Deponiekonzeptionen für mechanisch-biologisch behandelte Abfälle Von Joachim Dach (Björnsen Beratende Ingenieure, Koblenz) und Christoph Tiebel-Pahlke (ATUS GmbH, Hamburg) Standard, Technik und Kosten der Ablagerung von mechanisch-biologisch behandelten Abfällen werden derzeit an vielen Orten diskutiert. Für drei bestehende Deponien in Schleswig-Holstein wurden Deponiekonzepte für die Ablagerung von MBA-Abfall nach dem Jahr 2005 entworfen sowie die resultierenden Emissionen und Kosten abgeschätzt. 1. Einleitung Im Sommer 1999 hat das Ministerium für Umwelt, Natur und Forsten des Landes Schleswig-Holstein ein Merkblatt über die Anforderungen an die mechanisch-biologische Abfallbehandlung und die anschließende Deponierung herausgegeben [1]. Auf dieser Grundlage und unter Berücksichtigung des aktuellen Diskussionsstandes, wie er sich insbesondere aus dem BMBF-Verbundvorhaben Mechanisch-biologische Abfallbehandlung und dem Bericht des Umweltbundesamtes zur ökologischen Vertretbarkeit der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung (i.w. UBA-Bericht [2]) ergibt, wurden für drei bestehende Deponien in Schleswig-Holstein exemplarisch Deponiekonzepte entworfen. Mit diesem Projekt waren die folgenden Ziele verbunden: Die derzeit überwiegend abstrakt diskutierten Anforderungen sollten bezüglich ihrer technischen Umsetzung in der Praxis konkretisiert und überprüft werden. Dabei waren insbesondere für Fragen, die sich aus dem Anforderungsprofil des Merkblattes und des UBA-Berichtes ergeben, technische Lösungen zu konzipieren. Die resultierenden Gas- und Sickerwasseremissionen sowie Setzungen sollten unter Berücksichtigung der technischen Lösungen abgeschätzt werden. Die Gesamtkosten der Ablagerung von Abfall nach MBA an den Standorten war unter den vorort gegebenen Randbedingungen abzuschätzen. Das Projekt wurde in der zweiten Jahreshälfte 1999 durchgeführt und umfaßt insgesamt vier Teile: In einem übergeordneten Leitfaden [3] werden neben einer Zusammenfassung des Kenntnisstandes bei der Ablagerung von MBA-Abfall allgemeine technische Hinweise zum Einbau und zu temporären Abdeckungen gegeben und Modelle zur Abschätzung der Emissionen und Setzungen erläutert. Auf dieser Grundlage wurden für die drei Standorte Wittorferfeld (Neumünster), Damsdorf/Tensfeld (Kreis Segeberg) und Niemark (Lübeck) die Konzepte [4] erstellt. Wesentliche Kenndaten der Deponien zeigt Tabelle 1. - 1 -
Tabelle 1: Kenndaten der untersuchten Deponieabschnitte Betreiber Wittorferfeld Damsdorf/Tensfeld Niemark Stadtwerke Neumünster Wege-Zweckverband der Gemeinden des Kreises Segeberg Entsorgungsbetriebe Lübeck Inbetriebnahme 1991 III. Erweiterung: 1992 1963 Gesamtvolumen Deponie Freies Volumen für MBA- Abfälle nach 2005 3,5 Mio m³ III. Erweiterung: 2,4 Mio m³ 11,2 Mio m³ rd. 0,91 Mio m³ rd. 0,69 Mio m³ rd. 0,75 Mio m³ Ausbau Ablagerungsmenge MBA- Abfall ab 2005 (Annahme) Fläche für Ablagerung von MBA-Abfall Mittlere Ablagerungshöhe des MBA-Abfalls Neuer Bauabschnitt (Monozone) + überschüttete Anschlußböschung Flächenhafte Überschüttung bereits verfüllter Bereiche Überschüttung bereits verfüllter Bereiche und neuer Bauabschnitt (Monozone) 63.000 Mg/a 56.000 Mg/a 39.000 Mg/a 10,0 ha (Neubau) 15,7 ha (Ausgebaute Fläche) 6,1 ha (Ausgebaute Fläche) 9,1 m 4,4 m 12,4 m Geologische Barriere Nein Nein in Teilbereichen Technische Barriere gemäß Merkblatt SH BA 1: nein BA 2/3: gemäß Merkblatt Basisabdichtung gemäß TASi BA 1: Kombinationsabdichtung ohne Flächenfilter Bewertung entspricht TASi-Standard BA 2/3: gemäß TASi insgesamt den TASi- Anforderungen entsprechend eingerichtet 3 m bindiger Sand gemäß TASi entspricht TASi-Standard 2. Technischer und standortbezogener Deponiestandard In den einschlägigen Publikationen, wie z.b. dem Leitfaden des MURL NRW [5] und dem UBA- Bericht [2], wird stets die Möglichkeit einer Ablagerung von mechanisch-biologisch behandelten Abfällen auf solche Deponien beschränkt gesehen, welche die technischen und standortbezogenen Standards der TA Siedlungsabfall (DK II) einhalten. In Übereinstimmung mit dem Ministerium für Umwelt, Natur und Forsten schlossen sich auch die Autoren dieser Auffassung an. Die mechanisch-biologische Abfallbehandlung hat ihren Stellenwert insbesondere für bestehende Deponien. Hier liegen i.d.r. eine der beiden nachfolgenden Ausgangssituationen vor. Ein bereits ausgebauter und teilverfüllter Deponieabschnitt verfügt im Jahr 2005 noch über Restkapazitäten, die durch eine Weiterverfüllung mit Abfall nach MBA genutzt werden sollen. Hierbei entsteht ein Mischbereich (MBA-Abfall überlagert unbehandelte Abfälle). - 2 -
Ein zusätzlicher Deponieabschnitt soll ausgebaut werden, der auf Grund der vorhandenen Geometrie (Verhältnis von zusätzlich nutzbarem Volumen zu Ausbaufläche) und der vorhandenen Infrastruktur eine wirtschaftliche Möglichkeit zur Ablagerung bietet. Hierbei entsteht zwar ein Monobereich; wegen der Überschüttung von Böschungen gibt es aber Schnittflächen mit älteren Bauabschnitten. An den drei betrachteten Standorten ergibt sich, wie auch an vielen anderen Standorten, ein gewisses Spannungsfeld, da die Entstehungsgeschichte in aller Regel deutlich über das Jahr 1993 - dem In-Kraft-Treten der TA Siedlungsabfall hinaus zurückreicht: Dies gilt zum einen für die Frage des technischen Standards der Basisabdichtung. Zwei der drei betrachteten Deponien verfügen über einen baulichen Standard gemäß den Anforderungen der Ziffer 10.4 der TA Siedlungsabfall, da die betreffenden Bauabschnitte in den 90-er Jahren errichtet wurden. Die Basisabdichtung der dritten Deponie (Damsdorf/Tensfeld), einer Grubendeponie mit nur geringer Überhöhung, besteht aus drei Bauabschnitten. Während der zweite und dritte Bauabschnitt den Anforderungen der TA Siedlungsabfall entspricht, wurde der erste Bauabschnitt bereits 1988 planfestgestellt und 1989 gebaut. Die dort eingebaute Kombinationsdichtung entsprach seinerzeit einem hohen technischen Standard. Jedoch sind damals einzelne technische Lösungen gewählt worden - überhöhte Rigolen über den Sammlern statt Flächenfiltern, Durchdringung der Basisabdichtung, etc. -, welche nicht voll den Anforderungen der TA Siedlungsabfall genügen. Würde man nun die Forderung nach Einhaltung des TASi Standards sehr eng auslegen, wäre dieser Teilbereich der Deponie nicht für die Ablagerung von mechanisch-biologisch behandelten Abfällen nutzbar. Angesichts des relativ hohen technischen Standards wurde gleichwohl auch diese Deponie als insgesamt den Anforderungen der TA Siedlungsabfall entsprechend eingerichtet bewertet. Ein Standort ohne Kombinationsabdichtung (nur mineralische Abdichtung / keine Abdichtung) genügt der Anforderung hingegen eindeutig nicht. Aus diesem Grund wurde auch im Fall der Deponie Niemark ein nicht basisgedichteter Teilbereich, der bereits mit Siedlungsabfall teilverfüllt ist, als nicht geeignet für die Ablagerung von MBA-Abfall bewertet. Das Spannungsfeld ergibt sich zum anderen auch hinsichtlich der Frage der geologischen Barriere. Dieser Begriff war bei In-Kraft-Treten der TASi stark umstritten. In weiten Bereichen Schleswig- Holsteins lassen sich keine Standorte festlegen, welche den Anforderungen der TA Siedlungsabfall Ziffer 10.3 vollständig genügen. Deshalb wurde seinerzeit der TASi-Standard durch ein Merkblatt des zuständigen Landesamtes konkretisiert. Unter neuen Bauabschnitten an vorhandenen Standorten ist danach eine zusätzliche technische Barriere von 50 cm einzubringen. Auf diese Konkretisierung wurde nun die Prüfung der drei Standorte gestützt: Am Standort Wittorferfeld wäre ein neuer Bauabschnitt mit einer solchen zusätzlichen technischen Barriere zu errichten. Am Standort Niemark wurde vor Verkündigung dieses Merkblattes eine drei Meter starke, jedoch nicht qualitätsgesicherte technische Barriere eingebracht. Am Standort Damsdorf/Tensfeld, der bereits oben erwähnten Grubendeponie, ist unter dem zweiten und dritten Bauabschnitt eine zusätzliche technische Barriere enthalten, unter dem ersten Bauabschnitt dagegen nicht. Somit wird in den beiden letztgenannten Fällen den TASi-Anforderungen bzw. Anforderungen des Merkblattes zwar nicht voll, jedoch weitgehend entsprochen. - 3 -
Die Beispiele verdeutlichen, dass die Anforderung die Deponie muss dem TASi Standard entsprechen im Einzelfall auslegungsbedürftig ist. Aus Gründen der Gerechtigkeit sollten jedoch insbesondere nicht solche Betreiber bestraft werden, welche bereits frühzeitig, vor In-Kraft-Treten der TASi, einen zum damaligen Zeitpunkt hohen Standard gebaut haben, welcher jedoch nicht im Detail den Anforderungen der TA Siedlungsabfall entspricht. 3. Eigenschaften des mechanisch-biologisch behandelten Abfalls Für keinen der drei Standorte liegt bereits eine detaillierte Planung für eine mechanisch-biologische Behandlungsanlage vor, so dass bezüglich der Menge und Eigenschaften des vorbehandelten Abfalls Annahmen zu treffen waren. Diese stützen sich auf die Ergebnisse des BMBF-Verbundvorhabens Mechanisch-biologische Behandlung von zu deponierenden Abfällen und berücksichtigen zudem den aktuellen Diskussionsstand bezüglich der Standards (Tabelle 2). Tabelle 2: Zusammenstellung der Abfallkennwerte für den Abfall nach MBA Parameter Annahme Bemerkung Glühverlust rd. 35 Gew.-% Annahme: Ohne Nachabsiebung MBA Stabilitätsparameter Langfristig freisetzbares Gasbildungspotential Halbwertszeit unter Deponiebedingungen AT4 < 5 go2/kg TS GB21 < 20 Nl/kg TS 40 Nl/kg TS Berechnung der Gasbildung Voraussetzung: AT4 < 5 go2/(kg TS) 3 bzw. 9 Jahre Berechnung der Gasbildung (Variation) Setzungsendwert 4 cm/m Berechnung von Setzungen infolge biologischen Abbaus Steifemodul 1.. 4 MN/m² Berechnung der lastabhängigen Setzungen, konservative Abschätzung Einbautrockendichte 900 kg TS/m³ Konservativer Wert (entspricht in etwa der zu erwartenden Proctordichte) Einbaufeuchtdichte 1.300 kg FS/m³ bei Einbauwassergehalt 30 Gew.-% (entspricht in etwa zu erwartendem Proctorwassergehalt) Porenvolumen nach Einbau 55 Vol.-% Konservativer Wert Feldkapazität Permanenter Welkepunkt 40 Vol.-% 15 Vol.-% Berechnung der Sickerwasserbildung mit HELP Durchlässigkeitsbeiwert 10-7 bzw. 10-8 m/s Berechnung der Sickerwasserbildung (Variation) Von den im Bericht des Umweltbundesamtes [2] vorgeschlagenen Anforderungen an Abfall nach MBA wurde in zwei Fällen abgewichen: Hinsichtlich des Glühverlusts wurde ein Gehalt von rund 35 Gew.-% angenommen, der nach vorliegenden Erfahrungen mit modernen MBA, die über eine integrierte Stoffstromtrennung ver- - 4 -
fügen, erreichbar ist. Es ist zur Zeit noch umstritten, ob selbst bei Nachabsiebung der vom UBA vorgeschlagene Glühverlust von < 30% sicher erreicht werden kann. Die Auswertung des wissenschaftlichen Kenntnisstandes erbrachte, dass hierdurch kein besseres Verhalten hinsichtlich der Umweltverträglichkeit der Ablagerung erwartet werden kann und somit die Anforderung keine deponietechnische Notwendigkeit darstellt. Emissions- und Setzungsverhalten werden durch biologische Stabilität und nicht durch den Glühverlust determiniert. Der Durchlässigkeitsbeiwert wurde mit 10-7 bzw. 10-8 m/s variiert. Das Umweltbundesamt fordert hier einen Wert von < 10-8 m/s im Laborversuch. Nach Auswertung der vorliegenden Messungen musste jedoch festgestellt werden, dass bislang nicht wissenschaftlich abgesichert ist, ob dieser Wert im Laborversuch systematisch erreicht werden kann und ob ein Laborwert von < 10-8 m/s auch zwingend eine ähnlich geringe Durchlässigkeit im Feld, auf die es ja letztendlich ankommt, gewährleistet. Zudem ist nach wie vor umstritten und großmaßstäblich völlig unbewiesen, ob die Realisierung einer geringen Durchlässigkeit auf der Einbaufläche überhaupt zu einer signifikanten Sickerwasserminderung führt. Aus diesem Grund wurde in den Konzepten mit k f = 10-7 m/s ein in der Praxis sicherer erreichbarer Wert parallel untersucht. 4. Schüttplanung und Oberflächenmanagement Maßgabe der Konzepte war, die offenliegende Oberfläche generell gering zu halten, um das Eindringen von Niederschlagswasser und den Austritt von Deponiegas gemäß den Zielen der TASi zu minimieren. Die aus betrieblichen Gründen erforderliche offene Oberfläche wurde zu rd. 0,5 ha bei einer Ablagerungmenge von < 25.000 Mg/a bzw. zu rd. 1,0 ha bei einer Ablagerungmenge von 25.000-50.000 Mg/a abgeschätzt und die Schüttplanung an allen drei Standorten hierauf ausgerichtet. Die zeitweise nicht genutzten Flächen sind temporär abzudecken. Um den Aufwand für die temporäre Abdeckung in Grenzen zu halten, wurde die Schüttplanung so ausgerichtet, dass Einbauflächen generell möglichst lange bewirtschaftet werden können. In letzter Konsequenz bedeutet dies, Flächen möglichst ohne Wechsel bis zur Endhöhe aufzufüllen, soweit die geometrischen, bodenmechanischen und betrieblichen Verhältnisse dies zulassen. Sobald die Endhöhe erreicht ist, wurde in allen Fällen eine möglichst zügige temporäre Abdeckung bzw. Endabdichtung vorgesehen. Aus Gründen eines effizienten Baubetriebs sollten für die Endabdichtung stets Bauabschnitte von mindestens 2 ha vorgesehen werden. Daraus folgt, dass einige Teilflächen auf Endhöhe zur Überbrückung des Zeitraums bis zur Endabdichtung temporär abzudecken sind. Im weiteren Fortgang der technischen Entwicklung ist hier zu prüfen, ob diese temporären Abdeckungen in die Endabdichtung integriert und somit weitergenutzt werden können. Die temporäre Abdeckung wurde im Fall steiler Böschungen oder sehr kurzer Standzeiten (< 2 Jahre) mit Boden vorgesehen. Ansonsten wurde generell eine temporäre, verschweißte Kunststoffdichtungsbahn vorgesehen, die nach den Ergebnissen jüngerer Ausschreibungen für 10 bis 20 DM/m² hergestellt werden kann. Für die Gasfassung bzw. -behandlung werden derzeit Konzepte eines in die Endabdichtung integrierten Metanoxidationsfilters diskutiert, die jedoch noch keinen Stand der Technik darstellen und - 5 -
deshalb nicht ohne weiteres zur Umsetzung empfohlen werden konnten, auch wenn auf diesem Gebiet noch ein beachtliches Entwicklungspotential vorhanden ist. Mit Blick auf die technische Realisierbarkeit, die Kosten und die Bauabläufe wurde einer oberflächlichen Schutzentgasung mittels Ansaugstutzen der Vorzug gegeben. Eine entsprechende Entgasung zeigt Abbildung 1. Abbildung 1: Provisorische Abdeckung aus einfacher Kunststoffdichtungsbahn mit Sammler zur Fassung von Deponiegasemissionen (Schutzentgasung) Das dabei erfaßte Deponiegas ist je nach Qualität über die vorhandene Deponiegasverwertung zu entsorgen oder einer thermischen bzw. einer biologischen Oxidation in separaten Biofiltern zuzuführen. Vor Installation eines Schutzentgasungssystems bleibt in der Praxis jedoch erst noch abzuwarten, ob überhaupt noch meß- und erfaßbare Deponiegasemissionen auftreten. Für alle drei Deponiestandorte wurde eine Schüttplanung erstellt und die jeweilige Flächenverteilung in Abhängigkeit von der Zeit bilanziert. Abbildung 2 zeigt exemplarisch die Flächenbilanz der Deponie Wittorferfeld. In allen drei Fällen konnte eine Schüttfolge gefunden werden, bei der eine temporäre Abdichtung mit Kunststoffdichtungsbahn, bis auf kleinere Bereiche, nur einmalig gebaut werden muss. Die Oberflächenendabdichtung wurde in allen Fällen nach dem Standard einer TASi-Abdichtung DK II oder gleichwertig eingeplant. - 6 -
Abbildung 2: Flächenbilanz im BA III der Deponie Wittorferfeld (Ablagerung nach MBA-Abfall) 5. Resultierende Emissionen und Setzungen 5.1 Deponiegasemissionen Einer der wesentlichen Gründe für die Anwendung mechanisch-biologischer Abfallbehandlung besteht in der Verringerung von Deponiegasemissionen. Dies ist insbesondere aus Klimaschutzüberlegungen als umweltpolitisches Ziel festgelegt. Zur Anwendung kam ein modifiziertes Deponiegasmodell nach Weber [6]. Es wurde der gesamte Gashaushalt des relevanten Deponieabschnittes betrachtet, wie er sich als Folge der Ablagerung unbehandelter Siedlungsabfälle, wie auch auf Grund der Ablagerung von MBA-Abfall ergibt. Neben der Gasbildungsdynamik wurde insbesondere die Wirksamkeit der Maßnahmen des Oberflächenmanagements berücksichtigt: Der temporären Folienabdeckung mit oberflächlicher Schutzentgasung wurde dabei ein Fassungsgrad von 80 % zugewiesen, im Falle der Endabdichtung beträgt der angenommene Fassungsgrad 90 %. Für offene Abfallflächen mit darunter liegender Entgasung (Brunnen/Rigolen in überschütteten Hausmüllbereichen) wurde der Fassungsgrad mit 30 % angenommen; waren hier keine Entgasungselemente vorhanden, mit 0%. Für die drei Deponien wurden spezifische Deponiegasemissionen bezogen auf die Tonne feuchten Abfall nach MBA von rund 6 bis 9 m³ ermittelt. Diese sind Emissionen von 50 bis 80 m³ / Mg FS gegenüberzustellen, wie sie bei unbehandelten Abfällen in Verbindung mit einer gut funktionierenden Deponiegasfassung auftreten (Abbildung 3). Bei unzureichender Entgasung können die Emissionen auch erheblich höher (> 150 m³/mg FS) liegen. - 7 -
Spezifische Deponiegasemission [Nl/kg] 160 140 120 100 80 60 40 20 >150 Nl/kg bei schlechter Entgasung 50-80 Nl/kg bei guter Entgasung 9,0 Nl/kg 5,8 Nl/kg 7,0 Nl/kg 0 Abbildung 3: Hausmülldeponien Deponie Wittorferfeld Deponie Damsdorf/Tensfeld Vergleich der Deponiegasemissionen Deponie Niemark 5.2 Sickerwasser Vor dem Hintergrund der TASi-Zielsetzung, der Minimierung organischer Sickerwas-seremissionen, muss für mechanisch-biologisch vorbehandelte Abfälle festgestellt werden, dass eine deutliche Verringerung der organischen Sickerwasserkonzentrationen gegenüber dem Konzentrationsniveau in herkömmlichen Deponien, die sich in der stabilen Methanphase befinden, nicht zu erwarten ist. Die saure Anfangsphase kann jedoch zuverlässig vermieden werden. Jedoch kann die Deponierung so durchgeführt werden, dass erheblich geringere Sickerwassermengen entstehen. Durch Umsetzung des konsequenten Oberflächenmanagements kann die Sickerwasserneubildung auf 80 bis 90 % der Fläche weitgehend unterbunden werden. Aber auch bei offenen Einbauflächen ist mit geringerer Sickerwasserneubildung zu rechnen, da das Ablagerungsmaterial homogener ist und eine begrenzte Durchlässigkeit aufweist. Für alle drei Deponiekonzepte wurden mit Hilfe des Simulationsmodells HELP [7] Wasserhaushaltsberechnungen durchgeführt. Wie bereits angesprochen, wurden zwei Varianten untersucht: Die Durchlässigkeit wurde einerseits mit einem k f -Wert von 10-8 m/s berechnet, wie ihn das Umweltbundesamt fordert. Parallel wurde eine Berechnung mit einem k f -Wert von 10-7 m/s durchgeführt, wie er auf Grund vorliegender Untersuchungen sicherer erreichbar ist. Die Unterschiede zwischen diesen beiden Varianten sind nach den Simulationen signifikant. Die Simulation mit der höheren Durchlässigkeit ergab spezifische Sickerwassermengen, die auch als Wasser-Feststoff-Verhältnis bezeichnet werden, zwischen 90 und 110 l/mg TS. Während der Betriebsphase, in der mehr als 80% der gesamten Sickerwassermenge auftreten, liegen die Sickerwassermengen zwischen 35 und 80 mm/jahr. Bei Ansatz einer geringeren Durchlässigkeit ergeben sich dagegen Werte zwischen 30 und 55 l/mg TS bzw. zwischen 20 und 35 mm/jahr. - 8 -
Sickerwasserabflußhöhe [mm/a] 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 ohne Oberflächenmanagement kf 10-8 m/s kf 10-7 m/s mit Oberflächenmanagement 0 Hausmülldeponien Deponie Wittorferfeld Deponie Damsdorf/Tensfeld Deponie Niemark Abbildung 4: Vergleich der mittleren Sickerwasserabflußhöhen der Ablagerungsbereiche mit Abfall nach MBA Der Sickerwasseranfall ist jedoch zu vergleichen mit einem Sickerwasseraufkommen von 250 bis 450 mm/jahr, wie es bei der Deponierung unbehandelter Siedlungsabfälle (Hausmülldeponien) ohne gezieltes Oberflächenmanagement auftritt. Dies bedeutet, dass unabhängig von der Durchlässigkeit des Abfalls, die Sickerwassermenge um rd. 80 % vermindert werden kann, wenn nicht im Einbaubetrieb befindliche Bereiche konsequent abgedeckt werden. Durch die geringere Durchlässigkeit kann im Vergleich zum etwas höher durchlässigen Abfall zwar noch eine Verbesserung erreicht werden, im Vergleich zu herkömmlichen Deponien fällt diese Minderung jedoch nur noch gering aus (Abbildung 4). Die geringen Wasser-Feststoff-Verhältnisse weisen darauf hin, dass bei den betrachteten Deponien auf Grund der weitgehenden Verhinderung des Niederschlagseintritts kein merklicher Ausspülungseffekt und damit auch keine Konzentrationsabnahme im Sickerwasser zu erwarten ist. Nach den Prognosen von Ehrig und Höring [8] müssten bei MBA-Ablagerungen Wasser-Feststoff-Verhältnisse von etwa 1000 bis 3000 l/mg TS (also 10 bis 100 fach höhere Durchsätze) realisiert werden, bis beispielsweise die CSB-Konzentrationen im Sickerwasser Indirekteinleiterqualität erreichen. 5.3 Setzungen Schließlich wurden für alle Deponien für mehrere Profile Setzungsverläufe ermittelt. Dabei wurden sowohl die mechanisch bedingten Sofortsetzungen als auch die durch den Restabbau von organischer Substanz hervorgerufenen zeitabhängigen Setzungen berücksichtigt. Generell liegen die Setzungen nach Abschluß der Deponie im Bereich von wenigen Dezimetern, bezogen auf die Mächtigkeit des Deponiekörpers sind dies 1 bis 3 %. Zum Vergleich treten bei herkömmlichen Deponien je nach Einbautechnik, Höhe und Verfüllungsgeschwindigkeit Setzungen von (teilweise) mehr als 15 %. auf. Vor dem Hintergrund der großen Homogenität des MBA-Abfalls - 9 -
sind Gefährdungen der Oberflächenabdichtung nicht zu erwarten. 5.4 Fazit der Emissionsbetrachtung Hinsichtlich der Gasproduktion und auch der Emissionen wird ein gegenüber der Hausmülldeponie deutlich verbesserter Standard erreicht. Die Gasemission ist sehr viel geringer als bei der Ablagerung unbehandelter Siedlungsabfällen. Die zusätzlichen Maßnahmen im Bereich Oberflächenmanagement und Abdeckung / Gasfassung führen insgesamt zu einem hohen Schutzniveau. Die in die Atmosphäre emittierende Deponiegasmenge entspricht einem Kohlenstoffanteil des Abfalls von rund 0,5 bis 1 Gew-%. Dies ist der Anforderung nach TA Siedlungsabfall Anhang B gegenüberzustellen, wonach das Ablagerungsgut einen Kohlenstoffanteil von 3 Gew.-% haben darf, welcher theoretisch ja auch zu Gas umgesetzt werden könnte. Hinsichtlich der Freisetzung organischer Sickerwässer ist festzustellen, dass auf Grund des technischen Standards der Austrag von Sickerwasser in die Umwelt an den betrachteten Standorten durch die bestehenden Barrieren bereits wirksam und weitgehend unterbunden werden kann. Neben den stoffbezogenen Anforderungen ergänzen eine optimierte Einbautechnik und ein Oberflächenmanagement dieses Schutzniveau um eine weitgehende Verminderung der Sickerwasserneubildung während der Betriebsphase. Auch hier kann wieder ein Vergleich zu den formalen TASi- Anforderungen geführt werden: Gegenüber der Deponierung von MVA-Schlacke [9] ergibt die Simulation auf Grund des Oberflächenmangements um den Faktor 3 bis 4 geringere spezifische Sickerwassermengen. Demgegenüber ist der Gehalt an organischen Inhaltsstoffen naturgemäß höher. Auch die von der TASi geforderten geringfügigen Setzungen werden erreicht. Diese liegen weit unter dem für Dichtungssysteme kritischen Bereich, insofern wird der mit dieser Forderung verbundene Vorsorgegedanke erfüllt. 6. Kostenabschätzung Die Kostenabschätzung wurde nach der Kostenbarwertmethode in Anlehnung an die Leitlinien der LAWA [10] durchgeführt. Bei allen Annahmen bezüglich einzelner Kostenblöcke wurden dabei konservative, jedoch realitätsnahe Ansätze gewählt. Alle baulichen Maßnahmen - sowohl die bereits getätigten Investitionen in die Deponietechnik und Nebenanlagen, als auch zukünftigen Investitionen wie Abdeckungs- und Dichtungsmaßnahmen und die Nachsorgekosten - werden danach auf einen bestimmten Zeitpunkt mit Real-Zinssätzen akkumuliert bzw. diskontiert. Für die Behandlung der Emissionen (Sickerwasser, schwach belastetes Oberflächenwasser, Deponiegas) wurden spezifische marktübliche Behandlungs- bzw. Entsorgungskosten angesetzt, die alle Kapital- und Betriebskosten der Behandlung beinhalten. Durch diese Verzinsungsrechnung erhält man den sog. Kostenbarwert, der ausdrückt, über welche Mittel der Betreiber zu einem Bezugszeitpunkt verfügen müßte, um alle zurückliegenden und zukünftigen Investitionen zu finanzieren. Dieser Kostenbarwert wurde dann über eine zweite Diskontierungsrechnung (marktüblicher Zins) auf den Betriebszeitraum, in dem letztlich über die Abfallanlieferung die Einnahmen erzielt werden, in eine Jahreskostenreihe umgewandelt. Hinzu kommen noch die reinen und regelmäßig anfallenden Betriebsjahreskosten (Annahme, Einbau, Leitung, Überwachung). Die Abbildung 5 zeigt die resultierenden spezifischen Kosten nach Umlage auf die abgelagerte Abfallmenge für die drei untersuchten - 10 -
Deponien: 100 90 80 83,8 DM/Mg 14,5 86,5 DM/Mg 17 72,5 DM/Mg Laufende + regelmäßige Kosten Betriebsphase Spezifische Kosten [DM/Mg] 70 60 50 40 30 62,1 61 21,2 42,4 Investitionen + Rückstellungen Nachsorge 20 Entsorgung der Emissionen 10 0 7,2 8,5 8,9 Deponie Wittorferfeld Deponie Damsdorf/Tensfeld Deponie Niemark Abbildung 5: Vergleich der spezifischen Deponierungskosten incl. Nachsorge und anteiliger Finanzierung bereits getätigter Investitionen Es wird deutlich, dass nach wie vor der größte Kostenblock durch die Investitionen verursacht wird. Die temporären Abdeckungsmaßnahmen spielen dabei eine untergeordnete Rolle und tragen lediglich 1 bis 2 % zu den Gesamtkosten bei. Ferner zeigt die Betrachtung, dass sich insbesondere die Bemühungen hinsichtlich des Oberflächenmagements auch ökonomisch rentieren, da die Kosten der Sickerwasserbehandlung - und zwar während des Betriebs und in der Nachsorgephase - von ökonomisch sehr untergeordnetem Umfang (< 10 % der Kosten) sind. 7. Zusammenfassung Die Ablagerung mechnisch-biologisch vorbehandelter Abfälle wurde am Beispiel dreier Deponien in Schleswig-Holstein modellhaft konzipiert. Einbautechnik, Schüttplanung und Oberflächenmanagement wurden konsequent mit dem Ziel der Sickerwasserminimierung und der Vermeidung von Gasemissionen eingesetzt. Im Ergebnis werden die Emissionen gegenüber einer Hausmülldeponie auf rd. 10-20 % reduziert. Die Kosten bleiben gleichwohl deutlich unter 100 DM/Mg. Das hohe Schutzniveau zahlt sich letztlich auch ökonomisch aus, da insbesondere die Kosten für die Sickerwasserreinigung beschränkt bleiben. - 11 -
Danksagung Die Autoren danken dem Ministerium für Umwelt, Natur und Forsten des Landes Schleswig-Holstein für die Finanzierung des Projekts und die konstruktive Zusammenarbeit. Literatur [1] Ministerium für Umwelt, Natur und Forsten, Schleswig-Holstein, Anforderungen an die mechanisch-biologische Abfallbehandlung und die anschließende Deponierung, Kiel August 1999 [2] Umweltbundesamt Berlin (III.4), Bericht zur ökologischen Vertretbarkeit der mechanisch-biologischen Vorbehandlung von Restabfällen einschließlich deren Ablagerung, Berlin 1999 [3] Ministerium für Umwelt, Natur und Forsten des Landes Schleswig-Holstein, Ablagerung mechanisch-biologisch behandelter Abfälle in Schleswig-Holstein, Bd. 1, Leitfaden zur Erstellung eines Deponiekonzeptes zur Ablagerung mechanisch-biologisch vorbehandelter Abfälle nach dem Stand der Technik, Aufgestellt durch Björnsen Beratende Ingenieure GmbH, Koblenz und ATUS Ingenieurgesellschaft Hamburg, 2000 [4] Ministerium für Umwelt, Natur und Forsten des Landes Schleswig-Holstein, Ablagerung mechanisch-biologisch behandelter Abfälle in Schleswig-Holstein, Bd. 2a bis 2c, Deponiekonzepte für die Deponien Wittorferfeld, Damsdorf/Tensfeld und Niemark, Aufgestellt durch Björnsen Beratende Ingenieure GmbH, Koblenz und ATUS Ingenieurgesellschaft Hamburg, 2000 [5] Ministerium für Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft des Landes Nordrhein-Westfalen: Leitfaden Integration der MBA in ein kommunales Abfallwirtschaftskonzept, 1998 [6] Weber, B., Minimierung von Emissionen der Deponie, Dissertation an der TU Hannover, 1990. [7] vgl. Tiebel-Pahlke, Simulation der Ablagerung von MBA-Material mit dem Programm HELP, Wasser&Boden 12/1999, S. 69ff. [8] Höring, K., Ehrig, H.-J., Anforderungen an und Bewertung von biologischen Vorbehandlungen für Ablagerungen, in BMBF-Statusseminar, Verbundvorhaben mechanisch-biologische Behandlung von zu deponierenden Abfällen 17.-19. März 1998, Potsdam [9] Vgl. Schwing, E., Bewertung der Emissionen derkombination mechanisch-biologischer und thermischer Abfallbehandlungsverfahren in Südhessen, Dissertation an der TU Darmstadt, Schriftenreihe WAR, Bd. 111, 1999 [10] Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) Leitlinien zur Durchführung von Kostenvergleichsrechnungen Autoren Dr.-Ing. Joachim Dach Björnsen Beratende Ingenieure GmbH Maria Trost 3 56070 Koblenz Tel.: 0261/8851-181 Fax.: 0261/805-725 E-Mail: J.Dach@bjoernsen.de Dr.-Ing. Christoph Tiebel-Pahlke ATUS Ingenieurgesellschaft mbh Spadenteich 4-5 20099 Hamburg Tel.: 040/280155-20 Fax.: 040/280155-25 E-Mail: ctp@atus.de - 12 -