DE3417332C2 - Anordnung zum Erkennen von Undichtigkeiten oder Lecks von Deponien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erkennen von Undichtigkeiten oder Lecks in den mantelseitigen Umhül­ lungen von Deponien.

Im Rahmen des sich permanent verstärkenden Bewußtseins für den Umweltschutz werden auch den Lagerplätzen für In­ dustrie- und Hausratabfall, insbesondere den Mülldepo­ nien, verstärkte Aufmerksamkeit geschenkt. Dabei erweist es sich bei der Erstellung einer Deponie als besonders notwendig, diese nicht nur gegenüber dem sie umgebenden Erdreich einwandfrei abzuschotten, sondern auch dafür zu sorgen, daß die Deponie ständig auf ihre einwandfreie Be­ schaffenheit der Abschottung zum Erdreich hin überwacht werden kann, um eine Verseuchung des Untergrunds, insbe­ sondere des Grundwassers, zu unterbinden.

In diesem Zusammenhang ist eine Vielzahl von Vorschlägen gemacht worden, die sich mit Leckerkennungssystemen be­ fassen, z. B. der Austrittsschallgeräuscherfassung sowie der Austrittswassererfassung in Dränagen und Doppelwan­ dungen (elektrische Messungen mit festen Leitungen). Al­ len diesen Vorschlägen ist aber gemeinsam, daß das den Austritt eines Füllmediums aus einer Deponie in eine Meß­ größe jeweils umwandelnde Glied erst zu einem Sensor ge­ langen muß, um überhaupt eine Wirkung auslösen zu können. Diese Wirkung kann folglich - sofern bei einem Deponiegut vorhanden - abgeschwächt, ggf. ganz aufgehoben, und da­ durch der eigentliche Leckort bzw. die Undichtigkeits­ stelle verfälscht werden. Metallische Leitungen haben den Nachteil, daß sie durch austretendes und insbesondere gasendes Deponiegut zerstört werden können.

In der DE-OS 28 02 645 wird gezielt ein Verfahren zur Un­ tersuchung der Wandungen von hohlkörperartigen Prüflingen beansprucht. Hierzu wird der Prüfling in eine dicht ver­ schließbare Prüfkammer derart eingebracht, daß zwei durch die zu prüfenden Wandungen getrennte Räume entstehen. In den beiden Räumen werden dann unterschiedliche Drücke er­ zeugt und in den Raum mit dem höheren Druck Testgas ein­ gelassen. Da der Raum mit dem niedrigeren Druck an einen testgasspezifischen Detektor angeschlossen wird, kann er­ mittelt werden, ob Testgas aus dem einen Raum in den an­ deren Raum übergetreten ist und ob die Wandungen des Prüflings dicht sind.

In der DE-OS 23 29 549 wird ein Verfahren zur Dichtig­ keitsprüfung von Flüssigmetall-Wasser/Dampfwärmetauschern beschrieben, bei welchem die Wärmetauscher während der Prüfung auf der Wasser/Dampf-Seite mit einem Gas unter Prüfdruck und auf der Flüssigmetallseite mit Flüssigme­ tall beaufschlagt werden.

In dem DE-GM 19 26 000 wird bewußt auf die Anzeige von Feuchtigkeitsdurchbrüchen bei Behälterwänden abgestellt, und zwar insbesondere bei in einem Erdreich sich befin­ denden Behältern.

Ausgehend von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Anordnung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln Undichtigkeiten und/oder Lecks in der mantelseitigen Umhüllung einer Deponie unab­ hängig davon einwandfrei feststellen zu können, wie das Deponiegut zusammengesetzt und/oder beschaffen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufge­ führten Merkmalen.

Danach besteht die Umhüllung des Deponieguts nunmehr aus einer an die maximal mögliche Auflast durch das Deponie­ gut angepaßten tragfähigen dauerhaften Stützschicht mit einem darin befindlichen flüssigen elektrischen Leiter. Bei einer Undichtigkeit der Stützschicht zum Deponiegut oder zum Erdreich hin bzw. bei einem Leck tritt der elek­ trische Leiter aus der Stützschicht in den Lagerbereich für das Deponiegut oder in das Erdreich über. Durch die Kopplung mit einer Auswerteeinheit kann dann im Rahmen von auf den jeweiligen Anwendungsfall spezifisch abge­ stimmten, grundsätzlich bekannten elektrischen Meßmetho­ den die exakte Lage der Undichtigkeit oder des Lecks er­ mittelt werden. Die Ortung der Undichtigkeit oder des Lecks kann im übrigen unabhängig davon erfolgen, ob ggf. zwei oder mehrere Undichtigkeiten oder Lecks an verschie­ denen Stellen auftreten. Diese Stellen sind unter Einsatz bekannter Meßmethoden und elektronischer Rechner ohne weiteres eindeutig fixierbar.

Die erfindungsgemäße Anordnung bleibt bei entsprechender Wartung praktisch unbegrenzt einsatzfähig. Die Stütz­ schicht ist so gestaltet, daß sie über ihre gesamte Standzeit hinweg nicht verrotten kann. Wesentlich ist, daß nunmehr aufgrund der exakten Ortung einer Undichtig­ keit oder eines Lecks nur ein begrenzter Bereich der De­ ponie ggf. umgeschichtet werden muß, um eine schadhafte Stelle reparieren zu können.

Die Möglichkeiten zum Erkennen von Undichtigkeiten und Lecks werden im Rahmen der Erfindung wesentlich erwei­ tert, ohne das Deponiegut selbst zu verändern. Ggf. kann selektiv beobachtet werden. Der flüssige elektrische Lei­ ter wird bevorzugt durch Wasser gebildet. Dieses wird nur bis zur jeweiligen Schüttgrenze des Deponieguts in die Stützschicht eingelassen. Auf diese Weise können gezielt zusätzliche Auflasten für einen ggf. entstehenden Wasser­ überdruck vermieden werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine Rißbildung des flüssigen elektrischen Leiters im Vergleich zu einem Gitternetz nicht möglich ist. Der elektrische Leiter folgt jeder Dehnung der Stützschicht, und wenn auch nur als Film an Resten der Stützschicht oder der Isolierschichten. Die Funktionsfähigkeit des Er­ kennungssystems bleibt voll erhalten.

Auch chemische Reaktionen mit den durch die Isolierung des flüssigen elektrischen Leiters dringenden Stoffen führen nicht zum Aufheben der Leitfähigkeit.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht in den Merkmalen des Patentanspruchs 2. Eine solche Kunststoffschicht besteht aus einem elektrisch hoch iso­ lierenden Stoff, der gegenüber dem Deponiegut gleichzei­ tig chemisch widerstandsfähig ist. Bevorzugt handelt es sich um das kostengünstige Polyethylen (PE). Sollte die chemische Widerstandsfähigkeit dieser Stoffart nicht aus­ reichen, kann zum Deponiegut hin unter Verringerung der Dicke der elektrisch isolierenden Kunststoffschicht eine zweite folienartige Kunststoffschicht angeordnet werden, welche die fehlende chemische Widerstandseigenschaft be­ sitzt. Besteht die elektrisch isolierende Kunststoff­ schicht aus PE, so wird die zusätzliche Kunststoffschicht bevorzugt aus Polyamid (PA) gebildet. Bei erhöhten Si­ cherheitsanforderungen einer Deponie kann aber auch eine Polytetrafluorethylen(PTFE)-Folie (Kunststoffschicht) eingesetzt werden. Sie ist zwar etwas teurer, dies spielt jedoch aufgrund der erhöhten Sicherheitsanforderungen eine untergeordnete Rolle. Die Kunststoffschicht besteht aus Kunststoffbahnen, welche dicht verschweißt werden, ggf. mit einem Zusatzstoff aus dem gleichen Material.

Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 3 kann die Stütz­ schicht auch zum umgebenden Erdreich hin durch eine elek­ trisch isolierende Kunststoffschicht abgeschlossen sein. Diese Kunststoffschicht besteht dann, wie die Kunststoff­ schicht zum Deponiegut hin, aus einzelnen Kunststoffbah­ nen, die dicht miteinander verschweißt sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gesehen.

Besteht das Deponiegut z. B. aus einem auch im nassen Zu­ stand nicht leitenden körnigen Füllmedium, so wird depo­ niegutseitig der Stützschicht beispielsweise eine Sand­ schicht angeordnet. Deren elektrische Leitfähigkeit kann bei Bedarf durch Graphit erhöht werden. In diesem Fall wird mithin die Elektrode zur Ermittlung einer Undichtig­ keit oder eines Lecks durch die Sandschicht gebildet.

Wird andererseits das Deponiegut z. B. mit einem nicht leitenden flüssigen Füllmedium gebildet, das schwerer ist als der flüssige elektrische Leiter in der Stützschicht, so sieht die Erfindung vor, daß auch zwischen der Stütz­ schicht und dem Erdreich eine ggf. graphithaltige Sand­ schicht vorgesehen wird. Diese Sandschicht dient gewis­ sermaßen als Sicherheitselement, da in der Praxis nicht gewährleistet werden kann, daß der flüssige elektrische Leiter zur Deponiegutseite in die dort vorhandene Sand­ schicht eindringt.

Vorteilhaft ist auch die Ausführungsform gemäß den Merk­ malen des Patentanspruchs 5. Durch den Draht wird die Si­ cherheit gegen evtl. Fehlerquellen noch weiter herauf ge­ setzt. Mit Hilfe eines solchen Drahts kann auch während der Erstellung sowie beim Füllen einer Deponie jederzeit eine Undichtigkeit bzw. ein Leck erkannt werden.

Wird nach den Merkmalen des Patentanspruchs 6 in die Stützschicht ein die elektrische Leitfähigkeit verbes­ sernder Stoff eingegeben, so können bei einem Eindringen des Deponieguts in die Stützschicht auch elektrisch nicht leitende Bestandteile des Deponieguts leitend werden. Die Sicherheit der Fehlerortung wird dadurch noch weiter her­ aufgesetzt.

Um den bei größeren Undichtigkeiten ggf. stärkeren Ver­ lust von flüssigem elektrischem Leiter zu minimieren sind die Merkmale des Patentanspruchs 7 von Vorteil. Die Trennstege sind dann zwischen die beiden Kunststoff­ schichten eingeschweißt. Sie bestehen aus demselben Mate­ rial wie die Kunststoffschichten. Ihr Abstand beträgt ca. 1 m. Sie erfüllen auch einen Absperrzweck beim Füllen ei­ ner Deponie im Hinblick auf den sich ergebenden Druck des flüssigen elektrischen Leiters. Jede Kammer läuft von ei­ ner Seite unterbrechungsfrei bis zur anderen Seite der Deponie, so daß auch der elektrische Leiter nicht unter­ brochen wird. Denkbar ist es ferner, daß in jede durchge­ hende Kammer mindestens ein elektrisch leitfähiger Draht gemäß Patentanspruch 5 eingelegt ist.

Schließlich wird eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung in den Merkmalen des Patentanspruchs 8 erblickt. Danach umfaßt die Stützschicht neben den elek­ trischen Isolierungen zum Deponiegut und zum Erdreich hin aus porösem Steinzeug gebildete Quader mit mindestens ei­ ner Durchgangsöffnung. Die Quader werden so angeordnet, beispielsweise in Reihe in den einzelnen durch Trennstege untergliederten Kammern gemäß Patentanspruch 7, daß min­ destens ein Quaderstrang hinsichtlich der hintereinander liegenden Durchgangsöffnungen einen geschlossenen Kanal bildet, in den ebenfalls ein elektrisch leitfähiger Draht gemäß Patentanspruch 5 eingezogen werden kann.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im vertikalen Querschnitt einen Randbereich einer Deponie;

Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 1 entlang der Linie II-II;

Fig. 3 im Schema eine Draufsicht auf einen Teil einer Umhüllung einer Deponie mit einem elektrischen Meßsystem;

Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt durch den Randbe­ reich einer Deponie gemäß einer zweiten Aus­ führungsform und

Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt durch den Randbe­ reich einer Deponie entsprechend einer dritten Ausführungsform.

Mit 1 ist in den Fig. 1 bis 3 eine Deponie bezeichnet, in der ein Deponiegut 2 gelagert ist, das vom Ursprung her trocken und elektrisch kaum leitend, im nassen Zustand je­ doch ausreichend leitend ist. Insbesondere handelt es sich um körniges Deponiegut 2.

Die Deponie 1 ist in einer schalenartigen Ausnehmung 3 des Erdreichs 4 angelegt und weist mantelseitig eine unmittelbar am Erdreich 4 anliegende Stützschicht 5 auf, die hinsicht­ lich ihrer Stabilität dem maximalen Auflagerdruck des Depo­ nieguts 2 angepaßt ist.

Die Stützschicht 5 umfaßt eine zentrale Lage 6 aus läng­ lichen Quadern 7 aus porösem Steinzeug. Die Quader 7 sind nebeneinander und hintereinander angeordnet und besitzen aus der Fig. 2 erkennbare Durchgangsöffnungen 8.

Sowohl erdreichseitig als auch deponiegutseitig ist je eine elektrisch isolierende Kunststoffschicht 9, 10 aus mitein­ ander dicht verschweißten Kunststoffbahnen 11 vorgesehen. Die Schweißnähte sind mit 12 bezeichnet (Fig. 2). Das Kunst­ stoffmaterial ist Polyethylen (PE). Wie Fig. 2 ferner er­ kennen läßt, sind im Abstand von etwa 1 m Trennstege 13 zwischen der erdreichseitigen Kunststoffschicht 9 und der deponiegutseitigen Kunststoffschicht 10 vorgesehen, die ebenfalls aus PE bestehen. Auf diese Weise werden nebenein­ ander liegende Kammern 14, 14a-14c usw. gebildet. In Fig. 3 ist die Stützschicht 5 nur durch die erdreichseitige Kunst­ stoffschicht 9 sowie durch die Trennstege 13 verwirklicht. Die deponieseitige Kunststoffschicht 10 und die Quader 7 sind fortgelassen worden. In den Kammern 14, 14a-14c wird entsprechend der Menge des Deponieguts 2 ein flüssiger elek­ trischer Leiter 15 in Form von Wasser eingegeben (punktiert dargestellt). Mindestens eine der sich in Querrichtung der Deponie 1 erstreckenden Quaderreihen ist hinsichtlich der Durchgangsöffnungen 8 mit einem elektrisch leitfähigen Draht 16 versehen (Fig. 1). Die Drähte 16 jeder Kammer 14, 14a-14c werden in Form der hier in Fig. 3 beispielsweise dargestell­ ten Murray-Methode hintereinandergeschaltet und durch iso­ lierte Drähte 17 mit einem Überwachungs- und/oder Ortungs­ gerät 25 sowie einer Graphitelektrode 18 im Deponiegut 2 verbunden, die auch aus Fig. 1 erkennbar ist.

Der in jede Kammer 14, 14a-14c eingezogene Draht 16 stellt auch bei einer nicht Vollwasserfüllung eine elektrisch lei­ tende Verbindung von einer Seite zur anderen Seite der Deponie 1 her.

Aus den Fig. 1 und 2 ist außerdem erkennbar, daß der punktiert dargestellte flüssige elektrische Leiter 15 nur so weit in die Stützschicht 5 gefüllt wird, wie sich die Schütt­ fläche 19 des Deponieguts 2 erstreckt. Auf diese Weise kann der sich ergebende Wasserdruck ausgeglichen werden. Die Trennstege 13 erfüllen hierbei den gewünschten Absperrzweck.

Unter der Annahme, daß in der deponiegutseitigen Kunststoff­ schicht 10 eine Undichtigkeit 20 entstanden ist, so hat dies zur Folge, daß aus der Stützschicht 5 der flüssige elektri­ sche Leiter 15 treten und das Deponiegut 2 umschließen kann. Er bildet einen Feuchtraum 21. Somit wird das vorab nicht leitende Deponiegut 2 elektrisch leitend. Bei genügender Außenfläche des Feuchtraums 21 reicht dieser aus, um eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit zur großräumigen Graphitelektrode 18 zu gewährleisten, so daß mit der Methode gemäß Fig. 3 die Undichtigkeit 20 genau geortet werden kann.

Die Ausführungsform der Fig. 4 einer Deponie 1a unterschei­ det sich von derjenigen der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 dadurch, daß das Deponiegut 2a nunmehr aus einem ursprünglich trockenen, aber auch im nassen Zustand elek­ trisch nicht leitenden körnigen Füllmedium besteht.

Um bei einer Undichtigkeit 20 auch in diesem Fall eine aus­ reichende elektrische Leitfähigkeit sicherzustellen ist deponiegutseitig der Stützschicht 5 eine Sandschicht 22 angeordnet, deren elektrische Leitfähigkeit durch Graphit­ anteile erhöht werden kann.

Es ist zu sehen, daß bei einer Undichtigkeit 20 der deponie­ gutseitigen Kunststoffschicht 10 der flüssige elektrische Leiter 15 aus der Stützschicht 5 in die Sandschicht 22 ein­ tritt und hier einen groben Feuchtraum 21a bildet, der eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit zu der hier nicht näher dargestellten, in der Sandschicht 22 liegenden Graphit­ elektrode gewährleistet.

Ansonsten ist die Ausbildung der mantelseitigen Umhüllung der Deponie 1a dieselbe wie die der Fig. 1 bis 3. Es werden insofern dieselben Bezugszeichen verwendet, ohne daß eine nochmalige Erläuterung erfolgt.

Bei der Ausführungsform einer Deponie 1b gemäß der Fig. 5 besteht das Deponiegut 2b aus einem flüssigen Füllmedium, das schwerer ist als der flüssige elektrische Leiter 15 in der Stützschicht 5. Diese Stützschicht 5 ist ausgebildet wie die Ausführungsform der Fig. 1 bis 4. Außerdem han­ delt es sich bei dem Deponiegut 1b um ein elektrisch nicht leitendes Füllmedium.

Bei dieser Ausführungsform ist erdreichseitig der Stütz­ schicht 5 eine ggf. graphithaltige Sandschicht 23 vorge­ sehen.

Im Hinblick darauf, daß bei den Wichteverhältnissen des Deponieguts 2b zum flüssigen elektrischen Leiter 15 nicht gewährleistet werden kann, daß der flüssige elektrische Leiter 15 bei einem Leck 24 in die deponiegutseitige Sand­ schicht 22 eindringen kann, dient eben diese erdreichseitige Sandschicht 23 als Elektrode. Der beim Austreten des flüssi­ gen Leiters 15 aus der Stützschicht 5 in der erdreichseiti­ gen Sandschicht entstehende Feuchtraum ist mit 21b bezeich­ net.

Sowohl bei der Ausführungsform der Fig. 4 als auch bei derjenigen der Fig. 5 ist die Ortung der Undichtigkeit 20 bzw. des Lecks 24 im Prinzip dieselbe, wie sie anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert worden ist.

Claims (8)

1. Anordnung zum Erkennen von Undichtigkeiten (20) oder Lecks (24) in den mantelseitigen Umhüllungen (5) von Depo­ nien, dadurch gekennzeichnet, daß das zu beobachtende Deponiegut (2, 2a, 2b) von einer einen flüssigen elektrischen Leiter (15) enthaltenden Stützschicht (5) ummantelt ist, wobei der elektrische Leiter (15) sowohl zum Deponiegut (2, 2a, 2b) als auch zu dem die Deponie (1, 1a, 1b) begrenzenden Erdreich (4) hin flüssigkeitsdicht sowie elektrisch isolierend abgeschlossen und mit einer Auswerteeinheit (25) gekoppelt ist.

2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stützschicht (5) durch eine elektrisch isolierende Kunststoffschicht (10) aus mit­ einander dicht verschweißten Kunststoffbahnen (11) zum De­ poniegut (2, 2a, 2b) hin flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.

3. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stützschicht (5) durch eine elektrisch isolierende Kunststoffschicht (9) aus mit­ einander dicht verschweißten Kunststoffbahnen (11) zum Erd­ reich (4) hin flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.

4. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß neben der Stützschicht (5) elektrisch leitende Schichten (22, 23) aus mineralischen Stoffen vorgesehen sind.

5. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß in den elek­ trischen Leiter (15) mindestens ein elektrisch leitfähiger Draht (16) eingelegt ist.

6. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß in die Stütz­ schicht (5) ein die elektrische Leitfähigkeit verbessernder Stoff eingegeben ist.

7. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stütz­ schicht (5) durch elektrisch isolierende Trennstege (13) kammerartig ausgebildet ist.

8. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stütz­ schicht (5) nebeneinander angeordnete, aus porösem Stein­ zeug gebildete Quader (7) mit mindestens einer Durchgangs­ öffnung (8) aufweist.