doktorat_Stolecki(1).pdf

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

WYDZIAŁ GEOINŻYNIERII

GORNICTWA I GEOLOGII

Wpływ sposobów składowania odpadów paleniskowych w

wyrobisku końcowym odkrywki Bełchatów na

środowisko wodne

Autor: mgr inż. Lech Stolecki

Promotor: prof. dr inż. Zbigniew Kozłowski

Wrocław 2005

Spis treści

I Studia literaturowe

1. Wstęp......................................................................................3

2. Słownik pojęć wykorzystanych w pracy...................................4

3. Przegląd literatury....................................................................7

4. Eksploatacja węgla brunatnego w Polsce ............................11

4.1 Stan górnictwa węgla brunatnego w Polsce i prognozy jego rozwoju...................11

4.2 Charakterystyka Kopalni Węgla Brunatnego „Bełchatów” S.A..............................15

4.2.1 Lokalizacja i budowa geologiczno-hydrogeologiczna ........................................................................ 15

4.2.2 Opis KWB „Bełchatów” .................................................................................................................... 22

5. Odpady paleniskowe uzyskiwane z elektrowni opalanych

węglem brunatnym......................................................................24

5.1 Klasyfikacja odpadów paleniskowych....................................................................24

5.2 Charakterystyka odpadów paleniskowych z Elektrowni „Bełchatów” S.A..............29

6. Problem składowania odpadów paleniskowych – sposoby

rozwiązań ....................................................................................38

6.1 Metody wykorzystania odpadów paleniskowych................................................38

6.2 Obecne technologie składowania odpadów paleniskowych...............................44

6.3 Proponowane metody składowania odpadów paleniskowych z Elektrowni

„Bełchatów” S.A...........................................................................................................48

II Praca badawcza

7. Metodyka badań......................................................................56

7.1 Badania czasu wiązania odpadów paleniskowych.............................................58

7.2 Badania wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie.............................................58

7.3 Badania wpływu wody zewnętrznej na związane odpady paleniskowe.............59

7.4 Określenie współczynnika filtracji związanych odpadów paleniskowych............60

7.5 Badania odcieków ze związanych odpadów paleniskowych oraz odpadów

mieszanych z nadkładem..........................................................................................62

8. Wyniki uzyskane z przeprowadzonych badań

laboratoryjnych............................................................................65

9. Określenie zanieczyszczeń emitowanych ze składowiska

Bagno-Lubień do wód podziemnych ...........................................70

10. Prognoza zanieczyszczeń emitowanych do wód

podziemnych dla róŜnych technologii deponowania odpadów....77

11. Modelowanie hydrogeochemiczne ........................................90

11.1 Charakterystyka modelowania..........................................................................90

11.2 Obliczenia hydrogeochemiczne........................................................................92

12. Propozycje metod składowania odpadów paleniskowych

uzyskiwanych ze spalania węgla brunatnego w Elektrowni

„Bełchatów” S.A...........................................................................97

13. Podsumowanie....................................................................120

14. Wnioski................................................................................126

15. Literatura.............................................................................128

1. Wstęp

Problem składowania odpadów paleniskowych jest zagadnieniem szeroko dysku-

towanym oraz badanym w kraju i zagranicą. Większość wykonywanych badań skupia

się na zabezpieczeniu środowiska (atmosferycznego i wodnego) przed niekorzystnym

wpływem deponowanych odpadów paleniskowych ze składowisk ulokowanych na po-

wierzchni terenu. Zdeponowanie odpadów paleniskowych w postaci luźnej na składowi-

sku znajdującym się na powierzchni terenu moŜe spowodować nadmierne pylenie

drobnej frakcji odpadów paleniskowych. Dodatkowo, lokowanie odpadów palenisko-

wych na składowiskach nie dostosowanych do panujących warunków hydrogeologicz-

nych w danym rejonie moŜe wywołać zwiększenie ogólnej mineralizacji wód, poprzez

wzrost zawartości siarczanów i wapnia wynikający z naturalnej skłonności odpadów

paleniskowych do rozpuszczania w wodzie. Kompleksowe rozwiązanie problemu zwią-

zanego z bezpieczną utylizacją odpadów paleniskowych, które są produktem ubocznym

zachodzących procesów technologicznych w przemyśle energetycznym, jest zagadnie-

niem skomplikowanym i wywołującym wiele problemów w zakresie ochrony środowiska

naturalnego.

Trudności z bezpiecznym zagospodarowaniem odpadów paleniskowych dotyczą

takŜe Elektrowni „Bełchatów” S.A. Brak przyjętej strategii utylizacji odpadów palenisko-

wych po wypełnieniu zaprojektowanych zbiorników na wierzchowinie zwałowiska we-

wnętrznego (w około 2016 roku) zmusza elektrownię do szukania nowych technologii

ich składowania oraz nowych miejsc lokalizacji składowisk. Jednym z pomysłów posa-

dowienia składowisk jest umieszczenie ich w wyrobisku eksploatacyjnym kopalni od-

krywkowej. Taka lokalizacja składowisk pozwala rozwiązać dwa istniejące problemy:

brak bezpiecznych i wystarczająco duŜych składowisk dla odpadów paleniskowych oraz

wypłycanie wyrobiska końcowego kopalni odkrywkowej. Z drugiej strony, umiejscowie-

nie zdeponowanego materiału w rejonie występowania wód podziemnych rodzi niebez-

pieczeństwo zanieczyszczenia ich związkami zawartymi w odpadach paleniskowych.

Niniejsza praca dotyczy określenia wpływu na środowisko wodne składowanych

odpadów paleniskowych uzyskiwanych ze spalania węgla brunatnego w zaleŜności od

sposobu ich deponowania. Analizowane technologie składowania odpadów muszą

uwzględniać specyfikę projektowanych lokalizacji składowisk jakimi mogą być poziomy

zwałowiska wewnętrznego zlokalizowanego w wyrobisku Bełchatów, któremu przypisa-

no wodne zagospodarowanie. Do rozwaŜań wyselekcjonowano cztery sposoby składo-

wania odpadów: suspensji, mechaniczny – zmodyfikowany, hydrauliczny – zmodyfiko-

wanej oraz mechaniczny.

W części literaturowej pracy znajduje się opis górnictwa odkrywkowego węgla

brunatnego w Polsce i perspektywy jego rozwoju. Scharakteryzowano obecne metody

składowania odpadów paleniskowych. Przedstawiono technologie deponowania stoso-

wane dotychczas w Elektrowni Bełchatów S.A. oraz nowe technologie, które mogą zo-

stać wdroŜone do eksploatacji, w tym przedsiębiorstwie lub innych elektrowniach.

Prezentację metodyki wykonanych badań, charakterystykę modelowania geoche-

micznego wykorzystanego w niniejszej pracy oraz opis monitoringu składowiska Bagno-

Lubień i wód odwadniających w Kopalni Bełchatów S.A. zawiera część badawcza.

W tym etapie opracowania scharakteryzowano takŜe wyniki badań uzyskanych przez

autora.

Ostateczne opracowanie badań polegało na analizie porównawczej otrzymanych

wyników za pomocą róŜnych aparatów badawczych (badania laboratoryjne, pomiary

terenowe i modelowanie geochemicznego). Na podstawie tych danych sformułowano

wniosek zawierający odpowiedź na pytania: jakie związki będą wymywane ze związa-

nych odpadów paleniskowych, jaka jest ich wielkość, czy zagraŜają bezpieczeństwu

środowiska wodnego w rejonie odkrywki Bełchatów oraz w przypadku wystąpienia za-

groŜenia zanieczyszczenia środowiska wodnego jak mu przeciwdziałać. Odpowiedź na

te pytania dotyczy wszystkich analizowanych technologii składowania odpadów paleni-

skowych.

2. Słownik pojęć wykorzystanych w pracy

Ze względu na szeroki zakres tematyczny zawarty w pracy autor podał definicje

pojęć najczęściej uŜywanych w pracy oraz dodatkowo zdefiniował analizowane sposoby

składowania odpadów paleniskowych.

Ługowanie skał – rozpuszczanie minerału lub grupy minerałów i wynoszenie pro-

duktów rozpuszczania poza zasięg występowania ługowanych skał [Macioszczyk, Do-

brzyński, „Hydrogeochemia…” 2002].

Odkrywka – wydzielona organizacyjnie część kopalni węgla brunatnego

[W. Glapa, „Mały leksykon…” 2005].

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: