CH682502A5

CH682502A5 - Verfahren zum Errichten einer mineralischen Dichtungsschicht und zum Erstellen eines Deponieauflagers.

Info

Publication number: CH682502A5
Application number: CH8092A
Authority: CH
Inventors: Michael R Stockmeyer
Original assignee: Sued Chemie Ag
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1993-09-30

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Errichten einer mineralischen Dichtungsschicht und zum Erstellen eines Deponieauflagers einer Mülldeponie, resp. einer Abfalldeponie, oder kurz Deponie mit erhöhtem Schadstoffretentionsvermö-gen. Die Sicherheit gegen Schadstoffaustrag aus einer Deponie wird allgemein durch ein aus drei Komponenten bestehendes Barrieresystem (Fig. 1) gewährleistet:

1. Der Abfall selbst ist in einer geeigneten Form zu deponieren, dass eine erste Schadstoffmobilisierung minimiert wird.

2. Das Deponiebasisdichtungssystem bestehend aus einer mineralischen Dichtungsschicht (mineralische Abdichtung), Entwässerungssystem (Draina-gesystem), Kunststoffabdichtungsbahn (Folien) stellt eine künstliche technische Barriere gegen einen Schadstoffaustrag dar.

3. Der geologische Untergrund einer Deponie, das Deponieauflager, muss so beschaffen sein, dass auch eine natürliche Barriere im Deponieuntergrund vorliegt.

Entsprechend gesetzlicher Vorschriften kann eine ungenügende natürliche Barriere (Deponieauflager) künstlich verbessert werden. Hierzu seien beispielsweise erwähnt:

(1) Gesamtfassung der zweiten allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Abfallgesetz (TA Abfall), Fassung vom 1. April 1991, Bundesanzeiger Verlags-GmbH, Köln (1991),

(2) Empfehlungen des Arbeitskreises «Geotech-nik der Deponien und Altlasten» - GDA, Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften, Berlin (1990),

(3) Technische Verordnung über Abfälle (TVA) vom 1.2.1991, Eidg. Departement des Innern, Bern (1991).

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erhöhung der Schadstoffretention der mineralischen Dichtungsschicht (gem. Pkt. 2) und des Deponieauflagers (gem. Pkt. 3). Durch Verwendung spezieller Adsorberbentonite (organophile Bentonite) als Zuschlagstoffe oder organischer Aktivierung kann das Schadstoffrückhaltevermögen dieser Komponenten erheblich gesteigert werden. Die Wirksamkeit der gesamten Deponieabdichtung wird dadurch verbessert.

Als Barrierenmaterial in Deponien oder zur Ein-kapselung von Altlasten mit Schlitzwänden werden seit vielen Jahren natürliche tonige Materialien erprobt und verwendet. In jüngster Zeit hat sich aber die Erkenntnis durchgesetzt, dass an das Verhalten von Barrieren bei Deponien strengere Massstäbe anzulegen sind. Das Grundwasser und die Biosphäre müssen gegenüber Zutritt von Sickerwasser aus einer Deponie langfristig über Jahrzehnte geschützt werden. Dies ist aber nur möglich, wenn auch das Deponiebasisabdichtungssystem einer Deponie, bestehend aus Entwässerungssystem (Drainage), mineralischer Dichtungsschicht (mineralischer Barriere), Schutzschicht (Geotextilien) und Kunststoffdichtungsbahnen (Folien) und geologischer Barriere im Untergrund gemäss Fig. 1, über Jahrzehnte weder durch chemische, biologische oder physikalische Umsetzungen zu stark beeinträchtigt oder gar von Sickerwasser durchbrochen wird. Im Hinblick auf die sehr komplex zusammengesetzten anorganisch und organisch belasteten Deponiesickerwässer ist eine Langzeitstabilität nur durch Verwendung solcher kombinierter Barrieresysteme zu erreichen.

Mineralische Dichtungsschichten (mineralische Materialien), Kunststoffdichtungsbahnen (Folien), und Entwässerungssysteme (Drainagesysteme) müssen sich in ihrer Wirkungsweise ergänzen. Wichtigster Bestandteil eines Barrieresystems bleiben aber weiterhin die mineralischen Komponenten. Je nach Standort einer Deponie werden anstehende tonige Gesteine mit oder ohne einer Bentonitver-gütung und/oder zusätzlich aufgeschütteten Tonlagen einen wesentlichen Anteil der Barrierefunktionen gegenüber dem Transport von Schadstoffen im Sickerwasser wahrnehmen.

Es ist allgemein bekannt, dass verschiedene Tone und Bentonite bezüglich ihrer Plastizität, der hydraulischen Durchlässigkeit und dem Diffusionsverhalten unterschiedliche Empfindlichkeit bei Kontamination mit verschiedenen chemischen Substanzen zeigen. Unterschiede in der Rückhaltefähigkeit von Schadstoffen durch verschiedene Adsorptionskapazitäten sind weiterhin wichtige Eigenschaften der verschiedenen Tone und Bentonite.

A. Weiss (Mitt. des Inst. Grundbau u. Bodenmechanik Nr. 133, ETH Zürich, 77-90, 1988) und J.F. Wagner (Proc. of the EUROCLAY 1991, 1155— 1161, Dresden) schlagen deshalb einen sandwichartigen Aufbau einer mineralischen Barriereschicht vor. Diese besteht dann aus zwei oder mehreren Lagen verschiedener natürlicher Tone oder Na-akti-vierter Bentonite. Anorganische Verbindungen, Schwermetalle und organische Verunreinigungen eines Deponiesickerwassers werden so gezielt in bestimmten Lagen adsorbiert. So schützt z.B. eine hochadsorptive Tonlage im Sandwich eine darunter liegende «dichtende» Tonlage vor bestimmten chemischen Substanzen durch Adsorption und Rück-haltung derselben. Andere adsorptive Materialien wie z.B. Zeolite und Lagen von kohlenstoffreichen Flugaschen werden als weitere mögliche Komponenten in Barrieresystemen vorgeschlagen (Alther et al., Proc. of the Superfund November 1989, Washington, D.C., 543-546 (1989)).

Je höher die maximale Aufnahmefähigkeit gegenüber chemischen Verbindungen ist, desto länger kann die Schutzfunktion, und so auch die Langzeitwirkung der gesamten Deponiebarriere, aufrechterhalten werden. Weiterhin ist bekannt, dass durch Kationenaustausch hergestellte organophile Bentonite sehr gute Adsorptionseigenschaften gegenüber organischen Verbindungen aufweisen (Stockmeyer, M.R., Applied Clay Science, 6, 39-57 (1991)).

Nachteile der bisher üblichen Verfahren zum Errichten einer Deponiebarriere:

Untersuchungen der letzten Jahre zeigten, wie anfällig die «dichtenden» Eigenschaften «Plastizi5

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tät» und «geringe Durchlässigkeit» natürlicher Tone oder Na-aktivierter Bentonite gegenüber chemisch belasteten Sickerwässern sein können (Echle et al., Tone in der Umwelttechnik, Karlsruhe, 1988; Mad-sen F.T. & Mitchell, J.K., Mitt. des Inst. Grundbau u. Bodenmechanik Nr. 135, ETH Zürich, 67, 1989).

Die Diffusion ist ein weiterer wichtiger Transportmechanismus für Schadstoffe (Hasenpatt, R. et al., Applied Clay Science, 4, 179-192 (1989); Mott, H.V. & Weber, W.J.Jr., Twelfth Ann. Waste Conference, September 20-21, 1989, Dept. of Eng.Prof.-Dev., Univ. Wisconsin-Madison). Leider wird neben einem gesetzlich vorgeschriebenen Durchlässigkeitsbeiwert für eine Deponiebarriere noch kein Diffusionskoeffizient als Qualitätskriterium für ein mineralisches Dichtungsmaterial vorgeschrieben. Dies, obwohl ein diffusiver Schadstofftransport schneller als ein hydraulischer Transport sein kann.

Weiterhin ist bekannt, dass ein diffusiver Schadstofftransport sogar entgegen einem hydraulischen Gefälle möglich ist (Gray, D.H. & Weber, W.J.Jr., Seventh Ann. Madison Waste Conference, September 1984, Univ. Wisconsin-Madison).

Das herkömmliche Verfahren zur Erstellung einer mineralischen Barriere unter Verwendung natürlicher toniger Materialien oder Na-aktivierter Bentonite ist somit als ungenügend zu bezeichnen. Insbesondere liegt nur ein geringes Schadstoffrückhal-tungsvermögen vor, und ein diffusiver Schadstofftransport kann praktisch ungehindert erfolgen.

Nach PS-US 4 473 477 ist ein Verfahren bekannt zur kontrollierten Lagerung von organischen Schadstoffen enthaltenden Materialien, welche zur Adsorption in einem organophilen Bentonit (Organo-clay) eingebunden werden. Dabei wird ein organ-philer Bentonit benutzt, um flüssiges oder festes schadstoffbelastetes organisches Material zu binden. Nachteilig ist, dass der ganze Müllkörper mit organophilem Bentonit versetzt werden muss, oder Sickerwasser wird durch einen Filterkörper aus organophilem Bentonit gepumpt, oder als Deponieabdichtung wird eine Lage von reinem organophilem Bentonit vorgeschlagen. Der hohe Aufwand an organophilem Bentonit ist unwirtschaftlich. Die mechanische Stabilität einer Dichtungsschicht aus reinem organophilem Bentonit ist fragwürdig.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren vorzuschlagen, nach welchem hochad-sorptive organophile Bentonite in einem Barrieresystem eingebaut werden können. Die Sicherheit und Lebensdauer einer Deponiebarriere kann somit wesentlich verbessert und gesteigert werden. Zusätzlich wird durch die Anwendung des erfindungsge-mässen Verfahrens eine kosten/nutzen-optimale Auslegung des Deponiebasisabdichtungssystems ermöglicht, welches sich auf die gesetzlichen Grundlagen abstützt.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mittels eines Verfahrens gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1, bzw. 11 gelöst. Es zeigen:

Fig. 1 Barrieresystem einer Deponie in schemati-scher Darstellung

Fig. 2 Schematischer Aufbau eines organophilen Bentonits

Das erfindungsgemässe Verfahren wird unter Bezug auf die beigefügten Flussdiagramme näher erläutert, wobei in Diagramm 1 und in Diagramm 2 die allgemeinen Schritte dargestellt sind. Dabei werden für die Beschreibung der verschiedenen Verfahrensschritte diejenigen Referenzzahlen der Flussdiagramme verwendet, die für die Gliederung der einzelnen Schritte angeführt sind. In den Beispielen 1-10 werden Ausführungsbeispiele dazu beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Barrieresystem einer Deponie in schematischer Darstellung in Anlehnung an die TA-Abfall (1) der Bundesrepublik Deutschland. Das Barrierensystem besteht aus drei Komponenten, nämlich ein möglichst inerter Abfall (Abfallkörper), dem Deponiebasisabdichtungssystem und dem Deponieauflager (Deponieuntergrund). Das Deponiebasisabdichtungssystem besteht dabei aus dem Entwässerungssystem und der Kombinationsdichtung. Letztere besteht wiederum aus der Kunststoffdichtungsbahn (Folie), welche eine Dicke von mindestens 2,5 mm aufweisen muss, und der mineralischen Dichtungsschicht (k-Wert kleiner/gleich 5 x 10-10 m/sec), aufgebaut aus den einzeln einzubauenden Lagen. In der Bundesrepublik Deutschland werden dabei sechs solcher Lagen mit einer Dicke von maximal 25 cm vorgeschrieben. Daraus ergibt sich eine Mächtigkeit der mineralischen Dichtungsschicht von maximal 150 cm. Das Entwässerungssystem, welches aus einer Entwässerungsschicht (Filter), einem Sickerrohr (Drainage) und einer Schutzschicht (Geotextil) besteht, weist eine Mindestdicke von 30 cm auf. Als Deponieauflager (Deponieuntergrund) wird ein tonmineralhaltiger Untergrund (k-Wert kleiner/gleich 1 x 10~7 m/sec) von mindestens 300 cm Mächtigkeit vorgeschrieben. Die planierte Oberfläche des Deponieauflagers wird mit Deponieplanum bezeichnet.

Die Anforderungen sind von Land zu Land i.a. verschieden. So schreibt beispielsweise in der Schweiz die TVA (3) andere Werte vor. Für die mineralische Dichtungsschicht wird eine Mindestdicke von 80 cm (k-Wert kleiner/gleich 1 x 10~9 m/sec) vorgeschrieben, und sie ist in mindestens drei einzelnen Lagen einzubauen. Als Deponieauflager wird ein homogener Untergrund (k-Wert kleiner/gleich 1 x 10-7 m/sec) von mindestens 700 cm Mächtigkeit vorgeschrieben. In beiden Ländern darf bei einem ungenügenden Deponieauflager nach den Regeln des Erdbaus geeignetes Material aufgeschüttet werden, um das Deponieauflager mit genügend kleiner Durchlässigkeit zu erstellen. In der Bundesrepublik Deutschland wird für das Schüttmaterial zusätzlich ein Mindesttonmineralgehalt von 10 Gew.-% vorgeschrieben.

Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau eines organophilen Bentonits. Dieser besteht aus den Sili-katplättchen des Montmorillonits, in deren Zwischenschichträumen organische Kationen als Gegenionen vorliegen. Diese können beispielsweise aromatische und aliphatische Ammonium-, Phos-phonium- und Sulfoniumverbindungen sein. Es ist dabei möglich, einen Montmorillonit zu verschiedenen Anteilen seines Kationenaustauschvermögens mit organischen Kationen zu belegen. Für die lo-nenaustauschreaktion verwendet man dafür ent5

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sprechende äquivalente Stoffmengen der organischen Verbindungen.

Diagramm 1 zeigt ein Verfahren zur Errichtung einer mineralischen Dichtungsschicht, welches durch die Schritte 1-12 nachstehend beschrieben wird.

1. Durchlässigkeit bestimmen

Bestimmung der Durchlässigkeit und der Ver-dichtbarkeit des vorgesehenen mineralischen Dichtungsmaterials. Die ermittelten Durchlässigkeitswerte werden nun den vorgegebenen oder geltenden Vorschriften und/oder Verordnungen und/oder Anforderungen gegenübergestellt und nach den folgenden drei Kriterien eingeteilt:

«Durchlässigkeit genügend» heisst, dass die Durchlässigkeitsanforderung erfüllt ist. Als nächster Verfahrensschritt folgt nun Schritt 2.

«Durchlässigkeit knapp verfehlt» heisst, dass die Durchlässigkeitsanforderung bis maximal um eine Zehnerpotenz verfehlt ist. Als nächster Verfahrensschritt folgt nun Schritt 7.

«Durchlässigkeit deutlich verfehlt» heisst, dass die Durchlässigkeitsanforderung um mehr als eine Zehnerpotenz verfehlt ist. Als nächster Verfahrensschritt folgt nun Schritt 8.

2. Montmorillonitgehalt bestimmen

Durchführung einer tonmineralischen Analyse, bei welcher insbesondere der Montmorillonitgehalt des vorgesehenen mineralischen Dichtungsmaterials bestimmt wird. Neben dem Tonmineral Montmorillonit zählen hierzu auch andere quellfähige Tonmineralien, wobei im weiteren ausschliesslich von Montmorillonit die Rede sein wird. Der ermittelte Montmorillonitgehalt wird nun den vorgegebenen oder geltenden Vorschriften und/oder Verordnungen und/oder Anforderungen gegenübergestellt und nach den folgenden zwei Kriterien eingeteilt:

«Genügend» heisst, dass der Montmorillonitgehalt grösser oder gleich beispielsweise 5 Gew.-% des vorgesehenen mineralischen Dichtungsmateri-als ist. Das Verfahren wird nach Schritt 3 weitergeführt.

«Ungenügend» heisst, dass der Montmorillonitgehalt kleiner als beispielsweise 5 Gew.-% des vorgesehenen mineralischen Dichtungsmaterials ist. Im vorgesehenen Dichtungsmaterial sind nur oder überwiegend nicht quellfähige Tonminerale enthalten. Das Verfahren wird nach Schritt 6 weitergeführt.

Eine Festsetzung des genauen Prozentwertes ergibt sich u.a. aus den Überlegungen zu den Sicherheitsanforderungen an die zu errichtende Deponie. Der hier aufgeführte Wert von 5 Gew.-% ist daher ein Richtwert. Dieser kann i.a. zwischen 4 und 20 Gew.-% liegen.

3. Sicherheitsanforderung prüfen (I)

In diesem Schritt werden die Sicherheitsanforderungen an die Deponie, insbesondere an die mineralische Dichtungsschicht geprüft, wobei diese entweder «tief» oder «hoch» sein können. «Tief» heisst beispielsweise, dass aus dem Abfallgut der Deponie kein oder nur ein wenig problematischer Schadstoffaustrag erfolgt. Ein potentielles Sickerwasser wird keine oder nur eine geringe Belastung an Schadstoffen aufweisen. Das Verfahren wird nach Schritt 4 weitergeführt.

«Hoch» heisst beispielsweise, dass in der Deponie umweltgefährdende Stoffe vorliegen. Ein Schadstoffaustrag in den Deponieuntergrund ist zu minimieren. Das Verfahren wird nach Schritt 6 weitergeführt.

4. Organisches Kation einbringen

Ist die Sicherheitsanforderung an die Deponie, insbesondere an die mineralische Dichtungsschicht in Schritt 3 als «tief» klassiert worden, dann wird nun ein organisches Kation, beispielsweise aromatische und aliphatische Ammonium-, Phosphonium und Sulfoniumverbindungen, in äquivalenter Menge eingebracht, was beispielsweise durch einen Zwangsmischer erfolgen kann. Der nun organisch aktivierte Tonanteil des mineralischen Dichtungsmaterials gewährleistet eine verbesserte Schadstoffre-tention. Mit dem so vergüteten Material werden eine oder mehrere Lagen zur mineralischen Dichtungsschicht (Fig. 1) aufgebaut.

5. Erstellen weiterer Komponenten

In diesem Schritt werden weitere Komponenten eines Deponiebasisabdichtungssystems (Kunststoffdichtungsbahn, Schutzschicht, Entwässerungsschicht) entsprechend üblicher Verfahren auf der mineralischen Dichtungsschicht erstellt.

6. Einmischen von organophilem Bentonit (I)

Ist die Sicherheitsanforderung an die Deponie, insbesondere an die mineralische Dichtungsschicht in Schritt 3 als «hoch» klassiert worden, d.h. es wird eine bestmögliche Schadstoffretention gefordert, dann wird nun bis max. 10 Gew.-% eines organophilen Bentonits eingemischt, was beispielsweise mittels eines Zwangsmischers erfolgt. Der genaue Prozentanteil wird nach den jeweiligen Gegebenheiten bestimmt. Eine zunehmende Dosierung bewirkt eine Erhöhung der Schadstoffretention, aber auch zunehmende Kosten. Zuschläge von über 10 Gew.-% Organobentonit sind wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll. Ausserdem muss anhand der Kornverteilungskurve des mineralischen Dichtungsmaterials beurteilt werden, ob durch die Bentonitzu-gabe kein matrixgestütztes Gefüge entsteht. Die bodenmechanische Stabilität des Dichtungsmaterials könnte sonst verringert werden. Mit dem so vergüteten Material werden eine oder mehrere Lagen zur mineralischen Dichtungsschicht (Fig. 1) aufgebaut. Als nächster Verfahrensschritt folgt nun Schritt 5.

7. Einmischen von organophilem Bentonit (II)

Verfehlt die in Schritt 1 bestimmte Durchlässigkeit eines gegebenen Dichtungsmaterials nur knapp

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den geforderten Durchlässigkeitswert, so wird alleine durch Zuschlag von Organobentonit bis max. 10 Gew.-% der geforderte Durchlässigkeitswert erreicht. Die Bentonitdosierung und die damit verbesserte Schadstoffretention ist analog zu Schritt 6 zu beurteilen. Dies ist in Abhängigkeit der gegebenen Kornverteilung bei Abweichungen des Durchlässigkeitsbeiwertes (k-Wertes) vom vorgeschriebenen Wert bis maximal etwa einer Zehnerpotenz empfehlenswert. Die Durchlässigkeit des mineralischen Dichtungsmaterials wird während der Einbauphase für jede Schicht laufend überprüft und nötigenfalls durch Ändern der Dosierung des beigemengten Produktes korrigiert. Das Einmischen des organophilen Bentonits erfolgt beispielsweise mittels eines Zwangsmischers. Mit dem so vergüteten Material werden eine oder mehrere Lagen zur mineralischen Dichtungsschicht (Fig. 1) aufgebaut. Als nächster Verfahrensschritt folgt nun Schritt 5.

8. Sicherheitsanforderung prüfen (II)

Verfehlt die in Schritt 1 bestimmte Durchlässigkeit eines gegebenen Dichtungsmaterials den geforderten Durchlässigkeitswert deutlich, so werden in diesem Schritt die Sicherheitsanforderungen an die Deponie, insbesondere an die mineralische Dichtungsschicht geprüft, wobei diese entweder «tief» oder «hoch» sein können.

«Tief» heisst beispielsweise, dass aus dem Abfallgut der Deponie kein oder nur ein wenig problematischer Schadstoffaustrag erfolgt. Ein potentielles Sickerwasser wird keine oder nur eine geringe Belastung an Schadstoffen aufweisen. Das Verfahren wird nach Schritt 9 weitergeführt.

«Hoch» heisst beispielsweise, dass in der Deponie umweltgefährdende Stoffe vorliegen. Ein Schadstoffaustrag in den Deponieuntergrund ist zu minimieren. Das Verfahren wird nach Schritt 11 weitergeführt.

9. Füllermaterial zuschlagen

Ist die Sicherheitsanforderung an die Deponie, insbesondere an die mineralische Dichtungsschicht in Schritt 8 als «tief» klassiert worden, dann erfolgt in diesem Schritt der Zuschlag von tonigem Material und/oder anderem Füllermaterial (erreichen der Füllerkurve), um die vorgeschriebene Durchlässigkeit zu erreichen. Dies erfolgt entweder durch Zuschlag und Einmischen von chemisch inerten Tonen (z.B. illitisch, kaolinitisch) und/oder anderen billigen, chemisch inerten Füllermateriaiien (z.B. Sand, Kieswaschrückstände, Schlacke).

10. Einmischen von organophilem Bentonit (III)

Durch Einmischen von 0,5-5 Gew.-% eines organophilen Bentonitproduktes ergibt sich eine mineralische Dichtungsschicht mit durchaus noch gutem Schadstoffrückhaltevermögen. Die Bentonitdosierung und die damit verbesserte Schadstoffretention ist analog zu Schritt 6 zu beurteilen. Die Durchlässigkeit des mineralischen Dichtungsmaterials wird während der Einbauphase laufend überprüft und nötigenfalls durch Ändern der Dosierung des beigemengten Organobentonitproduktes, oder der Füllermaterialien und/oder der Tone gemäss Schritt 9 korrigiert. Das Einmischen des organophilen Bentonits erfolgt beispielsweise mittels eines Zwangsmischers. Mit dem so vergüteten Material werden eine oder mehrere Lagen zur mineralischen Dichtungsschicht (Fig. 1) aufgebaut. Als nächster Verfahrensschritt folgt nun Schritt 5.

11. Na-/Ca-Bentonite zuschlagen

Ist die Sicherheitsanforderung an die Deponie, insbesondere an die mineralische Dichtungsschicht, in Schritt 8 als «hoch» klassiert worden, dann erfolgt in diesem Schritt der Zuschlag von adsorptiven Na- oder Ca-Bentoniten und gegebenenfalls von anderem Füllermaterial (erreichen der Füllerkurve), um die vorgeschriebene Durchlässigkeit zu erreichen. Das Einmischen der Bentonite und gegebenenfalls der Füllermaterialien erfolgt beispielsweise mittels eines Zwangsmischers.

12. Einmischen von organophilem Bentonit (IV)

In diesem Schritt wird nun bis max. 10 Gew.-% eines organophilen Bentonits eingemischt, was beispielsweise mittels eines Zwangsmischers erfolgt. Die Bentonitdosierung und die damit verbesserte Schadstoffretention ist analog zu Schritt 6 zu beurteilen. Mit dem so vergüteten Material werden eine oder mehrere Lagen zur mineralischen Dichtungsschicht (Fig. 1 ) aufgebaut. Als nächster Verfahrensschritt folgt nun Schritt 5.

Wird beispielsweise in der Schweiz nach TVA 22.c (3) eine «Foliendichtung» für eine Deponie vorgesehen, dann ist unter der Kunststoffdichtungsbahn eine mineralische Dichtungsschicht mit einer Dicke von 50 cm vorgeschrieben. Diese hat aus zwei einzeln einzubauenden und zu verdichtenden Lagen zu bestehen. Die Zusammensetzung des hierzu geeigneten Materials lässt sich durch sinngemässe Anwendung des Verfahrens nach Diagramm 1 (Errichten einer mineralischen Dichtungsschicht) bestimmen.

Diagramm 2 zeigt ein Verfahren zum Erstellen eines Deponieauflagers, welches durch die Schritte 21-31 nachstehend beschrieben wird.

21. Bestimmung der Mächtigkeit

Die Mächtigkeit einer nach den vorgegebenen oder geltenden Vorschriften und/oder Verordnungen und/oder Anforderungen geforderten homogenen Schicht im natürlichen Deponieuntergrund wird bestimmt und nach folgenden beiden Kriterien unterschieden:

«Genügend» heisst, dass die homogene Schicht mit der geforderten Durchlässigkeit eine genügende Mächtigkeit besitzt. Das Verfahren wird nach Schritt 22 weitergeführt.

«Ungenügend» heisst, dass die homogene Schicht des natürlichen Deponieuntergrundes den geforderten Durchlässigkeiten und/oder Mächtigkeiten nicht entspricht. Ein geeignetes Deponieauflager

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muss künstlich aufgeschüttet werden. Das Verfahren wird nach Schritt 29 weitergeführt.

22. Montmorillonitgehalt bestimmen

Ist die Mächtigkeit der homogenen Schicht im natürlichen Deponieauflager in Schritt 21 als «genügend» klassiert worden, so wird eine tonmineralische Analyse durchgeführt, bei welcher insbesondere der Montmorillonitgehalt bestimmt wird. Neben dem Tonmineral Montmorillonit zählen hierzu auch andere quellfähige Tonmineralien, wobei im weiteren ausschliesslich von Montmorillonit die Rede sein wird. Der ermittelte Montmorillonitgehalt wird nun den vorgegebenen oder geltenden Vorschriften und/oder Verordnungen und/oder Anforderungen gegenübergestellt und nach den folgenden zwei Kriterien eingeteilt:

«Genügend» heisst, dass der Montmorillonitgehalt grösser oder gleich beispielsweise 5 Gew.-% ist. Das Verfahren wird nach Schritt 23 weitergeführt.

«Ungenügend» heisst, dass der Montmorillonitgehalt kleiner als beispielsweise» 5 Gew.-% ist. Im vorgesehenen mineralischen Dichtungsmaterial sind nur oder überwiegend nicht quellfähige Tonminerale enthalten. Das Verfahren wird nach Schritt 28 weitergeführt.

23. Sicherheitsanforderung prüfen (I)

In diesem Schritt werden die Sicherheitsanforderungen an die Deponie, insbesondere an das Deponieauflager geprüft, wobei diese entweder «tief» oder «hoch» sein können.

«Tief» heisst beispielsweise, dass aus dem Abfallgut der Deponie kein oder nur ein wenig problematischer Schadstoffaustrag erfolgt. Ein potentielles Sickerwasser wird keine oder eine nur geringe Belastung an Schadstoffen haben. Das Verfahren wird nach Schritt 24 weitergeführt.

«Hoch» heisst beispielsweise, dass in der Deponie umweltgefährdende Stoffe vorliegen können. Ein Schadstoffaustrag in den Deponieuntergrund ist zu minimieren. Das Verfahren wird nach Schritt 27 weitergeführt.

24. Organisches Kation einfräsen

Ist die Sicherheitsanforderung an die Deponie, insbesondere an das Deponieauflager, in Schritt 23 als «tief» klassiert worden, dann werden die obersten bis maximal 30 cm des Deponieauflagers aufgefräst und gleichzeitig ein organisches Kation in äquivalenter Menge homogen eingefräst, was beispielsweise mittels eines Fräsers erfolgt. Das nun organisch aktivierte mineralische Dichtungsmaterial gewährleistet eine verbesserte Schadstoffretention. Mit dem so vergüteten Material werden eine oder mehrere Lagen zur mineralischen Dichtungsschicht (Fig. 1) aufgebaut.

25. Verdichten

In diesem Schritt werden die aufgefrästen Schichten nach Regeln des Erdbaus verdichtet und das Deponieplanum nach bekannten Methoden bereitet.

26. Erstellen weiterer Komponenten

In diesem Schritt wird das Deponiebasisabdich-tungssystem der Deponie (Fig. 1) entsprechend üblicher Methoden auf dem Deponieplanum des Deponieauflagers erstellt. Für die Bestimmung der Zusammensetzung des mineralischen Dichtungsmaterials wird insbesondere das Verfahren nach Diagramm 1 (Errichten einer mineralischen Dichtungsschicht) empfohlen.

27. Einfräsen von organophilem Bentonit (I)

Ist die Sicherheitsanforderung an die Deponie, insbesondere an das Deponieauflager, in Schritt 23 als «hoch» klassiert worden, d.h. es wird eine bestmögliche Schadstoffretention gefordert, dann wird nun bis max. 10 Gew.-% eines organophilen Bentonits in die obersten bis maximal 30 cm des Deponieauflagers homogen eingefräst, was beispielsweise mittels eines Fräsers erfolgt. Der genaue Prozentanteil wird nach den jeweiligen Gegebenheiten bestimmt. Eine zunehmende Dosierung bewirkt eine Erhöhung der Schadstoffretention, aber auch zunehmende Kosten. Zuschläge von über 10 Gew.-% Organobentonit sind wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll. Ausserdem muss anhand der Kornverteilungskurve des mineralischen Dichtungsmaterials beurteilt werden, ob durch die Bentonitzugabe kein matrixgestütztes Gefüge entsteht. Die bodenmechanische Stabilität des Deponieauflagers könnte sonst verringert werden. Als nächster Verfahrensschritt erfolgt nun Schritt 25.

28. Einfräsen von organophilem Bentonit (II)

Ist der in Schritt 22 bestimmte Montmorillonitgehalt als «ungenügend» klassiert worden, dann kann eine Verbesserung der Schadstoffretention nur durch homogenes Einfräsen von bis max. 15 Gew.-% eines organophilen Bentonits in die obersten bis maximal 30 cm des Deponieauflagers erfolgen, was beispielsweise mittels eines Fräsers erfolgt. Der genaue Prozentanteil wird nach den jeweiligen Gegebenheiten bestimmt. Eine zunehmende Dosierung bewirkt eine Erhöhung der Schadstoffretention, aber auch zunehmende Kosten. Zuschläge von über 10 Gew.-% Organobentonit sind wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll. Ausserdem muss anhand der Kornverteilungskurve des mineralischen Dichtungsmaterials beurteilt werden, ob durch die Bentonitzugabe kein matrixgestütztes Gefüge entsteht. Die bodenmechanische Stabilität des Dichtungsmaterials könnte sonst verringert werden. Insgesamt ergibt sich somit ein Material von geringerer Qualität be5

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züglich der Schadstoffretention als mit dem Material aus Schritt 27. Als nächster Verfahrensschritt folgt nun Schritt 25.

29. Sicherheitsanforderung prüfen (II)

Ist die Mächtigkeit im Deponieauflager (Deponieuntergrund) in Schritt 21 als «ungenügend» klassiert worden, so werden die Sicherheitsanforderungen an die Deponie, insbesondere an das Deponieauflager geprüft, wobei diese entweder «tief» oder «hoch» sein können.

«Tief» heisst beispielsweise, dass aus dem Abfallgut der Deponie kein oder nur ein wenig problematischer Schadstoffaustrag erfolgt. Ein potentielles Sickerwasser wird keine oder eine nur geringe Belastung an Schadstoffen haben. Das Verfahren wird nach Schritt 30 weitergeführt.

«Hoch» heisst beispielsweise, dass in der Deponie umweltgefährdende Stoffe vorliegen können. Ein Schadstoffaustrag in den Deponieuntergrund ist zu minimieren. Das Verfahren wird nach Schritt 31 weitergeführt.

30. Aufschütten (I)

Ist die Sicherheitsanforderung an die Deponie, insbesondere an das Deponieauflager, in Schritt 29 als «tief» klassiert worden, dann kann nun ein künstlicher Deponieuntergrund mit kostengünstigeren, chemisch inerten Materialien aufgeschüttet werden. Die Zusammensetzung des geeigneten Materials lässt sich durch sinngemässe Anwendung des Verfahrens nach Diagramm 1 (Errichten einer mineralischen Dichtungsschicht), beispielsweise mit den Schritten 1, 8, 9, 10 und 5 bestimmen. Mit diesem Material wird nun lagenweise das Deponieauflager bis zur geforderten Mächtigkeit aufgeschüttet und verdichtet, was mit im Bauwesen üblichem Gerät und Methoden erfolgt. Durch Verwendung von chemisch inerten Tonen (z.B. illitisch, kaolinitisch) und/oder anderen billigen, chemisch inerten Materialien (z.B. Sand, Kieswaschrückstände, Schlacke) und einem Zuschlag von 0,5-5 Gew.-% eines homogen eingemischten organophilen Bentonitproduk-tes in eine oder mehrere der aufgeschütteten Lagen, vorzugsweise die oberen Lagen, ergibt sich ein Deponieuntergrund mit durchaus noch gutem Schadstoffrückhaltevermögen. Der genaue Prozentanteil an organophilem Bentonit wird nach den jeweiligen Gegebenheiten bestimmt. Eine zunehmende Dosierung bewirkt eine Erhöhung der Schadstoffretention, aber auch zunehmende Kosten. Die Durchlässigkeit des Materials und die homogene Verdichtung wird während der Einbauphase für jede Schicht laufend überprüft und nötigenfalls korrigiert. Zuoberst auf dem Deponieauflager wird das Deponieplanum erstellt. Das Verfahren wird nach Schritt 26 weitergeführt.

31. Aufschütten (II)

Ist die Sicherheitsanforderung an die Deponie, insbesondere an das Deponieauflager, in Schritt 29 als «hoch» klassiert worden, dann muss nun ein künstliches Deponieauflager aufgeschüttet werden. Die Zusammensetzung des geeigneten Materials lässt sich durch sinngemässe Anwendung des Verfahrens nach Diagramm 1 (Errichten einer mineralischen Dichtungsschicht) beispielsweise mit den Schritten 1, 8,'11, 12 und 5 oder mit den Schritten 1, 2, 3, 6 und 5 bestimmen. Der genaue Prozentanteil eines Zuschlags an organophilem Bentonit wird nach den jeweiligen Gegebenheiten bestimmt. Eine zunehmende Dosierung bewirkt eine Erhöhung der Schadstoffretention, aber auch zunehmende Kosten. Mit dem betreffenden Material wird nun lagenweise das Deponieauflager bis zur geforderten Mächtigkeit aufgeschüttet und verdichtet, was mit im Bauwesen üblichem Gerät und Methoden erfolgt. Die Durchlässigkeit des Materials und die homogene Verdichtung wird während der Einbauphase für jede Schicht laufend überprüft und nötigenfalls korrigiert. Zuoberst auf dem Deponieauflager wird das Deponieplanum erstellt. Das Verfahren wird nach Schritt 26 weitergeführt.

Beispiel 1

erläutert das Verfahren nach Diagramm 1 mit der Schrittfolge 1, 7 und 5:

Als vorgesehenes mineralisches Dichtungsmaterial lag ein siltiger Sand vor. Bei einer Proktor-ver-dichteten Probe des Materials wurde eine Durchlässigkeit von 1,5 x 10-8 m/sec festgestellt (Schritt 1). Der in der Schweiz vorgeschriebene maximale Durchlässigkeitswert von 1 x 10-9 m/sec wurde so um «knapp» eine Zehnerpotenz verfehlt. Da das Material eine gute Kornabstufung aufwies, genügte zur Verringerung der Durchlässigkeit ein Zuschlag von 10 Gew.-% eines geeigneten organophilen Bentonits (Tixosorb/Südchemie AG, München) (Schritt 7). Mittels Batch- und/oder Perkolationsver-suchen wurde im Labor das Adsorptionsvermögen und damit auch die Eignung bestimmt. So wurde ein Durchlässigkeitsbeiwert von 3 x 10~10 m/sec für das mineralische Dichtungsmaterial erreicht.

Anhand von Diffusions- und Durchströmversuchen wurde eine verbesserte Schadstoffretention des so vergüteten Materials bestätigt, dies auch im Vergleich zu Proben, deren Durchlässigkeit durch Zuschlag herkömmlicher, nicht-organophiler Tone verringert wurde. Z.B. wurde für die Probe mit orga-nophiler Bentonit-Vergütung eine maximale Adsorptionskapazität von etwa 32 kg Phenol pro Kubikmeter Dichtungsmaterial festgestellt. Bei einer Probe, deren Durchlässigkeit durch Zuschlag eines nicht-organophilen Ca-Bentonits verringert wurde, ergab sich eine Adsorptionskapazität von 17 kg Phenol pro Kubikmeter Barrierenmaterial.

Es wurden «geringe» Sicherheitsanforderungen gestellt, und es lag ein beschränkter finanzieller Rahmen vor, so wurde mit dem mit organophilem Bentonit vergüteten Material die letzte, oberste Lage der mineralischen Dichtungsschicht erstellt. Die vorher eingebauten, darunter liegenden Lagen wurden mit Material, dessen Durchlässigkeit durch Zuschlag herkömmlicher, nicht-organophiler Tone verringert wurde, erstellt.

Auf der fertiggestellten mineralischen Dichtungs-

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schicht wurden nun weitere Komponenten eines Deponiebasisabdichtungssystems (Fig. 1) entsprechend üblicher Methoden auf dem Deponieplanum erstellt (Schritt 5).

Beispiel 2

erläutert das Verfahren nach Diagramm 1 mit der Schrittfolge 1, 2, 6, und 5:

Als vorgesehenes mineralisches Dichtungsmaterial lag ein toniger Sand vor. Bei einer Proktor-ver-dichteten Probe des Materials wurde eine Durchlässigkeit von 1 x 10"10 m/sec festgestellt (Schritt 1). Der in der Bundesrepublik Deutschland vorgeschriebene maximale Durchlässigkeitswert von 5 x 10"10 m/sec wurde somit erfüllt. Das Material könnte direkt zur Errichtung einer mineralischen Dichtungsschicht verwendet werden. Es wurde der Montmorillonitgehalt des Ausgangsmaterials bestimmt. Es lag kein Montmorillonitanteil vor (Schritt 2). Durch erfin-dungsgemässes Einbringen organophiler Bentonite wurde jedoch noch eine verbesserte Schadstoffretention im mineralischen Dichtungsmaterial erzeugt. Eine Verbesserung des Schadstoffretentionsvermö-gens wurde durch Einmischen von 5 Gew.-% eines als geeignet bestimmten organophilen Bentonits erreicht (Schritt 6). Anhand von Diffusions- und Durchströmversuchen konnte eine verbesserte Schadstoffretention des so vergüteten Materials bestätigt werden. Es wurden «hohe» Sicherheitsanforderungen gestellt, und es lag ein beschränkter finanzieller Rahmen vor, so wurde mit dem mit organophilem Bentonit vergüteten Material die oberste Lage der mineralischen Dichtungsschicht erstellt. Die vorher eingebauten, darunter liegenden Lagen wurden mit dem unvergüteten Ausgangsmaterial erstellt.

Auf der fertiggestellten mineralischen Dichtungsschicht wurden nun weitere Komponenten eines Deponiebasisabdichtungssystems (Fig. 1) entsprechend üblicher Methoden auf dem Deponieplanum erstellt (Schritt 5).

Beispiel 3

erläutert das Verfahren nach Diagramm 1 mit der Schrittfolge 1,8,9, 10 und 5:

Als vorgesehenes mineralisches Dichtungsmaterial lag ein kiesiger Sand vor. Der in der Schweiz vorgeschriebene maximale Durchlässigkeitswert von 1 x 10-9 m/sec wurde deutlich verfehlt (Schritt 1). Das Material konnte so nicht direkt zur Errichtung einer mineralischen Dichtungsschicht verwendet werden.

Die Sicherheitsanforderungen (Schritt 8) wurden als «tief» klassiert (Inertstoffdeponie), und es erfolgte nun die nötige Verringerung der Durchlässigkeit durch Einmischen eines billigen Füllermaterials, eines Molassetones (Schritt 9).

Durch erfindungsgemässes Einbringen organophiler Bentonite wurde nun noch zusätzlich eine verbesserte Schadstoffretention im mineralischen Dichtungsmaterial durch Einmischen von 5 Gew.-% eines als geeignet bestimmten organophilen Bentonits erreicht (Schritt 10).

Da «tiefe» Sicherheitsanforderungen gestellt wurden, wurde mit dem mit organophilem Bentonit vergüteten Material nur die oberste Lage der mineralischen Dichtungsschicht erstellt. Die vorher eingebauten, darunter liegenden Lagen wurden mit dem Material ohne organophiler Bentonitvergütung erstellt.

Auf dem fertiggestellten mineralischen Dichtungsmaterial wurden nun weitere Komponenten eines Deponiebasisabdichtungssystems (Fig. 1) entsprechend üblicher Methoden auf dem Deponieplanum erstellt (Schritt 5).

Beispiel 4

erläutert das Verfahren nach Diagramm 1 mit der Schrittfolge 1, 8, 11, 12 und 5:

Als vorgesehenes mineralisches Dichtungsmaterial lag ein kiesiger Sand vor. Der in der Schweiz vorgeschriebene maximale Durchlässigkeitswert von 1 x 10-9 m/sec wurde deutlich verfehlt (Schritt 1). Das Material konnte nicht direkt zur Errichtung einer mineralischen Dichtungsschicht verwendet werden.

Die Sicherheitsanforderungen (Schritt 8) wurden als «hoch» klassiert (Reststoffdeponie). Die nötige Verringerung der Durchlässigkeit wurde durch Einmischen eines Na- oder Ca-Bentonits erreicht (Schritt 11). Damit wurde ein Material hoher Qualität erzeugt, welches bereits ein gesteigertes Adsorptionsvermögen insbesondere gegenüber Schwermetallen aufwies. Eine weitere Steigerung des Adsorptionsvermögens, insbesondere gegenüber organischen Schadstoffen wurde durch Einmischen von 5 Gew.-% eines als geeignet bestimmten organophilen Bentonits erreicht (Schritt 12).

Da «hohe» Sicherheitsanforderungen gestellt wurden, wurde mit dem mit organophilen Bentonit vergüteten Material die gesamte mineralische Dichtungsschicht erstellt.

Beispiel 5

erläutert das Verfahren nach Diagramm 1 mit der Schrittfolge 1, 2, 3, 4 und 5:

Als vorgesehenes mineralisches Dichtungsmaterial lag ein toniger Sand vor. Bei einer Proktor-verdichteten Probe des Materials wurde eine Durchlässigkeit von 1 x 10~10 m/sec festgestellt (Schritt 1). Der in der Bundesrepublik Deutschland vorgeschriebene maximale Durchlässigkeitswert von 5 x 10"10 m/sec wurde somit erfüllt. Das Material hätte direkt zur Errichtung einer mineralischen Dichtungsschicht verwendet werden können. Es wurde der Montmorillonitgehalt des Ausgangsmaterials bestimmt. Es lag ein Montmorillonitanteil von 15 Gew.-% im Material vor (Schritt 2). Durch erfindungsgemässes Einbringen organophiler Bentonite (organische Aktivierung) wurde jedoch noch eine verbesserte Schadstoffretention im mineralischen

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Dichtungsmaterial erzeugt. Eine Verbesserung des Schadstoffretentionsvermögens, insbesondere gegenüber organischen Schadstoffen, konnte durch Einmischen eines organischen Kations, einer qua-ternären Ammoniumverbindung (Schritt 4) erzielt werden.

In einer Tonne des Materials waren ca. 150 kg Montmorillonit enthalten. Um diesen Montmorillonitanteil zur Hälfte organisch zu aktivieren, musste bei einem Kationenaustauschvermögen des Montmoril-lonits von ca. 80 meq/100 g die Stoffmenge von 6 x 104 mmol (einwertiges organisches Kation) der quaternären Ammoniumverbindung pro Tonne des Ausgangsmaterials eingemischt werden. Nach diesem Aktivierungsprozess lagen, in Abhängigkeit der homogenen Vermischung, im Material dann 0-7,5 Gew.-% an organophilem Montmorillonit vor. Anhand von Diffusions- und Durchströmversuchen wurde die verbesserte Schadstoffretention des so vergüteten Materials bestätigt.

Da «tiefe» Sicherheitsanforderungen gestellt wurden, wurde mit diesem Material nur die oberste Lage der mineralischen Dichtungsschicht erstellt.

Beispiel 6

erläutert das Verfahren nach Diagramm 2 mit der Schrittfolge 21, 22, 23, 24, 25 und 26:

Im Untergrund einer vorgesehenen Deponie lag ein homogener Untergrund (Deponieauflager) mit einer kleineren Durchlässigkeit als die geforderte maximale Durchlässigkeit von 1 x 10-7 m/sec in genügender Mächtigkeit vor (Schritt 21). Auf dem Deponieauflager hätte das Deponiebasisabdichtungs-system direkt errichtet werden können. Es wurde der Montmorillonitgehalt des Ausgangsmaterials bestimmt. Es lag ein Montmorillonitanteil von 15 Gew.-% im Material vor (Schritt 22). Erfindungsge-mäss wurde durch Einbringen organophiler Bentonite das Schadstoffretentionsvermögen des Deponieauflagers weiter verbessert.

Die Sicherheitsanforderungen an die Deponie wurden als «tief» eingestuft (Schritt 23). Eine kostengünstige Verbesserung des Schadstoffretentionsvermögens, insbesondere gegenüber organischen Schadstoffen, wurde durch Einfräsen und homogenes Verteilen eines geeigneten organischen Kations, einer quaternären Ammoniumverbindung, in die obersten 25 cm des Deponieauflagers erreicht (Schritt 24). Mittels Batch- und/oder Perkola-tionsversuchen wurde im Labor das Adsorptionsvermögen und damit auch die Eignung bestätigt. Durch das Einfräsen der Ammoniumverbindung (Dioctadecyl-dimethyl-ammoniumbromid) wurde ein äquivalenter Anteil des im Material vorhandenen Montmorillonits organisch aktiviert (vgl. Beispiel 5 zu Diagramm 1). Anhand von Diffusions- und Durchströmversuchen wurde die verbesserte Schadstoffretention des so vergüteten Materials bestätigt. Die aufgefräste Schicht wurde anschliessend wieder nach den Regeln des Erdbaus verdichtet und das Deponieplanum darauf erstellt (Schritt 25).

Auf dem so fertiggestellten Deponieauflager wurden nun weitere Komponenten eines Deponiebasisabdichtungssystems (Fig.1) entsprechend üblicher Methoden und/oder insbesondere unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens entsprechend Diagramm 1 auf dem Deponieplanum erstellt (Schritt 26).

Beispiel 7

erläutert das Verfahren nach Diagramm 2 mit der Schrittfolge 21, 22, 23, 27, 25 und 26:

Die Sicherheitsanforderungen an die Deponie wurden als «hoch» eingestuft (Schritt 23). Eine maximale Verbesserung des Schadstoffretentionsvermögens, insbesondere gegenüber organischen Schadstoffen, konnte durch homogenes Einfräsen eines organophilen Bentonits in die obersten 25 cm des Deponieauflagers erreicht werden (Schritt 27). Anhand von Diffusions- und Durchströmversuchen konnte die verbesserte Schadstoffretention des so vergüteten Materials bestätigt werden. Die aufgefräste Schicht wurde anschliessend wieder nach den Regeln des Erdbaus verdichtet, und das Deponieplanum wurde erstellt (Schritt 25).

Auf dem so fertiggestellten Deponieauflager wurden nun weitere Komponenten eines Deponiebasisabdichtungssystems (Fig. 1) entsprechend üblicher Methoden und/oder insbesondere unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens entsprechend Diagramm 1 auf dem Deponieplanum erstellt (Schritt 26).

Beispiel 8

erläutert das Verfahren nach Diagramm 2 mit der Schrittfolge 21, 22, 28, 25 und 26:

Im Untergrund einer vorgesehenen Deponie lag ein homogener Untergrund (Deponieauflager) mit einer kleineren Durchlässigkeit als die geforderte maximale Durchlässigkeit von 1 x 10-7 m/sec in genügender Mächtigkeit vor (Schritt 21). Auf dem Deponieauflager könnte das Deponiebasisabdichtungs-system direkt errichtet werden. Es wurde der Montmorillonitgehalt des Ausgangsmaterials bestimmt. Es lag kein Montmorillonitanteil im Material vor (Schritt 22). Erfindungsgemäss wurde durch Einbringen organophiler Bentonite das Schadstoffretentionsvermögen des Deponieauflagers weiter verbessert. Eine weitere Verbesserung der Schadstoffre-

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tention konnte nur durch homogens Einfräsen eines organophilen Bentonits in die obersten 25 cm des Deponieauflagers erreicht werden (Schritt 28). Anhand von Diffusions- und Durchströmversuchen wurde die verbesserte Schadstoffretention des so vergüteten Materials bestätigt. Die aufgefräste Schicht wurde anschliessend wieder nach den Regeln des Erdbaus verdichtet und das Deponieplanum erstellt (Schritt 25).

Beispiel 9

erläutert das Verfahren nach Diagramm 2 mit der Schrittfolge 21, 29, 30 und 26:

Der Untergrund unter einer vorgesehenen Deponie entsprach nicht den gesetzlich vorgeschriebenen Bedingungen (Schritt 21). Nach geltenden Vorschriften konnte künstlich Material aufgeschüttet werden, um ein geeignetes Deponieauflager zu erhalten. Die Sicherheitsanforderungen an die geplante Deponie wurden als «tief» eingestuft (Schritt 29). Nach Vorschriften der Bundesrepublik Deutschland konnte dafür ein homogenes Material mit einer kleineren Durchlässigkeit von 1 x 10~7 m/sec und einem Mindesttonmineralgehalt von 10 Gew.-% als Schüttmaterial verwendet werden. Erfindungsge-mäss wurde durch homogenes Einmischen organophiler Bentonite in das Schüttmaterial das Schadstoffretentionsvermögen des zu erstellenden Deponieauflagers weiter verbessert. Das vorgesehene Schüttmaterial (chemisch inerter billiger Molasseton) wurde daher mit 5 Gew.-% eines als geeignet bestimmten organophilen Bentonits homogen vergütet, um dann die oberste und zuletzt geschüttete Schicht einzubauen (Schritt 30). Die vorher geschütteten, darunter liegenden Schichten wurden mit dem Schüttmaterial ohne organophiler Bentonit-vergütung erstellt. Die einzeln eingebauten Schichten wurden nach den Regeln des Erdbaus jeweils einzeln verdichtet, und auf der letzten und obersten Schicht wurde das Deponieplanum erstellt.

Beispiel 10

erläutert das Verfahren nach Diagramm 2 mit der Schrittfolge 21, 29, 31 und 26:

Der Untergrund (Deponieauflager) unter einer vorgesehenen Deponie entsprach nicht den gesetzlich vorgeschriebenen Bedingungen (Schritt 21). Nach geltenden Vorschriften konnte künstlich Material aufgeschüttet werden, um ein geeignetes Deponieauflager zu erhalten. Die Sicherheitsanforderungen an die geplante Deponie wurden als «hoch» eingestuft (Schritt 29). Nach Vorschriften der Bundesrepublik Deutschland wurde dafür ein homogenes Material mit einer kleineren Durchlässigkeit von 1 x 10-7 m/sec und einem Mindesttonmineralgehalt von 10 Gew.-% als Schüttmaterial verwendet. Erfin-dungsgemäss wurde durch Verwendung eines hochadsorptiven Schüttmaterials und homogenes Einmischen organophiler Bentonite das Schadstoffretentionsvermögen des zu erstellenden Deponieauflagers weiter verbessert. Als vorgesehenes Schüttmaterial wurde ein Material mit einem hohen Ca-Montmorillonitgehalt verwendet. Zusätzlich wurde die oberste und zuletzt geschüttete Schicht mit 5 Gew.-% eines als geeignet bestimmten organophilen Bentonits homogen vergütet. Die vorher geschütteten, darunter liegenden Schichten wurden mit dem Schüttmaterial ohne organophiler Bentonit-vergütung erstellt. Die einzeln eingebauten Schichten wurden nach den Regeln des Erdbaus jeweils einzeln verdichtet, und auf der letzten und obersten Schicht wurde das Deponieplanum erstellt (Schritt 31).

Auf dem so fertiggestellten Deponieauflager wurden nun weitere Komponenten eines Deponieabdichtungssystems (Fig.1) entsprechend üblicher Methoden und/oder insbesondere unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens entsprechend Diagramm 1 auf dem Deponieplanum erstellt (Schritt 26).

Erfindungswesentlich beim Errichten einer mineralischen Dichtungsschicht sowie beim Erstellen eines Deponieauflagers einer Deponie ist das Einbringen von organophilen Bentoniten oder von organischen Kationen, wobei diese Verbindungen entweder homogen eingemischt oder homogen eingefräst werden, und sich dadurch ein erhöhtes Schadstoffretentionsvermögen ergibt. Nach Bestimmen von Durchlässigkeit, Mächtigkeit und Montmorillonitgehalt wird bei gegebenen Sicherheitsanforderungen eine kosten/nutzen-optimale abgestimmte Schrittfolge zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Errichten einer mineralischen Dichtungsschicht, gekennzeichnet dadurch, dass die Durchlässigkeit des vorgesehenen Dichtungsmaterials bestimmt wird (Schritt 1), dass der Montmorillonitgehalt und der Gehalt anderer quellfähiger Tonminerale des Dichtungsmaterials bestimmt werden (Schritt 2), dass die vorgegebenen oder geltenden Sicherheitsanforderungen an die zu errichtende Deponie der ermittelten Durchlässigkeit und dem ermittelten Montmorillonitgehalt und dem Gehalt anderer quellfähiger Tonminerale des Dichtungsmaterials gegenübergestellt und verglichen werden (Schritte 3 und 8), dass mittels Zuschlagstoffen die vorliegenden Dichtungsmaterialien vergütet werden (Schritte 4, 6, 7 und 9-12), wodurch die Schadstoffretention erhöht und die Diffusion verlangsamt wird, dass die derart vergüteten Dichtungsmaterialien verdichtet werden und dass dadurch die errichtete

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mineralische Dichtungsschicht für die Errichtung eines Deponiebasisabdichtungssystems bereitgehalten wird (Schritt 5).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass als Zuschlagstoff ein organisches Kation verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass als Zuschlagstoff ein organophiler Bentonit verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass nach Schritt 3 bei Sicherheitsanforderungen «tief» ein organisches Kation in äquivalenter Menge mittels eines Zwangsmischers in das vorgesehene Dichtungsmaterial eingebracht und homogen verteilt wird (Schritt 4), wodurch eine organophile Aktivierung eines äquivalenten Montmorillo-nitanteils bewirkt wird, und womit eine oder mehrere Lagen zur mineralischen Dichtungsschicht aufgebaut werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass nach Schritt 3 bei Sicherheitsanforderungen «hoch» und nach Schritt 2 bei Montmorillonitgehalt «ungenügend» 0,5-10 Gew.-% eines organophilen Bentonits mittels eines Zwangsmischers in das vorgesehene Dichtungsmaterial eingemischt und homogen verteilt werden (Schritt 6), wodurch eine oder mehrere Lagen zur mineralischen Dichtungsschicht aufgebaut werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass nach Schritt 1 bei Durchlässigkeit «knapp verfehlt» 5-10 Gew.-% eines organophilen Bentonits mittels eines Zwangsmischers in das vorgesehene Dichtungsmaterial eingemischt und homogen verteilt werden, bis die geforderte Durchlässigkeit erreicht wird (Schritt 7), wodurch eine oder mehrere Lagen zur mineralischen Dichtungsschicht aufgebaut werden, wobei die Durchlässigkeit der mineralischen Dichtungsschicht und die homogene Verdichtung während der Einbauphase für jede Schicht laufend überprüft und nötigenfalls korrigiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass nach Schritt 1 bei Durchlässigkeit «deutlich verfehlt» und nach Schritt 8 bei Sicherheitsanforderungen «tief» mit Zuschlag von chemisch inerten Tonen und/oder anderem billigen chemisch inerten Füllermaterial die geforderte Durchlässigkeit (Schritt 9) und durch Einmischen und homogenes Verteilen von 0,5-5 Gew.-% eines organophilen Bentonits ein gesteigertes Schadstoffrückhaltevermögen (Schritt 10) erzielt wird, wodurch eine oder mehrere Lagen zur mineralischen Dichtungsschicht aufgebaut werden und wobei die Durchlässigkeit der mineralischen Dichtungsschicht und die homogene Verdichtung während der Einbauphase für jede Schicht laufend überprüft und nötigenfalls korrigiert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass nach Schritt 1 bei Durchlässigkeit «deutlich verfehlt» und nach Schritt 8 bei Sicherheitsanforderungen «hoch» mit Zuschlag von ad-sorptiven Na- oder Ca-Bentoniten und/oder anderem Füllermaterial die geforderte Durchlässigkeit (Schritt 11) und durch Einmischen und homogenes Verteilen von 0,5-10 Gew.-% eines organophilen Bentonits ein gesteigertes Schadstoffrückhaltevermögen (Schritt 12) erzielt wird, wodurch eine oder mehrere Lagen zur mineralischen Dichtungsschicht aufgebaut werden und wobei die Durchlässigkeit der mineralischen Dichtungsschicht und die homogene Verdichtung während der Einbauphase für jede Schicht laufend überprüft und nötigenfalls korrigiert werden.

9. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2-8, zur Abdichtung von Deponien jeglicher Art bei Sanierungsvorhaben von Altlasten zur Erhöhung der Schadstoffretention.

10. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 9, falls in der Deponie ein Schadstoffaustrag erfolgt, bei welchem mit einer Schwermetallbelastung und/ oder mit einer hohen organischen Schadstoffbelastung im Sickerwasser zu rechnen ist.

11. Verfahren zum Erstellen eines Deponieauflagers, gekennzeichnet dadurch, dass die Mächtigkeit der homogenen Schicht bestimmt wird (Schritt 21), dass der Montmorillonitgehalt und der Gehalt anderer quellfähiger Tonminerale des Dichtungsmaterials bestimmt werden (Schritt 22), dass die vorgegebenen oder geltenden Sicherheitsanforderungen an die zu errichtende Deponie der ermittelten Mächtigkeit und dem ermittelten Montmorillonitgehalt und dem Gehalt anderer quellfähiger Tonminerale gegenübergestellt und verglichen werden (Schritte 23 und 29), dass mittels Zuschlagstoffen die vorliegenden Schichten vergütet werden (Schritte 24, 27, 28, 30 und 31), wodurch die Schadstoffretention erhöht und die Diffusion verlangsamt wird, dass die derart vergüteten Schichten verdichtet werden und dass dadurch das erstellte Deponieauflager für die Errichtung eines Deponiebasisabdichtungssystems bereitgestellt wird (Schritt 26).

12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, dass als Zuschlagstoff ein organisches Kation verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, dass als Zuschlagstoff ein organophiler Bentonit verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass nach Schritt 23 bei Sicherheitsanforderungen «tief» die obersten bis maximal 30 cm der homogenen Schicht aufgefräst und dass als Zuschlagstoff gleichzeitig ein organisches Kation in äquivalenter Menge mittels eines Fräsers eingefräst und dadurch homogen verteilt wird (Schritt 24), wodurch eine organophile Aktivierung eines äquivalenten Montmorillonitanteils bewirkt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet dadurch, dass nach Schritt 23 bei Sicherheitsanforderungen «hoch» bis 10 Gew.-% eines organophilen Bentonits mittels eines Fräsers in die obersten bis maximal 30 cm der homogenen Schicht homogen eingefräst werden (Schritt 27).

16. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet dadurch, dass nach Schritt 22 bei Montmorillonitgehalt «ungenügend» bis 15 Gew.-% eines organophilen Bentonits mittels eines Fräsers in die obersten bis maximal 30 cm der homogenen Schicht homogen eingefräst werden (Schritt 28).

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 5-8, 13 und 15-16, gekennzeichnet dadurch, dass nach Schritt 21 bei Mächtigkeit «ungenügend» und nach

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Schritt 29 bei Sicherheitsanforderungen «tief» mit chemisch inerten mineralischen Dichtungsmaterialien und mit 0,5-5 Gew.-% Zuschlag eines homogen verteilten organophilen Bentonits die geforderte Mächtigkeit durch lagenweises Aufschütten erzielt wird (Schritt 30), wodurch eine oder mehrere mineralische Schichten aufgebaut werden, und dass die Durchlässigkeit des Materials und die homogene Verdichtung während der Einbauphase für jede Schicht laufend überprüft und nötigenfalls korrigiert werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 5-8, 13 und 15-16, gekennzeichnet dadurch, dass nach Schritt 21 bei Mächtigkeit «ungenügend» und nach Schritt 29 bei Sicherheitsanforderungen «hoch» mit einem hochwertigen mineralischen Dichtungsmaterial und mit 5-10 Gew.-% Zuschlag eines organophilen homogen verteilten Bentonits die geforderte Mächtigkeit durch lagenweises Aufschütten erzielt wird (Schritt 31), wodurch eine oder mehrere mineralische Schichten aufgebaut werden, und dass die Durchlässigkeit des Materials und die homogene Verdichtung während der Einbauphase für jede Schicht laufend überprüft und nötigenfalls korrigiert werden.

19. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4, 17 oder 18, für die Abdichtung von Deponien jeglicher Art zur Erhöhung der Schadstoffretention.

20. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 19, falls mit einer Schwermetallbelastung und/oder mit einer hohen zu erwartenden organischen Schadstoffbelastung im Sickerwasser zu rechnen ist.

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