In-situ-Belüftung von Deponien in Feld und Labor – Projekt „Heferlbach“

Zusammenfassung

Aktuell wird das Verfahren der In-situ-Belüftung auf der Altablagerung Heferlbach in Mannswörth angewandt. Der Maßnahme wurde ein Forschungsprojekt zur Seite gestellt, das Reaktorversuche im Labor und sowohl die Beurteilung als auch eine Optimierung der Maßnahme im Feld beinhaltet.

Mittels der Laborversuche konnte gezeigt werden, dass sich unter den gegebenen Versuchsbedingungen die Zugabe von Wasser während der In-situ-Belüftung neutral in Bezug auf den Kohlenstoffaustrag verhält. Allerdings hatte die Wasserzugabe einen erheblichen Einfluss auf die Stickstoffbilanz der In-situ-Belüftung. Durch die Wasserzugabe konnte die Denitrifikation, die schadlose Emission als N₂, erheblich begünstigt werden, während beim „trockenen“ Verfahren verstärkt N₂O (Lachgas) gebildet wurde. Der Kohlenstoff-Austrag bei der Belüftung im Labor (rund 35 %) war etwa doppelt so hoch wie unter anaeroben Bedingungen, wobei der überwiegende Anteil über die Gasphase erfolgte. Beim Gesamtstickstoff verblieben etwa 75 % im günstigsten Fall (belüftet + bewässert) oder 85–90 % bei den anderen beiden Versuchsweisen (trocken belüftet und anaerob) im Feststoff.

Bei der Belüftung im Feld konnten bislang etwa 1.280 t Kohlenstoff aus der Altlast entfernt werden. Das entspricht etwa 50 % der im Labor erzielten Menge in Bezug auf den anfänglichen TOC-Gehalt. Bei den jährlich entnommenen Feststoffproben zeigt sich trotz der vorherrschenden Heterogenität ein langsam abnehmender Trend in Bezug auf die biologische Reaktivität (AT₄) und den eluierbaren Ammonium-Stickstoff und eine langsame Zunahme an Nitrat-Stickstoff, der für seine Bildung Sauerstoff benötigt. Durch die im Zuge des Projekts empfohlene Optimierung des Anlagebetriebs konnte der Betrieb mit geringerem Energieeinsatz erfolgen, ohne dadurch die Geschwindigkeit des biologischen Abbaus wesentlich zu beeinträchtigen.

Abstract

The landfill Heferlbach in Mannswörth, Austria is presently under remediation by in-situ aeration. In addition to the remediation measure a research project is conducted, comprehending already completed lab-scale landfill reactor simulation experiments and a continuing evaluation and optimizing of the measure in the field.

Under the applied laboratory conditions, the addition of water did not lead to an increase in carbon (C)-discharge, while strongly affecting the nitrogen balance. With the addition of water, denitrification, the emission of harmless N₂ could be pronounced, while in the “dry” application the formation of N₂O was intensified. The C‑discharge during the lab-scale aeration, mainly released through the gas-phase, was roughly twice as high as during the comparative anaerobic conditions. In the most favorable case (aerated+wet), 75 % of the total nitrogen remained in the solids at the end of the 2‑year experiment and 85–90 % in the other two cases (dry aerated and anaerobic).

During the field-scale aeration approximately 1,280 Mg carbon could be removed by now. This corresponds roughly to 50 % of the laboratory-release in relation to the initial TOC-content. From the yearly taken solid samples in the field a slowly decreasing tendency in RI₄ (respiration index after four days) as well as in NH₄ after elution could be observed despite the heterogeneity of landfill material. Also, the formation of NO₃-N slightly increased, indicating oxygen availability. With the optimization of the field-scale operation during the research project, the energy demand could be reduced without showing an essential negative impact on the degradation process