ABFALLWIRTSCHAFT UND ABFALLENTSORGUNG Peter Lechner & Marion Huber-Humer Deponiestandort Gastvortragender Franz Ottner LVA-Nr. 813.100 & 101 Studienjahr 2011/2012
Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 2 3-Barrierenkonzept 3. Barriere = Deponietechnik 1. Barriere = innere Sicherheit = Abfallqualität 2. Barriere = äußere Sicherheit = Standortqualität
Anrainersituation o.k.? Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 4
Deponiestandort 2. Barriere Aufgabe: langfristiger Schutz vor Immissionen, natürlicher Rückhalt Grundsätze zur Beurteilung der Standorteignung (1): - Auswirkungen der Deponie auf die Umwelt (Schutzgüter!) - Raumordnung und Umgebungsnutzung (z.b. Entfernung zu Wohngebieten) - Geologie, Hydrogeologie, Geotechnik - Topographie u. Deponieform, Landschaftsbild Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 5
Deponiestandort 2. Barriere Aufgabe: langfristiger Schutz vor Immissionen, natürlicher Rückhalt Grundsätze zur Beurteilung der Standorteignung (2): -Hydrologie - Wasserrechte u.wassernutzungen im Bereich des Standorts - klimatische Situation - Bodennutzung u. Ökologie - mögliche Störfälle - Naturgefahrenpotential (Erdbeben, Hangrutschungen, Muren, etc.) Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 6
Geologische. u. hydrogeologische Anforderungen an den Standort im Schadensfall - müssen Emissionen in räumlich u. zeitlich vertretbarem Bereich erfasst werden können - geolog. u. hydrogeolog. Situation muss Sanierungsmaßnahmen ermöglichen Funktion d. geologischen Barriere - Abdichtung gegen Konvektion - Abdichtung gegen Diffusion - geochemische Barriere (Fixierung, Neutralisation) - Tragfähigkeit - hydrogeologische Eignung Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 7
Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 8 Geologie von Österreich Österreich hat 7 geologische Zonen 1.) Böhmische Masse 2.) Molassezone und Inneralpine Becken 3.) Flyschzone 4.) Nördliche Kalkalpen 5.) Grauwackenzone 6.) Zentralzone 7.) Südalpen
Geologische Karte von Österreich Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 9 9
Geologisches Profil von Österreich, Nord - Süd Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 10
Böhmische Masse Im Karbon (vor 350 Millionen Jahren) bei der Variszischen Gebirgsbildung entstanden. GESTEINE: Granite und Gneise Verwitterungslehme Kaoline Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 11
Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 12 Molassezone Die Molassezone entstand während der alpidischen Gebirgsbildung im Tertiär. Während die Alpen immer weiter von S nach N vorgeschoben wurden, nahm das Meer am Nordrand des Gebirges (Rest der Tethys) den Verwitterungsschutt auf.
Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 13 Gesteine der Molassezone Der Hauptbestand sind Sedimentgesteine Je nach Ablagerungsort spricht man von Randfazies oder von Beckenfazies Am Rand des Beckens sind durch Flüsse gröbere Sedimente abgelagert worden z.b. Melker/Linzer Sande, während in den zentraleren Teilen des Beckens die feinkörnigeren Schwebstoffe sedimentierten. Das wichtigste Feinkornsediment der Molassezone ist der Schlier.
Geologische. u. hydrogeologische Anforderungen an den Standort Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 14 weiters: Untergrund soll gute Dichtwirkung haben - homogene Sedimente - Festgesteine mit hohem Tongehalt
Geschiebemergel Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 15
Feinkornsedimente/Tone Besondere Eigenschaften Feinkörnigkeit Ladung Ionenaustauschvermögen Quellfähigkeit Plastizität Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 16
Feinkörnigkeit Korngrösse meist < bis << 2µm dadurch spezielles bodenmechanisches Verhalten hohe Plastizität, geringe Scherfestigkeit Bei 1000 facher Vergrösserung ist Ton Stecknadelkopf, Kies hat Grösse von Wolkenkratzer Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 17
Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 18 Ladung Häufig ist Si 4+ im Tetraeder durch Al vertreten es fehlt eine + Ladung dadurch wird Silikatschicht negativ geladen Im Oktaeder Ersatz von Al 3+ durch z.b. Mg 2+ ebenfalls negative Ladung Wird als isomorpher Ersatz bezeichnet Ausgleich durch Zwischenschichtkationen (K +, Ca ++, Mg ++ etc.)
Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 19 Ionenaustauschvermögen Durch -Ladung der Silikatschichten werden Kationen (positiv geladene Ionen) in den Zwischenschichten zum Ladungsausgleich eingebaut. Diese Zwischenschichtionen sind bei einigen Tonmineralgruppen sehr mobil und können daher relativ leicht ausgetauscht werden. Das können z.b. Schwermetalle oder auch organische Schadstoffe sein
Quellfähigkeit Smektite und Vermikulite können in die Zwischenschicht Wasser aufnehmen. Die Kationen werden je nach Feuchtigkeit von unterschiedlichen Mengen Wasser umgeben, die Zwischenschicht Kationen sind hydratisiert. Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 20
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Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 22 Plastizität Einzelkomponenten sind gegenüber äußeren Kräften gegeneinander verschiebbar Zusammenspiel von Anziehung (Kohäsion und Van der Vaal Kräfte) und Abstossung (Ladung) Tone können in verschiedenen Zustandsformen auftreten, ausschlaggebend ist der Wassergehalt
Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 23 Karst Karst Minerve, Hérault, Frankreich Quelle: wikipedia.fr, Hugo Soria
Nördliche Kalkalpen Morphologisch auffällige wuchtige Bergstöcke und schroffe Felswände aus Kalk- und Dolomitgesteinen. Entstehung sehr vielfältig, meist aber marin in einem Urmeer das Tethys genannt wird. Die paläogeografische Land/Meerverteilung war gänzlich anders als heute. Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 24 24
Nördliche Kalkalpen Sehr lange Sedimentationsperiode von Trias bis ins Tertiär (~200 Mio Jahre) Zusammenfaltung, Deckenbildung und Verschuppung durch tektonische Vorgänge während der Gebirgsbildungsphasen v. a. in der Kreide und im Tertiär. Hochgebirge erst ab Jungtertiär Hebung derzeit ~1mm/Jahr Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 25
Paleogeografie der Kreide Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 26
Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 27 Nördliche Kalkalpen Gesteine neigen zur Verkarstung Adneter Kalk, Hierlatzkalk, Kieselkalke Dachsteinkalk/-dolomit Wettersteinkalk/-dolomit Gutensteiner Kalk Werfener Schichten und Haselgebirge (Perm) an der Basis
Schottergrube Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 28
Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 29 Mitterndorfer Senke, N.Ö. Die Mitterndorfer Senke ist eines der größten Grundwasservorkommen Europas im sog. Wiener Becken (N.Ö.) Sie verläuft vom Raum Neunkirchen im Süden über Ebreichsdorf, wo sie ihre schmälste (2 Kilometer) und tiefste Stelle (150 Meter) erreicht und Mitterndorf bis Fischamend im Norden. Sie ist ein 40 Kilometer langer und bis zu 8 Kilometer breiter tektonischer Grabenbruch und wurde in der Eiszeit mit Schotter gefüllt. Das Alter der Schotter-Ablagerungen wird auf etwa 400.000 Jahre geschätzt und ist somit jünger als das umliegende Wiener Becken. Die Grundwasseroberfläche liegt auf etwa 200m über NN und ist somit in weiten Gebieten nahe dem Bodenniveau. Der Wasserzufluss erfolgt großteils aus dem Schneeberggebiet- Die Wasserleitungsverbände Wiener Neustadt, Baden, Mödling, der Triestingtaler Wasserleitungsverband und der Wasserverband nördliches Burgenland beziehen hier ihr Trinkwasser. Auch die Stadt Wien ergänzt ihren Wasserbedarf mit der dritten Wr. Wasserleitung aus der Mitterndorfer Senke.
Mitterndorfer Senke Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 30
Geologische. u. hydrogeologische Anforderungen an den Standort Beurteilung der hydrogeologischen Eignung: - Grundwassersituation (GW-Stände, ) - unterirdische Abflussverhältnisse (Fließrichtung) - Schichtung der Grundwasservorkommen - Grundwassereinzugsgebiet, Verbreitung, Mächtigkeit, Tiefenlage von Grundwasserstauern, Grundwasserleitern - Zusammenhang mit anderen Grundwasservorkommen - Grundwasserchemismus, geogener Hintergrund - Nutzung der Grundwasservorkommen - klimatische Situation Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 31
Geologische u. hydogeologische Beurteilung von Deponiestandorten (3) Ausschlusskriterien: - stark geklüftete oder verkarstete Gesteine ohne ausreichende Deckschicht - nutzbares Trinkwasser- bzw. Grundwasservorkommen unterhalb oder im Einzugsgebiet eines Standortes - Deponiesohle liegt unterhalb des Grundwasserspiegels - Lage innerhalb von Überschwemmungsgebieten - keine Möglichkeit zur Sickerwasserableitung im freien Gefälle Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 34
Standortanforderungen DVO 2008 Allgemeine Ausschlusskriterien: Wasserschutzgebiete, Heilquellenschutzgebiete Hochwasserabflussgebiete Standorte, die durch Massenbewegungen gefährdet sind (Bergsturz, Lawinen, ) Standort mit uneinheitlichem geotechnischen Verhalten Standorte mit freiem oder gespanntem Grundwasser Noch zusätzlich verstärkte Einschränkungen für Reststoff- und Massenabfalldeponien! Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 35
Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 36 Untergrundanforderungen DVO 2008 22: geologische Barriere: 1. Inertabfalldeponie: > 1 m, kf-wert <10-7m/s 2. Baurestmassen-, Reststoff- und Massenabfalldeponie: > 5 m, kf-wert < 10-7 m/s > 3 m, kf-wert < 10-8 m/s > 1 m, kf-wert < 10-9 m/s > 0,5 m, kf-wert < 5 x 10-10 m/s Ertüchtigung des Standortes durch künstliche Barriere möglich
Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 37 Freie Sickerwasservorflut Sickerwasser muss der Schwerkraft folgend die Deponie aus eigener Kraft verlassen können somit kein Sickerwasserrückstau richtig falsch
Freie Sickerwasservorflut 1. muss gewährleisten, dass auch langfristig unter keinen Umständen ein Sickerwasserrückstau im Schüttbereich auftreten kann 2. Sickerwasser muss im natürlichen, freien Gefälle aus dem Schüttbereich abfließen können 3. Ohne zusätzliche technische Maßnahmen wie z.b. Pumpen hydraulische Entlastung der Deponiebasisdichtung Gewährleistung der Standsicherheit der Deponie Wenn nicht => Gefahr des Einstaues über Basisdichtung => lokales Durchsickern der Basisdichtung => unkontrolliertes Austreten in Untergrund Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 38
Deponie heute Freie Sickerwasservorflut Deponie Ahrental, Tirol Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 39
Untertagedeponie Vorgaben DVO-neu Isolierung von Biosphäre gewährleisten Isolierung gegenüber Bergbauaktivitäten Geologische Barriere + bauliche Anlagen = System Standortanforderungen: homogene kristalline Gesteine große Ausdehnung, keine Fugensysteme Trockene Gebirgsverhältnisse, sehr geringe Wasserdurchlässigkeit Langzeitsicherheit über geologische Zeiträume Stabilität des Standortes (Tektonik, Seismik, Topographie) Berücksichtigung des Lagerstättenschutzes Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 40
Annahmekriterien für Untertagedeponien gem. DVO-Neu Ausgeschlossen sind Abfälle, die bei Ablagerung nachteilige physikalische, chemische oder biologische Veränderungen erfahren können Abfälle, welche durch ihre Reaktionen die Betriebssicherheit bzw. die geologische Barriere gefährden können Abfälle die mit einander reagieren können, sind räumlich getrennt nach Kompatibiltätsgruppen zu lagern Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 41
Standortspezifische Sicherheitsbewertung gem. DVO-Neu Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 42 Sicherheitsbewertung: Gefahr, die von Abfällen ausgehen kann Gefährdete Rezeptoren (Biosphäre) Wegsamkeiten Wirkung der Stoffe in Biosphäre umfasst detaillierte Geologische, geomechanische, hydrogeologische, geochemische Bewertung sowie Bewertung der Auswirkungen auf Biosphäre, während Betriebphase (auch der Einrichtungen über Tage), langfristige Risikobewertung
Schema einer Untertagedeponie Studienjahr 2011/12 LVA 813.100 &101 43