Optimisation of the induced polarisation method (IP effect) for applications in landfill mining

Titel in Übersetzung: Optimisation of the induced polarisation method (IP effect) for applications in landfill mining

Valentina Leonie Strasser

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

33 Downloads (Pure)

Abstract

Der Grundgedanke dieser Arbeit ist das Auffinden von metallischen Objekten in Deponien, die sich für Recylingprozesse lohnen würden. Durch die nicht invasive Messmethodik der Geoelektrik können große Bereiche von der Oberfläche aus untersucht und dadurch gezielt einzelne Bereiche lokalisiert werden, die einen ausreichenden Metallgehalt aufweisen sollen. Dadurch kann auf großflächige Probegrabungen im Deponiebereich verzichtet werden, da die geeigneten Gebiete bereits vorher lokal eingegrenzt werden können.
Einleitend finden sich die theoretischen Hintergründe von Geoelektrischen Messungen, mit besonderem Fokus auf der Methodik der induzierten Polarisation. Die klassische elektrische Widerstandstomographie wurde parallel für jede durchgeführte Messungen mit aufgenommen und wird zur Interpretation der IP-Ergebnisse herangezogen. Abgesehen davon werden diese Daten nicht weiter behandelt, da der Fokus klar auf den Ergebnissen der induzierten Polarisation liegt. Anschließend werden Literaturbeispiele sowie die Eckpunkte des Interreg North-West Europe RAWFILL Projekt kurz aufgezeigt. Der Hauptteil der Arbeit beschäftigt sich mit den durchgeführten Feldmessungen. Als Messort wurde die Deponie in Allerheiligen im Mürztal ausgewählt, auf der mechanisch-biologischer Restmüll, sogenanntes MBA Material, deponiert wird. Die Messungen wurden bewusst im ältesten Teil der Deponie durchgeführt, wo seit 1996 keine neuen Abfälle mehr deponiert worden sind. Vorausgegangene Untersuchungen zeigten jedoch einen relativ geringen Metallgehalt im Deponiebereich, wodurch ein metallischer Gasdom als Messziel herangezogen worden ist. Dieser steht stellvertretend für größere metallische Objekte im Deponieuntergrund. Es wurden im Mai 2021 und im November 2021 zwei getrennte Messdurchläufe an zwei unterschiedlichen Gasdomen durchgeführt. Dadurch soll ein breiteres Bild über den Einfluss des Deponiekörpers auf die Messung erhalten werden, da Aspekte wie Bodenfeuchte oder Zusammensetzung des deponierten Mülls nicht zu vernachlässigende Auswirkungen auf die IP-Daten entlang der gezogenen Profillinien haben können. Zusätzlich wurde mit zwei unterschiedlichen Messgeräten sowohl im Zeitdomain als auch im Frequenzdomain gemessen. Weiters wurde mit Wenner und Dipol-Dipol Konfigurationen sowie mit klassischen Stahlelektroden und nicht polarisierbaren Elektroden gemessen, um sämtliche Aspekte der Einflussnahme bestimmter Faktoren auf die Messergebnisse zu untersuchen. Der Großteil der Arbeit befasst sich mit der Auswertung der 100 durchgeführten Feldmessungen, die einen quantitativen Abschnitt über die statistischen Auswertungen der Rohdaten umfasst sowie einem stärker qualitativen geprägten Teil, der sich mit der Interpretation der Strukturen in den erzeugten Inversionsmodellen beschäftigt. Zusätzlich dazu wird Stellungnahme zum abgebrochenen Laborversuch bezogen. Abschließend erfolgt eine Interpretation der Messungen und eine Darstellung der erhaltenen Informationen sowie die Limitationen dieser Messmethodik und einen Ausblick hinsichtlich Verbesserungsvorschläge für zukünftige Messversuche.
Bei der Auswertung der Phasenwinkel, die als maßgeblicher Indikator für den IP-Effekt herangezogen worden sind, zeigt sich eine beständige Verteilung zwischen durchschnittlich 10 bis 50mrad für alle Messungen, die mit dem Lippmann 4 point light 10W im Frequenzbereich durchgeführt worden sind. Jene Messungen mit Wenner Konfiguration weisen eine konstantere Werteverteilung und eine geringere Streuung verglichen mit Messungen mit Dipol-Dipol Konfiguration auf. Die ebenfalls analysierten dU90 Werte ermöglichen Rückschlüsse auf die allgemeine Messqualität und ergeben im Vergleich der beiden Messkonfigurationen ebenfalls günstigere Werte für die Wenner Konfiguration. Im Gegensatz dazu wurde für die Messungen im Zeitbereich, die mit dem Mangusta System 24/144E gemessen worden sind, keine statistischen Analysen durchgeführt, da die Rohdaten eine geringe Dichte an Messinformationen enthalten. Allerdings mussten die Rohdaten im Zuge der Inversionsauswertung modifiziert werden, da sich im ersten Durchlauf sehr hohe Iterationsfehler zeigten. Daher wurden sämtliche Chargeability Werte über 100ms gelöscht, da diese als Fehlmessungen angesehen werden und dadurch konnte der Iterationsfehler in einen annehmbaren Bereich verschoben werden.
Verglichen mit den Auswertungen aus Literaturbeispielen zeigen sich Übereinstimmungen in den Daten. Daher ist deren Verteilung als valide und zutreffend für Deponien mit einem ähnlichen Aufbau wie der in Allerheiligen im Mürztal einzustufen.
Durch die differenzierte Betrachtung der Messungen hinsichtlich der verwendeten Messeinstellungen und Elektrodentypen kann anhand der Ergebnisse eine Empfehlung für IP-Messungen unter Verwendung der Wenner Konfiguration und der nicht polarisierbaren Elektroden für Messungen mit ähnlichen Umgebungsparametern ausgesprochen werden.
Titel in ÜbersetzungOptimisation of the induced polarisation method (IP effect) for applications in landfill mining
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Scholger, Robert, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung21 Okt. 2022
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2022

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Induzierte Polarisation
  • Landfill Mining
  • Deponie
  • Frequenzbereich
  • Zeitbereich
  • nicht polarisierbare Elektroden
  • Wenner
  • Dipol-Dipol
  • Datenauswertung
  • Inversionsmodelle

Dieses zitieren