WO1995033894A9 - Verfahren zur abdichtung von bodenformationen, insbesondere zur herstellung von geordneten deponien ohne drainage - Google Patents
Verfahren zur abdichtung von bodenformationen, insbesondere zur herstellung von geordneten deponien ohne drainageInfo
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Definitions
- the present invention describes a simple, ecological and inexpensive method for sealing soil formations by mineral sealing layers, which is outstanding in the field of civil engineering or environmental protection, for example. for the production of low-cost orderly landfills or for the renovation of old unorganized landfills can use.
- German TA technical instruction
- the object underlying the present invention is - starting from the abovementioned prior art - to be economical to use industrial spoil products such as sludge, marl or ash and to provide a mineral seal for soil formations, especially for landfills, the
- the object is achieved according to the present invention in that industrial waste products are used as sealing materials.
- the entire sealing system consists of at least three different sealing layers:
- Sludge as a waste product of a wet gravel and sand separation forms the base material for the base seal.
- This sludge ⁇ Fig.1 (2)> is treated with plenty of water and applied to the surface to be sealed ⁇ Fig.1 (1)> -for gravel and sand.
- the sludge sinks into the gaps and unevenness of the underlay, whereby the water prevents the penetration of air bubbles into the forming sludge layer.
- a second sealing layer ⁇ Fig.1 (3)> is applied, which consists of a mixture of sludge (of the above-described origin) and a broken, high-shear-resistant additive (eg fine, pure marl, as a waste product of a coal mine).
- the finished base waterproofing achieves a permeability coefficient of k ⁇ 10 " 11 m / s (!), which provides reliable protection of the groundwater from seepage water.
- the waste to be landfilled itself is daily covered by an inexpensive and water-absorptive aggregate (eg slag with ash of a boiler) on the landfill and mechanically compacted.
- the resulting intermediate seal ⁇ Fig.1 (4)> still achieves a permeability coefficient k ⁇ 10 ⁇ 9 m / s.
- the last barrier is the surface seal ⁇ Fig.1 (5)>.
- humus is mixed with a fine, very fine aggregate (for example marl of a coal mine) and applied to the landfill body.
- a landfill produced in this way works well without a drainage system: Firstly, the landfill body is covered at short intervals of time (for example daily) with an ever-new intermediate sealing layer. On the other hand, this seal just works because of its water-absorbent additives such as a sponge that does not transmit absorbed moisture down.
- the - each slightly sloping - base and intermediate seal in cross-section can each be arranged on top of each other like a cassette or honeycomb ⁇ Fig.2>.
- the respective garbage-containing intermediate seals (2) of several high-density base sealing layers (1) are encapsulated. so that even larger landfills can be built according to this procedure without drainage, but with the greatest possible protection of the groundwater.
- 1 shows schematically a cross section through the mineral seal.
- sludge (2) or a mixture (3) of sludge and fine marl forms the base seal which is applied to a surface (1) to be sealed, for example sand and gravel.
- the intermediate seal (4) consists of a compacted mixture of waste and slag with ash.
- the mixture of humus with marl forms the surface seal (5).
- the advantage of the invention described here lies in the very cost-effective manner of producing mainly large-area seals, which can be used economically mainly in landfill construction or in the remediation of contaminated sites.
- especially the use of industrial waste and overburden products as sealing materials is an important ecological component of this invention.
Abstract
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Abdichtung von Bodenformationen, insbesondere zur Abkapselung von Altlasten oder zur Herstellung von geordneten Deponien ohne Drainage. Hierbei sind drei getrennte mineralische Dichtungsschichten vorgesehen, wobei die Basisabdichtung (2, 3) und die Oberflächenabdichtung (5) extrem niedrige Durchlässigkeitsbeiwerte besitzen, während die mittlere Schicht (4), die die Altlast bzw. den Müll umschliesst, eine hohe Sorptionsfähigkeit bei ebenfalls niedrigem Durchlässigkeitsbeiwert aufzeigt. Die gute Sorptionsfähigkeit dieser Schicht, sowie eine wabenförmige Anordnung von Basis- und Zwischenabdichtungen machen - im Falle einer Mülldeponie - ein Drainagesystem überflüssig. Durch Verwendung von spezifischen Abfall- oder Abraumprodukten als Dichtungsmaterialien für die einzelnen Schichten (z.B. Mergel, Schlacke, Asche und Schlamm der nassen Kies- und Sandseparation) garantiert dieses Verfahren zudem eine preiswerte und ökologische Realisierung der entsprechenden Abdichtung oder Abkapselung.
Description
Verfahren zur Abdichtung mittels Erdbarrieren, insbesondere zur Herstellung von geordneten Deponien ohne Drainage
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein einfaches, oekologisches und preiswertes Verfahren zum Abdichten von Bodenformationen durch mineralische Dichtungsschichten, was sich hervorragend im Bereich des Bauingenieurwesens, bzw. des Umweltschutzes -z.B. zur Herstellung von kostengünstigen geordneten Mülldeponien oder zur Sanierung alter ungeordneter Deponien- verwenden läßt.
Jedes Jahr fallen in den verschiedensten Industriezweigen weltweit Millionen Tonnen von industriellen Abfallprodukten und industriellem Abraum, wie Schlamm, Asche, Mergel, ..an, die bisher wirtschaftlich kaum mehr nutzbar waren und auf riesigen Halden oder -je nach Grad der enthaltenen Schadstoffen- auf kostspieligen, abgedichteten Deponien entgelagert werden mußten.
Für den Bau einer solchen abgedichteten Deponie sieht die deutsche TA (Technische Anleitung) Sonderabfall folgende Mindestausführung, insbesondere für die Basisabdichtung vor:
- 150 cm mineralische Dichtungsschicht (mit einem
Durchlässigkeitsbeiwert k < 10 10 m/s )
- 2,5 mm Kunststoffdichtungsbahn - Geotextil- und Entwässerungsssystem (Drainagesystem)
Hierdurch soll verhindert werden, daß die im Deponiekörper enthaltenen Schadstoffe (z.B. durch Sickerwässer) ins Grundwasser gelangen können.
Zwar bietet die oben erwähnte Kombinationsabdichtung über Jahre oder Jahrzehnte hinweg eine gute Dichtheit, ein langwieriger chemischer Angriff auf die dünne Kunststoffdichtungsbahn oder ein anderes plötzliches Versagen, z.B. infolge einer extremen mechanischen Belastung kann Auswirkungen haben, die bislang nicht abzuschätzen sind.
Der größte Nachteil der oben beschriebenen Abdichtung ist aber die aufwendige und vor allem extrem kostspielige Realisierung, nicht zuletzt auch wegen des teueren Drainagesystems.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist -ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik- darin zu sehen, industrielle Abraumprodukte, wie Schlamm, Mergel oder Asche wirtschaftlich zu nutzen und eine mineralische Abdichtung für Bodenformationen, insbesondere für Mülldeponien zu schaffen, die
(a) verhindern soll, daß Sickerwasser mit den darin enthaltenen Schadstoffen ins Grundwasser gelangt; (b) Langzeitstabilität besitzt;
(c) mechanisch belastbar ist;
(d) vor allem einfach, oekologisch und preiswert herzustellen ist.
Die Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß industrielle Abfallprodukte als Dichtungsmaterialien eingesetzt werden. Daneben setzt sich das gesamte Abdichtungssystem aus mindestens drei verschiedenen Dichtungsschichten zusammen:
- einer Basisabdichtung - einer Mittel- oder Zwischenabdichtung
- einer Oberflächenabdichtung
Schlamm als Abfallprodukt einer nassen Kies- und Sandseparation bildet das Grundmaterial für die Basisabdichtung. Dieser Schlamm < Fig.1 (2) > wird mit reichlich Wasser aufbereitet und auf die abzudichtende Fläche < Fig.1 (1) > -z.B. Kies und Sand- aufgetragen. Hierbei senkt sich der Schlamm in die Lücken und Unebenheiten der Unterlage, wobei das Wasser das Eindringen von Luftblasen in die sich bildende Schlammschicht verhindert.
Auf dieser ersten Schicht Schlamm < Fig.1 (2) > wird eine zweite Dichtungsschicht < Fig.1 (3) > aufgetragen, die sich aus einem Gemisch von Schlamm (der oben beschriebenen Herkunft) und einem gebrochenen, hochscherfesten Zuschlagstoff (z.B. feinem, reinem Mergel, als Abfallprodukt eines Kohlebergwerkes) zusammensetzt.
Die so fertiggestellte Basisabdichtung erreicht einen Durchlässigkeitsbeiwert von k < 10"11 m/s (!), was ein sicherer Schutz des Grundwassers vor Sickerwasser darstellt.
Der zu deponierende Müll selbst wird täglich durch einen preiswerten und wasseraufnahmefähigen Zuschlagstoff (z.B. Schlacke mit Asche eines Heizkessels) auf der Deponie abgedeckt und mechanisch verdichtet. Die so entstandene Zwischenabdichtung < Fig.1 (4) > erreicht immerhin noch einen Durchlässigkeitsbeiwert k < 10~9 m/s.
Die letzte Barriere bildet die Oberflächenabdichtung < Fig.1 (5) > . Hierfür wird Humus mit einem feinen, scherfersten Zuschlagstoff (z.B. Mergel eines Kohlebergwerkes) vermischt und auf den Deponiekörper aufgetragen.
Eine auf diese Weise hergestellte Deponie kommt ohne Drainagesystem hervorragend aus: Zum einen wird der Deponiekörper in kurzen Zeitabständen (z.B. täglich) mit einer immer neuen Zwischenabdichtungsschicht abgedeckt. Zum andern wirkt gerade diese Dichtung aufgrund ihrer wasseraufnahmefähigen Zuschlagstoffe wie ein Schwamm, der aufgenommene Feuchtigkeit nicht nach unten weitergibt.
Um das System noch zu perfektionieren, lassen sich die -jeweils leicht schräge- Basis- und Zwischenabdichtung im Querschnitt jeweils kassetten- oder wabenartig übereinander anordnen < Fig.2 > . Hierbei werden die jeweils müllhaltigen Zwischenabdichtungen (2) von mehreren hochdichtenden Basisdichtungsschichten (1) umkapselt. , so daß auch größere Deponien nach diesem Verfahren ohne Drainage, aber mit dem größtmöglichen Schutz des Grundwassers gebaut werden können.
Fig.1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch die mineralische Dichtung. Hierbei bildet Schlamm(2), bzw. ein Gemisch (3) aus Schlamm und feinem Mergel die Basisabdichtung, die auf eine abzudichtende Fläche (1) -z.B. Sand und Kies¬ aufgetragen wird. Die Zwischendichtung (4) besteht aus einem verdichteten Gemisch von Müll und Schlacke mit Asche. Schlußendlich bildet das Gemisch aus Humus mit Mergel die Oberflächenabdichtung (5).
In Fig.2 ist die kassetten- oder wabenartige Anordnung der Dichtungsschichten im Schema sichtbar, wobei die Zwischenabdichtungen (2) von den Basisschichten (1) umkapselt werden. Nach oben hin wird das Kassettensystem durch ein Humus- Mergel-Gemisch (3) abgedeckt.
Der Vorteil der hier beschriebenen Erfindung liegt in der sehr kostengünstigen Art und Weise vor allem großflächige Abdichtungen herzustellen, was wirtschaftlich hauptsächlich im Deponiebau oder bei der Sanierung von Altlasten genutzt werden kann. Daneben stellt gerade auch die Nutzung industrieller Abfall- und Abraumprodukte als Dichtungsmaterialien eine wichtige oekologische Komponente dieser Erfindung dar.
Claims
1. Verfahren zum Abdichten von Bodenformationen, insbesondere zur Abkapselung von Altlasten oder zur Herstellung von Deponien dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei mineralische Dichtungsschichten vorgesehen sind, wovon zwei, im folgenden als Basis- und Oberflächenabdichtung bezeichnet, extrem niedrige Durchlässigkeitsbeiwerte aufzeigen, während die dritte oder mittlere Schicht eine hohe Sorptionsfähigkeit bei ebenfalls niedrigem Durchlässigkeitsbeiwert besitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtungsmaterialien lediglich biologische, industrielle oder sonstige Abfall- oder Abraumprodukte eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterlage der Basisabdichtung mit sauberem Wasser aufbereiteter Schlamm der nassen Kies- und Sandseparation auf die abzudichtende Fläche aufgetragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß für die obere Schicht der Basisabdichtung Schlamm der nassen Kies- und Sandseparation mit feingemahlenem und reinem, scherfestem Zuschlagstoff vermischt und aufgetragen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß man als Zuschlagstoff reinen Mergel verwendet, der z.B. als Abraumprodukt eines Kohlebergwerkes entsteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel- oder Zwischendichtung aus einer oder mehreren Schichten eines verdichteten Gemisches des zu deponierenden Mülls und eines angefeuchteten, scherfesten und sorptionsfähigen Zuschlagstoffes besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß man als Zuschlagstoff Kesselraumschlacke und Asche aus Kohleheizkessel oder Raumkessel verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Humus und gebrochenem, scherfesten Zuschlagstoff die Oberflächenabdichtung bildet.
9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß man als Zuschlagstoff feinen und reinen Mergel benutzt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Basis- und Mittelabdichtung eine kleine Schräge aufzeigen und kassetten- oder wabenartig übereinander angeordnet werden, so daß auf ein Drainagesystem verzichtet werden kann.
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