DE10005243C2 - Verfahren zur abgestuften beschleunigten in situ-Stabilisierung von Deponien und Altablagerungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein abgestuftes Verfahren zur in situ-Stabilisierung von Deponien und Altablagerungen, bei dem in Abhängigkeit vom jeweiligen Stand des Stabilisierungsprozesses des Deponiekörpers phasenweise Maßnahmen zur kontrollierten und beschleunigten Verminderung der Deponieemissionen eingeleitet werden. Dabei werden neben den gegebenenfalls vorhandenen Gasbrunnen weitere Gasbrunnen oder Lanzen vertikal in den Deponiekörper eingebracht, um in Abhängigkeit des Standes der Deponiegasemissionssituation als Maß der biologischen Umwandlungsprozesse den Deponiekörper entgasen oder belüften zu können. Bei dem abgestuften Verfahren werden vier Phasen unterschieden. In der ersten Phase erfolgt eine Deponiegasfassung, Deponiegasbehandlung und Deponiegasverwertung. Die zweite Phase zeichnet sich durch eine Niederdruckbelüftung nach einem neu entwickelten Verfahren und einer parallel erfolgenden Entgasung der einzelnen Gasbrunnen aus. In der dritten Phase erfolgt eine kontrollierte Übersaugung ausgewählter Entgasungsbrunnen, während die übrigen Belüftungsbrunnen oder Belüftungslanzen geöffnet werden, damit aufgrund des Unterdruckes im Deponiekörper Atmosphärenluft in ihn eindringen kann. Die abschließende vierte Phase ist durch eine Niedrigdruckbegasung und Niederdruckentgasung unter Nutzung von Windkraft oder von Strömungsvorgängen, die auf Temperaturunterschiede und Druckunterschiede zwischen dem Deponiekörper und der Atmosphäre zurückzuführen sind, gekennzeichnet.

In Deponien, in denen organische Abfallstoffe abgelagert wurden, wird durch die anaerobe mikrobielle Umsetzung der Organik Gas emittiert, das vornehmlich aus Methan und Kohlendioxid sowie zahlreichen Spurenstoffverbindungen besteht. Um ein unkontrolliertes Emittieren dieser Gase in die Umwelt zu verhindern, ist das entstehende und freiwerdende Gas zu fassen und einer Behandlung zuzuführen. Konventionelle Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, daß das Deponiegas soweit wie möglich einer energetischen Nutzung zugeführt wird. Ist eine energetische Nutzung des Deponiegases aufgrund der Gaszusammensetzung oder der produzierten geringen Gasmenge nicht mehr möglich, muß das weiterhin produzierte Schwachgas thermisch, chemisch-katalytisch oder biologisch beseitigt werden. Trotz einschlägiger Regelungen wird auf vielen Betriebsdeponien und insbesondere bei Altablagerungen auf eine Deponiegasfassung und Deponiegasbehandlung verzichtet. Das entstehende Deponiegas emittiert über Zeiträume von Jahrzehnten unkontrolliert in die Umwelt, was neben Explosionsgefahren und unmittelbaren gesundheitlichen Gefahren insbesondere unter dem Gesichtspunkt des Klimaschutzes zu vermeiden ist.

Pneumatische Verfahren zur beschleunigten Umsetzung des Restorganikgehaltes im Deponiekörper zielen entweder vornehmlich auf die Elimination von Geruchsstoffen ab (Patent EP 0564434 D), oder es wird ein Gemisch aus Luft und technischem Sauerstoff bei hohen Drücken impulsartig in den Deponiekörper gebracht (Patent EP 0489705 B). Derartige Verfahren sind in ihrer Anwendung beschränkt auf Phasen erhöhter aerober mikrobieller Aktivität im Deponiekörper, was das Vorhandensein bestimmter Mengen bioverfügbaren organischen Materials voraussetzt.

Das abgestufte Vorgehen bei der kontrolliert beschleunigten Stabilisierung des Deponiekörpers kann den unterschiedlichen Phasen der mikrobiellen Umsetzungs­ vorgänge im Deponiekörper gerecht werden. Dazu werden standortspezifisch vertikal Brunnen in den Deponiekörper eingebracht und über ein Leitungssystem auf eine Sammelleitung geführt. In der ersten Phase des Stabilisierungsbetriebes werden die Gasbrunnen auf herkömmliche Weise zur Deponiegasfassung durch Absaugung genutzt. Das abgesaugte Deponiegas wird solange einer energetischen Gasnutzung zugeführt, wie es die Gaszusammensetzung und Gasmenge erlauben. Anschließend kann das weiterhin produzierte und abgesaugte Deponiegas über eine Fackel thermisch beseitigt, mittels chemisch-katalytischer Verfahren zerstört oder mit Hilfe von Biofiltern einer mikrobiellen Umsetzung zugeführt werden. Alternativ aber auch im Anschluß an diese Phase ist eine beschleunigte aerobe Umsetzung durch Niederdruckbelüftung des Deponiekörpers möglich. Dazu werden die vorhandenen Brunnen, gegebenenfalls um weitere Brunnen oder Belüftungslanzen ergänzt, zur gesteuerten Zufuhr von Umgebungsluft bei Drücken unter 50 mbar am Belüftungsbrunnen genutzt. Auf diese Weise erfolgt unter Ausnutzung des Luftsauerstoffs eine Aerobisierung des Deponiekörpers. Die mikrobielle Umsetzung des organischen Materials läuft gegenüber den anaeroben biologischen Abbauprozessen beschleunigt ab, und es entsteht statt des Methans das unbedenklichere Abbauprodukt Kohlendioxid. Um unkontrollierte Emissionen von Gasen, die in Spuren auch umweltrelevante Schadstoffe enthalten können, zu vermeiden, wird ein Teil der niedergebrachten Gasbrunnen zur aktiven Gasfassung bei Unterdrücken an den Brunnenköpfen von deutlich unter 50 mbar verwendet. Das gefaßte Gas wird einer biologischen oder adsorptiven Gasreinigungsanlage zugeführt. So sind zwei getrennt gesteuerte Verdichter zur Belüftung beziehungsweise zur Absaugung vorzusehen. Die Verdichter beschicken eine Zuluftverteilungsleitung und eine Abluftsammelleitung. Über eine Verzweigung und Absperrventile kann jede Stichleitung, die von den Gasbrunnen kommt, derart angeschlossen werden, daß jeder Brunnen unabhängig belüftbar oder absaugbar ist.

Ist aufgrund der produzierten und erfaßbaren Abgasmenge und Abgaszusammensetzung eine aktive Niederdruckbegasung nicht mehr notwendig, beginnt die dritte Phase des in situ-Stabilisierungsverfahrens. In dieser Phase erfolgt die weitere Aerobisierung des Deponiekörpers durch die gesteuerte Übersaugung ausgewählter Gasbrunnen. Zu diesem Zweck wird ein Teil der Gasbrunnen zur Absaugung genutzt, die übrigen Gasbrunnen werden zur Atmosphäre geöffnet, so daß über den Druckausgleich Atmosphärensauerstoff in die tieferen Zonen des Deponiekörpers gelangt. In Abhängigkeit des Oberflächenabdeckungssystems der Deponie und der Gaswegigkeiten im Deponiekörper gelangt Atmosphärenluft auch über die Deponieoberfläche in den Deponiekörper. Das abgesaugte Deponiegas, daß sich vornehmlich aus Kohlendioxid und Sauerstoff und allenfalls nur noch geringen Methananteilen zusammensetzt und auch organische Begleitgase enthält, wird einer biologischen Abgasreinigung zugeführt.

In der anschließenden vierten Phase wird auf eine Absaugung über Verdichter vollständig verzichtet. Über Kleinwindkraftanlagen mit einer Leistung unter 5 kW wird Atmosphärenluft in den Deponiekörper gebracht, um den Deponiekörper weitgehend aerob zu halten. Anfallendes Deponiegas mit Methananteilen, das in dieser Phase eventuell auftreten kann, wird in der speziell dimensionierten Oberflächenabdeckung oxidiert, so daß nur schadloses Kohlendioxid über die Oberflächenabdeckung der Deponie oder Altablagerung in die Atmosphäre emittiert.

Claims (5)

1. Verfahren zur in situ-Stabilisierung von Deponien und Altablagerungen, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom jeweiligen Stand des Stabilisierungsprozesses des Deponiekörpers beziehungsweise der Altablagerung über vertikale Brunnen in 4 Phasen kontrollierte Maßnahmen zur Deponiegasabsaugung oder zur Deponiebelüftung mit dem Ziel der beschleunigten Verminderung der Deponieemissionen eingeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der Deponiegaszusammensetzung und der entstehenden Deponiegasmenge in der ersten Phase nach abgeschlossener Absaugung des verwertbaren Deponiegases eine kombinierte Niederdruckbelüftung und Niederdruckabsaugung der Deponie beziehungsweise der Altablagerung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß in Abhängigkeit der Deponiegaszusammensetzung im Anschluß an die im Anspruch 2 definierte Phase eine Niederdruckabsaugung der Deponie beziehungsweise Altablagerung erfolgt, bei der durch Öffnung ausgewählter Gasbrunnen zur Atmosphäre aufgrund des Druckausgleiches ein aerobes Milieu im Deponiekörper beziehungsweise in der Altablagerung erreicht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der Deponiegaszusammensetzung im Anschluß an die im Anspruch 3 definierte Phase eine Niederdruckbelüftung der Deponie beziehungsweise Altablagerung unter Zuhilfenahme eines durch Windkraft angetriebenen Pumpensystems erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die installierten Brunnen der jeweilig vorangegangen Phase für die folgenden Phasen genutzt werden.