DE3041706A1 - Basisabdichtung fuer abfalldeponien - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Basisabdichtung für
• eine Abfalldeponie, bestehend aus einer Ausgleichsschicht, einer Sperrschicht und einer Deckschicht.
• Die Langzeitlagerung von Abfallstoffen erfordert Deponien, die den gesetzlichen Bestimmungen zur Reinerhaltung des Grund- und Oberflächenwassers Rechnung tragen und demgemäß eine natürliche oder künstliche Dichtung gegen das Eindringen von Grundwasser und/oder die Verunreinigung des Grund-oder Oberflächenwassers durch mit Schadstoffen bela-denes Sickerwasser gewährleistet. Da die schadstoffhaltigen Abfallstoffe häufig in großen Mengen gerade dort anfallen, wo naturdichte Erdschichten in transportgünstiger Laze zumeist nicht vorhanden sind, ist die Praxis dazu übergegangen, Abfalldeponien mit künstlichen Basisabdichtungen zu versehen.
• So beschreibt die deutsche Auslegeschrift 26 50 345 bei spielsweise eine Abfalldeponie mit einer Basisabdichtung aus einer zwischen zwei aus Schüttgut aufgebauten Schichten angeordneten Kunststoffolie. Die Schichten können aus Industrieschlackenmehl einer Müllaufbereitungsanlage bestehen. Mit Hilfe einer solchen Kunststoffolie ist zwar-eine grundwasserunschädliche Abfalllagerung möglich, so lange die Folie nicht beschädigt wird. Zu einer solchen Beschädigung kann es jedoch schon beim Einbringen der Folie oder beim Aufbringen der Deckschicht kommen.- Das Einbringen der Folie und das Aufbringen der Deckschicht ist nämlich bei der Größe üblicher Deponien nicht ohne mechanische Hilfsmittel und ein Befahren der Folie bzw. der Deckschicht möglich. Hinzu kommt die erhebliche Belastung der Folie nach der Inbetriebnahme, beispielsweise beim Befahren mit schweren Transportfahrzeugen, beim Abladen der Abfallstoffe und bei deren Verdichtung oder in Bergsenkungsg,ebieten.
• Außerdem ist es schwierig, auf einer glatten Folie eine hinreichend rutschfeste Deckschicht aufzubringen und dort zu halten. Voraussetzung dafür ist allemal ein nicht zu großer Böschungswinkel, wodurch wertvoiles Deponievolumen verloren geht. Ein weiterer Nachteil dieser Art vorn Baisabdichtung ist der hohe und angesichts der Erdölverteuerung zunehmend steigende Preis für die zumeist mehrlagige Kunststoffolie.
• Weitere Probleme resultieren aus den Schwierigkeiten bei einer dauerhaften Randbefestigung der Folie und aus der Notwendigkeit, mehrere Folienbahnen hinreichend wasserdicht über größere Längen miteinander zu verschweißen.
• Weitere bekannte Verfahren bestehen darin, eine natürliche, nicht hinreichend undurchlässige Bodenschicht mit Hilfe von Kalk, Zement und Kalkschlamm zu vermörteln oder mit einer Bitumen-, Lehm- oder Tonschicht zu versehen. Schließlich ist es aus der de-utschen Offenlegungsschrift 28 03 531 bekannt, einen gewachsenen Boden mit Hilfe chemischer Mittel unter Verwendung von Silikonen für die Lagerung von Abfallstoffen abzudichten.
• Die bekannten Basisabdichtungen erfordern wegen der Notwenigkeit, handelsübliche Produkte wie Kunststoffolien und flüssige oder pulverförmige Dichtungsmittel zu verwenden, einen erheblichen finanziellen Aufwand. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Basisabdichtung gänzlich aus industriellen Reststoffen aufzubauen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einer Baisabdichtung der eingangs erwähnten Art die Sperrschicht erfindungsgemäß aus einem Abfallkarbonat besteht. Die Schichtdicke beträgt mindestens 10 cm, vorzugsweise 20 cm, oder mehr.
• Als Abfallkarbonat eignet sich in erster Linie der Entkarbonisierungsrückstand aus der Kühlturmzusatzwasser- Aufbereitung, während die Ausgleichsschicht und die Deckschicht vorzugsweise aus der Flugasche eines Kohlekraftwerks bestehen. In diesem Falle kommen für die Baisabdichtung ausschließlich Kraftwerksreststoffe zur Verwendung, womit eine Reihe wirtschaftlicher Vorteile verbunden ist.
• So fallen die erwähnten Reststoffe in zunehmenden Mengen in den industriellen Ballungsgebieten an, in denen für die Beseitigung von Abfällen die meisten Deponien angelegt werden müssen.
• Hinzu kommt, daß für die im wesentlichen aus Kalziumkarbonat bestehenden Entkarbonisierungsrückstwånde bislang ein wirtschaftlich sinnvoller Verwendungszweck nicht bekannt geworden ist. Er wurde daher bislang, von mengenmäßig unbedeutenden Sonderverwendungen abgesehen, ausschließlich deponiert. Das erfordert ein erhebliches Lagervolumen, da im Jahresdurchschnitt je Kraftwerksblock mehrere Tausend Tonnen Karbonat anfallen.
• Die Verwendung des Entkarbonisierungsrückstandes für eine Baisabdichtung erlaubt es, ohne den Zukauf irgendwelcher Stoffe, in transportgünstiger Lage hinreichend grundwasserverträgliche Deponien, als Lageztätten für übliche Abfallstoffe, oder auch als Zwischen- oder Endlagerstätten für Kraftwerksreststoffe, anzulegen.
• Die besondere Eignung des Entkarbonisierungsrückstands Liir die Sperr- bzw. Dichtungsschicht einer Basisabdichtungs resultiert aus deren günstigen erdbautechnischen Eigenschaften.
• So liegt der Schluffkornanteil auch bei stärkerer statischer oder dynamischer Beanspruchung unter 10 und es ergibt sich bei entsprechendem Wassergehalt ein Durchlässigkeitskoeffizient von etwa 1 108 m/s. Zwar fällt der Entkarbonisierungsrückstand pastös, d.h. mit einem verhältnismäßig hohen Wassergehalt von 80%, bezogen auf das Trockengewicht, an; mit Hilfe üblicher Entwässerungsvorrichtungen läßt sich der Wassergehalt jedoch ohne Schwierigkeiten auf einen Einbauwassergehalt von etwa 30 bis 45% absenken, um einen Durchlässigkeitsbeiwert von k = 1 bis 2 108 m/s zu erreichen. Ein wesentlicher Teil der Entwässerung kann auch in situ geschehen, da der Endkarbonisierungsrückstand schnell sedimentiert und so einen wesentlichen Teil seiner Feuchtigkeit rasch abgibt.
• Der Kornaufbau des Entkarbonisierungsrückstands vermittelt das Bild eines bindigen Bodens und zwar- eines schwach tonigen Mittel- bis Grobschluffs. Die für die Verwendung als wasserstuende Schicht einer Basisabdichtung günstigen Eigenschaften ergeben sich aus den in der folgenden Tabelle zusammengestellten Daten einer Probe: Bodenmechanische Bewertung: schwach toniger Mittel- bis Grobschluff Wassergehalt bei Anlieferung w = 70,4% Kornwichte r5 = 26,1 kN/m3 Schüttwichte, locker, wasserges. tL = 16,0 kN/m3 Wichte des feuchten Bodens (verd.) γ = 17,5 kN/m3 Trockendichte bei DPr = 100% f Pr =1,50 t/m3 optimaler Wassergehalt WPr =.24,0% Plastizitätszahl I = 13,4% Schrumpfmaß - Volumen V5 = 16,8% Höhe hs= 9,7% Schrumpfgrenze ws = 39,1% Reibungswinkel / = 28,4 bis 29,3° Kohäsion c = 10,0 bis 0 kNlm2 Anfangsscherfestigl-eit c, - 30 bis 110 kN/m2 Darchlässigkeitskoeffizient k = 2 108 bis 4,8 Steifemodul, weich Es L 1,5 MN/m2 steif Es j 3,0 MN/m2 Ähnlich günstige Eigenschaften besitzt auch.die Flugasche aus der Kohleverstromung; sie zeichnet sich'durch einen sehr geringen Wassergehalt, eine hohe, sich nach dem Einbau jedoch verringernde Durchlässigkeit, geringe Schrumpfverluste, einen guten Kornaufbau mit etwa 45% rolligen Bestandteilen einer Teilchengröße über 0,06 mm sowie eine verhältnismäßig hohe Verdichtbarkeit und Bildsamkeit aus. Damit erreicht sie die Eigenschaften natürlicher Sande. Trotz des Feinkornanteils von etwa 55% verhält sich die Flugasche wie ein nichtbindiger Boden mit entsprechend guter Befahrbarkeit selbst bei nur schwacher Verdichtung oder bei hohen Niederschlagsmengen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Darstellung eines Vertikal schnitts durch eine Deponie mit einer erfindungsgemäßen Basisabdichtung des näheren erläutert.
• Bei der erfindungsgemäßen'Basisabdichtung befindet sich aiif dem gewachsenen Boden 1 zunächst eine Ausgleichsschicht 2 aus der Flugasche eines Steinkohlekraftwerks, deren wesentliche Aufgabe darin besteht, eine gleichmäßige Unterlage für die darauf befindliche Sperr- bzw. Dichtungsschicht 3 aus dem Entkarbonisieungsrückstand einer Kühlturmzusatzwasser-Aufbereitung abzugeben. Über der gegebenenfalls verdichteten Sperrschicht 3 befindet sich eine schützende Deckschicht 4 aus ebenfalls Flugasche, die ein Austrocknen der-Sperrschicht verhindert und gegebenenfalls als Frostschutz dient. Die obere Flugascheschicht 4 kann schließlich, wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, mit einer grobkörnigen Drainschicht 5 aus Kesselasche und diese gegebenenfalls mit Drainagerohren 6 versehen sein. Auf der Drainschicht 5 oder auch der oberen Flugascheschicht 4 lagen die zu deponierenden Abfallstoffe 7.
• Der sandwichartige Aufbau der erfindungsgemäßen Basisabdichtung gewährleistet einerseits eine gute Befahrbarkeit und Beständipkeit gegen mechanische Einflüsse, andererseits einen ausreichenden Schutz gegen ein Eindringen von nicht zu vermeidendem Sickerwasser in das Grundwasser. Diese Vorteile werden bei der erfindungsgemäßen Basisabdichtung ausschließlich mit Hilfe von Rest-(Abfall)Stoffen aus Kohlekraftwerken erreicht. Daraus resultiert eine wesentliche Ersparnis an Investitions-, Transport- und Deponiekosten.

Claims (1)

1. "Basisabdichtung für Abfalldeponien " Patentanspruche: 1. Basisabdichtung für Abfalldeponien, bestehend aus einer Ausgleichsschicht, einer Sperrschicht und einer Deckschicht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Sperrschicht (3) aus Abfallkarbonat besteht.

   2. Basisabdichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ausgleichsschicht (2) aus Flugasche besteht.

   3. Basisabdichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Deckschicht (4) aus Flug- oder Feuerraumasche besteht.

   4. Basisabdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sich auf der Deckschicht (4) eine Drainschicht (5) aus Kesselasche befindet 5. 3a,.isabdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d ü r c h g e k e nn z e i c h n e t, daß die Sperrschicht (3) aus dem Entkarbonisierungsrückstand der Kühlturmzusatzwasser-Aufbereitung besteht.

   6. Basisabdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die jeweiligen Schichtdicken mindestens 10 bis 50 cm betragen.

   7. Verfahren zum Herstellen einer Basisabdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, d a du r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß auf einen gewachsenen Boden (1) eine Flugascheschicht (2) und darauf eine Sperrschicht (3) aus auf 30 bis 45% entwässertem Entkarbonisierungsrückstand sowie anschließend eine Deckschicht (4) aus Flug- oder Feuerraumasche aufgebracht wird.