impusă de 0,25 m;

Înălțimea hdg [m] a stratului de drenaj a gazelor de fermentație din depozitul ecologic pentru deșeuri solide are valoarea de 0,5 m;

Densitatea ρn [kg/] nisipului din straturile de drenaj a apelor meteorice și a gazelor de fermentație, cu valori recomandate între 1300-1350 kg/, deci ρn=1300 kg/

Rezerva rezn [%] de nisip estimată pentru realizarea depozitului ecologic pentru deșeuri solide este de 3 procente, ales din valorile recomandate între 2-5%.

Cantitatea Cnecn [t] de nisip estimată pentru realizarea depozitului ecologic se determină astfel:

Cnecn-⋅()⋅ρn⋅[(had+hdg)⋅(Sb2+Slat2)]=2,749 x t (3.33c)

3.5. Determinarea parametrilor principali ai sistemului de drenaj a levigatului din depozitul ecologic pentru deșeuri solide, [2]

Date caracteristice ale stratului de drenaj a levigatului din depozitul ecologic de deșeuri solide:

Înălțimea stratului de drenaj al levigatului, hdl [m], definită anterior este de 0,5 m;

Panta radierului stratului de drenaj dintre drenuri, pe directive transversal, cu valoare recomandată de 3%, (pdtra=0,03);

Panta radierului stratului de drenaj în lungul drenurilor, pe directive longitudinale, cu valoare recomandată de 1%, (pdlon=0,01);

Distanța dintre drenuri (Ddtra), pe directive transversal, se recomandă să fie de maximum 30 m;

Conductivitatea hidraulică a stratului de drenaj (kdl) are valori recomandate pentru pietriș între 0,01-0,0001 m/s, deci kdl=0,001 m/s.

Fig.3.9. Schema unui sistem tipic de colectare a levigatului, [1]

Determinarea înălțimii maxime a levigatului în stratul de drenaj se face dupa cum este prezentat în continuare.

Infiltrația levigatului prin stratul de drenaj, cu valoarea de calcul minimă recomandată de 0,0000006 m/s.

q=6⋅ m/s

Raportul C, dintre infiltrație și conductivitatea stratului de drenaj se determină cu relația:

C==6⋅

Înălțimea hlmax [m] a levigatului în stratul de drenaj se determină cu relația următoare:

hlmax==2,207 m (3.34)

Determinarea lungimii maxime a drenurilor se face cu ajutorul factorului din următoarea relația empirică:

λ= (3.35)

Factorului j din relația empirică de calcul a lungimii maxime a drenurilor se determină cu următoarea relație:

j=1-0,12⋅=0,918 (3.36)

Lungimea Ldmax [m] a drenurilor, cu valori recomandate mai mici de 200 m, se determină astfel:

Ldmax==11,28 m (3.37)

Determinarea numărului minim de conducte de drenaj necesar colectării levigatului:

Debitul Ql [] de levigat care se infiltrează și este colectat în stratul de drenaj se determină cu relația:

Ql=q⋅(Sbl+Slat)=0,156 (3.38)

Diametrul Ddn [m] nominal al conductelor colectoare (de drenaj) din stratul de drenaj, are valori recomandate de 0,2 m.

Coeficientul de porozitate (Cp) al conductelor de drenaj pentru PEHD esteales ca fiind 98, din intervalul 95-100.

Raza hidraulică rhd [m] a conductelor de drenaj se determină cu relația:

rhd=⋅=0,05 m (3.39)

Levigatul colectat curge prin conductele de drenaj în următoarele variante de secțiuni: prin toată secțiunea conductei (variant SC=360), pe fundul unui sector al conductei corespunzător unui unghi la centru de 120 (variant SC=120) și pe fundul unui sector al conductei corespunzător unui unghi la centru de 90 (varianta SC=90).

Varianta de secțiune impusăeste SC=90, [2].

Fig.3.10. Conductă de drenaj, [1]

Debitul Qld [] de levigat colectat de o conductă de drenaj și care curge prin această se determină cu relația:

Qld=()⋅Cp⋅⋅=3,796 ⋅ (3.40)

Numărul necesar minim de conducte de drenaj se determină cu relația, [2]:

ndnecmin==41,21 (3.41)

Levigatul se produce în depozitele de deșeuri, când apa pătrunde în volumul de deșeuri, ca urmare a umidității, precipitațiilor și/sau nivelului ridicat al apelor subterane. Levigatul conține particule solide suspendate, componente solubile ale deșeurilor, produse solubile descompuse și microbi.Majoritatea componentelor levigatului pot fi toxice și pot cauza degradarea apelor, în mod direct (prin toxine și CBO5) sau indirect (prin eutrofizare).Prin urmare, în niciun caz levigatul nu trebuie descărcat în ape de suprafață sau în ape subterane.

Sistemul de drenare al levigatului este dispus deasupra sistemului de etanșare de bază și, de cele mai multe ori, a celui de pe taluz. Este alcătuit în general dintr-un strat de material granular cu permeabilitate ridicată, o alternativă la această soluție constituind-o utilizarea geocompozitelor de drenaj, [1].

3.6. Verificarea caracteristicilor rampei de acces, [2]

Fig. 3.11. Schema de calcul pentru stabilitatea rampei, [8]

Date caracteristice ale rampei de acces din depozitul ecologic de deșeuri solide,[2]:

Lățimea rampei de acces din depozitul ecologic Bra=6 m (valori recomandate între 6-6,5 m);

Înclinarea față de orizontală a rampei de acces ra=6 (valori recomandate între 6-8);

Grosimea rampei de acces tra=0,6 m (valori recomandate între 0,5-0,75 m);

Densitatea medie a materialelor care compun rampa de acces ρra= 2100 kg/ (valori recomandate între 2000-2200 kg/);

Unghiul de frecare între calea de rulare și stratul drenant al rampei de acces Фcrsd=31(valori recomandate între 26-34);

Unghiul de frecare între stratul drenant și geomembrana rampei de acces Фsdgm=23 (valori recomandate între 12-23);

Unghiul de frecare dintre geomembrana rampei de acces și solul de bază Фgmsb=25 (valori recomandate între 15-25);

Unghiul de frecare internă în solul de bazăsb= 36 (valori recomandate între 25-38).

Lungimea Lra [m] a rampei de acces se determină cu relația următoare:

Lra=76,534 m (3.42)

Aria rampei de acces se determină cu relația:

Ara=Bra⋅Lra= 459,205 (3.43)

Panta rampei de acces este:

pra=tan(π⋅)= 0,105 (3.44)

Coeficientul de frecare global al rampei de acces se determină cu relația:

=tan()=0,424 (3.45)

Verificarea rampei de acces la alunecare, [2]

Masa admisibilă a vehiculelor care circulă pe rampa de acces madmveh=50000 kg (ales din valorile cuprinse între 50000-55000 kg).

Greutatea rampei de acces (Gra exprimat in N) se determină cu relația:

Gra=ρra⋅Bra⋅Lra⋅tra⋅g=5,676⋅ N (3.46)

Greutatea admisibilă a vehiculelor care circulă pe rampa de acces se determină astfel:

Gveh=madmveh⋅g=4,905⋅ N (3.47)

Forța totală de rezistență care se opune alunecării rampei de acces se determină cu relația:

Freztot=(Gra+Gveh)⋅cos()=2,603 ⋅ N (3.48)

Forța totalăcare produce alunecarea rampei de acces, în regim static, se determină cu relația:

Faltotst=(Gra+Gveh)⋅sin=6,446 ⋅ N (3.49)

Forța totală care produce alunecarea rampei de acces, în regim dinamic:

Faltotdin=(Gra+Gveh)⋅sin+0,3⋅Gveh=7,917 ⋅ N (3.50)

Factorul de siguranță împotriva alunecării rampei de accces, în regim static, cu valori recomandate mai mari decât 3, se determină cu relația:

FSARAst= (3.51a)

Factorul de siguranță împotriva alunecării rampei de acces, în regim dinamic, cu valori recomandate mai mari decât 2, se determină cu relația:

FSARAdin= (3.51b)

Verificarea capacității de drenaj a precipitațiilor a rampei de acces, [2]:

Coeficientul Cara de distribuție a apei din precipității pe suprafața rampei de acces, cu valori recomandate între 0,75-1 (Cara=1);

Intensitatea precipitațiilor Ip=2,778 ⋅ [m/s], având valoarea de referință recomandată 1 cm/h;

Transmisivitatea hidraulică a căii de rurale a rampei de acces crra=0,006 [], (valori recomandate între 0,0001-0,01);

Conductivitatea hidraulică a stratului de drenaj al rampei de acces kdra=0,001 m/s, (cu valori recomandate între 0,01-0,0001 m/s).

Fig.3.12. Schema de calcul pentru capacitatea de scurgere a rampei, [9]

Debitul de precipitații incident rampei de acces se determină astfel:

Qip=Cara⋅Ip⋅Bra⋅Lra=1,276 ⋅ (3.52a)

Debitul de apă de precipitații care pătrunde prin calea de rulare a rampei de acces se determină cu relația:

Qcrra==3,784 ⋅ (3.52b)

Debitul de apă de precipitații care se infiltrează în stratul de drenaj al rampei de acces se determină cu relația:

Qdra=kdra=3,784 (3.52c)

Factorul de siguranță al capacității de drenaj a precipitațiilor a rampei de acces, cu valori recomandate mai mari decât 3, se determină astfel:

FSDRA==3,263 (3.53)

Verificarea capacității de comprimare a geomembranei rampei de acces la trecerea vehiculelor, [2]:

Numărul npveh de punți ale vehiculului este 2;

Numărul nrpveh de roți pe punțile vehiculului este 4;

Presiunea din pneurile vehiculului σpneu=480000 Pa;

Tensiunea de comprimare a geomembranei rampei de acces corespunzător unei deformari de 10 %, σc10gm=350000 Pa.

Fig.3.13. Estimarea rezistenței la compresiune a geomembranei la o deformare, [10]

Sarcina pe o roată a vehiculului se determină cu relația:

Pr= N (3.54)

Raza efectivă a roții vehiculului :

Rr= =0,202 m (3.55)

Tensiunea de compresiune din geomembrana rampei de acces la acțiunea roților vehiculului se determină cu relația:

σcontact=σpneu⋅[]=3,037⋅ Pa (3.56)

Factorul de siguranță al capacității de comprimare a geomembranei rampei de acces, cu valori recomandate mai mari decât 3, se determină cu următoarea relație:

FSGRA==11,525 (3.57)

Proiectarea și construirea porții și a drumului principal de acces în depozit se realizează în funcție de o serie de factori, cum ar fi: numărul vehiculelor de transport deșeuri și frecvența cu care acestea intră în depozit, tipul și mărimea vehiculelor, precum și caracteristicile drumului public cu acces la depozit, [1].

Fig.3.14. Schemă de calcul pentru capacitatea de încărcare a geomembranei, [1]

Pentru un drum de acces se pot distinge mai multe straturi în construcția acestuia:

Stratul de uzură este reprezentat de stratul superior al structurii rutiere cu rol de rezistență la acțiunile tangențiale date de trafic și la acțiunea factorilor climaterici. Suplimentar, stratul de uzură trebuie sa aibă și o rugozitate corespunzătoare, să asigure un drenaj bun al apelor din precipitații și a le impiedica să pătrundă în corpul drumului.

Stratul de legatură este reprezentat de stratul inferior al îmbrăcăminții din bitum în două straturi, care realizeazălegatura dintre stratul de uzură și stratul de bază sau stratul superior de fundație al structurii drumului. Principalul rol al stratului de legaturăeste de a prelua o parte din tensiunile tangențiale, dar și de a face o repartizare uniformă a tensiunilor verticale datorate traficului pe toată suprafața.

Stratul de bază se situează între îmbrăcămintea bituminoasă și stratul (straturile) de fundație. El are rolul de a prelua sarcinile datorate traficului, în special tensiunile tangențiale și de întindere, și de a repartiza uniform tensiunile verticale pe suprafețe mai întinse, transferându-le apoi către stratul inferior.

Stratul (straturile) de fundație se situează între stratul de bază sau îmbrăcămintea drumului și terenul de fundare, având rol de rezistență și de drenare și evacuare a apelor infiltrate în structura rutieră, precum și rol anticapilar, antigel și anticontaminant.

Pentru depozitele de deșeuri solide, rampele de acces în depozit trebuie construite deasupra întregului sistem de etanșare. Calculele de proiectare și dimensionare sunt necesare pentru stabilirea parametrilor care asigură stabilitatea drumului de acces, drenajul adecvat al acestuia și protecția stratului de dedesubtul geomembranei, [1].

3.7. Determinarea parametrilor principali ai sistemului de drenaj a gazului de fermentație din depozitul ecologic pentru deșeuri solide, [2]

Estimarea cantității de gaze de fermentație produsă dupa închiderea depozitului ecologic de deșeuri solide:

Potențialul de generare a gazului produs de fermentația deșeurilor din depozitul ecologic Lo=140, (valori între 90-170 );

Perioada de timp scursă de la închiderea depozitului ecologic tgen=2 an;

Constanta de generare a gazului de fermentație (gaz de depozit) kgengaz=0,12 l/an (0,03-0,21 l/an);

Densitatea medie a materialelor care compun rampa de acces ρra=2100 kg/, (valori între 2000-2200 kg/).

Rata medie anuală de umplere a depozitului ecologic cu deșeuri depozitate și compactate se determină cu relația:

Rmaddc==1,24⋅ t/an (3.58)

Cantitatea anuală de gaz de fermentație produsă după închiderea depozitului ecologic se determină astfel:

Ggazan=Lo⋅Rmaddc⋅[]=1,279⋅ (3.59)

Debitul specific de gaze de fermentație produse în depozitul ecologic de deșeuri solide:

Raza de generare a gazului de depozit (cu compoziția 40-60% metan, 60-40% metan), cu valoarea de 0,00624.

Debitul specific de gaz de fermentație produs în depozitul ecologic (mai precis viteza de propagare a gazului generat) se determină cu relația:

qgazgen==3,799⋅ (3.60)

Stabilirea caracteristicilor stratului de drenaj al gazelor de fermentație produse în depozitul ecologic de deșeuri solide:

Greutatea specifică a gazului de depozit =12,80 N;

Presiunea maximă a gazelor de depozit pgazmax=2kPa=2000 Pa;

Distanța dintre canalele de colectare a gazelor de depozit, din stratul de drenaj gaze Lccgaz=20 m (ales dintre valorile recomandate între10-25 m);

Factorul de siguranță al capacității de drenare a gazelor de către stratul de drenaj gaze, cu valori recomandate între 2-3, este FSDG=2;

Factorul de corecție în funcție de intruziune Rin=1,2 (valori recomandate între 1-1,2);

Factorul de corecție în funcție de fluaj Rcr=1,4 (valori recomandate între 1,1-1,4);

Factorul de corecție în funcție de colmatarea chimică Rcc=1,2 (valori recomandate între 1,2-1,5);

Factorul de corecție în funcție de colmatarea biologicăRbc=1,5 (cu valori recomandate între 1,2-1,5);

Densitatea apei este de 1000 kg/

Vâscozitatea dinamică a gazului de depozit ηgaz=1,32 Pa.s (55% bioxid de carbon și 45% metan);

Vâscozitatea dinamică a apei ηapa=1,01 Pa.s.

Transmisivitatea necesară stratului de drenaj a gazelor de depozit se determină cu următoarea relație:

=1,216⋅ (3.61a)

Transmisivitatea efectivă a stratului de drenaj a gazelor de depozit se determină cu relația:

=7,353⋅ (3.61b)

Transmisivitatea hidraulică a stratului de drenaj a gazelor de depozit în funcție de transmisivitatea sa efectivă, se determină astfel:

hsdg==7,365⋅ (3.61c)

Caracterul curgerii gazelor de depozit prin stratul de drenaj se apreciază prin valoarea Regsdn a numărului lui Reynolds adaptat la această situație, curgerea laminară a gazelor prin straturi drenante din nisip producându-se pentru valori ale lui Regsdn mai mici de 10. Valoarea Regsdn a numărului lui Reynolds adaptat, se determină cu relația:

Regsdn==0,026 (3.62)

Determinarea numărului necesar de puțuri de colectare a gazelor de fermentație produse în depozitul ecologic de deșeuri solide:

Numărul necesar de puțuri de colectare a gazelor de fermentație produse în depozitul ecologic se determină respectând condiția căun puț trebuie să colecteze gazele dintr-un volum de 7500 de deșeuri depuse și compactate în depozitul ecologic cu următoarea relație:

npcgaz= =475,423. (3.63)

Gazul de depozit este un amestec de gaz metan, dioxid de carbon și gaze de descompunere. Principalul scop al eliminării gazului de depozit (degazarea) la depozitele care acceptă deșeuri biodegradabile este acela de prevenire a emisiilor de gaz în atmosferă datorită consecințelor negative ale acesteia asupra mediului (gaze cu efect de seră).

Dimensionarea sistemului de colectare și evacuare a gazului de depozit se realizează pe baza prognozei de producere a acestuia. Pentru depozitele existente, este necesară efectuarea de teste de aspirare, iar rezultatele acestora trebuie corelate cu prognoza din calcule teoretice.

Sistemul de colectare și evacuare a gazului este reprezentat de totalitatea echipamentelor și instalațiilor prin care circulă gazul de depozit, din masa de deșeuri depozitată până la exhaustor. El trebuie să se construiască în așa fel încât să fie garantată siguranța construcției și sănătateapersonalului.

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

puțuri de extracție a gazului, care cuprind și conductele de drenaj pentru gaz;

conducte de captare a gazului generat de deșeuri;

stații de colectare a gazului;

conducte de evacuare și conductă principală de transport al gazului de depozit;

separator de condens;

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

componente de siguranță, [1].

3.8. Verificarea stabilității pantelor acoperirii depozitului ecologic pentru deșeuri solide la acoperirea finală

Verificarea stabilității pantelor în cazul utilizării la acoperire a geosinteticului neranforsat, [2]:

Unghiul de frecare între solul vegetal de acoperire și geosinteticul permeabil Фsvags=22 (cu valori recomandate între 15-22);

Unghiul de frecare internă în solul vegetal de acoperire ψsva=30 (valori recomandate între 25-38);

Coeficientul de coeziune a solului vegetal de acoperire csv=0;

Coeficientul de adeziune a solului vegetal de acoperire la geosinteticul permeabil casvabs=0.

Lungimea pantelor acoperirii depozitului ecologic se determină astfel:

Lpa==58,047 m (3.64a)

Lungimea acoperirii de pe panta depozitului ecologic care alunecă:

La=Lpa-54,56 m (3.64b)

Forța specifică de greutate a bazei acoperirii depozitului ecologic (care se opune alunecării acoperirii de pe pantă) se determină cu următoarea relație:

Wp==3,397⋅ N/m (3.65a)

Forța specifică de greutate a acoperirii de pe pantă:

Wa=()=9,796⋅ N/m (3.65b)

Forța specificăcare produce alunecarea acoperirii de pe pantă:

Faap=Wa2,7⋅ N/m (3.66a)

Forța specifică care se opune alunecării acoperirii de pe pantă se determină cu relația:

Foap=Wa=4,008⋅N/m(3.66b)

Factorul de siguranță împotriva alunecării acoperirii de pe pantă, atunci când se utilizează geosintetic neranforsat, care trebuie să aibă valori mai mari decât 1, se determină astfel:

FSAAP= (3.67)

Verificarea stabilității pantelor în cazul utilizării la acoperire a geosinteticului ranforsat, [2]:

Rezistența specifică la tracțiune a geosinteticului ranforsat Treztgs=40000 N/m;

Factorul de reducere a rezistenței la tracțiune a geosinteticului ranforsat din cauza defecțiunilor de montaj RFid=1,3;

Factorul de reducere a rezistenței la tracțiune a geosinteticului ranforsat din cauza fluajului RFcr=2,4;

Factorul de reducere a rezistenței la tracțiune a geosinteticului ranforsat din cauza colmatării chimice și biologice RFcdb=1,3;

Factorul de reducere a rezistenței la tracțiune a geosinteticului ranforsat din cauza îmbinărilor prin sudare termică RFsm=1.

Rezistența specifică admisibilă la tracțiune a geosinteticului ranforsat, se determină cu relația:

Tadmtgs=9,862 N/m (3.68)

Forta specifica de ramforsare a geosinteticului, se determina cu relatia urmatoare:

Tramfgs=Tadmtgs=9,862 N/m (3.69)

Forța specificăcare produce alunecarea acoperirii de pe pantă, atunci când se utilizează geosintetic ranforsat, se determină cu relația:

Faapgsr=Wa=2,7 N/m (3.70a)

Forța specifică care se opune alunecării acoperirii de pe pantă, atunci când se utilizează geosintetic ranforsat, se determină cu relația:

Foapgsr=Wa+casvabsLa+Tramfgs+ (3.70b)

Foapgsr= N/m

Factorul FSAAPgsr de siguranță împotriva alunecării acoperirii de pe pantă, atunci când se utilizează geosintetic ranforsat, care trebuie să aibă valori mai mari decât 1, se determină astfel:

FSSAPgsr= (3.71)

Verificarea stabilității pantelor la forțele seismice în cazul utilizării la acoperire a geosinteticului neranforsat, [2].

Coeficientul seismic cu valori de 0,03-0,07 pentru zone seismice cu cutremure de V-VI grade pe scara Mercalli (cutremure cu daune minore), de 0,13 pentru zone seismice cu cutremure de VII grade pe scara Mercalli (cutremure cu daune moderate) și de 0,27 pentru zone seismice cu cutremure de peste VIII grade pe scara Mercalli (cutremure cu daune majore); de menționat că analiza seismică se face în cazul unor accelerații pe direcția orizontală de Cs m/sp. Astfel că valoarea lui Cseism este de 1,12.

Forța specificăcare produce alunecarea acoperirii de pe pantă în caz de seism, este:

Faapseism=Wa= N/m (3.72a)

Forța care se opune alunecării acoperirii de pe pantă, în caz de seism:

Foapseism=(Wa+casvabsLa+

+=3,835 N/m (3.72b)

Factorul de siguranță împotriva alunecării acoperirii de pe pantă, în caz de seism, care trebuie să aibă valori mai mari decât 1, se determină cu relația, [2]:

FSSAAPseism==1,001. (3.73)

Fig. 3.15. Geometria pantei și forțele ce acționează pe o pantă în cazul unui seism, [1]

Acoperirea finală reprezintă amplasarea, după umplerea unei celule, a unui sistem final de acoperire pentru limitarea infiltrațiilor de apă în deșeuri și către interiorul instalației de colectare a levigatului, [1].

3.9. Determinarea modelului de tasare bazat pe mecanicile de sol

Calculul tasărilor pe termen lung pentru acest depozit de deșeuri, se face pe baza mai multor modele matematice. Sowers a folosit primul baza modelului bazat pe mecanica solului de consolidare pentru estimarea deșeurilor municipale solide. A folosit trei modele matematice pentru a efectua calculul pe termen lung a tasării din cadrul depozitului de deșeuri solide.

Fig.3.16. Calculul tasărilor pentru soluri supraconsolidate, [11]

Sowers 1973 a folosit primul baza modelului bazat pe mecanica solului de consolidare pentru a estima tasarea deșeurilor municipale solide. Compresia pe termen lung asociată cu fenomene de fluaj și biodegradare sunt exprimate în funcție de indicele de compresie secundară Cα în care o scădere a ratei în vid în timpul compresiei secundare este legat de timpul scurs între momentul inițial t1 și timpul final t2. Modelul poate fi exprimat ca, [5]:

∆H=Hlog+Hlog (3.74)

Unde:

ΔH=tasarea datorită consolidării primare și secundare,

H=grosimea inițială a stratului de deșeuri (valore de 24 m, în urma calculelor rezultate din adâncimea părții depozitului ecologic și înălțimea supraînălțării depozitului ecologic),

=raportul compresiei primare,

σv=presiunea suprasolicită existentă care acționează la nivel mediu al stratului (1,571⋅),

Δσ=creșterea de presiune supraîncarcată care acționează la nivelul mediu al stratului din construirea unui strat suplimentar (4,714⋅),

Cα=indicele de compresie secundar,

t1=timpul pentru finalizarea de compresie inițială (25 zile),

t2=perioada de timp terminată pentru care tasarea pe termen lung a stratului este dorită, (200 zile).

Fig. 3.17. Schema ideală a tasării deșeurilor din depozit, [1]

Valorile de compresiune a indiciilor si Cα pentru deșeurile solide municipale sunt raportate ca variind de la 0,163 la 0.205 și 0.015 – 0.350, respectiv.

Astfel ca tasarea datorată consolidării primare și secundare are următoarea valoare:

∆H=24⋅0,205⋅log+24⋅0,035⋅log = 3,72 m

Bjarngard și Edgers (1990) au subdivizat compresia secundară în două subfaze, prin ajustarea a doua linii drepte, și au introdus coeficientul intermediar al compresiei secundare Cα1 și un coeficient final de compresie secundară Cα2. Elementele acestui tip de model sunt următoarele:

ΔH=tasarea datorită consolidării primare și secundare,

H=grosimea inițială a stratului de deșeuri,

Cc=raportul compresiei primare,

σv=presiunea suprasolicită existentă care acționează la nivel mediu al stratului,

Δσ=creșterea de presiune supraîncarcată care acționează la nivelul mediu al stratului din construirea unui strat suplimentar,

Cα1=raportul de compresie secundar intermediar,

Cα2=raportul de compresie secundar pe termen lung/final;

t1=timpul pentru compresia inițială; t2=timpul pentru compresia secundară intermediară,

t3=timpul pentru perioada totală de timp considerată în modelare.

Valorile parametrilor tipici sunt raportate a fi =0,205, Cα1=0,035; Cα2=0,215; t1=1 până la 25 zile; și t2=200 zile.

Astfel ca modelul de tasare poate fi exprimat ca:

∆H=Hlog+Hlog+Hlog=8,38 m (3.75)

Hossain și Gabr (2005) au modelat tasarea pe termen lung cu trei termeni, așa cum figurează în continuare: Cα1=indicele de compresie, care este o funcție de nivel de presiune și grad de descompunere (0,03), t1=timpul pentru finalizarea compresiei inițiale (10-15 zile), t2=durata de timp pentru care compresiunea va fi evaluată (100 la 2000 zile); Cβ=indicele de biodegradare (0,19); t3=timpul pentru finalizarea compresiei biologice (3.500 de zile); Cαf=indicele de infiltrare; t4=timpul de infiltrare la sfârșitul degradării biologice. Comprimarea mecanică în condiții de presiune aplicată și/sau presiunea din cauza auto-greutății nu au fost incluse. Factorii de timp, t1, t2, t3 și t4, pentru compresibilitate au fost determinați din curba de producție a gazelor și utilizați pentru modelul de dezvoltare, [5].

Comprimarea pe termen lung a deșeurilor, utilizând cei trei termeni, se realizează sub următoarea formă, [5]:

=+ log+ log (3.76)

∆H= H⋅[+ log+ log]=2,63 m

Fig. 3.18. Modul cum este afectată forma conductei de drenaj sub greutatea deșeurilor, [1]

Modelele empirice încearcă să simuleze comportamentul general al deșeurilor prin ajustarea parametrilor empirici, care sunt specifice locului. Funcțiile matematice comune utilizate sunt funcția logaritmică, funcția de putere de infiltrare, si funcția hiperbolică. Funcția logaritmică este exprimată ca ( Yen și Scanlon 1975), [12]:

∆H==1.305 m (3.77)

Unde: ΔH=rata de tasare, Hf=înălțimea inițială a depozitului de deșeuri, α=parametru potrivit (=0.00095Hf+0.00969), β=parametru potrivit (=0.00035Hf+0.00501), =timpul scurs de la începutul umplerii și tc=perioada de construcție.

Modelul de putere de infiltrare este o relație simplă pentru deformarea dependentă de timp sub presiunea constanta și este data de Edil și colab. 1990, [12]:

∆H==5.119 m (3.78)

Unde: ΔH=tasarea, H0=înălțimea inițială a deșeurilor, Δσ=presiunea de comprimare, în funcție de înălțimea deșeurilor, densitatea, și de încărcare externă; M’=compresibilitatea de referință (=1.6X10-5 la 5.8X10-5 /kPa), N’=rata de compresie (=0.50-0.67), t=timpul din moment de aplicare a sarcinii; tr=timpul de referință este în mod tipic introdus pentru a face timpul fără dimensiune (de obicei, luat ca fiind 1 zi) El-Fadel și colab. 1999.

Parametrul M’ este terenul specific și N’ este rata de compresie, care variază în ceea ce privește perioada și condițiile de amplasare a deșeurilor. Totuși, variabilitatea N’ este mai mică

decât cea a M’ (Edil și colab. 1990), [12].

Ling și colab. 1998 au propus următoarea ecuație hiperbolică pentru a calcula tasarea la un moment dat în cazul în care tasarea finală a depozitului de deșeuri este cunoscută:

∆H== 0,0923 m (3.79)

Unde ΔH=tasarea, ρ0=rata inițială a tasării (=0,001 m/zi), Sult=tasarea finală, și t=timpul scurs de cererea de încărcare.

Gibson și Lo (1961) au propus un model care se aplică la solurile turboase. Acest model este utilizat de Edil și colab. (1990) pentru a prezice tasarea totală pe termen lung a deșeurilor municipale solide. Modelul utilizează o analogie care reprezintă compresia primară și compresia secundară în care o compresie a unui arc exprimă compresia imediată și o combinație de piston și de elasticitate exprimă deformarea lentă. Modelul poate fi exprimat ca, [12]:

=7,58 m (3.80)

Unde:

ΔH=tasarea,

H0=înălțimea inițială a deșeurilor,

Δσ=presiune de comprimare, în funcție de înălțimea deșeurilor, densitatea, și de încărcare externă,

a=parametru de compresibilitate primară (=1,0X10-4 până la 8,0X10-5 /kPa), b=parametrul de compresibilitate secundară (=2,0X10-3 la 1,6X10-2 /kPa),

λ/b=rata de compresie secundară (=1.4X10-4 la 9.0X10-4 /zi),

t=timpul scurs de cererea de încărcare (El-Fadel și colab. 1999).

Park și Lee (1997) au propus un model de tasare care iau în considerare biodegradarea dependentă de timp a deșeurilor. Rata de tasare este presupusă a fi suma de surpare, care este direct proporțională la cantitatea de solide solubilizate. Solubilizarea materialelor organice este exprimată în general, folosind o cinetică de ordinul întâi. Cu toate acestea, determinarea coeficienților cinetici sau constantelor hidrolizelor, precum și variațiile acestora cu mediul înconjurător este dificilă. Modelul de tasare poate fi exprimată ca, [12]:

H=0,185 m (3.81a)

H= ε=6,48 m (3.82b)

,unde Cα=rata de compresie secundară, k=constanta ratei deformației de descompunere de ordinul întai (=2.37-1.35/an), Htot_dec=cantitatea totală de compresie, care va avea loc din cauza descompunerii deșeurilor biodegradabile (=7.2-6.1%). Însumarea ambilor termeni dă deformația totală de compresie. Hettiarachchi și colab. (2009) de asemenea, au dezvoltat un model de tasare presupunând că tasarea din cauza biodegradării respectă cinetica de reacție de prim ordin.

Fig.3.19. Tensiuni suplimentare, [11]

Marques (2001) a dezvoltat un model reologic compozit ținând cont de mecanismele de compresie primare și secundare, guvernate de parametrii reologici, care, de asemenea, țin cont de degradarea deșeurilor. Formularea de compresie primară se introduce ca o „comprimare imediată”, care este independentă de timp, bazată pe observația că procesul respectiv este liniar pentru curbele de gradul de porozitate în funcție de logaritmul presiunii aplicate. Modelul este reprezentat de, [12]:

==3,32 m (3.83)

Unde:

ΔH=tasarea,

H0=înălțimea inițială a deșeurilor,

C’c=rata compresiei primare,

b=coeficientul de comprimare mecanică secundară,

c=rata de compresie mecanică secundară,

Edg=compresia totală datorită degradării deșeurilor,

d=rata de compresie biologică secundară,

t’=timpul scurs de la cererea de încărcare și t’’=timpul scurs de la eliminarea deșeurilor.

Marques și colab. (2003) au dezvoltat un model de compresibilitate compozit care încorporează trei mecanisme pentru comprimarea unidimensională a deșeurilor solide municipale: răspuns instantaneu la sarcină, infiltrare mecanică și descompunerea biologică, [1].

Depinzând de cantitatea de informații disponibile pentru un anumit depozit de deșeuri în cauza, valorile parametrilor pot fi ajustate pentru a corespunde cu datele disponibile. În mod similar, Oweis (2006) a dezvoltat un model care prezice tasarea din procesele mecanice și de descompunere, [12].

Predicțiile sunt făcute pentru următoarele condiții: tasare mecanică datorită compresiei deșeurilor prin încărcările de la ascensoarele ulterioare; tasare mecanică datorită infiltrării sub constanta presiunii eficiente; și tasare de descompunere, datorită masei pierdute sau conversiei din partea organică a deșeurilor la gaz. Tasarea mecanică în timpul umplerii se calculează folosind:

= 0,66 m (3.84)

Unde Up=tasarea primară a deșeurilor pentru grosimea de proiectare; H=grosimea de proiectare; C’c=indicele de compresie în termenii deformației verticale (0.10-0.50); m’=rata de umplere (grosimea crescută pe unitatea de timp); și tc=timpul de finalizare a umplerii, [12].

Pentru observarea mai rapidă a diferențelor, dupa Sowers 1973, Oweis (2006), Bjarngard și Edgers 1990, Yen și Scanlon 1975, Marques (2001), Park și Lee (1997), Hossain și Gabr 2005, Gibsn și Lo (1961), Ling și colab. 1998, valorile comprimării primare, secundare și celei pe termen lung sunt prezentate in tabelul 3.2.

Tabelul 3.2. Diferențele mărimilor în funcție de tasare, [5, 12]

Cum biodegradarea se produce, masa solidă organică este transformată în gaz și raportul vid crește odată cu creșterea ulterioară a tasării de deșeuri. Modelul dezvoltat a fost bazat pe rezultatele programului experimental. Gradul de descompunere a fost caracterizat de ratele de generare a gazelor și a celulozei, plus hemiceluloza pentru raportul ligninei, [5].

CONCLUZII

Ȋn această lucrare se prezintă importanța tasării semnificative ce are loc la scurt timp după plasarea deșeurilor datorită proceselor fizice și mecanice, la fel și tasarea suplimentară, care are loc într-un ritm mai lent pe o perioadă de timp mai mare din cauza unor procese chimice și biologice, si care este adesea menționată ca tasare secundară.

Primul capitol definește protocolul operațional al unui depozit de deșeuri orășenești, prezența nămolurilor din stațiile de tratare a acestora, cât și atribuirea tasării deșeurilor solide municipale.

Ȋn cel de-al doilea capitol se discută despre amplasarea depozitului de deșeuri, în funcție decaracteristica depozitului, dar și de natura deșeurilor ce urmează a fi depozitate și de gradul de

etanșare dorit.

Se recomandă ca analiza tasării, pentru orice teren, să fie efectuată pentru o gamă adecvată deparametrii, iar curbele de tasare în timp, cele inferiore și superioare, să fie proeminente și săservească ca și un îndrumarE de informații de mare importanță pentru luarea deciziilor în inginerie.

Ȋn ultimul capitol, pe baza datelor referitoare la localitatea deservită de depozitul ecologic de deșeuri solide s-a realizat calculul parametrilor principali pentru acest depozit, folosind un singur model de tasare.

Ȋn consecință masa solidă organică este transformată în gaz și raportul vid se ridică odată cu creșterea ulterioară a tasării de deșeuri, astfel că nivelul grosimii de ridicare a deșeurilor s-a diminuat și s-a demonstrat reducerea tasării finale.

Bibliografie

1. Gheorghe S. Voicu, Ingineria depozitării ecologice a deșeurilor solide, Editura Politehnica Press,București 2016

2. * * * – Safta Victor – Viorel, IDEDS Aplicatii, 2017, Universitatea Politehnica București – Facultatea de Inginerie a Sistemelor Biotehnice

3. * * * – https://www.scribd.com/document/123761270/depozit-de-deseuri

4. * * * – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18191560 Waste settlement in bioreactor

landfill models

5. * * * – http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.623.4920&rep=rep1&type

=pdf

6. * * * – http://www.recycleguys.org/coordinator_resources.html

7. * * * – http://beautyfor.info/landfill- diagram/

8. * * * – http://www.landfilldesign.com/cgi-bin/access_sliding.pl

9. * * * – http://www.landfilldesign.com/cgi-bin/access_drainage.pl

10. *** – http://www.landfilldesign.com/cgi-bin/access_loading.pl

11. * * * – http://www.landfilldesign.com/cgi-bin/consolidation.pl

12. * * * -http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.623.4920&rep=rep1&type= pdf