Aus der EP-B-125 680 ist ein Verfahren zum Abdichten einer unter der Bodenoberfläche liegenden Bodenschicht aus Sand oder Kiessand gegen Wasser bekannt, bei dem aus Abwasser¬ kläranlagen gewonnener Klärschlamm, der durch Wasserentzug in pastöse bzw. knetbare Form gebracht worden ist, der Bodenschicht in einem Gewichtsverhältnis von etwa 10 bis 30 %, bezogen auf das Trockengewicht der Bodenschicht bei¬ gemischt wird, und anschließend mechanische Verdichtung erfolgt. Ein besonderer Aspekt dieses Verfahrens zur Ab¬ dichtung 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 Bepflanzungen ermöglicht werden.

Mit dem aus der EP-B-125 680 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.

Darüber hinaus treten in letzter Zeit erhebliche Probleme bei der Beseitigung von Gewässerschlamm auf. So fallen z. B. bei der Entschlammung der Häfen jährlich große Mengen Gewässerschlamm an, die häufig mit Schwermetallen durchsetzt sind und beseitigt werden müssen. Hierbei wird der Gewässer¬ schlamm, gegebenenfalls nach Anwendung von Flockungsmitteln, mittels Siebbandpressen zu einer weichplastischen Masse teilgetrocknet, deren Wassergehalt bezogen auf Trockenstoffe bei 55 - 80 % liegt. Dieses Abfallmaterial muß nach Maßgabe des Schadstoffgehaltes überwiegend auf abgedichteten Deponien gelagert werden. Die Gewässerschlämme sind überwiegend in die Deponieklasse 2, zum Teil in die Deponieklasse 3 ein¬ zustufen. Solche Deponien müssen zum Schutz von Boden und Grundwasser eine spezielle Abdichtung erhalten. Zur Er- reichung der Deponieeigenschaften muß die natürliche Boden¬ formation der geplanten Deponie mittels besonderer Verfahren abgedichtet werden, wobei die durch die Abdichtung erzielten Durchlässigkeitswerte zunehmend verschärft wurden. Eine Entsorgung des Schlammes auf abgedichteten Deponien ist in zweierlei Hinsicht kostenaufwendig:

1. Die weiche Schlammasse ist ohne Zusätze nicht depo¬ niefähig mangels Standsicherheit und Tragfähigkeit;

2. Die großen Schlammengen benötigen größeren teueren

Deponieraum der für andere Deponiegüter verlorengeht. Dieses ist von besonderem Interesse, da neuer Depo¬ nieraum in Zukunft nur noch begrenzt zur Verfügung steht.

Eine Entsorgung durch Verbrennung oder Ablagerung auf abge¬ dichteten Deponien ist deshalb kostenaufwendig. Hieraus ergibt sich unmittelbar das Bedürfnis nach anderen Ent¬ sorgungsarten für Gewässerschlämme.

Es wurde nun gefunden, daß sich wesentlich bessere Durch- lässigkeitsbeiwerte erreichen lassen, wenn man Klärschlamm oder Gewässerschlamm zunächst mit einem Zuschlagstoff ver-

mischt, 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 Basisab¬ dichtung von Deponien oder Abkapselung von Altlasten oder Deponien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Klärschlamm oder Gewässerschlamm mit 30 - 70 Gewichtsprozent, bezogen auf Schlammtrockengewicht, wasseraufnahmefähigen Zuschlag¬ stoff vermischt, das erhaltene Gemisch auf die Bodenformation aufbringt und mechanisch verdichtet.

Klärschlamm.bildet ein praktisch überall anfallendes Ab¬ fallprodukt, 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.

Nach dem Verfahren der Erfindung kann der Gewässerschlamm selbst zur Herstellung abgedichteter Deponien verwendet werden, wodurch der Gewässerschlamm einerseits entsorgt und andererseits gleichzeitig kostbarer Deponieraum geschaffen wird. Der Gewässerschlamm erhält durch nachstehend beschrie¬ bene Aufbereitung Abdichtungseigenschaften wie natürliche Abdichtungsböden (Lehm und Ton) und kann anstelle der Ent¬ sorgung als Baustoff für Basis- oder Oberflächenabdichtung von Altdeponien und Auffangbecken von kontaminierten Wässern verwendet werden.

Der Wassergehalt der in den Kläranlagen anfallenden teil¬ getrockneten Schlämme liegt üblicherweise bei 50 - 80 Ge¬ wichtsprozent bezogen auf Schlammtrockenstoffe. Dieses Material kann beim Verfahren der Erfindung unmittelbar eingesetzt werden. Sofern der Wassergehalt, z. B. wenn der Klärschlamm ohne Witterungsschutz der Einwirkung von Nie¬ derschlägen ausgesetzt war, höher liegt, ist eine vorherige

Teiltrocknung 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

5 sind weniger problematisch, da beim Vermischen des Schlammes mit den Zuschlagstoffen Wasser jederzeit zugeführt werden kann.

Der Wassergehalt der bei der Gewässerentschlammung anfal- ₀ lenden teilgetrockneten Schlämme liegt üblicherweise bei 50 - 70 Gewichtsprozent bezogen auf Schlammtrockenstoffe. Dieses Material kann beim Verfahren der Erfindung unmittelbar eingesetzt werden. Sofern der Wassergehalt, z. B. wenn der Gewässerschlamm ohne Witterungsschutz der Einwirkung von ₅ Niederschlägen ausgesetzt war, höher liegt, ist eine vor¬ herige Teiltrocknung auf < 70 % vorteilhaft, wobei Wasser¬ gehalte von 50 - 60 %, vorzugsweise 50 - 55 % bevorzugt sind. Es besteht auch die Möglichkeit, durch Zugabe von Tonmehlen eine Teilabtrocknung zu erzielen. Geringere Was- _Q sergehalte sind weniger problematisch, da beim Vermischen des Schlammes mit den Zuschlagstoffen Wasser jederzeit zugeführt werden kann.

Beim Verfahren der Erfindung finden wasseraufnahmefähige „ ₅ 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

30 und somit abtrocknend auf den Klärschlamm wirken. Vorzugs¬ weise finden hierbei kornbeständige Zuschlagstoffe Ver¬ wendung, bei denen also unter der Einwirkung von Feuchtigkeit oder chemischen Reaktionen die Kornabmessungen erhalten bleiben.

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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Zuschlagstoff gebrochenes, hochscherfestes Material ver¬ wendet, was die Standfestigkeit des erhaltenen Gemisches

gegenüber der Verwendung von rundkörnigem Material wesentlich erhöht.

Beispiele für bevorzugte Zuschlagstoffe, auch unter dem Gesichtspunkt der Kosten, sind Recycling-Sande, z. B. Bau¬ schutt, Ziegel oder Beton, gesinterte Kraftwerksaschen, gemahlene Hochofenschlacken und je nach Gehaltsstoffen Müllverbrennungsaschen. Bei Müllverbrennungsaschen sind im einzelnen gesonderte Versuche jeweils auf die Eignung durch- zuführen. 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 Schicht¬ dicken > 25 kann auch Überkorn bis Körnung 16 mm verwendet werden.

Weitere geeignete Zuschlagstoffe sind Lavasande und Kalk¬ steinsande, aber auch Filterstäube, da sie rücktrocknend wirken. Durch die hohe Güte der Dichtung ist ein Schad¬ stoffaustrag weitgehendst ausgeschlossen. Ein dichtes Schlamm-Filterstäubegemisch ist auch für Ablagerungen in Monodeponien aufgrund der hohen Belastung der Filterstäube möglich. Die Verminderung der Eluierbarkeit verbessert die Deponieklasse.

Die Menge der Zuschlagstoffe beträgt 30 - 70 Gewichtsprozent, bezogen auf Schlammtrockengewicht. Die Menge der Zuschlag¬ stoffe hängt auch vom Wassergehalt der Zuschlagstoffe selbst ab. Bei Verwendung getrockneter Zuschlagstoffe werden diese vorzugsweise in einer Menge von 40 - 60 %, vorzugsweise 45 - 55 %, jeweils bezogen auf Schlammtrockengewicht der Mischung verwendet.

Wenn die Anforderungen an die Wasserdurchlässigkeitsbeiwerte der zu errichtenden Deponie nicht allzu hoch sind, ist es ausreichend, wenn Klär- oder Gewässerschlamm und Zuschlag¬ stoffe durch Einsatz geeigneter Maschinen direkt auf dem Boden vermischt werden. Bei höheren Anforderungen an die

Wasserdichtigkeit reicht diese Methode jedoch nicht mehr aus. Vielmehr ist es dann erforderlich, das Vermischen des Gewässerschlammes mit den Zuschlagstoffen in einer Misch¬ einrichtung, z. B. einem Zwangsmischer so durchzuführen, daß ein optisch homogenes Gemisch entsteht.

Vorzugsweise erfolgt das Vermischen des Klär- oder Gewässer¬ schlammes mit den Zuschlagstoffen in einer Mischeinrichtung, z. B. einem Zwangsmischer derartig, daß ein optisch homogenes Gemisch entsteht.

Die mechanische Verdichtung erfolgt vorzugsweise durch statisches Abwälzen 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 x 10" ⁹ bis 5 x 10~ ¹⁰ m/s erzielt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine zusätzliche Abdichtungswirkung dadurch erreicht, daß man dem Gemisch aus Klärschlamm und Zuschlagstoffen Tonmehlen 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 zu¬ sätzlich zu Wasserglas- Weichgelbildner, vorzugsweise auf Basis von Natriumaluminat (Na AI O2 bzw. (N 2 AI2 O4, n x NaOH) o,5 aq.) Verwendung, ggf. auch Aluminiumoxid. Diese Weichgelbildner werden vorzugsweise in Mengen von 0,5 - 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht des Gemisches verwendet.

Es besteht auch die Möglichkeit, den Schlamm zusätzlich mit den üblicherweise verwendeten Ein- und Zweiphasen-Dicht¬ wandmassen wie sie z. B. beim Herstellen von vertikalen

Dichtwänden verwendet werden, für den gewünschten Abdich¬ tungseffekt einzusetzen. Beispiele für handelsübliche Ein- phasen-Dichtwandmassen sind DYNAGROUT DWR-C oder nach Dynamit Nobel (Silane) . Beispiele für handelsübliche Zweiphasen- Dichtwandmassen sind DYNAGROUT DWR-A und DWR-B.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß flüssige Gelbildner zu Wasserglas vorzugsweise im Verhältnis 1 : 3 bis 1 : 5 zugegeben werden. Durch die flüssige Einarbeitung in den Schlamm entsteht eine weiche, plastische Masse, die nicht mehr verdichtungsfähig ist. Deshalb wurde das Wasserglas zunächst in trockener Form eingemischt. Nach ca. 24 Stunden löst sich das Wasserglas in der zur Verfügung stehenden wässrigen Phase. Erst danach können die Weichgelbildner durch einen weiteren Verarbeitungsvorgang eingemischt werden.

Grundsätzliche Voraussetzungen für einen gewünschten Ab¬ dichtungseffekt sind die vorab beschriebenen Stabilisie¬ rungsmaßnahmen. Es wurden mit dieser Verarbeitungsmethode ebenfalls k-Werte von 5 x 10~ ¹⁰ bis 3 x 10" ¹¹ m/s gemessen. Solche Schichten behalten ihre weiche bis plastische Form und sind schwerer verarbeitbar.

Durch Einmischen von Wasserglas mit Weichgelbildnern wurden Durchlässigkeitsbeiwerte nach intensiver Durchmischung und Verdichtung sowie einer Standzeit von 5 Tagen von 1 bis 5 x 10~ ¹⁰ m/s gemessen. Bei längerer Standzeit werden die An¬ fangswerte auf k = < 10~ ¹⁰ m/s verbessert.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Wasserglas besteht darin, daß die in Klärschlämmen und Gewässerschlämmen häufig enthaltenen Schwermetallionen von der gebildeten Kieselsäure gebunden werden, wobei die Bindungswirkung auch von der Zugabemenge abhängt. Es wurde deshalb auch mit größeren Wasserglasmengen gearbeitet, als für die Abdichtung erfor¬ derlich war, ohne daß hierbei die Verdichtbarkeit und die Dichtigkeit der fertigen Schicht verloren gingen.

Des weiteren kann durch die Zugabe von Stoffen, die über oberflächenchemische Reaktionen die Schwermetalle binden, die gewünschte Immobilisierung erreicht werden, ohne daß der Abdichtungseffekt hierdurch negativ beeinflußt wird.

Beispiele für oberflächenchemische Reaktionen sind elektro¬ statische Wechselwirkungen, wie Si-O" M ⁺ (M = Schwermetall¬ ion) oder elektrostatische Wechselwirkungen mit hohem che¬ mischen Bindungsanteil Si-S~ M ⁺ . Eine Immobilisierung wurde weiterhin durch Einlagerung zeolithischer Verbindungen erreicht.

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht bei genauer Dosierung, je nach Zusammensetzung des Klärschlammes, mineralische Abdichtungen herzustellen, die den Ansprüchen der Zulas- sungsbehörden entsprechen. Weiterhin ist das Verfahren bevorzugt dafür geeignet, fertige Deponieschüttungen zu¬ sätzlich 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 der uner¬ wünschten Abfallprodukte Klärschlamm und Gewässerschlamm stattfindet.

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

Es ist zwar bereits ^' bekannt, Gewässerschlämm durch Zugabe von Kalk so abzutrocknen, daß er wie ein nasser Lehm stich¬ fest und bedingt bearbeitbar ist. Mit Kalk läßt sich aber keine brauchbare Abdichtung erreichen, wie durch eigene Laborversuche gezeigt werden konnte. Darüber hinaus besitzt

das Verfahren der Erfindung in der bevorzugten Ausführungs- for unter Verwendung von Wasserglas einen weiteren wichtigen Vorteil. Im Gewässerschlamm enthaltene organische Stoffe werden so fest eingeschlossen, daß sie nicht mehr verrotten, so daß keine Beeinträchtigung der Abdichtungswirkung durch die Verrottung organischer Stoffe zu befürchten ist. Deshalb besteht auch die Möglichkeit, das Abdichtungsverfahren für Auffangbecken mit Dauerwasserspiegel zu verwenden.