DE3708003A1 - Verfahren zur schadstoffdichten umschliessung von muelldeponien und/oder kontaminierter bodenbereiche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schadstoffdichten Umschließung von Mülldeponien und/oder kontaminierter Bodenbereiche.

Verfahren zur schadstoffdichten Umschließung von Mülldeponien und/oder konta­ minierter Bodenbereiche sind in vielfältiger Weise bekannt. So ist es bei­ spielsweise Stand der Technik, Mülldeponien mittels einfacher vertikaler Dichtwände, entweder im Schlitzwandverfahren oder als Rüttelschmalwände herzu­ stellen. Als Dichtwandmaterialien kommen vorwiegend Suspensionen aus Bentonit, Zement und Wasser zur Anwendung. Die Dichtwände werden mit einem Sicherheits­ maß in einen Grundwasserstauer, beispielsweise eine natürliche Tonschicht, eingebunden und sollen den Grundwasseraustausch zwischen dem Umschließungsbe­ reich und der außerhalb liegenden Bodenschicht unterbinden.

Dichtwände der beschriebenen Art sind jedoch nicht absolut wasserdicht. Sie besitzen in der Regel Durchlässigkeitsbeiwerte von ca. K = 10^-8 m/S bis 10^-11 m/S. Somit sind sie auch nicht absolut schadstoffdicht, da die im kon­ taminiertem Grundwasser gelösten Schadstoffe, vor allem die gefährlichen Chlorkohlenwasserstoffe, ebenfalls die Dichtwände durchdringen.

Ein weiterer Nachteil der einfachen Dichtwände ist, daß sie bezüglich ihrer einwandfreien Herstellung nicht kontrollierbar sind. Dichtwände werden derzeit bis in Tiefen von ca. 50 m unter Geländeoberkante niedergebracht. Aus vieler­ lei herstellungstechnischen Gründen können in den Dichtwänden durchlässige Be­ reiche entstehen, beispielsweise durch Materialfehlstellen. Solche Fehlstellen können weder bei der Herstellung, noch nach Fertigstellung einer Dichtwand festgestellt werden.

Diesen Nachteil versucht man dadurch zu beheben, daß man den Grundwasserstand im Umschließungsbereich auf Dauer auf ein bestimmtes Maß gegenüber dem äußeren Grundwasserstand absenkt und somit einen dauernden Zufluß in den Umschlie­ ßungsbereich erzwingt. Gleichzeitig versucht man, durch die Verwendung von Dichtwänden großer Dicke (in der Regel 80 bis 120 cm) das Risiko vieler und großer Fehlstellen gering zu halten. Die Folge dieser Maßnahmen sind hohe Kosten der Dichtwände selbst, sowie nicht kalkulierbare Dauerkosten für den Pumpenbetrieb.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur Herstellung einer schadstoffdichten Umschließung von Mülldeponien und/oder kontaminierter Boden­ bereiche zu finden, das die gezielte Kontrolle und Reparierbarkeit von Undich­ tigkeiten ermöglicht, das gleichzeitig die Anwendung preiswerter Dichtwandbau­ weisen zuläßt und die Betriebskosten für die Dauerabsenkung des Grundwassers im Umschließungsbereich kalkulierbar und minimierbar macht.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Wei­ tere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, sowie ein Verfahren zur Prü­ fung der Durchlässigkeit sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsmäßigen Verfahrens ist darin zu sehen, daß billige Dichtwandbauweisen zur Anwendung kommen können. Bis in Tiefen von ca. 25 m sind heute Dichtwände mit dem Rüttelschmalwandverfahren herstellbar. Hierbei wird ein Peinerträger, der am unteren Ende mit einem Schuh versehen ist, mit einem Vibrator eingerüttelt. Nach Erreichen der Solltiefe wird der Träger wieder gezogen. In dem hergestellten Spalt, der sich durch den Schuh ausbildet, wird über eine Austrittsdüse am unteren Ende des Schuhes die Dicht­ wandmischung eingepreßt. Bedingt durch die Schwingungen des Vibrators und durch den Einpreßdruck, der bis zu 80 bar betragen kann, wird die Suspension bei rolligen Böden in den Untergrund gedrückt, dadurch die theoretische Dicke der Dichtwand vergrößert und der Baugrund zusätzlich verdichtet. Die Dicke der hergestellten Dichtwand schwankt zwischen 8 und 15 cm. Bei richtiger Anpassung der Rüttelbohlenkonstruktion und des Vibrators an die vorliegenden Bodenver­ hältnisse sind hohe Tagesleistungen erzielbar.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist in der Kammerausbildung der Umschließ ung zu sehen. Hiermit ist es möglich, durch Absenken des Grundwassers in jeder Kammer die Wasserdurchlässigkeit zu überprüfen. Wenn der Grundwasserstand (13) erreicht ist, wird dieser über einen Zeitraum konstant gehalten und die dann in die Kammer zufließende Wassermenge gemessen. Fehlstellen in den Dichtwänden werden hiermit sofort festgestellt. Durch Anordnung von Prüfpegelrohren ent­ lang der jeweiligen Kammerwände an eine Fehlstelle genau geortet werden, da der Wasserspiegel im Bereich einer Fehlstelle gegenüber dem Grundwasserstand außerhalb der Kammer entweder garnicht oder nur wenig absinkt. Die Fehlstellen sind einfach reparierbar, entweder durch nochmaliges Herstellen einer Rüttel­ schmalwand neben dem durchlässigen Bereich oder beispielsweise durch Injizie­ ren des Untergrundes mit bekannten Verfahren. Generell ist hiermit auch die Möglichkeit gegeben, die für den Absenkbetrieb im Betriebszustand der Deponie zugrundegelegte Durchlässigkeit in jedem Fall einzuhalten, damit die kalku­ lierten Stromkosten für den Pumpenbetrieb nicht überschritten werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

I eine Grundrißanordnung einer Umschließung,

Fig. II einen Querschnitt einer umschlossenen Mülldeponie,

Fig. III einen Detailquerschnitt durch die Umschließung,

Fig. IV einen Ausschnitt einer Umschließung mit 3 Dichtwänden im Grundriß,

Fig. V einen Längsschnitt, der zwischen den Dichtwänden (1 und 2) gefüh rt ist, mit den Wasserständen bei der Dichtigkeitsprüfung,

Fig. VI einen Detailgrundriß der Umschließung,

Fig. VII eine Darstellung der Prüfeinstellung.

Fig. I zeigt die Grundrißanordnung einer beispielhaften Umschließung. Die Ab­ messung der Kammern (4) können in den Größenordnungen von h = 10 m und b = 50 m gewählt werden.

Fig. II zeigt die Anordnung der Dichtwände (1) und (2) sowie die Grundwasser­ stände (8, 9, 10) während des Deponiebetriebes. Der Bezugsgrundwasserstand (8) außerhalb der Umschließung ist jeweils der tiefste Grundwasserstand, der au­ ßerhalb der Deponie in den Kontrollbrunnen (7) gemessen wird.

Fig. III zeigt ebenfalls die Grundwasserstände während des Deponiebetriebes. Das abgepumpte Grundwasser aus den Brunnen (5) und (6) wird über einen Kanal einer Kläranlage zugeführt.

Fig. V zeigt den um das Maß h ₃, das mehrere Meter betragen kann, abgesenkten Grundwasserstand (13) während der Dichtigkeitsprüfung einer Kammer (4). In einer Nachbarkammer ist der Grundwasserstand um das Maß h ₄ erhöht, da hier das abgepumpte Wasser der Nachbarkammer eingefüllt wurde.

Fig. VI zeigt insbesondere die Anordnung von Prüfpegelrohren (31) in der zu prüfenden Kammer (4), die dann niedergebracht werden, wenn die rechnerische Soll-Durchlässigkeit der Dichtwände (1, 2, 3) überschritten wird. Anhand der Wasserstände in den Pegelrohren (31) können Leckagen eingegrenzt werden.

Fig. VII zeigt die Prüfeinrichtung. Das abgepumpte Wasser wird hierbei Schluckbrunnen (25) außerhalb der Dichtwand zugeführt. Über das Wasserfaß (22) ist eine Kontrolle der Wasseruhr (21) möglich, wobei das Absperrventil (24) geschlossen ist. Der Einsatz eines sehr empfindlichen Druckaufnehmers (15) und des 3-Wege-Ventils (19) ermöglichen eine Konstanthaltung des Wasserstandes (13) mit einer Schwankungsbreite von +/-5 mm bei Dauerbetrieb der Pumpe (14).

• Bezugszeichenliste  1  Innere Dichtwand
   2  Äußere Dichtwand
   3  Kammer - Dichtwand
   4  Kammer
   5  Absenkbrunnen in den Kammern
   6  Absenkbrunnen im Umschließungsbereich
   7  Kontrollbrunnen außerhalb des Umschließungsbereiches
   8  tiefster Grundwasserstand außerhalb des Umschließungsbereiches
   9  Grundwasserstand innerhalb des Umschließungsbereiches
  10  Grundwasserstand in den Kammern
  11  Umschließungsbereich
  12  Grundwasserstauer
  13  Grundwasserstand in den Kammern während der Durchlässigkeitsprüfung
  14  Pumpe
  15  Druckaufnehmer
  16  Wasserleitung
  17  Rückleitung
  18  Filter
  19  3-Wege-Ventil
  20  Stellmotor
  21  Wasseruhr
  22  Wasserfaß
  23  Wasserleitung
  24  Absperrventil
  25  Schluckbrunnen
  26  Verstärker
  27  Mehrkanal-Meßstellenumsetzer
  28  Regelanlage
  29  Computer
  30  Drucker
  31  Prüfpegelrohre

Claims (12)

1. Verfahren zur schadstoffhaltigen Umschließung von Mülldeponien und/oder kontaminierter Bodenbereiche, gekennzeichnet durch folgen­ de Verfahrensschritte:

• a) der Umschließungsbereich (11) wird mittels mindestens zweier Dicht­ wände (1 und 2), die einen Abstand a zueinander haben und die mit ih­ rer Unterkante mit einem Sicherheitsmaß c in einem Grundwasserstauer (12) hineinreichen, umschlossen,
• b) mit einem Abstand b werden zwischen den Dichtwänden (1 und 2) Dicht­ wände (3) hergestellt, so daß Kammern (4) entstehen,
• c) in jeder Kammer (4) wird mindestens 1 Absenkbrunnen hergestellt,
• d) innerhalb des Umschließungsbereiches (11) werden mehrere Absenkbrunn en (6) hergestellt,
• e) außerhalb der Dichtwandumschließung werden mehrere Kontrollbrunnen (7 ) hergestellt,
• f) aus den Absenkbrunnen (5 und 6) wird jeweils soviel Wasser abgepumpt, daß andauernd zwischen dem tiefsten Grundwasserstand (8) außerhalb der Umschließung und dem Grundwasserstand (9) innerhalb der Umschließung eine nahezu konstante Differenz h ₁ aufrechterhalten wird und zwi­ schen dem Grundwasserstand (10) in den Kammern (4) und dem Grundwas­ serstand (9) eine nahezu konstante Differenz h ₂ aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtwände (1, 2, 3) bei einer erforderlichen Tiefe von maximal circa 25 m als Rüttelschmalwände ausgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtwände (1, 2, 3) bei einer erforderlichen Tiefe größer als circa 25 m als Einphasendichtungs-Schlitzwand ausgeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Rüttelschmalwände eine Suspension bestehend aus Bento­ nit, Hochofenzement, Steinmehl und Wasser verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Einphasendichtungs-Schlitzwände eine Suspension aus Bentonit, Hochofenzement und Wasser verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß als Bentonit Calzium-Bentonit verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Umschließungsbereich (11) mittels dreier vertikaler Dicht­ wände (1, 2, 2′), die einen Abstand a und a′ zueinander haben, umschlos­ sen wird und daß mit einem Abstand b zwischen den Dichtwänden (1 und 2) zu diesen orthogonale Dichtwände (3) und mit einem Abstand b′ zwischen den Dichtwänden (2 und 2′) zu diesen orthogonale Dichtwände (3′) herge­ stellt werden, so daß Kammern (4 und 4′) entstehen.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß bei der Herstellung der Rüttelschmalwände die Richtungsgenau­ igkeit in der Tiefe durch folgende Maßnahmen gesichert wird:

• a) laufende Kontrolle der planmäßigen Richtung der Rüttelbohle während des Einrammens durch eine am Mäkler angebrachte elektronische Nei­ gungsmaßeinrichtung,
• b) nach dem Einrammen der Rüttelbohle wird mit einer Inklinometersonde, die in einem an der Rüttelbohle befestigten Rohr über die gesamte Rüt­ telbohlenlänge bewegt werden kann, die Endlage ermittelt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die planmäßige Richtung der Dichtungsschlitzwand mittels einer am Schlitzwandgreifer befestigten Inklinometersonde kontrolliert und ge­ steuert wird.

10. Verfahren zu Prüfen der Flüssigkeitsdurchlässigkeit der Dichtwände (1, 2, 2′, 3, 3′) gekennzeichnet durch folgende Verfahrens­ schritte:

• a) der Grundwasserstand wird nacheinander in jeder Kammer (4) um ein Maß h ₃ abgesenkt und der abgesenkte Grundwasserstand (13) über enen Zeitraum t konstant gehalten,
• b) im Zeitraum t wird die zur Konstanthaltung des Grundwasserstandes ( 13) abgepumpte Wassermenge gemessen,
• c) die abgepumpte Wassermenge wird mit der rechnerisch ermittelten Was­ sermenge verglichen, die sich aufgrund der Soll-Durchlässigkeit der Dichtwände ergibt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Durchlässigkeitsprüfung vorgegebene Grundwasserstand (13) in der zu prüfenden Kammer (4) über einen Computer (29) eingegeben wird, die Pumpe (14) mit konstanter Förderleistung betrieben wird und bei Erreichen des vorgegebenen Grundwasserstandes (13) das zuviel abgepumpte Wasser über ein 3-Wege-Ventil (19) und eine Leitung (17) in den Brunnen (5) zu­ rückgeleitet wird, wobei der Stellmotor (20) des 3-Wege-Ventils (19) üb er eine Steuereinheit - bestehend aus dem Druckaufnehmer (15), dem Verstär­ ker (26), dem Mehrkanal-Meßstellen-Umsetzer (27) und der Regelanlage (28) - eingestellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß alle Meßdaten des Absenkvorganges sowie des Prüfvor­ ganges bei konstantem Grundwasserstand (13) über die Steuereinheit, den Computer (29) und den Drucker (30) dokumentiert werden.