Die Erfindung betrifft einen Gasbrunnen zur Methangasgewinnung aus Deponien, mit einer in das Haufwerk aus Abfällen eingebrachten Bohrung, in der ein Filterrohr angeordnet ist, wobei zwischen dem Filterrohr und dem Mantel der Bohrung eine Materialsäule angeordnet ist, die unterhalb der Geländeoberkante (GOK) zumindest im Wesentlichen gasdicht ist und die in den darunter liegenden Bereichen aus einer Kiesschüttung besteht.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Umrüstung von in Deponien angeord¬ neten Gasbrunnen, die in einer Bohrung ein durchmesserkleineres Filterrohr auf¬ weisen, wobei zwischen dem Filterrohr und dem Bohrungsmantel eine Schüttung angeordnet ist, die unterhalb der GOK zumindest im wesentlichen gasdicht und im darunter liegenden Bereichen gasdurchlässig ist.

Unter den vorgenannten Abfällen werden solche Gemische verstanden, die aus Hausmüll oder hausmüllähnlichen Gewerbeabfällen bestehen und neben nicht zer¬ setzbaren anorganischen Bestandteilen organische Bestandteile aufweisen, die sich bei Anwesenheit von Sauerstoff und einer hinreichenden Feuchtigkeit aerob und bei Abwesenheit von Sauerstoff anaerob zersetzen.

In früheren Jahren sind anfallenden Abfälle zu Müllhalden aufgeschichtet oder in vorhandene oder geschaffene Gruben abgekippt worden. Nach Erschöpfung der Deponie-Kapazität und dem Schließen dieser Deponien wurden die Haufwerke mehr oder weniger abgedeckt und in Einzelfällen begrünt. Um zu verhindern, dass die sich in dem aufgeschichteten Haufwerk einstellende anaerobe Zersetzung der organi¬ schen Bestandteile zu einer unkontrollierten Methangasbildung führt, sind in Depo¬ nien sogenannte Gasbrunnen eingezogen worden, die entweder gebohrt oder mittels eines Kaminziehrohres erstellt wurden. Solche Brunnen weisen zumeist einen Durchmesser von mindestens 800 mm auf und sind, abgesehen von einer obersten Abdichtung über den gesamten Tiefenbereich verfiltert. Die obere Abdichtung besteht aus bindigem Material, z. B. Ton, der sich bis zu 3 oder 4 m tief erstreckt. Der darunter liegende Bereich ist mit einer gasdurchlässigen Kiesschüttung verse¬ hen, die sich (ebenso wie die genannte Abdichtung) um ein Filterrohr erstreckt, über das Gas abgesaugt werden kann. Wird an dem Brunnen ein Unterdruck angelegt, so strömt das Gas aus porösen Bereichen in Richtung des Filterrohres. Die aus dem Haufwerk abgezogene Gasmenge ist direkt proportional zu der Porosität der jeweils abgesaugten Bereiche. Daher nimmt mit größerer Tiefe und hiermit regelmäßig ver¬ bundenem geringen Porenvolumen der Gasfluss kontinuierlich ab. Im Extremfall kann der Gasfluss völlig zum Erliegen kommen. Zur Förderung der anaeroben Umsetzung muss in den Gasbrunnen ein Unterdruck erzeugt werden, um Deponie¬ gas abzuziehen. Die anaerobe Umsetzung der organischen Abfallstoffe ist zwar ein gasbildender Prozess, jedoch entsteht hierbei in beträchtlichen Mengen Wasser¬ stoffgas, Methan und Kohlendioxid, deren wachsende Partialdrucke die weitere anaerobe Umsetzung hemmen. Aus diesem Grund muss das gebildet Gasgemisch stetig abgezogen werden, um die Umsetzung des biogenen Materials aufrecht zu erhalten. Die Reichweite, d. h. der Saugradius eines Gasbrunnens ist aus vorstehen¬ den Gründen im oberen Bereich der Brunnen, d. h. in geringeren Tiefen relativ groß und wird zu größeren Tiefen stets geringer. Als geometrische Form ergibt sich somit ein Trichter als Absaugbereich. Dies führt dazu, dass in den meisten Fällen im obe¬ ren Bereich bereits große Mengen an Fremdluft angesaugt werden, so dass das Haufwerk der Deponie im oberen Bereich massiv übersaugt wird.

In der WO 03/004182 A2 wird dargelegt, dass eine stärkere Saugung über Gasbrun¬ nen nur zu einer oberflächennahen Belüftung und etwaigen Umsetzung der biogenen Organik in den oberen Schichten führt. In tieferen Schichten erfolgt hingegen kaum eine oder keine Änderung der Umsetzungsbedingungen, so dass durch den biologi¬ schen Abbau in Folge eines Hydrolyseprozesses organische Verbindungen in eine wassergelöste Form übergehen und über das Sickerwasser abtransportiert werden. Dies kann zu einer möglichen Grundwasserbelastung (gemessen als CSB- und NH4- Gehalt im Sickerwasser) führen. Zur Minimierung des ansonsten zu tätigenden Auf¬ wandes und zur Beschleunigung des Abbaus der biogenen Organik wird in der WO 03/004182 A2 vorgeschlagen, im Bereich des Deponiegrundes eine größere Gasmenge abzusaugen als die in dem Bereich durch Zersetzung entstehende Gas¬ menge, so dass über die Außenluft Sauerstoff in das Haufwerk eindringt und der Zersetzungsprozess in eine zumindest weitgehend aerobe Zersetzung überführt wird. Eine erste Möglichkeit zur Verhinderung der „Übersaugung" der geländeober- flächennahen Schichten besteht darin, dass je nach Höhe des aufgeschichteten Haufwerkes pro Saugleitung über beabstandet angeordnete, vorzugsweise ringför¬ mige Saugöffnungen Deponiegas mit einem angelegten Unterdruck zwischen 2 x 103Pa und 3 x 104Pa abgesaugt und/oder die über die Saugleitung geförderte Flussrate des Deponiegases auf maximal 250m3/h beschränkt wird. Diese Ma߬ nahme dient dazu, dass der Methangehalt des Deponiegases deutlich höher ist und insgesamt größere Deponiegasmengen und damit deutlich höhere Energiegehalte gewonnen werden können. Hierzu wird eine Vorrichtung verwendet, bei der eine in das Haufwerk eingebrachte Bohrung mit einem Durchmesser von mindestens 200 mm eine Saugleitung mit deutlich geringerem Durchmesser aufweist. Der verbleibende Ringraum zwischen dem Saugleitungsaußenmantel und dem Boh¬ rungsmantel ist in abwechselnder Folge mit einem als Filterstrecke dienenden Kies¬ bett und einem zumindest weitgehend gasundurchlässigen Material, vorzugsweise bindigem Material wie Quellton ausgefüllt, wobei die aus bindigem Material beste¬ henden Ringräume gegen die Saugleitung mit einem Vollrohr abgedeckt sind und im Bereich der Filterstrecke, d. h. in Höhe der jeweiligen Kiesbetten, die Saugöffnungen angeordnet sind. Vorzugsweise kann ein im Filterrohr höhenverstellbar angeordneter Liner vorgesehen sein, der vorhandene Filterstrecken wahlweise abdeckt oder frei¬ gibt. Zwischen zwei übereinander liegenden Filterstrecken liegt jeweils ein relativ gasdichter Bereich aus bindigem Material, wie z. B. Ton. Die abgeführten Deponie¬ gase, insbesondere das entstehende Methan können somit durch den eingestellten Unterdruck und/oder die Stellung des Liners dosiert werden.

Problematisch sind jedoch die durch Einziehung neuer Saugleitungen entstehenden Kosten. Sofern die Deponie geschlossen und bereits eine Oberflächenabdeckung bzw. Rekultivierungsmaßnahmen erfolgt sind, ist es zudem technisch aufwendig, aber auch genehmigungsrechtlich nur unter großen Schwierigkeiten möglich, zusätz¬ liche Brunnen bzw. Saugleitungen in den Deponiekörper einzubringen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorhandenen Gasbrunnen der¬ art umzugestalten, dass die Deponiegasgewinnung ohne hohen technischen Auf¬ wand verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Gasbrunnen nach Anspruch 1 gelöst, der vorzugs¬ weise mittels eines Verfahrens nach Anspruch 6 errichtet worden ist. Weiterbildun¬ gen des Gasbrunnens sowie des Verfahrens werden in den entsprechenden Unter¬ ansprüchen beschrieben.

Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, in das vorhandene Filterrohr des Gasbrunnens, das nur in den GOK-nahen Schichten von einer gas¬ dichten Masse und im darunter liegenden Bereich von einer Kiesschüttung umgeben ist, ein im Durchmesser kleineres Saugrohr einzuziehen, um dessen Außenmantel über eine begrenzte Höhe der zwischen dem Filterrohr und dem Saugrohr (oder auch bei mehreren Saugrohren allen Saugrohren) verbleibende Raum und der in gleicher Höhe liegende Bereich der Kiesschüttung mit einem ausgehärteten Material, vorzugsweise aus Kunststoffschaum zu einer zumindest im wesentlichen gasdichten Zone verfüllt sind, so dass die unterhalb dieser Zone liegenden Bereiche nur über das betreffende Saugrohr besaugbar sind. In der vormaligen Kiesschüttung wird somit mindestens eine gasdichte Zone aufgebaut, gegebenenfalls mehrere überein¬ ander liegende gasdichte Zonen, unter der bzw. unter denen über das eine Saugrohr bzw. über verschiedene Saugrohre Deponiegas abgesaugt werden kann. Sind meh¬ rere Saugrohre vorhanden, so können über jedes Saugrohr unterschiedliche Unter¬ drucke und/oder Fördermengen eingestellt werden, die gegebenenfalls in Abhängig¬ keit der Partialdruckkonzentrationen, insbesondere des Methans regelbar sind. Vor¬ zugsweise liegen in abwechselnder Folge gasdichte Zonen und Filterstrecken vor, die durch jeweils ein Saugrohr absaugbar sind. Als aushärtbares Material wird vor¬ zugsweise ein Kunststoff, insbesondere ein aufgeschäumtes Polyurethan verwendet. Alternativ kann auch niedrigviskos angerührtes Material wie Mineralien, Ton, das gegebenenfalls mit Kunststoff vermischt ist, verwendet werden. Um eine hinrei¬ chende Gasförderung über die Saugrohre gewährleisten zu können, soll deren Durchmesser vorzugsweise 50 bis 75 mm betragen. Die Brunnenbohrung, die durch vorhandene Gasbrunnen vorgeben ist, und/oder durch ein Brunnenrohr definiert ist, beträgt vorzugsweise mindestens 800 mm.

Ein vorhandener Gasbrunnen, der in einer Bohrung ein durchmesserkleineres Filter¬ rohr aufweist, wird wie folgt umgerüstet. Vorausgesetzt wird hierbei, dass zwischen dem Filterrohr und dem Bohrungsmantel eine Schüttung angeordnet ist, die unter¬ halb der Geländeoberkante zumindest im Wesentlichen gasdicht ist und in darunter liegenden Bereichen gasdurchlässig ist. Im Regelfall ist die Dicke der gasundurch¬ lässigen Schicht, die aus Ton oder ähnlichen dichten Materialien besteht, 3 bis 4 m. Die darunter liegende Schüttung, die auch als Filterstrecke bezeichnet wird, besteht aus Kies.

In das vorhandene Filterrohr wird mindestens ein Saugrohr eingezogen, über dessen Außenmantel an zwei im Abstand angeordneten Stellen jeweils ein aufblasbarer Schlauch oder ein ähnlich wirkendes Dichtsystem gezogen ist. Dieser Schlauch wird nach Absenkung des Saugrohres im Filterrohr so aufgeblasen, dass er sich abdich¬ tend an den Filterrohrinnenmantel anlegt. In den Zwischenraum zwischen den beiden derart aufgeblasenen Schläuchen wird nunmehr über eine Leitung ein aushärtbares Material, vorzugsweise Kunststoffschaum unter Druck eingebracht, so dass das aus¬ härtbare Material sich in den verbleibenden Ringraum zwischen dem Saugrohr oder den Saugrohren sowie in den höhengleichen um das Filterrohr angeordneten gas¬ durchlässigen Bereichen ergießt und anschließend zu einer gasdichten Masse aus¬ härtet. Je noch Porosität der Filterstrecken und dem hierdurch bestimmten Flie߬ widerstand ist der Druck abzustimmen, mit dem das aushärtbare Material einge- presst wird. Dieser Druck soll so groß sein, dass die Filterstrecke in dem betreffen¬ den Bereich über ihren gesamten Durchmesser, d. h. bis zum Rand der Bohrung bzw. des Bohrungsmantels eingeführt wird und nach Aushärtung eine gasdichte Zone bildet, so dass in dem darunter liegenden Bereich eine Absaugung nur über das Saugrohr möglich ist.

Vorzugsweise wird der aufblasbare Schlauch mit dem Saugrohraußenmantel durch Kleben verbunden. Als aushärtbares Material bietet sich aufschäumbares PoIy- urethan und/oder niedrigviskos angerührtes Material aus Mineralien, vorzugsweise aus Ton oder Mischungen hieraus an.

Verwendet man mehrere Saugrohre, deren Ansaugenden in unterschiedlichen Tiefen münden, so sind diese Saugrohre vorzugsweise konzentrisch angeordnet.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeich¬ nungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Querschnittsansicht eines Gasbrunnens vor der Ertüchti¬ gung,

Fig. 2 eine prinzipielle Ansicht eines Gasbrunnens nach der Ertüchtigung,

Fig. 3 eine Prinzipskizze einer Teilquerschnittsansicht im Bereich eines Saugroh¬ res mit aufgeklebtem Schlauch und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht durch einen Teil der Filterstrecke eines Brunnen mit eingeführtem und über Schläuche fixierten Rohr.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass das Filterrohr 11 eines Gasbrunnens von der Gelän¬ dekanteoberfläche 10 bis in tiefe Bereiche über dem Deponiegrund ragen kann. Das Filterrohr 11 liegt zentrisch zu einem Brunnenrohr 12 oder einer gebohrten festen Brunnenwandung. Zwischen dem Innenmantel 12 und dem Filterrohr 11 ist über eine Tiefe ti ein gasdichtes Material, z. B. Ton 13 verfüllt, wobei sich die Tiefe ti auf 3 bis 4 m erstrecken kann. In diesem Bereich kann das Rohr 11 auch als Vollrohr ausge¬ bildet sein. Unterhalb der gasdichten Schicht 13 ist eine Kiesschüttung 14 rings um das Filterrohr 11 angeordnet, so dass über entsprechende Mantelöffnungen des Fil¬ terrohres Gas aus dem Deponiekörper abgesogen werden kann. Es ist offensichtlich, dass über den Gasbrunnen nach Fig. 1 , dessen Gesamttiefe beispielsweise 30 m beträgt, nur ein einheitlicher Unterdruck eingestellt werden kann, der dazu führt, dass in den Deponiezonen, in denen die freien Poren größer sind, mehr Gas abgezogen werden kann als in porenärmeren Zonen bzw. Zonen mit einer kleineren Porosität. Regelmäßig wird bei Anlegen eines Unterdruckes im Filterohr aus den GOK-nahen Schichten mehr Gas abgesaugt als aus den tieferen Schichten. Unter Umständen kann es sogar zu einem „Kurzschluss" kommen, etwa dann, wenn brunnennahe Randbereiche bis zu Tiefen über 4 m Risse bekommen oder die Schicht 13 undicht wird, so dass die aus dem Filterrohr angesaugte Luft im wesentlichen unmittelbar aus der Umgebungsluft (oberhalb der GOK 10) stammt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich wird in das Filterrohr 11 ein Saugrohr 15 eingelassen, bei¬ spielsweise von der Oberkante des Brunnens bis in eine Tiefe von mindestens 23 m. In einem Bereich zwischen 22 und 23 m ist dieses Saugrohr 15 mit einem Schlauch 16 überzogen, der an den Enden mit dem Rohr verklebt oder sonst wie abgedichtet ist. Der Innenraum des Schlauches 16 ist über eine Zuleitung 17 mit einer Druckluftquelle verbunden, durch die der Schlauch 16 aufgeblasen wird. Ent¬ sprechendes gilt für den Schlauch 18 in einer Tiefe in dem Bereich zwischen 19 und 20 m. Durch das Aufblasen des Schlauches legt sich dieser dicht und fest an den Innenmantel des Filterrohres 11 an. Nach Aufblasen der beiden Schläuche 16 und 18 ergibt sich zwischen den Schläuchen ein Ringraum 19, der sich zwischen dem Saugrohr 15 und dem Innenmantel des Filterrohres 11 erstreckt sowie ein weiterer Ringraum 20 zwischen dem Außenmantel des Filterrohres 11 und dem Mantel der Bohrung 12. Wird, etwa über eine Leitung 22 (siehe Fig. 4) ein Zweikomponenten- Polyurethanschaum eingedrückt, so füllt dieser Schaum zunächst den genannten Ringraum 19 als auch den darumliegenden Ringraum 20 aus. Nach Aufschäumen und Aushärtung entsteht eine gasdichte Schicht, so dass über das Saugrohr 15 aus der unterhalb der gasdichten Zone 19, 20 liegenden Bereichen 21 der Kiesschicht Gas angesogen werden kann. Will man mehrere Saugbereiche erzeugen, werden in entsprechender Weise mehrere Saugrohre 15 verwendet, die jeweils in einer absaugbaren Zone münden, die sich unterhalb einer mit Polyurethan verfüllten Kies- schüttung befinden. Da jeder Saugbereich über ein getrenntes Saugrohr 15 erreicht wird, kann jeder Bereich unabhängig von anderen Bereichen abgesaugt werden, ins¬ besondere können unterschiedliche Saugdrücke verwendet werden. Der Vorteil einer solchen Umrüstung eines Gasbrunnens besteht in den erheblich niedrigeren Kosten gegenüber neu zu installierenden Saugbohrungen oder neu zu errichtenden Brunnen.

Eine Dichtung mit Kunststoffschaum ist auch einfach zu fertigen. Alternativ können auch Materialien wie niedrigviskos angerührte Mineralstoffe wie z. B. Ton oder ähnli¬ ches, gegebenenfalls in einer Mischung mit Kunststoff eingesetzt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich eine oder mehrere diskret absaugbare Bereiche erzeugen. Die nach oben geführten, ggf. mit Muffen 23 verbundenen Gasrohre 15 sollen einen Durchmesser von 50 bis 75 mm haben und vorzugsweise nebeneinander oder als konzentrische Rohre angeordnet sein.