ABALLWIRTSCHAFT UND ABFALLENTSORGUNG

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ABALLWIRTSCHAFT UND ABFALLENTSORGUNG

• Deponietechnik I
• (sh.auch Kommunale Abfallentsorgung/UTB Kap.2.5)
• LVA-Nr. 813.100
• Studienjahr 2011/2012

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Österreich 3-Barrierenkonzept gemäß DVO 2008
basierend auf DeponieRL 1990
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EU Rechtsvorschriften

• EU Deponierichtlinie (1999/31/EG)Reduktion des
  organischen Anteils an deponierten Abfällen-
  bis 2006 auf 75
• - bis 2009 auf 50
• - bis 2016 auf 35 große Unterschiede in der
  nationalen Umsetzung
• - Ö, DK, D, NL, Flandern haben Ziel 2016
  bereits erreicht
• - GR und UK wollen Ziele um 4 Jahre verschieben
• - IRL, SP haben noch keine Strategie vorgelegt

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Reaktorstrategie ltgt Reststoffstrategie
Reaktionsprozesse
Finden IN der Deponie statt
Finden VOR der Deponierung statt
Emissionen können großteils während Behandlung
gefaßt werden
Emissionen können zum Teil nur schwer gefasst
werden
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Deponietechnik 3. Barriere

• Erfassung und Überprüfung der von der Deponie
  ausgehenden Emissionen
• ? Basisdichtung
• ? Basisentwässerung
• ? Sickerwasserentsorgung
• ? Gassammel-/-entsorgungssystem
• ? Oberflächenabdeckung

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Wasserhaushalt
S
SIWA
SIWA
N Niederschlag (Wasserzugabe) Ve
Evaporation Vt Transpiration Ao
Oberflächenabfluss S Speicherung R
Rückhalt Wb biologischer Wasserbedarf/Verbrauch
Wk Konsolidation
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SIWA-Menge
? Klima -Niederschlag -Verdunstung ? Deponiefor
m -Oberflächenabfluss ? Deponieabdeckung -Wasse
rrückhalt -Durchlässigkeit ? Vegetation -Transpi
ration -Interzeption ? Weitere
Faktoren -Wassergehalt der Abfälle
(Presswasser) -Wasserneubildung durch aeroben
Abbau -Wasseraustrag über die
Gasphase -Wasserverbrauch durch anaeroben Abbau
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Aufgaben einer Oberflächenabdeckung

• Begrenzung der Infiltration des
  Niederschlagswassers in den Müllkörper und damit
  Reduzierung der Sickerwasserneubildung
• Geeigneter Wurzelraum für Begrünung und
  Rekultivierung
• Minimierung von gasförmigen Emissionen
  (Methanemissionen)
• Wirksamkeit als Geruchsfilter
• Ästhetische Wirkung durch Eingliederung ins
  Landschaftsbild
• Hygienische Wirkung, vor allem durch verringerte
  Anziehung für Ratten, Insekten, Vögel
• Minimierung von Erosion (Wind und Wasser) und
  Staubbildung
• Verhinderung von Papier- und Kunststoffverwehunge
  n aus der Müllablagerung
• Sicherung der Böschungsstabilität

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Deponieabschluss
Oberflächenabdeckung Oberflächenabdichtung
ist fallweise Teil der Abdeckung
Oberflächendichtung DepVO fordert für Deponie
(außer Bodenaushubdep.) oder fertig geschütteten
Deponieabschnitt Oberflächenentwässerung
Oberflächendichtung (auch Wasserhaushaltsschic
ht)
Oberflächenentwässerung Oberflächendichtung
Auslaugprozesse mikrobieller Abbau Umbauprozesse
Verlangsamt bis unterbunden
verringert Sickerwasseranfall
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Oberflächenabdeckung ltgt Oberflächenabdichtung

• Oberflächendichtung ist kritisch
• notwendige Auslaug-, mikrobielle Abbau- und
  Umbauprozesse im Deponiekörper unterbunden bzw.
  zumindest deutlich verlangsamt
• technisch kaum möglich eine Deponie großflächig
  und langfristig vollkommen abzudichten,
  Dichtungssystem an der Oberfläche unterliegt
  aufgrund alterungsbedingter Veränderungen des
  Deponiekörpers Verformungen und mechanischen
  Beanspruchungen, Frost, Pflanzenwurzeln,...
• DVO-neu temporäre Abdeckung (max. 20 Jahre) für
  Siedlungsabfälle mit hohem biologisch abbaubaren
  Anteil zur Steuerung des Wasserhaushaltes und
  Steigerung der Deponiegaserfassung

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Situation in Österreich
Alter Deponietyp Hausmülldeponie (
Reaktordeponie) in DVO alt nicht berücksichtigt
gt Verwaltungsschwierigkeiten und technische
Fehlvorgaben!
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Einflüsse auf Abdichtung
Umwelteinflüsse Verformung der Deponie
- chemische Einwirkungen Deponiegas - Frost -
Durchfeuchten - Austrocknen - Erosion -
Durchwurzelung - Verformung u. Setzung
Durch Kombination von Materialien
(Kombi-Dichtung) sollen Schwachstellen aufgehoben
werden
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Deponietypen gemäß DVO-Novelle 2008
EU Österreich (DVOalt) Ö DVOneu (4)
Deponie für Inertabfälle Bodenaushubdeponie Bodenaushubdeponie Inertabfalldeponie
Deponie für Inertabfälle Baurestmassen-deponie Bodenaushubdeponie Inertabfalldeponie
Deponie für nicht gefährliche Abfälle Massenabfalldeponie Baurestmassen-deponie
Deponie für nicht gefährliche Abfälle Reststoffdeponie Reststoffdeponie
Deponie für nicht gefährliche Abfälle Reststoffdeponie Massenabfalldeponie
Deponie für gefährliche Abfälle keine Untertagedeponie
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Regelaufbau Oberflächen-dichtung gemäß DVO für
Reststoff- und Massenabfalldeponien Für
Inertabfall- und Baurestmassendeponien gt 40 cm
mineralische Dichtschicht
Bewuchs
m
c

0
Rekultivierungsschicht
5

gt
m
c
Flächenentwässerung

0
5
-
2
k
10 m/s
f

gt
Kunststoffdichtungsbahn

2,5mm
m
c
mineralische Dichtungsschicht

60

-
9
mind. 2-lagig kf
10 m/s
gt
m
Gasdrainschicht (bei Massenabfalldeponien)
c

0
3

(CaCO und MgCO lt 30 )
gt
Alternative Dichtsysteme , v.a. in
Böschungsbereichen sind zulässig gt
Gleichwertigkeitsnachweis
3
3
m
c

Ausgleichsschicht
0
5
Korn
lt 100 mm

gt
Abfall
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Durchlässigkeitsbeiwert (kf-Wert oder
Hydraulische Leitfähigkeit)

• Durchlässigkeitsbeiwert für mineralische
  Dichtschichten auf Deponien
• ? 10-9 m/s
• (Materialien mit einem kf-Wert lt 10-9 m/s sind
  nahezu wasserundurchlässig)
• Der Durchlässigkeitsbeiwert Kf beschreibt die
  Wasserdurchlässigkeit von Materialien und
  Substraten.
• Er hängt von der Korngröße, der
  Kornzusammensetzung und dem Porenvolumen des
  Materials ab und besitzt die Einheit Meter pro
  Sekunde.
• Durchlässigkeitsbeiwerte für Lockergesteine
  (Wasser)
• reiner Kies 10-1 bis 10-2 m/s
• grobkörniger Sand um 10-3 m/s
• mittelkörniger Sand 10-3 bis 10-4 m/s
• feinkörniger Sand 10-4 bis 10-5 m/s
• schluffiger Sand 10-5 bis 10-7 m/s
• toniger Schluff 10-6 bis 10-9 m/s
• Ton lt 10-9 m/s

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Alternative Oberflächendichtungen

• Kapillarsperren (Böschungsbereich, gt 10)
• - Feinkörnige Kapillarschicht
• - Grobkörniger Kapillarblock
• Bentonitmatten
• Asphaltdichtungen
• Wasserhaushaltsschicht in entsprechender Stärke
  aus Material mit hoher Wasserspeicherkapazität
  kombiniert mit Vegetation mit hoher
  Transpirationsleistung wenn Dichtwirkung (lt 5
  des JahresNS) erreicht wird

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Kapillarsperre

• Feinsandschicht über grobkörniger Schicht
• Mindestgefälle erforderlich,
• an Böschungen möglich

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Kapillarsperre
Kapillarschicht Kohäsion gt Adhäsion Kapillarblock
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Bentonitmatten
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Oberflächenabdeckung Wasserhaushaltsschicht
(Evapotranspirationsschicht)
Verzicht auf Entwässerungsschicht Dichtungsschic
ht
offenes System
hohe Transpirationsleistung
Oberboden 0-50 cm Unterboden 50200 cm GV 30
50 cm
reduzierter Sickerwasseranfall
mikrobielle Abbauprozesse
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Großtechnische Feldversuche - Wasserhaushaltsschic
hten
1999
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Gasentsorgung
Aktiv Zwangsentgasung
Passiv Konvektiv (geringster Widerstand)
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Deponiegasemissionen bei Gaserfassung
Aktive Entgasung Wirkungsgrad 35
Betriebsdeponie (ohne Abdeckung) 65
Zwischenabdeckung aus Lehm 85 Endabdeckung
mineralische Dichtschicht 90 Endabdeckung
Kombinationsdichtung
40 60 Lebenszyklus einer Deponie
40 60
lt 1 (geruchsintensive) Spurenstoffe
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Methanemissionen bei GaserfassungFID-Kartierung
ppmv CH4
FID-Vermessung (FlammenIonisationsDetektor) Qualit
ative Messmethode
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Deponiegasnutzung in Ö
150 200 m³ Gas/t kommunaler, unvorbehandelter
Müll (Zeitspanne 20 - 50 Jahre) Methangehalt ca.
60 , Heizwert ca. 20 - 22 MJ/m³ 1,5 2,0 Nm³
Deponiegas ca. ein Liter Heizöl EL UBA, 2008
40 Deponien mit aktiver Entgasung ca. 23
Deponien mit Gasnutzung gt ca. 43,3 Mio m³
Deponiegas erfasst ca. 34,5 Mio m³ Deponiegas
verwertet (47,9 Mio kWh) lt 0,5 des
Gesamtgasverbrauches 0,05 des
Bruttoenergiebedarfs
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Depponiegasverwertung in Österreich 2002 -2007
(UBA/ Lampert Schachermayer, 2008)
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Biologische Methanoxidation
CH4 2O2 ? CO2 2H2O 210,8 kCal/mol
Biomasse
exothermer Prozeß
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Methanoxidation - Einflussfaktoren
Gute Nährstoffverfügbarkeit Hohes
Luftporenvolumen Hohe Wasserspeicherkapazität gute
Temperaturisolierung
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MethanoxidationsschichtenTechnischer Aufbau
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MethanoxidationKompost
Reife Abfallkomposte mit grober Struktur sind
sehr gut als Substrat zur Methanoxidation
geeignet Wesentlich höhere Methanabbauleistungen
als natürliche, bindige Bodensubstrate !
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Methanoxidationsschicht
Profil einer geeigneten Abdeckschicht
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MethanoxidationsschichtenAnwendungsbereiche

• - Altablagerungen (auch in Kombination mit
  in-situ Sanierungs- oder Sicherungsverfahren)
• - kleine Deponien mit geringer Gasproduktion
• Deponien in der Nachsorgephase
• Ablagerungen von MBA Material mit deutlich
  verringertem Emissionspotential
• temporäre und Endabdeckung von Reaktordeponien
  (zusätzliche Sicherheit zur Zwangsentgasung)
• Entwicklungsländer

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Ablagerungsverhalten von MBA-Material gt neue
Anforderungen an Deponietechnik
Verringerte Gasproduktion (5 10 Restgas)
Höhere Einbaudichte 1,3 - 1,6 t/m³, kf-Wert ca.
10-7 bis 10 -8 m/s
Verändertes Sackungs- und Setzungsverhalten,
veränderte Standsicherheit (Faserkohäsion fehlt,
verringerte Zugspannung)
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Ablagerungsverhalten von MBA-Material
Gasemissionen Gasproduktion um gt 90 verringert
(lt 20 l Gas/kg TS) hohe Einbaudichte gt aktive
Entgasung meist nicht funktionstüchtig gt
Alternativen z.B. passive Entgasung mittels
Methanoxidationsschichten als Oberflächenabdeckun
g (mikrobieller Abbau von Methan) Sickerwasser g
eringe Sickerwassermenge aufgrund der Dichte des
Abfallkörpers (geringer Kf-Wert!) höherer
Oberflächenabfluss (Deponieform) Belastung des
Sickerwassers an Stickstoff und CSB um 80
reduziert
Geotechnisches Deponieverhalten
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Ablagerungsverhalten von MVA-Schlacke gt neue
Anforderungen an Deponietechnik
Hohe Temperaturentwicklung bei Ablagerung
frischer Schlacke
Höhere Einbaudichte ca. 1.8 2.0 t/m³
Salzfracht und Temperatur führen zu Ausfällungen
im SIWA-System
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FRAGEN ??
Zeichnung Erik Liebermann (1992)