Projekt 13965/01

Entwicklung eines kostengünstigen und sicheren Verfahrens (System KOSILECK) zum Schutz der Umwelt zur Erkennung von Leckagen in Oberflächenabdichtungen von Deponien am Beispiel der Deponie Wesuwe

Projektträger

Progeo Monitoring GmbH
Hauptstr. 2
14979 Großbeeren
Telefon: 033701/22-222

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ende der 90er Jahre mussten allein in Deutschland etwa 350 Deponien gesichert werden. Schätzungen gingen davon aus, dass allein die Schließung der Deponien mehrere Milliarden Euro kosten würde. Hinzu kamen die Kosten der Nachsorge, denn selbst die geschlossenen Deponien würden bis zu 30 Jahre der regelmäßigen Überwachung bedürfen. Im Rahmen des Forschungsprojektes KOSILECK sollte das bewährte System GEOLOGGER aus dem Hause PROGEO zur Überwachung von Deponieabdichtungen weiterentwickelt werden. Eine Kostensenkung und ein nachträglicher Einbau in eine bestehende Deponie sollte eine breitere Anwendung von Dichtungskontrollsystemen ermöglichen. Der Einsatz eines Dichtungskontrollsystems sollte zu einem deutlichen Schutz der Güter Boden und Wasser führen und damit wesentlich zum Umweltschutz beitragen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie im Vorfeld erfolgten theoretischen Vorarbeiten waren an einer vorhandenen Deponie verifiziert und praxisreif umgesetzt worden. Hierfür wurde eine Deponie ausgewählt, die zeitgleich zu Beginn des Projektes mit herkömmlicher Überwachungstechnik ausgestattet worden war. Als Versuchsfeld wurde ein Teilabschnitt von 25 m Breite und 85 m Länge ausgewählt. Auf diesem Abschnitt wurden zusätzlich zu dem kommerziellen System weitere Elektroden unterhalb der Kunststoffdichtungsbahn eingebaut.
Um eine bestehende Deponie nachträglich mit einem Überwachungssystem auszustatten, wurden oberhalb der Kunststoffdichtungsbahn temporäre Sensoren sowie ein neuartiger Sensorschlauch installiert. Für dieses neue System wurde ein komplett neues Mess-und Auswertesystems entwickelt, das auch eine unregelmäßige Elektrodenanordnung unterstützte.
Die Universität Potsdam untersuchte darüber hinaus mit verschiedenen geophysikalischen Methoden die Abhängigkeit von jahreszeitlichen Variationen im Wasserhaushalt einer Deponie sowie die Auswirkungen auf die elektrischen Parameter des Bodens.


Ergebnisse und Diskussion

Das Produkt GEOLOGGER wurde im Rahmen des Projektes weiterentwickelt. Durch eine vollständig neuartige Systemkonzeption des Produkts konnte eine deutliche Kostenoptimierung erreicht werden. Basis der im Erdreich eingesetzten Sensorik ist nunmehr ein spezieller Schlauch aus leitfähigem Kunst-stoff mit einem AUßendurchmesser von wenigen Millimetern. Dieser Schlauch wird, genauso wie bei dem klassischen GEOLOGGER System, mit einem parallelen Abstand von 5 m unterhalb der Abdichtung verlegt, wobei jeder Schlauch so aus der Dichtung herausgeführt wird, dass er für den Anschluss eines Messsystems zugänglich ist. Dadurch, dass der leicht zu verarbeitenden Schlauch erst auf der Baustelle zugeschnitten wird, ist eine viel flexiblere Projektplanung möglich. Anpassungen im Verle-geplan sind auch während der Bauausführung viel einfacher realisierbar als mit bisherigen Sensorsystemen. Detektierte Leckagen sind mit einer deutlich gestiegenen Genauigkeit zu orten, da sich die Messsonde in dem Schlauch beliebig positionieren lässt. Das Messsystem besteht neben Modulen zur Spannungserzeugung aus einem USB-Spannungsmessgerät mit analogen Eingängen und digitalen Ein-/Ausgängen. Zur Datenaufzeichnung wird ein handelsüblicher PC bzw. Laptop mit USB-Anschluss verwendet. Die eigentliche Messung wird über eine spezielle Sonde, welche in den Messschlauch einge-führt werden kann, durchgeführt. Diese ist über ein einadriges Kabel mit dem Messgerät verbunden. Durch ihre runde Form koppelt die Sonde besonders gut an die Innenwand des Messschlauchs an.
Da der Schlauch elektrisch leitfähig ist, ist die auf der Schlauchinnenseite wirkende elektrische Spannung gleich der Spannung auf der Außenseite. Kommt es im Erdreich aufgrund einer Leckage zu einer lokalen Potenzialänderung, so kann diese vom Messsystem erfasst werden, sobald die verschiebbare Sonde den betroffenen Bereich des Schlauches durchfährt. Über die Messung der Sondenleitung ist dabei ein Ortsbezug der Messdaten in einfacher Weise herstellbar, sofern die Lage des Schlauches bekannt ist. Des weiteren ist mit einer anderen Sonde z. B. auch eine Temperaturmessung möglich. Um die Funktionsfähigkeit des Systems nachzuweisen, sind verschiedene Testmessungen erfolgreich durchgeführt worden. Dabei wurde mit echten und künstlichen Leckagen gearbeitet.
Im Rahmen der Kooperation mit der Universität Potsdam wurde der Wasserhaushalt der Deponie unter-sucht. Um die Zusammenhänge genauer zu betrachten wurden Feld- und Laboruntersuchungen gegenübergestellt. Die Widerstandsverteilung in der Rekultivierungsschicht bestimmt maßgeblich die für die Leckageortung notwendige Potenzialverteilung. Dazu wurde auf einer Deponie in Kleinmachnow bei Potsdam ein zweijähriges Monitoring durchgeführt.
Es wurden Untersuchungen mit dem elektromagnetischen Reflexionsverfahren (EMR bzw. Bodenradar), einem elektromagnetischen Zweispulen-System (EM38), mit einer Multielektroden Geoelektrik Apparatur sowie verschiedene Versuche zur Feuchtigkeitsbestimmung im Labor und auf einer Deponie durchgeführt. Die wesentlichen Ergebnisse der Untersuchungen waren, dass elektrische Verfahren sehr gut geeignet sind, um Leckagen in Kunststoffdichtungsbahnen nachzuweisen und auch in ihrer Position zu orten. Es konnte durch Langzeitmessungen nachgewiesen werden, dass einerseits eine Abhängigkeit der elektrischen Signale vom Wasserhaushalt einer Deponie und dass andererseits auch eine Temperaturabhängigkeit besteht.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Der Abschlußbericht kann in der Bibliothek der DBU eingesehen und bei der Progeo Monitoring GmbH angefordert werden. Weitere Veröffentlichungen zum abgeschlossenen Projekt sind noch nicht erfolgt.


Fazit

Die im Rahmen des Projektes KOSILECK weiterentwickelten Systeme GEOLOGGER und GEOLOGGER CLE tragen im erheblichen Maße zum Schutz der Umwelt bei. Ohne solche Dichtungskontrollsysteme würden weiterhin Schadstoffe aus Deponien ungereinigt in das Grundwasser gelangen.
Durch die Entwicklung von im Vergleich zu bislang verfügbaren Systemen kostengünstigeren Techniken ist es PROGEO gelungen, die Akzeptanz und Verbreitung von Dichtungskontrollsystemen im In- und Ausland zu stärken und damit einen deutlichen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten.