DE69003944T2 - Verfahren zur gesteuerten anaeroben zersetzung von abfall. - Google Patents

Description

Verfahren zur gesteuerten anaeroben Zersetzung von Abfall
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung von brennbarem Gas, Erdsubstanz und Brennstoff- Fraktion aus Abfall, der organischen Kohlenstoff enthält, durch zwangsweise anaerobe Zersetzung von zerkleinertem organischem Abfall.
Technischer Hintergrund
• Es ist bekannt, daß natürliche anaerobe Zersetzung von Abfall und dergleichen Material, das organischen Kohlenstoff enthält, erreicht werden kann. Der Zersetzungsprozeß dauert normalerweise lang, bedingt durch die Tatsache, daß die Prozeßvariablen vom Optimum weit entfernt sind.
• Es wurden jedoch viele Versuche unternommen, um die anaerobe Zersetzung von organischem Material zu optimieren. Zum Beispiel beschreibt Lantmannen No 14 (1979), Seiten 17-18 die anaerobe Zersetzung von Düngemitteln mit der Absicht, Methangas zu erhalten. In diesem Fall wird das Düngemittel in einen Behälter gepumpt und fließt durch den Behälter während es sich zersetzt und Methangas erzeugt, das in einem Behälter aus Kunststoffmaterial aufgefangen wird.
• US-A-3,586,624 lehrt ein Verfahren, bei dem Abfall auf einem flüssigkeitsundurchlässigen Träger geschichtet wird und Wasser kontinuierlich durch den Abfall fließen kann, mit der Absicht, die Zersetzung zu beschleunigen und die Feuergefahr zu reduzieren. Es ist auch möglich, Verbindungen herauszulaugen und diese Verbindungen von der Drainageflüssigkeit abzutrennen.
• US-A-4,323,367 lehrt ein Verfahren, in dem ein Behälter mit Abfall gefüllt wird und das erzeugte Gas gewonnen und die Flüssigkeit recycelt wird.
• US-A-4,396,402 lehrt eine Variante des eben genannten Verfahrens.
• DE-A-27 08 313 lehrt ein Verfahren, in dem Abfall auf eine geeignete Größe gemahlen wird, bevor er in einen Gärkessel gespeist wird. WO-A 84/03694 lehrt eine Vorrichtung für die anaerobe Zersetzung von Abfall. Diese Vorrichtung umfaßt einen Fermentationsbehälter und ein Leitungssystem zum Entfernen von Gas aus einer Plastikplanenabdeckung.
• EPA-0 182 143 betrifft eine Deponie oder ein Endlager, die aufeiner Plastikplane aufdem Boden angeordnet und mit einem Sauerstoffsensor versehen ist, der so funktioniert, daß er die Gasabgabe durch in Saugrohren vorgesehene Ventile kontrolliert. Diese Veröffentlichung erwähnt keine Zirkulation oder Erwärmung von Sickerwasser.
• DE-C-34 25 785 lehrt ebenfalls eine statische Deponie. Wasser-Recycling oder -Erwärmung werden nicht erwähnt. Gas wird aus einem aus Planenmaterial konstruierten "Gastank" entfernt. Die Strukturglieder des Systems können nicht wiederverwendet werden.
• EP-A-0 173 667 lehrt ein System zum Abziehen von Gas durch Saugen aus einer statischen Deponie, in dem der kalorische Brennstoffwert des entfernten Gases durch Auswaschen von Kohlendioxid aus dem Gas und Verwendung des Waschwassers, um gelöstes Kohlendioxid in das Waschwasser einzuspeisen, erhöht wird. Das Sickerwasser wird nicht recycelt. Es wird angegeben, daß der Gaserzeugungszeitraum ungefähr 30 Jahre beträgt.
• DE-A-34 25 788 lehrt ein Verfahren zur Konstruktion einer Abfalldeponie, die mit einem Durchlaufwegesystem, in dem drei getrennte Rohrsysteme verwendet werden, um Wasser einzuführen, Gas zu extrahieren und Wasser zu entfernen, und Zwischenschichten mit gasundurchlässigen Planen versehen ist. Das System umfaßt ein fixiertes oder permanentes Rohrsystem, das zu einem höheren Verbrauch an Rohrmaterial führt. Gas kann in tiefen Kammern gelagert werden, die durch die Plastikplanen in Zwischenschichten geschützt sind. Es werden keine pH-Einstellungen vorgenommen. Die Veröffentlichung erwähnt keine Wärmeisolierung. Die Gasextraktionsrohre und Wasserrohre können nicht wiederverwendet werden.
• DE-A-31 09 120 betrifft eine Endlageranordnung, in der Kohlendioxid mit Wasser aus dem aus dem deponierten Material extrahierten Gas ausgewaschen und in die Anordnung zurückgeführt wird, wodurch der Stickstoffgehalt des erzeugten Gases durch biologischen Verbrauch des stickstoffes reduziert wird.
• Schließlich wird FR-A-1 017 119 zitiert, das auf eine Anordnung gerichtet ist, die einen entfernbaren Aufsatz aufweist, und ein Verfahren lehrt, das selbsterwärmend ist.
• Alle vorstehend genannten Verfahren erfordern, daß eine permanent angebrachte Vorrichtung vorgesehen ist und ziehen relativ hohe Investitionen nach sich. Es ist offensichtlich, daß Investitionskosten hoch sind, bedingt durch die relativ langen Zersetzungszeiten. Folglich besteht ein Bedarf für eine kostengünstige und unkomplizierte Anordnung oder ein System, das geregelt werden kann, um ein reproduzierbares Ergebnis zu erzeugen.
• Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Wiedergewinnung von brennbarem Gas aus Abfallmaterial, das organischen Kohlenstoff enthält, durch zwangsweise anaerobe Zersetzung von zerkleinertem organischen Abfall wie Hausmüll, Lebensmittelabfall und Schlamm aus Reinigungssystemen. Die vorliegende Erfindung stellt daher ein Verfahren zur Wiedergewinnung von brennbarem Gas, Erde und einer Brennstoff-Fraktion aus Abfall, der organischen Kohlenstoff enthält, durch zwangsweise anaerobe Zersetzung und Klassifizierung (Sortieren) zur Verfügung, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte: Zerkleinern des Abfalls auf eine Partikelgröße, bei der der zerkleinerte Abfall durch ein Sieb mit einer Sieböffnung von 20-100 mm hindurchgehen kann; Anordnen des zerkleinerten Abfalls auf einer mit Drainagekanälen versehenen flüssigkeitsundurchlässigen Trägerstruktur, so daß sich ein Beet oder Haufen von Abfallmaterial bildet; Bedecken des Beetes von zerkleinertem Abfall mit einer wärmeisolierenden und abdichtenden Schicht; Einführen von Gassammeldüsen durch die Abdeckschicht, wobei die genannten Düsen über flexible Schläuche auf der oberen Fläche des Beetes mit einem Gassammelrohr verbunden sind, das auf der oberen Fläche des genannten Beetes angeordnet ist und durch das das durch zwangsweise Zersetzung erzeugte Gas durch Saugen extrahiert wird; Einführen von Bewässerungsdüsen durch die Abdeckschicht, wobei die genannten Düsen durch auf der oberen Fläche des Beetes angeordnete flexible Schläuche mit einem auf der oberen Fläche des genannten Beetes angeordneten zentralen Bewässerungsrohr verbunden sind; zwangsweises Zersetzen des Abfalls und, während der Zersetzungsperiode, Regelung von Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt, Bakteriengehalt und pH des genannten Beetes durch Erwärmen und Konditionieren des Beetes von Abfallmaterial mit Sickerwasser, das durch die in der Trägerstruktur vorgesehenen Drainagekanäle austritt, und das auf eine für die Zersetzung geeignete Temperatur erwärmt wird, und dessen pH aufeinen für die Zersetzung geeigneten Wert eingestellt wird und das durch die darin angeordneten Bewässerungsdüsen in das Beet zurückgeführt wird; Fortsetzen des Zersetzungsprozesses, bis die Gaserzeugung beendet ist; Entfernen von Gassammeldüsen, Gassammelrohr, Bewässerungsdüsen, Bewässerungsrohr und Verbindungsschläuchen aus dem Beet von zersetztem Material, gegebenenfalls zur Wiederverwendung bei einem anderen Beet von zerkleinertem Material; und danach Transportieren des Beetmaterials zu einem Klassifiziergerät, in dem die Abfallrückstände in eine Erdfraktion und in eine Brennstoff-Fraktion geteilt werden.
• Die wärmeisolierende Schicht ist bevorzugt Erde, Torf oder ein anderes Material, das in der Stufe der endgültigen Verwendung oder der Stufe der Deponierung ohne Nachteile mit dem Abfall gemischt werden kann. Die Dicke der Isolierschicht ist abhängig von den Isoliereigenschaften des betreffenden Materials, dem Umgebungsklima und den unter den gewählten Bedingungen durch die Isolierschicht zulässigen Wärmeverlusten.
• Die wärmeisolierende Schicht ist mit einer feuchtigkeitsspeichernden Schicht abgedeckt, die entweder ein luftundurchlässiges und wasserundurchlässiges elastisches Planenmaterial wie ein Kunststoffmaterial oder eine gegebenenfalls mit Fasern verstärkte Gummiplane umfaßt. Alternativ kann die wärmeisolierende Plane oder Schicht, um eine größere mechanische Festigkeit zu erzielen, aus einem textilen Flächenmaterial oder natürlichem Erdmaterial bestehen, das einen höheren Anteil an feinen Partikeln aufweist, oder einem groberen Erdmaterial, dem Bentonit, Holzasche oder dergleichen zugemischt ist. Das künstliche wärmeisolierende Abdeckmaterial kann nach Beendigung des Zersetzungsprozesses wiederverwendet werden, während eine Abdeckschicht aus natürlichem Material mit der aus dem vollständig zersetztem Abfall gewonnenen Erde vermischt werden kann. Wenn die wärmeisolierende Abdeckung ein natürliches Material umfaßt, ist die Dicke der Abdeckung durch die Art des Materials, atmosphärischen Niederschlag und die Undurchlässigkeit des Materials gegen Wasser und Luft bestimmt. Um die Luftundurchlässigkeit des Materials anzugleichen, kann die Oberfläche des genannten Materials in geeigneten Intervallen bewässert werden, wobei die Menge des auf das genannte Material abgegebenen Wassers aufBasis des Sauerstoffgehaltes des aus dem sich zersetzenden Material entfernten Gases bestimmt wird. Die feuchtigkeitsspeichernde Abdeckung verhindert, daß brennbares Gas frei in die Umgebung entweicht, obwohl sie nicht im wahren Sinne des Wortes gasundurchlässig ist.
• Die flüssigkeitsundurchlässige Trägerstruktur ist bevorzugt fast flach, so daß das zerkleinerte Abfallmaterial mit Hilfe einfacher Schaufellader oder dergleichen Maschinen auf die genannte Trägerstruktur aufgebracht und das zersetzte Material davon entfernt werden kann. Die Trägerstruktur muß jedoch so gestaltet sein, daß das erzeugte Sickerwasser zu einem Sickerwasserkanal fließt, von dem das Sickerwasser zu einem Sickerwasserreservoir oder -brunnen getragen werden kann. Sickerwasser kann dann vom Reservoir entnommen, in Bezug auf Temperatur, Bakteriengehalt und pH-Wert rekonditioniert und zum sich zersetzenden Abfallmaterial zurückgeführt werden durch ein zentral aufdem Abfallmaterialhaufen angeordnetes Bewässerungsrohr und durch mit Bewässerungsdüsen versehene Schläuche, die sich von dem genannten zentralen Rohr erstrecken. Das Sickerwasser wird rekonditioniert, indem der pH-Wert des Wassers gemessen und das Wasser aufeinen pH von ungefähr 7 eingestellt wird. Während der Anfangsstufe des Zersetzungsprozesses liegt der pH des Sickerwassers, bedingt durch die Freisetzung von Fettsäuren, normalerweise deutlich unter 7. Folglich muß insbesondere während der Anfangsstufe des Zersetzungsprozesses eine neutralisierende Base durch das Sickerwassersystem oder durch Zumischen einer neutralisierenden Base zum Abfall, wie Calciumhydroxid, Calciumcarbonat oder einer anderen bekannten basischen Substanz, die das Endprodukt im Hinblick aufseine gewünschte Verwendung nicht verunreinigt, zugeführt werden. Ein äußerst niedriger pH-Wert inhibiert die Erzeugung von Methangas. Im Falle von anaeroben Fermentationsprozessen findet die Zersetzung normalerweise bei einer optimalen Temperatur von ungefähr 35-40 ºC statt und folglich kann das Sickerwasser erwärmt werden, bevor es zum Abfallmaterialbeet zurückgeführt wird, zumindest bei niedrigen Umgebungstemperaturen. Das Sickerwasser wird bevorzugt durch Wärmeaustausch mit dem komprimierten Gas und durch Verbrennung von erzeugtem brennbaren Gas mit Hilfe von dem Fachmann bekannten Mitteln, wie einem gasbefeuerten Boiler oder dergleichen erwärmt. Es versteht sich jedoch, daß das zurückgeführte Sickerwasser mit Hilfe anderer Wärmequellen, wie Öl- oder Gas- oder Elektroheizung erwärmt werden kann. Das Sickerwasser kann auch durch eine im Boden des Beetes aus Abfallmaterial angeordnete geschlossene Wärmeschleife erwärmt werden, durch die Erwärmung entweder mit heißem Wasser oder mit Hilfe elektrischer Heizmittel bewirkt wird.
• Es ist auch vorteilhaft, den Bakteriengehalt des Abfallmaterialbeetes festzustellen, zum Beispiel mit Hilfe bekannter Verfahren wie Präparierung geeigneter Substratzüchtungen, Anfärben getrockneter Präparate für nachfolgende mikroskopische Untersuchung usw.
• Durch den Zersetzungsprozeß gebildetes brennbares Gas wird durch darin eingesetzte Gasammeldüsen aus dem Beet entfernt und wird durch Saugen durch ein zentral angeordnetes Gassammelrohr zur Saugseite einer Gaspumpe/Kompressor/Gebläse oder dergleichen Gerät abgezogen. Die Gaspumpe/Kompressor/Gebläse funktioniert so, daß das Gas aufeinen Überdruck von max. 400 kPa komprimiert und das Druckgas an den Verbraucher abgegeben wird. Der Sauerstoffgehalt des abgezogenen Gases wird als Basis zur Feststellung verwendet, ob überschüssige Mengen an Luft in das Beet gezogen wurden oder nicht und damit einen störenden Effekt auf den anaeroben Zersetzungprozeß ausüben und daß das Abfallmaterialbeet trotzdem unter Unterdruck steht. Wenn das aus dem Beet abgezogene Gas überschüssigen Sauerstoff enthält, wird die Beetabdeckung gegen das Eindringen von Gas abgedichtet, während wenn der Sauerstoffgehalt äußerst gering ist, wird die Menge des vom Abfallmaterialbeet abgezogenen Gases erhöht, indem der Druck im Beet erhöht wird. Das extrahierte und komprimierte Gas wird dann in einem Gaskühler gekühlt und in einem Wasserabscheider und in einem Gastrockner entwässert, wobei das entstandene Wasserkondensat entfernt wird. Ein Teil des gewonnenen Gases wird zur erneuten Erwärmung des Sickerwassers verwendet, wobei die erforderliche Gasmenge von der Umgebungstemperatur, Wärmeverlusten im Abfallmaterialbeet und möglichen Wärmeverlusten in Bewässerungsrohren und -düsen abhängig ist. Bei niedrigen Temperaturen kann es nötig sein, die Bewässerungsrohre, durch die erwärmtes Sickerwasser in das Beet zurückgeführt wird, zu isolieren. Der in Bezug aufein Abfallmaterialbeet für zwangsweise anaerobe Zersetzung von Hausmüll in Mittelschweden berechnete Energieverbrauch beträgt ungefähr 10 % der aus dem Beet gewonnenen Gasenergie.
• Wenn gewünscht, kann das Gas im Hinblick auf gewünschte Komponenten angereichert werden, zum Beispiel durch Absorption von Kohlendioxid.
• Ein relativ hoher Feuchtigkeitsgehalt, normalerweise ein Feuchtigkeitsgehalt von 70 bis 90 Gewichts-%, ist erforderlich, um eine optimale Zersetzung zu erhalten. Der Feuchtigkeitsgehalt wird durch Zirkulation des Sickerwassers geregelt. Als Folge der Verwendung des Sickerwassers zum erneuten Erwärmen des Abfallmaterialbeetes aufeine optimale gewünschte Zersetzungstemperatur, hängt die Menge an durch das Sikkerwasser zugeführter thermischer Energie von der Menge an Sickerwasser ab, die im Kreislaufgeführt werden muß, um einen zufriedenstellenden Feuchtigkeitsgehalt im Beet aufrechtzuerhalten. Daher muß im Falle von hohen Umgebungstemperaturen die zum Beet zurückgeführte Sickerflüssigkeit nur in einem geringen Maße erwärmt werden, oder muß gar nicht erwärmt werden, wohingegen es im Falle niedriger Umgebungstemperaturen notwendig sein kann, mehr Wasser zuzuführen als es zur Aufrechterhaltung des Feuchtigkeitsgehaltes auf dem genannten gewünschten Niveau nötig ist, da das im Kreislauf geführte Wasser nicht aufeine Temperatur erwärmt werden kann, bei der es den Zersetzungsprozeß beeinträchtigen würde, wenn es erneut in das Beet eingeführt wird.
• Optimale Zersetzung des Materials im ganzen Beet erfordert auch ein bestimmtes Gleichgewicht zwischen Kohlenstoffund Stickstoff, das auf ein Molverhältnis von 60 : 1 zwischen Kohlenstoff und Stickstoff geschätzt wird. Wenn nötig wird dieses Gleichgewicht durch Zugabe von Kohlenstoff und Stickstoff zum Sickerwasser im Sickerwasserreservoir geregelt, von dem das genannte Sickerwasser in das Abfallmaterialbeet zurückgeführt wird.
• Die Partikelgröße des Abfalls ist von großer Bedeutung für die gesamte Angriffsfläche der Bakterien auf Abfallbestandteile und damit auch für die Zersetzungsrate. Das Volumengewicht oder die Schüttdichte des Abfalls im angelegten Abfallmaterialbeet ist von Bedeutung für Gasdurchlässigkeit, Sickerwasserdispersion und Wärmeübertragung im Beet. Der Abfall wird durch Zerkleinern des Abfalls auf Partikelgrößen von weniger als 100 mm, bevorzugt von 20 bis 50 mm, in Abhängigkeit von der Art des betreffenden Abfalls, bearbeitet. Das Volumengewicht oder die Schüttdichte des Abfalls in einem angelegten Abfallmaterialbeet wird in Bezug auf die Partikelgröße des Abfalls und der Art des betreffenden Abfalls bestimmt und kann zwischen 0,4 und 0,7 Tonnen/m³ liegen, was durch Verdichten des Abfalls oder Anordnen des Abfalls in Paletten von geeigneter Höhe erreicht wird.
• Ein wichtiger Vorteil wird durch die Möglichkeit zur Verwendung von Sickerwasser gewährt, das von einem Abfallmaterialbeet gewonnen wird, in dem der Zersetzungsprozeß relativ gut angelaufen ist, zum Zwecke der Initiierung des Zersetzungsprozesses in einem neuangelegten Abfallmaterialbeet. Folglich ist es offensichtlich, daß um eine optimale Bearbeitung des Abfalls zu erhalten, eine Anzahl von Beeten an ein und demselben Ort angelegt werden sollten. Dies ermöglicht, daß eine zentrale Sickerwasserrekonditionierungsanlage für eine große Zahl von Abfallmaterialbeeten errichtet wird. Auf diese Weise können in einer Abfallbehandlungsstation frische Beete konstant gebaut und zur Wiederverwendung oder Endlagerung des Restabfalls nach Beendigung des Zersetzungsprozesses abgebaut werden, was schätzungsweise ein oder zwei Jahre dauert. Die Brennstoff-Fraktion wird von den zersetzten Rückständen abgetrennt, indem die Rückstände in einem Spiralsieb oder dergleichen grob sortiert werden. Wenn die Abfallrückstände als Bodenverbesserungsmittel verwendet werden sollen, wird mit Hilfe eines Vibrationssiebes oder dergleichen eine Erdfraktion aus den genannten Rückständen extrahiert, um Glassplitter, Metallstücke usw. aus der extrahierten Erde abzutrennen.
• Die Erfindung wird nun ausführlicher mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen Figur 1 eine Perspektivschnittansicht eines Abfallmaterialbeetes oder -haufens zeigt, und Figur 2 stellt schematisch eine Abfallbehandlungsstation dar, die erfindungsgemäße Anordnungen umfaßt. Das in Figur 1 dargestellte Abfallmaterialbeet ist auf geebnetem natürlichen Grund aufgebaut, der sich nach einem oder mehr zentralen Drainagekanälen 4 neigt. Die Bodenoberfläche 1 wurde verdichtet und ist mit einer Unterstruktur aus einem im wesentlichen wasserundurchlässigen Material 2 bedeckt, das aus komprimierter Erde bestehen kann mit einer auf ihrer oberen Seite angeordneten Plastikplane, Asphalt, Beton, Gummi oder Kunststofftextilmaterial oder dergleichen. Die Unterstruktur neigt sich leicht zu dem Drainagekanal oder -kanälen. Zerkleinertes und verdichtetes Abfallmaterial, wie Hausmüll, Gartenabfälle, forstwirtschaftliche Abfälle, landwirtschaftliche Abfälle, Biomasse, organischer Industrie- und Gewerbeabfall und ähnliches Abfallmaterial, das organischen abbaubaren Kohlenstoff enthält, wird aufder Unterstruktur 2 angeordnet, so daß es ein Abfallmaterialbeet bildet. Wie zuvor erwähnt, besitzt das Abfallmaterial bevorzugt eine Partikelgröße zwischen 20 und 100 mm, gemessen als die Quantität an Material, die in der Lage ist, durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 20-100 mm hindurchzugehen. Nach Verdichtung besitzt das Abfallmaterial bevorzugt eine Schüttdichte von 0,4-0,7 Tonnen/m³. Das in Figur 1 dargestellte Abfallmaterialbeet weist eine langgestreckte Konfiguration auf, obwohl es sich versteht, daß die Geometrie des Beetes von den an dem Ort herrschenden Bedingungen abhängt, an dem das Beet gebaut wird. Wenn die Abfallbehandlungsstation eine Vielzahl von Abfallmaterialbeeten umfaßt, besitzen bevorzugt alle Beete eine gegenseitig ähnliche Größe und Form. Der Sickerwasserdrainagekanal oder -kanäle 4 können aus einem oder mehreren perforierten Drainagerohren aus Kunststoff, Gummi oder dergleichen Material bestehen, die in einem Drainagegraben angeordnet sind, der mit Filtersand, Kies oder dergleichen Filtermaterial gefüllt ist. Das Sickerwasserdrainagesystem neigt sich bevorzugt gleichmäßig zum unteren Ende des Abfallmaterialbeetes, wo der Drainagegraben abgedeckt ist und in eine unperforierte Leitung mündet, die wiederum zu einem Sickerwasserreservoir oder -brunnen führt. Der Abfall wird mit einer wärmeisolierenden Abdeckung 5 bedeckt, die ein organisches Material mit geringem Wärmeleitfähigkeitsindex umfaßt, wie trockener Humus, Torfpulver oder dergleichen. Das Abdeckinaterial soll von einer Art sein, die ermöglicht, daß das genann te Material mit der vom zersetzten Abfall gewonnenen Erde gemischt werden kann, ohne einen störenden Effekt darauf auszuüben. Die Dicke der wärmeisolierenden Abdeckung ist durch die Isoliereigenschaften des betreffenden Materials, das Umgebungsklima und die zulässigen Wärmeverluste durch die isolierende Abdeckung unter optimalen Klimabedingungen bestimmt. Die wärmeisolierende Abdeckung bedeckt mit einer im wesentlichen luft- und wasserundurchlässigen Schicht, die aus künstlichem elastischen Material besteht, wie Kunststoffoder Gummitextilmaterial oder dergleichen, wie Erde, die einen hohen Anteil an feinen Partikeln enthält, oder aus einer groberen Erde gemischt mit Bentonit, Holzasche oder dergleichen. Eine Umfassungswand 7 aus komprimierter Erde wird um das Abfallmaterialbeet gebaut als Stütze für das genannte Beet und als Mittel zum Verhindern, daß Wasser durch die Beetumfassung entweicht. Ein Gassammelrohr 8 und ein Bewässerungsrohr 11 sind bevorzugt zentral auf der oberen Fläche des Beetes angeordnet. Die Rohre 8 und 11 sind bevorzugt aus elastischem Material hergestellt, wie Polyethylen, glasfaserverstärktem Kunststoff oder dergleichen. Die Rohre oder Leitungen sind von einer Gaspumpstation gezogen, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Verzweigungen von der Hauptgasleitung sind flexible Schläuche 9, von denen jeder mit Gassammeldüsen 10 versehen ist. Die Schläuche sind bevorzugt oben auf der Abdeckschicht angeordnet und sind wärmeisoliert, wie dies auch beim zentralen Rohr der Fall ist.
• Die Gassaugdüsen 10 sind aus Stahl oder Kunststoffmaterial hergestellt und sind entlang der Unterseite auf 2/3 ihrer Länge perforiert. Die Gasdüsen sind durch die Abdeckungs- und Isolierschichten eingesetzt, so daß die perforierten Teile der genannten Düsen im Beet von Abfallmaterial angeordnet und mit entsprechenden Gassammelschläuchen verbunden sind. Die Anzahl der verwendeten Gasdüsen und die Längen der entsprechenden Düsen ist durch die Oberflächenausdehnung des Abfall materialbeetes und den gewünschten Saugeffekt bestimmt. Die Längenausdehnung entsprechender Gassaugdüsen hängt ab von der Position der Düse im Beet und es ist in dieser Hinsicht sichergestellt, daß die Sauglöcher der Düse in der Menge des Abfallmaterials im Beet gut verteilt sind. Das Beet ist auch mit einem zentral angeordneten Bewässerungsrohr 11 versehen, das aus Polyethylen, glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial oder dergleichen hergestellt ist, das unter Berücksichtigung der Menge an zurückzuführendem Sickerwasser dimensioniert ist. Abzweigungen vom zentralen Bewässerungsrohr sind Schläuche 12, die mit Bewässerungsdüsen 13 versehen sind. Ähnlich wie die Gassammeldüsen, sind die Bewässerungsdüsen aus einem geeigneten korrosionsbeständigen Metall oder Kunststoffmaterial hergestellt und sind an ihren unteren Enden perforiert und an ihren oberen Enden mit Regelventilen versehen. Wie zuvor erwähnt, sind die Düsen in den oberen Teil des Abfallmaterialbeetes eingesetzt und die Anzahl der verwendeten Düsen ist mit Hinblick auf die Menge an Sickerwasser, die dem Beet zugeführt werden muß und mit Hinblick auf die Notwendigkeit, einen gewünschten Feuchtigkeitsgehalt und eine Temperatur im Beet aufrechtzuerhalten, bestimmt.
• Das dargestellte Abfallmaterialbeet ist auch mit einer Heizschleife 14 versehen, die so funktioniert, daß erwärmtes Wasser zirkuliert und Wärme an die Unterschichten des Beetes abgibt. Die Schleife ist aus einem elastischen Material wie Polyethylen, glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial oder dergleichen hergestellt und direkt auf dem Boden 2 des Beetes angeordnet. Die Schleife ist mit einer Zirkulationspumpe und mit einem Wärmeaustauscher verbunden, die so funktioniert, daß das Wasser durch Wärmeaustausch mit einem Heizungsboiler erwärmt wird, wobei der genannte Boiler mit Öl oder Gas befeuert oder elektrisch beheizt wird. Die Länge der Heizschleife 14 im Beet und die Abmessungen der genannten Schleife sind im Hinblick aufdie erforderliche Wärme im Boden des Beetes und durch die spezifische Kapazität der Schleife zur Übertragung von thermischer Energie in das Beet bestimmt. Die Schleife kann auch ein isoliertes Heizkabel zur elektrischen Beheizung umfassen.
• Figur 2 stellt schematisch eine Vielzahl von Abfallmaterialbeeten 15 dar und den Ort eines zukünftigen Beetes 16. Leitungen zum Drainieren von Sickerwasser 17 erstrecken sich von entsprechenden Beeten zu einem Sickerwasserreservoir oder -brunnen 18, wo das Sickerwasser rekonditioniert wird. Das Sickerwasser wird mittels einer Pumpe 19 vom Reservoir gepreßt und durch eine Leitung 20 zu einer Gaspumpstation 21 getragen, wo das Sickerwasser erwärmt wird, zuerst durch Kühlen in einem Kompressor mit Gaskühlern 22 und dann in einem Gas- oder Ölboiler 23. Das Sickerwasser wird danach durch einen Wärmeaustauscher 31 gepreßt, in dem ein Teil der thermischen Energie aufeine Heizschleife und aus dem entsprechenden Abfallmaterialbeet transportiert wird, wo das Wasser durch die genannten Sickerwasserdüsen in das Abfallmaterial eingespritzt wird. Zum Zwecke der weiteren Verteilung von thermischer Energie in den Beeten, sind Heizschleifen 24 in den Unterseiten der entsprechenden Beete und in dem dargestellten zukünftigen Beet 16 angeordnet. Das von den Heizschleifen getragene warme Wasser zirkuliert in geschlossenen, isolierten Leitungen 25 mittels einer Zirkulationspumpe 26 und erhält thermische Energie vom Wärmeaustauscher 31. Gas wird von den Beeten durch Gasdüsen und Gasschläuche und Gasleitungen 27 zum Kompressor (oder Gaspumpe oder Gebläse) 22 abgesaugt und wird von da über eine Druckleitung 28 und einen Gastrockner 29 zum Verbraucher gepreßt. Ein Teil des Gases wird im Gasboiler verwendet, um das Sickerwaser zu erwärmen, bevor dieses Wasser in das Abfallmaterialbeet zurückgeführt wird. Gasextraktion und Sickerwasserrückführung werden beetweise mit Hilfe von Ventilen 30 geregelt, die in Regelungsreservoiren oder -brunnen vorgesehen sind.

Claims (12)

Verfahren zur gesteuerten anaeroben Zersetzung von Abfall

1. Verfahren zur Wiedergewinnung von brennbarem Gas, Erde und einer Brennstoff-Fraktion aus Abfallmaterial, das organischen Kohlenstoff enthält, durch zwangsweise anaerobe Zersetzung und Klassifizierung, gekennzeichnet durch die Schritte: Zerkleinern des Abfalls auf eine Partikelgröße, bei der der zerkleinerte Abfall durch ein Sieb mit einer Sieböffnung von 20-100 mm hindurchgehen kann; Anordnen des zerkleinerten Abfalls auf einem mit Drainagekanälen versehenen flüssigkeitsundurchlässigen Träger, so daß sich auf dem Träger ein Beet bildet; Bedecken des Beetes von zerkleinertem Abfallmaterial mit einer wärmeisolierenden und abdichtenden Schicht; Einführen von Gassammeldüsen durch die Abdeckschicht, wobei die genannten Düsen über flexible Schläuche auf der oberen Fläche des Beetes mit einem auf der oberen Fläche des genannten Beetes angeordneten Gassammelrohr verbunden sind und durch dieses Gassammelrohr das durch den genannten zwangsweisen Zersetzungsprozeß erzeugte Gas durch Absaugen extrahiert wird; Einführen von Bewässerungsdüsen durch die Abdeckschicht, wobei die genannten Bewässerungsdüsen über flexible Schläuche aufder oberen Fläche des Beetes mit einem aufder oberen Fläche des genannten Beetes angeordneten zentralen Bewässerungsrohr verbunden sind; Behandeln des Abfallmaterials in dem genannten Beet durch zwangsweise Zersetzung; Regelung von Parametern wie Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt, Bakteriengehalt und pH-Wert während der Zersetzungsperiode durch Erwärmen und Konditionieren von Sickerwasser, das durch die in der Trägerstruktur vorgesehenen Drainage kanäle ausfließt, und das auf für den genannten Zersetzungsprozeß geeignete Temperaturen von ungefähr 35-40ºC erwärmt wird und der pH dieses Sickerwassers auf für den genannten Zersetzungsprozeß geeignete pH-Werte von ungefähr 7 eingestellt wird; Rückführung des Sickerwassers in das Beet durch die darin angeordneten Bewässerungsdüsen; Fortsetzen des Zersetzungsprozesses bis die Gaserzeugung aufhört; Entfernen der Gassammeldüsen, Gassammelrohre, Bewässerungsdüsen, Bewässerungsrohre und Verbindungsschläuche aus dem Beet zur möglichen Wiederverwendung auf einem frischen Abfallmaterialbeet und Fördern des Beetes zu einem Klassifiziergerät, in dem die Abfallmaterialrückstände in eine Erdfraktion und eine Brennstoff-Fraktion geteilt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeisolierende Abdeckschicht Erde, Torf oder ein anderes Material ist, das mit der Erdfraktion des zersetzten Abfallmaterials für die endgültige Verwendung vermischt werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige Abdeckung eine, gegebenenfalls verstärkte, Plastikplane ist oder eine undurchlässige Schicht von natürlichem Erdmaterial mit einem hohen Anteil von feinen Partikeln oder eine grobere Erde vermischt mit Bentonit, Holzasche oder dergleichen umfaßt, und die mit der Erdfraktion des zersetzten Abfallmaterials ohne Nachteile für die endgültige Verwendung der genannten Erdfraktion gemischt werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeitsundurchlässige Trägerstruktur ausreichend flach ist, um zu ermöglichen, daß das Beet von Abfallmaterial mit Hilfe von Schaufelladern oder der gleichen Maschinen daraufgebaut und davon entfernt werden kann.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sickerwasser über Drainagerohre in ein Sickerwasserreservoir oder einen Brunnen geführt wird; und daß das Sickerwasser zum Abfallmaterialbeet zurückgepumpt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Messung des pH des Sickerwassers und Einstellen des pH des zum Abfallmaterialbeet rückgeführten Sickerwassers aufungefähr 7 und, wenn nötig, Zusatz von Kohlenstoff und Stickstoff in das genannte Beet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Erwärmen des in das Beet rückgeführten Sickerwassers auf eine Temperatur, die unter stationären zustandsbedingungen zu einer Beettemperatur von 35-40ºC führt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Messung des sauerstoffgeha1tes des vom Beet extrahierten Gases und durch Einstellen des Unterdruckes im Beet auf Basis der erhaltenen sauerstoffwerte aufeine bestimmte Weise, um ausreichende, aber nicht überschüssige Luftzufuhr im Beet sicherzustellen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Komprimieren, Abkühlen und Trocknen des extrahierten Gases, um den Feuchtigkeitsgehalt des Gases zu reduzieren.

10. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung eines Teils des aus dem Beet extrahierten brennbaren Gases zum Erwärmen des Sickerwassers aufeine gewünschte Temperatur zur Rückführung in des genannte Beet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-10, gekennzeichnet durch Wärmeisolieren des Bewässerungsrohrs und damit verbundenen Schläuche, durch die erwärmtes Sickerwasser zum Beet zurückgeleitet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zufuhr zusätzlicher Wärme zum Beet durch Zirkulieren erwärmten Sickerwassers durch eine unten im Beet angeordnete Heizungsschleife.