Projekt 06559/01

Entwicklung innovativer Elemente für Systeme zur Deponieentwässerung

Projektdurchführung

pumpenboese GmbH & Co. KG
Moorbeerenweg 1
31228 Peine

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Besonders bei Hausmülldeponien kommt es häufig zu Inkrustationen in den Entwässerungssystemen, die sich nur noch teilweise und dann nur mit besonderem Spül- und Reinigungsaufwand wieder entfernen lassen. Ziel des geförderten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Gestaltung einer festen Kiesfilterbeschichtung für Sickerwasserrohre. Die neuen Filtersysteme sollen die Defizite herkömmlicher Deponieentwässerungssysteme minimieren und zu einer Erhöhung der Effektivität des Gesamtsystems, zur Verlängerung der Nutzungsdauer und Reduzierung der Betriebs- und Nachsorgekosten durch weitgehende Vermeidung der bei herkömmlichen Systemen erforderlichen kostenintensiven Spül-, Fräs- und Wartungsarbeiten führen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenVergleichende Untersuchungen zwischen den Komponenten herkömmlicher Systeme und den zu erprobenden, innovativen Gestaltungsvarianten wurden unter praxisnahen Randbedingungen auf einer Deponie durchgeführt. Die on-site-Untersuchungen wurden auf der Zentraldeponie der Stadt Braunschweig in BS-Watenbüttel in einem dafür installierten Versuchsstand durchgeführt. Mit Hilfe einer automatischen Steuerungsanlage wurden 12 Versuchssäulen über eine Laufzeit von zunächst mindestens 18 Monaten mit Sickerwasser beschickt, das aus einem Deponiebereich mit repräsentativen Milieubedingungen (Nährstoffangebot) direkt in den Versuchsstand eingespeist wurde. Der Versuchszeitraum wurde für die Mehrzahl der Säulen verlängert.
Es wurde eine praxisrelevante Temperatur über die gesamte Versuchsdauer sensorgesteuert aufrecht erhalten, welche typisch für die chemisch-biologisch bedingte Inkrustations- und Schleimbildung ist. Herkömmliche Filterelemente wurden durch Säulenfüllungen mit Filterkies der Körnung 8/16 mm repräsentiert, die neuen, zu untersuchenden Komponenten bestanden aus mit unterschiedlichen Kunstharzen beschichteten Kiesen identischer Körnungen. Als zusätzliche Vergleichsvariante wurde eine Säule mit Glaskugeln Æ 10 mm befüllt. Die zeitlichen Änderungen der Sickerwasserdurchlässigkeiten wurden z. T. kontinuierlich und in monatlichen Einzelversuchsreihen meßtechnisch erfaßt. Die Auswirkungen der chemisch-biologischen Vorgänge wurden vergleichend betrachtet, um die notwendigen Hinweise für eine optimale Gestaltung der innovativen Filterelemente zu ermitteln.


Ergebnisse und Diskussion

In den 16 Monaten der abgelaufenen Untersuchungszeit (Auswertungsstichtag) sind die hydraulischen Durchlässigkeiten in den Versuchssäulen deutlich gefallen. Die drei Vergleichssäulen mit dem unbehandelten Kiesmaterial variieren stark hinsichtlich der Entwicklung der Durchlässigkeiten. Eine Reduzierung auf 58 % über 28 % bis auf nur 14 % der Ausgangswerte verdeutlicht die Schwankungsbreite.
Auch die mit Epoxidharz beschichteten Kiese der Mischungsvariante 1 (geringer Harzanteil) zeigten während der Versuchszeit eine deutliche Reduzierung der Durchlässigkeiten. Es wurden Reduzierungen bis auf max. 21 % der Ausgangswerte festgestellt. Im Vergleich hierzu sind bei den drei Säulen, bei denen der Kies mit Phenolharz (Variante 1) gemischt wurde, geringere Reduzierungen in den Durchlässigkeiten festgestellt worden. Bis zur Auswertung der Meßreihe des Monats Mai 1998 wurden Reduzierungen bis auf nur 1 % der Ausgangswerte registriert.
Die Kies- und Harzmischungen mit größeren Harzanteilen (Mischungsvariante 2) weisen jedoch erheblich stärkere Reduzierungen der hydraulischen Durchlässigkeiten bis Mai 1998 auf. Säule S11 (Epoxydharz) erreicht eine Abnahme der Durchlässigkeit auf 15 % der Ausgangswerte und bei der Säule S12 (Phenol-harz) wurde bis zu dem o. g. Datum die größte Reduzierung auf nur 5 % des Ausgangswertes gemessen.

Aus den vorliegenden Ergebnissen lassen sich erste Trends und auch Hinweise erkennen, aus denen auch bereits erste Schlüsse gezogen wurden:

- Eine mikrobiologisch bedingte Reduzierung der hydraulischen Durchlässigkeiten von unbehandeltem Filterkies setzt unter gleichen Bedingungen nicht spontan und gleich intensiv ein.

- Eine einfache Mischung des Kieses mit Epoxydharz zur Glättung der Kornoberflächen und zur Vermeidung von engen Porenwinkeln führt zu einer kurzfristigen Reduzierung von mikrobiologisch bedingten Fließbehinderungen.

- Eine einfache Mischung von Phenolharz mit dem Entwässerungskies weist gegenüber der Epoxydharz-Variante bereits deutliche Verzögerungen bei der mikrobiologisch bedingten Beeinträchtigung der Durchlässigkeitsdaten auf.

- Kleinere freie Porenräume (Reduktion durch größere Harzanteile in der Mischung) führen unter sonst gleichen Randbedingungen zu einer schnelleren, mikrobiologisch bedingten Reduzierung der Wasserdurchlässigkeiten.

- Durch Änderung der Milieubedingungen (Temperatur, Nährstoffangebot) wird erheblicher Einfluß auf die zeitliche Entwicklung von mikrobiologisch bedingten Durchlässigkeitsreduzierungen genommen.

- Bereits eingetretene Behinderungen können sich durch veränderte Milieubedingungen teilweise wieder auflösen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Der Projektstand wurde über den Förderzeitraum hinaus mit einem Teil der Säulen weiterbetrieben. Es wurde ein Vorschlag unterbreitet, diese Säulen als definierten Modellkörper für eine Deponie in Untersuchungen zur verbesserten Entwässerung und Entgasung des Deponiekörpers weiter zu nutzen.
Die Veranstaltung Wasser Berlin ´97 wurde genutzt, um im Rahmen eines Vortrages über das laufende Forschungsvorhaben öffentlich zu berichten. Über die Ergebnisse dieses Forschungsprojektes soll 1999 in der Zeitschrift Müll und Abfall berichtet werden.
Kontaktadressen: pumpenboese GmbH & Co. KG, Herr Reichelt, Raiffeisenstr. 2, 30938 Burgwedel, Lhotzky & Partner Ingenieurgesellschaft mbH, Petzvalstr. 36a, 38104 Braunschweig.


Fazit

Durch biologische Aktivitäten kam es in den Versuchssäulen während der 16 Monaten dauernden Untersuchungszeit zu einer erheblichen und teilweise exponentiell verlaufenden Reduzierung der hydraulischen Durchlässigkeiten. Die geringste mikrobiologisch bedingte Fließbehinderung wurde durch die Ummantelung der Filterkiese mit Phenolharz erreicht. Es wurden neue Produkte für die Deponieent- und Bewässerung entwickelt. Hierbei konnte auf die langjährigen Erfahrungen der Fa. pb kunststoffe gmbh in Luckau bei der Entwicklung und Produktion von Phenolharz-Klebefilterrohren für die Entwässerung der Braunkohletagebaue zurückgegriffen werden.