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Mülldeponie zur Gewinnung von Zersetzungsgasen
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Die Erfindung betrifft eine Mülldeponie mit Kanälen zur Ein- oder
Ableitung der entstehenden Zersetzungsgase nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei der Lagerung von Müll entstehen durch Verrottung Zersetzungsgase,
die zu einem großen Teil aus Methangas bestehen. Methan ist ein brennbares Gas,
das,in bestimmtem Verhältnis mit Sauerstoff gemischt, ein explosives Gemisch entstehen
läßt. Entweicht dieses Gas unkontrolliert, so stellt es eine permanente Explosionsgefahr
dar; außerdem hat es die Eigenschaft, wenn es in größeren Mengen ins Erdreich gelangt,
Pflanzen zu schädigen. Deshalb bemüht man sich seit einiger Zeit, diese Zersetzungsgase
abzuführen und sie entweder abzufackeln oder energetisch nutzbar zu machen.
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Es ist bekannt, die Zersetzungsgase über Gasenthahmesonden abzusaugen.
Bei einem dieser Verfahren (DE-OS 31 31 100) wird der Müll in durch weitgehendst
gasdichte Absperrfolien getrennten, übereinanderliegenden horizontalen Schichten
gewisser Höhe gelagert. Diese Schichten sind jeweils von einem horizontalen Rigolen-Netz
(Kieskanäle) durchzogen, welches an ein senkrechtes Rohrsystem angeschlossen ist,
das die Gasabsaugung jeder einzelnen Schicht getrennt ermöglicht.
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Nachteilig bei dieser bekannten Mülldeponie ist, daß Zersetzungsgas
seitlich entweichen kann, was schädigende Wirkung auf die umgebenen Böden hat. Ebenso
kann Sauerstoff aus benachbarten Böden in die Deponieschichten gelangen. Da Sauerstoff
die Lebensbedingungen der Methanbaktieren schädigt, führt dies zu einer verminderten
Methanproduktion, was wiederum den Verrottungsprozeß verlangsamt und die wirtschaftliche
Nutzung der Zersetzungsgase erschwert, da der Methangehalt derselben absinkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden,
und die Deponie so aufzubereiten, daß die beim Deponieren von Müll entstehenden
Zersetzungsgase vollständig aufgefangen, gespeichert und bei Bedarf abgesaugt werden
können, um sie mit hohem Wirkungsgrad nutzen zu können. Ferner liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Deponie zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Mülldeponie mit den Merkmalen des Oberbegriffes
dadurch gelöst, daß mindestens ein Teil des eingelagerten Mülls von einer gasdichten
Schicht, kammerartig, allseits umschlossen ist.
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Um den gesamten, bei einer Mülldeponie anfallenden Müll in Kammern
lagern zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, mehrere dieser Kammern sowohl
über als auch nebeneinander anzuordnen, so daß die ganze Mülldeponie von mehreren
solcher Kammern gebildet wird, die gegeneinander gasdicht abgeschottet sind.
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Eine konstruktiv einfache und daher wirtschaftliche Form zur Ausbildung
einer solchen Kammer besteht darin, daß die, die Kammer abschließende, gasdichte
Schicht aus einer beispielsweise verschweißten oder verklebten Folie besteht. Erfindungsgemäß
ist vorgesehen, zwischen Müll
und Folie eine weitere Schicht, z.
B. aus Kies, vorzusehen, die gasdurchlässig ist und eine gewisse Filterwirkung hat.
Außerdem hat diese Schicht die Aufgabe, den Innendruck des Mülls gleichmäßig auf
die Foliezu verteilen und diese vor mechanischen Schäden zu schützen.
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Um die Zersetzungsgase aus der Kammer absaugen zu können, befinden
sich in der gasdurchlässigen Schicht im Abstand geschlitzte oder perforierte Rohrer
die an mindestens einer Stelle mit einem aus der Kammer herausführenden Fördersystem
verbunden sind. Hierdurch ist ein Ein- oder Ableiten von Zersetzungsgasen jederzeit
möglich.
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Da der Verrottungsprozeß vorzugsweise bei erhöhten Temperaturen abläuft,
kann in die gasdurchlässige Schicht ein weiteres Rohrsystem integriert. sein, welches
durch Ein- oder Durchleiten eines flüssigen oder gasförmigen Mediums eine Temperaturänderung
des eingelagerten Mülls bewirkt.
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Um den Wasserhaushalt innerhalb der Kammer regeln zu können, sind
eine Ent- und Bewässerungseinrichtung vorgesehen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorgesehen, eine
oder mehrere dieser Kammern auch als Gasspeicher zu verwenden. Bevorzugt lassen.
sich die Kammern zugleich auch in einfacher Weise bei Nichtbedarf der Zersetzungsgase
als Speicherbehälter nutzen, so daß die Einrichtung gesonderter Speicher entbehrlich
wird.
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Eine als Speicher dienende Kammer muß konstruktiv. nicht besonders
ausgebildet. sein, sie sollte aber, um dem erhöhten Speicherdruck standzuhalten,
vorzugsweise weiter unten im Erdreich angeordnet sein.
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Die Erfindung beschreibt ferner ein Verfahren zur Herstellung einer
solchen Kammerdeponie. Hierzu werden zunächst an den Seiten der geplanten Kammer
Dämme aufgeschüttet, so daß ein wannenartiges Bett entsteht.
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Es ist auch denkbar, dieses wannenartige Bett auszuheben. Dieses Bett
wird anschließend mit Folie gasdicht ausgekleidet, auf welche dann eine Kiesschicht
aufgeschüttet wird. In diese Kiesschicht werden die Rohrsysteme verlegt, wonach
mit dem Auffüllen der Wanne mit Müll begonnen werden kann. Sobald die Wanne mit
Müll gefüllt ist, wird dieser verdichtet und mit einer Kiesschicht abgedeckt. In
dieser Kiesschicht werden wiederum die Teile des oberen Rohrsystems verlegt und
mit dem unteren Rohrsystem, soweit erforderlich, verbunden.
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Danach wird die Wanne mit einer Folie gasdicht abgedeckt, so daß die
oben beschriebene Kammer entsteht.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß ein bei
Mülldeponien übliches, unkontrolliertes Austreten von Zersetzungsgasen verhindert
wird und somit eine davon ausgehende Umweltbelastung weitgehetSt unterbunden wird.
Da beim Absaugen der Zersetzungsgase kein Sauerstoff aus benachbartem Erdreich angesaugt
wird, ist der Methangehalt der aus den Müllkammern stammenden Zersetzungsgasen relativ
hoch, so daß eine wirtschaftliche Nutzung der Gase möglich ist. Zur verbesserten
wirtschaftlichen Nutzung trägt auch die mögliche Speicherfunktion der Kammern bei,
die eine schubweise Entnahme der Zersetzungsgase ermöglicht. Je nach Zusammensetzung
der Zersetzungsgase ist hierbei eine Energieumwandlung über einen Verbrennungsmotor-Generator
oder über eine Dampfturbine mit nachgeschaltetem Generator in elektrische Energie
denkbar. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Verrottungsprozeß
in gewissen Grenzen durch Wärmezu- oder -abfuhr und durch Wasserzu- bzw. -abfuhr
steuerbar wird. Hierdurch ist es möglich, auch im Winter bei niedrigen
Temperaturen
eine etwa gleichbleibende Gasentwicklung zu gewährleisten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend näher erläutert
und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine
bereits mit Erdreich abgedeckte Müllkammer, Fig. 2 einen Vertikalschnitt senkrecht
zu dem in Fig. 1 dargestellten Schnitt längs der Linie Il-Il in Fig. 1, Fig. 3 einen
Vertikalschnitt durch einen Teil einer Mülldeponie in schematischer Darstellung
mit mehreren über- und nebeneinander angeordneten Müllkammern, hierbei übernehmen
die mit X gekennzeichneten Kammern vorzugsweise die Speicherfunktion.
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In den Fig. 1 und 2 ist eine im Schnitt dargestellte gefüllte und
bereits mit Erdreich abgedeckte Müllkammer zu sehen. Hierbei umschließt die Folie
1 den Müll allseits gasdicht. Die Folie, die aus einzelnen aneinandergeschweißten
oder geklebten Bahnen bestehen kann, besteht im wesentlichen aus zwei großen Teilen,
dem Wannenteil 1' und dem Deckel 1", die an ihren überlappenden Enden 2 zusammengeschweißt
sind. Diese Folie umschließt den Müll allseits gasdicht und wird seitlich und nach
unten durch das Erdreich gestützt. Erfindungsgemäß kann die Kammerwandung auch aus
aufgespritztem Kunststoff bzw.
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Beton, Stahl usw. bestehen. Wesentlich ist jedoch eine möglichst dünnwandige
Ausbildung der Wandung, die weniger eine tragende Funktion, sondern in erster Linie
eine dichtende Funktion hat, da der Innendruck durch das seitlich angrenzende Erdreich
3 getragen wird. Zwischen
Müll und Folie befindet sich eine etwa
10 cm bis 40 cm dicke Pufferschicht 4, die im wesentlichen vier verschiedene Funktionen
hat. Sie soll das abzusaugende Gas filtern, gasdurchlässig sein und für eine gleichmäßige
Druckverteilung sorgen; schließlich bildet sie einen mechanischen Schutz für die
Folie und das Rohrsystem. Die Schicht 4 besteht im Ausführungsbeispiel aus Kies,
es sind aber auch andere Materialien denkbar, z. B. Blähton, Kunststoff-Füllmaterial
etc..
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Innerhalb dieser Kies schicht 4 befinden sich im wesentlichen drei
Rohrsysteme: 1. Rohre zum Ein- bzw. Ableiten der Zersetzungsgase.
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Zum Absaugen oder Einleiten der Zersetzungsgase befinden sich längs
der Müllkammer, im Abstand von z. B. 10 m bis 20 m, horizontal verlaufende perforierte
oder geschlitzte Rohre 5. Diese Rohre sind an den Kopfseiten der Kammern mit Rohrverbindern
6 miteinander verbunden, ähnlich wie bei einem Abflußsystem, und münden in mindestens
ein gasdicht durch die Folie geführtes Rohr 7. Dieses Rohr kann wiederum mit einem
Ventil 8 verschlossen bzw. geöffnet werden und ist nachfolgend an ein Fördersystem
9 angeschlossen.
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2. Rohrsystem zur Temperaturbeeinflussung.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kiesschicht von weiteren
Rohren 10 durchzogen, die als Rohrsystem der Temperaturbeeinflussung des Mülls dienen.
Das Rohrsystem ist als geschlossenes Heizungssystem ausgebildet, ähnlich einer Warmwasserheizung
im Haus, und durchzieht die Kiesschicht in langen Heizspiralen. Als Heizung betrieben
wird warmes Wasser durch dieses Rohrsystem gepumpt, welches z. B. durch Verbrennen
der Zersetzungsgase erwärmt wurde. Da dies ein geschlossenes System ist,
ist
es durchaus denkbar, auch andere Medien durch dieses Rohrsystem zu leiten. Auch
kann dieses Heizsystem als offenes System ausgebildet sein, d. h., daß z. B. warmes
Abwasser aus der Industrie direkt in die obere Kiesschicht 4' der Müllkammer gepumpt
wird und das abgekühlte Wasser aus der unteren Schicht 4''' der Müllkammer wieder
abgesaugt wird.
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3. Rohrsystem zur Be- und Entwässerung der Müllkammer.
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Um den Wasserhaushalt in der Müllkammer regeln zu können, ist ein
Be- und Entwässerungssystem 11 vorgesehen. Hierbei liegen die Bewässerungsrohre
11' vorzugsweise am unteren Teil der abdeckenden Kiesschicht 4', so daß das eingeleitete
Wasser von oben nach unten durch den Müll 19 sickert. Das Entwässerungssystem 11"
befindet sich am Boden der unteren Kiesschicht 4"' und besteht aus längs verlegten
Drainagerohren, die das durchgesickerte Wasser über ein Rohrsystem mit angeschlossener
Pumpe nach außen leiten. Auch bei diesem Rohrsystem müssen, wie schon bei den vorher
beschriebenen Systemen, die Rohrdurchführungen durch die Folie gasdicht ausgeführt
sein.
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Die Müllkammer kann sich sowohl in Längs- als auch in Querrichtung
über Entfernungen von 50 m bis 200 m oder mehr erstrecken. Die senkrechte Höhe beträgt
z. B. zwischen 3 m und 8 m. Die Neigung der die Müllkammer seitlich begrenzenden
Dämme soll etwa 1 : 1,5 betragen.
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Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt in stark vereinfachter Darstellung
mehrerer über- und nebeneinander angeordneter Müllkammern 13. Wie die Abbildung
zeigt, kann eine Mülldeponie aus mehreren dieser Müllkammern 13 aufgebaut werden,
was besonders wirtschaftlich ist.
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Die übereinanderliegenden Müllkammern sind durch Erdschichten
getrennt,
um etwaige Setzungsvorgänge in den einzelnen Müllkammern auszugleichen. Vorzugsweise
die inneren Müllkammern 14 können auch als Speicherkammern genutzt werden. Während
in einer der außenliegenden Kammern nur ein Überdruck von 0,1 at sein darf, können
die innenliegenden Speicherkammern 14 mit einem Überdruck von 1 at bis 4 at belastet
werden. Hierdurch wird es möglich, ohne konstruktive Veränderung der Kammer diese
als Gasspeicher zu nutzen, indem man Gas, welches nicht benötigt wird, z. B. aus
anderen Müllkammern, in diese Speicherkammern hineinpumpt.
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Um eine oben beschriebene Müllkammer aufzubauen, geht man wie folgt
vor: Ausgehend von planiertem Gelände 17, wie es die in den Fig. 1, 2 und 3 gestrichelte
Linie darstellt, werden seitlich der geplanten Müllkammer Dämme 12 aufgeschüttet.
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Diese Dämme können aus Bauschutt, Erdreich oder ähnlichem bestehen,
wobei auf das nötige Böschungsverhältnis von etwa 1 : 1,5 zu achten ist. Nach Aufschütten
dieser Dämme entsteht ein wannenartiges Bett. Es ist erfindungsgemäß auch denkbar,
dieses wannenartige Bett dadurch zu schaffen, daß man den Innenraum aus dem vorhandenen
Erdreich aushebt. Da sich eine Mülldeponie normalerweise von unten nach oben aufbaut,
wird der erste Fall hauptsächlich zur Anwendung gelangen. Die so entstandene Wanne
wird mit Folienbahnen ausgelegt, die an ihren überlappenden Seiten miteinander verschweißt
oder verklebt werden. Als vorteilhaft erweist sich, die auf den Dämmen liegenden
Folienenden 18 im Erdreich 12 zu befestigen, um ein Abrutschen der Folie 1' beim
Auffüllen der Wanne zu verhindern. Danach werden die untere 4' " und die seitliche
4" Kiesschicht aufgebracht.
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In die Kiesschicht werden sodann die Rohrsysteme zur Ein- und Ableitung
der Zersetzungsgase 5, zur Temperaturregelung 10 und zur Be- und Entwässerung 11
gelegt.
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Hiernach kann bereits mit dem Auffüllen des Mülls 19 begonnen werden.
Nachem die Wanne mit Müll gefüllt ist, muß dieser verdichtet werden, um ein späteres,
allzu starkes Einsinken der Müllkammer zu verhindern. Nach dem Abdecken des Mülls
mit der oberen Kiesschicht 4' werden die noch fehlenden Rohre in diese Schicht verlegt
und mit den übrigen Rohrsystemen verbunden. Die aus mehreren Bahnen bestehende Deckelfolie
1" wird auf die obere Kiesschicht 4' aufgelegt und an den flanschartig ausgebildeten
Uberlappungsenden 2 gasdicht verschweißt. Gleichzeitig werden sämtliche Rohrdurchführungen
7 durch die Folie gasdicht ausgeführt. Die so entstandene Müllkammer wird mit einer
Erdschicht 20 abgedeckt. Die abdeckende Erdschicht dient dazu, Setzungsvorgänge
innerhalb der Kammer auszugleichen und die Druckstabilität der Kammer zu erhöhen.
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Um weiteren Müll zu deponieren, können neue.Kammern auf gleicher Ebene
neben der geschaffenen Müllkammer entstehen, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Hierbei
können vorteilhaft die schon vorhandenen Dämme 12 genutzt werden.
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Wenn die Ebene 17 mit Müllkammern gefüllt ist, kann man in der nächsten
Ebene 21 neue Müllkammern errichten.
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Durch das Aufstocken mehrere Ebenen entstehen die so vorteilhaft als
Speicher nutzbaren Speicherkammern 14. In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die auf der vierten Ebene angelegten Kammern 15, 16 zu sehen. Dabei stellt
15.eine gefüllte, aber noch nicht mit Erde abgedeckte Kammer dar, während 16 eine
gerade zu befüllende Kammer zeigt. Die in Fig. 3 nicht eingezeichneten, nach oben
oder seitlich herausgeführten Versorgungsrohre der drei Rohrsysteme werden vorzugsweise
nicht zusammengeschlossen, um die Ver- bzw. Entsorgung jeder einzelnen Kammer getrennt
zu ermöglichen.
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