DE3816872A1 - Verfahren und aufbereitungsanlage zum herstellen einer flaechendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Aufbereitungs­ anlage zum Herstellen einer Flächendichtung aus minerali­ schen Stoffen, insbesondere für Deponien von Haus- und Sondermüll oder anderen Schadstoffen, bei dem ein auf dem abzudichtenden Gelände anstehender Boden gelöst, zerklei­ nert und ggf. unter Wasserzugabe wieder verdichtet wird.

Im Freien angelegte Deponien für Abfälle, die Schadstoffe enthalten, wie dies bei Hausmüll oder Sondermüll der Fall ist, muß eine wirksame Abdichtung der Deponiesohle gegen den Untergrund vorgesehen werden, um zu verhindern, daß Schadstoffe durch Niederschlagswasser gelöst werden und in tiefere Bodenschichten eindringen. Mülldeponien werden deshalb bevorzugt dort angelegt, wo bindige Böden vorhan­ den sind, die von Natur aus weitgehend wasserundurchlässig sind und sich deshalb besonders zur Ablagerung von Schad­ stoffen enthaltendem Müll anbieten. Um auf der Deponie­ sohle eine wasserdichte Flächendichtung herzustellen, ist es bekannt, die Sohle und Böschungen einer zur Aufnahme der Abfälle hergestellten Grube von oben her zunächst durch Fräsen aufzulockern und anschließend durch Wasser­ nässen und Walzen wieder zu verdichten. Die so hergestell­ te mineralische Flächendichtung wird dann mit einer Kunst­ stoffolie und einer Kiesdränschicht abgedeckt, in der ein Dränagesystem verlegt wird, durch welches durch die Müllhalde hindurchsickerndes, mit Schadstoffen beladenes Oberflächen­ wasser in eine Reinigungsanlage abgeleitet werden kann. Die Kunststoffolie etwa durchdringende Flüssigkeiten und Schad­ stoffe sollen dann durch die mineralische Flächendichtung zurückgehalten werden.

Untersuchungen der in dieser bekannten Weise hergestellten mineralischen Flächendichtungen haben gezeigt, daß die an ihrer Oberfläche scheinbar vollständig geschlossene, risse­ freie Dichtung schon in geringem Abstand unterhalb der Ober­ fläche zum Teil beträchtliche Hohlräume aufweist, da durch die Bearbeitung des Bodens von oben her die Pseudokörnung des bindigen Bodens nur in einem beschränkten Umfang besei­ tigt werden kann. Auch geringfügige Risse in der Oberfläche der mineralischen Flächendichtung lassen deshalb mit Schad­ stoffen beladene Flüssigkeiten ohne weiteres tief in den Untergrund eindringen, wo sie entweder festgehalten werden oder ins Grundwasser gelangen, das u.a. auch als Trinkwasser genutzt wird. Durch die Bearbeitung des Bodens durch Fräsen von der Oberfläche her wird der Boden in mehr oder weniger großen Schollen zwar umgewälzt, er kann aber durch weitere Arbeitsgänge nur begrenzt zerkleinert und geglättet werden, was nicht ausreicht, um eine homogene, wasserundurchlässige Schicht von genügender Mächtigkeit zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anlage anzugeben, mit der sowohl eine Basis- als auch eine Ober­ flächendichtung hergestellt werden kann, die in ihrer ganzen Dicke homogen und weitgehend flüssigkeitsundurchlässig ist und ein Eindringen von Schadstoffen in den Untergrund bzw. ein Eindringen von Niederschlagswasser in die Deponie in dem geforderten Ausmaß verhindert.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch ein Verfahren ge­ löst, bei dem der gelöste Boden einer Aufbereitungsanlage zu­ geführt, dort zerkleinert und ggf. unter Zugabe von bindigen Bestandteilen und Wasser zur Einstellung des für die Dichtung optimalen Wassergehaltes intensiv gemischt und homogenisiert und dann lagenweise als Dichtungsmaterial für eine Basis- oder Oberflächendichtung wieder eingebaut wird.

Das Entnehmen und Aufbereiten des gesamten, für die Dichtung benötigten Materials unter Zugabe von Wasser in einer Auf­ bereitungsanlage gewährleistet ein vollständig homogenes Dichtungsmaterial, welches auf der gesamten abzudichtenden Fläche die gleiche Zusammensetzung hat und durch den lagen­ weisen Einbau über die gesamte Dicke vollständig verdichtet werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, daß auch im unte­ ren Teil der Dichtungsschicht keine Hohlräume mehr vorhanden sind. Außerdem ist es möglich, je nach Dichtigkeit des an­ stehenden Bodens diesem bei der Aufbereitung Ton und/oder andere mineralische Stoffe von einer Fremdlagerstätte hinzu­ zufügen und diesen zusammen mit dem gelösten Boden zu zer­ kleinern und zu einem homogenen Dichtungsmaterial aufzuberei­ ten. Ferner ist es möglich, dem Boden in der Aufbereitungs­ anlage Wasserglas oder andere Additive, wie beispielsweise Tonmehl, hinzuzufügen, wobei sich die Additive in der Auf­ bereitungsanlage sehr gleichmäßig im gesamten Dichtungs­ material verteilen. Ferner besteht bei nicht-bindigen Böden die Möglichkeit, dem anstehenden Boden Bentonit in ausreichen­ der Menge zuzufügen, um hieraus ein Dichtungsmaterial zur wirkungsvollen Abdichtung einer Deponie herzustellen.

Es ist zweckmäßig, wenn der gelöste Boden entsprechend seinem unterschiedlichen Gehalt an bindigen Bestandteilen in ver­ schiedenen Vorratsstellen für die einzelnen Bodenkomponenten zwischengelagert wird. Von diesen Vorratsstellen aus wird die Aufbereitungsanlage dann mit solchen Mengenanteilen der ver­ schiedenen Bodenkomponenten beschickt, daß sich ein Dichtungs­ material von optimaler Dichte ergibt. Hierdurch ist es mög­ lich, den auf einer größeren Fläche anstehenden Boden, dessen Zusammensetzung an verschiedenen Stellen der Entnahmefläche sehr verschieden sein kann, auf die günstigste Weise nach seinen einzelnen Komponenten neu zusammenzusetzen und hier­ durch beim Einbauen eine vollständig homogene Dichtungs­ schicht zu erhalten. Durch Zugabe von Wasser in einer Aufbe­ reitungsanlage erlangt das Dichtungsmaterial einen gleich­ mäßig verteilten Wassergehalt, der so abgestimmt werden kann, daß beim nachfolgenden lagenweisen Einbauen und Verdichten das Dichtungsmaterial besonders günstige Abdichtungseigen­ schaften erlangt. Um mindestens annähernd das gesamte Poren­ volumen des Bodens auszufüllen, ist es zweckmäßig, dem Boden bei seiner Aufbereitung Ton und/oder Bentonit hinzuzufügen. Die erforderliche Dichtigkeit wird nur erreicht, wenn der Boden lagenweise durch Stampffußwalzen vorverdichtet und mit Glattwalzen nachverdichtet wird.

Die Aufbereitungsanlage zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die verschiede­ nen Komponenten des gelösten Bodens und die ggf. hinzuzufügen­ den bindigen Bestandteile aus einer Fremdlagerstätte mit je einem Kastenbeschicker einem Walzenbrecher zugeführt werden, in dem alle Bodenkomponenten und hinzugefügten Bestandteile gemeinsam zerkleinert und gestreckt werden. Das im Walzen­ brecher gebrochene und hier schon durcheinandergemischte Material wird dann in einem Doppelwellenmischer mit Druckzone und Schnitzelwerk weiter gründlich durchgemischt und zu einer homogenen, hohlraumarmen Dichtungsmasse durchgeknetet.

Für etwa zuzuführende trockene Additive ist zwischen Walzen­ brecher und Mischer eine Zuführeinrichtung vorgesehen. Der Wasserzulauf zum Dosieren und Zuteilen von Wasser ist zweck­ mäßig am Mischer angeordnet, da das zugegebene Wasser nur durch intensives Durchkneten und Mischen so in das Material eingebracht werden kann, daß eine gleichmäßige Durchfeuchtung des gesamten Materials erreicht wird, welche die Voraussetzung zum Erzielen der Dichtungswirkung beim nachfolgenden Einbauen und Verdichten ist.

Um einen möglichst gleichförmigen Zustrom der einzelnen Kom­ ponenten zum Walzenbrecher zu erreichen, haben mindestens einzelne der Kastenbeschicker am Auslaufende eine Auflockerungs- und Zuteilwelle, welche das aus dem Beschickerkasten abgezo­ gene Mineralstoffgemisch oder Tonmaterial in sehr gleichmäßi­ gem Mengenstrom auf einen Förderer abwirft, der das Material in den Brecher leitet.

Da jeder der verschiedenen Komponenten und dem ggf. zuzufüh­ renden Fremdmaterial ein eigener Kastenbeschicker zugeordnet ist, ist es möglich, die einzelnen Komponenten mit unter­ schiedlich vielen bindigen Bestandteilen in dem gewünschten Mengenverhältnis abzuziehen und hierdurch die Gesamtmischung derart neu zusammenzusetzen, daß sich eine für die gesamte Fläche gleichförmige, homogene Dichtungsmasse ergibt.

Der Walzenbrecher hat zweckmäßig einen in der Breite verstell­ baren Brechspalt und ist mit sich gegenläufig drehenden Kamm­ walzen versehen, die besondere Nocken zum Zerkleinern einzel­ ner Steine haben und mit Abstreifern zum fortlaufenden Reini­ gen der Walzennuten versehen sind. Durch diese Ausgestaltung wird ein einwandfreier Betrieb der Anlage auch dann gewähr­ leistet, wenn in dem anstehenden bindigen Boden einzelne Steine vorhanden sind, die nicht aussortiert werden können. Außerdem wird durch die fortlaufende Reinigung der Kammwalzen deren einwandfreie Funktion über längere Zeit hinweg aufrecht­ erhalten.

Das aufbereitete Material, das den Doppelwellenmischer mit den beiden Mischschnecken verläßt, wird anschließend zweckmäßig auf einer Halde zwischengelagert und von dort durch Transport­ fahrzeuge zur Einbaustelle gebracht und dort lagenweise durch Flachbagger eingebaut. Anschließend wird jede Lage zunächst mit einer Stampffußwalze und danach mit einer Glattradwalze oder anderen Verdichtungsgeräten sorgfältig verdichtet, be­ vor die nächste Lage aufgeschüttet und verdichtet wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der eine für die Herstellung der Dichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Aufbereitungsanlage dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 eine Anlage zum Aufbereiten des Dichtungs­ materials für eine Flächendichtung nach der Erfindung in einer schematischen Darstellung im Grundriß und

Fig. 2 die Aufbereitungsanlage nach Fig. 1 in einer Seitenansicht.

Die in den Zeichnungen dargestellte Aufbereitungsanlage 10 hat einen ersten Kastenbeschicker 11 und einen zweiten Kastenbe­ schicker 12, von denen der erste Kastenbeschicker 11 den für die Dichtung geeigneten Boden 13 aufnimmt, der auf dem abzu­ dichtenden Gelände ansteht und dort gelöst und in einem Haufen 14 zwischengelagert wurde. Der Kastenbeschicker 12 wird mit einem Ladefahrzeug 15 mit Ton 16 beschickt, der von einer Fremdlagerstätte herbeigeholt und auf einer anderen Vorrats­ stelle 17 zwischengelagert wurde.

Das in den Aufgabekasten 11 a des Kastenbeschickers 11 auf­ gegebene Bodenmaterial 13 wird mit dem Plattenband 11 b des Kastenbeschickers abgezogen und mit einer am Auslaufende 11 c des Kastenbeschickers angeordneten Auflockerungs- und Zuteil­ welle 11 d, die auch "Haspelwelle" genannt wird, in gleich­ mäßigem Mengenstrom ausgetragen und auf ein Förderband 18 ab­ geworfen. In gleicher Weise wird auch der in den Kastenbe­ schicker 12 aufgegebene Ton 16 von dessen Plattenband 12 b und Haspelwelle 12 d in der gewünschten Dosierung auf das Förder­ band 18 gebracht.

Das Förderband 18 befördert die Bodenkomponenten 13 und 16 in einen Walzenbrecher 19, der mit zwei sich gegenläufig drehen­ den Kammwalzen 21 ausgerüstet ist, auf denen hier nicht näher dargestellte Nocken aufgeschweißt sind. Hier nicht näher dar­ gestellte Abstreifer dienen zum Reinigen der Nuten der Kamm­ walzen.

Das in den Walzenbrecher 19 aufgegebene Bodenmaterial wird im Brecher vorzerkleinert (eingelagerte Steine werden bis auf eine für die Dichtung unschädliche Größe gebrochen) und ge­ langt von dort über einen Gurtförderer 22 in einen Doppel­ wellenmischer 23, der zwei nebeneinander angeordnete Misch­ wellen 23 a und 23 b aufweist. Die Mischwellen sind im ersten Teil mit Mischmessern und im zweiten Teil mit Druckschnecken versehen.

Neben dem Mischer 23 ist ein Silo 24 für Additive, beispiels­ weise für Wasserglas oder Tonmehl, angeordnet, von dem aus die Additive über eine Förderschnecke oder einen anderen ge­ eigneten Förderer 25 zwischen dem Walzenbrecher 19 und dem Mischer 23 dem Bodenmaterial auf dem Förderer 22 zugesetzt werden.

Auf der gegenüberliegenden Seite des Mischers befindet sich ein Wassertank 26, von dem eine Leitung 27 zur Aufgabestelle 23 c des Doppelwellenmischers und auch zum Walzenbrecher 19 führt. Mit einem Ventil 28 kann die zugeführte Wassermenge geregelt werden.

Alle in den Doppelwellenmischer 23 aufgegebenen Bodenkompo­ nenten und sonstigen Bestandteile werden zusammen mit dem am Beginn des Mischers zugegebenen Wasser im Mischer gründlich durchgeknetet und vermischt und gleichmäßig befeuchtet, wo­ bei sie durch die Knetwirkung der gegeneinander arbeitenden Schnecken zum Mischerausgang 23 d gedrückt werden. An dieser Ausgangsöffnung 23 d befindet sich ein Schnitzelwerk 23 e, welches den austretenden Massestrang stückweise abschneidet, der dann auf ein weiteres Förderband 29 gelangt, welches die homogene, hohlraumarme Dichtungsmasse auf eine Halde 30 fördert. Von dort wird die Dichtungsmasse mit Transportfahr­ zeugen 31, von denen in der Zeichnung nur eines angedeutet ist, zur Einbaustelle gebracht und dort lagenweise eingebaut und mit Stampffußwalzen und Glattradwalzen sorgfältig lagen­ weise verdichtet.

Obgleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann der Boden nach dem Lösen an der Einbaustelle auch zunächst in verschiedenen Vorratsstellen zwischengelagert werden, wenn der Gehalt an bindigen Bestandteilen an verschiedenen Stellen der Gewinnungsfläche unterschiedlich groß ist. Es werden dann mehr als zwei, beispielsweise drei, vier oder auch fünf Kastenbeschicker eingesetzt, die den verschiede­ nen Vorratshaufen zugeordnet sind und mit denen unterschied­ liche Mengen dieser Bestandteile auf den Bandförderer 18 aufgegeben werden können.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind mehrere Ände­ rungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnten auch andere Zerkleine­ rungs- und Mischmaschinen eingesetzt werden, wenn die vor­ handene Bodenart es erfordert. Es wäre z.B. zweckmäßig, zum Herstellen einer Dichtungsmasse aus einem anstehenden rolli­ gen Boden einen Freifall- oder Zwangsmischer einzusetzen, wie er zur Betonmischung verwendet wird. Anstelle von Zement wird dann dem mehr rolligen Boden Bentonit und Wasser zu­ gefügt, um die gewünschte dichte Masse zum Herstellen der Oberflächendichtung zu erhalten.

Man erkennt, daß das aufbereitete, auf der Halde 30 zwischen­ gelagerte Dichtungsmaterial nicht nur zum Herstellen einer Basisabdichtung, sondern auch zum Herstellen einer Oberflächen­ dichtung verwendet werden kann, mit der die gefüllte Deponie an ihrer Oberseite abgedeckt wird. Das Dichtungsmaterial wird dann lagenweise über dem eingebrachten Müll eingebaut und verdichtet und verhindert so das Eindringen von Ober­ flächenwasser in das deponierte Schadstoffmaterial.

Claims (13)

1. Verfahren zum Herstellen einer Flächendichtung aus mine­ ralischen Stoffen, insbesondere für Deponien von Haus- und Sondermüll oder anderen Schadstoffen, bei dem ein auf dem abzudichtenden Gelände anstehender Boden gelöst, zerkleinert und ggf. unter Wasserzugabe wieder verdich­ tet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gelöste Boden einer Aufbereitungsanlage zu­ geführt, dort zerkleinert und ggf. unter Zugabe von bindigen Bestandteilen und Wasser für die Dichtungswirkung intensiv gemischt und homogenisiert und dann lagenweise als Dichtungsmaterial für eine Basis- oder Oberflächen­ dichtung wieder eingebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Aufbereitungsanlage Ton von einer Fremdlagerstätte zugeführt und zusammen mit dem gelösten Boden zerkleinert und zu dem homogenen Dich­ tungsmaterial aufbereitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Boden in der Aufberei­ tungsanlage Bentonit zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Boden in der Aufbereitungsanlage Wasserglas oder andere Addi­ tive zugefügt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der ge­ löste Boden entsprechend seinem unterschiedlichen Gehalt an bindigen Bestandteilen in verschiedenen Vorratsstel­ len für die einzelnen Bodenkomponenten zwischengelagert wird, von denen aus die Aufbereitungsanlage mit solchen Mengenanteilen der verschiedenen Bodenkomponenten be­ schickt wird, daß sich ein Dichtungsmaterial von opti­ maler Dichte ergibt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Boden bei seiner Aufbereitung soviel Ton und/oder Bentonit zu­ gefügt wird, daß mindestens annähernd das gesamte Poren­ volumen des Bodens ausgefüllt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Boden bei seinem lagenweisen Einbau durch Stampffußwalzen vor­ verdichtet und mit Glattwalzen oder anderen Verdichtungs­ geräten nachverdichtet wird.

8. Aufbereitungsanlage zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeich­ net durch je einen Kastenbeschicker (11, 12) zum Dosieren und Zuteilen der verschiedenen Komponenten (13) des gelösten Bodens und der ggf. hinzuzufügenden bindigen Bestandteile (16), einen Walzenbrecher (19) zum gemeinsamen Zerkleinern und Strecken aller Bodenkompo­ nenten und einen Doppelwellenmischer (23) mit Druckzone und Schnitzelwerk (23 e) zum Mischen und Verkneten der Bodenkomponenten und sonstigen Bestandteile zu einer homogenen, hohlraumarmen Dichtungsmasse.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Walzenbrecher (19) und Mischer (23) eine Zuführeinrichtung (25) zum Zuführen trockener Additive angeordnet ist.

10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Mischer (23) ein Wasserzulauf (27) zum Dosieren und Zuteilen von Wasser und/oder flüssigen Additiven angeordnet ist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß minde­ stens einzelne der Kastenbeschicker (11 bzw. 12) am Auslaufende (11 c, 12 c) eine Auflockerungs- und Zuteil­ welle (11 d bzw. 12 d) aufweisen.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der Walzenbrecher (19) einen in der Breite verstellbaren Brechspalt aufweist.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Walzenbrecher (19) sich gegenläufig drehende Kamm­ walzen (21) mit aufgeschweißten Nocken zum Zerklei­ nern einzelner Steine und Abstreifer zum fortlaufen­ den Reinigen der Walzennuten aufweist.