Deponie -Landfill

Eine Deponie in Polen

Eine Deponie , auch Deponie , Deponie , Mülldeponie , Mülldeponie oder Deponie genannt , ist ein Ort zur Entsorgung von Abfallstoffen . Die Deponierung ist die älteste und häufigste Form der Abfallbeseitigung , obwohl die systematische Vergrabung der Abfälle mit Tages-, Zwischen- und Endabdeckungen erst in den 1940er Jahren begann. Früher wurde der Müll einfach auf Haufen gelegt oder in Gruben geworfen; in der Archäologie ist dies als Midden bekannt .

Einige Deponien werden für Abfallbewirtschaftungszwecke genutzt, wie z. B. vorübergehende Lagerung, Konsolidierung und Umlagerung, oder für verschiedene Stufen der Verarbeitung von Abfallmaterial, wie z. B. Sortierung, Behandlung oder Recycling. Wenn sie nicht stabilisiert werden, können Deponien während eines Erdbebens starke Erschütterungen oder Bodenverflüssigungen erfahren . Sobald die Fläche über einer Deponie voll ist, kann sie für andere Zwecke zurückgewonnen werden.

Operationen

Eine von mehreren Deponien, die von Dryden, Ontario , Kanada, genutzt werden

Betreiber gut geführter Deponien für nicht gefährliche Abfälle erfüllen vordefinierte Spezifikationen, indem sie Techniken anwenden, um:

  1. Beschränken Sie den Abfall auf eine möglichst kleine Fläche
  2. kompakter Abfall zur Reduzierung des Volumens

Sie können auch Abfälle (normalerweise täglich) mit Erdschichten oder anderen Materialien wie Holzspänen und feinen Partikeln bedecken.

Während des Deponiebetriebs kann eine Waage oder Brückenwaage Abfallsammelfahrzeuge bei der Ankunft wiegen, und das Personal kann Ladungen auf Abfälle untersuchen, die nicht den Abfallannahmekriterien der Deponie entsprechen. Anschließend nutzen die Abfallsammelfahrzeuge das vorhandene Straßennetz auf ihrem Weg zur Kippwand oder Arbeitsfront, wo sie ihren Inhalt entladen. Nach dem Abladen von Lasten können Verdichter oder Planierraupen den Abfall auf der Ortsbrust verteilen und verdichten. Vor dem Verlassen der Deponiegrenzen dürfen die Abfallsammelfahrzeuge eine Radreinigungsanlage passieren. Bei Bedarf kehren sie ohne ihre Last zum erneuten Wiegen zur Brückenwaage zurück. Der Wägeprozess kann Statistiken über die täglich eingehende Abfallmenge zusammenstellen, die in Datenbanken zur Aufzeichnung gespeichert werden können. Zusätzlich zu Lastkraftwagen verfügen einige Deponien möglicherweise über Ausrüstung zur Handhabung von Eisenbahncontainern. Die Verwendung von "Schienentransport" ermöglicht es, Deponien an entfernteren Orten anzuordnen, ohne die Probleme, die mit vielen Lastwagenfahrten verbunden sind.

Typischerweise wird der verdichtete Abfall in der Ortsbrust täglich mit Erde oder alternativen Materialien bedeckt. Alternative Abfallabdeckungsmaterialien umfassen Holzschnitzel oder andere "Grünabfälle", mehrere aufgesprühte Schaumprodukte, chemisch "fixierte" Biofeststoffe und temporäre Decken. Decken können nachts an Ort und Stelle gehoben und am nächsten Tag vor der Abfallentsorgung entfernt werden. Der Raum, der täglich von dem verdichteten Abfall und dem Abdeckmaterial eingenommen wird, wird als Tageszelle bezeichnet. Die Abfallverdichtung ist entscheidend für die Verlängerung der Lebensdauer der Deponie. Faktoren wie Kompressibilität des Abfalls, Dicke der Abfallschicht und die Anzahl der Überfahrten des Verdichters über den Abfall beeinflussen die Abfalldichten.

Lebenszyklus einer sanitären Deponie

Der Begriff Deponie ist in der Regel eine Abkürzung für eine kommunale Deponie oder eine geordnete Deponie. Diese Einrichtungen wurden erstmals Anfang des 20. Jahrhunderts eingeführt, fanden aber in den 1960er und 1970er Jahren breite Anwendung, um offene Deponien und andere "unhygienische" Abfallentsorgungspraktiken zu beseitigen. Die geordnete Deponie ist eine technische Einrichtung, die Abfälle trennt und einschließt. Deponien sind als biologische Reaktoren ( Bioreaktoren ) gedacht, in denen Mikroben im Laufe der Zeit komplexe organische Abfälle in einfachere, weniger toxische Verbindungen zerlegen. Diese Reaktoren müssen gemäß behördlichen Standards und Richtlinien ausgelegt und betrieben werden (siehe Umwelttechnik ).

Üblicherweise ist die aerobe Zersetzung die erste Stufe, durch die Abfälle auf einer Deponie abgebaut werden. Darauf folgen vier Stufen des anaeroben Abbaus. Üblicherweise zerfällt festes organisches Material in fester Phase schnell, wenn größere organische Moleküle in kleinere Moleküle zerfallen. Diese kleineren organischen Moleküle beginnen sich aufzulösen und sich in die flüssige Phase zu bewegen, gefolgt von einer Hydrolyse dieser organischen Moleküle, und die hydrolysierten Verbindungen werden dann mit dem Rest des Abfalls einer Umwandlung und Verflüchtigung als Kohlendioxid (CO 2 ) und Methan (CH 4 ) unterzogen verbleiben in fester und flüssiger Phase.

In der Anfangsphase gelangt wenig Material in das Sickerwasser , da die biologisch abbaubaren organischen Stoffe des Abfalls eine schnelle Volumenabnahme erfahren. Unterdessen steigt der chemische Sauerstoffbedarf des Sickerwassers mit steigenden Konzentrationen der widerspenstigeren Verbindungen im Vergleich zu den reaktiveren Verbindungen im Sickerwasser. Eine erfolgreiche Umwandlung und Stabilisierung des Abfalls hängt davon ab, wie gut mikrobielle Populationen bei der Syntrophie funktionieren , dh einer Interaktion verschiedener Populationen, um die Ernährungsbedürfnisse der anderen zu befriedigen.:

Der Lebenszyklus einer kommunalen Deponie durchläuft fünf verschiedene Phasen:

Ersteinstellung (Phase I)

Wenn der Abfall auf der Deponie gelagert wird, enthalten die Hohlräume große Mengen an molekularem Sauerstoff (O 2 ). Mit zugesetzten und verdichteten Abfällen nimmt der O 2 -Gehalt der Schichten des Deponiebioreaktors allmählich ab. Mikrobielle Populationen wachsen, die Dichte nimmt zu. Es dominiert der aerobe Bioabbau, dh der primäre Elektronenakzeptor ist O 2 .

Übergang (Phase II)

Das O 2 wird durch die vorhandenen mikrobiellen Populationen schnell abgebaut. Der abnehmende O 2 führt zu weniger aeroben und mehr anaeroben Bedingungen in den Schichten. Die primären Elektronenakzeptoren während des Übergangs sind Nitrate und Sulfate, da O 2 schnell durch CO 2 im Abgas verdrängt wird.

Säurebildung (Phase III)

Die Hydrolyse der biologisch abbaubaren Fraktion des festen Abfalls beginnt in der Säurebildungsphase, was zu einer schnellen Akkumulation von flüchtigen Fettsäuren (VFAs) im Sickerwasser führt. Der erhöhte Gehalt an organischer Säure senkt den pH -Wert des Sickerwassers von etwa 7,5 auf 5,6. Während dieser Phase tragen die Zersetzungszwischenverbindungen wie die VFAs viel zum chemischen Sauerstoffbedarf (COD) bei. Langkettige flüchtige organische Säuren (VOAs) werden in Essigsäure (C 2 H 4 O 2 ), CO 2 und Wasserstoffgas (H 2 ) umgewandelt. Hohe Konzentrationen von VFAs erhöhen sowohl den biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB) als auch die VOA-Konzentrationen, was die H 2 -Produktion durch fermentative Bakterien initiiert, was das Wachstum von H 2 -oxidierenden Bakterien stimuliert. Die H 2 -Bildungsphase ist relativ kurz, da sie am Ende der Säurebildungsphase abgeschlossen ist. Die Zunahme der Biomasse von acidogenen Bakterien erhöht die Abbaumenge des Abfallmaterials und verbraucht Nährstoffe. Metalle, die im Allgemeinen bei niedrigerem pH-Wert besser wasserlöslich sind, können während dieser Phase mobiler werden, was zu steigenden Metallkonzentrationen im Sickerwasser führt.

Methanfermentation (Phase IV)

Die Zwischenprodukte der Säurebildungsphase (z. B. Essig-, Propion- und Buttersäure) werden durch methanogene Mikroorganismen in CH 4 und CO 2 umgewandelt. Da VFAs von den Methanogenen metabolisiert werden, kehrt der pH-Wert des Deponiewassers in den neutralen Bereich zurück. Die organische Stärke des Sickerwassers, ausgedrückt als Sauerstoffbedarf, nimmt mit zunehmender CH 4 - und CO 2 -Gasproduktion schnell ab. Dies ist die längste Abbauphase.

Endreife und Stabilisierung (Phase V)

Die Geschwindigkeit der mikrobiologischen Aktivität verlangsamt sich während der letzten Phase der Abfallzersetzung, da die Zufuhr von Nährstoffen die chemischen Reaktionen begrenzt, zB weil bioverfügbarer Phosphor immer knapper wird. Die CH 4 -Produktion verschwindet fast vollständig, wobei O 2 und oxidierte Spezies allmählich wieder in den Gasquellen auftauchen, wenn O 2 aus der Troposphäre nach unten dringt. Dadurch wird das Oxidations-Reduktions- Potential (ORP) im Sickerwasser hin zu oxidativen Prozessen transformiert. Die restlichen organischen Materialien können schrittweise in die Gasphase umgewandelt werden, und wenn organisches Material kompostiert wird; dh die organische Substanz wird in huminähnliche Verbindungen umgewandelt.

Soziale und ökologische Auswirkungen

Deponiebetrieb auf Hawaii. Beachten Sie, dass der zu verfüllende Bereich eine einzelne, gut definierte „Zelle“ ist und dass eine schützende Deponiefolie vorhanden ist (links freigelegt), um eine Kontamination durch Sickerwasser zu verhindern, das durch die darunter liegende geologische Formation nach unten wandert.

Deponien können eine Reihe von Problemen verursachen. Störungen der Infrastruktur , wie z. B. Schäden an Zufahrtsstraßen durch schwere Fahrzeuge, können auftreten. Die Verschmutzung lokaler Straßen und Wasserläufe durch Räder von Fahrzeugen beim Verlassen der Deponie kann erheblich sein und kann durch Radwaschanlagen verringert werden . Es kann auch zu einer Verschmutzung der lokalen Umwelt kommen, wie z. B. einer Kontamination von Grundwasser oder Grundwasserleitern oder einer Bodenkontamination .

Auslaugen

Wenn Niederschläge auf offene Deponien fallen, sickert Wasser durch den Müll und wird mit suspendierten und gelösten Stoffen verunreinigt, wodurch Sickerwasser entsteht. Wenn dieses nicht enthalten ist, kann es das Grundwasser kontaminieren. Alle modernen Deponien verwenden eine Kombination aus mehrere Meter dicken, undurchlässigen Auskleidungen, geologisch stabilen Standorten und Sammelsystemen, um dieses Sickerwasser einzudämmen und aufzufangen. Es kann dann behandelt und eingedampft werden. Sobald eine Deponie voll ist, wird sie abgedichtet, um das Eindringen von Niederschlägen und die Bildung von neuem Sickerwasser zu verhindern. Liner müssen jedoch eine Lebensdauer haben, seien es mehrere hundert Jahre oder mehr. Irgendwann könnte jede Deponiefolie undicht werden, daher muss der Boden um Deponien herum auf Sickerwasser getestet werden, um zu verhindern, dass Schadstoffe das Grundwasser kontaminieren.

Zersetzungsgase

Verrottende Lebensmittel und andere zerfallende organische Abfälle erzeugen Zersetzungsgase , insbesondere CO 2 und CH 4 aus der aeroben bzw. anaeroben Zersetzung. Beide Prozesse finden gleichzeitig in verschiedenen Teilen einer Deponie statt. Neben dem verfügbaren O 2 variiert der Anteil der Gasbestandteile je nach Alter der Deponie, Art des Abfalls, Feuchtigkeitsgehalt und anderen Faktoren. Beispielsweise kann die maximal produzierte Menge an Deponiegas durch eine vereinfachte Nettoreaktion von Diethyloxalat veranschaulicht werden, die diese gleichzeitigen Reaktionen berücksichtigt:

4 C 6 H 10 O 4 + 6 H 2 O → 13 CH 4 + 11 CO 2

Im Durchschnitt ist etwa die Hälfte der volumetrischen Konzentration von Deponiegas CH 4 und etwas weniger als die Hälfte CO 2 . Das Gas enthält auch etwa 5 % molekularen Stickstoff (N 2 ), weniger als 1 % Schwefelwasserstoff (H 2 S) und eine geringe Konzentration an organischen Nichtmethanverbindungen (NMOC), etwa 2700 ppmv .

Abfallentsorgung in Athen, Griechenland

Deponiegase können aus der Deponie in die umgebende Luft und den Boden gelangen. Methan ist ein Treibhausgas und in bestimmten Konzentrationen brennbar und potentiell explosiv, was es perfekt zum Verbrennen macht, um sauber Strom zu erzeugen. Da durch die Zersetzung von Pflanzenmaterial und Lebensmittelabfällen nur Kohlenstoff freigesetzt wird, der durch Photosynthese aus der Atmosphäre aufgenommen wurde, gelangt kein neuer Kohlenstoff in den Kohlenstoffkreislauf und die atmosphärische CO 2 -Konzentration wird nicht beeinflusst. Kohlendioxid fängt Wärme in der Atmosphäre ein und trägt so zum Klimawandel bei . In ordnungsgemäß bewirtschafteten Deponien wird Gas gesammelt und abgefackelt oder zur Deponiegasnutzung zurückgewonnen .

Vektoren

Schlecht betriebene Deponien können aufgrund von Vektoren wie Ratten und Fliegen, die Infektionskrankheiten übertragen können, zu Belästigungen werden . Das Auftreten solcher Vektoren kann durch die Verwendung von Tagesdecken gemildert werden .

Andere Belästigungen

Eine Gruppe wilder Elefanten interagiert mit einer Müllhalde in Sri Lanka

Weitere potenzielle Probleme sind die Beeinträchtigung der Tierwelt aufgrund der Besetzung von Lebensräumen und die Beeinträchtigung der Tiergesundheit durch den Verbrauch von Abfällen aus Deponien, Staub, Geruch, Lärmbelästigung und reduzierte lokale Eigentumswerte.

Deponiegas

Gase entstehen auf Deponien durch die anaerobe Verdauung durch Mikroben. In einer ordnungsgemäß bewirtschafteten Deponie wird dieses Gas gesammelt und verwendet. Seine Einsatzmöglichkeiten reichen vom einfachen Abfackeln über die Deponiegasnutzung bis hin zur Stromerzeugung . Die Überwachung von Deponiegas warnt Arbeiter vor dem Vorhandensein einer Ansammlung von Gasen in schädlicher Höhe. In einigen Ländern ist die Rückgewinnung von Deponiegas umfangreich; In den Vereinigten Staaten verfügen beispielsweise mehr als 850 Deponien über aktive Rückgewinnungssysteme für Deponiegas.

Eine Gasfackel, die von einer Deponie in Lake County, Ohio, erzeugt wurde

Regionale Praxis

Eine Deponie in Perth, Westaustralien
Deponie South East New Territories, Hongkong

Kanada

Deponien in Kanada werden von Umweltbehörden der Provinzen und Umweltschutzgesetzen reguliert. Ältere Anlagen fallen in der Regel unter die aktuellen Standards und werden auf Auslaugung überwacht . Einige ehemalige Standorte wurden in Parklandschaften umgewandelt.

europäische Union

In der Europäischen Union sind die einzelnen Staaten verpflichtet, Gesetze zu erlassen, um die Anforderungen und Pflichten der europäischen Deponierichtlinie zu erfüllen .

Die meisten EU-Mitgliedsstaaten haben Gesetze, die die Entsorgung von Hausmüll über Deponien verbieten oder stark einschränken.

Indien

Die Deponierung ist derzeit die wichtigste Methode der Siedlungsabfallentsorgung in Indien. Indien hat auch Asiens größte Mülldeponie in Deonar, Mumbai. Aufgrund der alarmierenden Wachstumsrate von Deponien und der schlechten Verwaltung durch die Behörden treten jedoch häufig Probleme auf. In den letzten Jahren wurden in den indischen Deponien häufig Brände auf und unter der Oberfläche beobachtet.

Vereinigtes Königreich

Die Deponiepraxis im Vereinigten Königreich musste sich in den letzten Jahren ändern, um den Herausforderungen der europäischen Deponierichtlinie gerecht zu werden . Das Vereinigte Königreich erhebt jetzt eine Deponiesteuer auf biologisch abbaubare Abfälle , die auf Deponien verbracht werden. Darüber hinaus wurde das Landfill Allowance Trading Scheme eingerichtet, damit lokale Behörden mit Deponiequoten in England handeln können. In Wales gibt es ein anderes System, wo die Behörden untereinander nicht „handeln“ können, aber Zertifikate haben, die als Landfill Allowance Scheme bekannt sind.

Vereinigte Staaten

US-Deponien werden von der Umweltbehörde jedes Bundesstaates reguliert, die Mindestrichtlinien festlegt; jedoch darf keiner dieser Standards unter die der United States Environmental Protection Agency (EPA) fallen.

Die Genehmigung einer Deponie dauert im Allgemeinen zwischen fünf und sieben Jahren, kostet Millionen von Dollar und erfordert strenge Standort-, Ingenieur- und Umweltstudien sowie Demonstrationen, um sicherzustellen, dass lokale Umwelt- und Sicherheitsbedenken erfüllt werden.

Typen

Mikrobielle Themen

Der Status der mikrobiellen Gemeinschaft einer Deponie kann ihre Verdauungseffizienz bestimmen.

Auf Mülldeponien wurden Bakterien gefunden, die Plastik verdauen.

Rückgewinnung von Materialien

Man kann Deponien als lebensfähige und reichlich vorhandene Material- und Energiequelle betrachten . In Ländern der Dritten Welt suchen Müllsammler oft nach noch brauchbaren Materialien. Im kommerziellen Kontext haben Unternehmen auch Mülldeponien entdeckt, und viele haben begonnen, Materialien und Energie zu ernten. Bekannte Beispiele sind Gasrückgewinnungsanlagen. Andere kommerzielle Einrichtungen umfassen Abfallverbrennungsanlagen mit eingebauter Materialrückgewinnung. Diese stoffliche Rückgewinnung ist durch den Einsatz von Filtern ( Elektrofilter , Aktivkohle- und Kaliumfilter , Quench, HCl-Wäscher, SO 2 -Wäscher, Schlackenrost, etc.) möglich.

Alternativen

Neben Abfallreduzierungs- und Recyclingstrategien gibt es verschiedene Alternativen zu Deponien, darunter Abfallverbrennung , anaerobe Vergärung , Kompostierung , mechanisch-biologische Behandlung , Pyrolyse und Plasmabogenvergasung . Je nach lokaler Wirtschaftlichkeit und Anreizen können diese finanziell attraktiver gestaltet werden als Deponien.

Beschränkungen

Länder wie Deutschland , Österreich , Schweden , Dänemark , Belgien , die Niederlande und die Schweiz haben die Entsorgung von unbehandeltem Abfall auf Deponien verboten. In diesen Ländern dürfen nur noch bestimmte Sonderabfälle, Flugaschen aus der Verbrennung oder der stabilisierte Austrag mechanisch-biologischer Behandlungsanlagen deponiert werden.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

Externe Links