Deponiesickerwässer

Wussten Sie, dass bei einer durchschnittlichen jährlichen Niederschlagsmenge von 750 mm pro Hektar und Tag etwa 5 m³ Deponiesickerwasser entstehen? Dies macht die Behandlung von Deponiesickerwässern nicht nur zu einer logistischen Herausforderung, sondern auch zu einem kritischen Umweltfaktor. Deponiesickerwässer entstehen, wenn Regen- und Grundwasser durch Mülldeponien sickert und dabei verschiedene Schadstoffe aus dem Abfallmaterial herauslöst. Solche Wässer sind oft stark verschmutzt mit organischen Materialien, Nitraten, Sulfaten, Chloriden und Schwermetallen. Die richtige Abwasserbehandlung dieser Sickerwässer ist daher unerlässlich, um den Umweltschutz und die Sicherheit des Grundwassers zu gewährleisten.

Um Ihre Neugierde weiter zu wecken, sollten Sie wissen, dass konventionelle Behandlungsmethoden zunehmend ihre Wirksamkeitsschwächen bei der Sickerwasseraufbereitung zeigen. Dadurch hat sich der Gehalt an nicht abbaubaren organischen Verbindungen, Salzbildnern und Schwermetallen im Sickerwasser über die Zeit erhöht. Art und Menge der abgelagerten Abfälle haben hierbei einen erheblichen Einfluss auf die Zusammensetzung der Deponiesickerwässer, was zur Komplexität ihrer Behandlung beiträgt.

Was sind Deponiesickerwässer?

Deponiesickerwässer sind kontaminierte Wasserströme, die durch Deponien fließen und durch die Abfalldekompositionsprozesse stark beeinträchtigt werden. Diese Wässer enthalten eine breite Palette von Schadstoffen, die eine Gefahr für den Grundwasserschutz darstellen. Aufgrund des Eintrags von Regenwasser, Oberflächenwasser und der Eigenfeuchte des Abfalls durchlaufen Deponiesickerwässer verschiedene chemische und biologische Veränderungen.

Typische Bestandteile von Deponiesickerwässern sind schwer abbaubare organische und anorganische Verbindungen, die eine erhebliche Belastung für die Umwelt sein können. Ein Großteil der Schadstoffe entsteht durch den natürlichen Zerfall von organischen Substanzen im Deponiekörper. Besonders bei älteren Deponien sind biologisch schwer abbaubare organische Verbindungen in hohem Maße vorhanden. Diese Schadstoffe umfassen Ammoniak, Chemischen Sauerstoffbedarf (CSB), Schwermetalle sowie Salze wie Chloride und Sulfate.

Die Zusammensetzung und die Menge der Deponiesickerwässer variieren stark je nach Typ und Alter der Deponie. Um den Grundwasserschutz zu gewährleisten, ist eine effektive Behandlung und Überwachung dieser Wässer unerlässlich. Hierzu gehören biologische und chemisch-physikalische Verfahren, die eingesetzt werden, um die Grenzwerte für Schadstoffe einzuhalten und eine sichere Ableitung des gereinigten Wassers zu ermöglichen.

Im Rahmen von Maßnahmen zum Grundwasserschutz sind Deponiebetreiber dazu verpflichtet, nicht verunreinigtes Oberflächenwasser zu trennen und abzuleiten. Zudem gibt es Deponien, die anfallendes Sickerwasser in die Kanalisation einleiten oder am Standort selbst behandeln. Letzteres führt häufig zu höheren Kosten, jedoch trägt dies signifikant zur Reduzierung der Schadstoffbelastung bei. Durch innovative Technologien wie EVALED® können die thermische Energieeffizienz verbessert und die Behandlungskosten gesenkt werden.

Die Entstehung von Deponiesickerwässern

Die Entstehung von Deponiesickerwässern ist ein wichtiger Prozess, der durch verschiedene Faktoren beeinflusst wird. Die Menge des anfallenden Sickerwassers hängt stark von Faktoren wie Niederschlag, Verdunstung und Oberflächenabfluss ab. Zu den wichtigsten Quellen und Ursachen gehört die natürliche Infiltration von Regenwasser, das durch die Abfallmassen sickert und dabei verschiedene chemische Reaktionen durchläuft.

Quellen und Ursachen

Die Hauptquellen für die Entstehung von Deponiesickerwässern umfassen Regenwasser, das auf die Deponieoberfläche trifft und durch den Abfallkörper sickert. Ursachen sind unter anderem die Zusammensetzung des Abfalls selbst sowie biochemische Reaktionen innerhalb der Abfallmassen. Diese Prozesse tragen zur Bildung von Sickerwasser bei, das mit unterschiedlichen Verunreinigungen beladen ist.

Zusammensetzung und Verunreinigungen

Die Zusammensetzung von Deponiesickerwässern variiert stark und hängt von mehreren Faktoren ab, wie zum Beispiel der Art des abgelagerten Abfalls und dem Alter der Deponie. Charakteristisch sind hohe Konzentrationen von organischen Verunreinigungen sowie Schadstoffen wie Nitrate, Chloride und Schwermetallen. Die Zusammensetzung ändert sich im Laufe der Zeit und kann signifikant von der Ablagerungsdauer beeinflusst werden. Hier ist eine ausführliche Übersicht über die chemische Zusammensetzung und die Verunreinigungen:

Die sorgfältige Überwachung dieser Parameter ist entscheidend für eine effektive Behandlung und Reduzierung der Umweltbelastung.

Umweltschutz durch Behandlung von Deponiesickerwässern

Die Behandlung von Deponiesickerwässern ist ein zentrales Element des Umweltschutzes in Deutschland. Insbesondere in Nordrhein-Westfalen, wo es 428 Deponien gibt, die jährlich etwa sechs Millionen Kubikmeter Sickerwasser erzeugen, zeigt sich die Notwendigkeit effektiver Deponiesickerwasserbehandlung.

Deponiesickerwasser enthält erhebliche Mengen schädlicher Substanzen wie Ammonium. Die Freisetzung dieser Stoffe in das Grundwasser und die Umwelt kann schwere Folgen haben. Moderne Ansätze im Umweltschutz setzen daher auf Technologien wie die Kultivierung von Mikroalgen, die in der Lage sind, wichtige abwasserrelevante Stoffe aufzunehmen und zu speichern.

Das Forschungsprojekt „ERA³“ hat gezeigt, dass die Kultivierung von Mikroalgen in stark kontaminiertem Deponiesickerwasser möglich ist. Dabei wird die Photosynthese genutzt, um energieeffiziente Abwasserbehandlung zu ermöglichen. Dies trägt nicht nur zur Reduktion von Schadstoffen, sondern auch zur Speicherung von CO2 und zur Produktion von Sauerstoff bei, was die Wasserqualität verbessert.

Die Herausforderung liegt in der Effizienz der Kultivierungsmethoden. In dem Pilotprojekt „ERA³ – Phase II“ werden daher biofilm-basierte Kultivierungssysteme untersucht, die es den Algen ermöglichen, sich an Oberflächen anzulagern. Dies bietet neue Möglichkeiten für Design und Effizienzsteigerung in der Deponiesickerwasserbehandlung.

Durch kontinuierliches Monitoring der Reduktion von Nährstoffen, der Biomasseproduktion und der operativen Kosten wird das Projektteam in der Lage sein, ökologisch und ökonomisch tragfähige Lösungen zu entwickeln. Diese umfassenden Maßnahmen zeigen, wie wichtig der Umweltschutz durch fortschrittliche Deponiesickerwasserbehandlung ist.

Verfahren zur Behandlung von Deponiesickerwässern

Die effiziente Behandlung von Deponiesickerwässern ist entscheidend für den Umweltschutz und erfordert diverse innovative Behandlungsverfahren. Diese umfassen biologische, physikalische sowie chemische Methoden, die verschiedenste Verunreinigungen effizient reduzieren.

Biologische Behandlung

Biologische Behandlungsmethoden für Deponiesickerwässer nutzen Mikroorganismen, um organische Verunreinigungen abzubauen. Ein bemerkenswertes Verfahren ist die Behandlung mit Mikroalgen wie Chlorella vulgaris und Euglena gracilis. Diese Algen können signifikante Einsparungen von bis zu 70 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren erzielen und bieten Vorteile wie die Produktion von Sauerstoff und Biomasse, die zur Gewinnung von Biogas verwendet werden kann.

Beispielsweise wird im Entsorgungszentrum Pohlsche Heide durch den Einsatz von Mikroalgen zur Behandlung von Deponiesickerwasser mehrere Hunderttausend Euro pro Jahr gespart. Außerdem sorgt das generierte Sauerstoff für eine verbesserte Wasserqualität, während Photosynthese und CO₂-Verwertung des Blockheizkraftwerks die Effizienz maximieren.

Physikalische und chemische Behandlung

Alternativ zu biologischen Behandlungsmethoden werden physikalische und chemische Behandlungsverfahren genutzt, um Schwermetalle und andere nicht-biologisch abbaubare Stoffe zu entfernen. Ein Beispiel für einen kombinierten Einsatz dieser Verfahren ist die Optimierung von Elektrokoagulation mit dem bioorganischen Flockungsmittel Zeoturb. Dies reduziert Trübung auf weniger als 5 NTU, Eisenwerte auf weniger als 1 mg/l und Gesamtschwebstoffe ebenfalls auf weniger als 1 mg/l.

Die spezifischen Behandlungsdurchflussraten von 1500–2000 m³/d (276–370 gpm) und die reduzierte Umweltbelastung zeigen den nachhaltigen Charakter dieser physikalischen und chemischen Behandlungsverfahren. Somit lassen sich hohe Qualitätsstandards für die Einleitung der gereinigten Wässer in Oberflächengewässer gewährleisten.

Rechtliche Rahmenbedingungen

Die rechtlichen Rahmenbedingungen für die Abwasserbehandlung auf Deponien sind in Deutschland durch verschiedene Umweltschutzgesetze streng geregelt. Ein zentraler Punkt ist die Technische Regel für die Überwachung von Grundwasser, Sickerwasser und Oberflächenwasser, die zuletzt im April 2019 überarbeitet wurde. Diese Regelwerke sichern, dass die Sickerwasseruntersuchungen vor, während und nach der Betriebsphase der Deponien durchgeführt werden müssen. Die Untersuchungen liefern essentielle Informationen über das Auslaugverhalten abgelagerter Abfälle und mögliche Schadstoffkonzentrationen.

Um die Einhaltung der rechtlichen Rahmenbedingungen zu gewährleisten, sind Genehmigungen gemäß den Paragraphen 8 und 58 des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) für die Einleitung von gereinigtem Sickerwasser erforderlich. Diese Genehmigungsprozesse sind zwingend, um sicherzustellen, dass die Umweltschutzgesetze eingehalten und die Qualität des Wassers nicht beeinträchtigt wird. Zudem legt der Anhang 51 zur Abwasserverordnung (AbwV) spezifische Anforderungen an die Einleitung von Deponiesickerwasser fest.

Ein weiteres relevantes Gesetz ist die Deponieverordnung (DepV), die technische Anforderungen für die Errichtung und den Betrieb von Deponien vorschreibt. Diese Verordnung trat am 16. Juli 2009 in Kraft, als die Übergangsfristen der europäischen Deponierichtlinie (1999/31/EG) ausliefen. Die Deponieverordnung macht es notwendig, dass Rohrleitungen, Schächte und Behälter denselben Sicherheitsanforderungen wie die Deponien selbst entsprechen müssen, um Umweltschäden zu verhindern.

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die Häufigkeit der Überwachung für verschiedene Wasserarten bei Deponien:

Diese rechtlichen Rahmenbedingungen und die spezifischen Anforderungen an die Abwasserbehandlung und den Umweltschutzgesetzen sind entscheidend für die effektive Kontrolle und Minimierung der Umweltbelastungen durch Deponien. Nur durch strikte Einhaltung dieser Vorschriften kann die Wasserqualität langfristig gesichert und die Belastung für Umwelt und Menschen minimiert werden.

Techniken zur Reduzierung von Sickerwasseranfall

Durch effektive Deponieabdichtungen, wie die Verwendung von verdichtetem Boden oder Kunststofffolien, lässt sich das Risiko der Grundwasserverunreinigung durch Sickerwässer signifikant verringern. Diese Techniken zur Sickerwasserreduzierung spielen eine entscheidende Rolle beim Umweltschutz und können dazu beitragen, schädliche Auswirkungen auf die Umgebung zu minimieren.

Deponieabdichtungen

Die Deponieabdichtung ist eine bewährte Methode zur Sickerwasserreduzierung. Eine effektive Abdichtung besteht aus mehreren Schichten, die das Eindringen von Regenwasser in die Deponie verhindern. Diese Schichten umfassen häufig:

• Verdichteten Ton
• Kunststoffdichtungsbahnen
• Drainageschichten
• Geotextilien

Die Anwendung dieser Umweltschutztechniken trägt dazu bei, die Freisetzung von Schadstoffen ins Grundwasser zu verhindern, wodurch die Gesamteffizienz bei der Reduzierung von Deponiesickerwässern erheblich verbessert wird.

Durch die Implementierung von Deponieabdichtungen und der Zusammenarbeit mit externen Partnern können Abwassermengen effizient behandelt und die Sicherheit langfristig gewährleistet werden.

Wasseraufbereitung und -wiederverwendung

Die Wasseraufbereitung und -wiederverwendung von Deponiesickerwässern spielt eine entscheidende Rolle in der nachhaltigen Abfallwirtschaft und der Ressourcenschonung. Eine der gängigsten Methoden zur Behandlung von Sickerwasser ist die Umkehrosmose. Mit einem Permeat-zu-Konzentrat-Verhältnis von etwa 70:30 und den nötigen Druckverhältnissen von bis zu 60 bar, können Umkehrosmose-Systeme eine beeindruckende Leitfähigkeit von 0,005 bis 0,02 mS/cm erreichen. In mehrstufigen Anwendungen kann der Salzgehalt des Wassers sogar um bis zu 99,9% reduziert werden.

Ein weiteres Verfahren ist die Ionenaustauschtechnologie, welche in der Lage ist, deionisiertes Wasser mit sehr niedriger Leitfähigkeit herzustellen, das in verschiedenen industriellen Anwendungen unerlässlich ist. Deionisiertes Wasser wird üblicherweise in unterschiedliche Reinheitsklassen wie gereinigt, rein und ultrapure Wasser kategorisiert.

Der Einsatz maßgeschneiderter Aktivkohlelösungen kann ebenfalls eine signifikante Reduzierung des Aktivkohleverbrauchs begünstigen, was wirtschaftliche Vorteile für Deponien bietet. Diese maßgeschneiderten Lösungen können Schadstoffbeladungen von bis zu 45 Gewichtsprozent erreichen und die Standzeiten im Vergleich zu herkömmlichen Qualitäten deutlich verlängern.

Dank fortschrittlicher Technologien und effektiver Wasseraufbereitung kann gereinigtes Wasser in den Wasserkreislauf zurückgeführt und somit die Ressourcenschonung nachhaltig gefördert werden.

Sicherheitsmaßnahmen und Monitoring

Die Sicherheitsmaßnahmen an Deponiestandorten sind entscheidend für den Schutz von Umwelt und Mensch. Durch gezieltes Monitoring können potenzielle Risiken frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.

Langzeitüberwachung

Die Langzeitüberwachung spielt eine zentrale Rolle in der Sicherstellung der Effektivität von Sicherheitsmaßnahmen. Bei der Deponie „Kippe Giebel“ beispielsweise, mit einer Altablagerung von ca. 6.800 m² und einer Kubatur von ca. 40.000 m³, wurden regelmäßige Untersuchungen und Monitoring durchgeführt. Seit den 1950er Jahren bis in die 1970er Jahre wurden zahlreiche Ablagerungen vorgenommen und eine Untersuchung auf dem städtischen Grundstück fand Ende der 80er Jahre statt.

Die Gefährdung durch den Wirkungspfad Boden-Mensch konnte ausgeschlossen werden, jedoch bestand Handlungsbedarf für den Wirkungspfad Boden-Grundwasser, der 2002 bestätigt wurde. Die Sanierungsmaßnahmen in diesem Gebiet begannen im September 2012 und wurden bis April 2013 abgeschlossen, wobei die Dicke des Rekultivierungsbodens durchschnittlich 1 Meter betrug. Gaskonzentrationen werden regelmäßig überwacht und dokumentiert, was Teil der umfassenden Langzeitüberwachung ist.

Die Kosten für diese Maßnahmen wurden zu 80 % durch das Land NRW gefördert. Durch diese gründlichen Monitoring-Maßnahmen konnten Emissionen reduziert und die Sicherheit der Umgebung gewährleistet werden.

Nachfolgend eine Übersicht der relevanten Daten zur Sicherheitsmaßnahmen und Monitoring der Deponie „Kippe Giebel“:

Behandlungsmethoden in Bayern

In Bayern werden fortschrittliche und speziell angepasste Technologien eingesetzt, um die Herausforderungen in der Behandlung von Deponiesickerwässern effektiv zu adressieren. Seit dem 01.06.2005 müssen Abfälle, die biologisch abbaubare und organische Bestandteile enthalten, in Müllverbrennungsanlagen oder mechanisch-biologisch behandelt werden, bevor sie auf Deponien abgelagert werden. Diese Maßnahmen zielen darauf ab, die Umwelt zu schützen und die Belastung durch Schadstoffe zu minimieren.

Die verschiedenen Deponieklassen in Bayern erfordern unterschiedliche Abdichtungskomponenten und Entwässerungsschichten, um den Sickerwasseranfall so gering wie möglich zu halten. Bei Deponieklassen wie DK 0 sind mineralische Entwässerungsschichten mit einer Mindestdicke von 0,3 m über der geologischen Barriere notwendig. Höhere Klassen verlangen zusätzliche Abdichtungskomponenten wie Lehm oder Kunststoffdichtungsbahnen. Während der Nachsorgephase müssen nach der Stilllegung kontinuierlich Messungen und Kontrollen durchgeführt werden, um den Einfluss von Niederschlagsmengen, Sickerwasser, Oberflächenwasser und Deponiegas auf das Grundwasser zu überwachen.

Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht der Anforderungskriterien und deren Erfüllungsgrad bei bayerischen Deponien:

Die Behandlungsmethoden in Bayern basieren auf dem neuesten Stand der Abwassertechnologie und erfüllen die Kriterien der Abwasserverordnung. Mehrere bayerische Deponien analysieren ihre Oberflächenabdichtungen, um eine Restdurchlässigkeit von 10 bis 15 % des Jahresniederschlags zu gewährleisten. Der durchschnittliche Sickerwasseranfall liegt bei etwa 15 % des Jahresniederschlags. In der Nachsorgephase werden auch nach der Stilllegung fortlaufend Messungen durchgeführt, um die Einhaltung der Grenzwerte sicherzustellen.

Erfolgreiche Projekte zur Sanierung

Die Umsetzung erfolgreicher Sanierungsprojekte ist entscheidend, um die negativen Umweltauswirkungen von Deponien zu minimieren. Zwei bemerkenswerte Projekte in diesem Bereich sind das Projekt Brandheide und das Projekt Höfer. Beide Projekte haben innovative Technologien zur Aufbereitung von Deponiesickerwasser und umfassendes Management implementiert.

Projekt Brandheide

Das Projekt Brandheide repräsentiert einen erfolgreichen Ansatz in der Sickerwasseraufbereitung. Hier wurden moderne biologische Behandlungsverfahren eingesetzt, um die Umweltverschmutzung zu reduzieren. Gleichzeitig sorgten physikalisch-chemische Methoden für eine effiziente Reinigung des Sickerwassers. Seit dem Start der Sanierungsarbeiten konnte eine signifikante Reduktion der Methanemissionen festgestellt werden.

• Beginn der Sanierungsarbeiten: 2008
• Hauptziel: Reduktion von Methanemissionen
• Eingesetzte Technologien: Biologische Behandlungsverfahren, physikalisch-chemische Methoden
• Ergebnisse: Deutliche Verbesserung der Wasserqualität und Verringerung der Emissionen

Projekt Höfer

Beim Projekt Höfer wurde ein umfassendes System zur Überwachung und Behandlung von Sickerwasser eingerichtet. Hierbei kamen innovative Abdeckungssysteme zum Einsatz, die speziell an die örtlichen Gegebenheiten und die Art der abgelagerten Abfälle angepasst wurden. Die Ergebnisse aus diesem Projekt sind eindrucksvoll und zeigen, wie durch gezielte Maßnahmen die Umweltauswirkungen nachhaltig reduziert werden können.

• Projektstart: 2012
• Hauptziel: Effizientes Management von Deponiesickerwasser
• Eingesetzte Technologien: Spezielle Abdeckungssysteme, kontinuierliche Überwachung
• Ergebnisse: Nachhaltige Reduzierung der Schadstoffkonzentrationen und erfolgreiches Monitoring

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kontrolle und Behandlung von Deponiesickerwässern ein kritischer Bestandteil moderner Abfallwirtschaft ist. Eine sorgfältige Überwachung und Anwendung nachhaltiger Technologien sind unerlässlich, um den Umweltschutz und die menschliche Gesundheit zu gewährleisten. Die in den vorherigen Abschnitten vorgestellten Ansätze und Verfahren, wie die biologische und physikalisch-chemische Behandlung, sind von großer Bedeutung, um die vielfältigen Verunreinigungen effektiv zu reduzieren.

Unsere Analyse zeigt, dass die Konzentrationen von AOX in Deponiesickerwasser erheblich variieren können. So beträgt die AOX-Konzentration in Restabfalldeponien etwa 35 µg/l, während sie in Massenabfalldeponien bei rund 290 µg/l liegt. Dies unterstreicht die Notwendigkeit präziser und harmonisierter Messmethoden. Durch die Beseitigung von Störfaktoren und die Verbesserung der Standarddeviationen können verlässlichere Ergebnisse erzielt werden, wie durch Laborvergleiche belegt.

Ebenso wichtig sind Techniken zur Reduzierung des Sickerwasseranfalls, wie die Verwendung von Deponieabdichtungen. Von den 21 untersuchten Deponien sind 14 mit einer Basisabdichtung ausgestattet, was für den effektiven Schutz der darunterliegenden Bodenschichten entscheidend ist. Eine langfristige Überwachung und kontinuierliche Optimierung der maßgeblichen Systeme bleiben unerlässlich, um zukünftige Herausforderungen zu meistern und den nachhaltigen Umweltschutz zu fördern.