SISTEMI DI IMPERMEABILIZZAZIONE DELLE DISCARICHE

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1 SISTEMI DI IMPERMEABILIZZAZIONE DELLE DISCARICHE Barriera di fondo Protezione dalla migrazione del percolato Protezione dalla migrazione del biogas Fornisce supporto meccanico ai rifiuti Evita l accumulo di percolato grazie al sistema di drenaggio e raccolta Sponde Protezione dalla migrazione del percolato e biogas Fornisce resistenza meccanica al battente di percolato Garantisce il drenaggio del percolato sulle sponde Evita la migrazione laterale del biogas

2 Elementi del sistema barriera di base Materiali naturali: - Argilla - Bentonite - Miscele di sabbia e bentonite - Sabbia Materiali sintetici (detti anche geosintetici): - Geomembrane - Geotessili - Geogriglie - Georeti - Geompositi

3 Funzioni Materiali naturali Miscela terreno-bent. Argilla Sabbia Ghiaia Geomembrana Materiali sintetici Geotessile Georete Geogriglia Geocomposito bentonitico Geocom. drenante

4 1. Impermeabilizzazione 2. Infiltrazione percolato 3. Drenaggio e raccolta percolato 4. Rinforzo del terreno 5. Protezione meccanica 6. Separazione 7. Controllo erosione 8. Filtrazione acqua 9. Drenaggio e raccolta acqua 10. Controllo migrazione biogas Livello di applicabilità alta media bassa Funzioni Materiali naturali Materiali sintetici Miscela terreno-bent. Argilla Sabbia Ghiaia Geomembrana Geotessile Georete Geogriglia Geocomposito bentonitico Geocom. drenante

5 Materiali naturali utilizzati nella realizzazione del fondo e sponde Argilla Qualità argilla è influenzata da: conducibilità idraulica; grado di compattazione; contenuto di umidità; composizione argilla; tecnica di posa e spessore; Bentonite Minerale argilloso composto per lo più da montmorillonite, calcio e sodio. E un materiale capaci di rigonfiare, se umidificato, fino a volte il suo volume secco

6 Sabbia Largamente utilizzata per la protezione del sistema di impermeabilizzazione e per la filtrazione Ghiaia Il più utilizzato come materiale per la filtrazione e drenaggio L efficienza dipende da: porosità; forma dei grani e resistenza; resistenza legata al contenuto di carbonati; spessore del drenaggio;

7 Materiali sintetici utilizzati nella realizzazione del fondo e spondes Membrane sintetiche Materiali a permeabilità bassa o nulla, utilizzati per la protezione delle acque sotterranee dalla migrazione del percolato e per l impermeabilizzazione superficiale Geotessili Utilizzati nei sistemi di impermeabilizzazione con funzione di separazione dei diversi materiali in particolare nell interfaccia tra drenaggio e impermeabilizzazione. Utilizzati (solo in alcuni casi) per la separazione tra rifiuti e drenaggio. Georeti Realizzate in polietilene (PE) o polipropilene (PP), vengono utilizzate anche come drenaggio assieme a geotessili o geomembrane

8 Geogriglie Utilizzate come rinforzo nelle sponde, nel caso di sponde scoscese o per creare argini di separazione nei rifiuti. Geocompositi Sono materiali costituiti da 2 o più geosintetici assieme. Sono utilizzati per i drenaggi in particolare nelle coperture dove gli sforzi a cui è soggetto il materiale sono minori bentonitici Rete di Tubazioni di raccolta Realizzate essenzialmente in HDPE, sono previste per la raccolta del percolato e per il sistema di captazione del biogas.

9 Rete di Tubazioni di raccolta Realizzate essenzialmente in HDPE, sono previste per la raccolta del percolato e per il sistema di captazione del biogas.

10 Struttura del sistema barriera a) Singola impermeabilizzazione (terreno bassa permeabilità) b) Singola impermeabilizzazione (geomembrana)

11 c) Singola impermeabilizzazione composita (terreno bassa permeabilità + geomembrana) d) Singola impermeabilizzazione composita (geomembrana + terreno bassa permeabilità + geomembrana)

12 e) Doppia impermeabilizzazione di terreno argilloso f) Doppia impermeabilizzazione di materiale sintetico

13 g) Doppia impermeabilizzazione (semicomposita) h) Doppia impermeabilizzazione (composita)

14 Processi che governano l infiltrazione di contaminanti attraverso la barriera Diffusione (attraverso i vuoti saturi di acqua) Avvezione (attraverso gli spazi saturi d acqua) Avvezione attraverso fratture e passaggi

15 Processi che governano l infiltrazione attraverso la barriera: AVVEZIONE Infiltrazione attraverso uno strato di argilla (legge di Darcy): Q s = k s i A Q s = portata di attraversamento (m 3 /s) k s = conducibilità idraulica dell argilla (m/s) i = gradiente (adimensionale), espresso come il rapporto tra il battente di percolato e lo spessore dello strato A = Area di attraversamento (m 2 )

16 Processi che governano l infiltrazione attraverso la barriera: DIFFUSIONE 1a Legge di Fick (vale nello stato stazionario, gradiente i = 0) J D = D * C z Argilla J D = flusso di massa (M/L 2 T) D = coefficiente di diffusione in una soluzione libera (L 2 /T) C = concentrazione (M/L 3 ) 2a Legge di Fick (vale nello stato transitorio, gradiente i = 0) C 1 C 0 =0 C t = D * 2 C 2 x

17 Infiltrazione attraverso la barriera Infiltrazione attraverso un singolo foro per un impermeabilizzazione costituita da una sola geomembrana (Bonaparte et al., 1989) Q G = C B a (2gh) ½ Q G = portata di infiltrazione attraverso un foro nella geomembrana C B = coeff. adimensionale dipendente dalla forma del foro a = area del foro (m 2 ) g = accelerazione di gravità (m/s 2 ) h = battente percolato (m) }h Ipotesi iniziale: Frequenza di 10 fori per ettaro, ognuno avente un diametro uguale allo spessore della geomembrana Elevata permeabilità del mezzo sopra e sotto la geomembrana

18 Infiltrazione attraverso uno strato composito geomembrana-argilla (Bonaparte et al., 1989) Q G = 0,21 a 0,1 h 0,9 k s 0,74 Ipotesi iniziale: Elevata conducibilità del materiale è presente sopra e sotto l impermeabilizzazione Nessun gradiente laterale La portata di infiltrazione viene ridotta di ordini di grandezza rispetto all avere avere un solo strato di impermeabilizzazione

19 Migrazione attraverso un impermeabilizzazione composita Manto in HDPE Drenaggio sopratelo Punto di rottura del manto Drenaggio sottotelo percolato percolato Manto in HDPE Punto di rottura del manto Argilla Argilla

20 Progettazione e realizzazione sistemi di impermeabilizzazione Principali tecnologie di imp. con materiali naturali: depositi di argilla in situ (k < 10-7 cm/s) va verificata l omogeneitl omogeneità miscele sabbia bentonite (5-15%) raggiungibili basse permeabilità problema: sembrano perdere efficienza con il percolato argilla lavorata, compattata, disposta in strati occorre controllare i parametri di funzionalità,, in part.: cond. Idraulica compattazione, umidità tecniche di stesura spessore strato

21 Posa dell argilla sulle pareti della discarica per pendenze > 30 4 m per pendenze < 30

22 Posa dell argilla sul fondo della discarica Realizzazione di strati di 20 cm compattati mediante compattatore dotato di rullo con piedi di pecora

23 Impiego di materiali sintetici: Geomembrane in polietilene (HDPE) C + H - facilmente ossidabile dai raggi UV aggiungo nerofumo x migliorare esposizione spessori 2-2,52 2,5 mm fornite in rotoli m saldatura a caldo, due tipi: cordone interposto (automatica) cordone sovrapposto (manuale) geotessili: resistente chimicamente (polietilene PE o polipropilene PP); geotessili PVC: PVC: attaccabile dai batteri (veniva utilizzato battericida) bassa resistenza a punzonatura

24 Requisiti indicativi dei geotessili: H 10 m Massa minima: > 600 g/m 2 CBR (resistenza al punzonamento) ) > 3500 N 10 < H < 20 m Massa minima: > 800 g/m 2 CBR > 5000 N H 20 m Massa minima: > 1200 g/m 2 CBR > 6500 N

25 Progettazione e realizzazione sistemi di impermeabilizzazione Discariche per inerti secondo D. Lgs 36/2003 Il DECRETO LEGISLATIVO 36/2003 PREVEDE: Discariche per rifiuti non pericolosi Discariche per rifiuti pericolosi Barriera minerale s > 0 = 0,5 m Materiale drenante s > o = 0,5 m Materiale drenante s > o = 0,5 m Barriera geologica naturale k < o = 10-7 m/s - s > o = 1 m Barriera minerale k < o = 10-9 m/s s > o = 1 m Barriera geologica naturale k < o = 10-9 m/s - s > o = 1 m Barriera minerale k < o = 10-9 m/s s > o = 1 m Barriera geologica naturale k < o = 10-9 m/s - s > o = 5 m La normativa prevede un franco dal piano di imposta di 1,5 m da acquifero confinato e 2 m da acquifero non confinato

26 Sistemi di drenaggio e raccolta del percolato Sono progettati per minimizzare il trasporto di percolato attraverso la barriera di fondo Il drenaggio ed il sistema di raccolta sono essenziali in una discarica e sono considerati anch essi come sistemi barriera Prevengono la formazione di elevati battenti di percolato che possono favorire la fuoriuscita laterale e dal fondo.

27 Accumulo di percolato Odori Pozzi biogas Instabilità Accumulo di percolato Elevato tasso di infiltrazione Uscita percolato Falda

28 Possibili configurazioni per i pozzi di raccolta del percolato Central internal shaft Lateral out-site well Lateral slope Draining pipe-shaft Tunnel

29 SISTEMI DI DRENAGGIO DEL PERCOLATO 1. Compost grezzo 2. Ghiaietto mm 3. Ghiaia mm 4. Argilla s>1m e k < 10-9 m/s 5. Geocomposito bentonitico 6. Tout venant 7. Geotessuto 8. Geomembrana in HDPE 2 mm

30 Drenaggio Sabbia/ghiaia Ghiaia grossolana Geotessile Geomembrana

31 50-60 m > 2% 300 (max 600) m > 1% Tubazioni immorsate nella ghiaia Tubazione drenaggio Pozzetto raccolta

32 Intasamento del drenaggio Percolato Accumulo di percolato Incrostazioni

33 Fotografie

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42 DRENAGGIO DELLE ACQUE DI FALDA SUOLO ARGILLOSO SUOLO ARGILLOSO

43 SCHEMA DI DRENAGGIO VERTICALE

44 POZZO DI RACCOLTA ISPEZIONABILE

45 ESEMPIO SISTEMA DI RACCOLTA E ALLONTANAMENTO PERCOLATO

46 ESEMPI SISTEMAZIONI DEL FONDO DISCARICA