DE3941431A1 - Verfahren und anlage zur deponiegas- und sickerwasserentsorgung - Google Patents
Verfahren und anlage zur deponiegas- und sickerwasserentsorgungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Deponiegas- und
Sickerwasserentsorgung von Mülldeponien und eine Anlage zur
Durchführung des Verfahrens, mittels der Deponiegas ver
brannt und Sickerwasser durch Umkehrosmose gereinigt wird.
Es ist bekannt, zur Deponiegasentsorgung von Mülldeponien
das Deponiegas z. B. über Brunnen abzuziehen und zu verbren
nen. Da eine reine Abfackelung den Energieinhalt des De
poniegases nicht ausnutzt, ist bereits vorgeschlagen worden,
das Deponiegas zum Antrieb von Gasmotoren oder Gasturbinen
zu verwenden, die mittels Generatoren elektrischen Strom
erzeugen. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, daß im Depo
niegas enthaltene aggressive Gasbestandteile in den Gasmo
toren und Gasturbinen zu Korrosionsschäden führen, so daß
diese relativ oft gewartet werden müssen. Ein weiterer Nach
teil besteht darin, daß ebenso wie bei der reinen Abfacke
lung von Deponiegas im Abgas noch umweltgefährdende Bestand
teile enthalten sind, die die Atmosphäre belasten. Bei in
Deponien anfallendem Sickerwasser besteht die Gefahr, daß
dieses mit umwelt- und gesundheitsschädlichen Stoffen wie
Schwermetallen und dergleichen befrachtet wird und aus der
Bodenwanne der Deponie in das Grundwasser gelangt. Da hier
durch unkontrollierbare Beeinträchtigungen des Grundwassers
und des Trinkwassers eintreten können, sind bereits Verfah
ren zur Sickerwasseraufbereitung eingesetzt worden. So ist
es bekannt, durch Einsatz der Membrantechnologie Abwasser in
ein Permeat und ein Konzentrat aufzuspalten. Das gereinigte
Permeat kann über der Deponie versprüht oder abgeführt wer
den. Das Konzentrat muß abgeführt und nachgereinigt oder
besonders gelagert werden. Die im Sickerwasser enthaltenden
organischen Inhaltsstoffe haben überwiegend ein großes Mole
kulargewicht. Aus diesem Grunde hat sich für die Sickerwas
serreinigung die Umkehrosmose bewährt, mit der für Redu
zierungen von CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) und AOX
(halogenisierte Kohlenwasserstoffe) gute Rückhaltevermögen
bei Deponiesickerwasser erzielt werden können. Es ist auch
bereits vorgeschlagen worden, Deponiesickerwasser durch
Verdampfung aufzubereiten, wobei aus dem Sickerwasser das
Wasser ausgedampft und somit die festen Lösungsbestandteile
aufkonzentriert werden. Gerade bei hochbelasteten Abwässern
wie Deponiesickerwasser besteht aber das Problem, daß sich
in den Verdampfern Schaum bildetet und ein Belag absetzt.
Darüber hinaus sind diese Verdampfer außerordentlich kor
rosionsgefährdet. Diese bekannten Verfahren zur Deponiegas-
und Sickerwasserentsorgung von Deponien haben den Nachteil,
daß sie für sich nur einen sehr mäßigen Wirkungsgrad aufwei
sen, das aggressive Deponiegas die Standzeit der zur Depo
niegasentsorgung dienenden Anlagenteile verringert und
darüber hinaus eine Umweltbelastung z. B. durch das verbrann
te Deponiegas bestehen bleibt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für die Deponiegas-
und Sickerwasserentsorgung von Mülldeponien ein Verfahren
und eine Anlage zu dessen Durchführung aufzuzeigen, mittels
dem die Beaufschlagung von Anlagenteilen mit aggressiven
Deponiegasbestandteilen und ein Ablassen umweltgefährdender
Verbrennungsabgase in die Atmosphäre vermindert sowie durch
weitestmögliche Ausnutzung der in dem Deponiegas enthaltenen
Energie auch für die Sickerwasserentsorgung ein hoher Ge
samtwirkungsgrad erzielt wird.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe bezüglich des
Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 und bezüglich der Anlage durch die kennzeichnenden Merk
male des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er
findung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer in der
Zeichnung schematisch dargestellten Anlage zur Deponiegas-
und Sickerwasserentsorgung näher erläutert.
Die Anlage 1 besteht aus einem der Deponiegasverbrennung
dienenden Anlagenteil 45, einem ersten Dampfkreislauf 4 zur
Dampf- und Stromversorgung, einer Umkehrosmoseanlage 46 zur
Sickerwasserreinigung und einem in die Umkehrosmoseanlage 46
integrierten zweiten Dampfkreislauf 5.
Über eine Deponiegasleitung 28 wird Deponiegas einer Muffel
2 zugeführt und in dieser bei Temperaturen von ca. 1200°C
verbrannt. Bei diesen Temperaturen werden neben den Haupt
gasen Methan und Kohlendioxid auch als Spurengase auftreten
de flüchtige Substanzen gekrackt, die wegen ihrer Toxizität
von besonderer Bedeutung sein können. Das Verbrennungsabgas
wird über eine Abgasleitung 29 einem Wärmetauscher in einem
Abhitzekessel 3 zugeführt und tritt aus diesem auf ca. 200°C
abgekühlt in eine Kaminanschlußleitung 30 ein, die mit
einem nicht näher dargestellten Kamin 31 verbunden ist.
Der Abhitzekessel 3 ist in den ersten Dampfkreislauf 4 inte
griert. In dem Abhitzekessel 3 erhitzter Dampf wird über
eine Dampfleitung 21 einer Dampfturbine 6 zugeführt, die mit
einem Generator 7 verbunden ist. Der Restdampfaustritt 8 der
Dampfturbine 6 ist mit einer Restdampfleitung 22 verbunden,
an die zwei Restdampfanschlußleitungen 23, 24 angeschlossen
sind. Die Restdampfanschlußleitung 23 ist mit einem Verdamp
fer 9 und die Restdampfanschlußleitung 24 mit einem Trock
ner 10 verbunden. Das durch Restdampfauswertung in dem Ver
dampfer 9 und Trockner 10 anfallende Kondensat wird über
jeweils eine Kondensatleitung 25, 26 einer Kondensatleitung
27 zugeführt, die mit dem Abhitzekessel 3 verbunden ist. Das
in den Abhitzekessel 3 eintretende Kondensat kann z. B. eine
Temperatur von 150°C bei einem Druck von 25 bar haben.
In dem Verdampfer 9 wird das über die Sickerwasserkonzen
tratleitung 34 zugeführte Sickerwasserkonzentrat verdampft.
Das Verdampferkonzentrat wird über die Konzentratleitung 35
dem Trockner 10 zugeführt. Das Verdampferdestillat gelangt
über die Destillatleitung 42 in den Stripper 14, durch den
Wasserdampf vom Wäscher 17 im Gegenstrom geführt wird. Der
Stripper 14 ist als Desorptionskolonne ausgebildet. In dem
Stripper 14 erfolgt eine mehrstufige Kondensation, wodurch
der Ammoniakanteil aufkonzentriert wird. Durch eine zwei
stufige Teilkondensation kann z. B. eine Aufkonzentrierung
des Ammoniakanteils von 2% auf 25% erfolgen. Es ist auch
möglich, hierzu dem Stripper 14 eine mehrstufige Teilkonden
sation nachzuschalten. Das nach der Desorption anfallende
Destillat wird über eine Destillatleitung 38 der Membranan
lage 13 zugeführt. Hierzu ist die Destillatleitung 38 mit
der Brüdenleitung 37 verbunden, die vom Trockner 10 zur
Sickerwasserzulaufleitung 32 führt. In dem Stripper 14 an
fallendes dampfförmiges Desorptionsfluid gelangt über eine
Dampfleitung 40 in den Wäscher 17. Dieser ist als Ab
sorptionskolonne ausgebildet und mit einer Schwefelsäurezu
gabeeinrichtung 41 verbunden. Mittels dieser wird Waschwas
ser und Schwefelsäure in den Wäscher 17 eingebracht, wobei
als Feststoff Ammoniumsulfat ausgefällt und über einen Fest
stoffauslaß 18 abgeführt wird. Im Wäscher anfallende Rest
flüssigkeit wird durch den Ausgang 19 über eine Leitung 43
dem Trockner 10 zugeführt. Durch die Zufuhr von Schwefel
säure wird im Wäscher 17 ein exothermer Verdampfungsprozess
ausgelöst. Der hierbei entstehende Dampf wird über die
Dampfleitung 39 wieder in den Stripper 14 zurückgeführt.
Stripper 14, Dampfleitungen 39, 40 sowie der Wäscher 17
bilden den zweiten Dampfkreislauf 5.
Der im Trockner 10 anfallende Brüden wird z. B. in einem
Kühlturm kondensiert und über eine Brüdenleitung 37 in die
Destillatleitung 38 eingespeist und somit wieder der Mem
brananlage 13 zugeführt.
Die Membrananlage 13 ist vorzugsweise zweistufig ausgebil
det, wobei die erste Stufe als Rohrmodul und die zweite
Stufe als Wickelmodul ausgebildet sein kann. Es ist möglich,
lediglich das aus der ersten Stufe der Membrananlage 13
anfallende Sickerwasserkonzentrat dem Verdampfer 9 zuzufüh
ren, während das aus der zweiten Stufe austretende Sicker
wasserkonzentrat dem in die erste Stufe eintretenden Sicker
wasser zugemischt wird. In diesem Fall ist es zweckmäßig,
die Destillatleitung 38 ebenfalls mit der ersten Stufe der
Membrananlage 13 zu verbinden.
Zum Betrieb der Umkehrosmoseanlage 46 sind elektrisch be
triebene Pumpen, Meß- und Regelgeräte und dergleichen er
forderlich. Deren Stromversorgung erfolgt durch den Genera
tor 7 über elektrische Leitungen 44. Es ist somit möglich,
durch eine optimierte Kombination der beschriebenen Anlagen
teile eine Anlage 1 so auszubilden, daß ein optimaler Ge
samtwirkungsgrad erzielt wird. Da die Anlage 1 voneinander
getrennte Kreisläufe aufweist, treten keine Werkstoffpro
bleme auf. Durch Gegendruckregelung der Dampfturbine 6 ist
der erste Dampfkreislauf 4 hinsichtlich der Dampfgüte außer
ordentlich flexibel einzustellen. Die bei der Verbrennung in
der Muffel 2 entstehende thermische Energie kann in hohem
Umfang für die Dampferzeugung ausgenutzt werden. Insgesamt
ergibt sich hierdurch ein größerer Gesamtwirkungsgrad, als
es durch Einsatz bekannter Anlagenschaltungen möglich ist.
Claims (17)
1. Verfahren zur Deponiegas- und Sickerwasserentsorgung von
Mülldeponien, dadurch gekennzeichnet, daß das Deponiegas
einer Muffel zugeführt und bei einer derartigen Tempera
tur verbrannt wird, daß im Deponiegas enthaltene umwelt
belastende Gasbestandteile durch Krackung zerlegt werden
und daß dann das Verbrennungsabgas aus der Muffel durch
den Wärmetauscher mindestens eines Abhitzekessels eines
Dampfkreislaufs geführt und durch einen Kamin abgeleitet
wird, daß in dem Abhitzekessel erhitzter Dampf des
Dampfkreislaufs in einer Dampfturbine oder einem Dampf
motor entspannt, dann einem Verdampfer und einem Trock
ner zur Sickerwasserkonzentratbehandlung zugeführt wird
und dort kondensiert und dann vom Verdampfer und Trock
ner als Kondensat wieder dem Abhitzekessel zugeführt
wird, daß die in einem mit der Dampfturbine oder dem
Dampfmotor verbundenen Generator erzeugte elektrische
Energie elektrischen Stromverbrauchern des zur Sicker
wasserkonzentratbehandlung dienenden Anlagenteils zuge
führt wird und daß das Sickerwasser durch Umkehrosmose
gereinigt wird, wobei dem entstehenden Konzentrat in
einem Verdampfer weiter Wasser entzogen wird, das dem
durch Umkehrosmose zu reinigenden Sickerwasser zugeführt
wird und daß der aus dem Verdampfer austretende Wasser
dampf gereinigt und das aus dem Verdampfer austretende
Konzentrat in einem Trockner getrocknet und dann abge
führt wird, wobei der im Trockner entstehende Brüden
ebenfalls dem durch Umkehrosmose zu reinigenden Sicker
wasser zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der im Trockner entstehende Brüden vor der Zufuhr zum
Sickerwasser kondensiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der aus dem Verdampfer austretende Dampf zur Ausschei
dung leicht flüchtiger Substanzen einem Stripper zuge
führt wird, aus dem das entstehende Kondensat dem durch
Umkehrosmose zu reinigendem Sickerwasser und das ent
stehende Konzentrat einem Wäscher zugeführt wird, aus
dem ausgewaschene Feststoffe abgeführt und flüssige
Bestandteile dem Trockner zugeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Wäscher durch Zufuhr von Schwefelsäure ein exo
thermer Prozeß aufrechterhalten wird, durch den Dampf
erwärmt wird, der im Kreislauf dem Stripper zugeführt
und aus diesem wieder dem Wäscher zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sickerwasserreinigung in der Umkehrosmoseeinrichtung
mehrstufig erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Stripper eine mehrstufige Kondensation durchge
führt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
im Stripper im Gegenstrom Wasser zugeführt wird und eine
ein- oder mehrstufige Teilkondensation derart nachge
schaltet wird, daß der Ammoniakanteil aufkonzentriert
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die ein- oder mehrstufige Teilkondensation im Strip
per durchgeführt wird.
9. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
bis 8, mittels der Deponiegas verbrannt und Sickerwasser
durch Umkehrosmose gereinigt wird, gekennzeichnet durch
mindestens eine der Deponiegasverbrennung dienende Muf
fel (2), die abgasseitig mit mindestens einem Abhitze
kessel (3) verbunden ist, der in einem ersten Dampf
kreislauf (4) mit einer Dampfturbine (6) oder einem
Dampfmotor angeordnet ist, in dem der Restdampfaustritt
(8) der Dampfturbine (6) oder des Dampfmotors mit min
destens einem Verdampfer (9) und mindestens einem Trock
ner (19) zur Sickerwasserkonzentratbehandlung verbunden
ist, deren Kondensatausgänge (11, 12) mit dem Abhitze
kessel (3) verbunden sind, wobei der mindestens eine
Verdampfer (9) und der mindestens eine Trockner (10) in
Reihe einer Membrananlage (13) zur Sickerwasserreinigung
nachgeschaltet und an der Membrananlage (13), dem Ver
dampfer (9) und dem Trockner (10) angeordnete elektrisch
betriebene Geräte wie Pumpen, Meß- und Regelgeräte und
dergleichen mit einem mit der Dampfturbine (6) oder dem
Dampfmotor in Verbindung stehenden Generator (7) verbun
den sind.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
mindestens eine Verdampfer (9) mit einem Stripper (14)
verbunden ist, dessen Destillatausgang (15) mit der
Membrananlage (13) verbunden und dessen Dampfausgang
(16) mit einem Wäscher (17) mit einem Feststoffauslaß
(18) und einem mit dem Trockner (10) verbundenen Ausgang
(19) für dampfförmige und flüssige Restbestandteile
verbunden ist.
11. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Membrananlage (13) mehrstufig ausgebildet ist.
12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Membrananlage (13) zwei- oder dreistufig ausgebildet ist
und aus einem Rohrmodul und einem Wickelmodul besteht.
13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Membrananlage (13) aus einer Rohrmodulstufe und einer
ein- oder zweistufigen Wickelmodulstufe besteht.
14. Anlage nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Membrananlage (13) als Umkehrosmoseanlage aus
gebildet ist.
15. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Verdampfer (9) als Zwangsumlaufverdampfer ausgebildet
ist.
16. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Trockner (10) als Dünnschichtverdampfer ausgebildet ist.
17. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Brüdenausgang (20) des Trockners (10) mit der Membranan
lage (13) verbunden ist.
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Applications Claiming Priority (1)
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