3. A hulladéklerakók létesítésére vonatkozó általános követelmények

Egy hulladéklerakó létesítésénél alapvetően meg kell különböztetnünk a

Nyilvánvalóan a jogi feltételrendszernek is megvan a maga szakmai háttere és a szakmai feltételrendszer teljesítése/teljesülése is csak a jogszabályi adottságokon belül lehetséges. A következőkben a jobb áttekinthetőség kedvéért a két feltételrendszert külön tárgyaljuk.

Egy hulladéklerakó létesítésének a folyamatábráját a beruházás megfogalmazásától a műszaki átadásig, üzembe helyezésig a 3.1. ábra szemlélteti. Az ábrán jól elkülönülnek az eljárási fázisok:

A helykijelölési eljárás jogilag nem kötelező, azonban mielőtt az engedélyezési eljárást elindítanánk, a szükséges feltárási, tervezési, hatásvizsgálati feladatokat elkezdenénk, célszerű meggyőződni hogy a tervezett lerakó megvalósításának van-e egyáltalán realitása. Megvizsgálandó, hogy:

A lerakó létesítésével kapcsolódó jogszabályokat eljárási fázisonként a 3.1. táblázat foglalja össze, minden esetben csak címszavakban hivatkozva a jogszabály tárgyára, a hivatkozás alapján a forrásanyagban a jogszabály előírások egyértelműen visszakereshetők.

A hulladéklerakók helykiválasztása

A fejezet elsősorban szakmai oldalról tárgyalja a problémát, jogi hivatkozások nélkül, de utalva rá, hogy gyakorlatilag a szakmai kérdések nagy része jogszabályilag is közvetve vagy közvetlenül szabályozott. Ha a jogszabályi háttér teljesen hiányzik, azt külön megemlítjük. A hulladéklerakó számára alkalmas terület kiválasztásának szakmai szempontból való folyamatát a 3.2. ábra mutatja be.

3.1. ábra A rendezett lerakóhely létesítésének eljárási rendje (NÉMETH CS. nyomán)

3.2. ábra A területkiválasztás folyamata

A 3.2. ábrából látszik, hogy a területkiválasztás a számos betartandó jogszabály mellett szakmai szempontból is rendkívül összetett, nagy gondosságot és körültekintést igénylő feladat

A helykiválasztás során figyelembe veendő szempontok:

A. Hulladékgazdálkodási szempontok

A.1. A begyűjtési terület vonatkozásában:

A.2. A feldolgozásra kerülő hulladék vonatkozásában:

A.3. A hulladékgyűjtés rendszere vonatkozásában:

B. Gazdasági szempontok

C. Területgazdálkodási szempontok

D. Szociális közegészségügyi, politikai szempontok

E. Jogi helyzet

Figyelembe veendők:

F. Természeti adottságok

Figyelembe veendők:

A hulladéklerakóhely számára kiválasztott terület/területek esetén el kell végezni az előzetes környezeti hatásvizsgálatot, amelynek során a környezeti elemek állapotában bekövetkező változásokat értékelni és minősíteni kell, amely után eldönthető, hogy környezetvédelmi szempontból a beruházás megvalósítható-e.

A hatótényezők, a hatásfolyamatok és a közvetlen és közvetett hatásterületek meghatározása nyomán lehetőség nyílik a környezeti elemek állapotában a lerakó és létesítményei által okozott változások értékelésére, majd minősítésére. Az értékelés során minden környezeti elemre/rendszerre, és a teljes hatásterületre el kell végezni a beruházás megvalósítása következtében kialakuló új környezetállapot és a kontroll környezet kiinduló állapotának az összehasonlítását. Az értékelés lépéseit összefoglalóan a 3.3. ábra szemlélteti.

A minősítés bemutatja, hogy a környezeti elemekben és rendszerekben beállt változások mennyire elfogadhatók. Az értékelés során el kell végezni:

Az értékelés leglényegesebb és legkritikusabb mozzanata a környezeti elemek/rendszerek állapotváltozásának a megítélése. Alapvetően fontos, hogy a megítélés objektív kategóriák alapján történjék, aminek alapján a döntés egyértelmű, szubjektív elemektől mentes legyen. A környezeti hatásvizsgálatok törvényi és tartalmi követelményeit a 20/2001. (II.14) Korm. rendelet szabályozza.

3.3. ábra A környezeti elemek állapotában bekövetkező változások értékelése

A területkutatás során elvégzendő vizsgálatok

A hulladéklerakók helyszínének környezetföldtani kutatása célszerűen egymástól elkülönült fázisokban történik, az alábbiak szerint (3.2. táblázat)

3.2. táblázat

Az egyes kutatási fázisokban elvégzendő vizsgálatok körét a tisztázandó problémákat a 3.3. táblázat foglalja össze. Nyilvánvalóan minden egyes probléma megoldásához, tisztázásához széleskörű helyszíni és laboratóriumi vizsgálatokra van szükség. A talajokon elvégzendő laboratóriumi vizsgálatokat a 3.4. táblázat foglalja össze.

Geotechnikai alkalmassági követelmények

Kommunálishulladék-lerakók létesítése esetén a területnek geotechnikai szempontból az alábbi adottságokkal kell rendelkeznie:

Topográfiai, morfológiai befolyásoló tényezők

Hulladéklerakók helykiválasztásánál topográfiai, morfológiai szempontból vizsgálni kell:

Az alkalmassági kritériumokat a 3.5. pont tartalmazza.

3.3. táblázat

3.4. táblázat

A lerakók helykiválasztásának környezetföldtani követelményei, az alkalmassági kritériumok

A környezetföldtani követelmények meghatározásának alapvető feltétele, hogy a természeti környezet és a mesterséges védelem együtt adja a szükséges feltételeket az adott hulladék elhelyezésére. A gyakorlatban a végleges lerakóhelyeknél megkövetelünk egy olyan minimális természetes védelmet, ami egyrészt megnyugtató a környező lakosságra, másrészt védelmet nyújt olyan előre nem látható esetekben, amikor a mesterséges korlátok lebomlanak, roncsolódnak. Ez utóbbi esetben a természetes védelemnek elegendőnek kell lenni arra, hogy a tönkrement mesterséges védelmet helyreállítsák anélkül, hogy közben a környezet károsodna.

Az Európai Unió Tanácsának 1999/31/EK sz. már érvényben lévő direktívája a következőket írja elő:

A hulladéklerakó helyének megválasztásánál az alábbi követelményeket kell figyelembe venni (1999/31/EK. I. melléklet):

A hulladéklerakás feltételeiről szóló 22/2001. (X.10.)KÖM rendelet előírásai szerint a hulladéklerakó helyének megválasztásánál az alábbi követelményeket kell figyelembe venni:

Hulladéklerakót az országos és a területi hulladékgazdálkodási tervben foglalt célokkal, feladatokkal és a település rendezési tervével, valamint helyi építési szabályzatával összhangban, az országos településrendezési és építési követelmények betartása mellett lehet telepíteni.

A hulladéklerakó csak ipari övezetben, illetve – a rendezési terv alapján – külterületen létesíthető. A hulladéklerakó telekhatára és a meglévő vagy a település(ek) általános rendezési tervében kijelölt összefüggő lakóterület, illetve lakott épület(ek), védett természeti területek, mezőgazdasági területek között a védőtávolságot a környezetvédelmi felügyelőség állapítja meg, amely nem lehet kevesebb, mint

A hulladéklerakó helyének kiválasztásánál

Hulladéklerakó nem telepíthető:

Veszélyeshulladék-lerakó a külön jogszabály szerint a kiemelten érzékeny felszín alatti vízminőség-védelmi területen (lásd 33/2000. (III.17.) Korm. rendelet 2/1. számú mellékletében) nem létesíthető.

A karsztos ill. karsztosodásra hajlamos területeknél meg kell különböztetnünk a nyílt- ill. zárt karsztterületeket. Az előbbinél egyértelmű a tiltás, míg az utóbbinál (zárt) a fedőréteg vastagságától, vízzáróságától, szennyezőanyag visszatartó képességétől függően lehetőség van a mérlegelésre. Gyakorlatilag ugyanez vonatkozik az erősen tört szerkezetű, tagolt kőzetösszletű altalajra is. A rendelet a szükséges fedőréteg-vastagságot 10 m-ben határozza meg, de célszerű az elérési időt vizsgálni, s az engedély megadását legalább t=100 év elérési időhöz kötni.

Az alábányászott területeknél a süllyedések konszolidálódása ill. időbeni alakulása-, a potenciális nyersanyaglelőhelyek esetében pedig a gazdaságossági prioritások adnak lehetőséget a mérlegelésre.

Az üzemelő és távlati ivóvízbázisok kijelölt, vagy kijelölés alatt álló belső-, külső- védőövezeteire, illetve „A” és „B” hidrogeológiai védőterületeire vonatkozó korlátozásokat a 123/1997. (VII.18.) sz. Korm. rendelet fogalmazza meg, amelynek a legfontosabb korlátozó rendelkezéseit a 3.5. táblázat foglalja össze.

3.5. táblázat

Jelmagyarázat:

Æ : tilos;

Ä : új létesítménynél, tevékenységnél tilos, a meglévőnél a környezetvédelmi felülvizsgálat/hatásvizsgálat eredményétől függően megengedhető;

Q : új vagy meglévő létesítménynél, tevékenységnél a környezeti hatásvizsgálat/felülvizsgálat, illetve az ezeknek megfelelő tartalmú egyedi vizsgálat eredményétől függően megengedhető;

Å : nincs korlátozva.

Depóniatükör

A depóniatükör az a felület, amelyre a természetes anyagú épített szigetelőréteg épül. A depónia tükör kialakítása előtt el kell távolítani a humuszréteget. A humuszréteg alatt előforduló laza, nem teherbíró rétegeket ki kell cserélni. A talajcsere során a feltöltést rétegenként kell tömöríteni.

A tömörített depóniatükör teherbíró képességét tárcsás próbaterheléssel kell ellenőrizni. Ennek ajánlott értékei:

Kötött altalaj esetén: 7,5 N/mm²

Nem kötött altalaj esetén: 15,0 N/mm²

A depóniatükör geometriai kialakításánál az alábbi szempontokat kell figyelembe venni:

Esése keresztirányban a tükör mélyvonala felé: ³ 3 %

hosszirányban : ³ 1 %

Ezen esés értékeknek a süllyedések lejátszódása után is meg kell lenniük.

A depóniatükör párhuzamos (vagy közel párhuzamos) mélypontjainak távolsága maximum 30 m lehet.

A depóniatükör geometriáját a 3.4. ábra mutatja be.

3.4. ábra A depóniatükör kialakítása

A depóniatükör építését úgy kell szervezni, hogy az építés során a csapadékvíz folyamatosan elvezetésre kerüljön

Az aljzatszigetelő rendszer felépítése

Ahhoz, hogy az aljzatszigetelő rendszer a vele szemben támasztott követelményeknek megfeleljen, annak egy többrétegű, szivárgóréteget is tartalmazó egységes rendszernek kell lennie. Általában megkülönböztetünk:

Az aljzatszigetelő rendszer tervezésének lényeges szempontjai a következők (BRANDL, 1988.):

Természetes anyagú szigetelők

Természetes anyagú szigetelőként a mindennapi gyakorlatban elsősorban az agyag szigetelőket alkalmazzák, azonban ha nem áll rendelkezésre megfelelő minőségű agyag, szállítása gazdaságosan nem megoldható, nehezek a beépítési viszonyok, számításba jöhetnek az ún. alternatív szigetelőrétegek, amelyek anyaga lehet:

A szigetelőréteg anyagának kiválasztásakor alapvető szempont, hogy az természetes állapotában vagy beépítés után - figyelembe véve a meghatározás körülményeihez képest a depónia üzemelése során fellépő változásokat - a megkívánt szennyezőanyag visszatartó képességgel rendelkezzen. Ezt a kritériumot, a hulladék jellegétől, minőségétől és veszélyességi osztályától függő minimális szivárgási tényező értékkel adják meg.

Önmagában a megfelelő szivárgási tényező nem jelent megfelelő szennyezőanyag visszatartó képességet. A hulladéktestből kijutó csurgalékvíz jelentősen megváltoztathatja az agyagásványok szerkezetét, átalakulásukat okozhatja. A szigetelőréteg kiválasztásánál, különösen az egyenértékű réteggel való pótlásnál, helyettesítésénél figyelembe kell venni a szigetelőréteg és csurgalékvíz kompatibilitását.

Az anyagnyerőhely kiválasztásánál mindig felmerül a kérdés, milyen talajok a legkedvezőbbek a szigetelőrétegként való beépítés szempontjából. Ha a vízzáróságot nézzük, akkor a minél nagyobb agyagásványtartalmú, a különösen nagy montmorillonit tartalmú, tehát a nagy plasztikus indexű (I_p) agyagok jönnek számításba. Ugyanakkor az is ismert, hogy minél nagyobb az I_p értéke, annál nehezebben tömöríthető a talaj, valamint annál inkább hajlamos a víztartalom változás hatására bekövetkező zsugorodásra. Mint látható, az optimális megoldást a kis- és közepes plaszticitású, de megfelelő agyagásványtartalmú és adszorpciós kapacitású iszap-agyag talajok adják. A szigetelőréteg anyagának kiválasztásához a 3.6. táblázat szerinti vizsgálatokat kell elvégezni. Amennyiben a természetes településű kőzetek, illetve egy gazdaságosan hasznosítható anyagnyerőhely talaja a megkívánt vízzáróságot nem tudja biztosítani, vagy a megítélés számos bizonytalansági tényezőt tartalmaz, felvetődhet a természetes anyagból készült keverék beépítése. Szigetelőanyagként iszapos homok, homok és iszapos homokos kavics bentonit adalékkal való keveréke jöhet elsősorban számításba. Különösen gazdaságos lehet ez a módszer, ha az alapanyag biztosítása kis szállítási távolsággal megoldható. A módszer előnye - a szigorú technikai előírások betartása (a keverés homogenitása, víztartalom, adalékanyag tartalom %) esetén -, hogy a beépített szigetelőréteg várható viselkedése jól becsülhető. A megkívánt szigetelőképességet biztosító keverék összetétel laboratóriumi úton, kísérletsorozattal határozható meg. A tapasztalat azt mutatja, hogy már viszonylag kis adalékanyag (6-8 tömeg %) hozzáadással is jelentős szivárgási tényező csökkenés érhető el.

A gyakorlatban a bentonit súlyaránya mindig nagyobb, mint 3%, (általában 6-8 súly%), amit egyrészt a technológiai minőségingadozás, másrészt a szigetelőréteg jobb beépíthetősége és az adszorpciós kapacitás növelése indokol.

A keverékek beépítési paramétereit mindig egyedileg kell megvizsgálni, mert a bentonit adagolással változik a beépítés optimális víztartalma (nő) és az elérhető száraz állapot testsűrűség értéke (csökken).

3.6. táblázat

Mint tudjuk, a szigetelőréteg tömörsége alapvetően meghatározza a szivárgási tényezőt, ezért megfelelő eredményt csak az előírásokat messzemenően figyelembe vevő kivitelezéstől várhatunk. Ennek megfelelően a következők betartása szükséges:

A helyben készített szigetelőrétegnél a tömörítés rétegenként történjék, s az egyes rétegek vastagsága (d) tömörített állapotban:

20 cm < d < 25 cm

legyen. 25 centimétert meghaladó (max. 30 cm) rétegvastagság esetleg optimális viszonyok esetén (megfelelő szemcseeloszlás, kedvező víztartalom, központi keverőtelep, hatékony tömörítőgépek) engedhető meg.

A beépítési víztartalom néhány százalékkal a Proctor vizsgálattal meghatározott optimális érték fölött legyen (a beépítés a Proctor görbe "nedves" ágának megfelelő legyen), mivel így kedvezőbb agyagszerkezet és kisebb szivárgási tényező érhető el.

Tekintettel arra, hogy a vízzáróság mellett a tömörségi kritériumnak is eleget kell tenni, a kedvező beépítési víztartalomra érvényes kritérium (3.5. ábra)

w_opt < w_{beépítési<} w_95%

3.5. ábra A szigetelőréteg beépítésénél javasol víztartalom

Az aljzatszigetelő agyag beépítési jellemzői meghatározásánál figyelembe kell venni, hogy a vízzárósági kritérium teljesülése mellett a rétegnek megfelelő nyírószilárdsággal is rendelkeznie kell, valamint kívánatos, hogy a víztartalom csökkenés hatására bekövetkező zsugorodás lehetősége is a minimális legyen. Ezen kritériumok együttes teljesülésének a biztosításához a beépítési jellemzőket a 3.7. ábra szerint határozhatjuk meg.

3.6. ábra Az oldalfal-szigetelés rétegeinek a beépítése különböző meredekségű támasztófelületek esetén

3.7. ábra A szivárgási tényező, a nyírószilárdság és a zsugorodás szempontjából is megfelelő beépítési jellemzők meghatározása (DANIEL, 1993.)

A laboratórimi úton meghatározott beépítési jellemzőket a kivitelezés megkezdése előtt a helyszínen próbatömörítéssel ellenőrizni és pontosítani kell.

A próbatömörítés során kapunk végleges választ arra, hogy

A próbatömörítés végrehajtásakor az alábbiak betartása javasolt:

A természetes anyagból készített szigetelések területén a 80-as évek végén jelentek meg és azóta egyre nagyobb szerephez jutnak az ún. geoszintetikus-agyag szigetelők. (A nemzetközi irodalomban általában csak a GCL megjelölést használják a Geosynthetic Clay Liner elnevezés alapján.) A hazai szóhasználatban a bentonitos szigetelőlemez, bentonit-szőnyeg, bentonit-paplan elnevezés terjedt el.

A bentonitos szigetelőlemezek többnyire két geoszintetikus hordozó elem (geotextília vagy geomembrán) közötti bentonitrétegből állnak. A bentonitréteg vastagsága általában 5-10 mm, a töltési mennyiség ~ 5 kg/m² , anyaga uralkodóan Na-bentonit. Közismert a bentonit nagy duzzadó és vízfelvevő képessége. Az előállítás során a bentonitot por alakban helyezik a geoszintetikus lemezek közé és további adalékanyagként ha szükséges – a lemez szerkezetétől függően – kötőanyagot is adagolnak.

A bentonitos szigetelőlemezek jellemző kialakítási módjait a 3.9. ábra szemlélteti. Az erősítés nélküli bentonitos szigetelőlemezeknél a bentonit nincs megfelelően bezárva a határoló felületek közé, a megduzzadt bentonit kis erő hatására is elcsúszhat oldalirányban. Ilyen típusú lemezek elsősorba vízszintes felületen alkalmazhatók. A tűzési eljárással készült bentonitos szigetelőlemezek általában csak hosszirányban erősítettek, így a tűzési sorok között a bentonit elcsúszása csak kismértékben korlátozott. A tűnemezelt lemezeknél a szálhidak körbezárják a bentonitot és megakadályozzák a hidratált bentonit oldalirányú elmozdulását a geotextíliák között. A lemez az egyenlőtlen süllyedést könnyen elviseli, nyíróerők felvételére alkalmas.

Szigetelőlemezként való alkalmazásukat az teszi különösen vonzóvá, hogy a vízfelvétel (hidratáció) hatására a bentonit duzzad, azonban a két határoló geotextília tűzéssel vagy tűnemezeléssel törénő összekötése a térfogatnövekedést gátolja, s így egy kis vastagságú, de tömör vízzáró réteg alakul ki. A jellemző szivárgási tényező a 10^-10- 5×10^-12 m/s tartományba esik. A 3.7. táblázat a hidraulikai jellemzők, a szennyezőanyag transzport, a fizikai, mechanikai hatásokkal szembeni viselkedés, valamint a kivitelezés, beépíthetőség szemszögéből hasonlítja össze a hagyományos tömörített agyagszigeteléseket a geoszintetikus-agyag szigetelőkkel.

3.9. ábra A bentonitos szigetelőlemezek típusai

3.7. táblázat

Mint látható, a geoszintetikus agyagszigetelők számos előnyös tulajdonsággal rendelkeznek a tömörített agyagrétegekkel szemben, amelyek közül külön is kiemelendő:

Ugyanakkor hátrányuk a tömörített agyagréteggel szemben:

A geoszintetikus agyagszigetelők alkalmazhatóságáról ma még meglehetősen megoszlanak a vélemények. Az USA-ban gyakran alkalmazzák a természetes anyagú szigetelőrétegek helyett is mind aljzat-, mind zárószigetelésként. Európában a hulladéklerakóknál jelenleg csak a lezárásnál alkalmazzák egyenértékű alternatív szigetelőanyagként. Előnyösnek tűnik az alkalmazása olyan lerakóknál is, ahol nagyobb hajlású oldalfelületet kell szigetelni és az agyagréteg beépítése nehéz és az egyenletes szigetelőképesség biztosítása megkérdőjelezhető.

A lerakó csak abban az esetben tudja biztosítani az előírásoknak és elvárásoknak megfelelő biztonságot, ha nemcsak az előkutatás és tervezés során határozzuk meg a kialakításra és a beépíthető anyagokra vonatkozó kritériumokat, hanem azt a kivitelezés során folyamatosan ellenőrizzük is.

Az ellenőrző vizsgálatokat mindig több szinten kell elvégezni. Általában ajánlott, hogy az ellenőrzés az alábbi lépésekben történjen:

A saját és a független intézmény által végzett ellenőrző vizsgálatok mennyisége, gyakorisága általában megegyezik, és ezeket ugyanazon előírások alapján célszerű végezni. A beruházó ellenőrző vizsgálatai bizonyos paramétereknél csak szúrópróbaszerűek, bizonyos paramétereknél azonban vonatkozhatnak a földmunka egészére is.

A tömörített természetes anyagú szigetelőréteg megfelelő beépítésének az ellenőrzésére vonatkozó vizsgálati rendet osztrák és német előírások, ill. ajánlások alapján az 3.8. táblázat foglalja össze. Az ellenőrző vizsgálatoknál fontos, hogy azok kiterjedjenek az alkalmassági vizsgálatoknál meghatározott paraméterekre (szemeloszlás, víztartalom, konzisztencia jellemzők, szervesanyag-tartalom), valamint a beépítési jellemzőkre. A beépítési jellemzők közül a meghatározó paraméter a szivárgási tényező, amit a 3.10. ábrán szereplő cső-infiltrométerrel célszerű meghatározni. A tömörségellenőrzés leggyorsabban a radiometriás módszerrel végezhető, azonban ennél pontosabb a közvetett térfogat- és a súlymérésen alapuló eljárás. A súlymérésre kiemelt minta térfogatát igen pontosan lehet meghatározni az ún. közvetett térfogatmérési eljárással, amit a 3.11. ábra szemléltet. A mérés során egy gumimembránt préselünk a kiemelt lyuk falára, és a mérőhengerben a folyadékmennyiség változásával a kiemelt minta térfogatát mérjük. A műszaki átadás-átvételre vonatkozó vizsgálati rendet a 3.9. táblázat foglalja össze.

3.10. ábra Hulladéklerakók aljzatszigetelése szivárgási tényezőjének meghatározása a helyszínen csőinfiltrométerrel

Ajánlott méretek

2r₁ = 100 - 600 mm       2r₁ = 10 - 100 mm
r₁/r₂= 5 - 10
h₁= 1,5 - 2,5 m

3.11. ábra A közvetett térfogatmérésen alapuló tömörségmérés (Brandl, 1989.)

3.8. táblázat

Megj.: GDA: A Geotechnik der Deponien und Altlasten munkacsoport ajánlása

n.a. : nincs adat

3.9. táblázat

¹, ha a beépítési víztartalom a megengedhető víztartalom határzónájában van

², rézsűn levő rétegeknél, ha a rézsű hossza ³ 10 m

Hajlékony műanyag membránszigetelők

Műanyag membránokat (fóliákat [d < 2 mm]; lemezeket [d > 2 mm]) hulladéklerakók szigetelésére a 70-es évektől alkalmaznak. A természetes anyagú szigetelők műanyagokkal való helyettesítése nem járt teljes sikerrel, és valószínűleg teljesen nem is veszik át a szerepüket, mivel számos előnyös tulajdonságuk (egyenletes, előre jól definiált minőség, vegyi anyagokkal szembeni ellenállóképesség, jó vízzáróság, kis vastagság) mellett a legnagyobb hátrányuk a mechanikai hatásokkal szembeni érzékenység (sérülékenység), ami ellen természetesen lehet védekezni szigorú műszaki előírásokkal, technológiai fegyelemmel és magának a fóliának az erősítésével. Helyesen akkor járunk el, ha a szigetelőrendszer tervezésénél a természetes és a mesterséges anyagú szigetelők egymást kölcsönösen kiegészítő előnyös tulajdonságait használjuk ki.

A hajlékony membránszigetelők szintetikus polimerek. A gyakorlatban szigetelőként elterjedt változataik négy nagy csoportját különböztetjük meg:

1. Termoplasztikus (hőre lágyuló) műanyagok;

Legismertebb hőre lágyuló szigetelőanyag a polivinil-klorid (PVC) ill. annak az olajjal szemben is ellenálló változata (PVC-OR).

2. Részben kristályos (termoplasztikus) műanyagok;

Az ebbe a csoportba tartozó nagy sűrűségű polietilén (HDPE) és a kis sűrűségű polietilén (LDPE) fóliák azok, amelyeket ma a legelterjedtebben használnak hulladéklerakók aljzatszigetelésénél.

3. Vulkanizált elasztomerek;

4. Termoplasztikus elasztomerek.

Hajlékony membránszigetelők tervezési, kivitelezési előírásai

A hulladéklerakók kombinált szigetelő rendszerének az ásványi rétegre kerülő eleme a geomembrán.

A membránszigetelőkkel szemben támasztott követelmények

A membránszigetelőkre, éppúgy mint a természetes anyagúakra, jelentős mechanikai, fiziko-kémiai és biológiai terhelés jut, amely hatásokkal szemben a megkívánt ideig ellenállónak kell lenniük. A 3.12. ábra a szigetelőkre ható mechanikai, fiziko-kémiai, biológiai hatásokat tünteti fel. Nem megfelelő méretezés és anyagválasztás esetén a mechanikai igénybevétel hatására közvetlen tönkremenetel (szakadás, kilyukadás, stb.), a fiziko-kémiai és biológiai hatásokra folyamatos öregedés - és ennek következtében a mechanikai jellemzők és a vízzáróság megváltozása - következik be.

A geomembránok minősítése szabványban előírt vizsgálatokkal történik, a kereskedelmi forgalomba kerülő fóliáknál a megadott határértékeket a gyártók garantálják. Minden fóliát többnyire idegen, független, a vizsgálatokra feljogosított intézménnyel kell minősíttetni. A vizsgálatok igen széles körűek, s a gyártó országok többségében szabványban rögzítettek. Nem részletezve a vizsgálatok végrehajtásának a módját, jó tudni, hogy azoknak, ill. a minősítő tanúsítványoknak többnyire ki kell térniük az alábbi jellemzők meghatározására ill. értékének megadására:

3.12. ábra A membránszigetelők jellemző mechanikai igénybevételei (a), valamint kémiai és biológiai terhelése (b)(Knipschild, 1985.)

A 3.10. táblázat a geomembránok anyagjellemzőinek jellemző tartományait a 3.11. táblázat a legismertebb (erősítés nélküli) geomembránfajták átlagos anyagjellemzőit tartalmazza.

Az egyes országok eltérő vizsgálati módszereiből adódóan (MSZ; ASTM; DIN) a membránnal szemben támasztott követelmények sem azonosak, ami a kiválasztásukat, méretezésüket némileg megnehezíti (pl. a DIN szabvány az 5% nyúláshoz (50 mm széles mintánál) szükséges erőt adja meg, míg az ASTM a folyási határhoz, ill. a tönkremenetelhez szükséges értéket). A membránszigetelőknek a mechanikai igénybevételek mellett ellenállóknak kell lenniük a hulladék vegyi hatásaival szemben is. A szigetelőanyag csak akkor biztosítja a várt hatást, ha közte és a csurgalékvíz között nem lép fel semmilyen, a tulajdonságait károsan befolyásoló reakció, ami öregedési folyamatot indít meg és a mechanikai, ill. vízzárósági tulajdonságait számottevően befolyásolja. Sok esetben a kompatibilitás a tervezési folyamat legkritikusabb pontja. A gyártók általában megfelelő tájékoztatást adnak termékeik vegyszerállóságáról, s rendelkezünk jó néhány kísérleti eredménnyel, gyakorlati tapasztalattal is.

3.10. táblázat

3.11. táblázat

Néhány geomembrántípus átlagos anyagjellemző értékei
	PVC		HDPE			EPDM			CPE
Paraméter	fóliavastagság (mm)
	0,75	1,0	0,75	1,0	1,5	0,75	1,0	1,5	0,75
Sűrűség (g/cm3)	1,2	1,2	0,94	0,94	0,94	1,15	1,1	1,15	1,2
Húzóerő (tönkremenetelkor),(kN/cm)	14	21	18	24	24	18,5	13	17	8,5
Húzóerő (folyási határnál), (kN/cm)	na.	na.	10	14	14	na.	na.	na.	na.
Nyúlás (tönkremenetelkor), (%)	300	300	500	500	500	300	300	300	300
Nyúlás (folyási határnál), (%)	na.	na.	10	10	10	na.	na.	na.	na.
Szakítóerő (min.), (kN)	4	4,5	7,5	10	10	2	3	4	2,3

na.: nincs adat

A vizsgálatok szemléltetésére mutat be példát a 3.13.-3.14. ábra. A 3.13. ábra a fóliavastagság függvényében ábrázolja az egységnyi felületen átjutó folyadékmennyiséget, ami a vastagság növekedtével exponenciálisan csökken. A 3.14. ábra a különböző dielektromos állandójú szerves vegyületeknek a fólia megnyúlására (adott nyomóerő mellett) gyakorolt hatását ábrázolja.

A membránszigetelők vegyszerállóságát ugyancsak külön vizsgálattal kell igazolni. A vizsgálathoz felhasználandó kísérleti folyadék összetétele függ a szigetelőlemez várható igénybevételétől. A 3.12. táblázat az osztrák előírást szemlélteti (ÖNORM S 2073), amely lényeges elemeiben nem tér el a német szabályozástól.

A vizsgálatok időtartama csurgalékvízben való áztatásnál 6 hét, a többi hatóanyagnál 12 hét minimálisan, amit szükség esetén meg kell hosszabbítani a tömegállandóság eléréséig. A tömegállandóság elérése után mérik a tömegváltozás és a szilárdságváltozás mértékét.

A 3.13. táblázat néhány általánosan használt szigetelőlemez vegyszerállóságát foglalja össze (KOERNER, 1986.).

A megfelelő szigetelőanyag kiválasztása

Mint láttuk a geomembránok számos változata ismert és forgalmazott, s minden egyes terméknek megvan a maga előnye és hátránya. A kiválasztás során először mérlegelni kell a vegyszerállóságot, majd az így kiválasztott típusnál a mechanikai igénybevételek alapján meg kell határozni a szükséges vastagságot. A 3.13. táblázat, ill. a kompatibilitási vizsgálatok alapján a megfelelő típus kiválasztható. A 3.14. táblázat a tájékozódást megkönnyítendő, a leggyakrabban használt műanyagfóliák előnyös és hátrányos tulajdonságait foglalja össze.

3.13. ábra A fóliavastagság és az egységnyi felületen átjutó folyadékmennyiség kapcsolata különböző szerves vegyületek esetén (Tatzky, 1985.)

3.14. ábra Különböző dielektromos állandójú szerves vegyületek hatása adott erő (P) melletti megnyúlásra (Rao - Acar, 1989.)

3.12. táblázat

¹ A csurgalékvizet mélyhűtve lehet előzetesen tárolni

² Tömegarányok

3.13. táblázat

3.14. táblázat

A geomembránra ható igénybevételek

Mechanikai igénybevételek

A geomembránt főleg olyan mechanikai igénybevételek érik, amelyek a fektetésekor, a felületi szivárgó réteg beépítésekor és a hulladéklerakó üzemeltetésekor lépnek fel. Ezek a következők lehetnek:

A geomembrán fektetése előtt az ásványi szigetelés legfelső felületéről el kell távolítani az idegen anyagokat, melyek ennek sérülését okozhatja, majd simító hengerléssel kell behengerelni a nagyobb ásványi szemcséket: Az ilyen módon előkészített felület megfelelő megtámasztást biztosít a geomembrán részére.

A fektetéskor a szél hatása ellen ideiglenes leterhelést szükséges alkalmazni. Az ideiglenes leterhelést használt gumiabronccsal és homokzsákkal lehet megoldani.

Nyíró erők léphetnek fel a rézsűs részeken a geomembrán fektetésekor. A geomembránnak a rézsűn való megcsúszását, így hullámosodását, gyűrődését a fektetés során a kihorgonyzó árokban való ideiglenes rögzítéssel (pl. betonacél kampó) és megfelelő méretű kihorgonyzó árokkal lehet megakadályozni. A kihorgonyzó árok méretezését a rézsűhossz függvényében a 3.15. ábrán mutatja be. Bonyolultabb, egyedi esetekben az állékonysági biztonságot külön méretezni kell, amikor is meghatározzuk a membrán megcsúszását elősegítő (hulladék, csurgalékvíz-gyűjtő terhelése, a geomembrán önsúlya) és akadályozó (a geomembrán és a talaj közötti súrlódó erő) erőket. A súrlódó erők meghatározásához szükségünk van a geomembrán és a talaj közötti súrlódási szögre, amit a talaj belső súrlódási szögének valamint a membrán típusának (sima vagy érdesített felületű) becsülhetünk, bonyolultabb esetekben laboratóriumi vizsgálatokkal meghatározhatunk.

Nyomóerők keletkeznek a hulladék és a felületi szivárgó terhelése miatt. A nyomóerők nem hathatnak olyan feszültségcsúcsok formájában a geomembránra, amelyek az ásványi szigetelés vagy a felületi vízelvezetés rossz szemcsézettsége miatt jönnek létre. Védő geotextília beépítésével egyenletes feszültségeloszlást lehet biztosítani, amivel csökkenthető a membrán átlyukasztási veszélye.

A geomembrán mechanikai igénybevétele szempontjából a hulladéklerakó üzemeltetése során a legkritikusabb művelet az első 1-2 m-es hulladékréteg beépítése. Ezt a réteget ezért csak finom frakciójú hulladékkal lehet feltölteni. Kerülni kell az olyan hegyes, éles anyag beépítését ami a geomembrán sérülését okozhatja.

3.15. ábra A szivárgó paplan beépítésekor a tehergépkocsik által kifejtett helyi terheléseket megfelelő technológia alkalmazásával minimalizálni lehet.

Kémiai igénybevételek

A geomembrán kémiai igénybevételét a csurgalékvízben oldott anyagok, valamint a hulladéklerakóban keletkező gázok okozzák. A kémiai igénybevétel mértéke függ az anyag milyenségétől, koncentrációjától, a hőmérséklettől, és az ezzel egy időben ható mechanikai hatásoktól. Általában abból lehet kiindulni, hogy a koncentrált anyagok hatása csak rövid idejű. Mindenesetre a hulladékban található anyagok fajtája és mennyisége a legjobb esetben is csak anyagcsoportokként becsülhető meg. Ebből adódóan a geomembránokra a kémiai ill. kémiai-mechanikai követelmények magasak.

Hőmérsékleti igénybevételek

A lefektetett geomembrán a tágulási együtthatójának megfelelően kitágul vagy összehúzódik. Ezt figyelembe kell venni a fektetésnél, hogy feszültségek ne keletkezzenek.

A geomembrán színe általában fekete, erős napsugárzásnál felmelegedhet több mint 70^oC-ra is. Ennek valamint az UV-sugárzásnak a hatása hosszú távon mutatkozik meg a nem takart felületeken..

Az üzemeltetés során a hulladék hőmérséklete elérheti a 70^oC-ot is.

Biológiai igénybevétel

A kémiai igénybevételhez hasonlóan a biológiai igénybevételeket sem lehet pontosan meghatározni. A biológiai igénybevételeket előidézhetik:

Általában a mikroorganizmusok, valamint a növények által előidézett igénybevételeket (a gyökerek áthatolása) nem kell annyira kritikus szemmel nézni, de a rágcsálók támadását nem lehet kizárni, ezért olyan membránt kell használni melyet a rágcsálókkal szemben ellenálló.

A megfelelő szigetelőanyag kiválasztása

A szigetelőlemez vastagságát elsősorban a mechanikai igénybevételek határozzák meg. Mivel a fóliák minősége állandó, a megengedhető terhelést szabványban rögzített vizsgálatokkal elvégezve megadható az adott mechanikai jellemző értéke a lemezvastagság függvényében. Ilyen szabványvizsgálatok (DIN) eredményei láthatók a 3.16. ábrán HDPE szigetelő lemezre vonatkozóan. A szabványban vagy ajánlásban minimálisan megkívánt értékhez - az 5% nyúláshoz tartozó húzóerő (a); ütési szilárdság, (jellemzője az ejtési magasság) (b); átlyukasztáshoz szükséges erő (c); továbbszakadási erő (d); - az ábrák alapján meghatározható a szükséges vastagság.

3.16. ábra HDPE szigetelőlemezek DIN szerinti vizsgálati eredményei (Knipschild, 1985.)

3.17. ábra A szigetelőlemez vastagságának számítása

A szükséges vastagság meghatározását elvégezhetjük a tényleges igénybevételeken alapuló számítással is (KOERNER, 1986.). Példaként tételezzük fel, hogy a 3.17. ábrán látható szigetelés D H süllyedést szenved, legyen:

D H: a bekövetkezett süllyedés,

F: a szigetelőlemezben mobilizált erő (F £ s _f × d),

s _f: a szigetelőlemez folyási határa (vagy a megengedhető feszültség),

d: a szigetelőlemez vastagsága,

T_hs: a hulladék és a szigetelőlemez közötti súrlódási erő,

T_st: a szigetelőlemez és a talaj közötti súrlódási erő,

T: ,

: a szigetelőlemezre a hulladék önsúlyából adódó normálfeszültség,

d _hs: a hulladék és a szigetelőlemez közötti súrlódási szög,

d _st: a szigetelőlemez és a talaj közötti súrlódási szög,

x: a mobilizált alakváltozási hossz.

Egységnyi széles sávra felírva az erők x irányban vett vetületének egyensúlyát

(3.1.)

(3.2.)

(3.3.)

A szükséges szigetelőlemez vastagság:

(3.4.)

Ha az altalaj és a szigetelőlemez közötti súrlódási szög kisebb, mint a hulladék és a szigetelőlemez közötti, akkor jelentős húzóerő léphet fel. A lemez méretezése az előzőekhez hasonlóan igen egyszerűen megoldható. A 3.18. ábra jelöléseivel, az egységnyi széles sávra ható erőkre felírt lejtő irányú vetületi egyensúly:

(3.5.)

ahol:

G: a szigetelőréteg önsúlya,

F_h: a fellépő húzóerő,

: adott mélységben a hulladék átlagterhelése.

Ekkor

(3.6.)

és

(3.7.)

3.18. ábra A súrlódási erő különbségeiből származó húzóerő számítása

A geomembrán fektetése, hegesztése, ellenőrzése

A geomembrán fektetésére, hegesztésére vonatkozó általánosan elfogadott követelményeket a BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung, Berlin), Szövetségi Anyagkutató és –vizsgáló Intézet, Berlin, 1992 júliusában megjelent „Települési szilárd- és veszélyeshulladék-lerakók, valamint kármentesítési feladatoknál alkalmazott műanyag membránok alkalmazására vonatkozó irányelv” tartalmazza. Németországban a garanciális problémák elkerülése miatt, a geomembrán gyártója viseli a felelőséget a fektetésért is.

A geomembrán fektetését végzőre vonatkozó követelmények

A geomembrán fektetését és hegesztését alapvetően csak azok a szaküzemek végezhetik, akik a következő feltételeknek megfelelnek:

Fektetési terv

A fektetési munkálatok megkezdése előtt a kivitelező szervezetnek fektetési tervet kell készíteni .A terv készítésekor ügyelni kell arra, hogy keresztvarratokat ne, extrúziós varratokból a minimális mennyiséget tartalmazza. A fektetési munka ideje alatt a tervtől való eltérés, az ellenőrző szervvel való egyeztetés után, megengedhető.

A fektetési tervet legalább 1:500 méretarányban kell elkészíteni és tartalmaznia kell a következőket:

A fektetést végzőnek a tervet a megvalósult állapot szerint át kell dolgoznia (az esetleges változtatások, mintavételek helyének bejegyzése). A megvalósulási fektetési terven fel kell tüntetni, hogy melyik geomemrán tekercs hova lett lefektetve. A fektetési terven a varratok jelölése azonos kell, hogy legyen a hegesztési jegyzőkönyvben szereplővel.

A geomembrán fektetése

A geomembrán fólia/lemez a megfelelően előkészített altalajra vagy épített szigetelőrétegre kerül. Az ágyazási feltételeket a fektetés megkezdése előtt a fektetendő fólia/lemez sérülésének elkerülése érdekében ellenőrizni kell.

A szigetelőlemez szélessége 2-10 m között változik, de többnyire 5-7,5 m, ami azt jelenti, hogy azokat toldani, hegeszteni kell. A lemezek fektetésére általában fektetési terv készül, amelyen minden egyes hegesztési varratot fel kell tüntetni. A fektetési terv készítésénél ügyelni kell arra, hogy lehetőleg kevés kereszt- és extruziós varratot tartalmazzon. A fektetés csak olyan eljárással történhet, amely az aljzatot nem sérti. Igen kényes pontja a fektetésnek a rézsűoldalon való elhelyezés, különösen ha annak ívelt szakasza is van (3.19.-3.20. ábrák). Ekkor ajánlatos az alábbiak figyelembevétele (BRÄCKER et al., 1994.):

A geomembrán megcsúszással szembeni stabilitásának biztosításához a lemez végét a rézsűéltől megfelelő távolságú és mélységű árokba kell bekötni. Az ajánlott méretek a rézsűhossz függvényében a 3.15. ábrán találhatók.

Fektetéskor a lemez hőmérsékletből adódó hullámosodása szinte elkerülhetetlen és ezért megengedett, ez azonban nem vezethet áthajló redők kialakulásához, mert az akadályozza a csurgalékvizek zavartalan bejutását a dréncsőbe. A fektetés során a lemezt a szél elleni védekezésül ideiglenesen terhelni kell.

3.19. ábra A szigetelőlemez fektetése rézsűs oldalon (BrÄckeretal., 1994.)

3.20. ábra A szigetelőlemez fektetése ívelt rézsűs szakaszon (BrÄckeretal., 1994.)

Hegesztési eljárások

A geomembránok helyszíni hegesztését többnyire a következő hegesztési eljárásokkal végzik:

A forróékes hegesztés jellemzője, hogy a varratok hegesztőanyag felhordása nélkül készülnek. Az illesztőfelületeket a fűtőékkel való közvetlen kapcsolattal teszik képlékennyé, majd közvetlenül ezután préseléssel biztosítják a varrat kialakulását (3.21. ábra).

3.21. ábra Forróékes hegesztés

Az extrúziós hegesztés hasonló alapanyagú hegesztőanyag (extrudátum) felhasználásával készül. A hegesztőanyagot egy plasztifikáló egységben (az extruderben) teszik képlékennyé, és egy sajtolónyíláson keresztül, mint hengeres köteget viszik fel az illesztőfelületekre. Az illesztőfelületeket meleg gázzal (pl. levegővel) melegítik fel s juttatják termoplasztikus állapotba. A varratok kialakítása összepréseléssel történik (3.22. ábra).

3.22. ábra Extrúziós hegesztés

A forrólevegős hegesztés szintén hegesztőanyag felhasználása nélkül kerül kialakításra. A forró levegő a szigetelőlemezt termoplasztikus állapotba juttatja, s a varratot a plasztifikálást követő összepréseléssel alakítják ki (3.23. ábra).

3.23. ábra Forrólevegős hegesztés

A lemezek átlapolási geometriájának méreteit a 3.24. és 3. 25. ábrák mutatják be.

3.24. ábra Egyes varrat

3.25. ábra Kettős varrat

Hegesztési varratok ellenőrzése

A hegesztési varratok ellenőrzése a DVS 2225, vagy az ÖNORM S 2076 1. részének előírásai alapján, több lépcsőben történik

Az első lépcsőben, a hegesztési munkák megkezdése előtt próbavarratokat kell készíteni. A próbavarrat segítségével történik az előírt minőségű varrat elkészítéséhez szükséges hegesztési paraméterek megállapítása. A megállapítandó paraméterek a következők:

A próbavarratokon szakító szilárdsági vizsgálatokat kell végezni.

A hegesztési munkák csak akkor kezdhetők el, ha a vizsgálatok eredményei az előírásoknak megfelelnek.

A hegesztési paramétereket a külső körülmények változásával aktualizálni szükséges.

A következő ellenőrzési lépcső az elkészített varratok ellenőrzése.

Az ÖNORM S 2076 1. része alapján a kész varratokat először szemrevételezéssel kell ellenőrizni. A szemrevételezés a következőkre terjed ki:

A hegesztési varratok minőségének helyszíni ellenőrzésére különböző módszerek ismertek.

A kettős hegesztési varratok ellenőrzése

A kettős varratok ellenőrzése roncsolódás mentesen a varratok között található vizsgáló csatorna nyomáspróbájával történik (3.26. ábra).

A HDPE szigetelőlemeznél a nyomáspróba irányértékei a következők:

A nyomás mérése kb. 5 perc kondicionálási idő után kezdődik és legalább 10 percig tart. A varrat megfelelő minőségű, ha a vizsgálati idő alatt a nyomás 10%-nál kevesebbet esik vissza. A vizsgálati eredmények jegyzőkönyvben való rögzítése után, a varrat lezárt túlsó végét ki kell nyitni és a manométeren ellenőrizni kell, hogy nyomása nullára esik. Ezzel biztosítható, hogy valóban a varrat teljes hossza lett ellenőrizve.

A nyomáspróbát 60 ° C feletti szigetelőlemez hőmérsékletnél nem szabad végezni.

3.26. ábra Kettős hegesztési varratok ellenőrzése nyomáspróbával

Az egyes hegesztési varratok ellenőrzése

Vákuumharangos ellenőrző vizsgálat

Vákuumharanggal, a harang méreténél kisebb foltok, varratok minősége ellenőrizhető. A harang elhelyezése előtt a vizsgálandó varratot szappanos vízzel kell bekenni. Az ellenőrzés 0,4 bar vákuummal történik.

A varrat minősége megfelelő, ha a harang alatt szappanos buborék nem keletkezik.

Nagyfeszültséggel végzett ellenőrző vizsgálat

Ennél az ellenőrzési módszernél az ellenőrizendő varrattartományban egy ellenelektróda elhelyezése szükséges.

Az ellenőrizendő varrattartományt a vizsgálat előtt tisztítani és szárítani szükséges. .Ezt követően az ellenőrizendő varraton, a készülék seprűs elektródáját végig kell vezetni 30-40 kV feszültséggel. A vizsgálati sebesség nem lehet nagyobb mint 10 m/min.. A varrathibákat a készülék optikai és akusztikai jelekkel jelzi.

A hulladéklerakóban végbemenő biológiai, kémiai és fizikai folyamatok, valamint a csapadékterhelés miatti átszivárgás során fellépő kilúgozódás eredményeképpen csurgalékvíz keletkezik. A csurgalékvíz minősége a hulladéklerakóba lerakott hulladék minőségétől, az üzemeltetési módtól függ.

1. Csurgalékvízgyűjtő rendszer

Mint azt a korábbiakban láttuk, az aljzatszigetelő rendszernek szerves része egy, a csurgalékvizek gyűjtésére, elvezetésére és ellenőrzésére szolgáló hatékony szivárgórendszer, amit összefoglaló néven csurgalékvízgyűjtő rendszernek nevezünk. Mint már a neve is jelzi, itt is egy több, önálló funkcióval rendelkező elemből felépülő rendszerről van szó.

A hulladék és az első szigetelőréteg közé kerülő szivárgórendszer (szivárgópaplan) is legalább két rétegből épül fel. A szigetelőrétegre kerül a csurgalékvízgyűjtő és elvezető rendszer, majd e réteg és a hulladék közé egy szűrő-védő réteget építenek be. Funkciója - mint a neve is mutatja - kettős: egyrészt elősegíti a csurgalékvíz bejutását a gyűjtő és elvezető rendszerbe, másrészt védi azt a hulladékból bemosódó finom szemcsék bejutásától, megakadályozva eltömődését. A réteget - akár természetes anyagú (laza szemcsés kőzet), akár műanyag (műszaki vagy geotextília) - méretezni kell, amire külön fejezetben térünk ki. Ugyancsak méretezni kell a csurgalékvízgyűjtő rendszert, hogy a szigetelőrétegnél a megengedettnél nagyobb hidraulikus gradiens ne alakuljon ki, azaz a lejutó csurgalékvizeket visszaduzzasztás nélkül tudja elvezetni.

A második szivárgóréteg, ha van, az első szigetelőréteg alá kerül, és úgyszintén kettős célt szolgál: elsődleges az ellenőrzési funkció (jelzi a szigetelőrendszer meghibásodását) és másodlagos a gyűjtő-elvezető funkció. Megfelelő esések, szektorok kialakításával (pl. esés-ellenesés vagy "háztető" forma) a hibahely könnyebben behatárolható.

A szűrő-védő réteg méretezése

A szűrő-védő réteg, mint láttuk, általában a hulladék és az első szigetelőréteg fölötti szivárgóréteg közé kerül, de egyszerűbb esetekben szerepét betöltheti maga a szivárgóréteg is. Feladata kettős:

Anyaga lehet:

A természetes anyagú szűrőréteg: meghatározott, a szűrőszabálynak megfelelő szemcseeloszlású homokból, homokos kavicsból vagy kavicsból épített réteg. A szűrőréteg szemeloszlását alapvetően a hulladék szemcsemérete és szemeloszlása fogja meghatározni, s alkalmazhatunk bármely, már jól bevált szűrőszabályt (pl. kútszűrők, szivárgók méretezése).

A klasszikus megoldás a TERZAGHI féle szűrőszabály, ami a következőket kívánja meg:

(3.8.)

A szűrőréteg szemeloszlása megfelelő, ha a szemeloszlási görbéjén a 15 súlyszázalékhoz tartozó szemcseátmérő (D_15sz) legalább négyszerese a hulladék megfelelő szemcseméretének (d_15h), de legfeljebb negyede a 85 súly%-hoz tartozó hulladék szemcseátmérőjének (d_85h).

A TERZAGHI módszerén kívül számos egyéb szűrőszabály is ismert (HÜNERBERG; TRUELSEN; BIESKE; STOW; KRUSE; FUCHS; KARPOFF; stb.) részletes ismertetése megtalálható a szakkönyvekben (pl. KASSAI-JAMBRIK, 1986.). Az alapgondolatuk lényegében ugyanaz, nevezetesen, hogy a szűrőréteg szemeloszlási görbéjének lefutása közelítőleg párhuzamos legyen a védendő rétegével. Ugyanezen az elven alapul a hulladéklerakóknál jól bevált amerikai ajánlás is (USEPA, 1985.), amely alapgondolatában a 3.8. aránynak megfelelő:

(3.9.)

(3.10.)

(3.11.)

Amennyiben a hulladék (vagy az alulra kerülő finomabb réteg) szemeloszlása nagyon egyenletes (pl. monodepóniák, pernye), azaz U < 1,5, úgy

(3.12.)

Egyenlőtlen szemcseeloszlásnál (U > 4) 3.11. helyett használható:

(3.13.)

A szűrőszabály alkalmazásánál leginkább problematikus, hogy ritkán ismerjük a lerakandó hulladék ténylegesen várható szemeloszlását, s néhány hulladékfajtánál a "szemcse"-méret is rendkívül tág határok között változhat. A 3.27-3.28. ábrák a szűrőszabály alkalmazására mutatnak be példát. A 3.27. ábrán különböző szerzők adatai alapján a friss kommunális hulladék szemcseeloszlásának burkológörbéi láthatók. A 3.28. ábrán jól látszik, hogy ebben az esetben nincs szükség a jól osztályozott szűrőkavics alkalmazására, a 16/32-es szűrőkavics megfelelő stabilitást biztosít.

Szűrő-védő rétegként a természetes anyagú szemcsés rétegek mellett (helyett) egyre inkább tért hódítanak a geotextíliák.

3.27. ábra A háztartási hulladék szemcseeloszlása irodalmi adatok alapján (Ramke, 1991.)

3.28. ábra A háztartási hulladék, a jól osztályozott szűrőkavics és a 16/32 mosott kavics szemcseeloszlásának összehasonlítása

(Ramke, 1991.)

A geotextíliák alkalmazása és kiválasztása

A geotextíliák az elmúlt időszakban igen széleskörű alkalmazást kaptak mind a mély- mind a vízépítésben. Anyagukat tekintve ma már többnyire a szintetikus anyagokat alkalmazzák.

Ezek:

A szövet kialakítása történhet szövéssel vagy tűzéssel, esetleg más technológiával, és ennek alapján megkülönböztetünk:

A nem szövött textíliáknál az elemi szálak elrendeződése véletlenszerű. Gyors térnyerésüket elsősorban a kedvező mechanikai, kémiai és biológiai tulajdonságaiknak, ellenálló-képességüknek köszönhetik.

Kiválasztásuknál a következő szempontokat kell mérlegelni:

A depóniaépítésnél a következő funkciókat láthatják el:

A műanyag szigetelőlemez mechanikai védelmére történő alkalmazáskor a kiválasztás szempontjai megegyeznek a szigetelőlemezre vonatkozóakkal, azaz mind a mechanikai, mind a biológiai, mind a kémiai behatásokkal szembeni ellenállóképességet mérlegelni kell.

Ebben a fejezetben a geotextíliák alkalmazását és kiválasztását (méretezését) elsősorban a szűrőrétegként való alkalmasság szempontjából tekintjük át.

Szűrő-védő rétegként való méretezésnél itt is a kettős szerepét (legyen áteresztő, de akadályozza meg az eltömődést) kell figyelembe venni, de ugyanakkor méretezni kell a várható mechanikai igénybevételekre is.

A geotextíliák áteresztőképessége (éppúgy, mint a kőzeteknél) a pórusméret-eloszlásnak lesz a függvénye, ami vizsgálatokkal egyszerűen meghatározható (KOERNER, 1986.), és a szemeloszlási görbékhez hasonlóan ábrázolható (3.29. ábra).

3.29. ábra Geotextíliák pórusméret-eloszlási görbéi. Az O₉₅-érték értelmezése (Koerner, 1986.)

A szűrőrétegként való méretezésénél felhasználhatjuk a pórusméret-eloszlási görbét (amit a gyártók is rendszerint megadnak), de elegendő csak egyetlen pórusméret ismerete is. Az O₉₅ értelmezése a 3.29. ábrán található, s nem más, mint az a pórusméret, aminél a szövet pórusainak 95%-a kisebb. Meghatározása a pórusméret-eloszlási görbe hiányában kísérleti úton történik a következők szerint: adott mennyiségű, ismert méretű üveggolyókkal meghatározzuk azt a szemcse(golyó) méretet, amelyiknél a szöveten áthulló mennyiség 5%, vagy annál kevesebb, azaz a szövet pórusainak legalább 95%-a kisebb (O₉₅). A gyártók gyakran adják meg az O₉₅ helyett az AOS (apparent opening size) vagy az EOS (equivalent opening size) számot, ami valójában ugyanazt jelenti, de nem szemcseméretben (mm), hanem szabvány szerinti szitaszámmal kifejezve.

A szivárgóréteg eltömődését itt is a megfelelő pórusméretű geotextília választással akadályozhatjuk meg. A kiválasztást elvégezhetjük kísérleti úton, amikor azt vizsgáljuk, hogy az illető geotextília milyen szemcsenagyság visszatartására képes. A vizsgálatot a talajokra vonatkozó ajánlás(ok)hoz hasonlóan végezhetjük el. Meghatározzuk a hulladék (vagy a lerakó aljára kerülő finomabb szemcséjű réteg) szemeloszlási görbéjét, majd a vizsgálatot megismételjük oly módon, hogy a textilanyagból készített mintán mérjük az átjutó szemcseméreteket. Akár a fennmaradt, akár az átjutott részre újabb szemeloszlást végezve meghatározható a hiányzó (átesett, ill. fennmaradt) frakció, és az átesett rész legnagyobb átmérőjű, vagy a fennmaradt rész legkisebb átmérőjű frakciójából meghatározható a geotextília szemcseszűrő képessége (MARCZAL, 1986.), amint azt a 3.30. ábra is mutatja.

3.30. ábra A geotextília szemcseszűrő képességének a meghatározása (Marczal, 1986.)

Hasonlóan a laza-szemcsés kőzetekre vonatkozó szűrőszabályhoz, a geotextíliák szűrő-képességére is számos kritérium ismert, de ezek többségét is talajokra dolgozták ki, így alkalmazásuk némi óvatosságra int. A legátfogóbb ajánlási rendszert GIROUD (1982.) adja, amit a 3.15. táblázatban találhatunk.

3.15. táblázat

d_50h: 50 súly %-hoz tartozó szemcseátmérő (hulladék vagy a geotextília fölötti szemcsés réteg)

U: egyenlőtlenségi modulus (U = d₆₀ / d₁₀)

0₉₅: pórusméret, amelytől a geotextília pórusainak 95%-a kisebb

A megfelelő szűrőképességgel rendelkező geotextília kiválasztásánál használható a ROLLIN-DENIS (1987.) által javasolt kritérium is:

ha d_50h > 0,074 mm (3.14.)

akkor 0,149 mm < O₉₅ < d_85h (3.15.)

és

ha d_50h < 0,074 mm (3.16.)

akkor 0,211 mm > O₉₅ > 0,149 mm (3.17.)

A geotextília vízátbocsátása megfelelő, ha

k_gt > 10 × k_h (3.18.)

ahol

k_gt : a geotextília "szivárgási tényezője";

k_h : a hulladék alsó rétegének (vagy a geotextília feletti talajrétegnek) a szivárgási tényezője.

Kétségtelen, hogy a szűrőrétegként használt geotextíliák a hulladékkal (különösen kommunális hulladékkal) érintkezve hajlamosak az eltömődésre, a fentiekben ismertetett szűrőszabályok tehát elsősorban tájékoztató értékűek, igazán jó eredményt csak a tényleges, előzetes laboratóriumi vizsgálatoktól várhatunk.

A szivárgóréteg méretezése

A szivárgóréteg (paplan) alapvető rendeltetése, hogy

A szivárgóréteg tervezésénél kiindulhatunk abból az ajánlásból, hogy vastagsága legalább 30-50 cm, szivárgási tényezője pedig legalább 10^-4 m/s, vagy nagyobb legyen.

Amennyiben a réteg a szűrő és szivárgó funkciót is betölti, vagyis nincs felette külön szűrőréteg, úgy az előzőekben ismertetett szűrőszabály szerint is méretezni kell az eltömődés megakadályozása érdekében. Ha fölötte szűrőréteg van (szemcsés kőzet vagy geotextília) anyaga általában 16/32 szűrőkavics, amelynek a CaCO₃-tartalma kevesebb mint 20% (BRUNE, 1994.).

Az előírások és a szűrőszabály betartásával megtervezett és beépíteni kívánt szivárgóréteg hatékonyságát célszerű konkrét számítással is ellenőrizni, hogy meggyőződjünk róla, hogy a szigetelőréteg fölött nem alakul-e ki a megkívántnál nagyobb víznyomás.

A méretezés különösen a sík területen épült lerakóknál lényeges, mert a völgyfeltöltéseknél az aljzat esése általában biztosított. A méretezésnél a következő probléma megoldására keressük a választ:

A fenti paraméterekből a csurgalékvíz intenzitás (e) és a h_max megengedhető nyomómagasság értéke adott. Utóbbinál általában azt kívánjuk, hogy értéke ne haladja meg a 30 cm-t, azaz a maximális nyomásszint a szivárgórétegen belül maradjon, a hulladék aljának folyamatos vízben állásának megakadályozása érdekében. A keletkező csurgalékvíz intenzitása többnyire számítható (becsülhető), a meghatározási lehetőségeket a hulladéklerakók vízháztartásával foglalkozó fejezetben találjuk. A tervezés során némi mozgástér a dréncsőtávolság, a hossz- és keresztirányú esés, a szivárgó paplan k tényezőjének a megválasztásánál adódik, a három paraméterből kettő rögzítése meghatározza a harmadik értékét, mint azt a 3.31. ábra is szemlélteti.

3.31. ábra A dréntávolság, az aljzat-esés és a nyomómagasság kapcsolata (Ramke, 1991.)

A 3.32. ábra a csurgalékvízgyűjtő rendszer modelljét szemlélteti. A dréncsövek távolsága L, a szigetelőréteg a dréncsövek felé a szöggel lejt. A hulladékból a szivárgórétegbe bejutó csurgalékvíz intenzitása legyen e. Ha feltételezzük, hogy a szigetelőrétegen keresztül nincs elszivárgás (ha van, az akkor is nagyságrendekkel kisebb, mint a dréncsőben távozó vízmennyiség), akkor a dréncsőtől L/2 és távolság között egységnyi széles sávon lejutó vízmennyiség egyenlő a dréncső felé a h függőleges metszeten távozó vízmennyiséggel, azaz:

(3.19.)

3.32. ábra A csurgalékvízgyűjtő rendszer méretezésének modellje I. (McBean et al., 1981.)

A 3.19. egyenlet integrálásával

(3.20.)

A 3.20. egyenlet közvetlenül nem integrálható, de ha feltételezzük, hogy h = konstans és a értéke kicsi, akkor h_max értékére jó közelítéssel kapjuk, hogy

(3.21.)

A 3.21. összefüggéshez hasonló eredményre jutott MOORE (1980), aki szerint h_max értékét a (3.22) összefüggés alapján számíthatjuk:

(3.22.)

A fentieknél pontosabb és általánosabb megoldást adtak McBEAN és szerzőtársai (1981.). Megoldásukat arra az esetre dolgozták ki, amikor a két dréncső között a szigetelőréteg esése egyenletes. A 3.33. ábra jelölései szerint:

1 (3.23.)

és

(3.24.)

3.33. ábra A csurgalékvízgyűjtő rendszer méretezésének modellje II. (McBean et al., 1981.)

Az előzőeknek megfelelően feltételezve, hogy a dréncsőtől x távolságig a hulladékból infiltrációval bejutó folyadékmennyiség egyenlő az A_x keresztmetszeten átszivárgó hozammal, írhatjuk, hogy

(3.25.)

ahol

B: a sávszélesség

Az áramlás irányára merőlegesen egységnyi széles sávot véve figyelembe:

(3.26.)

Bevezetve az

jelöléseket, valamint a h = v × w transzformációt, a 3.26. egyenletből azt kapjuk, hogy:

2 (3.27.)

A 3.27. egyenletet integrálva:

(3.28.)

ahol

C: az integrálási állandó.

A peremfeltételeket (x=0; h=h₀) figyelembe véve kapjuk, hogy

(3.29.)

A (3.29.) implicit, nem lineáris egyenlet megoldása kicsit nehézkes. Adott h₀, k_d és L esetén h helyettesítésével x számolható, és a műveletet többször elvégezve a beszivárgó csurgalékvíz "leszívási görbéje" meghatározható.

Amennyiben a szigetelőréteg vízszintes (a = 0), a 3.29. egyenlet a következőképpen egyszerűsödik.

3 (3.29.a.)

A 3.32. ábra szerinti csurgalékvízgyűjtő rendszer méretezésére a gyakorlati problémák megoldására igen jó és egyszerű megoldást adott GIROUD és HOULIHAN (1985.). A tapasztalat szerint az általuk javasolt megoldásnál az elkövetett hiba néhány százalék a pontosabb, több peremfeltételt figyelembe vevő megoldásokhoz képest (MANASSERO et al., 1997.). A javasolt módszer szerint a h_max értéke az alábbi összefüggésből határozható meg:

(3.30.)

ahol (3.30.a.)

(3.30.b.)

A 3.21., 3.22., 3.29. és 3.30. egyenletek bármelyike lehetőséget ad arra, hogy adott dréncsőtávolság (L), szivárgási tényező (k_d) és szigetelőréteg esés (tana ) esetén meghatározzuk a maximális folyadékoszlop-magasságot (h_max), és megnézzük, hogy az megengedett-e vagy sem. Amennyiben h_max < h_meg, a szivárgóréteg megfelelő, de ha h_max > h_meg, vagy a dréncső távolságát vagy a beépítendő szivárgóréteg szemcseösszetételét, (s ezáltal szivárgási tényezőjét) meg kell változtatnunk, és a számítást ismételten el kell végezni.

A tana és k_d szokásos értékei: 0,03 ¸ 0,05, ill. 10^-3 ¸ 10^-4 m/s.

A méretezésre számos más és még az ismertetettnél is bonyolultabb, több peremfeltételt figyelembe vevő megoldás ismert (WONG, 1977.; DEMETRACOPOULOS - KORFIATIS, 1984.). Figyelembe véve az alapadatok meghatározásának bizonytalanságát (pl. az infiltráció meghatározása, hulladék szivárgási tényezője stb.), a bonyolultabb megoldás is csak a pontosság látszatát kelti.

Meredekebb lejtőkön (pl. völgyfeltöltésnél) a szivárgóréteg kialakítása problematikus, különösen ha az szemcsés kőzetből épül. Megfelelő a szivárgóréteg mesterséges anyagból pl. geotextíliából való kialakítása, ha a transzmisszivitásra (vastagság és a réteggel párhuzamos szivárgási tényező szorzata) teljesül (HEERTEN, 1988.) a

4 (3.31.)

feltétel, ahol

T: a drénréteg transzmisszivitása.

A szivárgórendszer méretezésénél ügyelni kell arra is, hogy a dréncső se tudjon eltömődni, így hatékonysága megmaradjon. A mechanikai eltömődés megakadályozásához a következő kritériumokat kell figyelembe venni:

5 (3.32.)

(3.33.)

ahol:

D_85sz: a szivárgóréteg szemeloszlásánál a 85 súly %-hoz tartozó szemcseátmérő,

d_h: a hasíték szélessége és

d_p: a perforáció átmérője.

A szűrőrendszerek (szűrőréteg, geotextília, dréncsövek) a leggondosabb tervezés mellett is idővel veszítenek hatékonyságukból, eltömődhetnek. Az eltömődés okai a következők lehetnek:

A mechanikai okokra visszavezethető eltömődést a finomabb szemcsék bemosódása okozza. Ez a hatás elkerülhető, ha a szivárgóréteg megfelelő mechanikai és szűrő stabilitással rendelkezik. A mechanikai stabilitás gyakorlatilag a megfelelő szemcseméretű réteget, míg a szűrő stabilitás a megfelelő szemcseeloszlású réteget jelenti. A mechanikai stabilitás az előírásoknak megfelelő szemcseméretű szűrőrétegnél a szűrőszabály betartása mellett biztosítható.

A fiziko-kémiai és mikrobiológiai hatások általában együtt jelennek meg az eltömődéssel, és az eredménye az ún. inkrusztáció, amikoris elsősorban vasoxidok és karbonátok kiválása révén a hatékony pórustér jelentősen csökken. Az inkrusztáció folyamata a víztermelő kutaknál régóta ismert jelenség, s az onnan vett analógia alapján megállapítható, hogy a kiválás, kérgesedés erősebben jelentkezik, felgyorsul, ha a csurgalékvíz:

Mint tudjuk, a fenti értékek a csurgalékvíznél nem jelentenek különösen szélsőséges értékeket. A mikrobiológiai folyamatok során a csurgalékvízben jelenlévő vas és mangánbaktériumok oxidálják és kicsapják az oldott vasat és mangánt (okkeresedés), és a folyamat eredményeképpen felszabaduló energiát hasznosítják. A baktériumok jelenlétét nagymértékben segíti, hogy a csurgalékvíz egyébként is nagy mennyiségben tartalmaz számukra hasznosítható tápanyagot.

A szűrőréteg fiziko-kémiai és mikrobiológiai okokra visszavezethető inkrusztációja ellen védekezni nehéz, mert a csurgalékvíz összetételét, pH és redox-potenciál értékét, hőmérsékletét befolyásolni nemigen tudjuk. A folyamatot lehet lassítani, ha:

A fentieket elősegíthetjük azáltal, ha:

A csurgalékvízgyűjtő rendszer kialakítása

A csurgalékvízgyűjtő rendszer alaprajzi elrendezését és metszetét egy általános esetre a 3.34. ábra mutatja be. Az ábra szerinti esetben a rendszer szektorokra osztott. A lejutó csurgalékvíz a depónia középvonalától kifelé i_h hosszirányú és i_k keresztirányú eséssel kialakított aljzatszigetelő rendszerre kerülő víztelenítő rétegből, annak a mélyvonalába helyezett dréncsőbe jut be. A dréncső a gyűjtőaknába torkollik. A gyűjtőakna kerülhet mind a depónia szigetelt alapfelületén kívülre (6.58. ábra), mind az alapfelületen belülre. A dombépítéssel kialakított depóniáknál a gyűjtőakna célszerűen a támasztó töltésen kívülre kerül (3.35. ábra).

3.34. ábra A csurgalékvízgyűjtő rendszer felépítése (Ramke, 1991.)

A 3.34. ábra szerinti elrendezésnél a gyakorlatban általánosan alkalmazott méretek, paraméterek a következők:

A keresztirányú esés (i_k): ³ 3%

A hosszirányú esés (i_h): 1-2%

A gyűjtőakna távolság

A víztelenítő réteg

A dréncső átmérője: 200-300 mm.

A dréncső beépítésénél a szűrőréteg előírt vastagságának a dréncső fölött is meg kell lennie. A kialakítás néhány lehetőségét német előírások alapján a 3.36.-3.37. ábrák szemléltetik.

3.35. ábra Csurgalékvízgyűjtő rendszer: a peremi rész metszete (Ramke, 1991.)

A csurgalékvízgyűjtő aknák elhelyezése alapvetően a depóniatípus függvénye. Az egyszerűbb megépítést, ill. kialakítást a szigetelt alapfelületen kívülre kerülő akna jelenti. A HT-CARBOFOL szigetelőrendszer előregyártott aknáját szemlélteti a 3.38. ábra. Az akna elhelyezésének a módját a 3.35. ábrán láthatjuk. A kivitelezés nyújtotta előny mellett hátránya e rendszereknek - amennyiben sík területen épül a lerakó - a depóniatérbeli nagy földmunka. A csurgalékvízgyűjtő dréncsövek esését (1-2%) az aljzat süllyedése után is biztosítani kell. Mivel a süllyedések számítása (becslése) a mélyebben települő rétegek felépítésének megismeréséből adódó hiányosságok miatt bizonytalan, többnyire az indokoltnál nagyobb az alkalmazott biztonsági tényező is, ami a földmunka mennyiségének növekedését eredményezi.

3.36. ábra A dréncső beépítése (DIN 19667, 1990.)

3.37. ábra A dréncső beépítése (Laga, 1990.)

A dréncsövek depóniatérből való kivezetésének a szigetelése különösen kényes pont és hibalehetőség. Egy lehetséges megoldást szemléltet a 3.39. ábra. Az átvezetés egy polietilén/beton átvezető műtárgy segítségével történik. Az előregyártott beton idomhoz a HDPE peremlemez és a már nem perforált haszoncső előre elkészítetten hozzá van erősítve, s ehhez csatlakoztatják a dréncsövet. Az aljzat és rézsűszigetelés lemezét extruziós hegesztéssel csatlakoztatják a peremlemezre, így biztosítva a rendszer vízzáróságát.

A medenceszerűen kialakított-, vagy szigetelt, egykori bányagödrök feltöltésével kialakított lerakóknál a csurgalékvízgyűjtő akna értelemszerűen a belső térbe kerül. Előnye a rendszernek a kevesebb földmunka, valamint az, hogy az aljzat süllyedése kevésbé befolyásolja a dréncső esését, mert az akna a süllyedések után továbbra is a mélyponton marad. Hátránya a költségesebb kialakítás, mivel a rendszerre jelentős statikai-, kémiai- és hő terhelés hat, s mindegyikkel szemben ellenállónak kell lennie. A 3.40. ábra a ZÜBLIN és a GFA cég közös kialakítású aknáját mutatja be. Az akna HDPE lemezzel szigetelt vasbeton gyűrűkből épül, így mind statikailag, mind kémiailag ellenálló. Az alapozása helyben készült vasbeton lemez. Az aknához mind a dréncsövet, mind a szigetelőlemezt vízzáróan hozzá kell hegeszteni.

3.38. ábra A HT-CARBOFOL szigetelőrendszer előregyártott csurgalékvízgyűjtő aknája

A csurgalékvízgyűjtő aknából a szennyezett víz a gyűjtővezetéken a központi gyűjtőmedencébe kerül. Innen tisztítás után kerülhet a befogadóba. Egyszerűbb esetekben, vagy tisztítóberendezés hiányában szokásos és elfogadott megoldás az összegyűlt csurgalékvíz visszapermetezése és elpárologtatása. Hátránya ennek a megoldásnak, hogy nagyobb központi gyűjtőtárolót igényel, mert az év egy jelentős részében a megfelelő párolgás nem biztosítható, s ekkor a csurgalékvizet folyamatosan gyűjteni kell.

3.39. ábra A dréncső kivezetésére szolgáló előregyártott polietilén/beton átvezető műtárgy

3.40. ábra A ZÜBLIN és GFA cég által kialakított csurgalékvízgyűjtő akna

A hulladéklerakó szigetelt területén kívül vezetett csurgalékvíz csatorna méretezése a szennyvízelvezető csatornáknak megfelelően történik. A csatornacső anyaga KPE, mivel ez ellenálló a csurgalékvíz kémiai hatásaival szemben.

Az elvezető rendszer minőségellenőrzése a szennyvízcsatornákkal megegyező módon történik.

1. Csurgalékvíz tározó medence

Amennyiben a csurgalékvíz folyamatos elszállítását nem lehet megoldani, akkor a hulladéklerakón kívül azt tárolni szükséges.

A tárolásra egy nyitott, rézsűsen kialakított földmedrű medencét vagy megfelelően szigetelt vasbeton műtárgyat célszerű alkalmazni. A medence szigetelésére - azonos földtani közeg esetén -célszerű ugyanazt a rendszert alkalmazni, mint a hulladéklerakó esetében.

A csurgalékvíz mennyiségét és így a medence méretezését befolyásoló tényezők:

A medencét balesetvédelmi okokból be kell keríteni.

A szigetelőrendszer felépítését, az egyes elemek egymásraépülését, a minimálisan megkívánt követelményeket többnyire minden országban előírásokkal szabályozzák. Az előírásoknak ugyan országonként vannak eltérő sajátosságai, azonban az alapelvekben nincs lényeges különbség. Az is igaz, hogy nagyon nehéz az összehasonlítás, mert a hulladékok osztályozása, kategorizálása országonként nagyon eltérő lehet. A legjobb megoldás az, amikor az egymáshoz rendelés alapja a lerakandó hulladék veszélyeztető potenciálja, ami nem minden esetben egyezik meg a merev kategorizálás alapján meghatározott listával. A szigetelőrendszert - a mechanikai igénybevételen túl - elsősorban a hulladékból kijutó csurgalékvíz terheli (kémiai és biológiai terhelés). A veszélyeztető potenciált a csurgalékvíz várható összetétele-, vagy ha ez nem ismert, akkor a lerakandó hulladékból kioldási vizsgálatokkal előállított kivonatok (eluátumok) analítikai és ökotoxikológiai vizsgálata alapján meghatározott eluátum osztály alapján határozhatjuk meg. Valójában ez a legkorrektebb besorolás, mert a ténylegesen a szigetelőrendszerre jutó terhelést veszi figyelembe. Alkalmazása ellen szól a rendszer viszonylagos bonyolultsága.

A kommunálishulladék-lerakók aljzatszigetelésének nemzetközi szabályozását mutatja be a 3.41. ábra. Mint látható, a természetes és mesterséges védelem együttes alkalmazása kívánalom, s csak az igen kedvező földtani adottságok, vagy kezelt hulladék esetén van lehetőség pusztán természetes védelemre. Az is általánosan elfogadott, hogy a természetes anyagú épített szigetelőrendszernek többrétegűnek kell lennie, minimális követelmény általában a 3 réteg és a legalább 60 cm tömörítés utáni összvastagság. A szivárgási tényező megkívánt értéke:

k < 10^-9 ¸ 5 x 10^-10 m/s.

Az 1999/31/EK irányelv az altalajjal szemben rendkívül szigorú előírásokat tartalmaz mind a veszélyes mind a nem veszélyes hulladékok lerakója esetén. Ugyanakkor a tagországok számára megadja a lehetőséget, hogy az aljzatszigetelés telepítésére vonatkozó általános és specifikus követelményeket egyedileg fogalmazzák meg, előírva, hogy mindkét lerakó típusnál szükséges a megléte (3.42. ábra)

3.41. ábra A kommunálishulladék-lerakók aljzatszigetelő rendszerének felépítésére vonatkozó előírások, ajánlások

(MANASSERO et al., 1998.)

3.42. ábra Az aljzatszigetelő-rendszer felépítése az 1999/31/EK irányelv alapján

Hazánkban az egyes hulladéklerakó kategóriákra vonatkozó aljzatszigetelés kialakításának követelményeit a 22/2001. (X.10.) KÖM renndelet 1-3. sz. függelékei tartalmazzák. A rendelet messzemenően figyelembe veszi az 1999/31/EK irányelveket. A különböző típusú hulladékok lerakóira (inert - nem veszélyes hulladék - veszélyes hulladék) vonatkozó előírásokat a 3.43. ábra szemlélteti.

Az ábrákon megtaláljuk az egyes rétegekkel és műszaki védelmi elemekkel szemben támasztott követelményeket, kritériumokat, méreteket. A rendelet 1. sz. mellékletében a 3.2. (az altalajjal - földtani közeggel - szemben támasztott követelmények) és a 3.3. pontban leírtak adnak további tájékoztatót az ábrákon előírtakhoz.

A vonatkozó rendelet 3.2. pontja szerint:

A földtani közeg szigetelési- és szennyezőanyag visszatartó-képességének hatékonyságát az határozza meg, hogy a hulladéklerakó alatti, és a hulladéklerakót körülvevő geológiai, hidrogeológiai és geotechnikai feltételek megfelelő védelmet nyújtanak-e a földtani közeget és a felszín alatti vizet fenyegető potenciális veszély elhárítására.

A hulladéklerakó alapját és oldalait olyan természetes anyagú rétegből kell megépíteni, amely legalább az alábbiakkal egyenértékű szivárgási tényező értékeket és vastagsági követelményeket elégít ki:

Amennyiben a fenti tulajdonságokkal rendelkező természetes szigetelő réteg nem áll rendelkezésre, úgy ezzel egyenértékű szivárgási tényező értéket biztosító minimum 0,5 méter vastagságú, kiegészítő épített szigetelő réteg kialakítása szükséges. Egyenértékűnek tekinthető az a két szigetelő réteg, amelyeket az alkalmazás feltételei mellett azonos kumulatív transzport jellemez.

A vonatkozó rendelet 3.3. pontja szerint:

A hulladéklerakó szigetelésénél betartandók a 3.16. táblázat előírásai.

3.16. táblázat

Az épített szigetelő réteg minimális vastagsága 0,5 m, amely szükség szerint több szigetelőanyag-réteg kombinációjával is elérhető. A hulladéklerakó szigetelőrendszerének fenékszintje és a maximális talajvíz szintje között legalább 1 méter távolságot kell tartani.

3.43. ábra A hulladéklerakók aljzatszigetelő rendszere felépítésének szabályozása

(22/2001.(X.10.) KÖM rendelet, 1-3. sz. függelék)

Mint látható az új miniszteri rendelet a korábbi gyakorlathoz képest lényegesen szigorúbb:

A rendelet hatályba lépése után különös gond fordítandó a terület földtani, hidrogeológiai, geotechnikai kutatására, vizsgálatára, hiszen az altalaj megfelelő vízzáróságát ebben a fázisban kell igazolni, szemben az épített réteg kivitelezésekor végzett helyszíni ellenőrzéssel. Ezen vizsgálatokra, a módszerekre külön útmutató jelenik meg.

A hulladéklerakónál elérve a végleges magasságot, gondoskodni kell a lezárásáról, amelynek feladata és rendeltetése a következő:

A depóniák végleges lezárására túlnyomórészt természetes- és mesterséges anyagú (elsősorban az aljzatszigetelőknél is megismert műanyag fóliák) szigetelőrétegek jönnek számításba. A 3.44. ábra a fedőrendszer felépítés szabályozásához néhány lehetséges változatát szemlélteti, feltüntetve az ajánlott méreteket és paramétereket. A szigetelőréteg vagy rendszer fölötti szemcsés anyagú réteg a víztelenítést szolgálja, s megakadályozza a talajon átjutó csurgalékvíznek a depóniába való bejutását. Általános felfogás szerint veszélyes hulladékoknál a lezáró szigetelés mindig kombinált (agyag+geomembrán) kommunális hulladékoknál lehet csak természetes anyagú vagy kombinált, sőt az utóbbi időben jelentős teret hódítottak a geoszintetikus-agyag szigetelők.

3.44. ábra A lerakók zárószigetelő rendszerére vonatkozó nemzetközi előírások, ajánlások

(MANASSERO et al., 1998.)

Az egyes rétegek közé kerülő geotextília szerepe kettős: egyrészt megakadályozza a szivárgóréteg(ek) (szivárgópaplan) eltömődését, másrészt növeli a rendszer stabilitását.

Figyelembe véve az 1999/31/EK irányelvet, a már említett miniszteri rendeletet a hulladéklerakók lezárásának szabályozását a 3.45. ábra mutatja be.

Az idézett rendelet 1.sz. mellékletének 3.4. pontja szerinti, a felső (lezáró) szigetelésre vonatkozó előírásokat a 3.17. táblázat foglalja össze.

3.17. táblázat

A lezárás után a felület esésének legalább 3-5%-nak kell lennie, hogy a beszivárgó csapadékvíz kivezetése minél hatékonyabb legyen (MEGGYES, 1994.). A humuszos fedőtalaj szivárgási tényezője ne legyen kisebb mint 10^-6 -10^-7 m/s, a megfelelő vízháztartás biztosítása érdekében. A szivárgóréteg anyaga hasonló mint a csurgalékvízgyűjtő rendszernél, általában 16/32 mosott kavics. A természetes anyagú szigetelőréteg elsősorban a csapadékvízzel találkozik, így a kiválasztásnál nem követelmény a nagy adszorpciós kapacitás. Ugyanakkor lényeges, hogy a beépítésre kerülő anyag zsugorodásra kevésbé legyen hajlamos, mert a kiszáradáskor kialakuló repedések révén vízzáróságát elveszítheti.

3.45. ábra A hulladéklerakók felső (lezáró) szigetelésének hazai szabályozása(22/2001.(X.10.) KÖM rendelet, 1-3. sz. függelék)

A lezáró rendszer méretezésénél figyelembe veendő:

A hulladéklerakók lezárásánál is felerősödtek azok a törekvések, amelyek a hagyományos zárószigetelések helyett egy azzal egyenértékű, vagy hatékonyabb új anyagok vagy rétegrendek alkalmazhatóságát vizsgálják.

Különösen érthetőek ezek a törekvések, mert:

Mai ismereteink szerint két területen nagy valószínűséggel jelentős fejlődés ill. előrelépés várható, ezek:

a) a geoszintetikus anyagok alkalmazhatósága

b) a kapilláris zárószigetelések jobb megismerése

A geoszintetikus anyagoknak (geomembrán, geotextília, geonet, georács, geokompozit lemezek, geoszintetikus szigetelőlemezek) a legfőbb előnyük:

Hátrányuk ugyanakkor, hogy ma még nem rendelkezünk kellő ismeretanyaggal az öregedési folyamatukról, valamint bizonyos feltételek mellett az egyenértékűségükről.

Tekintettel arra, hogy a zárószigeteléseknél a kedvező fizikai-mechanikai tulajdonságokat és igen jó vízzáróságukat hasznosítjuk, igen kedvezően alkalmazhatók az alábbi területeken:

A geoszinetikus anyagok széleskörű alkalmazási lehetőségét szemlélteti a 3.46. ábra, amelyen láthatjuk, hogy nemcsak a zárószigeteléseknél, de az aljzatszigetelő rendszer elemeiként való alkalmazás területén is jelentős fejlődés várható, bár itt az egyenértékűség minden esetben vizsgálandó.

A kapilláris zárószigetelésektöbbrétegű szigetelőendszerek, amelynek minden esetben eleme egy ún. kapilláris réteg, amely további két rétegből áll, felül egy finom-középfinom szemcséjű homokréteg (általában 0,4-0,6 m vastag) alatta pedig egy durvább szemcséjű (0,2-0,3 m vastag durva homok, finomszemcséjű kavics).

3.46. ábra A geoszintetikus anyagok széleskörű alkalmazási lehetőségei a depónia építésnél (DANIEL-BOWDERS, 1998.)

A kapilláris réteg fölé a megkívánt szigetelőképességtől függően a már megismert rétegrend (szigetelőréteg(ek) - szivárgó - rekultivációs réteg - talaj) valamelyike kerül.

Mind az elméleti megfontolások, mind a rendelkezésre álló egyre nagyobb számú helyszíni és laboratóriumi mérési tapasztalatok azt mutatják, hogy a kapilláris réteg beépítésével lényegesen csökkenthető a szigetelőrétegen egyébként átjutó csapadékvíz mennyisége, valamint kedvezően gátolja a depóniagáz kijutását is. A fentieket nagyon jól szemlélteti a 3.47. ábra, amely a hamburgi lerakón (Georgswerde) végzett helyszíni méréseket szemlélteti. Az átlagos csapadék 830 mm, az evapotranszspiráció 64%, a beszivárgás értéke 34% volt. Mint látható:

Számos kutató számolt be hasonlóan kedvező eredményekről (KHIRE, 1994.; JESSBERGER, 1995.; SHACKELFORD, 1996.), azonban ma még számos kérdés nyitott, de mint egy kedvező lehetőséggel érdemes a jövőben számolni vele, különösen száraz, félszáraz éghajlaton épülő lerakóknál.

3.47. ábra A különböző zárószigetelő rendszereken átszivárgó vízmennyiség (MELCHIOR et al., 1993.)