DE3732961A1

DE3732961A1 - Verwendung der feinfraktion von gewaessersedimenten

Info

Publication number: DE3732961A1
Application number: DE19873732961
Authority: DE
Inventors: Heiner Dipl Ing Kreyenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1989-04-13
Also published as: AT398324B; DE3732961C2; ATA157588A; NL8801898A; CH676479A5

Description

Vermehrt stellt sich heutzutage die Aufgabe, natürliche und/oder künstliche Gewässer zu entschlammen und dabei den dem Gewässer entnommenen suspensionsartigen Schlamm in verschiede nen Verfahrensstufen von Schadstoffen zu reinigen und wieder verwendbare Recyclingprodukte zu gewinnen. Dabei ist es aus der DE-Patentanmeldung P 36 20 700.4 bekannt, den aus einem Gewässer entnommenen Schlamm in verschiedenen Verfahrensstufen derart zu trennen, auszusondern und zu reinigen, daß möglichst viele Bestandteile einer Weiterverarbeitung zugeführt werden können. Nachteiligerweise entsteht bei diesem Reinigungsprozeß eine von Sand und Kieskorn befreite Feinfraktion, die einer Weiterverwendung nicht zugänglich ist und bislang in Deponien abgelagert werden mußte.

Ein anderes technisches Aufgabengebiet besteht darin, insbe sondere für das Herstellen von Abfalldeponien, eine großflä chige und auf Dauer haltbare künstliche Abdichtung zu schaf fen, mit der verhindert werden kann, daß umweltschädliche Sickerwässer aus der Deponie in das Grundwasser oder tieferliegende Bodenschichten eindringen und gravierende Umweltschäden hervorrufen. Bislang werden Deponien dort angelegt, wo die natürlichen örtlichen Gegebenheiten die erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich Wasserundurchlässigkeit besitzen, wo also homogene Tonböden den wasserabsperrenden Effekt gewährleisten. Derartige natürliche Bodenbeschaffenheiten sind jedoch selten. Es besteht ein Bedürfnis, künstliche Abdichtungen zu verwenden, die qualitativ gleichwertige Eigenschaften aufweisen, wie der natürliche aktive Ton.

Über den Wasserundurchlässigkeitskoeffizienten hinaus muß eine solche künstliche Abdichtung in der Lage sein, ohne Schaden die mechanischen Belastungen aufzunehmen, die mit wachsendem Füllungsgrad der Deponie entstehen. Eine ausreichende Trag fähigkeit und Standsicherheit bei leichter Erstellbarkeit muß gewährleistet sein.

Aufgabe zugrunde, unter Meidung der genannten Nachteile eine Verwertung der bei der Gewässerentschlammung im bisherigen Re cyclingverfahren verbleibenden Feinfraktion zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird die Verwendung der bei der Entnahme von Sedimenten aus natürlichen und/oder künstlichen Gewässern in einem Aufbereitungsverfahren gewonnenen Feinfraktion einer mi neralischen Körnung, insbesondere mit Bestandteilen im Größen bereich bis zu 0,063 mm, als Deponiebasis- und/oder Deponie oberflächen-Dichtungsmaterial mit einem mittleren Wasserun durchlässigkeitskoeffizienten von mindestens k _f=1×10^-10 m/s vorgeschlagen, wobei die Feinfraktion durch Zugabe eines aus Natriumsilikat bestehenden Konditionierungsmittels und eines bodenmechanisch wirkenden Stabilisierungsmittels aufbe reitet ist. Dabei gewährleistet das Konditionierungsmittel durch seine Einlagerung in die feinen Zwischenräume der Fein fraktion mineralischer Körnung das hohe Abdichtvermögen und bewirkt das Stabilisierungsmittel die mechanischen Eigenschaf ten hinsichtlich Tragfestigkeit und Dauerbeständigkeit, wobei zusätzlich der Abdichtungseffekt kombinativ begünstigt wird. Überraschenderweise wird hierdurch erreicht, daß unter Verwen dung von bisher nicht wiederverwertbarem Material eine Boden abdichtung geschaffen wird, die leistungsmäßig mit natürlich gewachsenen Tonböden vergleichbar ist in der Verwendung als Deponiebasis- und/oder Deponieoberflächen-Dichtungsmaterial mit einem Durchlässigkeitsbeiwert von k _f1×10^-10 m/s.

Das Konditionierungsmittel ist vorzugsweise trockenes, mehl fein pulverförmiges oder flüssiges Natron-Wasserglas, welches der Feinfraktion in einer Menge zwischen 3 und 7 Gew.%, ins besondere 5 Gew.%, zugemischt ist und durch chemische Reak tion im Verwendungsfall unlösliche Gele hoher abdichtender Wirkung bildet.

Vorteilhafterweise wird als Dichtungsmittel die Anwendung eines porenfüllenden Tonmehls, vorzugsweise eines Bentonits, in einer Menge bis zu 30 Gew.% vorgeschlagen, welches vor der Zumischung des Konditionierungsmittels mit der Feinfraktion gut vermischt wird. Eine andere, auch kombinativ anzuwendende Möglichkeit besteht darin, als Stabilisierungsmittel natürliche Sande oder solche aus der Bauschuttaufbereitung und/oder Schlacken und Grubenbergematerial, insbesondere in einer Menge zwischen 25 Gew.% und 65 Gew.% vorzusehen. Hierdurch wird eine einfache und wirtschaftliche Verarbeitbarkeit bei guter Verdichtbarkeit, mechanischer Tragfähigkeit und einer Begünstigung des Abdichtungseffekts erreicht.

Dem Konditierungsmittel kann zur Anpassung an spezielle Ab dichtbedingungen ein Weichgelbildner zugesetzt sein. Ferner kann es von Vorteil sein, der Feinfraktion als Stabilisie rungsmittel zusätzlich Kalk beizumischen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als De poniebasis- und/oder Deponieoberflächen-Dichtungsmaterial mit einem mittleren Wasserundurchlässigkeitskoeffizienten von min destens k _f=1×10^-10 m/s eine Feinfraktion verwendet, der 5 Gew.% Natriumsilikat in trockener, mehlfeiner Pulverform als Konditionierungsmittel und Sand aus der Bauschuttaufbereitung als sehr körniges Material mit sperrig gezacktem Korn ho her Stanz- und Scherfestigkeit als Stabilisierungsmittel in einer Menge zwischen 50 und 65 Gew.% sowie geringfügiger An teile an Tonmehl als hydraulische Bindemittel zugemischt sind. Hierdurch wird ein wasserresistentes Dichtungsmaterial bereitgestellt, welches selbst durch kontaminierte, bei spielsweise Kohlenwasserstoffanteile oder Schwermetalle ent haltende Deponielagerungen nur äußerst gering ausgelaugt wer den kann. Das erfindungsgemäße Gemisch erfüllt mechanisch und von der Dauerhaltbarkeit her alle Anforderungen, wobei durch eine genaue Dosierung der Zuschlagstoffe jeweilige Optimierungen und Anpassungen an Baustellenbedingungen vorgenommen werden können. So ist die Anwendbarkeit der erfindungsgemäß konditionierten und stabilisierten Feinfraktion der aufbereiteten Gewässersegmente für die Oberflächenabdichtung großer Deponieflächen an der Basis sowie der Deponieböschung und Deponieabdeckung als Ersatz für hochtonhaltige Lehme oder Tonschichten in wirtschaftlicher Weise ermöglicht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein Verfahrensschema zur Flußentschlammung mit der erfindungsgemäßen Verwendung darge stellt ist.

Das Fließschema der Zeichnung zeigt ein Gesamtverfahren mit den zugehörigen Vorrichtungen zur Reinigung von insbesondere mit Polymeren, Schwebstoffen, Phosphaten und/oder CSB verun reinigtem Wasser und zur Behandlung von dem Gewässer zur Rei nigung entnommenem Schlamm.

Die Anlage besteht aus einem Cutter-Saugbagger 1 als Entnahme vorrichtung für den Schlamm aus einem natürlichen oder künstlichen Gewässer. Der Cutter-Saugbagger 1 ist mit einem Steinfangkorb 2 kombiniert, der beispielsweise eine Maschenweite von 100 mm hat und somit größere Bestandteile als 100 mm auffängt.

Das Baggergemisch wird unter Zwischenschaltung eines Mengen reglers 3 für die Anlagenbeschickung einer ersten Trennstufe, bestehend aus einem Siebzyklon 4, einer Waschtrommel 5 sowie einem zweistraßigen Schwingklassierer 6 zugeführt. In der er sten Trennstufe erfolgt eine Trennung der anorganischen und organischen Grobbestandteile oberhalb einer Größe von bei spielsweise 6 mm von den Feinbestandteilen einer Größe unter halb von 6 mm. In dem Siebzyklon 4 erfolgt eine Wasservorab scheidung und Vorabsiebung der Grobbestandteile oberhalb 6 mm, so daß über eine Leitung 8 Feinteile unter 6 mm (Feinschlamm) gemeinsam mit vorabgeschiedenem Wasser dem Schwingklassierer 6 zugeführt werden. Die im Siebzyklon 4 vorentwässerte Feststoffsupension mit den Grobbestandteilen wird über einen Unterlauf 9 der Waschtrommel 5 zugeführt, die mit Schikanen versehen ist. Diese bewirken eine Abscheidung der groben organischen Bestandteile (Holz, Wurzeln etc.) von den groben anorganischen Bestandteilen (Steine, Kies, Sand etc. ), wobei der Austrag aus der Waschtrommel 5 separat über die Leitung 10 (organische Bestandteile) und die Leitung 11 (anorganische Bestandteile) erfolgt.

Der Schwingklassierer besteht aus zwei Bahnen, so daß über eine Leitung Leichtstoffe zu einem Container 12 abgeführt wer den können. Über eine zweite Bahn gelangen anorganische Bestandteile < 2,5 mm zum Kieslager 13.

Auf den Bahnen des Schwingklassierers 6 werden durch mehrfa ches Hin- und Herleiten die Grobbestandteile von den feinen organischen Partikeln gereinigt. Diese organischen Bestandtei le können vom Container 12 aus gemeinsam mit den abgeschiede nen Holzteilen und den Wurzeln einer Verbrennung zur Energie gewinnung oder einer Kompostierung zugeführt werden. Auch der Kies aus dem Kieslager 13 kann wiederverwendet werden.

Mittels einer Förderpumpe 14 werden die anorganischen und or ganischen Feinbestandteile unterhalb einer Größe von 6 mm einem Multizyklon 15 in Suspension zugeführt. In dieser Zy klonanlage 15 erfolgt eine Abscheidung des Sandes zwischen einer Mindestgröße von 0,063 und 6 mm. Der Zyklonanlage ist dabei ein Schwertrübesortierer 16 mit einer Frischwasserzufuhr 17 nachgeschaltet, die den gereinigten Sand über einen Schwingentwässerer 18 einem Sandlager 19 zuführt. Das Filtrat wasser aus dem Schwingentwässerer 18 wird über eine Leitung 20 zum Schwingklassierer zurückgeführt.

Die feinen mineralischen Bestandteile unterhalb 0,063 mm, die in der Zyklonanlage 15 nicht ausgesondert werden können, sowie die organischen Feinbestandteile werden über die Leitungen 21 (mineralische Trübe) und 22 (organische Trübe) einem Vorlage becken 23 zugeführt, dem sich ein Kompressionseindicker 24 an schließt. Von dort aus erfolgt der Weitertransport mittels einer Förderpumpe 25 über eine Leitung 27 zu einer Siebbandpresse 26, die die dritte Trennstufe nach dem Zyklon 15 als zweiter Trennstufe bildet.

In der Siebbandpresse wird Filtratwasser getrennt von der Feinfraktion des Schlammkonzentrats und über eine Filtratwasserleitung 28 einer weiteren Behandlung in einem La mellenklärer 29 zugeleitet. Aus diesem gelangt das Schlammkon zentrat über eine Rücklaufleitung 30 zum Kompressionseindicker 24 und von dort mittels der Pumpe 25 zur Siebbandpresse 26.

Das im Lamellenklärer 29 anfallende Ablaufwasser gelangt über eine Filtration 31 in den Vorfluter 32.

Die in der Siebbandpresse anfallende Feinfraktion minerali scher Körnung mit Bestandteilen im Größenbereich bis zu 0,063 mm wird einer Verwendung als Deponiebasis- und/oder Deponie oberflächen-Dichtungsmaterial zugeführt. Um hierbei die mecha nischen Eigenschaften sowie die Dichtungseigenschaften anfor derungsgemäß bereitzustellen, wird der Feinfraktion ein Kondi tionierungsmittel und ein bodenmechanisch wirkendes Stabili sierungsmittel zugemischt. Das Konditionierungsmittel ist ein Natriumsilikat in trockener, mehlfeiner Pulverform und einer Menge von 5 Gew.%. Es ist als "Wasserglas" im Handel und be wirkt in der Mischung eine Einlagerung in Hohlräume, bei der durch Gelbildung eine wasserresistente Masse erreicht wird, die einen Durchlässigkeitsbeiwert k _f=1×10^-10 m/s sicher stellt.

Als Stabilisierungsmittel wird Feinkornsand aus der Bauschutt aufbereitung in einer Menge bis zu 65 Gew.% beigefügt. Hier mit wird die mechanische Verdichtbarkeit und Verarbeitbarkeit der konditionierten Feinfraktion durch Verbesserung der boden mechanischen Scherfestigkeit begünstigt. Es führt in Kombina tion mit Wasserglas als Konditionierungsmittel zu einer weite ren Erhöhung der Wasserundurchlässigkeit der Gesamtmischung.

Ferner kann zur weiteren Stabilisierung und Verfestigung des Gemisches zusätzlich noch Tonmehl in einer Menge von ca. 5 Gew.% bis 30 Gew.% zugemischt werden. Die so aufbereitete Feinfraktion ist mechanisch verdichtungsfähig und weist k _f-Werte bis zu 5×10^-11 m/s auf.

Zur Verbesserung des hydraulischen Abbindeverhaltens kann schließlich der konditionierten und stabilisierten Feinfrak tion noch Kalk zugegeben werden.

Das auf diese Weise erhaltene neue Material ist zur künstli chen Abdichtung von Deponiebasis und Deponieabdeckung verwendbar, da hiermit Dichtungsschichten mit besten Abdichtungseigenschaften auf großen Flächen in einfacher Weise hergestellt werden können, wobei auch die erforderlichen Tragfähigkeitseigenschaften gegeben sind. Die derart erstellte Dichtungsschicht ist widerstandsfähig gegen chemische Stoffe und hält den Angriffen der in einer Deponie anfallenden flüssigen Sickerstoffe stand. Jegliche Gefährdung der unter der Abdichtungsschicht liegenden Bodenbereiche, insbesondere des Grundwassers, ist vermieden. Schließlich kann aufgrund der einfachen Erstellbarkeit auch eine nachträgliche Abdichtung von Altdeponien oder ungeschütztem Industriegelände durchgeführt werden.

Bezugszeichenliste

1 Cutter-Saugbagger
2 Steinfangkorb
3 Mengenregler
4 Siebzyklon
5 Waschtrommel
6 Schwingklassierer
7 Oberlauf
8 Leitung
9 Unterlauf
10 Leitung
11 Leitung
12 Container
13 Kieslager
14 Förderpumpe
15 Multizyklon
16 Schwertrübesortierer
17 Frischwasserzufuhr
18 Schwingentwässerer
19 Sandlager
20 Leitung
21 Leitung
22 Leitung
23 Vorlagebecken
24 Kompressionseindicker
25 Förderpumpe
26 Siebbandpresse
27 Leitung
28 Filtratwasserleitung
29 Lamellenklärer
30 Rücklaufleitung
31 Filtration
32 Vorfluter

Claims

1. Verwendung der bei der Entnahme von Sedimenten aus natürli chen und/oder künstlichen Gewässern in einem Aufbereitungs verfahren gewonnenen Feinfraktion einer mineralischen Kör nung, insbesondere mit Bestandteilen im Größenbereich bis zu 0,063 mm, als Deponiebasis- und/oder Deponieoberflä chen-Dichtungsmaterial mit einem mittleren Wasserundurchlässigkeitskoeffizienten von mindestens k_f=1× 10 ^-10 m/s, wobei die Feinfraktion durch Zugabe eines aus Natriumsilkikat bestehenden Konditionierungsmittels und eines bodenmechanisch wirkenden Stabsilierungsmittels auf bereitet ist.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konditionierungsmittel trockenes, mehlfein pulverförmiges oder flüssiges Natron-Wasserglas ist, welches der Feinfrak tion in einer Menge zwischen 3 und 7 Gew.%, insbesondere 5 Gew.%, zugemischt ist.

3. Verwendung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungsmittel ein porenfüllendes Tonmehl, vorzugsweise ein Bentonit, in einer Menge bis zu 30 Gew.-% ist, welches vor der Zumischung des Konditionierungsmittels mit der Feinfraktion gut vermischt wird.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß einzeln oder in Verbindung mit Tonmehl als Dichtungsmittel natürliche Sande oder solche aus der Bauschuttaufbereitung und/oder Schlacken und Grubenber gematerial, insbesondere in einer Menge zwischen 25 Gew.% und 65 Gew.%, der Feinfraktion als Stabilisierungsmittel zugemischt sind.

5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß dem Konditionierungsmittel ein Weichbild ner zugesetzt ist.

6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Feinfraktion als Bindemittel zusätzlich Kalk beigemischt ist.

7. Verwendung einer Feinfraktion als Deponiebasis- und/oder Deponieoberflächen-Dichtungsmaterial mit einem mittleren Wasserundurchlässigkeitskoeffizienten von mindestens k_f=1× 10^-10 m/s gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Feinfraktion 5 Gew.% Natriumsilikat in trockener, mehlfeiner Pulverform als Konditionierungs mittel und Sand aus der Bauschuttaufbereitung als sehr kör niges Material mit sperrig gezacktem Korn hoher Stanz- und Scherfestigkeit als Stabilisierungsmittel in einer Menge zwischen 50 und 65 Gew.% sowie geringfügiger Anteile an Kalk und Tonmehl als hydraulische Bindemittel zugemischt sind.