DE3727978A1 - Method of sealing soil formations, in particular for constructing landfill sites - Google Patents

Method of sealing soil formations, in particular for constructing landfill sites

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Abstract

Method of sealing soil formations, in particular for sealing the base of landfill sites or for encapsulating scrap loads or landfill sites, in which sewage sludge is mixed with 30-70 percent by weight, in terms of the dry sludge weight, of aggregate capable of absorbing water, and the mixture obtained is put onto the soil formation and is then mechanically compacted.

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.EP-B-1 25 680 describes a method for sealing a layer of sand beneath the surface or pebble sand against water known, in which from sewage treatment sewage sludge extracted by water extraction in pasty or kneadable form has been brought to the bottom layer in a weight ratio of about 10 to 30%, based on the dry weight of the soil layer is, and then mechanical compression takes place. A particular aspect of this method of sealing Sand or gravel sand layers against water exist in the Cultivation and irrigation of the sealed over the Soil layer lying soil, which in desert areas in economically sustainable planting in the first place conditions are made possible.

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.With the method described in EP-B-1 25 680 sufficient permeability coefficients for many purposes achieve, in particular for cultivation purposes stronger sealing effect with less permeability assessment is not necessary. The case is different Landfills, the through achieved by the sealing casualness factors were increasingly tightened.

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. It has now been found that much better through Let the coefficients of negligence be reached if you clarify mud first mixed with an aggregate, this Apply mixture to the soil formation to be sealed and then mechanically compressed.  

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.The invention thus relates to a method for sealing soil formations, especially for base sealing landfill or encapsulation of contaminated sites or Landfills, which is characterized in that one clarifies sludge with 30-70 weight percent, based on sludge dry weight, water-absorbent aggregate ver mixes, the mixture obtained on the soil formation applies and mechanically compacted.

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.Sewage sludge forms an accumulation practically everywhere Waste product, which by the inventive method in can be used to advantage. It is also available inexpensively as it is usually must be deposited at the expense of costs. For this the sewage sludge accumulated in the sewage treatment plants previously subjected to partial drying.

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.The water content of the partial wastewater treatment plants dried sludge is usually 50-80 weight percent based on dry sludge. This material can be used directly in the method of the invention will. If the water content, e.g. B. when the mud without weather protection from the effects of precipitation exposed, is higher, is a previous partial drying to 80% advantageous, with water contents of 50- 60%, preferably 50-55% are preferred. It exists also the possibility of adding a clay flour To achieve partial drying. Lower water levels are less problematic because mixing the sludge with water can be added to the additives at any time.

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 the process of the invention, water-absorbent ones are found Use aggregates that due to their porosity Take up water from the mud. Because the water content of the eliminating sludge is usually at the upper limit, dried aggregates are preferred according to the invention used, which have a higher water absorption capacity  and thus have a drying effect on the sewage sludge. Preferential Here we find grain-resistant additives dung, so under the influence of moisture or chemical reactions that maintain the grain dimensions stay.

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.In a further preferred embodiment, as Use aggregate broken, high-shear material det what the stability of the mixture obtained compared to the use of round-grain material Lich increased.

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.Examples of preferred additives, also under the In terms of cost, recycling sands, e.g. B. Building rubble, brick or concrete, sintered power plant ash, ground blast furnace slag and depending on the content Incineration ash. With waste incineration ash are in individual separate tests each on the suitability perform. The grain size of the aggregates is preferably 0 to 6 mm or 0 to 8 mm. It aligns itself also according to the thickness of the individual sealing layers. At Layer thicknesses of <25 cm, the grain size is preferably 0/8 mm, with layer thicknesses of <25 oversize can also 16 mm grain size can be used.

Weitere geeignete Zuschlagstoffe sind Lavasande und Kalk­ steinsande.Other suitable additives are lava sands and lime stone sands.

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. The amount of additives is 30-70 weight per percent, based on mud dry weight. The amount of Aggregates also depend on the water content of the aggregate fabrics yourself. When using dried aggregates these are preferably in an amount of 40-60%, preferably 45-55%, each based on dry sludge importance of the mixture used.  

Vorzugsweise erfolgt das Vermischen des Klärschlammes mit den Zuschlagstoffen in einer Mischeinrichtung, z. B. einem Zwangsmischer derartig, daß ein optisch homogenes Gemisch entsteht.The sewage sludge is preferably mixed with the additives in a mixing device, e.g. B. one Compulsory mixer such that an optically homogeneous mixture arises.

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.The mechanical compaction is preferably carried out by static rolling of layers applied in layers in layers of 20-25 cm. In this case, compression is preferably carried out until a proctor density of 94% is achieved. According to the invention, permeability coefficients of k = 4 × 10 -9 to 5 × 10 -10 m / s are achieved.

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 a preferred embodiment, an additional Sealing effect achieved in that the mixture from sewage sludge and additives clay flours up to 10% or powdered water glass in an amount of up to 2% by weight, preferably 1-2 percent by weight, based in each case on the Dry weight of the mixture admixed. A commercial one Powdered water glass is called Deposil N available.

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.In a further preferred embodiment, in addition to water glass, soft gel formers, preferably based on sodium aluminate (NaAlO 2 or (Na 2 Al 2 O 4 , n × NaOH) 0.5 aq.) Are used, optionally also aluminum oxide. These soft gel formers are preferably used in amounts of 0.5-1 percent by weight, based on the dry weight of the mixture.

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.By mixing water glass with soft gel formers, permeability coefficients were measured after intensive mixing and densification and a standing time of 5 days from 1 to 5 × 10 -10 m / s. With a longer standing time, the initial values are improved to k = 10 -10 m / s.

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.Another advantage of using water glass is there in the fact that they are often contained in sewage sludge  Heavy metal ions bound by the silica formed be, the binding effect also from the amount added depends. It was therefore also used with larger water glass jars worked than was necessary for the sealing, without the compressibility and the tightness the finished layer was lost.

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.The method of the invention enables, with precise Do. depending on the composition of the sewage sludge, minera lical seals that meet the requirements of Regulatory authorities comply. Furthermore, the procedure preferably suitable for finished landfill fillings additionally to be provided with a surface seal in order to Rainwater does not get into the dump allow. Contaminated sites are also common when it comes to salary which allows pollutants for surface remediation only provided with a mineral seal to exclude further washing out of the pollutants. In in all the cases mentioned is the method of the invention applicable, while disposing of the un desired sewage sludge waste product takes place.

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.Another advantage is that the Sewage sludge contains sand and fine gravel components do not have to be removed, as is the case with the conventional one Sewage sludge disposal is the case.

Claims (9)

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.1. A method for sealing soil formations, in particular for basic sealing of landfills or encapsulation of contaminated sites or landfills, characterized in that sewage sludge mixed with 30-70 weight percent, based on weight of sludge dry weight, water-absorbent additive, applies the mixture obtained to the soil formation and mechanically compressed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man getrockneten Zuschlagstoff verwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that dried aggregate is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man gebrochenen, hochscherfesten Zuschlagstoff verwendet.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that you have broken, high shear strength aggregate used. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zuschlagstoff Recycling-Sand, Kraftwerksasche, Müllverbrennungsasche oder gemahlene Hochofenschlacke verwendet. 4. The method according to any one of claims 1-3, characterized characterized in that the aggregate is recycling sand, Power plant ash, waste incineration ash or ground Blast furnace slag used.   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.5. The method according to any one of claims 1-4, characterized characterized in that the preparation of the mixture from sewage sludge and aggregate in a compulsory mixer carried out until homogeneous. 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.6. The method according to any one of claims 1-5, characterized characterized in that the mechanical compression by static rolling of the layers Performs layers in layers of 20-25 cm. 7. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verdichtung bis zu einer Proctordichte von 94% durchführt.7. The method according to claim 8, characterized in that compression to a proctor density of 94% carries out. 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.8. The method according to any one of claims 1-7, characterized characterized in that one additionally powdered Water glass in an amount of 1-2 percent by weight based on the dry weight of the mixture used. 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.9. The method according to claim 8, characterized in that one additionally as a soft gel former in sodium aluminate an amount of 0.5-1 weight percent based on that Dry weight of the mixture used.
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