GAMM Rundbrief 2010/Heft 1

Abbildung 5: Zusammenfassung des Modellierungskonzepts
rielle Aktivität, bei der die organische Substanz abgebaut
und in Gas umgewandelt wird. Je mehr organischer Abfall
im Deponiekörper vorhanden ist, desto mehr Deponiegas
wird durch die bakterielle Aktivität in Abhängigkeit vom
Wärme- und Feuchtegehalt produziert.
Simulationsbeispiel
Bevor mit der eigentlichen Simulation begonnen werden
kann muss eine detaillierte Datensammlung über die
Menge und Zusammensetzungen der Deponieabfälle
erfolgen, möglichst aufgeschlüsselt mit Zeit- und Ortsangaben
der Ablagerung. Darauf aufbauend wird die
Geometrie der Deponie elektronisch erfasst, inklusive der
Gestalt der zeitlich veränderlichen Ablagerungsabschnitte,
was für die Simulation einen wesentlichen Punkt darstellt.
Üblicherweise wird die Genese der Deponie für die Simulation
in Jahresschritten berücksichtigt, wobei die Berechnungsschritte
in Monaten erfolgen.
In Abb. 7 sind die numerischen Simulationsergebnisse
einer dreidimensional berechneten Deponie dargestellt.
Aufgeführt sind die Temperatur, der Organikanteil und
die Massenaustauschrate zwischen Organik und Deponiegas
nach 3, 6 und 9 Jahren. In der Abbildung sind die
gegenseitigen Abhängigkeiten der Variablen Temperatur,
Organikgehalt und Massenaustauschrate klar zu erkennen,
was zu einer inhomogenen Verteilung dieser Felder
führt und exemplarisch am Zeitschritt 6 Jahre (Abb. 7,
Spalte b) erläutert wird. Bedingt durch die gegenseitige
Abhängigkeit von Temperatur, Abbaurate und Organikanteil
kommt es im Kern der Deponie zu einem Abfall der
Abbaurate, da die Deponietemperatur in diesem Bereich
über die optimale Umsetztemperatur steigt. Als Folge
dieser Überschreitung findet die maximale Umsetzung
nicht im Innern der Deponie statt, wie zunächst erwartet
wurde, sondern in einem Ring zwischen dem Kern und
der Oberfläche, in dem eine geringere und somit opti-
Mehrphasenmodellierung im Bauwesen
malere Umsetzungstemperatur erreicht wird, siehe Abb.
7 b (mass exchange rate). Gesteigert wird der Effekt im
oberen Bereich durch den Umstand, dass hier im Gegensatz
zu dem Bereich unterhalb des Kerns noch genügend
organische Bestandteile im Abfallkörper vorhanden sind,
siehe Abb. 7 b (organic).
Das geschilderte Szenario zeigt die große Inhomogenität,
welcher die Biodegeneration in der Deponie unterworfen
ist. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, mit vereinfachten
Überschlagsrechnungen das Deponieverhalten abzuschätzen.
Die hierfür in der Praxis z. B. nach Tabasaran &
Rettenberger [7] verwendeten Modelle führen zu Überschätzungen
der tatsächlich anfallenden Deponiegasmen-
Abbildung 6: Verlauf der Proportionalitätsfaktoren bzgl. Temperatur q
unter Berücksichtigung unterschiedliche Bakterienpopulationen (psychrophil,
mesophil und thermophil und Substratgehalt n O .
Rundbrief 1/2010
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