DE3727978A1

DE3727978A1 - Verfahren zum abdichten von bodenformationen, insbesondere zur herstellung von deponien

Info

Publication number: DE3727978A1
Application number: DE19873727978
Authority: DE
Inventors: Jost-Ulrich Dipl Ing Kuegler
Original assignee: KUEGLER JOST ULRICH DIPL ING
Current assignee: KUEGLER JOST ULRICH DIPL ING
Priority date: 1987-08-21
Filing date: 1987-08-21
Publication date: 1989-03-02

Description

Aus der EP-B-1 25 680 ist ein Verfahren zum Abdichten einer unter der Bodenoberfläche liegenden Bodenschicht aus Sand oder Kiessand gegen Wasser bekannt, bei dem aus Abwasserklär anlagen gewonnener Klärschlamm, der durch Wasserentzug in pastöse bzw. knetbare Form gebracht worden ist, der Boden schicht in einem Gewichtsverhältnis von etwa 10 bis 30%, bezogen auf das Trockengewicht der Bodenschicht beigemischt wird, und anschließend mechanische Verdichtung erfolgt. Ein besonderer Aspekt dieses Verfahrens zur Abdichtung von Sand- oder Kiessandschichten gegen Wasser besteht in der Kultivierung und Bewässerung des über der abgedichteten Bodenschicht liegenden Bodens, wodurch in Wüstengebieten in wirtschaftlicher Weise überhaupt erst dauerhafte Bepflanzun gen ermöglicht werden.

Mit dem aus der EP-B-1 25 680 beschriebenen Verfahren lassen sich für viele Zwecke ausreichende Durchlässigkeitsbeiwerte erzielen, wobei insbesondere für Kultivierungszwecke eine stärkere Abdichtungswirkung mit kleineren Durchlässigkeits beiwerten nicht erforderlich ist. Anders liegt der Fall bei Deponien, wobei die durch die Abdichtung erzielten Durch lässigkeitsbeiwerte zunehmend verschärft wurden.

Es wurde nun gefunden, daß sich wesentlich bessere Durch lässigkeitsbeiwerte erreichen lassen, wenn man den Klär schlamm zunächst mit einem Zuschlagsstoff vermischt, dieses Gemisch auf die abzudichtende Bodenformation aufbringt und dann mechanisch verdichtet.

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 Klär schlamm mit 30-70 Gewichtsprozent, bezogen auf Schlamm trockengewicht, wasseraufnahmefähigen Zuschlagstoff ver mischt, das erhaltene Gemisch auf die Bodenformation aufbringt und mechanisch verdichtet.

Klärschlamm bildet ein praktisch überall anfallendes Abfallprodukt, das durch das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise nutzbringend verwendet werden kann. Es steht auch preisgünstig zur Verfügung, da es normalerweise unter Aufwendung von Kosten abgelagert werden muß. Hierzu werden die in den Kläranlagen anfallenden Klärschlämme zuvor einer Teiltrocknung unterworfen.

Der Wassergehalt der in den Kläranlagen anfallenden teilge trockneten Schlämme liegt üblicherweise bei 50-80 Gewichts prozent 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 Niederschlägen ausgesetzt war, höher liegt, ist eine vorherige Teiltrock nung auf 80% 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 Schlammes mit den Zuschlagstoffen Wasser jederzeit zugeführt werden kann.

Beim Verfahren der Erfindung finden wasseraufnahmefähige 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 Klärschlamm wirken. Vorzugs weise finden hierbei kornbeständige Zuschlagstoffe Verwen dung, bei denen also unter der Einwirkung von Feuchtigkeit 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.

Vorzugsweise erfolgt das Vermischen des Klärschlammes mit den Zuschlagstoffen in einer Mischeinrichtung, z. B. einem Zwangsmischer derartig, 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 Klärschlamm 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 (NaAlO₂ bzw. (Na₂Al₂O₄, 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 Klärschlämmen 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 Do sierung, je nach Zusammensetzung des Klärschlammes, minera lische Abdichtungen herzustellen, die den Ansprüchen der Zulassungsbehörden entsprechen. Weiterhin ist das Verfahren bevorzugt dafür geeignet, fertige Deponieschüttungen zusätzlich mit einer Oberflächenabdichtung zu versehen, um Niederschlagswasser nicht in die Deponieschüttung gelangen zu lassen. Auch Altlasten werden häufig, wenn es der Gehalt der Schadstoffe zuläßt, zur Sanierung an der Oberfläche lediglich 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 Klärschlamm stattfindet.

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

Claims

1. Verfahren zum Abdichten von Bodenformationen, insbeson dere zur Basisabdichtung von Deponien oder Abkapselung von Altlasten oder Deponien, dadurch gekennzeichnet, daß man Klärschlamm mit 30-70 Gewichtsprozent, bezogen auf Schlammtrockenge wicht, 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 Klärschlamm und Zuschlagstoff in einem Zwangsmischer 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 8, 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.