DE2408497B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern der Schadwirkung von Zersetzungsgasen aus Abfalldeponien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern der Schadwirkung von Zersetzungsgasen aus Abfalldeponien.

Untersuchungsergebnisse der letzten Jahre haben gezeigt, daß bei der Ablagerung von Abfällen mit biologisch-chemisch abbaubaren Komponenten auf Müllkippen und Deponien insbesondere durch anaerobe Abbauprozesse erhebliche Mengen an Zersetzungsgasen, vorwiegend Methan (CH₄) und Kohlendioxid (CO₂), aber auch höhere Kohlenwasserstoffe sowie Stickstoff (N), Schwefelwasserstoff (H₂S) u. a. m. entstehen.

Bei dem jetzt vorwiegend angewendeten Verfahren der geordneten Ablagerung (Deponie) werden die Abfälle bevorzugt bei gleichzeitiger Verdichtung und unverzüglicher Abdeckung der Abfallschichten in den

Verband einer Deponie eingebaut. Diese Art der Einbringung begünstigt infolge mangelhafter Durchlüftung bei gleichzeitigem Zutritt von Feuchtigkeit (Niederschlag) den Ablauf biologisch-chemischer Abbauprozesse unter anaeroben Bedingungen. Prozesse dieser Art führen unter Bildung von Zwischenabbauprodukten insbesondere zu Zersetzungsgasen mit einem hohen Anteil an Methan sowie höheren Kohlenwasserstoffen in geringeren Mengen. Gleiche Verhältnisse werden bei den früher üblichen Müllkippen, insbesondere auch in »wilden Müllkippen« (unkontrollierte und ungeordnete Ablagerung von Abfallstoffen) angetroffen, die durch häufiges Befahren der Oberfläche stark verdichtet werden, wodurch eine gute Durchlüftung verhindert wird.

Die besondere Gefährlichkeit von Zersetzungsgasen aus Abfallablagerungen resultiert aus dem hohen Anteil an Methangas (bis 70 Volumprozent), das zusammen mit Luft hochexplosive Gasgemische bilden kann. (Explosionsgrenze von CH₄ in Luft 5,3-13,9%). Wissenschaftliche Untersuchungen der letzten Zeit ermöglichten eine zuverlässige .Abschätzung der Methangasmengen, die unter anaeroben Bedingungen in Hausmüllablagerungen anfallen können. Als Richtwert kann gelten, daß aus einem Kubikmeter Hausmüll 35-40 Kubikmeter Methangas im Rahmen anaerober Abbauprozesse freigesetzt werden können.

Die spätere gezielte Nutzung eines für die Ablagerung von Abfallstoffen verwendeten Geländes ist im Hinblick auf die zum Teil jahrzehntelang ablaufenden Abbauprozesse in einem Deponiekörper langfristig in Frage stellt.

Schon die einfache Begrünung bzw. Rekultivierung eines Deponiegeländes stößt auf allergrößte Schwierigkeiten, wenn Zersetzungsgase mit einem entsprechenden Anteil an Methan in die Vegetationszone (Wurzelbereich) eindringen.

Innerhalb kürzester Frist kommt es zu Wachstumshemmungen und alsbald zum Totalausfall der Vegetation. Noch problematischer ist unter diesem Aspekt die Nutzung eines früheren Deponiegeländes für Bebauungszwecke (Gartenkolonien, Sportanlagen, Ausflugslokale, Campingplätze).

Explosionsunfälle sind bereits aufgetreten.

Ziel der geordneten Ablagerung ist jedoch die schadlose Integration von Abfallstoffen in ein bestehendes Landschaftsgefüge mit der Möglichkeit einer baldigen, gezielten Nutzung des Geländes nach Abschluß des Deponiebetriebes insbesondere zum Zwecke der Naherholung. Unter diesem Gesichtspunkt kommt dem Gashaushalt und der Entgasung von Abfallablagerungen besondere Bedeutung zu. Ein Gleiches gilt für die Sanierung von bisher ungeordnet angelegten Abfallplätzen (Müllkippen und »wilde Müllablagerungen«). Bei der Umlagerung von Abfallstoffen auf solchen Plätzen sowie bei Planierarbeiten können durch Freiwerden von Methan explosible Gemische entstehen, die das Personal und Baufahrzeuge erheblich gefährden. Aus diesem Grunde ist eine vorangehende Entgasung von Abfallablagerungen in jedem Einzelfalle unabdingbar.

Verfahren und Vorrichtungen zum Verhindern der Schadwirkung von Zersetzungsgasen aus Abfalldeponien sind bisher nicht bekannt. Der Erfindung liegt _b5 die Aufgabe zugrunde, den Gashaushalt einer bereits abgeschlossenen oder auch in Betrieb befindlichen Deponie bzw. Müllkippe unter Kontrolle zu halten, damit die Schadwirkung von unkontrolliert austreten-

den Zersetzungsgasen zu verhindern und einen reibungslosen Deponiebetrieb sowie eine spätere Nutzung des Deponiegeländes zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zersetzungsgase mit Hilfe von in die Abfallablagerungen der Deponie niedergebrachten Entnahmesonden, die mit der Unterdruckseite einer Gasfördereinrichtung verbunden sind, aus dem Gaseinzugsgebiet abgesaugt und einer Einrichtung zur schadlosen Beseitigung der Gase zugeführt werden. Durch Anwendung dieses Verfahrens wird im vorhandenen Porenraum einer Deponie eine Unterdruckzone aufgebaut, in die die in den Abfallablagerungen befindlichen Zersetzungsgase bevorzugt einströmen (Vorgabe eines Zwangsweges). Durch das Absaugen lassen sich kurzfristig und kontinuierlich große Gasmengen aus den Abfallablagerungen entfernen und einer schadlosen Beseitigung zuführen.

Die aus dem Gaseinzugsgebiet abgesaugten Zersetzungsgase bzw. deren brennbare Bestandteile werden nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung durch Abfackeln schadlos beseitigt. Durch diese Maßnahme werden die meist mengenmäßig vorherrschenden brennbaren Komponenten sowie eventuelle Geruchsbildner (Zwischenabbauprodukte aus den anaeroben Prozessen) der Zersetzungsgase schadlos beseitigt.

Die aus dem Gaseinzugsgebiet geförderten Zersetzungsgase können infolge hoher Temperaturen in den Abfallablagerungen mit Wasserdampf sowie darin befindlichen Partikeln befrachtet sein. Bei Zersetzungsgasen aus unverdichtet angelegten Deponien sowie aus Abfallablagerungen, bei denen die anaeroben Abbauprozesse im Abklingen begriffen sind, ist der Anteil der brennbaren Komponenten in den Zersetzungsgasen geringer. Eine schadlose Beseitigung durch Verbrennen wird durch diese Tatsachen erschwert. Um diesen Problemen zu begegnen, werden die abgesaugten Zersetzungsgase nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorbehandelt; insbesondere gereinigt, angereichert und separiert.

Die für die Durchführung des Verfahrens erforderliche Verfahrenstechnik wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, bei der die Zersetzungsgase über in die Abfallablagerungen einer Deponie einbringbare Gasentnahmesonden, eine mit diesen über Leitungen saugseitig verbundene Pumpe, Druckbehälter zum Sammeln des geförderten Gasgemisches einer Vorrichtung zur schadlosen Beseitigung zugeführt werden. Durch diese Vorrichtung wird im Porenraum einer Deponie ein Zwangsweg für die Zersetzungsgase aufgebaut. Die Zersetzungsgase werden mit Hilfe von Absaugpumpen (z. B. Saugkompressor, Sauggebläse) gefördert und über Druckbehälter zum Sammeln des geförderten Gasgemisches einer Vorrichtung zur schadlosen Beseitigung zugeführt.

Die über die Gasfördereinrichtung abgesaugen Zersetzungsgase werden nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung in einer Vorrichtung zum Abfakkeln schadlos beseitigt. Die Vorrichtung zum Abfakkeln wird gebildet von einem Flammenrohr, einer Zündanlage und einer Einrichtung zur Flammenüberwachung. Durch diese Vorrichtung wird sichergestellt, daß die aus Abfallablagerungen geförderten Zersetzungsgase bzw. ihre brennbaren Komponenten schadlos beseitigt und in schadloser Form an die Atmosphäre abgegeben werden.

Um einen optimalen Wirkungsgrad der Vorrichtung sicherzustellen, die Gasfördereinrichtung gegen Korrosion zu schützen und einen kontinuierlichen Verbrennungsprozeß in der Abfackelvorrichtung sicherzustellen, werden der Gasförderpumpe nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung Einrichtungen zum Behandeln der Zersetzungsgase wie Vorabscheider, Filter, Kühler, Kondensatabscheider und Trockner vor- bzw. nachgeschaltet. Mit Hilfe dieser Einrichtungen können die Zersetzungsgase vor Eintritt

ίο in die Gasfördereinrichtung von Ballaststoffen wie z. B. Wasserdampf und anderen Partikeln gereinigt werden oder vor Eintritt in die Abfackelvorrichtung gefiltert, angereichert und separiert werden.

Um die Vorrichtung vor äußeren Einflüssen wie Witterung, aber auch Beschädigung zu schützen, wird dieser Schutz nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung durch die bauliche Anordnung eines geschlossenen, schlagfesten Gehäuses gewährleistet. Dieses Gehäuse gestattet eine standortunabhängige Aufstellung der Gasförderungseinrichtung mit allen zusätzlichen Gasbehandlungseinrichtungen.

Ein AusführungsbeispieJ des Gegenstandes der Erfindung wird durch die Zeichnung veranschaulicht. Sie zeigt die Vorrichtung von vorn mit teil weisem Schnitt. Die Vorrichtung besteht aus einer oder mehreren perforierten oder geschlitzten Fördersonden 1, dem Sondenabsperrschieber 2, der Ansaugleitung 3 mit Kompensator, dem Vorabscheider 4 mit automatischem Kondensatablaß und dem Füllstandsrnes-

iü ser S; dem Trockenfilter 6, der Pumpen-Kompressoreneinheit 7, der Kühleinheit 8, dem automatischen Kondensatabscheider 9, der Trocknungseinheit 10, dem Dreiwege-Magnetventil 11, der Druck-Sammelbehälter 12e + 126 mit Überdruckventilen 13« + 13b, den Kontaktmanometern 14a + 14£> mit dem Kontaktrelais ISo + 15 b, den Reduzierventilen 16a + 16b, den Magnetventilen 17a + 17h, dem Gasmengenzähler 18, der Flammenrückschlagsperre 19, der Auslaßleitung 20 mit Kompensator, dem Flammenrohr 21, der Zündanlage 22, der Flammenüberwachung 23, dem Gehäuse 24, der Verankerung 25, dem elektrischen Anschluß 26 und der Blitzschutzanlage 27.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch die Sonden 1 das Gasgemisch gefördert und über die Ansaugeleitung 3 mit Kompensator — zum Ausgleich von Bodensetzungen - dem Vorabscheider 4 zugeleitet. Im Vorabscheider 4 ist ein Füllstandsmesser 5 installiert, welcher bei Vollaufen der Sonde durch Wasser die Anlage abschaltet. Das Gasgemisch wird durch den Trockenfilter 6 von Verunreinigungen gesäubert und gelangt in die Pumpen-Kompressoreinheit 7, durch die das Gasgemisch angesaugt und verdichtet über die Kühleinheit 8 gekühlt und den Kondensatabscheider 9 entwässert vom Dreiwege-Magnetventil 11 gesteuert in den Druck-Sammelbehälter 12a gelangt. Bei Erreichen des auf dem Kontaktmanometer 14a eingestellten Maximaldruck wird über das Kontaktrelais 15a das Magnetventil 17a geöffnet und die Zündanlage 22 eingeschaltet; gleichzeitig schaltet das Dreiwege-Magnetventil 11 auf den Drucksammelbehälter 12b um. Das verdichtete Gasgemisch wird über den automatischen Kondensatabscheider 9, die Trocknungseinheit 10, das Reduzierventil 16a, das geöffnete Magnetventil 17a, den Gasmengenzähler 18, der Flammenrückschlagsperre 19 und der Auslaßleitung 20 dem Flammenrohr 21 zugeführt, wo es durch die Zündanlage

22 abgefackelt wird.

Nach erfolgter Zündung schaltet die Flammenüberwachung 23 die Zündanlage 22 ab, schaltet sie jedoch bei geöffnetem Magnetventil 17a oder 17b sofort wieder ein, wenn aus irgendeinem Grund die Flamme verlöschen sollte.

Durch den Wechsel - Druck-Sammelbehälter 12a wird befüllt- Druck-Sammelbehälter 12b gibt ab und umgekehrt - ist der kontinuierliche Betrieb der Vorrichtung gewährleistet.

Die Vorrichtung ist in einem verschließbaren, schlagfesten Gehäuse 24 installiert, welches durch die Verankerung 25 mit dem Erdboden verbunden wird. Die Aggregate sind explosionsgeschützt ausgeführt und werden über einen elektrischen Anschluß 26 mit Volt 50 Hz versorgt. Gegen Blitzschlag ist die Vorrichtung durch eine installierte Blitzschutzanlagc geschützt.

Literaturangabe:

1. Dr. Pierau, H.: Über den Einfluß von Zersetzungsgasen bei der Ablagerung von Siedlungsabfällen. 1971, Kommunalwirtschaft 1,

ίο S. 11-22.

2. Merkblatt: Die geordnete Ablagerung (Deponie) fester und schlammiger Abfälle aus Siedlung und Industrie, 1969, Bundesgesundheitsblatt. 12. Jahrgang 122 S. 362-370.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verhindern der Schadwirkung von Zersetzungsgasen aus Abfalldeponien, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzungsgase mit Hilfe von in die Abfallablagerungen der Deponie niedergebrachte Entnahmesonden, die mit der Unterdruckseite einer Gasfördereinrichtung verbunden sind, aus dem Gaseinzugsgebiet abgesaugt und einer Einrichtung zur schadlosen Beseitigung der Gase zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Gaseinzugsgebiet der Deponie abgesaugten Zersetzungsgase bzw. deren brennbare Bestandteile abgefackelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Gaseinzugsgebiet der Deponie abgesaugten Zersetzungsgase vorbehandelt, insbesondere gereinigt, angereichert und separiert werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch in Abfallablagerungen der Deponie einbringbare Gasentnahmesonden, eine mit diesen über Leitungen saugseitig verbundene Pumpe, Druckbehältern zum Sammeln des geförderten Gasgemisches und eine Vorrichtung zur schadlosen Beseitigung.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Zersetzungsgase oder ihre brennbaren Bestandteile abgefackelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Abfackeln von einem Flammenrohr, einer Zündanlage und einer Einrichtung zur Flammenüberwachung gebildet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasförderpumpe Einrichtungen zum Behandeln der Zersetzungsgase, wie Vorabscheider, Filter, Kühler, Kondensatabscheider und Trockner vor- bzw. nachgeschaltet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasförderpumpe mit den verschiedenen Gasbehandlungseinrichtungen von einem geschlossenen, schlagfesten Gehäuse geschützt wird.