Annex

Samenvatting Toegenomen ontwikkeling en de verstedelijking hebben geleid tot een alsmaar groter wordende hoeveelheid huishoudelijk afval per hoofd van de bevolking. Dit afval bestaat uit organische en anorganische fracties, waarvan de afbreekbaarheid varieert van gemakkelijk via moeilijk tot onafbreekbaar. Voor al deze vormen van afval bestaan verwerkingsmethoden: hergebruik, composteren, anaerobe vergisting, verbranding en storten zijn de meest gangbare manieren; pyrolyse en vergassing worden nog nauwelijks toegepast. Welke verwerkingsmethode er ook wordt gekozen, er zal altijd een restfractie overblijven die gewoonlijk eindigt op stortplaatsen, meestal in zogenaamde sanitary landfills. De belangrijkste functie van sanitary landfills is om het afval en de producten die ontstaan door afbraak van het afval te isoleren van hun omgeving met als doel mens en milieu te beschermen. Uiteindelijk zullen echter de beschermende lagen het begeven, zodat het naar binnen sijpelende water fysische, chemische en biologische processen in gang zet die het resterende afval alsnog omzetten, resulterend in verontreinigd percolaat en stortgassen. Het beperken van de negatieve gevolgen van het storten van afval heeft geresulteerd in de bioreactor landfill. In de bioreactor landfill wordt actief ingegrepen om de micro-organismen optimaal te laten functioneren en de afbreekbare materialen zo snel mogelijk om te zetten in een stabiel restproduct; vaak wordt water toegevoegd en/of gas doorgeblazen. Verder onderzoek heeft geleid tot het vaststellen van de boven-en ondergrenzen voor de belangrijkste proces parameters en tot het instellen van alternatieve operationele omstandigheden: de zogenaamde procesversnellende technieken. De bioreactor landfill kan op twee manieren benaderd worden: 1) vanuit Amerikaans perspectief, waarin geprobeerd wordt om met behulp van deze procesversnellende technieken zoveel mogelijk stortgas te produceren; of 2) vanuit Europees perspectief, waarin geprobeerd wordt om een stabiel eindproduct (FSQ, Final Storage Quality) te realiseren binnen 30 jaar. De term FSQ suggereert dat er geen verontreiniging meer mogelijk is uit het afvalmateriaal en dat het restproduct vergelijkbaar is met de karakteristieken voor gestabiliseerd afval, zoals beschreven in de Waste Acceptance Criteria (WAC) van de Europese Landfill Directive. Het

grootste technische probleem waarmee stortplaatsbeheerders te maken krijgen is om het water homogeen te verdelen over het vaste materiaal. De primaire doelstelling van dit onderzoek was om FSQ kwaliteit te bewerkstelligen via laboratorium en pilot-plant experimenten. Deze FSQ status moet voldoen aan de WAC van de Europese Landfill Directive voor inert afval, wat algemeen beschouwd wordt als worst-case scenario vanwege de stricte regelgeving. Dit proefschrift richtte zich op de interactie tussen en de eventuele modificatie van de factoren die het stabilisatieproces van het afval bepalen en om de fysische, chemische en biologische processen die zich afspelen in een bioreactor landfill beter te kunnen begrijpen. Op laboratoriumschaal (1 en 50 liter) en pilot-plant schaal (800 liter) werd met verschillende combinaties van procesversnellende technieken (versnipperen van afval, toedienen van buffer en/of septic tank slib, doorblazen van lucht) gewerkt om FSQ kwaliteit te bereiken. Verder werd er aanvullend grof materiaal toegevoegd (in lagen of gemengd) om de hydraulische eigenschappen te verbeteren. De resultaten lieten zien dat het weliswaar mogelijk was om het materiaal binnen een jaar biologisch te stabiliseren, maar het leidde nog niet tot FSQ kwaliteit. Het bereiken van deze FSQ status lijkt vooral samen te hangen met de samenstelling van het aangeboden afval. Desalniettemin waren de residuen sterk vergelijkbaar met de WAC van de Landfill Directive voor inert afval. Het toevoegen van een buffer of septic tank slib had een positief effect op het stabiliseren van de residue fractie van het afval, vooral omdat de biogasproductie eerder op gang kwam. Ook werden er na een jaar geen faecale coliformen meer aangetroffen, waardoor het toedienen van septic tank slib geen verdere risico’s meebrengt. Ook het toepassen van aanvullend grof materiaal aan het afval had een versneld effect op het stabilisatieproces: het mengen van het afval met deze materialen gaf een beter resultaat dan het aanbrengen van deze materialen in lagen, omdat daarbij nogal verstoppingen optraden. De belangrijkste factor die het bereiken van FSQ kwaliteit in de weg staat, en dus het veilig sluiten van een stortplaats verhindert, is de aanwezigheid van stikstof (met name NH4+)en daarom hebben de productie en de verwijdering van stikstofverbindingen veel aandacht gekregen in dit proefschrift. Via fysische processen kwam 40% van alle NH4+ binnen 24 uur

vrij uit het afval; de andere 60% kwam vrij door biologische omzetting van de in het afval aanwezige eiwitten. Voor het eerst werden Anammox bacteriën aangetoond in vast afval dat verwerkt wordt in bioreactor landfills en deze bacteriën zouden wel eens een belangrijke rol kunnen spelen in de afname van NH4+ in de tijd. Niet duidelijk is echter geworden waar de intermediaire verbindingen, nodig voor het functioneren van het Anammox systeem (met name nitriet), vandaan kwamen. Om de productie van koolstof-en stikstofverbindingen te simuleren is het Landfill Degradation and Transport (LDAT) model gebruikt. Dit LDAT model was echter niet geschikt om de processen die plaats vonden in de reactoren adequaat te beschrijven, vooral omdat het model de processen op een vaste temperatuur (20ºC) liet plaats vinden en de chemische formules in dit model verbetering behoeven. Andere modellen zouden wel eens beter geschikt kunnen zijn om deze processen te beschrijven, maar missen een correcte ionenbalans, die van grote invloed is op de pH van het systeem. Geconcludeerd kan worden dat de pH een belangrijke rol speelt: de de stijging van de pH tot neutrale waarden “triggerde” de meeste processen in de reactoren. Dit proefschrift legde de nadruk op de noodzaak om het systeem in de toekomst te modelleren met behulp van een correcte ionenbalans en het effect daarvan op het bereiken van een neutrale (en misschien basische) pH. Dit onderzoek heeft bijgedragen tot een vermindering van de hiaten in onze kennis van de verwerking van vast afval en laat haalbare technische oplossingen zien om de processen in bioreactor landfills te beheersen en te sturen om uiteindelijk tot FSQ kwaliteit te komen.