DE3727819A1

DE3727819A1 - Verfahren zur abdichtung von bodenformationen, insbesondere zur herstellung von deponien

Info

Publication number: DE3727819A1
Application number: DE19873727819
Authority: DE
Inventors: Jost-Ulrich Dipl Ing Kuegler
Original assignee: KUEGLER JOST ULRICH DIPL ING
Current assignee: KUEGLER JOST ULRICH DIPL ING
Priority date: 1987-08-20
Filing date: 1987-08-20
Publication date: 1989-03-09

Description

In letzter Zeit treten erhebliche Probleme bei der Beseiti gung von Gewässerschlamm auf. So fallen z. B. bei der Ent schlammung der Häfen jährlich große Mengen Gewässerschlamm an, die häufig mit Schwermetallen durchsetzt sind und beseitigt werden müssen. Hierbei wird der Gewässerschlamm, gegebenenfalls nach Anwendung von Flockungsmitteln, mittels Siebbandpressen zu einer weichplastischen Masse teilge trocknet, deren Wassergehalt bezogen auf Trockenstoffe bei 55-80% liegt. Dieses Abfallmaterial muß nach Maßgabe des Schadstoffgehaltes überwiegend auf abgedichteten Deponien gelagert werden. Die Gewässerschlämme sind überwiegend in die Deponieklasse 2, zum Teil in die Deponieklasse 3 einzustufen. Solche Deponien müssen zum Schutz von Boden und Grundwasser eine spezielle Abdichtung erhalten. Eur Erreichung der Deponieeigenschaften muß die natürliche Bodenformation der geplanten Deponie mittels besonderer Verfahren abgedichtet werden, wobei die durch die Abdich tung erzielten Durchlässigkeitswerte zunehmend verschärft wurden. Eine Entsorgung des Schlammes auf abgedichteten Deponien ist in zweierlei Hinsicht kostenaufwendig:

1. Die weiche Schlammasse ist ohne Zusätze nicht deponie fähig mangels Standsicherheit und Tragfähigkeit;

2. Die großen Schlammengen benötigen größeren teueren Deponieraum der für andere Deponiegüter verlorengeht.

Dieses ist von besonderem Interesse, da neuer Deponie raum in Zukunft nur noch begrenzt zur Verfügung steht.

Eine Entsorgung durch Verbrennung oder Ablagerung auf abgedichteten Deponien ist deshalb kostenaufwendig. Hieraus ergibt sich unmittelbar das Bedürfnis nach anderen Entsor gungsarten für Gewässerschlämme.

Es wurde nun gefunden, daß der Gewässerschlamm selbst zur Herstellung abgedichteter Deponien verwendet werden kann, wodurch der Gewässerschlamm einerseits entsorgt und anderer seits gleichzeitig kostbarer Deponieraum geschaffen wird. Der Gewässerschlamm erhält durch nachstehend beschriebene Aufbereitung Abdichtungseigenschaften wie natürliche Abdichtungsböden (Lehm und Ton) und kann anstelle der Entsorgung als Baustoff für Basis- oder Oberflächenabdich tung von Altdeponien und Auffangbecken von kontaminierten Wässern verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Ab dichten von Bodenformationen, insbesondere zur Basisabdich tung von Deponien oder Abkapselung von Altlasten oder Deponien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Gewäs serschlamm mit 30-70 Gewichtsprozent, bezogen auf Schlamm trockengewicht, wasseraufnahmefähigen Zuschlagstoff ver mischt, das erhaltene Gemisch auf die Bodenformation aufbringt und mechanisch verdichtet.

Der Wassergehalt der bei der Gewässerentschlammung anfallen den teilgetrockneten Schlämme liegt üblicherweise bei 50- 70 Gewichtsprozent bezogen auf Schlammtrockenstoffe. Dieses Material kann beim Verfahren der Erfindung unmittelbar eingesetzt werden. Sofern der Wassergehalt, z. B. wenn der Schlamm ohne Witterungsschutz der Einwirkung von Nieder schlägen ausgesetzt war, höher liegt, ist eine vorherige Teiltrocknung auf 70% vorteilhaft, wobei Wassergehalte von 50-60%, vorzugsweise 50-55% bevorzugt sind. Es besteht auch die Möglichkeit, durch Zugabe von Tonmehlen eine Teilabtrocknung zu erzielen. Geringere Wassergehalte sind weniger problematisch, da beim Vermischen des Schlam mes mit den Zuschlagstoffen Wasser jederzeit zugeführt werden kann.

Beim Verfahren der Erfindung finden wasseraufnahmefähigen Zuschlagstoffe Verwendung, die infolge ihrer Porigkeit das Wasser des Schlammes aufnehmen. Da der Wassergehalt der zu beseitigenden Schlämme meist an der oberen Grenze liegt, werden erfindungsgemäß bevorzugt getrocknete Zuschlagstoffe verwendet, die ein höheres Wasseraufnahmevermögen besitzen und somit abtrocknend auf den Gewässerschlamm wirken. Vorzugsweise finden hierbei kornbeständige Zuschlagstoffe Verwendung, bei denen also unter der Einwirkung von Feuch tigkeit oder chemischen Reaktionen die Kornabmessungen erhalten bleiben.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Zuschlagstoff gebrochenes, hochscherfestes Material verwen det, was die Standfestigkeit des erhaltenen Gemisches gegenüber der Verwendung von rundkörnigem Material wesent lich erhöht.

Beispiele für bevorzugte Zuschlagstoffe, auch unter dem Gesichtspunkt der Kosten, sind Recycling-Sande, z. B. Bauschutt. Ziegel oder Beton, gesinterte Kraftwerksaschen, gemahlene Hochofenschlacken und je nach Gehaltsstoffen Müllverbrennungsaschen. Bei Müllverbrennungsaschen sind im einzelnen gesonderte Versuche jeweils auf die Eignung durchzuführen. Die Körnung der Zuschlagstoffe beträgt vorzugsweise 0 bis 6 mm bzw. 0 bis 8 mm. Sie richtet sich auch nach der Dicke der einzelnen Dichtungslagen. Bei Schichtdicken von <25 cm ist die Körnung vorzugsweise 0/8 mm, bei Schichtdicken von <25 kann auch Überkorn bis Körnung 16 mm verwendet werden.

Weitere geeignete Zuschlagstoffe sind Lavasande und Kalk steinsande.

Die Menge der Zuschlagstoffe beträgt 30-70 Gewichtspro zent. bezogen auf Schlammtrockengewicht. Die Menge der Zuschlagstoffe hängt auch vom Wassergehalt der Zuschlag stoffe selbst ab. Bei Verwendung getrockneter Zuschlagstoffe werden diese vorzugsweise in einer Menge von 40-60%, vorzugsweise 45-55%, jeweils bezogen auf Schlammtrockenge wicht der Mischung verwendet.

Wenn die Anforderungen an die Wasserdurchlässigkeitsbeiwer te der zu errichtenden Deponie nicht allzu hoch sind, ist es ausreichend, wenn Gewässerschlamm und Zuschlagstoffe durch Einsatz geeigneter Maschinen direkt auf dem Boden vermischt werden. Bei höheren Anforderungen an die Wasser dichtigkeit reicht diese Methode jedoch nicht mehr aus. Vielmehr ist es dann erforderlich, das Vermischen des Gewässerschlammes mit den Zuschlagstoffen in einer Misch einrichtung, z. B. einem Zwangsmischer so durchzuführen, daß ein optisch homogenes Gemisch entsteht.

Die mechanische Verdichtung erfolgt vorzugsweise durch statisches Abwalzen von lageweisen aufgebrachten Schichten in Schichtlagen von 20-25 cm. Hierbei wird vorzugsweise bis zur Erzielung einer Proctordichte von 94% verdichtet. Hierbei werden erfindungsgemäß Durchlässigkeitsbeiwerte von k=4×10^-9 bis 5×10^-10 m/s erzielt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine zusätzliche Abdichtungswirkung dadurch erreicht, daß man dem Gemisch aus Gewässerschlamm und Zuschlagstoffen Tonmehle bis 10% oder pulverförmiges Wasserglas in einer Menge bis zu 2 Gew.-%, vorzugsweise 1-2 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Trockengewicht des Gemisches zumischt. Ein handelsübliches pulverförmiges Wasserglas ist unter der Bezeichnung Deposil N erhältlich.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform finden zusätzlich zu Wasserglas Weichgelbildner, vorzugsweise auf Basis von Natriumaluminat (Na Al O₂ bzw. (Na₂ Al₂ O₄, n× NaOH) 0,5 aq.) Verwendung, ggf. auch Aluminiumoxid. Diese Weichgelbildner werden vorzugsweise in Mengen von 0,5-1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht des Ge misches verwendet.

Durch Einmischen von Wasserglas mit Weichgelbildnern wurden Durchlässigkeitsbeiwerte nach intensiver Durchmischung und Verdichtung sowie einer Standzeit von 5 Tagen von 1 bis 5× 10^-10 m/s gemessen. Bei längerer Standzeit werden die Anfangswerte auf k=10^-10 m/s verbessert.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Wasserglas besteht darin, daß die in Gewässerschlämmen häufig enthaltenen Schwermetallionen von der gebildeten Kieselsäure gebunden werden, wobei die Bindungswirkung auch von der Zugabemenge abhängt. Es wurde deshalb auch mit größeren Wasserglasmen gen gearbeitet, als für die Abdichtung erforderlich war, ohne daß hierbei die Verdichtbarkeit und die Dichtigkeit der fertigen Schicht verloren gingen.

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht bei genauer Dosierung, je nach Zusammensetzung des Gewässerschlammes, mineralische Abdichtungen herzustellen, die den Ansprüchen der Zulassungs behörden entsprechen. Weiterhin ist das Verfahren bevorzugt dafür geeignet, fertige Deponieschüttungen zusätzlich mit einer Oberflächenabdichtung zu versehen, um Niederschlags wasser nicht in die Deponieschüttung gelangen zu lassen. Auch Altlasten werden häufig, wenn es der Gehalt der Schadstoffe zuläßt, zur Sanierung an der Oberfläche ledig lich mit einer mineralischen Abdichtung versehen, um eine weitere Auswaschung der Schadstoffe auszuschließen. In allen genannten Fällen ist das Verfahren der Erfindung anwendbar, wobei gleichzeitig eine Entsorgung des uner wünschten Abfallproduktes Gewässerschlamm stattfindet.

Ein weiterer Vorteil besteht hierbei darin, daß die im Gewässeschlamm enthaltenen Sand- und Feinkiesbestandteile nicht entfernt werden müssen, wie dies bei der herkömmlichen Gewässerschlammentsorgung der Fall ist.

Es ist zwar bereits bekannt, Gewässerschlamm durch Zugabe von Kalk so abzutrocknen, daß er wie ein nasser Lehm stichfest und bedingt bearbeitbar ist. Mit Kalk läßt sich aber keine brauchbare Abdichtung erreichen, wie durch eigene Laborversuche gezeigt werden konnte. Darüberhinaus besitzt das Verfahren der Erfindung in der bevorzugten Ausführungsform unter Verwendung von Wasserglas einen weiteren wichtigen Vorteil. Im Gewässerschlamm enthaltene organische Stoffe werden so fest eingeschlossen, daß sie nicht mehr verrotten, so daß keine Beeinträchtigung der Abdichtungswirkung durch die Verrottung organischer Stoffe zu befürchten ist. Deshalb besteht auch die Möglichkeit, das Abdichtungsverfahren für Auffangbecken mit Dauerwasser spiegel zu verwenden.

Claims

1. Verfahren zum Abdichten von Bodenformationen, insbeson dere zur Basisabdichtungen von Deponien oder Abkapselung von Altlasten oder Deponien, dadurch gekennzeichnet, daß man Gewässerschlamm mit 30-70 Gewichtsprozent, bezogen auf Schlammtrocken gewicht, wasseraufnahmefähigen Zuschlagstoff vermischt, das erhaltene Gemisch auf die Bodenformation aufbringt und mechanisch verdichtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man getrockneten Zuschlagstoff verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man gebrochenen, hochscherfesten Zuschlagstoff verwendet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zuschlagstoff Recycling-Sand, Kraftwerksasche, Müllverbrennungsasche oder gemahlene Hochofenschlacke verwendet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Herstellung des Gemisches aus Gewässerschlamm und Zuschlagstoff in einem Zwangs mischer bis zur Homogenität durchführt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß man die mechanische Verdichtung durch statisches Abwalzen der lagenweise aufgebrachten Schichten in Schichtlagen von 20-25 cm durchführt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verdichtung bis zu einer Proctordichte von 94% durchführt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich pulverförmiges Wasserglas in einer Menge von 1-2 Gewichtsprozent bezogen auf das Trockengewicht des Gemisches verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich als Weichgelbildner Natriumaluminat in einer Menge von 0,5-1 Gewichtsprozent bezogen auf das Trockengewicht des Gemisches verwendet.