AT398324B - Verwendung der feinfraktion von gewässersedimenten als deponiedichtungsmaterial - Google Patents

Description

AT 398 324 B

Vermehrt stellt sich heutzutage die Aufgabe, natürliche und/oder künstliche Gewässer zu entschlammen und dabei den dem Gewässer entnommenen suspensionsartigen Schlamm in verschiedenen Verfahrungs-stufen von Schadstoffen zu reinigen und wiederverwendbare Recyclingprodukte zu gewinnen. Dabei ist es aus der DE-OS 36 200 700.4 bekannt, den aus einem Gewässer entnommenen Schlamm in verschiedenen Verfahrensstufen derart zu trennen, auszusondern und zu reinigen, daß möglichst viele Bestandteile einer Weiterverarbeitung zugeführt werden können. Nachteiligerweise entsteht bei diesem Reinigungsprozeß eine von Sand und Kieskorn befreite Feinfraktion, die einer Weiterverwendung nicht zugänglich ist und bislang in Deponien abgelagert werden mußte.

Ein anderes technisches Aufgabengebit besteht darin, insbesondere für das Herstellen von Abfalldeponien, eine großflächige und auf Dauer haltbare künstliche Abdichtung zu schafften, mit der verhindert werden kann, daß umweltschädiiche Sickerwässer aus der Deponie in das Grundwasser oder tieferliegende Bodenschichten eindringen und gravierende Umweltschäden hervorrufen. Bislang werden Deponien dort angelegt,wo die natürlichen örtlichen Gegebenheiten die erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich Wasserundurchlässigkeit besitzen, wo also homogene Tonböden den wasserabsperrenden Effekt gewährleisten. Derartige natürliche Bodenbeschaffenheiten sind jedoch selten. Es besteht ein Bedürfnis, künstliche Abdichtungen zu verwenden, die qualitativ gleichwertige Eigenschaften aufweisen, wie der natürliche aktive Ton. Über den Wasserundurchlässigkeitskoeffizienten hinaus muß eine solche künstliche Abdichtung in der Lage sein, ohne Schaden die mechanischen Belastungen aufzunehemen, die mit wachsendem Füilunsgrad der Deponie Belastungen aufzunehmen, die mit wachsendem Füllungsgrad der Deponie entstehen. Eine ausreichende Tragfähigkeit und Standsicherheit bei leichter Erstellbarkeit muß gewährleistet sein.

Der Erfindung liegt angesichts dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, unter Meldung der genannten Nachteile eine Verwertung der bei der Gewässerentschlammung im bisherigen Recyclingverfahren verbei der Gewässerentschlammung im bisherigen Recyclingverfahren verbleibenden Feinfraktion zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird die Verwendung der bei der Entnahme von Sedimenten aus natürlichen und/oder künstlichen Gewässern in einem Aufbereitungsverfahren gewonnenen Feinfraktion einer mineralischen Körnung, insbesondere mit Bestandteilen im Größenbereich bis zu 0,063 mm, als Deponiebasis- und/oder Deponieoberflächen-Dichtungsmaterial mit einem mittleren Wasserundurchlässigkeitskoeffizienten von mindestens kf = 1 x 10“10 m/s vorgeschlagen, wobei die Feinfraktion durch Zugabe eines aus Natriumsilikat bestehenden Konditionierungsmittels und eines bodermechanisch wirkenden Stabilisierungsmittels, wie ein porenfüllendes Tormehl, vorzugsweise ein Bentonit, aufbereitet ist. Dabei gewährleistet das Konditionierungsmittel durch seine Einlagerung in die feinen Zwischenräume der Feinfraktion mineralischer Körnung das hohe Abdichtvermögen und bewirkt das Stabilisierungsmittel die mechanischen Eigenschaften hinsichtlich Tragfestigkeit und Dauerbeständigkeit, wobei zusätzlich der Abdichtungseffekt kombinativ begünstigt wird. Überraschenderweise wird hierdurch erreicht, daß unter Verwendung von bisher nicht wiederverwertbarem Material eine Bodenabdichtung geschaffen wird, die leistungsmäßig mit natürlich gewachsenen Tonböden vergleichbar ist in der Verwendung als Deponiebasis- und/oder Deponieoberflä-chen-Dichtungsmaterial mit einem Durchlässigkeitsbeiwert von k|i 1 x 10-10 m/s.

Das Konditionierungsmittel ist vorzugsweise trockenes, mehlfein pulverförmiges oder flüssiges Natron-Wasserglas, welches der Feinfraktion in einer Menge zwischen 3 und 7 Gew. %,-insbesondere 5 Gew. %, zugemischt ist und durch chemische Reaktion im Verwendungsfall unlösliche Gele hoher abdichtender Wirkung bildet.

Vorteilhafterweise wird als Dichtungsmittel die Anwendung eines porenfüllenden Tonmehls, vorzugsweise eines Bentonits, in einer Menge bis zu 30 Gew. % vorgeschlagen, welches vor der Zumischung des Konditionierungsmittels mit der Feinfraktion gut vermischt wird. Eine andere, auch kombinativ anzuwenden-' de Möglichkeit besteht darin, als Stabilisierungsmittel natürliche Sande oder solche aus der Bauschuttaufbereitung und/oder Schlacken und Grubanbergematerial, insbesondere in einer Menge zwischen 25 Gew. % und 65 Gew. % vorzusehen. Hierdurch wird eine einfache und wirtschaftliche Verarbeitbarkeit bei guter Verdichtbarkeit, mechanischer Tragfähigkeit und einer Begünstigung des Abdichtungseffekts erreicht.

Dem Konditierungsmitte! kann zur Anpassung an spezielle Abdichtbedingungen ein Weichgelbildner zugesetzt sein. Ferner kann es von Vorteil sein, der Feinfraktion als Stabilisierungsmittel zusätzlich Kalk beizumischen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Deponiebasis- und/oder Deponieoberflä-chen-Dichtungsmaterial mit einem mittleren Wasserundurchlässigkeitskoeffizienten von mindestens kf = 1 x 10-10 m/s eine Feinfraktion verwendet, der 5 Gew. % Natriumsilikat in trockener, mehlfeiner Pulverform als Konditionierungsmittel und Sand aus der Bauschuttaufbereitung als sehr körniges Material mit sperrig gezacktem Korn hoher Stanz- und Scherfestigkeit als Stabilisierungsmittel in einer Menge zwischen 50 und 65 Gew. % sowie geringfügiger Anteile an Tonmehl als hydraulische Bindemittel zugemischt sind. 2

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Hierdurch wird ein wasserresistentes Dichtungsmaterial bereitgesteilt, welches selbst durch kontaminierte, beispielsweise Kohlenwasserstoffanteile oder Schwermetalle enthaltende Deponielagerungen nur äußerst gering ausgelaugt werden kann. Das erfindungsgemäße Gemisch erfüllt mechanisch und von der Dauerhaltbarkeit her alle Anforderungen, wobei durch eine genaue Dosierung der Zuschlagstoffe jeweilige Optimie-5 rungen und Anpassungen an Baustellenbedingungen vorgenommen werden können. So ist die Anwendbarkeit der erfindungsgemäß konditionierten und stabilisierten Feinfraktion der aufbereiteten Gewässersegmente für die Oberflächenabdichtung großer Deponieflächen an der Basis sowie der Deponieböschung und Deponieabdeckung als Ersatz für hochtonhaltige Lehme oder Tonschichten in wirtschaftlicher Weise ermöglicht. io Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein Verfahrensschema zur Flußentschlammung mit der erfindungsgemäßen Verwendung dargestellt ist.

Das Fließschema der Zeichnung zeigt ein Gesamtverfahren mit den zugehörigen Vorrichtungen zur Reinigung von insbesondere mit Polymeren, Schwebstoffen, Phosphaten und/oder CSB verunreinigtem 15 Wasser und zur Behandlung von dem Gewässer zur Reinigung entnommenem Schlamm.

Die Anlage besteht aus einem Cutter-Saugbagger 1 als Entnahmevorrichtung für den Schlamm aus einem natürlichen oder künstlichen Gewässer. Der Cutter-Saugbagger 1 ist mit einem Steinfangkorb 2 kombiniert, der beispielsweise eine Maschenweite von 100 mm hat und somit größere Bestandteile als 100 mm auffängt. 20 Das Baggergemisch wird unter Zwischenschaltung eines Mengenreglers 3 für die Anlegenbeschickung einer ersten Trennstufe, bestehend aus einem Siebzyklon 4, einer Waschtrommel 5 sowie einem zweistraßi-gen Schwingklassierer 6 zugeführt. In der ersten Trennstufe erfolgt eine Trennung der anorganischen und organischen Grobbestandteile oberhalb einer Größe von beispielsweise 6 mm von den Feinbestandteilen einer Größe unterhalb von 6 mm. In dem Siebzyklon 4 erfolgt eine Wasservorabscheidung und Vorabsie-25 bung der Grobbestandteile oberhalb 6 mm, so daß über eine Leitung 8 Feinteile unter 6 mm (Feinschlamm) gemeinsam mit vorabgeschiedenem Wasser dem Schwingklassierer 6 zugeführt werden. Die im Siebzyklon 4 vorentwässerte Feststoffsupension mit den Grobbestandteilen wird über einen Unterlauf 9 der Waschtrommel 5 zugeführt, die mit Schikanen versehen ist. Diese bewirken eine Abscheidung der groben organischen Bestandteile (Holz, Wurzeln etc.) von den groben anorganischen Bestandteilen (Steine, Kies, 30 Sand etc. ), wobei der Austrag aus der Waschtrommel 5 separat über die Leitung 10 (organische Bestandteile) und die Leitung 11 (anorganische Bestandteile) erfolgt.

Der Schwingklassierer besteht aus zwei Bahnen, so daß über eine Leitung Leichtstöffe zu einem Container 12 abgeführt werden können. Über eine zweite Bahn gelangen anorganische Bestandteile > 2,5 mm zum Kieslager 13. 35 Auf den Bahnen des Schwingklassierers 6 werden durch mehrfaches Hin- und Herleiten die Grobbestandteile von den feinen organischen Partikeln gereinigt. Diese organischen Bestandteile können vom Container 12 aus gemeinsam mit den abgeschiedenen Holzteilen und den Wurzeln einer Verbrennung zur Energiegewinnung oder einer Kompostierung zugeführt werden. Auch der Kies aus dem Kieslager 13 kann wiederverwendet werden. 40 Mittels einer Förderpumpe 14 werden die anorganischen und organischen Feinbestandteile unterhalb einer Größe von 6 mm einem Multizyklon 15 in Suspension zugeführt. In dieser Zyklonanlage 15 erfolgt eine Abscheidung des Sandes zwischen einer Mindestgröße von 0,063 und 6 mm. Der Zyklonanlage ist dabei ein Schwertrübesortierer 16 mit einer Frischwasserzufuhr 17 nachgeschaltet, die den gereinigten Sand über einen Schwingentwässerer 18 einem Sandlager 19 zuführt. Das Filtratwasser aus dem Schwing-45 entwasserer 18 wird über eine Leitung 20 zum Schwingklassierer zurückgeführt.

Die feinen mineralischen Bestandteile unterhalb 0,063 mm, die in der Zyklonanlage 15 nicht ausgesondert werden können, sowie die organischen Feinbestandteile werden über die Leitungen 21 (mineralische Trübe) und 22 (organische Trübe) einem Vorlagebecken.23 zugeführt, dem sich ein Kompressionseindicker 24 anschließt. Von dort aus erfolgt der Weitertransport mittels einer Förderpumpe 25 über eine Leitung 27 so zu einer Siebbandpresse 26, die die dritte Trennstufe nach dem Zyklon 15 als zweiter Trennstufe bildet.

In der Siebbandpresse wird Filtratwasser getrennt von der Feinfraktion des Schlammkonzentrats und über eine Filtratwasserleitung 28 einer weiteren Behandlung in einem Lamellenklärer 29 zugeleitet. Aus diesem gelangt das Schlammkonzentrat über eine Rücklaufleitung 30 zum Kompressionseindicker 24 und von dort mittels der Pumpe 25 zur Siebbandpresse 26. 55 Das im Lamellenklärer 29 anfallende Ablaufwasser gelangt über eine Filtration 31 in den Vorfluter 32.

Die in der Siebbandpresse anfallende Feinfraktion mineralischer Körnung mit Bestandteilen im Größenbereich bis zu 0,063 mm wird einer Verwendung als Deponiebasis- und/oder Deponieoberflächen-Dich-tungsmaterial zugeführt. Um hierbei die mechanischen Eigenschaften sowie die Dichtungseigenschaften 3

Claims (5)

1. AT 398 324 B anforderungsgemäß bereitzustellen, wird der Feinfraktion ein Konditionierungsmittei und ein bodenmechanisch wirkendes Stabilisierungsmittel zugemischt. Das Konditionierungsmittel ist ein Natriumsiiikat in trockener, mehlfeiner Pulverform und einer Menge von 5 Gew. %. Es ist als "Wasserglas" im Handel und bewirkt in der Mischung eine Einlagerung in Hohlräume, bei der durch Gelbildung eine wasserresistente Masse 5 erreicht wird, die einen Durchlässigkeitsbeiwert kf = 1 x 10-10 m/s sicherstellt. Als Stabilisierungsmittel wird Feinkornsand aus der Bauschuttaufbereitung in einer Menge bis zu 65 Gew. % beigefügt. Hiermit wird die mechanische Verdichtbarkeit und Verarbeitbarkeit der konditionierten Feinfraktion durch Verbesserung der bodenmechanischen Scherfestigkeit begünstigt. Es führt in Kombination mit Wasserglas als Konditionierungsmittel zu einer weiteren Erhöhung der Wasserundurchlässigkeit der io Gesamtmischung. Ferner kann zur weiteren Stabilisierung und Verfestigung des Gemisches zusätzlich noch Tonmehl in einer Menge von ca. 5 Gew. % bis 30 Gew. % zugemischt werden. Die so aufbereitete Feinfraktion ist mechanisch verdichtungsfähig und weist kf-Werte bis zu 5 x 10~11 m/s auf. Zur Verbesserung des hydraulischen Abbindeverhaltens kann schließlich der konditionierten und stabili-is sierten Feinfraktion noch Kalk zugegeben werden. Das auf diese Weise erhaltene neue Material ist zur künstlichen Abdichtung von Deponiebasis und Deponieabdeckung verwendbar, da hiermit Dichtungsschichten mit besten Abdichtungseigenschaften auf großen Flächen in einfacher Weise hergestellt werden können, wobei auch die erforderlichen Tragfähigkeitseigenschaften gegeben sind. Die derart erstellte Dichtungsschicht ist widerstandsfähig gegen chemi-20 sehe Stoffe und hält den Angriffen der in einer Deponie anfallenden flüssigen Sickerstoffe stand. Jegliche Gefährdung der unter der Abdichtungsschicht liegenden Bodenbereiche, insbesondere des Grundwassers, ist vermieden. Schließlich kann aufgrund der einfachen Erstellbarkeit auch eine nachträgliche Abdichtung von Altdeponien oder ungeschütztem Industriegelände durchgeführt werden. 25 Patentansprüche 1. Verwendung der bei der Entnahme von Sedimenten aus natürlichen und/oder künstlichen Gewässern in einem Aufbereitungsverfahren gewonnenen Feinfraktion einer mineralischen Körnung, insbesondere mit Bestandteilen im Größenbereich bis zu 0,063 mm, als Deponiebasis- und/oder Deponieoberflächen-30 Dichtungsmaterial mit einem mittleren Wasserundurchlässigkeitskoeffizienten von mindestens kf = 1 x 10~1 2 3 4 5 6 m/s, wobei die Feinfraktion durch Zugabe eines aus Natriumsilikat bestehenden Konditionierungsmittels und eines bodenmechanisch wirkenden Stabilisierungsmittels, wie eine porenfüllendes Tonmehl, vorzugsweise ein Bentonit, aufbereitet ist.
2. 2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konditionierungsmittel trockenes, mehlfein pulverförmiges oder flüssiges Natron-Wasserglas ist, welches der Feinfraktion in einer Menge zwischen 3 und 7 Gew.%, insbesondere 5 Gew.%, zugemischt ist.
3. 3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungsmittel in einer 40 Menge bis zu 30 Gew.% Vorliegt und vor der Zumischung der Konditionierungsmittels mit der Feinfraktion gut vermischt wird.
4. 4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einzeln oder in Verbindung mit Tonmehl als Dichtungsmittel natürliche Sande oder solche aus der Bauschuttaufberei- 45 tung und/oder Schlacken und Grubenbergematerial, insbesondere in einer Menge zwischen 25 Gew.% und 65 Gew.%, der Feinfraktion als Stabilisierungsmittel zugemischt wird. 4 1 Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinfraktion als Bindemittel zusätzlich Kalk beigemischt ist. 50 2 Verwendung einer Feinfraktion als Deponiebasis- und/oder Deponieoberflächen-Dichtungsmaterial mit 3 einem mittleren Wasserundurchlässigkeitskoeffizienten von mindestens kf = 1 x 10-10 m/s gemäß 4 einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinfraktion
5. 5 Gew.% Natriumsilikat 5 in trockener, mehlfeiner Pulverform als Konditionierungsmittel und Sand aus der Bauschuttaufbereitung 6 55 als sehr körniges Material mit sperrig gezacktem Korn hoher Stanz- und Scherfestigkeit als Stabilisierungsmittel in einer Menge zwischen 50 und 65 Gew.% sowie geringfügiger Anteile an Kalk und Tonmehl als hydraulische Bindemittel zugemischt sind. AT 398 324 B Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 5