Klaus Kruse
Langfristiges Emissionsgeschehen von Siedlungsabfalldeponien
Zusammenfasssung
Siedlungsabfalldeponien herkömmlicher Technik sind als Reaktoren zu verstehen, in denen neben biochemischen Prozessen auch geochemische Mechanismen ablaufen. Auch nach Abschluss solcher Deponieabschnitte fallen gasförmige und wässerige Emissionen aus dem Abfallkörper an. Ziel dieser Arbeit war es, die längerfristige Emissionsentwicklung abzuschätzen.
Auf Grundlage von Laborversuchen konnte gezeigt werden, dass die Gasproduktion von Abfallkörpern aus der Überlagerung der Gasproduktion verschiedener abbaubarer Fraktionen resultiert. Mit den Modellvorstellungen
- der Deponieabschnitt ist ein Batch-Reaktor,
- der biologische Abbau erfolgt nach einer Reaktion erster Ordnung,
- Hausmüll enthält im wesentlichen zwei unterschiedlich abbaubare Fraktionen
erfolgte eine mathematische Beschreibung für die Gasproduktion aus Hausmüll. Anhand von Daten über die Emissionsentwicklung großtechnischer Deponieabschnitte konnte dieses Gasproduktionsmodell angepasst werden. Die Halbwertszeit der leichter abbaubaren Fraktion beträgt ca. ein Jahr, die der schwerer abbaubaren Fraktion rd. 10 Jahre. Das langfristige Gaspotenzial für Hausmüll beläuft sich auf ca. 230 Nm3/tTS, wobei rd. 80 Nm3/tTS der leichter abbaubaren Fraktion zugerechnet werden.
Ausgehend von Umsatzraten, die unter Laborbedingungen ermittelt worden waren, wurde ein Bemessungsansatz für die erforderliche Mächtigkeit einer sogenannten Rotteschicht abgeleitet. Bei der heutigen Zusammensetzung von Siedlungsabfällen reicht demnach eine Schichtdicke von 1,50 m aus, um die anfänglich hohe organische Belastung von Sickerwasser aus der Sauren Phase signifikant zu senken.
Zur Beschreibung der Sickerwasserqualität heutiger Siedlungsabfalldeponien wurden neuere Daten ausgewertet. Dabei zeigte sich, dass der Fortschritt der Deponietechnik in den vergangenen zehn Jahren zu einer Veränderung der Sickerwasserqualität gerade in der Sauren Phase geführt hat. Die organische Belastung von Sickerwässern aus dieser Phase hat sich tendenziell erniedrigt und die Zeitdauer dieser Phase verkürzt.
Mit Hilfe von Daten über Sickerwasserqualitäten von Deponieabschnitten, die sich in der Stabilen Methanphase befinden, konnten Mobilisierungsraten für die Stoffe Cl, CSB, TKN und AOX ermittelt werden. Auf Grundlage von Laborversuchen wurde das langfristig mobilisierbare Potential der genannten Stoffe bestimmt. Im Vergleich zu reinen Auslaugversuchen war bei dem hier eingesetzten Versuchsverfahren auch biologische Aktivität vorhanden.
Mit der idealisierten Vorstellung, dassdie Mobilisierung als Reaktion erster Ordnung verläuft und dass die mobilisierungswirksamen Mechanismen in etwa homogen verteilt im Müllkörper stattfinden, wurde eine mathematische Beschreibung der längerfristigen Konzentrationsentwicklung für die vier genannten Stoffe formuliert. Unter der Vorgabe von Qualitätsstandards konnten so erforderliche Nachsorgezeiträume abgeschätzt werden. Es zeigte sich, dass langfristig die Stickstoff-und AOX-Gehalte in Sickerwässern aus Siedlungsabfalldeponien für den Nachsorgeaufwand maßgebend werden. Nach den durchgeführten Abschätzungen ist damit zu rechnen, dass es rd. 500 Jahre dauern wird bis die Gehalte dieser Parameter auf Konzentrationsniveaus abgeklungen sind, wie sie z. Z. bei einer Reinigung nach dem Stand der Technik gefordert werden.
Neuere Tendenzen in der Abfallwirtschaft, nur noch reaktionsarme Stoffe zur Ablagerung gelangen zu lassen, sind vor diesem Hintergrund als dringend notwendig zu beurteilen. Für bereits bestehende Deponieabschnitte herkömmlicher Technik kann evt. durch eine gezielte und gesteuerte Bewässerung eine Beschleunigung der Stabilisierungsvorgänge erreicht werden, wie Ergebnisse verschiedener Laborversuche zeigen.