DE3534094A1 - Eindampfung von sickerwasser aus muell-deponien - Google Patents

Eindampfung von sickerwasser aus muell-deponien

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eindampfung von Sickerwasser aus Müll-Deponien unter Nutzung des Faulgases dieser Deponien sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Sickerwasser aus Mülldeponien ist ein Abwasser, das aufgrund des Umweltschutzes eine besondere Beachtung bedarf. Zum überwiegenden Teil ist das Sickerwasser Regenwasser, das durch die Deponie gesickert ist, dabei aus dem Müll lösbare Bestandteile aufnahm, um am Fuße der Deponie aus dieser auszutreten. Die aus dem Müll gelösten Bestandteile sind größtenteils schädlich für das Grundwasser, so daß das Sickerwasser nicht in den Erdboden versickern darf, weil es sonst das Grundwasser gefährden würde. Aus diesem Grund wird das Sickerwasser der Deponien aufgefangen und in der Regel zur Reinigung in Kläranlagen gebracht. Wegen der Lage der Deponien und der Kläranlagen zueinander ist es in den meisten Fällen nicht möglich, das Sickerwasser direkt den Kläranlagen zuzuleiten. Noch aufwendiger wäre, für die Deponien eine spezielle Kläranlage zu bauen. Aus diesen Gründen wird das Sickerwasser, was aus den Deponien aufgefangen wird, mit Tankwagen zu den Kläranlagen gebracht, was ein aufwendiges und kostenintensives Verfahren ist.
Aus den Mülldeponien fallen neben dem Sickerwasser auch Gase an, die bei der Verrottung und Zersetzung der Abfälle entstehen. Diese Gase enthalten zum überwiegenden Teil CO₂ und CH₄. Die Gase besitzen damit aufgrund des Methananteils einen Heizwert, der durchaus zur Eindampfung der Sickerwässer herangezogen werden kann. Dieses geschieht bereits, wobei das Deponiegas direkt zur Verdampfung des Sickerwassers verbrannt wird. Es gibt auch Verfahren, nach denen das Sickerwasser in den Verbrennungsraum eingespritzt wird (Aspekte der Verdampfung von Sickerwasser aus Mülldeponien mit Hilfe von Deponiegas, Müll und Abfall, 11/82, Seite 314 bis 320). Die Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen ist deshalb nicht gewährleistet, weil das Sickerwasser jahreszeitlich bedingt in unterschiedlichen Mengen anfällt, während das Faulgas in etwa gleichbleibender Menge zur Verfügung steht. Außerdem treten bei der herkömmlichen Heißverdampfung, beispielsweise in Dünnschicht- oder Fallfilmverdampfern, Probleme mit Verkrustungen durch auskristallisierende Salze auf.
Aufgabe dieser Erfindung ist es deshalb, den Transport des Sickerwassers durch Eindampfung unter optimaler Nutzung des Faulgases wesentlich zu vereinfachen und zu verbilligen. Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Verfahrensmerkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, unabhängig von der anfallenden Menge des Sickerwassers, das Faulgas optimal zu verwerten. Dazu wird das Faulgas zunächst zur Stromerzeugung genutzt. Der anfallende Strom dient zum Betreiben der Maschinen der Eindampfanlage und der überschüssige Teil wird ins Netz der Stromversorgungsunternehmen gespeist. Die bei der Stromerzeugung anfallende Wärme wird zur Eindampfung des Sickerwasser genutzt. Das Faulgas wird nach diesem Verfahren vorteilhafterweise vollständig verwertet und liefert bei dem Verstromungsprozeß eine gleichbleibende Menge von Wärme. Diese Wärmemenge steht zur Sickerwassereindampfung stets gleichbleibend zur Verfügung, unabhängig von der anfallenden Menge des Sickerwassers.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die bei der Stromerzeugung anfallende Wärme auf ein Wärmeträgermedium übertragen, das über einen Wärmetauscher im Kreislauf geführt wird. Das Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser oder Öl, erreicht keine so hohe Temperatur, daß es zur Verdampfung des Sickerwassers kommt. Dadurch treten im Wärmetauscher keine Verkrustungen auf. Die Wärme des Wärmeträgermediums heizt das Sickerwasser so weit auf, daß es in der Ausdampfkammer aufgrund des dort herrschenden Vakuums zu einer Verdampfung kommt. Bei dieser Verfahrensweise ist die Ausnutzung des Faulgases höher, als wenn das Faulgas direkt zur Eindampfung des Sickerwassers herangezogen würde.
Das Verfahren sieht weiterhin vor, daß das Sickerwasser in einer Ausdampfkammer durch Niedertemperatur- Entspannungsverdampfung im Vakuum eingedampft wird. Die Eindickung des Sickerwassers durch Entspannungsverdampfung im Vakuum bei niedrigeren Temperaturen als der Siedetemperatur bei Normaldruck hat gegenüber der bekannten Verdampfung bei Normaldruck und der entsprechenden Siedetemperatur den großen Vorteil, daß Wärme auch bei einem niedrigen Temperaturniveau genutzt werden kann. Damit genügt die bei der Stromerzeugung mit Hilfe von Faulgas anfallende Wärme zur Sickerwasser-Eindampfung. Die Niedertemperatur-Entspannungsverdampfung weist gegenüber der bekannten Fallfilm- oder Dünnschichtverdampfung außerdem den Vorteil auf, daß eine Verkrustung auf heißen Wänden durch auskristallisierende Salze nicht erfolgen kann.
Das Verfahren sieht weiterhin vor, daß das in der Ausdampfkammer nicht verdampfte Sickerwasser über den Wärmetauscher im Kreislauf geführt wird. Das Sickerwasser, das von der Deponie kommt, wird direkt in die Ausdampfkammer gesprüht. Dabei wird bereits ein Teil des eingesprühten Wassers aufgrund des herrschenden Vakuums verdampfen. Die Verunreinigungen und eingedicktes Sickerwasser sammeln sich in einer Absetzsspitze. Das dadurch bereits vorgereinigte Sickerwasser wird oberhalb der sich absetzenden Verunreinigungen abgepumpt und durch den Wärmetauscher geleitet. Die Gefahr eines Zusetzens des Wärmetauschers durch die bereits abgeschiedenen Verunreinigungen wird somit verhindert. Das Abpumpen des Sickerwassers aus der Absetzspitze der Ausdampfkammer gewährleistet weiterhin vorteilhaft eine kontinuierliche Aufgabe von Sickerwasser in stets gleichbleibender Menge in den Wärmetauscher.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das eingedickte Sickerwasser aus der Ausdampfkammer im Kreislauf geführt und dabei das Konzentrat abgetrennt wird. Damit wird vorteilhaft sichergestellt, daß das bereits in der Absetzspitze voreingedickte Sickerwasser nochmals von einem erheblichen Anteil an Flüssigkeit befreit wird, die in die Ausdampfkammer zurückgeführt wird. Damit fällt nur eingedicktes Sickerwasser, das Konzentrat, für den Transport in die Kläranlagen an.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die bei der Eindampfung des Sickerwassers anfallenden Brüden in einem Kondensator so weit abgekühlt werden, daß die kondensierbaren Gase von den nicht kondensierbaren getrennt werden. Die kondensierbaren Gase werden im Kondensator durch Einsprühen von Wasser abgekühlt und als Kondensat niedergeschlagen, die nicht kondensierbaren Gase über die Vakuumpumpe abgezogen. Da die nicht kondensierbaren Gase Geruchsstoffe enthalten, können dieses Gase entweder dem Faulgas beigemischt oder in die Deponie zurückgeleitet werden. Das Kondensat wird im Kreislauf gepumpt und über einen Kühlturm geleitet, wobei ein Teil kontinuierlich abgezogen wird.
Im folgenden wird anhand von einem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit seinen weiteren Vorteilen näher erläutert.
Die Figur zeigt in vereinfachter Form ein Anlagenschema der erfindungsgemäßen Anlage. Entsprechend dem Anlagenschema wird Faulgas 1 aus der Deponie abgesaugt und einer Verbrennungskraftmaschine 2 zugeführt. Diese Verbrennungskraftmaschine kann ein Kolbenarbeitsmotor sein oder eine Gasturbine. Die Verbrennungskraftmaschine ist mit einem Generator 2′ gekoppelt, der Strom erzeugt. Der Strom wird zum Betrieb der Maschinen der Eindampfanlage genutzt, der überschüssige Strom in das Netz der Stromversorgungsunternehmen gespeist.
Da die Verbrennungskraftmaschine gekühlt werden muß, fällt heißes Kühlwasser an, das mit einer Kühlwasserpumpe 3 durch den Kühlkreislauf 4 gepumpt wird. Statt Kühlwasser kann auch jedes andere Wärmeträgermedium, beispielsweise Öl, genommen werden. In den Kühlkreislauf 4 ist ein Wärmetauscher 5 geschaltet. Durch diesen Wärmetauscher fließt das aufzuheizende Sickerwasser.
Das Sickerwasser 6 wird von der Deponie kommend mit einer Pumpe 7 der Ausdampfkammer 8 zugeführt. Mit Hilfe eines Kontrollgerätes 9′ wird, entsprechend dem Wasserstand in der Ausdampfkammer 8, über einen Schieber 9 der Zufluß des Sickerwassers 6 in die Ausdampfkammer geregelt.
Aufgrund des in der Ausdampfkammer herrschenden Vakuums wird bereits ein Teil des eingepumpten Sickerwassers 6 verdampfen, der größte Teil jedoch sich in einer Absetzspitze 24 der Ausdampfkammer sammeln. Aus der Absetzspitze 24 wird über eine Leitung 10 mit einer Pumpe 11 das sich ansammelnde Sickerwasser in den Wärmetauscher 5 gepumpt. Dort entzieht es dem bis zu 90° heißen Kühlwasser die Wärme und wird auf eine Temperatur unterhalb des Siedepunktes bei Normaldruck erhitzt in die Ausdampfkammer 8 zurückgeleitet, wo es aus speziellen Düsen ausströmt und durch die plötzliche Entspannung in dem dort herrschenden Vakuum verdampft. Das zur Verdampfung erforderliche Vakuum bei der Entspannung in den Düsen wird über die Temperatur des aus dem Kühlturm 17 kommenden Kühlwassers eingestellt, das in einen Mischkondensator 14 eingesprüht wird.
Die Verunreinigungen im Sickerwasser sowie das eingedickte Sickerwasser sammeln sich in der Absetzspitze 24 der Ausdampfkammer 8. Trotz des herrschenden Vakuums verdampfen sie nicht.
Nach der Entspannungs-Verdampfung verlassen die mit Wasserdampf gesättigen Brüden die Ausdampfkammer 8 durch einen Tröpfchenabscheider 12 und werden über die Brüdenabzugsleitung 13 dem Mischkondensator 14 zugeführt. Dort erfolgt eine Abscheidung der kondensierbaren von den nicht kondensierbaren Gasen. Die kondensierbaren Gase werden durch eingesprühtes Wasser so stark abgekühlt, daß sie sich durch Kondensation verflüssigen. Das aber noch warme Kondensat wird über eine Leitung 15 mittels einer Pumpe 16 einem Kühlturm 17 zugeführt. Über eine Regeleinrichtung 30′ wird die den Kühlturm 17 beaufschlagende Kondensatmenge geregelt. Überschüssiges Kondensat kann über ein Ventil 30 und die Leitung 18 in die Kanalisation geleitet werden.
Das Kondensat wird in dem Kühlturm 17 so weit abgekühlt, daß es als Kühlwasser für den Mischkondensator 14 genutzt werden kann. Mit einer Pumpe 19 wird das abgekühlte Kondensat über eine Rücklaufleitung 20 dem Mischkondensator 14 zugeführt.
Die nicht kondensierbaren Gase werden über die Abluftleitung 21 mit Hilfe einer Vakuumpumpe 22 abgezogen. Da die nicht kondensierbaren Gase in der Regel geruchsbelästigende Stoffe enthalten, werden sie über eine Leitung 23 entweder in die Deponie zurückgeleitet oder dem Faulgas zur Verbrennung beigemischt. Damit treten keine die Umwelt belastenden Stoffe aus der Anlage aus.
Das in der Absetzspitze 24 der Ausdampfkammer 8 sich ansammelnde Konzentrat des Sickerwassers wird mit einer Pumpe 25 durch eine Leitung 26 einem Hydrozyklon 27 zugeführt. In diesem Hydrozyklon 27 wird das Konzentrat des Sickerwassers noch weiter eingedickt. Der Überlauf wird über eine Leitung 29 in die Ausdampfkammer 8 zurückgeführt. Das eingedickte Sickerwasser sowie abgesetzte Verunreinigungen fließen aus der Zyklonspitze durch eine Austragsleitung 28 kontinuierlich ab. Es kann in bereitgestellte Tanks zum Abtransport in die Kläranlage gefüllt werden oder in andere Auffangbehälter oder -becken.
Die in dem Zyklon 27 vorgenommene Eindickung kann auch durch jede andere Vorrichtung zur Eindickung von Dünnschlämmen vorgenommen werden, beispielsweise durch Separatoren oder Zentrifugen.
Eine Behandlung des Sickerwasserkonzentrats vor Ort, beispielsweise zur weiteren Eindickung oder chemischen Behandlung, kann unabhängig von dieser Anlage in einem weiteren Schritt erfolgen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Eindampfung von Sickerwasser aus Müll-Deponien unter Nutzung des Faulgases dieser Deponien, dadurch gekennzeichnet, daß das Faulgas zur Stromerzeugung genutzt wird, wobei der anfallende Strom sowohl zum Betreiben der Maschinen der Eindampfanlage herangezogen als auch ins Netz der Stromversorgungsunternehmen gespeist wird und daß die bei der Stromerzeugung anfallende Wärme zur Eindampfung des Sickerwassers genutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Stromerzeugung anfallende Wärme auf ein Wärmeträgermedium übertragen wird, das über einen Wärmetauscher im Kreislauf geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium im Wärmetauscher seine Wärme auf das Sickerwasser überträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sickerwasser in einer Ausdampfkammer durch Niedertemperatur- Entspannungsverdampfung im Vakuum eingedampft wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Ausdampfkammer nicht verdampfte Sickerwasser über den Wärmetauscher im Kreislauf geführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eingedickte Sickerwasser aus der Ausdampfkammer im Kreislauf geführt und dabei das Konzentrat abgetrennt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Eindampfung des Sickerwassers anfallenden Brüden in einem Kondensator so weit abgekühlt werden, daß die kondensierbaren Gase von den nicht kondensierbaren getrennt werden.
8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbrennungskraftmaschine (2) zur Verbrennung des Faulgases (1) mit einem Generator (2′) zur Stromerzeugung gekoppelt ist, und daß der Kühlkreislauf (4) der Verbrennungskraftmaschine mit einem Wärmetauscher (5) verbunden ist, der seinerseits über Leitungen (10) mit der Ausdampfkammer (8) in Verbindung steht.
9. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdampfkammer (8) eine Absetzspitze (24) aufweist, die mit einer Abscheidevorrichtung (27) für das Konzentrat, vorzugsweise einem Hydrozyklon, verbunden ist.
10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdampfkammer (8) eine Brüdenabzugsleitung (13) aufweist, die über einen Kondensator (14) mit einer Vakuumpumpe (22) verbunden ist.
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