DE4134380A1 - Einrichtung zum gas- und fluessigkeitsdichten sichern und ueberwachen eines koerpers, insbesondere einer abfalldeponie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abdichten und Überwachen eines Körpers. Sie findet ihre Hauptanwendung bei der Abdichtung und Überwachung von Mülldeponien.

Aus dem Siemens-Prospekt "Deponie-Langzeitüberwachung mit LEOS", Bestell-Nr. A 19100-U653-A222, Juli 1990, ist eine Einrichtung zum Abdichten einer Mülldeponie sowie zur Leckage-Erkennung und -Ortung bekannt. Dabei ist vorgesehen, daß die Mülldeponie mit einer wasserdichten Folie, Dichtungsbahn oder "Abdichtung" (insbesondere aus Kunststoff) versehen ist. Diese Abdichtung kann unterhalb des Müllkörpers angeordnet sein (Basisabdichtung), damit keine Schadstoffe in das Grund­ wasser gelangen können. Die Abdichtung kann aber auch ober­ halb des Müllkörpers verlegt sein (Oberflächenabdichtung), um das Eintreten von Regenwasser und damit das Auswaschen von Schadstoffen aus dem Müll zu verhindern. Um ein Leck, das heißt eine Schadstelle, in dieser Abdichtung frühzeitig zu erkennen, ist bei der bekannten Einrichtung die Verlegung von Sensorschläuchen, d. h. von sogenannten LEOS-Schläuchen, vorgesehen, und zwar auf der vom Müllkörper abgewandten Sei­ te der Abdichtung. LEOS steht hierbei für "Leckage-Ortungs- System". Die LEOS-Schläuche, die mäanderförmig verlegt, mit Luft gefüllt und deren Wandungen für verschiedene, in der Deponie vorhandene Stoffe durchlässig sind, sind an ein zen­ trales Überwachungssystem angeschlossen. Bei einer Plazie­ rung der Abdichtung unterhalb des Müllkörpers wird eine Schadstelle darin durch Detektion von im Sickerwasser gelö­ sten Stoffen lokalisiert. Und bei einer Plazierung der Ab­ dichtung oberhalb des Müllkörpers wird eine Schadstelle darin und Detektion von aufsteigenden Faulgasen lokalisiert.

Ein LEOS-Schlauch sowie eine Einrichtung, die zu seinem Be­ trieb dient, sind aus der DE-PS 24 31 907 bekannt. Es handelt sich dabei um einen Schlauch, der für Schadstoffe durchläs­ sig ist. Am einen Ende des Schlauches ist eine Pumpe ange­ ordnet, mit der einzelne Volumina eines Transportmediums, zum Beispiel einzelne Gasvolumina, in zeitlichen Abständen nacheinander durch den Schlauch hindurch befördert werden. Der Schlauch wird auf diese Weise in regelmäßigen zeitlichen Abständen, das heißt mit gleichbleibender Frequenz, jeweils für einige Zeit durchströmt. Am anderen Ende des Schlauches befinden sich für die zu detektierenden Stoffe, insbesondere Schadstoffe, empfindliche Sensoren. Falls in die Umgebung des Schlauches ein Schadstoff gelangt, dringt dieser Schad­ stoff in den Schlauch ein; er wird mit dem nächsten Pumpvor­ gang des Transportmediums zu den Sensoren gebracht. Da das Medium dabei mit einer bekannten Geschwindigkeit strömt, läßt sich aus der Differenz zwischen dem Einschaltzeitpunkt der Pumpe und dem Ansprechzeitpunkt der Sensoren genau der Ort bestimmen, an dem zwischen zwei Durchströmungsvorgängen der Schadstoff in den Schlauch gelangt ist. Außerdem läßt sich die Schadstoffmenge bestimmen.

In dem deutschen Gebrauchsmuster G 91 07 693.5 (GR 91 G 8513 DE) wird ein Element zum Abdichten und Überwachen eines Körpers, insbesondere einer Abfalldeponie, mittels eines Kontrollraums offenbart. Diesem Element liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es sinnvoll ist, einen verstärkten Schutz durch eine Doppel­ barriere zu schaffen. Dies ist sowohl bei der Basisabdichtung als auch bei der Oberflächenabdichtung einer Deponie zweck­ mäßig. Das Element beruht weiter auf der Überlegung, daß es auch sinnvoll ist, die Ausgestaltung so vorzunehmen, daß meß­ technisch zu erfassen ist, ob die eine oder andere Barriere ein Leck aufweist und wo dieses Leck gelegen ist. Das Element umfaßt dazu zwei Abdichtungen, die durch Stützelemente von­ einander beabstandet angeordnet sind. Dabei ist mindestens ein Kanal zwischen den Abdichtungen und den Stützelementen gebildet, der eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung für ein Medium, wie zum Beispiel Luft, aufweist. Dieser Kanal ist dabei als permeabler LEOS-Schlauch ausgebildet, oder er beinhaltet einen solchen LEOS-Schlauch. An die Austrittsöff­ nung ist mindestens ein Sensor, zum Beispiel ein Sensor für Flüssigkeitsdampf und ein Sensor für Gas, anschließbar. Die beiden Abdichtungen sind unter Freilassung der Eintritts- und Austrittsöffnungen des Kanals an ihren Rändern dicht miteinander verbunden, so daß ein Kontrollraum gebildet ist. Die Stützelemente bestehen aus einem strömungsdurchlässigen, aber strömungsbehindernden (weitgehend homogenen) Material. Der Schlauch kann von einem Füllmaterial umgeben sein, das Feuchte zurückhält, also von einem Trockenmittel.

Es hat sich nun gezeigt, daß in den Kontrollraum zwischen den beiden Abdichtungen durch letztere hindurch im Laufe der Zeit eine Menge Feuchtigkeit in Dampfform eindringen kann; diese kann von dem Trockenmaterial nicht bewältigt werden, wenn nur eine geringe Menge Trockenmittel im Kontrollraum vorhanden ist. Es hat sich nämlich überraschenderweise er­ geben, daß Kunststoff-Folien für Gas- und Dampfmoleküle in­ folge von Permeationsvorgängen geringfügig durchlässig sind. Ein Ansteigen der Feuchte auf einen hohen Wert führt aber zu Schwierigkeiten beim Nachweis einer Leckage. Denn im Lecka­ gefall kann sich der Feuchtigkeitswert dann nur noch relativ wenig erhöhen, zum Beispiel von 95% auf 100% relative Luft­ feuchtigkeit. Kleine Änderungen eines so hohen Pegels sind nur schwierig zu erfassen. Es wird daher nach einer Möglich­ keit gesucht, eine Einrichtung zum gas- und flüssigkeitsdich­ ten Sichern und Überwachen eines Körpers der letztgenannten Art bereitzustellen, die auch bei einem langsamen Eindringen von Feuchtigkeit in den Kontrollraum auch nach längerer Zeit noch sicher arbeitet (Langzeitstabilität), ohne daß eine be­ sonders große Menge an festem Trockenmittel benötigt wird. Es soll auch bei einer Einrichtung eine Doppelbarriere vor­ handen sein, und es soll möglich sein anzugeben, ob die eine oder andere Barriere ein Leck aufweist und wo dieses Leck gelegen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, eine Einrichtung zum Abdichten und Überwachen eines Körpers anzu­ geben, die gewährleistet, daß auf relativ einfache Weise bei doppeltem Leckschutz der Ort eines eventuell auftretenden Lecks (Eindringen einer Flüssigkeit, wie insbesondere Wasser, in den Kontrollraum) auch dann relativ genau bestimmt werden kann, wenn schon etwas Feuchtigkeit, zum Beispiel Wasser, über längere Zeit hinweg in den Kontrollraum eingedrungen ist.

Die Einrichtung, die diese Aufgabe löst, ist erfindungsgemäß ausgerüstet

• a) mit mindestens einem Kontrollraum, der durch weitestgehend gas- und flüssigkeitsundurchlässige Abdichtungen gebildet ist,
• b) mit einem im Kontrollraum verlegten Sensorschlauch,
• c) mit einer an den Sensorschlauch anschließbaren Pumpein­ richtung, mittels der ein Transportmedium, insbesondere ein inertes Gas wie getrocknete Luft, durch den Sensor­ schlauch hindurchpumpbar ist,
• d) mit einem mit dem Sensorschlauch verbindbaren Sensor, der auf mindestens einen zu überwachenden Stoff anspricht, und
• e) mit einem den Sensorschlauch zumindest auf einem Teil sei­ ner Länge umgebenden Trockenraum, dessen Wände eine bei Feuchtigkeitskontakt sich zersetzende Folie aufweisen.

Der Trockenraum weist bevorzugt ein Trockenmittel, und zwar ein Adsorptionsmittel wie Silicagel, das auf Wasser wirkt, auf.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung beruht auf folgender Überlegung: Der Trocken­ raum, der einen relativ niederen Feuchtigkeitspegel in der Nähe des Sensorschlauches sicherstellt, wird hier auf einen relativ engen Bereich beschränkt. Er erstreckt sich über eine gewisse Strecke in axialer Richtung des Sensorschlau­ ches und besitzt einen gewissen Durchmesser oder eine gewis­ se Höhe und Breite. Seine Wände - mit Ausnahme des Bereichs der Folie - sind für Feuchtigkeit undurchlässig. Auf diese Weise wird der Trockenraum vor dem Eindringen der Feuchte geschützt. Dringt Flüssigkeitsdampf, also insbesondere Was­ serdampf, in den Kontrollraum ein, so erfolgt keine Anzeige. Erst wenn Flüssigkeit, also im Beispiel Wasser, in den Kon­ trollraum eindringt, führt dies zur Zerstörung der Folie; die Feuchtigkeit gelangt in den Trockenraum und wird beim nächsten Testzyklus vom Detektor angezeigt. Man kann daher die Einrichtung nach der Erfindung auch als Flüssigkeits- bzw. Wasser-Detektor bezeichnen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an­ hand von fünf Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Element gemäß der Erfindung, das einen kastenförmigen Trockenraum enthält;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungs­ form eines kastenförmigen Trockenraums;

Fig. 3 eine Aufsicht auf ein Deponiefeld, das aus einem ersten und einem zweiten Element besteht;

Fig. 4 ein Anzeige-Diagramm für das erste Element; und

Fig. 5 ein Anzeige-Diagramm für das zweite Element.

Nach Fig. 1 ist ein Element 2 vorgesehen, das mit weiteren solcher Elemente seitlich verbunden ist und zur Überwachung einer Mülldeponie dient. Die Anordnung solcher Elemente 2 und Zusammenfassung zu einem Feld kann dabei unterhalb oder oberhalb des Müllkörpers vorgenommen sein. Mit dem oberen Feld wird das Eindringen von Wasser von oben und das Austre­ ten von Deponiegas überwacht, und eine entsprechende Leck­ stelle wird lokalisiert. Mit dem unteren Feld wird das Austre­ ten von Deponiegas aus dem Müllkörper nach unten und das Ein­ dringen von Feuchtigkeit von unten nach oben überwacht, und auch hier wird ein entsprechendes Leck angezeigt.

Das Element 2 umfaßt zwei Barrieren oder Abdichtungen 4, 5 für Gas und Feuchtigkeit, deren Abstand a durch (nicht ge­ zeigte) Stützelemente oder aber Sand 6 festgelegt wird. Die beiden gegen Feuchtigkeit und Gas weitestgehend undurchläs­ sigen Folien, Dichtungsbahnen, Abdeckungen oder Abdichtungen 4 und 5 bestehen zum Beispiel aus Polyäthylen oder einem an­ deren Kunststoff. Das Element 2 umfaßt weiterhin einen teil­ durchlässigen LEOS- oder Sensorschlauch 8, durch den in zeit­ lichen Abständen ein Transportmedium m, insbesondere ein iner­ tes Gas wie getrocknete Luft, in z-Richtung mittels einer Pumpeinrichtung hindurchgepumpt wird. Der Raum zwischen den Abdichtungen 4, 5 dient als Kontrollraum 10.

Das Element 2 ist an seinem rechten und linken Rand dicht verschlossen oder versiegelt, indem beispielsweise die obere Abdichtung 5 mit der unteren Abdichtung 4 direkt oder über eine (nicht gezeigte) Zwischenlage verschweißt oder verklebt ist. Die Schweißverbindung ist vorliegend mit 45 bezeichnet.

Die Breite b des rechteckigen Elements 2 nach Fig. 1 kann zum Beispiel 3 bis 5 m oder aber 10 m betragen. Seine sich in z-Richtung erstreckende Länge kann zum Beispiel 50 oder gar 100 m betragen; die Länge richtet sich nach der wirksa­ men Länge der Serienschaltung der LEOS-Schläuche 8 der ein­ zelnen Elemente 2. Die Höhe der (nicht gezeigten) Stützele­ mente oder des Sandes 6, die den Abstand a zwischen den Ab­ dichtungen 4, 5 festlegt, kann zum Beispiel 10 bis 20 mm be­ tragen. Solche Bahnen oder Elemente 2 sind flexibel und re­ lativ einfach zu verlegen; sie können sodann am Rande mit­ einander verbunden werden.

Von Bedeutung ist nun, daß sich der Sensorschlauch 8 inner­ halb eines Trockenraums 12 befindet. Dies gilt entweder für ein Teilstück oder für den gesamten Sensorschlauch 8 inner­ halb des einzelnen Elements 2, wie später anhand von Fig. 3 deutlich werden wird. Im Trockenraum 12 befindet sich ein Trockenmittel 13.

Der Trockenraum 12 wird durch einen relativ engen Kasten 14 gebildet, der hier quaderförmig geformt ist. Auch andere Form­ gebungen sind möglich. Die Wände dieses Kastens 14 sind zum überwiegenden Teil wasser-undurchlässig. Sie enthalten aber zumindest eine Folie 16, durch die Feuchtigkeit hindurchdrin­ gen kann. Das Charakteristikum dieser Folie 16 ist, daß sie sich bei Kontakt mit Flüssigkeit (also nicht Dampf) zersetzt oder auflöst. Bei der Folie 16 kann es sich beispielsweise um eine Art Flies, um Zellulose oder Pappe handeln, die sich bei Wasserkontakt auflöst. In diesem Fall kann die sich im Leckagefall im Kontrollraum 10 angesammelte Flüssigkeit (Was­ ser) durch die von der Folie 16 zuvor verschlossenen Öffnung in den Trockenraum 12 eindringen.

Dieser Trockenraum 12 ist, wie bereits angemerkt, mit einem Trockenmittel 13, wie beispielsweise mit dem Wasser-Adsorp­ tionsmittel Selicagel, gefüllt. Bei Eindringen von Wasser wird die Wasserkonzentration im Trockenraum 13 auf 100% er­ höht, und dies wird beim nächsten Meßvorgang sofort angezeigt und einer bestimmten Meßstelle zugeordnet. Hat die gemessene Konzentration einen vorgegebenen Grenzwert überschritten, so kann dies beispielsweise zur Auslösung eines Alarms herange­ zogen werden.

In Fig. 1 ist dargestellt, daß die Folie 16 in einer Sei­ tenwand des Kastens 14 angeordnet ist. Statt dessen kann sie auch im Boden des Kastens 14 vorgesehen sein. Auch können mehrere Folien 16 in einer oder mehreren Wänden vorhanden sein, beispielsweise von verschiedener Dicke und/oder von verschiedenem Durchmesser. Der Kasten 14 kann ganz oder teil­ weise aus Metall bestehen. Beispielsweise kann auch eine me­ tallisierte Kunststoff-Folie vorgesehen sein. Er übernimmt vorliegend, da seine Höhe dem Abstand a entspricht, zusätz­ lich eine Stützfunktion.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform eines dampfdich­ ten Kastens 14 dargestellt. Auch dieser Kasten 14 ist quader­ förmig ausgebildet. Des besseren Überblicks wegen ist die Frontwand entfernt. Somit ist ersichtlich, daß der Innenraum 12 außer mit dem Trockenmittel 13 auch mit einer Distanzmat­ te 17 ausgefüllt ist, die bei biegsamen Wänden für die Ge­ währleistung eines vorgegebenen Abstandes sorgt. Die Wände können beispielsweise im vorliegenden Fall aus einer Drei- Schichten-Folie bestehen, die gebildet ist aus Polyäthylen/ Aluminium/Polyäthylen. Auch ein solcher Kasten ist gegenüber- Feuchtigkeit undurchlässig.

Im vorliegenden Fall befinden sich an einer oder beiden Sei­ tenwände Öffnungen, die mit einer Folie 16 verschlossen sind. Auch hier können die einzelnen Folien 16 aus Zellulose be­ stehen. Sie dienen als Dampfsperre, zerfallen aber unter Ein­ wirkung von Wasser. Vorliegend erstreckt sich der Kasten 14 nur über einen Teil der Länge des Sensorschlauches 8. Die in Reihe angeordneten Folien 16 können durch eine streifenförmig ausgebildete Folie ersetzt sein.

In Fig. 3 ist ein Feld F aus zwei Elementen 2 von oben ge­ zeigt. Die beiden Elemente 2 sind unterschiedlich ausgebil­ det, soweit es die Gestaltung des Kastens 14 betrifft. Der Kasten 14 im linken Element 2 erstreckt sich nur über eine geringe Länge des LEOS-Schlauches 8 und wirkt somit als lo­ kales Wasser-Detektionssystem. Dagegen erstreckt sich der Kasten 14 im rechten Element 2 über die gesamte Länge des dort vorhandenen LEOS-Schlauches 8; hier wirkt er als lang­ gestrecktes Wasser-Detektionssystem.

Das Feld F ist Teil eines an sich bekannten Überwachungssy­ stens oder LEOS-Systems, von dem nur eine Pumpeinrichtung 21 und zwei Detektoren 22, 24 angedeutet sind. Mittels der Pump­ einrichtung 21 kann das Transportmedium m in den Eingang des ersten Sensorschlauchs 8 und dann fortlaufend in den nächsten Sensorschlauch 8 geleitet werden. Bei dem Transportmedium m handelt es sich insbesondere um ein Inertgas; es kann dabei insbesondere auch gereinigte und getrocknete Luft verwendet werden. Steuerung, Betrieb und Meßauswertung sind an sich bekannt. Die Doppel-Detektoren oder Doppel-Sensoren 22, 24 sprechen auf unterschiedliche Stoffe an. Sie sind - wie ge­ zeigt - z. B. in Reihe geschaltet. Der eine Sensor 22 spricht z. B. auf Gas (Deponiegas, insbesondere Methangas) an, und der andere Sensor 24 weist Feuchtigkeit (Wasser) nach. Jeder Sensor 22, 24 kann dabei einen Schreiber oder ein Aufzeich­ nungsgerät für die gemessene Konzentration in Abhängigkeit von der Zeit aufweisen.

In Fig. 4 und 5 ist für das linke bzw. rechte Element 2 die Konzentration c in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Bei der Konzentration c geht es um die gemessene Feuchte. Die Zeit t ist dem vom Leckort zum Detektor zurückgelegten Weg proportional. In Fig. 4 und 5 ist die Leckanzeige durch einen durchgezogenen Strich, die Untergrundanzeige dagegen durch einen unterbrochenen Strich charakterisiert. Tritt ein Leck durch Wassereinbruch in dem Kontrollraum 10 auf, so läßt sich in beiden Fällen durch Auswertung des Peaks der Ort des Lecks ermitteln.

Da vorliegend im Kontrollraum 10 ein Trockenraum 12 geringe­ rer Dimension verwendet wird, kommt man - gegenüber der be­ kannten Ausführung - mit einer kleineren Menge an Trockenmit­ tel 13 aus, was als besonderer Vorteil angesehen wird.

Claims (12)

1. Einrichtung zum Überwachen eines Körpers, insbesondere einer Mülldeponie,

• a) mit mindestens einem Kontrollraum (10), der durch weitge­ hend gas- und flüssigkeits-undurchlässige Abdichtungen (4, 5) gebildet ist,
• b) mit einem im Kontrollraum (10) verlegten Sensorschlauch (8),
• c) mit einer an den Sensorschlauch (8) anschließbaren Pump­ einrichtung (21), mittels der ein Transportmedium (m), insbesondere ein inertes Gas wie getrocknete Luft, durch den Sensorschlauch (8) hindurchpumpbar ist,
• d) mit einem mit dem Sensorschlauch (8) verbindbaren Sensor (22, 24), der auf mindestens einen zu überwachenden Stoff anspricht, und
• e) mit einem den Sensorschlauch (8) zumindest auf einem Teil seiner Länge umgebenden Trockenraum (12), dessen Wände eine bei Feuchtigkeitskontakt sich zersetzende Folie (16) aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Trockenraum (12) ein Trockenmittel (13) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Trockenmittel (13) ein Adsorptionsmittel, z. B. Silicagel, ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Trocken­ raum (12) Wände aus Metall oder aus metallisierter Kunststoff- Folie aufweist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Folie (16) so ausgebildet ist, daß sie bei Kontakt mit Wasser zer­ fällt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Folie (16) aus Pappe oder Zellulose besteht.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die FoIie (16) streifenförmig ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß auf einer Wand des Trockenraums (12) mehrere Folien (16) in axialer Richtung angeordnet sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Trocken­ raum (12) sich nur über einen geringen Teil der Länge des Sensorschlauchs (8) erstreckt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß sich im Raum zwischen den Abdichtungen (4, 5) und dem Trockenraum (12) Sand als Distanzmittel befindet.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Trocken­ raum (12) kastenförmig ausgebildet ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der Trocken­ raum (12) eine Distanzmatte (17) enthält.