W czasie całego okresu eksploatacji, ale także po jej zakończeniu, składowisko odpadów narażone jest na kontakt z wodami, głównie opadami atmosferycznymi. Część wód opadowych, trafiających na teren zajęty przez składowane odpady, ulega spływowi powierzchniowemu, część paruje, a pozostałość migruje przez bryłę składowiska, wymywając z niego rozpuszczalne substancje stałe, ciekłe i gazowe, w efekcie czego powstają odcieki. Należy zadbać o ich unieszkodliwienie.

Zgodnie z Ustawą z 20 lipca 2017 r. Prawo wodne1, w rozdziale 2 („Objaśnienia określeń ustawowych”) poprzez ścieki rozumie się m.in. wody odciekowe ze składowisk odpadów oraz obiektów unieszkodliwiania odpadów wydobywczych, w których są składowane odpady wydobywcze niebezpieczne oraz odpady wydobywcze inne niż niebezpieczne i obojętne, miejsc magazynowania, prowadzenia odzysku lub unieszkodliwiania odpadów. Ściekiem są także wykorzystane solanki, wody lecznicze i termalne.

Jednocześnie w Dziale VIII Ustawy z 14 grudnia 2012 r. o odpadach2 jest zapis o wymaganiach dotyczących prowadzenia procesów przetwarzania odpadów, w tym składowania odpadów, zgodnie z którym organ właściwy do wydania pozwolenia na budowę składowiska odpadów określa w tym pozwoleniu wymagania zapewniające ochronę życia i zdrowia ludzi, ochronę środowiska oraz ochronę uzasadnionych interesów osób trzecich (art. 127 ust. 3), a w ust. 4 doprecyzowuje wymagania, o których mowa w ust. 3, m.in. do sposobu gromadzenia, oczyszczania i odprowadzania odcieków.

Składowisko odpadów jako bioreaktor

Składowisko odpadów można potraktować jako reaktor, w którym substancje płynne, stałe i gazowe wchodzą ze sobą w interakcje, których wynikiem jest powstanie m.in. odcieków. Warunki panujące w warstwie składowanych odpadów powodują, że tlenowy i beztlenowy rozkład biochemiczny związków organicznych w odpadach trwa wiele lat.

Ilość odcieków oraz stężenia zanieczyszczeń w nich zawartych zależą od rodzaju odpadów, stopnia ich rozdrobnienia, wieku składowiska, techniki składowania, stopnia zagęszczenia, kontaktu z wodami powierzchniowymi i podziemnymi, topografii terenu, na którym zlokalizowane jest składowisko, kierunku spływu wód naturalnych, sposobu zabezpieczenia (uszczelnienia czaszy składowiska) czy też warunków gruntowych.

Należy jednak pamiętać, że jednym z głównych czynników wpływających na jakość produktów ubocznych składowania odpadów jest czas deponowania odpadów na składowiskach. Odcieki ze składowisk eksploatowanych do 5 lat będą się różniły od tych powstających po 10 czy 20 latach składowania odpadów.

Największe ilości odcieków są emitowane przez składowisko w okresie eksploatacji – wraz ze starzeniem się złoża składowiska ilość odcieków wzrasta, co należy przypisać wysyceniu zdolności retencyjnej odpadów przy jednoczesnym zmniejszaniu się pojemności wodnej odpadów w wyniku mineralizacji substancji organicznej. Krótko po właściwym zamknięciu składowiska powstaje coraz mniej odcieków.

Do zabiegów powodujących zmniejszenie ilości odcieków należą między innymi: 

  • składowanie odpadów w cienkich warstwach,
  • unikanie deponowania na całej powierzchni kwatery na rzecz stopniowego wypełniania jej objętości od ścian bocznych w kierunku od dna w górę, a po osiągnięciu wymaganych rzędnych przesunięcie działek roboczych w kierunku do centrum kwatery,
  • rozdrabnianie i silne zagęszczanie odpadów,
  • codzienne przykrywanie warstwą pośrednią,
  • zazielenienie niewykorzystywanej części kwatery,
  • rekultywacja terenu, który osiągnął już wymagane rzędne.

Oczyszczanie odcieków składowiskowych

Oczyszczanie odcieków ze składowisk odpadów komunalnych stwarza liczne problemy z powodu ich niejednorodnego składu, który zależy od wieku składowiska, rodzaju deponowanych odpadów czy też sposobu eksploatacji. Decydując o sposobie oczyszczania odcieków, należy wziąć pod uwagę efekty nie tylko środowiskowe, ale również ekonomiczne. Ważne jest także przeanalizowanie produktów ubocznych powstających w czasie oczyszczania. Dlatego też podejmowane są próby zaadaptowania mechanizmów poznanych i stosowanych w przypadku oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych do usuwania zanieczyszczeń z odcieków (tab. 1). 

Do oczyszczania odcieków pochodzących ze składowisk odpadów komunalnych eksploatowanych do 5 lat polecane są metody biologiczne, do odcieków ze składowisk eksploatowanych powyżej 10 lat – metody fizykochemiczne (tab. 2).

Za szczególnie istotne z punktu widzenia projektowania układów technologicznych do oczyszczania odcieków składowiskowych należy uznać dynamikę składu i stężenia zanieczyszczeń w nich zawartych. Wraz z wiekiem składowiska spada ilość związków organicznych podatnych na biodegradację, rośnie natomiast ilość związków trudno rozkładalnych. W ciągu pierwszych pięciu lat składowania odpadów wartość ChZT w odciekach waha się w szerokim zakresie stężeń od 204 nawet do 40 000 mg/L, a BZT 18-25 000 mg/L. Odcieki ze składowisk eksploatowanych od 5 do 10 lat charakteryzują się wartością ChZT od 1660 do 20 000 mg/L, a BZT 100-4 000 mg/L. W odciekach ze składowisk eksploatowanych ponad 10 lat stężenie substancji organicznej jest najniższe i mieści się w zakresie od 550 do 8800 mg/L (ChZT), podczas gdy BZT – 16,5-1 000 mg/L. Usuwanie azotu stanowi nie mniej ważny problem technologiczny. Jego stężenie waha się w zakresie 100-600 mg/L w okresie pierwszych 5 lat eksploatacji składowiska i do 3000 mg/L po 10 latach eksploatacji. Istnieje wiele metod efektywnego oczyszczania odcieków ze składowisk odpadów komunalnych (rys. 1). Możemy zaliczyć do nich metody biologiczne (osad czynny) czy fizykochemiczne, takie jak zmniejszenie objętości przez ultrafiltrację i odwróconą osmozę lub odparowywanie, koagulację, flokulację lub adsorpcję oraz kombinacje tych metod. 

Metody biologiczne

Jednak najbardziej polecanymi z punktu widzenia ekonomicznego są metody biologiczne, oparte na aktywności mikrobiologicznej osadu czynnego zawieszonego lub osiadłego na biofilmie. Wysokie stężenie biomasy i długi wiek osadu czynnego w reaktorze biologicznym pozwalają na bardziej efektywne oczyszczanie ścieków. W tym celu podejmowane są próby wykorzystywania wysoko sprawnych reaktorów, takich jak złoża fluidalne czy reaktory z biomasą zawieszoną. Stosowane są również metody kombinowane – osad czynny z błoną biologiczną porastającą wypełnienie (ruchome bądź nieruchome nośniki). Jako nośniki biomasy mogą być stosowane różne media, takie jak kształtki Kaldnes (polietylenowe), Liapor (ceramiczne) i Linpor (plastikowe z wysoką porowatością) oraz poliuretanowe (PU) gąbki.

Najczęściej stosowaną przez eksploatatorów instalacji metodą zagospodarowania odcieków jest ich recyrkulacja. Zawracanie odcieków na hałdę odpadów może spowodować wzrost zawartości wody w odpadach z 25,2 do 35,5%, a co za tym idzie, 3,6-krotny wzrost ilości pompowanego biogazu. Jednak ta metoda, pomimo redukcji ilości odcieków czy też redukcji kosztów ich oczyszczania, niesie za sobą również negatywne aspekty, typu zwiększenie szybkości/tempa rozkładu odpadów, przyspieszenie procesu osiadania składowiska oraz wzrost stężenia metali ciężkich w odciekach. 

Odwrócona osmoza i pogłębione utlenianie

Inną metodą, coraz częściej stosowaną na składowiskach, jest odwrócona osmoza (RO). Należy jednak zwrócić uwagę na to, że w rzeczywistości nie jest to metoda usuwania zanieczyszczeń, ponieważ nie prowadzi do degradacji w rozumieniu zmiany struktury chemicznej związku, ale raczej zmienia ich parametry ilościowe, zmniejszając objętość sumy zanieczyszczeń, jednocześnie wpływając na proporcjonalny wzrost stężenia. W wyniku RO powstaje permeat oraz wys...