nedeľa, 3. apríla 2011

Uzatvorenie skládky červeného a hnedého kalu ZSNP Žiar nad Hronom


V tejto prednáške sa jedná o uzatvorenie skládky červeného a hnedého kalu proti unikaniu kontaminovaných vôd do okolitých pôd. Akcia sa uskutočnila v rokoch 1991 - 1997.


Na korune skládky sa nachádzalo jazero alkalickej vody



Ing. Marián Raček, SOLHYDRO, spol. s r. o., Bratislava
Ing. Richard Kafka , ZSNP, a. s., Žiar nad Hronom
Skládka červeného a hnedého kalu ZSNP Žiar nad Hronom je širokej verejnosti dostatočne známa ako typický pozostatok doby minulej, a ktorá predstavuje značnú ekologickú záťaž pre svoje okolie. Skládka, ktorá vznikla ako dôsledok viac ako 40-ročnej hutníckej výroby sa nachádza na juhozápadnom okraji mesta Žiar nad Hronom, na okraji areálu ZSNP, a. s. Na ploche cca 40 ha je tu uložených viac ako 9 miliónov ton kalov. Hlavným polutantom sú alkálie, ktoré ohrozujú kvalitu podzemných vôd najväčšou mierou.

Jedna z hrádzí kalového poľa


Alkálie sú kontaminované celým radom ťažkých kovov.
Územie v priestore skládky je rovinaté s miernym sklonom k ľavému brehu rieky Hron, ktorá preteká popri skládke vo vzdialenosti cca 1 km.
Z geologického hľadiska sú tu zastúpené vulkanity, sedimentárny neogén a kvartérne sedimenty. Povrchovú vrstvu staveniska tvoria málo mocné, nízko konsolidované navážky štrkovo – kamenité, resp. ílovito – hlinité.
Kvartérne sedimenty celkovej mocnosti 4.5 – 8.0 m sú tvorené piesčitými a ílovitými hlinami, hlinitými pieskami a štrkovým komplexom s častým výskytom balvanov aj nad 60 cm.
Osobitosťou danej geológie sú sekundárne, hydrotermálne spevnené štrky (zlepence), ktoré majú pevnosť poloskalných hornín, koeficient priepustnosti rádovo 10-6 ms-1 a mocnosť 3 – 5.3 m. V niektorých častiach sa pod touto vrstvou nachádza vrstva zahlinených štrkov s priepustnosťou v ráde 10-5 ms-1.
Sedimentárny neogén je tvorený pieskovcami, tufitickými ílmi, ílovcami a pieskovcami s priepustnosťou v ráde 10-8 ms-1 a menej. Vyvreté horniny sú zastúpené ryolitmi v horných častiach puklinovitými s priepustnosťou 10-5 až 10-8 ms-1.
Hladina podzemnej vody je výrazne ovplyvnená zrážkami a hladinou Hrona. Hlavný smer prúdenia podzemnej vody je od skládky smerom západným k rieke Hron.
Investor ZSNP sa rozhodol vybudovať ochranné opatrenia okolo skládky, pomocou ktorých sa má zamedziť ďalšiemu znečisťovaniu podzemných vôd alkalickými vodami presiaknutými zo skládky. Hlavnými časťami týchto opatrení bolo vybudovanie tesniacej podzemnej steny po celom obvode skládky a zhotovenie povrchového drénu medzi telesom skládky a tesniacou podzemnou stenou.
Podzemná stena je zaviazaná do relatívne nepriepustného podložia a vytvára vertikálnu zábranu šírenia podzemných vôd s koeficientom filtrácie 10-9 ms-1. Drén má za úlohu zmierniť hydraulické zaťaženie podzemnej steny znečistenými vodami zo skládky.
Realizácia tesniacej podzemnej steny bola rozvrhnutá do troch samostatných etáp a začala sa realizovať v roku 1991.

Prúdenie podzemných vôd kontaminovaných alkáliami v roku 1991


I. etapa bola realizovaná od októbra 1991 do decembra 1992, pričom sa vybudoval súvislý úsek podzemnej steny v dĺžke cca 1500 m na severnej a východnej strane skládky. II. etapa nadväzovala na I. etapu ukončenú na severnej strane skládky a realizovala sa v období november 1994 až máj 1995. V rámci druhej etapy sa vybudovala podzemná stena v celkovej dĺžke cca 700 m na západnej strane skládky.

Merania alkalických po realizácii opatrení v roku 1995


Skládka sa uzavrela po celom jej obvode v III. etape v období od júla 1996 do mája 1997. V tejto etape sa vybudovala podzemná stena celkovej dĺžky cca 750 m na južnej strane skládky a urobilo sa napojenie na podzemnú stenu vybudovanú v predošlom období.
Na vytvorenie podzemnej steny sa použila technológia kontinuálneho budovania so samotvrdnúcou suspenziou špeciálneho zloženia. V zložení samotvrdnúcej suspenzie, ktorá po zatvrdnutí tvorí výplň podzemnej steny, sa muselo zohľadniť pôsobenie alkalických vôd a ich účinok na podzemnú stenu počas dlhodobej životnosti vybudovanej ochrany. Účinok znečistených podzemných vôd z oblasti skládky na výplň podzemnej steny sa overoval dlhodobou preukaznou skúškou pred začiatkom prác. V zložení samotvrdnúcej suspenzie sa po prvýkrát u nás aplikoval minerálne látky, ktoré zvyšujú odolnosť a sorpčnú kapacitu samotvrdnúcej suspenzie. Dodávateľ zmluvne garantoval koeficient filtrácie podzemnej steny rádovo 10-9 ms-1 a minimálnu životnosť 20 rokov.
Hĺbenie sa realizovalo napred mechanickými drapákmi, neskôr výkonnejším hydraulickým drapákom. 
Hydraulický drapák pomocou ktorého sa hĺbila podzemná bentonitová stena


Napriek nasadeniu najvýkonnejšej techniky, bolo hĺbenie podzemnej steny veľmi ťažké vzhľadom na výskyt vyššie spomínaných tvrdých vrstiev zlepencov. V niektorých častiach podzemnej steny sa dokonca musela použiť technológia mikropredstrelov, aby bolo vôbec možné rozpojiť najtvrdšie vrstvy hornín.
Celkove sa vybudovalo cca 32 000 m2 tesniacej podzemnej steny do hĺbky 8 – 16 m. Práce na povrchovom dréne ešte nie sú ukončené.
Vplyv skládky na podzemné vody sa monitoruje od roku 1991, t. j. ešte pred začiatkom budovania tesniacich podzemných stien. Vybudovaný monitorovací systém umožňuje sledovať vplyv postupného budovania podzemných stien na kvalitu podzemných vôd v dotknutom území až do úplného uzavretia skládky po celom jej obvode.
Monitorovací systém pozostáva v súčasnosti z 30 pozorovacích vrtov, ktoré sú situované po obvode skládky a v hlavných smeroch prúdenia podzemných vôd v dotknutom území (príloha č. 1). Vzhľadom na charakter znečistenia (rozpustné alkalické soli) sa ako parameter pre indikáciu znečistenia vybrala celková mineralizácia vody, ktorá v tomto prípade veľmi dobre indikuje stopu znečistenia. Ďalej sa stanovuje: PH, alkalita, vodivosť a úroveň hladiny podzemnej vody.
Prvé merania sa uskutočnili v roku 1991 a zachytil sa nimi prakticky referenčný stav pred začiatkom budovania podzemných stien. Kontrolné odbery z monitorovacieho systému sa uskutočňujú cca v 6-mesačných intervaloch. Odbery a analýzy vzoriek vôd realizujú pracovníci ZSNP – odbor životného prostredia, ktorí zabezpečujú vyhodnotenie výsledkov. Tieto výsledky slúžia podnikovému manažmentu pre jeho kontrolnú a rozhodovaciu činnosť a sú tiež súčasťou správy pre medzinárodný audit, ktorý vykonáva pre túto akciu holandská firma Haskoning.

Namerané hodnoty koncentrácií alkálií v podzemných po uzatvorení skládky


Monitorovanie kvality podzemných vôd v dnešnom rozsahu sa bude vykonávať do roku 2000 a potom i v ďalšom období, v rozsahu podľa posúdenia špecialistami.
Súhrnná tabuľka dosiahnutých výsledkov vyjadrených celkovým obsahom rozpustných látok je uvedená v prílohe č. 2. Prehľadné spracovanie dosiahnutých výsledkov v jednotlivých fázach budovania podzemnej steny je vyznačené v prílohách č. 3, 4 a 5, kde je znázornený stav pred začiatkom budovania podzemných stien, po ukončení II. etapy a po celkovom uzavretí skládky.
Z výsledkov analýz vidieť, že už počas budovania podzemných stien sa začal uplatňovať ich vplyv, a to zamedzením presakovania kontaminovanej vody a zmenou prúdenia podzemnej vody.

Tabuľka nameraných hodnôt v závislosti na čase




Výrazný vplyv vidieť napríklad po vybudovaní druhej etapy na pozorovačky ZH10, ZH12 a ZH16, ktorý je graficky znázornený v prílohe č. 4. Po celkovom uzavretí skládky vidieť, že podzemné vody v okolí skládky prestali byť dotované znečistenou vodou zo skládky a v kontaminovanej vode, ktorá sa dostala za podzemnú stenu pred jej vybudovaním sa postupne znižujú koncentrácie rozpustených látok (príloha č. 5). Z celkového poklesu obsahu rozpustných látok vo väčšine pozorovačiek a berúc do úvahy prirodzený pohyb podzemných vôd a zrieďovacie procesy, ktoré pri tom nastávajú, je možné usúdiť, že v relatívne krátkom časovom období sa mineralizácia podzemných vôd v blízkom i širšom okolí skládky dostane do normálnych hodnôt, ktoré zodpovedajú danému hydrogeologickému prostrediu, t. j. do 1000 mg/l.
Na základe dosiahnutých výsledkov overovaných pravidelným monitorovaním možno konštatovať, že realizácia tesniacej podzemnej steny sa ukázala ako vysoko efektívne riešenie, ktorým sa dosiahli projektované účinky. Dlhé roky neriešený ekologický problém sa z hľadiska znečisťovania podzemných vôd vyriešil. Plná funkčnosť a dlhodobá stabilita ochrany sa dosiahne až po dobudovaní všetkých ochranných opatrení (drén) a samozrejme až po realizovaní vhodného prekrytia povrchu skládky, ktoré sa pripravuje, čo však už nie je predmetom tohto príspevku.


Schematické znázornenie uzatvorenia skládky kalov

Žiadne komentáre:

Zverejnenie komentára