PL67427B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 28.11.1973 67427 MKP Eflgb l/lft UKD Twórca wynalazku: Jadwiga Chrusciel Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Budownictwa Wod¬ nego), Gdansk (Polska) Sposób uszczelniania zbiorników wodnych Przedmiotem wynalazku jest sposób uszczel¬ niania zbiorników wodnych naturalnych lub sztucznych napelnionych woda stojaca lub plynaca z bardzo mala szybkoscia.Znany jest sposób zmniejszania przesiakalnosci wodonosnych warstw gruntu przez wprowadzanie do tych warstw pod cisnieniem normalnym lub zwiekszonym obojetnej lub kwasnej zawiesiny wod¬ nej -aktywnej krzemionki, otrzymanej przez rozklad glinokrzemianów typu kaolinitów lub illitów jako produktu odpadowego w produkcji aluminium.Stezenie wtlaczanej zawiesiny stosuje sie w zalez¬ nosci od granulometrycznego okladu warstwy wo¬ donosnej, przy czym stezenie to maleje wraz ze zmniejszeniem sie uziarnienia piasku. Wprowadza¬ nie zawiesiny trwa tak dlugo az nie nastapi usz¬ czelnienie, tzn. do momentu az osadzi sie krzemion¬ ka na ziarnach piasku w ilosci 1—3,57o. Mecha¬ nizm uszczelnienia polega na osadzaniu sie krze¬ mionki w gruncie i stopniowym wypelnieniu prze¬ strzeni pomiedzy ziarnami zloza przesiakalnego.Tak tworzaca sie warstwa uszczelniajaca musi dochodzic do kilku metrów, aby spelniac swoje zadanie. W celu osiagniecia odpowiedniej grubosci warstwy uszczelniajacej nalezy rozprowadzic wodna zawiesine krzemionki aktywnej w ciagu dluzsze¬ go czasu, kilkudziesieciu godzin, ipod zwiekszonym cisnieniem rzedu kilku Iruib kSBtaaidteiesieciu atmos¬ fer. Mij&o zastosowania tych srodk&w uzyskuje sie nierównomierne uszczelnienie, gdyz warstwa usz- 10 15 20 25 30 czelniajaca posiada zmienna grubosc, przy czym najgrubsza jest w poblizu miejsca doprowadzania zawiesiny, a im dalej tego miejsca, tym warstwa ta jest ciensza. Z itych wzgledów ta znana metoda nie nadaje sie do uszczelnienia gruntu na duzej powierzchni a zwlaszcza zbiorników wodnych, po¬ dobnie jak inne znane uprzednio metody iniekcyj- ne oparte na wtlaczaniu zawiesin gliny, ilu, ce¬ mentu.Wieksze mozliwosci zastosowan w stosunku do uprzednich daja chemiczne sposoby uszczelnien ta¬ kie jak dwu- lub jednoroztrworowe krzemianowa- nie lub sposoby oparte na zasttoaowaniu zywic mocznikowych lub formaldehydowych. W sposo¬ bach tych, do grunifou wtlacza sie odpowiednio spreparowane jedno- lub wieloskladnikowe roz¬ twory szkla wodnego luib zywic o malej gestosci i lepkosci. Ich wiazanie z wytraceniem zelu za¬ chodzi bezposrednio w porach gruntu po ustalo¬ nym uprzednio czasie. Dlatego tez uzyskuje sie znacznie latwiejsze nasycenie oraz bardziej do¬ kladne i jednorodne wypelnienie przestrzeni mie- dzyczasteczkowych wytracajacym sie stopniowo ze¬ lem krzemionki lub zywic. Dzieki temu równiez uzyskuje sie zarówno wyisoki stopien uszczelnienia przy spadku wspólczynnika filtracji K10 do rzedu 10—7 cm/s lub nawet 10—8 cm/s, a równoczesnie wiekszy Tub mniejszy stopien wzmocnienia podlo¬ za. Pomimo, ze w metodach tych moze byc wy¬ starczajace stosowanie cisnienia rzedu najwyzej 67 4273 67 427 4 kilku atmosfer przy znacznie szybszym postepie robót, jednak ogólne trudnosci przy pracach cis¬ nieniowych w warunkach podwodnych oraz wyso¬ kie koszty bardzo ograniczaja mozliwosci ich za¬ stosowan, szczególnie w duzych zbiornikach wod¬ nych. Stosowane sa one jedynie w warunkach specjalnych przy dobrej lokalizacji miejsc nie¬ szczelnych.Znana jest równiez metoda umozliwiajaca usz¬ czelnienie zbiorników napelnionych woda, zarówno zbiorników wód stojacych lub o wolnym przeply¬ wie tzw. metoda kolmatacji ilowej. Wedlug tego znanego sposobu do zbiornika z woda wprowadza sie trudno opadalna zawiesine wodna gliny ciez¬ kiej lub ilu o d50=0,008 mm (w tym d< 0,002 mm 10—30%). W rezultacie sedymentacji czastek ilastych na dnie zbiornika tworzy sie warstwa osadu, a na¬ wet w pewnych przypadkach nastepuje przenika¬ nie czastek ilu w pory podloza, co powoduje usz¬ czelnienie. W celu uzyskania uszczelnienia o duzej trwalosci, niepodatnego na 'rozmywanie woda, po¬ zadana jest mozliwie wglebna kolmatacja. W celu uzyskania takiego efektu dobiera sie starannie odpowiedni rodzaj materialu ilastego, po czym gline lub il rozdrabnia sie na sucho lub mokro, a nastepnie przerabia sie na wodne papki i zawiesiny o odpowiedniej gestosci i trwalosci. Tak przygoto¬ wana zawiesine rozprowadza sie w srodowisku wodnym danego zbiornika.Jednakze metoda kolmatacji ilowej (posiada te niedogodnosc, ze nawet odpowiedni wyselekcjono¬ wany surowiec i drobnoziarnista jego frakcja o przewadze czastek rzedu 10—3 mm uzyta w ilos¬ ci 5—15 kg/m2 pozwala praktycznie uzyskac za¬ ledwie 10—20-krotne uszczelnienie prawie scisle powierzchniowe, nawet przy maksymalnej grubos¬ ci warstwy rzedu'10 cm.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu usz¬ czelniania metoda kolmatacji, który pozwalalby na osiaganie znacznie wiekszej szczelnosci, po¬ nad 100-krotnej oraz pominiecie uciazliwego spo¬ rzadzania zawiesiny wodnej z ildw lub glin.Stwierdzono, ze zamierzony cel osiaga sie a po¬ nadto uzyskuje sie jednoczesnie oczyszczenie wody i zwiekszenie jej przezroczystosci, jezeli do srodo¬ wiska wodnego znajdujacego sie w zbiorniku wprowadza sie wyciag wodny z popiolów i/lub zuz¬ li uzyskany przy spalaniu paliw stalych.Najkorzystniej jest gdy wedlug wynalazku jako wodny wyciag z popiolów i/lub zuzli stosuje sie wody z hydraulicznego odpopielania elektrociep¬ lowni lub zakladów przemyslowych spalajacych paliwa stale.Ilosc wprowadzanych wyciagów wodnych wedlug wynalazku powinna zapewnic wartosc stosunku: V;Z'i' przy czym Vi oznacza objetosc wyciagu wodnego mierzona w litrach lub m3, Z4 oznacza zasadowosc wodorotlenowa wyciagu wodnego mierzona w mv/litr lub v/m», V2 oznacza objetosc wody w zbiorniku lufo objetosc wody w warstwie wspól- reagujacej mierzona w litrach lub w m3, a Z2 oz¬ nacza zasadowosc ogólna wody w zbiorniku mie¬ rzona w mv/litr lub v/m3.Proces wedlug wynalazku polega na wytracaniu 5 zawiesiny na skutek reakcji chemicznej zachodza¬ cej po wprowadzeniu wyciagu wodnego do wody w zbiorniku. Zawiesine te stanowi glównie weglan wapnia, który ulega powolnej sedymentacji. Wy¬ tracona zawiesina zawiera poczatkowo vczastki o 10 wielkosci rzedu 18—« om a stopniowo w miare cza¬ su czastki coraz wieksze az do 10—2 Cm. Takie zróznicowanie czasteczek ma korzystny wplyw na dokladne uszczelnianie powierzchniowe i wglejbne, które osiaga w sposobie wedlug wynalazku wzrost 15 co najmniej lOO^krotny w porównaniu ze szczel¬ noscia w stanie naturalnym.Stwierdzono ponadto, i to stanowi tez jedna z cech wynalazku, ze w zaleznosci od techniki wpro¬ wadzania do srodowiska wodnego wód z hydrau- 20 licznego odpopielania elektrocieplowni uzyskuje sie rozmaity rodzaj uszczelnienia, tj. badz powierzchnio¬ wy badz wglebny. W przypadku wprowadzania wy¬ ciagu wodnego na powierzchnie wody w zbiorniku, zwlaszcza przez rozdeszczowanie, uzyskuje sie 25 glównie kolmatacje powierzchniowa, zas jezeli do¬ prowadza sie wyciag wodny do warstw przyden- nych* tj. do wysokosci Im od dna, umozliwiona jest nie tylko powierzchniowa kolmatacja, ale takze wglebna. 30 Przyklad. W kolumnie filtracyjnej o wyso¬ kosci 1,3 rn i srednicy 16 om ulozono warstwami piaski drobne, srednie i grube do wysokosci 1 m.Po wyznaczeniu w znany sposób wspólczynnika filtracji, który wynosi kio=1,8X10—2 cm/sek, do 35 kolumny dolaczono zbiornik z wodami z hydrau¬ licznego odpopielania i wprowadzano je w sposób ciagly w czasie trwania filtracji do przydennej warstwy wody w odleglosci okolo 15 cm od dna.Próbe prowadzono w ciagu 3 miesiecy obser- 40 wujac ciagly spadek wspólczynnika filtracji, któ¬ ry osiagnal po tym czasie wartosc k10=2,5X10—5 cm/sek. Wyniki pomiarów cisnien piezometrycznych oraz analizy chemicznej próbek gruntu z róznych wysokosci kolumny wykazaly odlozenie w porach 45 podloza do glebokosci 80 cm czasteczek weglanu oraz wodorotlenków zelaza, glinu, magnezu itp., wytraconych z wód naturalnych w czasie reakcji z wody z hydraulicznego odpopielania. 50 PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób uszczelniania zbiorników wodnych za pomoca kolmatacji, znamienny tym, ze do srodo- 55 wiska wodnego znajdujacego sie w zbiorniku wpro¬ wadza sie wyciag wodny z popiolów i/lub zuzli uzyskanych przy spalaniu paliw stalych.

2. Sposób wedlu zastrz. 1, znamienny tym, ze ja¬ ko wyciag wodny stosuje sie wody z hydraulicz- 60 nego odpopielania elektrocieplowni lub innych za¬ kladów energetycznych spalajacych paliwa stale.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze wprowadza sie wyciag wodny w ilosci zapewnia- 65 j^cej wartosc stosunku:67 427 ViZi v2z2 0,2 —1,2, przy czym Vi oznacza objetosc wyciagu wodnego w litrach lub w m3, Zx oznacza zasadowosc wo¬ dorotlenowa wyciagu wodnego mierzona w mv/litr lub v/m3, V2 oznacza objetosc wody w warstwie wspólreagujacej mierzona w litrach lub w m3, a Z2 oznacza zasadowosc ogólna wody w zbiorniku mierzona w mv/l lub y/ml 6

4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze wyciag wodny wprowadza sie na powierzchnie wody w zbiorniku, zwlaszcza przez rozdeszczo- wanie.

5. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze wyciag wodny wprowadza sie do warstwy wod¬ nej znajdujacej sie na wysokosci do 1 m od dna zbiornika. 10 PL PL