DK169662B1 - Fremgangsmåde til underjordisk isolering af affaldsstoffer i et hulrum, der er udhulet ved udludning i salt - Google Patents

Description

i DK 169662 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til isolering af giftige industriaffaldsstoffer som anført i indledningen til krav 1.

5 Udludningsteknikken muliggør udhuling ved små omkostninger af særlig store hulrum i stensaltsmassiver. Typisk har disse hulrum en højde på flere hundrede meter med en diameter på flere gange ti meter. Eksempelvis er en gruppe eksisterende hulrum beliggende mellem 900 m og 1500 m 10 under jordoverfladen og har en diameter varierende mellem 50 og 80 m. Dette resulterer i væsentlige disponible volumener til en eventuel lagring.

X nogle år har man tænkt på at udnytte disse til bortskaffelse af giftigt industriaffald. Fra naturen side er disse 15 stensaltsmassiver blottet for underjordiske vandstrømme af betydning. For at overbevise sig herom, er det tilstrækkeligt at tænke på den store opløselighed for salt, som ville føre til en fuldstændig fjernelse af enhver aflejring ved tilstedeværelse af ferskvand. Ligeledes vil 20 affald placeret i disse hulrum være isolerede og sikret mod ethvert opløsningsmiddel og truer således ikke med at forurene vandførende lag.

Ved afslutningen af udludningen af disse hulrum er disse imidlertid fyldt med saltvand. Men det er ikke fordel-25 agtigt at tømme disse helt (f.eks. ved injektion af luft eller gas). Den saltholdige sten har faktisk plastiske egenskaber fordi den er underkastet kræfter såsom det geostatiske tryk. Hvis et hulrum, fyldt med luft, f.eks., stod åbent, ville man ikke kunne hindre at hulrummet 30 lukkede sig mere eller mindre brat med alle' de ødelæg gelser som dette kunne medføre ved niveauet for saltsmassivets dækkende lag, som generelt er væsentligt mere stive. Hvad angår ideen med at holde den i hulrummet injicerede gas under tryk, kan denne også forkastes af 35 omkostningsmæssige årsager. Der kræves faktisk kompres- DK 169662 B1 2 sorer med meget store ydelser for at opnå de flere hundrede bar der er nødvendige og de enorme mængder gas, idet hvert hulrum har et volumen på adskillige hundrede 5 kubikmeter.

Følgelig vender man sig i højere grad mod en progressiv fortrængning af saltvandet, der oprindeligt er til stede, ved hjælp af affaldsstofferne, som skal lagres, idet enhver mængde affaldsstoffer indført i hulrummet svarer 10 til en tilsvarende mængde saltvand udtømt ved overfladen. Dette antyder muligheden for at placere affaldsstofferne fra overfladen, med andre ord deres konditionering inkorporeret i en blanding, der er tilstrækkelig flydende til at kunne pumpes og cirkuleres til bunden af dykrør.

15 Men som det skal understreges er der i tysk patentskrift DE-A-3.141.884 indleveret af WINTERSHALL i 1984, ikke tale om i lang tid at efterlade en flydende substans i bunden af et hermetisk lukket hulrum i stensalt. De plastiske egenskaber for de saltholdige sten medvirker der til 20 efterhånden at øge trykket i den indesluttede væske. Der er således en tendens til at overføre et tryk til toppen af hulrummet, som svarer til det geostatiske tryk ved bunden af hulrummet. Dette sidstnævnte vil for det meste ikke være acceptabelt for den mekaniske stabilitet af 25 hvælvingen og brøndforingen.

WINTERSHALL foreslår også en fremgangsmåde til geologisk isolation af giftigt industriaffald bestående i at udnytte et på forhånd udludet hulrum i et stensaltsmassiv og som fra starten er fyldt med saltvand, og indføring af 30 affaldsstofferne i hulrummet inkorporeret i én blanding, som kan pumpes, med en densitet der er større end densiteten for saltvandet, og som kan størkne, når den først er placeret, idet saltvandet udtømmes ved overfladen efterhånden som materialet indføres i hulrummet. Men 35 forbindelserne svarende til denne type blanding, som kan DK 169662 B1 3 pumpes og som kan størkne, har, allerede i form af væske, stor vægtfylde. Følgelig samles disse på bunden af de udludede hulrum, hvorefter det lettere saltvand hviler 5 ovenpå, og således danner en horisontal skilleflade mellem saltvand og affaldsstoffer.

Selvom denne løsning tillader indføring af affaldsstoffer i bunden af hulrummet, og dermed deres passende lagring, løser den ikke et andet forureningsproblem. Eftersom 10 forbindelsen, som indeholder affaldsstofferne, faktisk kommer i kontakt med saltvandet, risikerer dette at blive kontamineret. Dette forbyder derfor udnyttelsen af dette (eksempelvis med henblik på at udvinde saltet) og frembringer yderligere et sekundært affald, som ligeledes skal 15 bortskaffes. For at undgå enhver kontakt mellem saltvandet og en anden substans med en anden vægtfylde, er det kendt at benytte en flydende puffer, hvis kemiske sammensætning og vægtfylde vælges med henblik på en effektiv barrierefunktion. Eksempelvis angiver US patentskrift nr.

20 A 2.942.424 indleveret af R.A. KOBLE i 1957, hvorledes man skal vælge en sådan flydende puffer for at beskytte ethylen i forhold til saltvand lagret i samme underjordiske hulrum.

Det er således hensigten med nærværende opfindelse at 25 finde en fremgangsmåde til at udnytte en sådan barriere ved indføringen af affald i bunden af hulrummet. Dette opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde af den i indledningen til krav 1 nævnte art, som udviser de i den kendetegnende del af krav 1 angivne egenskaber.

30 Foretrukne udføreIsesformer fremgår af de afhængige krav.

Andre karakteristiske træk og fordele ved den foreliggende opfindelse vil fremgå mere klart af nedenstående, ikke--begrænsende beskrivelse af mulige udførelsesformer for opfindelsen under henvisning til tegningen, idet beskri- DK 169662 B1 4 velsen vil lette forståelsen af, hvordan opfindelsen kan gennemføres.

På tegningen viser 5 fig. 1 et tværsnit af en hulrum, der er udhulet ved udludning i salt, fig. 2-4 tværsnit af hulrummet fra fig. 1 under fyldning ifølge den her omhandlede fremgangsmåde, fig. 5 et tværsnit af hulrummet fra fig. 1-4 efter 10 fyldning ifølge den her omhandlede fremgangsmåde.

I fig. 1 står et underjordisk hulrum 1, der er udludet i en saltmasse 2, i forbindelse med jordoverfladen 3 ved hjælp af en skakt 4, der er udgravet og behandlet på konventionel måde. I ubenyttet tilstand er dette hulrum 15 fyldt med saltvand 5. I bunden af dette hulrum er der uopløselige faststoffer 6.

I fig. 2 er der i bunden af hulrummet 1 og over en fri højde h indført en puffervæske 7 ved hjælp af et rør 8. Dette rør består af identiske rørkomponenter 9, hver med 20 en højde h0. Ifølge opfindelsen skal

h > hQ

Puffervæsken 7 har en større vægtfylde end vægtfylden af saltvandet og har derfor fortrængt saltvandet 5 opad, idet den begynder med, i det mindste delvis, at udfylde mellem-25 rummene mellem de uopløselige stoffer 6. Saltvandet kan genvindes ved toppen af den udgravede skakt 4.

Saltvandet har almindeligvis en vægtfylde pa ca. 1,2. Puffervæsken, der kan indeholde et halogenholdigt opløsningsmiddel, f.eks. et chlorholdigt opløsningsmiddel, har 30 fortrinsvis en vægtfylde på mellem 1,3 og 1,7.

I fig. 3 er den egentlige ifyldning begyndt.

DK 169662 B1 5

Der er fremstillet en blanding 10 bestående af faste affaldsstoffer, der her foreligger i form af granulater med en typisk diameter på nogle cm, og et hydraulisk 5 binderaiddel, og blandingen er indført i hulrummet ved hjælp af røret 8 i den fri højde h af puffervæsken 7.

Ifølge opfindelsen skal forholdet mellem h og h0 altid være h > hQ. På denne måde er det altid muligt at anbringe enden af røret 8 i den fri højde mellem overfladen af 10 puffervæsken 7 og toppen af skråningen af blandingen, idet røret 8 afkortes komponent 9 for komponent 9.

Bindemidlet størkner progressivt og udgør til sidst sammen med affaldsstofferne en fast blok, der kan hindre strømning af salt, hvilket sikrer den mekaniske stabilitet af 15 væggene i hulrummet 1. På grund af bindemidlet opfører affaldsstofferne sig desuden ikke som en væske, og det geostatiske tryk i hulrummets bund transmitteres ikke til toppen af hulrummet 1.

Takket være den her omhandlede fremgangsmåde er der aldrig 20 direkte kontakt mellem saltvandet og affaldsstofferne, fordi puffervæsken skiller dem. Selv om det - indirekte -fortrænges af affaldsstofferne, bliver saltvandet 5 dog aldrig forurenet af disse, og saltvandet kan genvindes til økonomisk udnyttelse. Denne mangel på kontakt frembyder 25 endvidere den fordel, at en miljøforurening med affaldsstofferne forhindres.

Fig. 4 viser det samme som fig. 3, idet dog ifyldningen er afsluttet.

I fig. 5 er der efter endt ifyldning lukket for hulrummet 30 ved indsprøjtning af flydende bindemiddel 11 over blandingen af affaldsstoffer 10 praktisk taget indtil toppen af skakten 4. Det flydende bindemiddel 11 kan eventuelt være det samme, som anvendes til binding af affalds- DK 169662 B1 6 stofferne. En afsluttende betonflise 12 kan dernæst udstøbes i niveau med skaktens top.

Kriterierne for valget af bindemiddel og puffervæske er 5 først og fremmest pris og vægtfylde.

Bindemidlet kan være fremstsillet af flyveaske fra forbrænding af køkkenaffald i blanding med kalk hidrørende fra fabrikker til fremstilling af kalciumkarbid.

I forvejen kan affaldsstofferne underkastes en konditione-10 ringsbehandling. De kan således dispergeres i en fast masse, der foreligger i form af et skum af lukkede celler, idet hver celle indeholder affaldsstof, eller de kan overtrækkes. Dette kan f.eks. vise sig at være ønskeligt i de tilfælde, hvor affaldsstofferne indeholder størk-15 ningsinhibitorer for bindemidlet.

Affaldsstofferne kan ligeledes indgå delvis i bindemidlets sammensætning. Dette er især tilfældet, når de foreligger i form af en vandig opløsning, der kan anvendes som udrøringsvand for bindemidlet.

Claims (7)

1. Fremgangsmåde til geologisk isolering af giftige industriaffaldsstoffer, ved hvilken der anvendes et i 5 forvejen udhulet hulrum (1) i en stensaltmasse (2), hvilket hulrum indledningsvis er opfyldt med saltvand (5), og affaldsstofferne indføres i hulrummet (1) i en pumpeegnet blanding (10), der har en større vægtfylde end vægtfylden af saltvandet (5) og kan størkne, når den først 10 er placeret, idet saltvandet (5) udtømmes ved overfladen (3), efterhånden som materialet indføres i hulrummet (1), kendetegnet ved, at der - på første trin indføres en i forvejen fastsat mængde puffervæske (7), der ikke er blandbar med saltvandet (5) 15 og blandingen (10), der har en vægtfylde mellem vægtfylden af saltvandet (5) og af blandingen (10), og som indeholder et eller flere halogenholdige opløsningsmidler, i bunden af hulrummet (1) ved hjælp af et dykrør (8) anbragt i en skakt (4), der står i forbindelse med overfladen (3), og 20 at - på andet trin indføres blandingen (19) ved hjælp af dykrøret (8), medens den nedre ende af dykrøret (8) holdes i den først indførte puffervæske (7).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 25 puffervæsken kan have en vægtfylde på mellem 1,3 og 1,7.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at affaldsstofferne forud for deres indføring i hulrummet udsættes for en konditionering, der består i, - at man, når affaldsstofferne foreligger i flydende form, 30 inkorporerer disse i en fast form, og/eller - at man, når de giftige bestanddele er indeholdt i faststoffer, fraktionerer disse faststoffer i granulater, hvis diameter typisk ligger i centimeter-størrelsesordenen. DK 169662 B1 8

4. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-3, kendetegnet ved, at blandingen (10) fremstilles ved sammenblanding af affaldsstofferne med mindst ét langsomt 5 størknende hydraulisk bindemiddel.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at det hydrauliske bindemiddel indeholder vand og kalk, der begge stammer fra industriaffald, samt flyveaske, der stammer fra forbrændingsanstalter.

6. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-5, kendeteg net ved, at dykrøret (8) består af demonterbare komponenter (9), der hver har en længde hQ, idet den forud fastsatte mængde af puffervæsken (7) er beregnet således, at højden h af puffervæsken i hulrummet på ethvert tidspunkt 15 skal være højere end længden hQ af rørets komponenter, og idet den nedre ende af røret (8) under indføringen af blandingen (10) holdes i niveau med puffervæsken (7) ved demontering af den ene komponent (9) efter den anden.

7. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-6, kende-20 tegnet ved, at al puffervæsken (7) trækkes tilbage fra skakten (4), når først hele hulrummet (1) er fyldt med blandingen (10), og at et hydraulisk bindemiddel til slut hældes ned i skakten (4). 1 Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at 25 blandingen (10) fremstilles ved sammenblanding af affaldsstofferne med mindst ét langsomt størknende hydraulisk bindemiddel, og at det sidste hydrauliske bindemiddel kan have samme sammensætning som det bindemiddel, der anvendes til fremstilling af blandingen (10).