Mit der Stilllegung einer Untertagedeponie müssen nach TA Abfall Maßnahmen durchgeführt werden, die einen sicheren Abschluss der abgelagerten Abfälle vom Biozyklus gewährleisten. Unterschiedliche Barrierensysteme können aufgrund ihrer hydraulisch-chemischen Eigenschaften wesentliche Beiträge zur Schadstoffrückhaltung leisten. Laboruntersuchungen sollen den Einfluss der Umgebungsbedingung (anaerob/aerob) auf die Oxidationsspeziationen redoxsensitiver Elemente bestimmen. Dazu ist vorgesehen, die geochemischen Gleichgewichte zu identifizieren, die die Konzentrationen der Schwermetalle unter anaeroben Bedingungen bestimmen, und welche redoxpuffernden Zuschlagsstoffe zur Fixierung von Schwermetallen beitragen können. So soll der Schwermetallgehalt von eluierten Abfallproben (anaerob) identifizierten redoxsensitiven Phasen zugeordnet werden. Untersuchungen, die die Reaktionsmechanismen von Schwermetallen unter anaeroben UTD-Bedingungen aufklären können, stellen eine wesentliche Grundlage zu r Beurteilung der Mobilität von schädlichen Abfallinhaltsstoffen dar, aus denen sich technische Maßnahmen zur Verbesserung der Langzeitsicherheit untertägiger Deponiesysteme ableiten lassen.
Der methodische Teil dieser Bewertungshilfe ist im Juni 2001 als Druckschrift des Ministeriums für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz NRW (MUNLV) erschienen. Die 'Bewertungshilfe für Deponien' soll dazu dienen, die Sicherheitselemente einzelner Deponien unter Berücksichtigung der abgelagerten Abfälle hinsichtlich bestehender und potentieller Immissionen im Einzelnen zu beurteilen und daraus ggf. Empfehlungen für weitergehende Prüfungen oder Nachrüstungen abzuleiten. Das Bewertungsverfahren bietet auch die Möglichkeit, für den jeweils zu betrachtenden Planungsraum die Deponien zu benennen, die - einschließlich der jeweiligen Nachrüst- oder Erweiterungsmöglichkeiten - langfristig Deponieabschnitte mit dem erforderlich hohen Sicherheitsniveau bereitstellen könnten. Der 2. Teil des Vorhabens fasst die Ergebnisse der Anwendung der Bewertungshilfe auf die für die Entwicklung des Verfahrens herangezogenen Modelldeponien zusammen. Acht dieser Modelldeponien sind reine Siedlungsabfalldeponien, eine Deponie verfügt sowohl über einen Siedlungsabfall- als auch über einen Sonderabfallbereich, eine Deponie ist eine reine Sonderabfalldeponie. Die Deponien unterscheiden sich ferner in ihrem Alter, in ihren Formen und Größen sowie den Standortverhältnissen. Sie sind gleichmäßig über die fünf Regierungsbezirke Nordrhein-Westfalens verteilt. Das Bewertungsverfahren orientiert sich überwiegend an den Regelanforderungen der TA Abfall und der TA Siedlungsabfall (TA Si). Um besonders günstige Umstände zu berücksichtigen, sind in die Stufung der Bewertung bei einigen Kriterien aber auch Sachverhalte eingegangen, die über diese Anforderungen der TA Si bzw. der TA Abfall hinausgehen. Deshalb und angesichts der Übergangsregelungen in Paragraph 11 TA Si kann aus der formalisierten Bewertung nicht unmittelbar auf das Verhältnis zu den Anforderungen nach diesen Verwaltungsvorschriften geschlossen werden. Entsprechendes gilt für die Abfallablagerungsverordnung und die erst am 1. August 2002 in Kraft getretene Deponieverordnung. Die Anwendung der Bewertungshilfe erfolgte gesondert für die einzelnen, zu verschiedenen Zeiten eingerichteten und betriebenen Abschnitte der Modelldeponien. Insgesamt wurden 36 Deponieabschnitte unterschieden. Die Aggregation der einzelnen Einstufungen ergibt im Hinblick auf die Maßstäbe der Bewertungshilfe für zwei Deponieabschnitte die Bewertungsstufe 'erfüllt' für 11 Deponieabschnitte die Bewertungsstufe 'teilweise erfüllt' und für die übrigen - durchgehend nicht mehr im Ablagerungsbetrieb befindlichen - Abschnitte die Stufe 'unzureichend erfüllt'. Die Immissionen bzw. Immissionsempfindlichkeiten wurden überwiegend positiv bewertet, woraus abzuleiten ist, dass aktuell nur an wenigen Standorten Beeinträchtigungen der Umgebung festzustellen sind.
Die Klaerschlammentsorgung auf der Grundlage der Deponierung oder landwirtschaftlichen Verwertung wurde durch die Neuauflage der gesetzlichen Regelungen (TASI, TA- Abfall, AbfKlaerV) eingeschraenkt. Eine wesentliche Neuregelung aus diesen Gesetzen ist der Grenzwert des maximalen Organikanteils im Klaerschlamm fuer die Deponierung. Wird ein Klaerschlamm wegen der Schadstoffbelastung oder fehlender Alternativen der Deponierung zugefuehrt, ist die Reduzierung des Organikanteils groesstenteils nur mit thermischen Verfahren technisch zu realisieren. Wird die Verbrennung als Verfahren gewaehlt, ist der Schlamm nach dem obligatorischen mechanischen Entwaessern vorrausgehend thermisch zu trocknen. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es nun, diese thermische Trocknung mit dem geringstmoeglichen Energie- und Investiveinsatz zu realisieren. Die Grundlage fuer die Klaerschlammtrocknung ist hierbei die konvektive Niedertemperaturtrocknung mit einem Bandtrockner. Der Schwerpunkt der Entwicklungsarbeit liegt in der Ermittlung von den in Modellversuchen gefundenen Parametern und den dazugehoerigen mathematische Modellen, die auf technische Anlagen uebertragen werden koennen. Diese Massstabsuebertragung ist fuer die Ermittlung der optimalen Anlage durch freie Variation der Betriebsparameter noetig. Die Ziele des Forschungsvorhabens sind im einzelnen: - Die Optimierung des Trocknungsprozesses unter den Bedingungen der Nutzung von Abwaerme. Dabei insbesondere die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit bei der Nutzung geringer Temperaturen und der gleichzeitigen hohen Befeuchtung der Luft. Das Ziel ist die Vorausberechenbarkeit der Trocknungsanlage unter Beruecksichtigung der verschiedenen Betriebsparameter (Lufttemperatur, Luftgeschwindigkeit, Belegungsdichte, Beladung der Luft, Pelletierung, Stromfuehrung, Waermerueckgewinnung). - Die Betrachtung der oekologischen Vorteile der Niedertemperaturtrocknung durch die Vermeidung von Rueckstaenden in den Brueden aus dem Klaerschlamm.
Fuer den Langzeitsicherheitsnachweis untertaegiger Abfallverbringungsmassnahmen ist die Bewertung einer moeglichen Schadstoffausbreitung im geologischen Umfeld einer UTD/UTV von wesentlicher Bedeutung. Im Gegensatz zur Endlagerung radioaktiver Abfaelle ist das Migrationsverhalten von Schadstoffen aus chemisch-toxischen Abfaellen im Deckgebirge aber bislang noch nicht zusammenhaengend untersucht worden. Ziel des Vorhabens ist es deshalb, bereits verfuegbare Ergebnisse geochemischer und fuer den Stofftransport in der Geosphaere relevante Experimente zusammenzustellen, zu bewerten und in einer Datenbank verfuegbar zu machen. Mit Erstellung dieser 'Sorptionsdatenbank Chemieabfaelle' (Datenbank zur Bestandsaufnahme und Bewertung geochemischer Informationen zum Verhalten von Abfallinhaltsstoffen im Deckgebirge einer UTD/UTV) wird kurzfristig ein Instrumentarium erarbeitet, welches Basisdaten fuer sicherheitsanalytische Modellrechnungen bereitstellt, die Barriere 'Deckgebirge' in die Bewertung untertaegiger Abfallentsorgungssysteme bzw. -konzepte einbezieht und damit letztendlich eine TA Abfall konforme Bearbeitung des Langzeitsicherheitsnachweises fuer UTD/UTV durch sicherheitsanalytische Methoden und Modelle erst ermoeglicht.
Wissenschaftlich-technische und wirtschaftliche Problemstellung: Fast alle Papierfabriken verfuegen ueber eine aerobe biologische Abwasserreinigungsanlage. Ein Nachteil der aeroben biologischen Abwasserreinigung besteht darin, dass ca. 50 Prozent der abbaubaren Abwasserinhaltsstoffe in Bakterienmasse umgewandelt werden und als biologischer Ueberschussschlamm entwaessert und entsorgt werden muss. Aerobe Reinigungsverfahren muessen auch zukuenftig eingesetzt werden, um die gesetzlich geforderte Qualitaet des einzuleitenden Abwassers zu sichern. Die biologische Ueberschussschlammmenge aus Abwasserreinigungsanlagen der Papierindustrie betrug 1992 ca. 150000 t/a. Ca. 55 Prozent wurden auf Deponien abgelagert, ca. 28 Prozent verbrannt. Die 'thermische Verwertung' des Schlammes erfordert eine vorgeschaltete Trocknung und eine betriebseigene oder externe Verbrennungsanlage und ist mit hohen Kosten verbunden. Die Anforderungen der TA Abfall an das Deponiegut und stetig steigende Kosten fuer eine Deponierung erfordern die Verminderung des Schlammanfalls. Eine optimierte anaerobe Behandlung des Bioschlamms als integrierte Stufe einer biologischen Abwasserreinigungsanlage mit thermischer Verwertung des erzeugten Biogases kann zu einer erheblichen Kosteneinsparung fuehren. Forschungsziel: Die Verfahrenskombination 'mechanischer Aufschluss und anaerobe Behandlung von biologischem Ueberschussschlamm mit Biogasverwertung' als integrierter Bestandteil einer biologischen Abwasserreinigungsanlage soll optimiert werden. Dies soll dazu beitragen, den Schlammanfall in Papierfabriken zu verringern und damit Abfall zu vermeiden. Durch die Vermeidung sollen Entsorgungskosten eingespart und damit die Wettbewerbsfaehigkeit der Papierfabriken verbessert werden.
Die TA Abfall beschraenkt kuenftig die organische Trockenmasse im Deponiegut nur auf wenige Prozent. Verbrennungsanlagen, die dieser Forderung entsprechen koennten, sind, wenn ueberhaupt, nur gegen den Widerstand weiter Bevoelkerungskreise durchsetzbar. Ausserdem ist die Verbrennung von Abfaellen mit einem Anteil von mehr als 50 Prozent Wasser, was bei vielen organischen Abfallfraktionen der Fall ist, nur mit Zusatzenergie moeglich und ist deshalb volkswirtschaftlich und bezueglich der CO2-Problematik unvertretbar. Die steigende CO2-Konzentration in der Atmosphaere, verursacht durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe, wird in steigendem Mass zu einem Bedarf an Ersatzenergietraegern fuehren, der teilweise auch aus regenerativen, organischen Nass-Reststoffen gedeckt werden kann. Deshalb soll in einem ersten Ansatz die mikrobielle Methangewinnung aus der getrennt gesammelten organischen Hausmuellfraktion untersucht werden, da sie unter den heutigen Bedingungen einer Wirtschaftlichkeit am naechsten kommt und oekologisch sinnvoll ist. Schwerpunkt der Untersuchung ist die Optimierung der Feststoffhydrolyse als dem - anerkannterweise - limitierenden Schritt der Gesamtumsetzung.
Die Anforderungen an die Oberflaechenabdeckung von Muelldeponien sind in der TA Abfall bzw. in der TA Siedlungsabfall geregelt. Demzufolge ist unter einer mind. 1m dicken Rekultivierungsschicht eine mind. 30 cm dicke mineralische Draenschicht oder eine gleichwertige Draenschicht einzubauen, z.B. eine Kunststoffdraenmatte. Von der Akzo Nobel Geosynthetics GmbH wird eine derartige Draenmatte (Enkadrain) hergestellt und seit einigen Jahren in Deponien eingebaut. Seitens der Anlagenbetreiber und der Behoerden bestehen jedoch Bedenken, dass die Funktionsfaehigkeit der Draenmatte aufgrund der Durchwurzelung stark verringert wird, insbesondere auf Deponien, die vor dem Inkrafttreten der TA Siedlungsabfall 1993 abgedeckt worden sind und nur ueber eine Rekultivierungsschicht verfuegen, die duenner ist als 1m. Durch Aufgrabungen an ausgewaehlten Stellen der oben genannten Muelldeponien soll festgestellt werden, in welchem Umfang eine Durchwurzelung der Draenmatten erfolgt ist und ob dadurch die Draenfunktion in unzulaessiger Weise verringert wird. In diesem Zusammenhang soll ueberprueft werden, welchen Einfluss die Zusammensetzung der Rekultivierungsschicht und die Artenzusammensetzung des Pflanzenaufwuchses auf das Ausmass der Durchwurzelung und auf die Draenfunktion der Oberflaechenabdeckung hat. Hieraus sollen Hinweise fuer die kuenftige Gestaltung von Oberflaechenabdeckungen abgeleitet werden.
Durch eine Beobachtung der Emissionen von Sonderabfällen, die auf der Sonderabfalldeponie Raindorf des ZVSMM/Bayern abgelagert wurden, sollen die Qualitätsmaßstäbe für abzulagernde Sonderabfälle überprüft werden. Damit soll erkundet werden, ob die im Anhang D der TA Abfall, Teil I, genannten Zuordnungswerte auch in Zukunft einen immissionsneutralen Deponiebetrieb gewährleisten können. Das Projekt ist mit 7,5 Mio. DM veranschlagt. Das Land Bayern und der ZVSMM werden hiervon 3,1 Mio. DM tragen. Neben Baden-Württemberg wurden auch alle anderen (alten) Bundesländer, die Sonderabfalldeponien betreiben, aufgefordert, sich an diesem wichtigen Forschungsvorhaben zu beteiligen. Das Umweltministerium hat dem ZVSMM bereits signalisiert, daß es sich an der Forschungsfinanzierung beteiligen wolle (vgl. Schreiben des Umweltministeriums vom 2 November 1991).
Die Technische Anleitung Abfall (TA-A) und die Technische Anleitung Siedlungsabfall (TA-Si) enthalten Anforderungen an die mineralischen Abdichtungen von Deponieoberflaechen, die nur von feinkoernigen Boeden eingehalten werden koennen. Hierbei handelt es sich vornehmlich um den erforderlichen Feinstkornanteil (d kleiner 0,002 mm) von mindestens 20 Prozent. Da diese Materialien regional oft nicht verfuegbar bzw. nicht in wirtschaftlicher Entfernung gewinnbar sind (oder auch aus Gruenden der Ressourcenschonung) bieten sich in solchen Faellen auch gemischtkoernige Boeden an. Diese Boeden setzen sich aus natuerlichen stetig gekoernten Kies(-sanden), Fuellermaterialien und Tonmehlen (Bentonit/Kaolinit) zusammen und werden nach heutigem Stand der Technik im Regelfall kuenstlich in stationaeren Mischanlagen hergestellt. Letzteres hat den Vorteil, dass hiermit eine sehr gute Homogenitaet des Abdichtungsmaterials erzielt wird, die mit natuerlichen feinkoernigen Materialien nicht in dem Masse sichergestellt werden kann. Hauptziel dieses Projektes ist, eine oder mehrere Standardrezepturen fuer die aus den vorgenannten Grund-, Fueller- und Verguetungsmaterialien zusammengesetzten Mischungen zu entwickeln. In aehnlicher Weise bestehen bekanntermassen auch Betonrezepturen oder die Rezepturen fuer das Rohrauflagermaterial in Deponiebasisabdichtungssystemen u.ae. Im Rahmen der Untersuchungen sind Fragestellungen hinsichtlich der zulaessigen Bandbreite der Grundkomponente Kies(-sand), der Erfordernis von Fuellmaterialien und ggf. Anforderungen an die Qualitaet hinsichtlich des zulaessigen Plastizitaetsbereichs, sowie an die Qualitaet und Quantitaet der einsetzbaren Tonmehle (z.B. Bentonit, Kaolinit, Illit) zu klaeren. Zur Bearbeitung der Fragestellungen werden Grundsatz- und Reihenuntersuchungen im Labor durchgefuehrt, mehrjaehrig verlegte Deponieoberflaechenabdichtungen beprobt und, im Zusammenhang mit aktuellen Projekten, Versuchsfelder geplant und betreut.
Im Aufbereitungsprozess gefoerderter Steinkohle fallen jedes Jahr mehr als 10 Millionen Tonnen Flotationsbergematerialien an. Diese feinstkoernigen Taubgesteine zeichnen sich durch einen hohen Tonmineralgehalt aus, der den Einsatz der Flotationsberge auch in anderer Bereiche, beispielsweise als Oberflaechenabdichtungsmaterial nach TA Abfall und TA Siedlungsabfall, als sinnvoll erscheinen laesst. Vor einer Zulassung durch die Landesumweltaemter sind jedoch die Pyritverwitterung und deren Einfluss auf die Schwermetallmobilitaet zu klaeren. Weiterhin soll der Nachweis gefuehrt werden, ob ein Einfluss des unflotierbaren Kohlenstoffanteils auf die Gesteinsmatrix und damit auf die Standfestigkeit, die Schadstoffmobilisierung und die Durchlaessigkeit festzustellen ist, wenn Langzeitperkolationsversuche mit Regenwasser und einem definierten Sickerwasser durchgefuehrt wurden.
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