Untersuchung des Emissionsverhaltens von aktiv betriebenen und stillgelegten Siedlungsabfalldeponien in Abhängigkeit von Umgebungseinflüssen und Abdeckvarianten

Diplomarbeit von Kai Geringswald

Gang der Untersuchung:

Das Ziel der Diplomarbeit ist, verschiedene Siedlungsabfalldeponien mittels FID auf ihre Gasemissionen zu untersuchen. Die Deponiegasemissionen müssen aufgrund ihres Gefährdungspotentials für die Umwelt meßtechnisch erfasst und kartiert werden, um geeignete deponietechnische Maßnahmen für den Betrieb und die Nachsorgephase treffen zu können. Weiterhin werden verschiedene Formen von Abdeckvarianten auf mögliche Gasemissionen untersucht, damit Aussagen für eine Eignung als Gassperre getroffen werden können. Unter Berücksichtigung von Einflussfaktoren und Meßfehlern soll die Aussagefähigkeit der Meßergebnisse mittels FID erhöht und mögliche Störgrößeneinflüsse minimiert werden. Am Schluß erfolgen aus den Emissionsmessergebnissen Empfehlungen und Umsetzungsvorschläge für die Deponietechnik und Deponienachsorge.

Inhaltsverzeichnis:

	Bibliographische Beschreibung und Referat	II
	Vorwort und Danksagung	III
	INHALTSVERZEICHNIS	IV
	ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS	VIII
	ABBILDUNGSVERZEICHNIS	IX
	TABELLENVERZEICHNIS	XI
1.	Einleitung	1
2.	Aufbau der Arbeit	3
2.1	Aufgabenstellung	3
2.2	Vorgehensweise	3
2.2.1	Aufbau des theoretischen Teils	3
2.2.2	Aufbau des praktischen Teils	4
2.3	Lösungsansätze	4
3.	Grundlagen zum Deponiegasgeschehen	5
3.1	Begriffsbestimmung Deponiegas	5
3.2	Deponiegasbestandteile	5
3.2.1	Hauptbestandteile des Deponiegases und deren Eigenschafe	5
3.2.1.1	Methan	6
3.2.1.2	Kohlendioxid	6
3.2.1.3	Weitere Deponiegasbestandteile und deren Eigenschaften	7
3.2.2	Spurenstoffe im Deponiegas	8
3.3	Bedeutung der Methanbildung für das ökologische Gleichgewicht auf der Erde	9
3.4	Die Beschreibung des Gashaushaltes von Deponien	11
3.4.1	Definition Gashaushalt	11
3.4.2	Gasproduktion	13
3.4.2.1	Grundlagen der Deponiegasentstehung	13
3.4.2.2	Stöchiometrie der Gasbildung im anaeroben Milieu	13
3.4.2.3	Ansätze zur Abschätzung der Gasmenge und des Gaspotentials	15
3.4.3	Quantitative Beschreibung der Gasbildung	16
3.4.3.1	Notwendigkeit einer mengenmäßigen Erfassung des Deponiegases	16
3.4.3.2	Gasprognosemodelle	17
3.4.3.2.1	Deponiegasprognosemodell nach TABASARAN/ RETTENBERGER, 1978	17
3.4.3.2.2	Modell EHRIG 1991	19
3.4.3.2.3	Model WEBER	22
3.4.3.3	Halbwertszeiten von Abfällen mit unterschiedlicher Abbaubarkeit	24
3.4.4	Gasableitung	25
3.4.5	Gasumwandlung (Methanoxidation)	26
3.4.6	Gasadsorption/ Gasabsorption	26
3.5	Der zeitliche Verlauf der Deponiegasentstehung	27
3.5.1	Das Vierstufenmodell der Methanbildung nach FARQUHAR et al., 1973	27
3.5.2	Verlauf der Langzeitphasen der Deponiegasbildung	29
3.6	Einflußfaktoren auf den Gashaushalt	34
3.6.1	Wassergehalt	34
3.6.2	Temperatur	34
3.6.3	Wassertransport	35
3.6.4	Nährstoff- und Substratangebot	35
3.6.5	PH- Wert, Puffersystem	36
3.6.6	Toxische Stoffkonzentrationen	36
3.6.7	Aufbau des Deponiekörpers	36
3.6.8	Externe Faktoren	37
3.6.8.1	Luftdruck	37
3.6.8.2	Wind	37
3.6.8.3	Niederschlag	37
3.6.8.4	Außentemperatur	38
3.6.8.5	Abdichtung – Abdeckung	38
3.6.8.6	Grundwasserstand – Wasserzutritte	38
3.6.8.7	Sonstige externe Faktoren	39
3.7	Gefährdungspotential durch Deponiegas	39
3.7.1	Physiologische Schadwirkungen	39
3.7.2	Chemische Schadwirkungen	40
3.7.3	Physikalische Schadwirkungen	40
3.7.4	Geruchsbelästigungen von Deponiegas	41
3.7.5	Allgemeine ökologische Auswirkungen von Deponiegas	42
3.8	Deponiegasfassung	42
4.	Beschreibung des Emissionsmeßgerätes FID	45
4.1	Das Meßprinzip des Flammen- Ionisations- Detektors (FID)	45
4.2	Der Aufbau des FID	47
4.3	Detektorparameter	48
4.4	Vorteile eines FID	49
4.5	FID- Messgerät der Firma ANSYCO	49
5.	Das Emissionsverhalten von Deponien mit unterschiedlichen Abdeckvarianten	51
5.1	Das Emissionsverhalten einer Deponie mit fehlender Oberflächenabdeckung	51
5.1.1	Zahlen und Fakten zur Deponie Steinsee in Johanngeorgenstadt (Überblick)	52
5.1.2	Historische Entwicklung der Deponie Steinsee	52
5.1.3	FID- Messungen auf der Deponie Steinsee	53
5.2	Das Emissionsverhalten einer Deponie mit mineralischer Zwischenabdeckung	60
5.2.1	Historische Entwicklung der Deponie Lipprandis	60
5.2.2	Überblick über die Deponie Lipprandis (Zahlen und Fakten)	61
5.2.3	Emissionsmessungen mit FID auf dem mineralisch zwischenabgedeckten Schüttabschnitt 3 und 4 der Deponie Lipprandis	62
5.3	Das Emissionsverhalten einer nach TASi oberflächenabgedichteten Deponie	65
5.3.1	Allgemeine Zahlen und Fakten zur Deponie Lumpicht (Überblick)	65
5.3.2	Historische Daten zur Deponie Lumpicht (Aue)	66
5.3.3	Aufbau der Oberflächenabdichtung nach TASi auf der Deponie Lumpicht	67
5.3.4	Emissionsmessungen auf der Deponie Lumpicht	68
5.4	Der Einfluß von Umgebungsparameter auf das Emissionsverhalten von Siedlungsabfalldeponien	70
5.4.1	Die Abhängigkeit der Deponiegasemissionen von der Besaugungsstärke eines Gasbrunnens auf einer aktiv entgasten Deponie	71
5.4.2	Der Einfluß des Luftdruckes auf die Deponiegasemissionen	74
5.4.3	Der Einfluß des Niederschlages auf die Gasemissionen	75
5.4.4	Der Einfluß des Windes auf die Emission von Deponiegas	77
5.4.5	Der Einfluß der Deponiegasemissionen auf die deponienahe Vegetation	77
6.	Untersuchung von Messfehler und Störgrößen der FID- Messungen	79
6.1	Der Einfluß der unterschiedlichen Höhe der Ansaugglocke über der Deponieoberfläche	79
6.2	Meßfehler durch schwankende Volumenströme bei der Meßgasaufnahme	82
	Meßfehler bei der FID- Meßwertaufnahme durch zu kurze Meßzeit	82
	Lokale Störgrößen mit unterschiedlichen Deponiegasaustrittsmengen	82
	Der Meßfehler durch die meteorologische Störgröße Windstärke	83
6.6	Der Einfluß der Bodenfeuchte auf das Meßergebnis	84
6.7	Der Einfluß der Störgröße Luftdruck auf die Meßergebnisse	84
6.8	Der Einfluß der Meßrastergröße auf die Messung und damit verbundene Meßfehler	85
7.	Zusammenfassung und Ausblick	86
	LITERATURVERZEICHNIS	XII
	SELBSTÄNDIGKEITSERKLÄRUNG	XV
	ANLAGENVERZEICHNIS	XVI