Deponie
Unsere Firma führt Studien über die Umweltrisiken der Bildung von Biogas im Bereich der Deponie, sowie über die wirtschaftliche Nutzung von Biogas durch. Basierend auf unseren Erfahrungen bei der Verwendung der Quellen für den Gasgewinn, halten wir die kombinierte Nutzung von Biogas (elektrische Energie und Nutzung der Wärmeenergie) für die günstigste Lösung auf lange Sicht.
Bildung von Biogas
Während des Abbaus der Abfälle entsteht Biogas und Sickerwasser. Der Abbauvorgang kann auf fünf charakteristische Phasen aufgeteilt werden. ( CHRISTIENSEN-KJELDSEN-1989)
I. Phase: Unmittelbar nach Einbringen der Abfälle beginnt eine anaerobe Fermentation in Anwesenheit der Mikroorganismen. Der Prozess wird in den tieferen Bereichen durch die mit Luft gemischten Abfälle, im Bereich der Oberfläche durch den aus der Atmosphäre gelangenden Sauerstoff ernährt. Das entstandene Biogas ist Kohlendioxid, in Sickerwasser Ammonium, bzw. die Oxidationsprodukte von sonstigen Komponenten. Der Vorgang ist sehr exotherm, die Temperatur kann sogar 60-70° erreichen.
II. Phase: Durch Reduktion von Sauerstoff bilden sich anaerobe Gebiete aus. In dunkler, sauerstoffarmer, sauerstoffloser Umgebung führen Pilze und Gärungsbakterien (Milchsäure-, Propionsäure-, Coli-, Buttersäure und Butylbakterien die Gärungs- und Abbauvorgänge von Kohlenhydraten, Eiweiß und Fetten aus. Das entstandene Biogas besteht aus Kohlendioxid und Wasserstoff, der Stickstoffgehalt vermindert sich auf radikale Weise. Der pH-Wert von Sickerwasser vermindert sich (pH=4-5), es kann Kalzium, Eisen, schwere Metalle und Ammonium enthalten. Zum Ende der Phase vermindert sich durch die Reduzierung des Redoxpotentials der anfängliche hohe Gehalt an Sulfat, das entstehende Sulfid schlägt die bis dahin in der Lösung vorhandenen Eisen, Mangan und schwere Metalle aus.
III. Phase: Durch Erscheinung und Vermehrung der methanogenen und sulfatreduzierenden Bakterien, beginnt der im vorherigen Punkt beschriebene Vorgang. Danach findet im Biogas eine Erhöhung der Methankonzentration statt, wobei sich die Konzentration von Wasserstoff und Kohlendioxid vermindert. Der pH-Wert von Sickerwasser beginnt sich zu erhöhen, was zur weiteren Ausscheidung von Eisen, Mangan und schweren Metallen führt. Weiterhin ist die Menge von entstehenden und im Sickerwasser verschwindenden Ammoniak bedeutend.
IV. Phase: In der sog. „Methan-Phase" stabilisiert sich der in der vorangehenden Phase begonnene Prozeß von Methanbildung. Im Biogas liegt die Konzentration von Methan ständig bei 50-60 v/v %.
V. Phase: Durch den Verbrauch der abbaubaren Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette, bleibt nur die widerstandsfähige organische Kohle im Abfall zurück. Die Methanproduktion sinkt stufenweise ab, infolge der atmosphärischen Diffusion erscheint im Biogas Stickstoff und Sauerstoff. In aeroben Zonen hört die Bildung von Methan völlig auf.
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Angewandte Methoden
Beschaffung der Daten, Übersicht der Dokumentation
Von dem geprüften Bereich beschaffen wir die notwendigen topographischen und geologischen Karten, überprüfen den Bereich. In der Fachliteratur und in öffentlichen Datenbanken (z.B. geologische Karten, die Angaben der in nahen Gebieten durchgeführten geologischen Bohrungen, in dem Bereich oder in ihrer Nähe befindliche Stellen für Wasserentnahme, meteorologischen Daten) auch besorgen wir die Ergebnisse früherer Umweltprüfungen.
Besichtigung vor Ort
Anlässlich der Begehungen vor Ort sammeln wir weitere Informationen bezüglich des allgemeinen Zustandes des Bereiches. Außerdem prüfen wir die bei der Planung der Bohrungen entscheidenden örtlichen Gegebenheiten.
Planung der Bohrungen, der Musterentnahmen und der Arbeiten
Wir stellen unseren Plan für die Musterentnahme so zusammen, dass zur Aktualisierung der zur Verfügung stehenden Ergebnissen, sowie die ergänzenden Vermessungen von ausreichender Genauigkeit sind. Bei der Planung der Bohrung werden wir neben den früheren Prüfergebnissen die am Standort zur Verfügung stehenden Informationen über ausgeführte Tätigkeiten berücksichtigen. Außerdem beachten wir die bei der Begehung gesammelten Erfahrungen, die Richtung der Strömung des Grundwassers, die physisch-chemischen Eigenschaften der ausgewiesenen verunreinigenden Materialien, sowie den Charakter der aufgedeckten Verschmutzungen. Im Laufe der Bezeichnung der Bohrpunkte betrachten wir maßgebend die Anordnung der aufgrund der eventuell früheren Ergebnisse der Boden- und Grundwasserprüfungen aufgedeckten verschmutzten Gebiete, sowie der Gebäude, der sonstigen oberflächlichen oder unterirdischen Anlagen, sowie unsere eigenen Ergebnisse über die durchgeführten Arbeiten. Während der Bohrungen verfolgen wir kontinuierlich die Entwicklung der Zusammensetzung des Abfall-, Grund- und Sickerwassers und entnehmen Muster zwecks laboratorischer Prüfungen. Die laboratorischen Prüfungen des Abfall-, Grund- und Sickerwassers, sowie die Muster von Biogas werden wir durch ein akkreditiertes Laboratorium durchführen lassen.
Musterentnahme des Abfalls
Im Laufe der Bohrung der Kontrollbrunnen für Biogas/Sickerwasser verfolgen wir kontinuierlich die Entwicklung der Zusammensetzung des Abfalls.
Musterentnahme des Grund- und Sickerwassers
Aus den ausgestalteten provisorischen Punkten für die Musterentnahme, sowie aus Kontrollbrunnen für Biogas/Sickerwasser erfolgen die Entnahmen der Wassermuster. Davor wird in jedem Fall ein reinigendes Pumpen gemacht, im Laufe dessen wir kontinuierlich den pH-Wert des Wassers messen, seine spezifische elektrische Leitfähigkeit und Temperatur. Von den Mustern des Grund- und Sickerwassers werden die allgemeinen wasserchemischen Parameter, die Konzentration der toxischen Metalle und die Konzentration von gelöstem Bor bestimmt.
Musterentnahme des Biogases
Aus den ausgestalteten Kontrollbrunnen vom Biogas/Sickerwasser erfolgt die Musterentnahme des Biogases. Die Musterentnahme geschieht aus dem Luftraum des Brunnen mit Hilfe der tragbaren persönlichen Gaspumpe für Musterentnahme und des Vakuumkoffers, in einen luftdicht verschließbaren, speziellen Kunststoffsack mit einem Ventil. Die Gasmuster werden zwecks Vermessung des Grundzustandes zu einer ausführlichen Biogas-Analyse (Gaskomponente CH4, CO2, O2, N2, H2S) ins Prüflaboratorium gesandt.