DE3616377C2 - Vorrichtung zur Abdichtung von umweltgefährdende Stoffe enthaltenden Lager- und Betriebsstätten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtungs-Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (EP 82 629 A2) dient zur Abdichtung einer Deponie gegen den Austritt von ver­ schmutzter, auch wasserlösliche Chemikalien enthaltender Flüssigkeit. Zwischen den beiden Wandungen, die jeweils aus einer Bentonit-Schicht bestehen, befindet sich Kies als Zwischenschicht, die über eine in ihr verlegte perforierte Rohrleitung mit Wasser geflutet wird. Die Dichtung ist an den Wänden der Deponie bis über deren Flüssigkeitsspiegel hinaus nach oben gezogen, so daß der Flüssigkeitsspiegel des zugeführten Wassers höher liegt und damit ein Gegen­ druck erzeugt wird, der das Durchsickern von Schmutz­ flüssigkeit durch die Bentonit-Dichtungsschicht verhindert.

In der nicht vorveröffentlichten DE 35 40 715 A1 ist ein Dichtungssystem für Deponien beschrieben, bei dem eine Dichtung vorgesehen ist, die aus zwei zu einem gas- und wasserdichten System zusammengefügten Wandungen mit einer durchlässigen Zwischenschicht aus Feststoffen besteht. Durch die Zwischenschicht hindurch wird eine Kontroll­ flüssigkeit geleitet, die zur Feststellung durchgesickerter Schadstoffe analysiert und gegebenenfalls gereinigt oder ersetzt wird.

Zur Abdichtung von Deponien werden auch mehrlagige Dich­ tungssysteme eingesetzt, die aus zwei bis drei Lagen von Kunststoffbahnen bestehen, zwischen die eine bzw. zwei Drainmatten eingelegt sind. Die hierbei eingesetzten Ma­ terialien, hauptsächlich Hochdruckpolyethylen, zeigen je­ doch bei einem Angriff von organischen, insbesondere chlorierten oder aromatischen Lösungsmitteln in Abhängig­ keit von den jeweiligen Konzentrationen zum Teil sehr hohe Durchlässigkeiten, die bei den reinen Lösungsmitteln pro Tag bis zu 100 g/m³ betragen. Die Diffusion ist in erster Linie von den Dichteunterschieden zwischen den diffun­ dierenden Medien beiderseits der Dichtung abhängig und darum um so ausgeprägter, je höher die Konzentration der Schadstoffe ist. Sie kann durch Druckdifferenzen der beiden Medien nicht nennenswert beeinflußt werden, weil die Diffusionsstromdichte in weiten Grenzen unabhängig vom Gas- oder Flüssigkeitsdruck ist.

Auch anorganische Salze, die im wesentlichen als Kationen Schwermetalle enthalten, können durch Kunststoffbahnen diffundieren, wobei auch kleine Leckagen innerhalb der Dichtschichten eine wesentliche Rolle spielen.

Die bekannten Dichtungen sind mehr oder weniger starre Systeme. Durch Setzungen oder Veränderungen im Deponiekör­ per können Kräfte auf den Untergrund wirken, die zu Rissen in der Dichtung führen können.

Man hat auch schon versucht, Absorbentien, wie Aktivkohle, zwischen zwei Dichtungsbahnen einzubauen, die nach Ver­ brauch ausgetauscht werden können. Hierbei können aufgrund der hydraulischen Verhältnisse Totzonen entstehen, die mög­ licherweise keinen vollständigen Austausch der Aktivkohle gewährleisten. Ferner sind bei diesen Verfahren höhere In­ vestitionskosten erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs ge­ nannte Vorrichtung so auszubilden, daß durch die Dichtung diffundierte Schadstoffe, wie organische Lösungsmittel, schnell und vollständig abtransportiert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst.

Da bei dieser Vorrichtung die Zwischenschicht aus dem strö­ menden Fluid besteht, werden die in sie diffundierten Schadstoffe sofort vollständig aufgenommen und abtranspor­ tiert.

Die erfindungsgemäße doppelwandige, flächenhafte Dichtung kann horizontal oder vertikal oder auch schräg eingebaut werden. Die Wandungen der Dichtung, deren eine dem zu iso­ lierenden Gefahrengut zugewandt ist, können aus Kunststoff, Metall oder Metallegierungen, Beton, Gummi, Textilgewebe oder Verbundwerkstoffen bestehen. Die Wandungen sind in entsprechender Größe zu dem gas- und wasserdicht geschlos­ senen System zusammengefügt und an geeigneten Stellen mit Ein- und Austrittsöffnungen versehen. In diese Öffnungen wird das Fluid, wie Wasser, Lösungsmittel, Luft oder ein Gemisch aus wenigstens zwei dieser Stoffe eingebracht, wo­ bei gegebenenfalls auch ein Druck aufgebracht werden kann, der vorzugsweise zwischen drei bis fünf bar liegt. Die Dichtung wird kontinuierlich von dem Fluid durchströmt, wo­ bei Verbindungen, die durch die oberen Wandungen diffundie­ ren, im Fluid gelöst werden können und in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit nach außen transportiert wer­ den. Dort ist eine Regenerierung des als Spülmedium dienen­ den Fluids möglich, die durch Aktivkohle, auf biologischem oder chemischem Wege erfolgen kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung be­ steht darin, daß dem Fluid Stoffe zugesetzt werden können, die geeignet sind, auftretende Lecks zu verschließen. Über die fluide Phase sind auch zum Verschließen größerer Lecks Injektionen mit derartigen Stoffen an den Leckstellen mög­ lich.

Die Wandungen der Abdichtungs-Vorrichtung können aus einem hoch reißfesten, dünnen, aufwickelbaren und leicht ausleg­ baren doppelwandigen Gewebe, wie z. B. hochdichtem Poly­ ethylen oder Polyvinylchlorid bestehen, das verlegt auf Druck gebracht und dann überschüttet wird. Dadurch wird eine Art "schwimmende" Dichtung gebildet, bei der das Auf­ treten von Rissen vermieden wird.

Mit der schwimmenden, kissenartigen Dichtung ist es mög­ lich, geringe Setzungen und Verschiebungen des Deponiekör­ pers auszugleichen. Die Dicke dieser Schwimmschicht ist variabel. Die gesamte Fläche der Abdichtungs-Vorrichtung kann in kassettenartige Dichtungsabschnitte unterteilt sein. Hierzu können Stege zwischen den beiden Wandungen vorgesehen sein, die variablen Abstand haben können. Die Stege können parallel in Richtung der kürzesten Seitenlänge der gesamten Fläche verlaufen. An den Enden der einzelnen Dichtungsabschnitte können Öffnungen mit Anschlußstutzen zum Einbringen des Fluids vorgesehen sein. Die Austritts­ öffnung ist zweckmäßig mit einem Druckhalteventil versehen, so daß im System permanent ein konstanter Druck herrscht.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Abdichtungs-Vorrichtung er­ möglicht es, als Wandungen auch Folien zu verwenden, die eine höhere Durchlässigkeit aufweisen, aber leichter und besser verarbeitbar sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand zweier in den Zeich­ nungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrie­ ben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vor­ richtung, wobei die obere Wandung teilweise ent­ fernt ist,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht, teil­ weise im Schnitt,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung im Vertikalschnitt nach III-III in Fig. 4,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 3.

Die Abdichtvorrichtung nach den Fig. 1 und 2 weist eine Dichtung 1 auf, die unterhalb einer Deponie 2 auf dem Erd­ reich 3 angeordnet und über ein Leitungssystem 5, 6, 12, 13 an eine Pumpstation und Regenerieranlage 4 angeschlossen ist.

Die Dichtung 1 besteht aus schlauchartig miteinander ver­ bundenen Wandungen 7 und 8, die mit Abstand übereinander liegen, wobei die innere Wandung 7 dem zu isolierenden Ge­ fahrengut, nämlich der die Schadstoffe enthaltenden Deponie 2 und die andere Wandung 8 dem Erdreich 3 zugewandt ist. Die Wandungen 7 und 8 sind gas- und wasserdicht miteinander verbunden und haben eine hohe Reißfestigkeit. Sie können aus Kunststoff, wie beispielsweise hochdichtem Polyethylen (HDPE) oder Polyvinylchlorid (PVC) bestehen oder aus Me­ tall, einer Metallegierung, Beton, Gummi, Textilgewebe oder einem Verbundwerkstoff. Vorzugsweise sind die Wandungen 7 und 8 hoch reißfeste, dünne, aufwickelbare und leicht aus­ legbare doppelwandige Gewebefolien, die sich einfach auf dem Erdreich 3 verlegen lassen. Der aus den Gewebefolien gebildete Schlauch ist mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllt, das eine Zwischenschicht 15 bildet. Die so ausgebildete Dichtung hat eine hohe Druck- und Reißfestig­ keit, so daß sie sich ohne Rißgefahr mit dem Deponieabfall überschütten läßt. Sie bildet dabei eine Art "schwimmende" Dichtung, die als flüssigkeits- oder gasgefülltes Kissen als Einheit zwischen dem Erdreich 3 und der Deponie 2 frei beweglich liegt. Durch geeignete Ausbildung der Wandungen, Bemessung des in der Dichtung herrschenden Druckes und wei­ tere Faktoren kann die Dicke der Dichtung verändert und an die jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden.

Die schwimmende Dichtung 1 ermöglicht auch einen Ausgleich von Setzungen und Verschiebungen der Deponie 2 bzw. des De­ poniekörpers.

Die Wandungen 7 und 8 können durch vorzugsweise säulen­ artige, im Querschnitt runde Abstandhalter 9 auf dem ge­ wünschten Abstand gehalten werden (Fig. 2), um eine gleich­ mäßige Dicke der Dichtung und damit eine über den gesamten Dichtungsbereich gleiche Unterlage der Deponie 1 zu gewähr­ leisten.

Vorzugsweise ist die Dichtung 1 über ihre ganze Länge in einzelne, gleiche schlauch- oder kassettenartige Dichtungs­ abschnitte 10 (Fig. 1) unterteilt, wozu zwischen den Wan­ dungen 7 und 8 Stege 11 vorgesehen sind. Diese Stege ver­ laufen im Ausführungsbeispiel in gleichen Abständen parallel zueinander und zur Längsseite der Dichtung 1.

In jedem Dichtungsabschnitt 10 mündet eine Zuleitung 12 und eine Ableitung 13. Die Zuleitungen 12 sind mit einer Haupt­ zuleitung 5 und die Ableitungen 13 mit einer Hauptableitung 6 des Leitungssystems 4 bis 6 verbunden. Die Hauptleitungen 5, 6 sind an die Pumpstation und Regenerieranlage 4 ange­ schlossen. In die Dichtungsabschnitte 10 wird über die Lei­ tung 5, 12 das Fluid eingespeist, das vorzugsweise unter Druck steht, der beispielsweise etwa 3 bis 5 bar beträgt. In die Hauptableitung 6 ist ein Druckhalteventil 14 einge­ baut (Fig. 1), mit dem der eingestellte Druck in der Dich­ tung konstant gehalten werden kann. Das Fluid kann eine Flüssigkeit oder ein Gas sein, wie z. B. Wasser, Luft oder ein organisches Lösungsmittel oder ein Gemisch verschie­ dener Flüssigkeiten und/oder Gase.

Das eingespeiste Fluid, das die zwischen den Wandungen 7 und 8 befindliche Zwischenschicht 15 bildet (Fig. 2), strömt kontinuierlich durch die Dichtungsabschnitte 10 hin­ durch und wird über die Leitungen 13 abgeleitet. Verun­ reinigungen, die durch die obere Wandung 7 in die Zwischen­ schicht 15 diffundieren, werden in dem Fluid gelöst und je nach dessen Strömungsgeschwindigkeit mehr oder weniger schnell aus der Dichtung 1 in Pfeilrichtung P (Fig. 1 und 2) zur Pumpstation und Regenerieranlage 4 transportiert. In dieser Anlage wird das Fluid regeneriert, beispielsweise mittels Aktivkohle, auf biologischem oder chemischem Wege. Hierbei werden die Schadstoffe bzw. Verunreinigungen adsor­ biert und das regenerierte, gereinigte Fluid kann über die Hauptzuleitung 5 und die Zuleitungen 12 wieder der Dichtung zugeführt werden, wo es erneut die eindiffundierenden Schadstoffe aufnimmt und löst. Über eine ständige Druck­ kontrolle am Ein- und Austritt des Fluids können Leckagen in den Dichtungsabschnitten 10 sofort an einem Druckabfall festgestellt werden.

Durch eine kontinuierliche, analytische Kontrolle können ständig Informationen über Art und Menge der permeierenden Verunreinigungen erhalten werden.

Dem Fluid können Feststoffe, wie beispielsweise minerali­ sche Partikel und Fasern zugesetzt werden, die bei einem eventuellen Leck in der Dichtung 1 sofort die undichte Stelle verschließen. An Stellen mit größeren Lecks können über das Fluid sogleich Injektionen erfolgen.

Dem Fluid können auch eine Nährlösung und Bakterien beige­ mischt werden, die in der Lage sind, die permeierende Ver­ bindung in ungefährliche Verbindungen umzuwandeln.

Die Dichtungsabschnitte 10 können nicht nur nebeneinander, sondern auch vertikal oder schräg übereinander angeordnet sein und auch schräg nebeneinander liegen. Beispielsweise kann die Dichtung in mehrere übereinander liegende Kammern mit mehreren Zwischenschichten unterteilt sein, bestehend aus einer ersten oberen Wandung, einer ersten Zwischen­ schicht aus Druckluft, einer zweiten Wandung, einer zweiten Zwischenschicht aus Wasser, einer dritten Wandung, einer dritten Zwischenschicht aus Druckluft und einer vierten Wandung.

Die vertikal angeordnete Dichtung 1a nach den Fig. 3 und 4 dient zum seitlichen Abdichten der Deponie bzw. des Depo­ niekörpers 2a. Diese Dichtung befindet sich in einem verti­ kalen Schlitz 17 des Erdreichs 3a, dessen Wände 18, 19 und dessen Boden 20 eine Stützwand 16 bilden und beispielsweise aus Bentonit bestehen. Die Dichtung 1a hat zwei mit Abstand nebeneinander liegende vertikale Wandungen 7a und 8a und eine Zwischenschicht 15a aus einem Fluid. Die beiden Wan­ dungen 7a und 8a sind bodenseitig sowie oben über hori­ zontale Querwände 22 bzw. 21 miteinander verbunden, so daß ein allseitig geschlossenes System vorhanden ist, das eine Zuleitung 5a und eine Ableitung 6a aufweist. Die Zuleitung 5a besteht aus einer vertikalen Rohrleitung, die von oben durch die Querwand 21 der Dichtung 1a hindurchgeführt ist und mit geringem Abstand von der unteren Querwand 22 endet. Damit ist sichergestellt, daß das zuströmende Fluid die Dichtung 1a über deren ganze Höhe vollständig und gleich­ mäßig ausfüllt und Totzonen vermieden sind.

Die Ableitung 6a ist durch einen kurzen Stutzen gebildet, der die Querwand 21 durchsetzt und parallel zu den Wandun­ gen 7a und 8a benachbart zum Einlaß der Zuleitung 5a liegt. Die Dichtung 1a ist, ähnlich wie die Dichtung nach den Fig. 1 und 2, durch Stege 11a in Dichtungsabschnitte 10a unter­ teilt. Die Stege 11a liegen senkrecht zu den Wandungen 7a und 8a und parallel zu den schmalen (nicht dargestellten) Seitenwänden der Dichtung 1a, wobei sie in Längsrichtung der Dichtung 1a gleichen Abstand voneinander haben (Fig. 4). Die einzelnen Dichtungsabschnitte 10a haben rechtecki­ gen Querschnitt, dessen längere Seiten sich in Längs­ richtung der Dichtung 1a erstrecken. Jedem Dichtungsab­ schnitt 10a ist jeweils eine Zuleitung 5a und eine Ab­ leitung 6a zugeordnet, die etwa auf halber Länge des zuge­ hörigen Abschnittes 10a mit Abstand nebeneinander angeord­ net sind. Über die Ableitung 6a strömt das vorzugsweise unter Druck stehende Fluid aus den Dichtungsabschnitten 10a zu einer (nicht dargestellten) Pumpstation und Aufbe­ reitungsanlage und nach Regenerierung über die Zuleitungen 5a zurück in die Dichtungsabschnitte 10a.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Abdichtung von umweltgefährdende Stoffe enthaltenden Lager- und Betriebsstätten, insbesondere Sondermülldeponien, Tanks, Tanklager und dgl., be­ stehend aus einer Dichtung (1), die eine den Stoffen zugewandte innere Wandung (7) und mindestens eine wei­ tere Wandung (8) aufweist, die beide zu einem gas- und wasserdichten geschlossenen System zusammengefügt sind und die ferner eine zwischen beiden Wandungen befind­ liche Zwischenschicht (15) zur Aufnahme von durch die innere Wandung diffundierenden Stoffen hat, wobei ein Fluid über eine Zuleitung (5, 12) in das geschlossene System einspeisbar sowie aus ihm über eine Ableitung (6, 13) abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wandungen (7, 7a, 8, 8a) auf einem gewünschten Abstand voneinander gehalten sind und der Raum zwischen ihnen von dem Fluid vollständig ausgefüllt und durchströmt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (1; 1a) durch zwischen den beiden Wandungen (7 und 8; 7a und 8a) ver­ laufende Stege (11; 11a) in einzelne Dichtungsab­ schnitte (10; 10a) unterteilt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (11; 11a) parallel zueinander verlaufen.

4. Vorrichtung nach einem Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (11a) bei auf­ recht stehender Dichtung (1a) parallel zu deren Schmal­ seiten verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den einander gegenüber­ liegenden Enden der Dichtungsabschnitte (10) jeweils eine Zuleitung (12) und eine Ableitung (13) für das Fluid vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ableitung (6, 13) mindestens ein Druckhalteventil (14) vorhanden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein Gas, bei­ spielsweise Luft ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein vorzugsweise organisches Lösungsmittel ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein Gemisch aus einer Flüssigkeit und einem Gas ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (1; 1a) unter­ halb und/oder neben der Lager- oder Betriebsstätte an­ geordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung drei Zwischen­ schichten enthält, von denen die mittlere durch strö­ mendes Wasser und die beiden äußeren durch strömende Druckluft gebildet sind, und daß die aneinander angren­ zenden Zwischenschichten jeweils eine gemeinsame, von einer Dichtungsfolie gebildete Wandung haben.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fluid ein Dichtungsmit­ tel zum Abdichten auftretender Lecks beigemischt ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fluid eine Nährlösung und/oder Bakterien zum Umwandeln permeierender Verbin­ dungen in ungefährliche Verbindungen beigemischt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (15) mit Druck, vorzugsweise mit einem Druck von etwa drei bis fünf bar beaufschlagt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung (6) mit der Zuleitung (5) über eine Regenerieranlage (4) verbunden ist.