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Handlungsempfehlungen

Oberflächenabdeckungen von Deponien

Auftraggeber

Auftragnehmer

Handlungsempfehlungen

zu

flächenabdeckungen von Deponien

in Österreich

Bundesministerium für Land- und

Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft

Stubenbastei 5

A - 1010 Wien

blp GeoServices gmbh

Schottenfeldgasse 63/2

A – 1070 Wien

flächenabdeckungen von Deponien

Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft

Handlungsempfehlungen zu Oberflächenabdeckungen von Deponien

blp GeoServices gmbh Dezember 2009 Seite 2 von 90

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung ......................................................................................................... 5

1.1. Situation .................................................................................................. 5

1.2. Fragestellung ............................................................................................ 5

1.3. Ziel der Studie .......................................................................................... 6

1.4. Aufbau der Studie...................................................................................... 6

2. Regelwerke....................................................................................................... 8

2.1. Gesetze und Verordnungen ......................................................................... 8

2.1.1. Österreich........................................................................................... 8

2.1.2. International ......................................................................................17

2.2. Normen ...................................................................................................19

2.2.1. Österreich..........................................................................................19

2.2.2. International ......................................................................................20

2.3. Sonstige Richtlinien...................................................................................20

2.3.1. Österreich..........................................................................................20

2.3.2. International ......................................................................................21

3. Wissenschaftliche Grundlagen ............................................................................23

3.1. Deponiegas..............................................................................................23

3.2. Sickerwasser............................................................................................26

3.3. Prozesse zur Stabilisierung organischer Substanz .........................................27

3.3.1. Anaerober Abbau ................................................................................27

3.3.2. Aerober Abbau ...................................................................................28

3.3.3. Auswaschung .....................................................................................28

3.3.4. Weitere Prozesse ................................................................................29

4. Oberflächenabdeckungssysteme.........................................................................30

4.1. Regelaufbau.............................................................................................30

4.1.1. Aufbau und Funktionsweise..................................................................30

4.1.2. Aktueller Wissensstand und Anwendungsbeispiele...................................33

4.1.3. Einsatzbereiche und Standortfaktoren ...................................................33

4.1.4. Vor- und Nachteile, Kosten ..................................................................34

4.1.5. Wasserhaushalt und Monitoring ............................................................35



4.2. Geosynthetische Tondichtungsbahnen .........................................................37






4.3. Kapillarsperre...........................................................................................39






4.4. Wasserhaushaltsschicht .............................................................................44






4.5. Methanoxidationsschicht............................................................................51






5. Temporäre Oberflächenabdeckungen...................................................................58

5.1. Ausgangssituation.....................................................................................58

5.2. Ausführung ..............................................................................................58

5.2.1. Lösungsansatz 1 .................................................................................59

5.2.2. Lösungsansatz 2 .................................................................................61

5.2.3. Lösungsansatz 3 .................................................................................63

5.2.4. Lösungsansatz 4 .................................................................................65



5.2.5. Lösungsansatz 5 .................................................................................66

5.3. Anforderungen .........................................................................................68

5.3.1. Vorversuche.......................................................................................68

5.3.2. Qualität des Materials..........................................................................69

5.3.3. Methangrenzwert................................................................................69

5.3.4. Wasserhaushaltsdaten.........................................................................70

5.3.5. Projektierung der endgültige Oberflächenabdeckung ...............................71

5.3.6. Setzungen des Deponiekörpers.............................................................72

5.3.7. Kombination mit In-Situ Aerobisierung ..................................................72

6. Zusammenfassung............................................................................................73

Literatur ..............................................................................................................78

Zitierte Normen....................................................................................................85

Tabellenverzeichnis ...............................................................................................87

Abbildungsverzeichnis ...........................................................................................88

Abkürzungsverzeichnis ..........................................................................................89



1. Einleitung

1.1. Situation

Aufbau und Funktion von Deponie-Oberflächenabdeckungen sind ein lang- und

vieldiskutiertes Thema in der Abfallwirtschaft. Einer der Gründe dafür sind die

unterschiedlichen Funktionen, die Abdeckschichten erfüllen sollen. Zum einen sollen

Sickerwassermenge und Deponiegasaustritt minimiert werden, zum anderen soll bei

Abfällen mit hohen biologisch abbaubaren Anteilen ausreichend Wasser in die Deponie

gelangen, um den mikrobiellen Abbau nicht zu hemmen.

Dieser Spagat wird in der Österreichischen Deponieverordnung 2008 durch den Einsatz

temporärer Oberflächenabdeckungen gelöst. Dabei ist vorgesehen den Wasserhaushalt

im Deponiekörper über die Abdeckung zu optimieren. Spätestens nach 20 Jahren ist eine

endgültige Oberflächenabdeckung einschließlich Abdichtung aufzubringen.

Dafür ist neben einem Regelaufbau auch die Ausführung von alternativen

Abdeckungssystemen zulässig, sofern die vorgegebenen Kriterien

(Sickerwasserneubildungsrate < 5 % des Jahresniederschlages) eingehalten werden.

Auch die Anwendung einer Wasserhaushaltsschicht (Evapotranspirationsschicht) ist

zulässig. Die Dichtwirkung wird dabei durch das Wasserspeichervermögen des Bodens

und durch die Verdunstungsleistung von Boden und Pflanzen (Evapotranspiration) erzielt.

1.2. Fragestellung

Aus dieser neuen Situation heraus ergeben sich etliche neue Fragestellungen für

DeponiebetreiberInnen und Behörden, sowohl bezüglich der temporären als auch der

endgültigen Abdeckungen, welche im Rahmen dieser Studie diskutiert werden. Die

übergeordnete Fragestellung lautet daher:

Welche Abdecksysteme (temporär und endgültig) eignen sich unter welchen

Rahmenbedingungen wie gut?

Konkret werden folgende Fragestellungen beleuchtet:

Welche Einsatzbereiche ergeben sich für unterschiedliche Abdecksysteme?

Welche Standortfaktoren sind entscheidend für die Wahl des Systems?

Welche Vor- und Nachteile, welche Kosten ergeben sich?

Welche Sickerwassermengen sind langfristig erreichbar?

Warum sind die verschiedenen Systeme dicht bzw. nicht dicht?

Wie kann das Monitoring des Wasserhaushaltes erfolgen?

Wie kann die temporäre Abdeckschicht gestaltet werden?

Wie kann der Übergang der temporären Abdeckung zu einer endgültigen erfolgen?



1.3. Ziel der Studie

Die Studie zielt darauf ab, einen Überblick von vorhandenem Wissen und Erfahrungen zu

schaffen und DeponiebetreiberInnen, PlanerInnen und Behörden als Entscheidungshilfe

zur Verfügung zu stellen.

Dabei werden verschiedene Abdecksysteme beleuchtet. Neben dem Regelaufbau mit

mineralischen Abdichtungen bzw. Kombinationsdichtungen werden geosynthetische

Tondichtungsbahnen (Bentonitmatten) und Kapillarsperren, sowie

Wasserhaushaltsschichten und Methanoxidationsschichten betrachtet.

Ein zusätzlicher Schwerpunkt der Betrachtungen liegt bei der Ausführung der temporären

Abdeckung von Deponien mit hohen biologisch abbaubaren Anteilen, sowie deren

Übergang zur endgültigen Abdeckung.

Alle Abdeckvarianten bieten Vor- und Nachteile. Je nach Standort und Einsatzbereich

können sich die verschiedenen Eigenschaften unterschiedlich auswirken, daher ist eine

allgemeingültige Bewertung nicht sinnvoll. Ein Ziel der Studie ist daher das Aufzeigen der

jeweiligen Vor- und Nachteile bezogen auf die Einsatzgebiete.

1.4. Aufbau der Studie

Um diese Ziele zu erreichen wurden schrittweise Daten und Informationen

zusammengetragen und hinsichtlich der Fragestellungen ausgewertet. Die wesentlichen

Erkenntnisse im Hinblick auf die oben beschriebenen Fragestellungen werden in

vorliegendem Endbericht dargestellt.

Folgende Arbeitsschritte wurden durchgeführt:

Erfassung der relevanten Gesetze, Verordnungen, Normen und Richtlinien

Literaturscreening über den aktuellen Wissensstand

Befragung von ExpertInnen aus Wissenschaft und Verwaltung

Erhebung praxisbezogener Erfahrungen mittels Besuch ausgewählter Deponien

Auswertung der verfügbaren Daten und Informationen

Darstellung der Ergebnisse und Erkenntnisse in einem Endbericht

Der vorliegende Endbericht ist wie folgt aufgebaut:

Nach dem einführenden Kapitel, werden im Kapitel 2 die bestehenden Gesetze,

Verordnungen, Normen und Richtlinien beschrieben (Österreich und International) und

im Kapitel 3 wissenschaftliche Grundlagen zu relevanten Prozessen zusammengefasst.

Das Kapitel 4 beinhaltet die Erkenntnisse aus den Recherchen und Befragungen und ist

entsprechend den behandelten Abdecksystemen untergliedert:

Regelaufbau

Geosynthetische Tondichtungsbahnen

Kapillarsperren

Wasserhaushaltsschichten

Methanoxidationsschichten



Zu jedem Abdeckungssystem werden folgende Punkte behandelt:

Aufbau und Funktionsweise

Aktueller Wissensstand und Anwendungsbeispiele

Einsatzbereiche und Standortfaktoren

Vor- und Nachteile, Kosten

Wasserhaushalt und Monitoring

Im Kapitel 5 werden abschließend die Fragestellungen bzgl. temporärer Abdeckung

gesondert behandelt. Nach einer Erläuterung der Ausgangssituation werden mögliche

Ausführungsvarianten aufgezeigt. Anschließend werden diese Varianten auf folgende

Anforderungen gemäß Deponieverordnung 2008 hin beleuchtet:

Vorversuche

Qualität der Materialien

Methangrenzwert

Wasserhaushaltsdaten

Setzungen des Deponiekörpers

Projektierung der endgültigen Oberflächenabdeckung

Kombination mit In-Situ Aerobisierung

An dieser Stelle sei allen ExpertInnen aus Wissenschaft, Verwaltung und Praxis gedankt,

die im Rahmen von zahlreichen Interviews und Diskussionen ihre Erfahrungen zur

Verfügung gestellt haben (in alphabetischer Reihenfolge):

Dr. Angelika Brunner, Amt der Salzburger Landesregierung, Salzburg

DI Andreas Budischowsky, NUA-Abfallwirtschaft GmbH, Traiskirchen

DI Dr. Johann Fellner, TU Wien – Abfallwirtschaft, Wien

Ing. Günther Gretzmacher, Ökotechna GesmbH, Perchtoldsdorf

DI Johann Hepp, Altlastensanierungs- und Abraumdeponie Langes Feld, Wien

DI Dr. Marion Huber-Humer, Universität für Bodenkultur – Abfallwirtschaft, Wien

Mag. Christian Jachs, Ökodatenservice, Leobersdorf

DI Dr. Eduard Klaghofer, Institut für Kulturtechnik & Bodenwasserhaushalt,

Petzenkirchen

Ing. Christoph Kranz, ABR Schwadorf GmbH, Schwadorf

DI Kurt Mahringer, Amt der OÖ Landesregierung, Linz

DI Dr. Barbara Pippich, MA 22 – Umweltschutz, Wien

Dr. Thomas Reichenauer, AIT - Austrian Institute of Technology, Seibersdorf

DI Dr. Karl Reiselhuber, MA 48 – Abfallwirtschaft, Wien

DI Heinrich Riegler, ABR Schwadorf GmbH, Schwadorf

Ing. Josef Schrom, Linz AG, Asten

Ing. Martin Wieser, Ökotechna GesmbH, Perchtoldsdorf

Dr. Bernhard Wimmer, AIT - Austrian Institute of Technology, Seibersdorf



2. Regelwerke

2.1. Gesetze und Verordnungen

2.1.1. Österreich

Gemäß dem österreichischen Abfallwirtschaftsgesetz 2002 (BGBl. I Nr. 102/2002) ist

ein Ziel der Abfallwirtschaft (§1), schädliche oder nachteilige Einwirkungen auf Mensch,

Tier, Pflanze, deren Lebensgrundlagen und deren natürliche Umwelt zu vermeiden.

Daraus lässt sich indirekt ableiten, dass Deponien so abzudecken sind, dass Emissionen

von grundwasserverunreinigenden Sickerwässern und treibhauswirksamen Gasen

vermieden werden.

Nähere Angaben zu Ausführung und Funktion von Oberflächenabdeckungen finden sich in

der österreichischen Deponieverordnung 2008 (BGBl. II Nr. 39/2008). Demnach ist

nach Ende der Ablagerungsphase bei allen Deponien eine Deponieoberflächenabdeckung

herzustellen, welche Rekultivierbarkeit und Erosionsschutz gewährleisten muss.

Als die wesentlichen Funktionen der Deponieoberflächenabdeckung werden definiert:

Dauerhafte Minimierung des Eintrages von Niederschlagswasser

Dauerhafte Minimierung des unkontrollierten Austrages von Deponiegasen

Gewährleistung einer standortgerechten Nachnutzung.

Nach Deponieverordnung besteht eine Deponieoberflächenabdeckung in der Regel aus

(von unten nach oben):

Ausgleichsschicht

Gasdrainschicht

Oberflächendichtung

Oberflächenentwässerung

Rekultivierungsschicht

Die Ausgleichsschicht hat zumindest 0,5 m zu betragen und ist aus grobkörnigem

Material mit ausreichender Gasdurchlässigkeit herzustellen.

Bei Massenabfalldeponien, sofern eine Gasbildung zu erwarten ist, ist über der

Ausgleichsschicht eine Gasdrainschicht mit einer Mindeststärke von 0,3 m aus einem

karbonatarmen Material (Kalzium- und Magnesiumkarbonat < 30 %) herzustellen.

Darüber ist bei allen Deponieklassen (außer Bodenaushubdeponie) eine

Oberflächendichtung und Oberflächenentwässerung vorgesehen. Dadurch ist der

Niederschlagseintrag in den Deponiekörper so zu reduzieren, dass die jährliche

Sickerwasserneubildungsrate weniger als 5 % des Jahresniederschlages beträgt. Dieser

Wert ist jährlich zu bestimmen und spätestens 5 Jahre nach erfolgter Aufbringung

einzuhalten.

Diese Vorgabe kann durch einen Regelaufbau von 40 cm zweilagiger mineralischer

Dichtschicht plus Oberflächenentwässerung (für Inertabfall– und

Baurestmassendeponien) bzw. 60 cm mehrlagiger mineralischer Dichtschicht plus



Kunststoffdichtungsbahn plus Oberflächenentwässerung (für Reststoff– und

Massenabfalldeponien) erreicht werden. Die Ausführung alternativer, gleichwertiger

Dichtungssysteme, wie z.B. geosynthetische Tondichtungsbahnen ist zulässig.

Das Oberflächenentwässerungssystem hat aus einem Flächenfilter mit einer

Mindeststärke von 0,5 m zu bestehen. Alternativ kann eine geosynthetische Drainage

angeordnet werden, sofern die Rekultivierungsschicht die örtliche Frosttiefe übersteigt.

Sickerwasserleitungen sind nicht zwingend vorgeschrieben.

Kann die Vorgabe der Sickerwasserneubildungsrate von < 5 % durch die Ausführung der

Rekultivierungsschicht als Wasserhaushaltsschicht erreicht werden, kann dies unter

folgenden Bedingungen die Oberflächendichtung und Oberflächenentwässerung ersetzen:

Die Sickerwasserminimierung wird durch Vorversuche und Modellrechnungen

nachgewiesen

Die Funktionsweise der Wasserhaushaltsschicht ist in-situ durch Lysimeter oder

durch Sensoren zu überwachen

Die qualitativen Anforderungen an eine herkömmliche Rekultivierungsschicht sind

auch bei einer Wasserhaushaltsschicht einzuhalten.

Die Rekultivierungsschicht ist standortkonform aus Erde mit einer Mindeststärke von

0,5 m herzustellen. Die Rekultivierungsschicht muss einen ausreichenden Schutz der

Oberflächendichtung und -entwässerung gewährleisten. Die Anforderungen an die

Ausgangsmaterialien, die aufzubringende Erde und die hergestellte

Rekultivierungsschicht sind der Folgenutzung anzupassen und nach dem Stand der

Technik auszuführen. Der vorzusehende Bewuchs hat ausreichenden Schutz gegen

Erosion zu bieten.

Für eine Rekultivierungsschicht dürfen folgende Abfälle verwendet werden:

Bodenaushubmaterial der Schlüsselnummer SN 31411 - Spezifizierung 29 bis 32

(nach ON S 2100 : 2005), dies sind:

o SN 31411 29 „Bodenaushub“; Bodenaushubmaterial mit

Hintergrundbelastung (Grenzwerte der Tabelle 6 und 7 im

Bundesabfallwirtschaftsplan BAWP 2006, S 248)

o SN 31411 30 „Bodenaushub“; Klasse A1 - uneingeschränkte

Verwendbarkeit (Grenzwerte der Tabelle 1 und 2 im BAWP 2006, S 246)

o SN 31411 31 „Bodenaushub“; Klasse A2 - eingeschränkte Verwendbarkeit

(Grenzwerte der Tabelle 3 und 4 im BAWP 2006, S 247)

o SN 31411 32 „Bodenaushub“; Klasse A2G - eingeschränkte Verwendbarkeit

im Grundwasserschwankungsbereich (Grenzwerte der Tabelle 3, 4 und 5

im BAWP 2006, S 247 und 250)

künstlich hergestellte Erden unter Verwendung von bodenfremden Bestandteilen;

Typ E2 und E3; Anforderungen lt. BAWP 2006, Kap. 5.2.14.2

Die maßgeblichen Tabellen 1 bis 7 des Bundesabfallwirtschaftsplans 2006 sind am Ende

dieses Kapitels 2.1.1 aufgelistet.



Die Verwendung von Kompost für die Herstellung einer Rekultivierungsschicht ist nur

gemäß den Bestimmungen der Kompostverordnung (2001) zulässig (siehe Seite 12).

Der Aufbau der Rekultivierungsschicht hat nach einem konkreten Plan zu erfolgen und

sich am Aufbau eines natürlichen Bodens zu orientieren. Dabei ist speziell der abgestufte

Gehalt an organischer Substanz ist zu berücksichtigen.

Wird für die Rekultivierungsschicht Bodenaushubmaterial verwendet, sind gemäß

Deponieverordnung 2008 (Anhang 3, Kapitel 4, Tabelle 1) folgende Werte einzuhalten:

Tabelle 1: Werte für Bodenaushubmaterial gem. Deponieverordnung 2008

Wert Symbol Einheit Bereich

Skelettgehalt > 2 mm 1) 2) Gew% TM 0 - 10

Skelettgehalt > 63 mm 1) 2) Gew% TM 0

TOC 3) Gew% TM max. 5% für Tiefen von 0-60 cm

max. 3% für Tiefen von 60-120 cm

max. 0,7% für Tiefen ab 120 cm

TOC im Eluat nach

ÖNORM S 2115 : 1997 3)

mg/kg TM 200 für Tiefen von 0-60 cm

200 für Tiefen von 60-120 cm

100 für Tiefen ab 120 cm

pH-Wert nach

ÖNORM L 1083 : 2006

- 6,5 – 8

Elektrische Leitfähigkeit

nach EN 2788 im Extrakt

nach ÖNORM S 2115 : 1997

mS/m < 40

Gesamtstickstoff Nges Gew% TM < 0,5

Gesamtphosphor Pges Gew% TM < 0,08

Ballaststoffe (Störstoffe) Kunststoffe

Metall

Gew% TM

Gew% TM

< 0,5

< 0,5

1) Richtwert; Abweichungen davon sind nur mit Gutachten eines bodenkundigen Experten zulässig, das anhand

fachlich begründeter Beurteilungen bestätigt, dass die relevanten Bodenfunktionen auch bei den vorgesehenen

Abweichungen erfüllt werden.

2) Skelettgehalt: Einzelteilchen mit Durchmesser > 2 mm.

3) Bestimmt nach Absiebung auf 11,2 mm.

Für eine Rekultivierungsschicht mit der Funktion einer Wasserhaushaltsschicht sind

Abweichungen für den Parameter TOC im technisch erforderlichen Ausmaß zulässig,

wofür ein Nachweis durch einen Gutachter zu erbringen ist. Dabei darf der TOC maximal

5 Gew% TM im Durchschnitt über die gesamte Wasserhaushaltsschicht (bei einer

maximalen Schichtstärke von 2,5 m) betragen. Der Gesamtphosphorgehalt darf maximal

0,18 Gew% TM betragen.

Bei Erden, die unter Verwendung bodenfremder Bestandteile hergestellt wurden, sind

zusätzlich zur obenstehenden Tabelle die Werte der Tabelle 2 einzuhalten.



Tabelle 2: Zusätzliche Werte für Erden, die unter Verwendung bodenfremder Bestandteile

hergestellt wurden gem. Deponieverordnung 2008

Wert Symbol Einheit Bereich

Tongehalt T Gew% TM 5 – 25

Anteil austauschbarer

Kationen am

Austauschkomplex

Ca

Mg

K

Na

% von AK

% von AK

% von AK

% von AK

60 – 90

5 – 15

2 – 5

< 5

C/N-Verhältnis C/N 8 – 14

Wassergehalt bei FK

Messung nach ÖNORM

L 1063 : 2006, bei 300 hPa

Vol% 28 - 50

Besondere Bestimmungen für Deponien mit biologisch abbaubaren Abfällen:

Zur Ermöglichung einer zeitlich überschaubaren Nachsorgephase sind biologische

Abbauprozesse im Deponiekörper gezielt zu intensivieren. Bei zu geringen

Wassergehalten sind Bewässerungsmaßnahmen zu setzen.

Jedenfalls ist eine temporäre Deponieoberflächenabdeckung zu errichten.

Dadurch soll verhindert werden, dass es durch eine sofortige, vollständige Abdichtung zu

einer Trockenstabilisierung der Abfälle kommt, wodurch das Emissionspotential langfristig

erhalten bleiben und die Problematik auf nachfolgende Generationen verlagert werden

würde. Die temporäre Abdeckung soll einen gewissen Wassereintrag ermöglichen,

wodurch es zu einer Steigerung des anaeroben Abbaus und des

Deponiegaserfassungsgrades kommt. Durch das spätere Aufbringen der endgültigen

Abdeckung soll außerdem die Gefahr von Setzungsschäden für die Dichtelemente

vermieden werden.

Für eine temporäre Oberflächenabdeckung sind gem. Deponieverordnung 2008 folgende

Punkte einzuhalten:

Die Funktionsweise hinsichtlich Wasser- und Deponiegashaushalt ist mittels

entsprechender Gutachten darzulegen, erforderlichenfalls durch

Lysimeterversuche.

Durch die Qualität des Materials darf es unter Berücksichtigung der

oberflächlichen Lage zu keinen Umweltbeeinträchtigungen kommen. Für die

Herstellung der temporären Oberflächenabdeckung darf Kompost, der aus

Restmüll hergestellt wurde, nicht verwendet werden.

Die gasförmigen Emissionen aus dem Deponiekörper müssen auf maximal

5 kg CH4/(m2*a) begrenzt werden. Die Einhaltung dieses Grenzwertes ist

spätestens im zweiten Jahr nach Aufbringung der temporären

Oberflächenabdeckung und in weiterer Folge jährlich bis zum Aufbringen der

endgültigen Oberflächenabdichtung nachzuweisen.



Als geeignete Messmethode für diesen Nachweis ist insbesondere folgende

Vorgehensweise anzusehen: Durchführung von vierteljährlichen FID-

Rasterbegehungen und gleichzeitig Messungen des Methanmassenstroms mit

validierten Methoden.

Die Ausführung einer Gasverteilungsschicht ist zwingend.

Die Emissions- und Immissionskontrolle ist während des Bestandes der

temporären Oberflächenabdeckung an die Erfordernisse des Einzelfalls

anzupassen, sodass insbesondere aussagekräftige Daten zur Beschreibung des

Wasserhaushaltes des betreffenden Deponieabschnittes erhalten werden.

Die Ausführung der endgültigen Oberflächenabdeckung einschließlich -abdichtung

ist projektmäßig darzulegen.

Die vorgesehene Entfernung oder allfällige weitere Verwendung der temporären

Oberflächenabdeckung ist zu beschreiben.

Die Funktionen der temporären Oberflächenabdeckung müssen auch im Falle von

Setzungen des Deponiekörpers erhalten bleiben.

Eine endgültige Oberflächenabdeckung ist herzustellen, nach

Abschluss der aktiven Stabilisierungsmaßnahmen (z.B. Bewässerung, Aerobe

In-Situ Stabilisierung) und

Abklingen der Hauptsetzungen bzw.

max. 20 Jahren.

Im Altlastensanierungsgesetz 1989 (BGBl. Nr. 299/1989 idF BGBl. I Nr. 52/2009) ist

die Beitragspflicht geregelt:

Nach § 3 Abs. 3a sind Materialien für eine Rekultivierungsschicht und für eine temporäre

Oberflächenabdeckung von der Beitragspflicht ausgenommen, wenn sie die

Qualitätsvorgaben gemäß Anhang 3 der Deponieverordnung 2008 (siehe oben) einhalten.

Wer eine Ausnahme von der Beitragspflicht gemäß diesem Absatz in Anspruch nehmen

will, hat auf Verlangen dem Zollamt oder im Rahmen eines Feststellungsverfahrens der

Behörde (gem. § 21 ist dies die Bezirksverwaltungsbehörde, sofern nicht anders

bestimmt) nachzuweisen, dass die Voraussetzungen für diese Ausnahme vorliegen.

Laut österreichischer Kompostverordnung 2001 (BGBl. II Nr. 292/2001) sind

Anforderungen an Komposte für den Anwendungsbereich als Rekultivierungsschicht auf

Deponien dann erfüllt, wenn sie aus den Ausgangsmaterialien der Anlage 1 Teil 1 oder

Teil 2 hergestellt werden. Dies sind im Wesentlichen alle getrennt gesammelten

organischen Abfälle einschließlich Klärschlamm bestimmter Qualität.

Auch die Verwendung von Müllkompost (Ausgangsmaterialien der Anlage 1 Teil 3) zur

Herstellung einer Rekultivierungsschicht auf Deponien wäre theoretisch unter besonderen

Voraussetzungen zulässig. Jedoch fordert die Kompostverordnung ab einer bestimmten

Kompost-Aufbringungsmenge die Einhaltung strenger Qualitätsanforderungen, wodurch

eine Verwendung von Müllkompost praktisch ausgeschlossen ist.



Und zwar haben Komposte für den Anwendungsbereich als Rekultivierungsschicht

folgende Anforderungen zu erfüllen:

Bei einer Gesamt-Kompostaufbringungsmenge von > 200 t TM pro ha innerhalb

von 10 Jahren haben die Komposte den Qualitätsanforderungen der

Qualitätsklasse A (gemäß Anlage 2 Teil 3) zu entsprechen.

Bei einer Gesamt-Kompostaufbringungsmenge von > 400 t TM pro ha innerhalb

von 10 Jahren haben die Komposte den Qualitätsanforderungen der

Qualitätsklasse A+ (gemäß Anlage 2 Teil 3) zu entsprechen.

Diese Aufbringungsmengen von 200 bzw. 400 t TM/ha entsprechen lediglich einigen

Zentimetern Schütthöhe. Wodurch für eine Rekultivierungsschicht von einem halben

Meter und mehr die Qualitätsklasse A+ zum Tragen kommt. Damit sind Müllkomposte

automatische ausgeschlossen. Komposte aus anderen Abfällen müssen die strengen

Grenzwerte gemäß A+ einhalten.

Jedoch unterliegt nach Bundesabfallwirtschaftsplan 2006 Kompost, der als

Mischkomponente zur Erdenherstellung verwendet wird, einer speziellen Regelung:

Bei der Erdenherstellung (und Nutzung der Erde als Rekultivierungsschicht) hat der

Kompost der Qualität A (bei landwirtschaftlicher Nutzung) oder der Qualität B (bei nicht

landwirtschaftlicher Nutzung) zu entsprechen und die daraus resultierende Erde hat

zusätzlich noch die Anforderungen des Bundesabfallwirtschaftsplans 2006 einzuhalten.

Die Verwendung von Hausmüll und hausmüllähnlichen Abfällen zur Herstellung von Erden

ist grundsätzlich nicht zulässig.

Weiters sind im Bundesabfallwirtschaftsplan 2006 die Grenzwerte für

Bodenaushubmaterialien, die gemäß Deponieverordnung 2008 (Anhang 3) für eine

Rekultivierungsschicht verwendet werden dürfen, festgelegt.

Als Ergänzung zu den entsprechenden Erläuterungen dazu (auf Seite 9 dieser Studie)

werden die entsprechenden Tabellen 1 bis 7 des Bundesabfallwirtschaftsplans im

Folgenden dargestellt:

Tabelle 3: Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 246, Tabelle 1) anorganischer Inhaltsstoffe für eine

weitestgehend uneingeschränkte, d.h. auch landwirtschaftliche Verwendung (Klasse A1)

Parameter Gesamtgehalt

[mg/kg TM leichter

Boden]

Gesamtgehalt

[mg/kg TM mittel-

schwerer Boden]

Gesamtgehalt

[mg/kg TM schwerer

Boden]

Arsen (als As) 20 20 20

Blei (als Pb) 30 50 70

Cadmium (als Cd) 0,5 0,7 1,1

Chrom gesamt (als Cr) 40 40 70

Kupfer (als Cu) 30 30 40

Nickel (als Ni) 30 30 50

Quecksilber (als Hg) 0,2 0,3 0,7

Zink (als Zn) 100 100 140



Tabelle 4: Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 246, Tabelle 2) für Gesamtgehalte organischer

Inhaltsstoffen und AOX im Eluat für eine weitestgehend uneingeschränkte Verwendung (Klasse A1)


[mg/kg TM leichter Boden]

Summe Kohlenwasserstoffe ( KW) Gesamtgehalt 20, 50, 100, 200 1)

PAK (16 EPA-Kongenere) Gesamtgehalt 2) 2

PAK (Benz[a]pyren) Gesamtgehalt 0,2

BTEX Gesamtgehalt 0,1

PCB Gesamtgehalt 3) 0,1

AOX als Chlor, Eluatgehalt 0,3

1) der Grenzwert 20 mg/kg gilt für Bodenaushub und Bodenaushubmaterial mit TOC ≤ 0,3 %

1) der Grenzwert 50 mg/kg gilt für Bodenaushub und Bodenaushubmaterial mit 0,3 % < TOC ≤ 0,5 %

1) der Grenzwert 100 mg/kg gilt für Bodenaushub und Bodenaushubmaterial mit 0,5 % < TOC ≤ 2 %

1) der Grenzwert 200 mg/kg gilt für Bodenaushub und Bodenaushubmaterial mit TOC > 2 %

2) bezogen auf Trocknung bei 30°C

3) Summe von 6 Einzelsubstanzen nach Ballschmiter (siehe Österreichisches Lebensmittelbuch Anhang C)

Tabelle 5: Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 247, Tabelle 3) organischer Inhaltsstoffe und ihrer

eluierbaren Anteile für eine eingeschränkte Verwendung (Klasse A2)


[mg/kg TM]

eluierbarer Anteil

[mg/kg TM]

Arsen (als As) 30 0,3

Blei (als Pb) 100 0,3

Cadmium (als Cd) 1,1 0,03

Chrom gesamt (als Cr) 90 0,3

Cobalt (als Co) 30 2) 0,5 2)

Kupfer (als Cu) 60 (90) 1) 0,6

Nickel (als Ni) 55 0,6

Quecksilber (als Hg) 0,7 0,01

Zink (als Zn) 300 (450) 1) 18

1) Bei Materialien mit einem pH > 7 gilt der höhere Grenzwert, nicht jedoch für Klasse A2-G

2) gilt für die Klasse A2-G

Tabelle 6: Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 247, Tabelle 4) anorganischer Inhaltsstoffe und ihrer

eluierbaren Anteile für eine eingeschränkte Verwendung (Klasse A2)


[mg/kg TM]

eluierbarer Anteil

[mg/kg TM]

KW-Index 20, 50, 100, 200 1) 5 (1) 2)

PAK (16 EPA-Kongenere) 3) 2 3) 0,02 2)


BTEX 1 0,3 2)

PCB 4) 0,1 0,005 2)




anionenaktive Tenside (als TBS) 1 2)

TOC 5000 2) 100 2)

Phenolindex 0,05 2)

1) der Grenzwert 20 mg/kg gilt für Bodenaushub und Bodenaushubmaterial der Klasse A2-G

1) der Grenzwert 50 mg/kg gilt für Bodenaushub und Bodenaushubmaterial mit TOC ≤ 0,5 %

1) der Grenzwert 100 mg/kg gilt für Bodenaushub und Bodenaushubmaterial mit 0,5 % < TOC ≤ 2 %

1) der Grenzwert 200 mg/kg gilt für Bodenaushub und Bodenaushubmaterial mit TOC > 2 %

2) gilt für die Klasse A2-G

3) bezogen auf Trocknung bei 30°C

4) Summe von 6 Einzelsubstanzen nach Ballschmiter (siehe Österreichisches Lebensmittelbuch Anhang C)

Tabelle 7: Zusätzliche Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 250, Tabelle 5) der eluierbaren Anteile

anorganischer Inhaltstoffe für die eingeschränkte Verwendung, jedoch auch im

Grundwasserschwankungsbereich (Klasse A2-G)

Parameter eluierbarer Anteil

[mg/kg TM]

pH Wert 6,5 - 9,5

Leitfähigkeit [mS/m] 50

Abdampfrückstand 5000

Aluminium (als Al) 5

Antimon (als Sb) 0,1

Barium (als Ba) 5

Beryllium (als Be) 0,05

Bor (als B) 5

Chrom VI (als Cr) 0,2

Eisen (als Fe) 5

Mangan (als Mn) 0,5

Selen (als Se) 0,1

Silber (als Ag) 0,2

Thallium (als Tl) 0,1

Vanadium (als V) 0,5

Zinn (als Zn) 0,5

Ammonium (als N) 1

Nitrat (als N) 70

Nitrit (als N) 0,5

Cyanid, leicht freisetzbar (als CN) 0,1

Cyanid, gesamt (als CN) 0,1

Fluorid (als F) 15

Chlorid (als Cl) 1000

Phosphat (als P) 1

Sulfat (als SO4) 1500



Tabelle 8: Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 248, Tabelle 6) anorganischer Inhaltsstoffe und ihrer

eluierbaren Anteile für den begrenzten Einsatz von Bodenaushub mit erhöhter

Hintergrundbelastung (Klasse A2)


[mg/kg TM]

eluierbarer Anteil

[mg/kg TM]

Aluminium (als Al) (*) 1)

Arsen (als As) 50 0,5

Barium (als Ba) 10

Blei (als Pb) 150 1

Cadmium (als Cd) 2 0,05

Chrom gesamt (als Cr) 300 1

Chrom VI (als Cr) 0,5

Cobalt (als Co) 50 1

Eisen (als Fe) (*) 1)

Kupfer (als Cu) 100 2

Nickel (als Ni) 100 1

Quecksilber (als Hg) 1 0,01

Silber (als Ag) 0,2

Zink (als Zn) 500 20

Zinn (als Sn) 2

Ammonium (als N) 8

Chlorid (als Cl) 2000

Cyanid, leicht freisetzbar (als CN) 0,2

Fluorid (als F) 20

Nitrat (als N) 100

Nitrit (als N) 2

Phosphat (als P) 5

1) Der Wert ist zu bestimmen und im Analysenbericht anzugeben

Tabelle 9: Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 248, Tabelle 7) organischer Inhaltsstoffe und ihrer

eluierbaren Anteile für den begrenzten Einsatz von Bodenaushub mit erhöhter

Hintergrundbelastung (Klasse A2)


[mg/kg TM]

eluierbarer Anteil

[mg/kg TM]

KW-Index 200 5

PAK (16 EPA-Kongenere) Gesamtgehalt 4



anionenaktive Tenside (als TBS) 1



2.1.2. International

Die EU-Deponierichtlinie (1999/31/EG des Rates vom 26. April 1999) wurde schon

2004 in der österreichischen Deponieverordnung großteils umgesetzt und findet sich nun

in der Deponieverordnung 2008 vollständig wieder.

Bezüglich Oberflächenabdeckungen legt die EU-Deponierichtlinie fest, dass die zuständige

Behörde eine Oberflächenabdichtung vorschreiben kann, wenn nach Abwägung der

Gefährdung für die Umwelt der Sickerwasserbildung vorgebeugt werden muss.

Als Empfehlung für den Aufbau einer Oberflächenabdichtung gibt die EU-Richtlinie

folgenden Aufbau an:

Deponiedrainageschicht

Künstliche Abdichtungsschicht (nur für Deponien für gefährliche Abfälle)

Undurchlässige mineralische Abdichtungsschicht

Drainageschicht > 0,5 m

Oberbodenabdeckung > 1 m

In der Richtlinie gibt es den Begriff „Oberflächenabdichtung“, der das gesamte

Abdeckungssystem einschließt. Im Unterschied dazu unterscheidet die österreichische

Deponieverordnung zwischen den Begriffen „Oberflächenabdeckung“ für das gesamte

System und „Oberflächendichtung“ für das Dichtelement innerhalb der gesamten

Abdeckung.

Mit der deutschen Verordnung zur Vereinfachung des Deponierechts 2009

(Bundesgesetzblatt 2009 Teil I Nr. 22) soll das historisch gewachsene zersplitterte

Deponierecht in Deutschland zu einer übersichtlichen Regelung zusammengefasst

werden, indem die Anforderungen der Deponieverordnung 2002, der

Abfallablagerungsverordnung 2001 sowie der Deponieverwertungsverordnung 2007 in

einem Regelwerk zusammengeführt werden.

Bezüglich Oberflächenabdichtungssystem schreibt diese Verordnung vor, dass für alle

Deponien in der Stilllegungsphase unverzüglich die erforderlichen Maßnahmen zur

Errichtung des Oberflächenabdichtungssystems nach folgenden Vorgaben (Anhang 1,

Tabelle 2) durchzuführen sind:

Tabelle 10: Aufbau des Oberflächenabdichtungssystems gem. deutscher Verordnung zur

Vereinfachung des Deponierechts 2009

Nr Systemkomponente DK 0 DK I5) DK II6) DK III

1 Ausgleichsschicht 1) nicht

erforderlich

ggf. 7)

erforderlich

ggf. 7)

erforderlich

ggf. 7)

erforderlich

2 Gasdrainschicht 1) nicht

erforderlich

nicht

erforderlich

ggf.8)

erforderlich

ggf. 8)

erforderlich

3 Erste

Abdichtungskomponente

nicht

erforderlich

erforderlich 2) erforderlich2) erforderlich 3)

4 Zweite

Abdichtungskomponente

nicht

erforderlich

nicht

erforderlich

erforderlich2) erforderlich )



5 Dichtungskontrollsystem nicht

erforderlich

nicht

erforderlich

nicht

erforderlich

erforderlich

6 Entwässerungsschicht 4)

d ≥0,3m, k≥10-3m/s,

Gefälle >5%

nicht

erforderlich

erforderlich erforderlich erforderlich

7 Rekultivierungsschicht /

Technische Funktionsschicht

erforderlich erforderlich erforderlich erforderlich

1) Die Ausgleichsschicht kann bei ausreichender Gasdurchlässigkeit und Dicke die Funktion der Gasdrainschicht

nach Nummer 2 mit erfüllen.

2) Bei mineralischen Abdichtungen: k ≤ 5x10-9 m/s oder Durchfluss ≤ 20mm/Jahr; Bei

Kunststoffdichtungsbahnen: Dicke ≥ 2,5 mm

3) Bei mineralischen Abdichtungen: k ≤ 5x10-10 m/s oder Durchfluss ≤ 10mm/Jahr; Bei

Kunststoffdichtungsbahnen. Dicke ≥ 2,5 mm

4) Abweichungen von Mindestdicke, Durchlässigkeitsbeiwert und Gefälle sind möglich, wenn die hydraulische

Leistungsfähigkeit der Entwässerungsschicht und die Standsicherheit der Rekultivierungsschicht dauerhaft

gewährleistet sind.

5) An Stelle der Abdichtungskomponente, der Entwässerungsschicht und der Rekultivierungsschicht kann eine

Wasserhaushaltsschicht ausgeführt werden, wenn der Durchfluss durch die Wasserhaushaltsschicht

≤ 20 mm/Jahr beträgt.

6) An Stelle der zweiten Abdichtungskomponente und der Rekultivierungsschicht kann eine

Wasserhaushaltsschicht eingebaut werden.

7) Müssen Unebenheiten der Oberfläche des abgelagerten Abfalls ausgeglichen oder bestimmte Tragfähigkeiten

hergestellt werden, um die Systemkomponenten ordnungsgemäß einbauen zu können, ist auf der Oberfläche

eine ausreichend dimensionierte Ausgleichsschicht einzubauen.

8) Das Erfordernis der Gasdrainschicht richtet sich nach der Deponiegasmenge sowie den Maßnahmen zur

Deponiegaserfassung, -behandlung und –verwertung.

Für die Rekultivierungsschicht gelten folgende Bestimmungen:

Die Dicke, die Materialauswahl und der Bewuchs der Rekultivierungsschicht sind

nach den Schutzerfordernissen der darunter liegenden Systemkomponenten zu

bemessen.

Eine Mindestdicke von 1 m darf nicht unterschritten werden.

Das Material soll eine nutzbare Feldkapazität von mindestens 140 mm aufweisen.

Der Bewuchs soll die Oberfläche vor Wind- und Wassererosion schützten und eine

möglichst hohe Evapotranspiration ermöglichen.

Wird die Rekultivierungsschicht als Wasserhaushaltsschicht ausgeführt, gilt zusätzlich:

Eine Mindestdicke von 1,50 m

eine nutzbare Feldkapazität von mindestens 220 mm

die Durchsickerung darf höchstens 10 % vom langjährigen Mittel des

Niederschlags (in der Regel 30 Jahre), höchstens 60 mm pro Jahr, spätestens fünf

Jahre nach Herstellung betragen.

Soll die Rekultivierungsschicht zugleich Aufgaben einer Methanoxidation von Restgasen

übernehmen, sind zusätzliche Anforderungen an die Schicht mit der zuständigen Behörde

abzustimmen. Wechselwirkungen der Methanoxidation und des Wasserhaushalts der

Rekultivierungsschicht sind zu bewerten.



Für eine mögliche Nachnutzung der Deponieflächen wird in der deutschen Verordnung

der Begriff technische Funktionsschicht definiert: Bei einer Nachnutzung der

Deponieoberfläche als Verkehrsfläche, Parkplatz, Bebauung und dgl. kann die

Rekultivierungsschicht durch eine technische Funktionsschicht ersetzt werden. Dabei gilt:

Das eingebaute Material muss mindestens die Anforderungen an Schadstoffgehalt

und Auslaugbarkeit einhalten, unter denen eine Verwendung außerhalb des

Deponiestandortes unter vergleichbaren Randbedingungen zulässig wäre.

Die Dicke ist nach den Schutzerfordernissen der darunter liegenden

Systemkomponenten zu bemessen.

Es muss sichergestellt sein, dass nur solches Material eingesetzt wird, dass das in

der Entwässerungsschicht gefasste Wasser nach den wasserrechtlichen

Vorschriften eingeleitet werden kann.

Nach Aufgabe der Nutzung ist die Fläche so herzustellen, dass sie eine natürliche

Funktion des Standortes erfüllen und die Schutzerfordernisse wahren kann.

Wird das Oberflächenabdichtungssystem ohne eine Konvektionssperre (idR.

Kunststoffdichtungsbahn) hergestellt, ist bei Deponien der Klasse I, II und III ein

Kontrollfeld von wenigstens 300 Quadratmetern Größe an repräsentativer Stelle im

Oberflächenabdichtungssystem einzurichten, mit dem der Durchfluss durch das

Oberflächenabdichtungssystem bestimmt werden kann. Das Kontrollfeld ist bis zum Ende

der Nachsorgephase zu betreiben.

2.2. Normen

2.2.1. Österreich

Bezüglich Oberflächenabdeckungen gibt es in Österreich ein umfangreiches Normenwerk.

Die Deponieverordnung 2008 verweist in folgenden Kapiteln auf Normen:

Anhang 3 Kapitel 4.1 (Ausgleichsschicht):

ÖNORM B 4400 : 1978 „Erd- und Grundbau; Bodenklassifikation für bautechnische

Zwecke und Methoden zum Erkennen von Bodengruppen“

Anhang 3 Kapitel 4.3 (Anforderungen an mineralische Dichtungsschichten für

Oberflächenabdichtungen):

ÖNORM S 2074-2 : 2004 „Geotechnik im Deponiebau - Teil 2: Erdarbeiten“

Anhang 3 Kapitel 4.3 (Geosynthetische Tondichtungsbahnen als Oberflächenabdichtung):

ÖNORM S 2081-1 : 2006 „Deponien - Geosynthetische Tondichtungsbahnen –

Teil 1: Anforderungen und Prüfungen“


Teil 2: Verlegung“

Anhang 3 Kapitel 4.2 und 4.4 (Geosynthetische Drainelemente):

ÖNORM S 2082 : 2005 „Deponien - Oberflächenabdeckungen –

Systemanforderungen“



Weitere relevante österreichische Normen sind:

ÖNORM S 2073 : 2006 „Deponien - Dichtungsbahnen aus Kunststoff -

Anforderungen und Prüfungen“

ÖNORM S 2074-1 : 2004 „Geotechnik im Deponiebau - Teil 1:

Standorterkundung“

ÖNORM S 2076-1 : 2008 „Deponien - Dichtungsbahnen aus Kunststoff –

Verlegung“

ÖNORM S 2076-2 : 2006 „Deponien - Geotextile Schutzlagen - Teil 2:

Systemanforderungen und Einbaubedingungen“

ÖNORM S 2078 : 2008 „Deponien - Anforderungen an Fachverlegebetriebe für den

Einbau von Kunststoffkomponenten in Abdichtungssystemen“


In Deutschland existieren Normen z.B. zum Einsatz von Geokunststoffen und

geosynthetischen Dichtungsbahnen in Oberflächenabdeckungen:

DIN EN 14414 : 2004 „Geokunststoffe - Auswahlprüfverfahren zur Bestimmung

der chemischen Beständigkeit bei der Anwendung in Deponien“

DIN EN 13492 : 2005 „Geosynthetische Dichtungsbahnen - Eigenschaften, die für

die Anwendung beim Bau von Deponien für flüssige Abfälle, Zwischenlagern und

Auffangbecken für flüssige Abfallstoffe erforderlich sind“

DIN EN 13493 : 2005 „Geosynthetische Dichtungsbahnen - Eigenschaften, die für

die Anwendung beim Bau von Deponien und Zwischenlagern für feste Abfallstoffe

erforderlich sind“

2.3. Sonstige Richtlinien

2.3.1. Österreich

Der Österreichische Verein für Altlastenmanagement ÖVA hat im Rahmen des

Arbeitskreises „Technische Leitfäden“ in der Arbeitsgruppe „Methanoxidation“ einen

technischen Leitfaden zu Methanoxidationsschichten (Huber-Humer et al., 2008)

herausgegeben. Der praxisorientierte Leitfaden soll als Entscheidungshilfe für

Amtssachverständige, Planer und ausführende Baufirmen dienen. Er gibt Information zu

Einsatzbereiche, notwendige Vorversuche, Verfahrensbeschreibung, Monitoring, etc. von

Methanoxidationsschichten.

Nach demselben Aufbau wurde schon früher im Rahmen des Forschungsprojektes

INTERLAND ein technischer Leitfaden zum Thema Evapotranspirationsschichten (Wimmer

et al., 2005) erstellt. Die Erkenntnisse beider Leitfäden finden sich in den Kapiteln 4.4

und 4.5 dieser Studie wieder.




Von der deutschen Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA), einem

Arbeitsgremium der Umweltministerkonferenz sind zum Themenbereich

"Oberflächenabdichtungen und Oberflächenabdeckungen" folgende Arbeitspapiere

erarbeitet und als Vollzugsempfehlung weitergegeben worden:

Einführung zum Themenbereich "Oberflächenabdichtungen und -abdeckungen"

Asphaltabdichtung

Bentokiesabdichtung

Einsatz von Bentonitmatten

Geotextile Entwässerungsschichten

Kapillarsperre

Kunststoffdichtungsbahnen

Temporäre Oberflächenabdeckungen

Wasserglasvergütete Abdichtung

Rekultivierung

Infiltration von Wasser in den Deponiekörper

Die Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V. DGGT, Fachsektion 6 –

Umweltgeotechnik hat folgende Empfehlungen zur Thematik der

Oberflächenabdeckungen von Deponien und Altlasten veröffentlicht:

E2 Empfehlungen zu Entwurfsgrundsätzen:

o E2-04 Kombiniertes Oberflächenabdichtungssystem

o E2-07 Gleitsicherheit der Abdichtungssysteme

o E2-13 Verformungsnachweis für mineralische Abdichtungsschichten

o E2-15 Systemdurchlässigkeit von mineralischen Abdichtungen

o E2-20 Entwässerungsschichten in Oberflächenabdichtungssystemen

o E2-30 Modellierung des Wasserhaushalts der

Oberflächenabdichtungssysteme von Deponien

o E2-31 Rekultivierungsschichten

o E2-32 Gestaltung des Bewuchses auf Abfalldeponien

o E2-33 Kapillarsperren als Oberflächenabdichtungssystem

o E2-36 Oberflächenabdichtungssysteme mit GTD Tondichtungsbahnen

o E2-37 Zwischenabdichtungen

E3 Empfehlungen zu geotechnischen Eignungsprüfungen:

o E3-01 Eignungsprüfung mineralischer Oberflächen- und Basisabdichtungen

o E3-05 Versuchsfelder für mineralische Basis- und

Oberflächenabdichtungsschichten

E4 Empfehlungen zu Herstellungsverfahren:

o E4-02 Herstellung von mineralischen Entwässerungs- und Schutzschichten

E5 Empfehlungen zum Qualitätsmanagement:

o E5-07 Lysimeter-Meßeinrichtung für mineralische Oberflächenabdichtungen

o E5-09 Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit von mineralischen

Flächendichtungen im Feld



Von der Bundesanstalt für Materialforschung und –Prüfung (BAM) sind folgende

Richtlinien relevant:

Anforderungen an die Schutzschicht für die Dichtungsbahnen in der

Kombinationsdichtung, Zulassungsrichtlinie für Schutzschichten (1995).

Richtlinie für die Zulassung von Kunststoffdichtungsbahnen für die Abdichtung von

Deponien und Altlasten (1999).

Anforderungen an Dichtungskontrollsysteme in Oberflächenabdichtungen von

Deponien (2000).

Eignungsnachweis für Kunststoff-Drainelemente in Oberflächenabdichtungen von

Deponien und Altlasten (2003).

Der Ingenieurtechnischer Verband Altlasten e.V. (ITVA), hat eine Arbeitshilfe

"Oberflächensicherung", H1-8/98 mit Anwendungsbereichen, Gestaltungsprinzip und

Anforderungen bzgl. Oberflächenabdichtungen und, Oberflächenabdeckungen

herausgegeben.



3. Wissenschaftliche Grundlagen

Da zwei wesentliche Funktionen von Oberflächenabdeckungen die Minimierung des

Austrages von Deponiegas und von Sickerwasser sind, daher wird in den folgenden

Kapiteln 3.1 und 3.2 ein kurzer Abriss über vorhandenes Wissen zu Menge und

Zusammensetzung von Gas und Sickerwasser gegeben.

Die Deponieverordnung 2008 sieht bei Kompartimenten mit hohen Anteilen biologisch

abbaubarer Abfälle verschiedene Maßnahmen zur Intensivierung biologischer

Abbauprozesse und damit zur Beschleunigung der Stabilisierung organischer Substanzen

vor. In Kapitel 3.3 werden wissenschaftliche Grundlagen der biologischen Abbauprozesse

und anderer Stabilisierungsprozesse beschrieben.

3.1. Deponiegas

Wird die organische Substanz durch mikrobielle Umsetzungsprozesse unter anaeroben

Bedingungen zersetzt, kommt es zu Deponiegasbildung. Die Hauptbestandteile des

Deponiegases sind Methan und Kohlenstoffdioxid, wobei auch Spurengase wie z.B.

Kohlenwasserstoffe, enthalten sein können. Verlässt das Gas unkontrolliert die Deponie,

kann es zu erheblichen negativen Auswirkungen kommen.

Direkte Risiken für den Menschen bestehen durch Explosions- und Erstickungsgefahr. Die

Hauptproblematik besteht aber in der Treibhauswirksamkeit des Deponiegases. Die

Methanemissionen aus österreichischen Deponien wurden z.B. für das Jahr 2007 mit

83.000 t angenommen (Umweltbundesamt, 2009). Dies entspricht einem Anteil von etwa

25 % der gesamten österreichischen Methanemissionen in diesem Jahr.

Je nachdem, ob aerobe oder anaerobe Zustände vorherrschen, erfolgt die Gasbildung in

unterschiedlichen Phasen. Die kurzfristigen Entwicklungen der Gasbildung wurden schon

von Farquhar et al. (1973) durch 4 Phasen (I bis IV) charakterisiert. An diese

Anfangsphasen schließen zeitlich die von Rettenberger (1992) beschriebenen Gasphasen

V bis IX für die mittel- bis langfristige Gasentwicklung an. Abbildung 1 zeigt eine

schematische Darstellung dieses 9-Phasen-Modells (nach Rettenberger, 2005).

Die Phasen I bis III treten zu Beginn der Gasentwicklung auf. Das Deponiegas weist in

Phase II und III ein sehr hohes Geruchspotential auf. Die hohen Konzentrationen an

Ammoniak sind auch hinsichtlich des hohen Treibhauspotentials von Bedeutung. Unter

idealen Bedingungen dauert Phase I einige Wochen, Phase II einige Monate, und Phase

III bis zu mehreren Jahren.

Aerobe Phase (I): Der Deponiekörper enthält nach Einbau des Abfalls noch

Luftsauerstoff. Durch den aeroben Abbau wird O2 in den Poren verbraucht und es

entsteht CO2, Wasser und Wärme.

Saure Gärung (II): Die Poren enthalten keinen Sauerstoff mehr. Fette,

Kohlenhydrate und Proteine werden anaerob in ihre Bausteine zerlegt, diese

werden dann weiter zu den Gärprodukten Essigsäure, CO2 und H2 abgebaut.

Instabile Methanphase (III): Die Gärprodukte aus Phase II werden zu Methan und

Kohlenstoffdioxid umgewandelt.



Stabile Methanphase (IV): Die Gaszusammensetzung bleibt mit 55 % CH4, 44 %

CO2 und < 1 % Spurengase konstant.

Langzeitphase (V): Die CH4-Konzentration liegt deutlich über 60 %, die CO2-

Konzentration ist entsprechend geringer. Das Verhältnis CH4 zu CO2 kann Werte

bis 4 erreichen.

Lufteindringphase (VI): Die Gasbildung geht so stark zurück, dass Umgebungsluft

in den Deponiekörper eindringen kann, wobei der Sauerstoff jedoch noch

vollständig aufgebraucht wird. Das Auftreten von Stickstoff, bei gleichzeitiger

Abwesenheit von Sauerstoff bestätigt dies.

Methanoxidationsphase (VII): Es dringt verstärkt Luft ein und Methan kann durch

methanotrophe Bakterien zu CO2 oxidiert werden. Zusätzlich entsteht beim

aeroben Abbau CO2, wodurch das Verhältnis CH4 zu CO2 deutlich sinkt.

Kohlenstoffdioxidphase (VIII): Im Deponiekörper dominieren aerobe

Bedingungen. Aufgrund des Abbaus der Restorganik können die CO2-

Konzentration noch bis zu 20 % erreichen, die CH4-Konzentration geht gegen Null.

Luftphase (IX): Der Deponiekörper ist annähernd biologisch stabil und die

Zusammensetzung der Gasphase ist vergleichbar mit jener von natürlicher Böden

(Umgebungsluft mit geringfügig erhöhten CO2-Gehalten).

Abbildung 1: Zeitlicher Verlauf der Deponiegaszusammensetzung und Produktion (Rettenberger,

2005)



Die Gasproduktion in ihrem zeitlichen Verlauf ist ein wichtiger Faktor in der

Deponienachsorge. Da sie nur unvollständig gemessen werden kann, ist deren

modellhafte Abschätzung wichtig.

Das gesamte Gasbildungspotential wird zumeist mit folgender Gleichung nach Tabasaran

(1976) abgebildet:

Ge = 1,868 * Corg * (0,014 * T + 0,28)

Ge Summenwert der Gasproduktion [m3/t TM]

Corg organischer Kohlenstoff [kg C/t TM]

T Temperatur in °C

Der entscheidende Faktor der Gasbildung ist dabei der Gehalt an abbaubarem

Kohlenstoff. Beim vollständigen Abbau von einem Kilogramm biologisch verfügbarem

organischen Kohlenstoff werden 1,868 m3 Deponiegas gebildet. Bei einer Temperatur von

25°C und einem Kohlenstoffgehalt von 250 kg/t TM ergibt sich ein theoretisches

Gasbildungspotential von 300 m3/t TM.

Ehrig (1986) ermittelte mit theoretischen Überlegungen zur Abbaubarkeit der einzelnen

organischen Stoffgruppen mit 200 bis 230 m3/t TM etwas geringere Werte und bestätigte

diesen Bereich anhand von Laborversuchen mit frischem Hausmüll (160 bis

230 m3/t TM).

In der Praxis werden diese theoretischen Werte nicht erreicht. Lechner (2004) z.B. gibt

für die Ablagerung von unvorbehandeltem Hausmüll eine Größenordnung von 100 bis

180 m3/t TM an.

Die zeitliche Beschreibung der Gasproduktion wird nach Tabasaran (1976) als

Abbaukinetik 1. Ordnung beschrieben:

Gt = Ge * (1-10-k*t)

Gt bis zur Zeit t gebildete spezifische Deponiegasmenge [m3/t TM]

k Abbaukonstante k = -ln 2/t½

t½ Halbwertszeit [a]

t Zeit [a]

Die Abbaukonstante beschreibt den zeitlichen Verlauf der Gasproduktion und wird als

Halbwertszeit ausgedrückt. Die Halbwertszeit wird z.B. von Ehrig (1986) für frischen

Hausmüll mit 2 bis 3,5 Jahre und von Weber (1990) mit 6 bis 10 Jahre für

abgeschlossene Deponien angegeben.

Für unterschiedliche Deponien lassen sich folgende Größenordnungen für die Gasbildung

angeben (gemittelt aus Angaben verschiedener Deponiebetreiber und Literaturstellen):

Jüngere Deponien mit hohen Anteilen unvorbehandelter organischer Abfälle:

10 bis 20 m3 Deponiegas pro Tonne Abfall und Jahr

Ältere Hausmülldeponien mit hohen Anteilen unvorbehandelter organischer

Abfälle: 3 bis 10 m3 Deponiegas pro Tonne Abfall und Jahr

Deponien mit überwiegend biologisch vorbehandelten Abfällen: 1 bis 5 m3

Deponiegas pro Tonne Abfall und Jahr



3.2. Sickerwasser

Wird der Deponiekörper von Niederschlagswasser durchsickert, entsteht durch die

Aufnahme verschiedener Abfallinhaltstoffe belastetes Sickerwasser. Menge und

Zusammensetzung des Sickerwassers sind in der Deponienachsorge von entscheidender

Bedeutung (Kosten, Dauer, Gefährdungspotential, etc).

Das Sickerwasser wird von vielen Parametern wie z.B. Abfallart, klimatische Verhältnisse,

Oberflächenabdeckung beeinflusst. Auch die Phase des anaeroben Abbaus der

organischen Substanz in der Deponie bestimmt die Sickerwasserbelastung maßgeblich:

In der sauren Phase jüngerer Deponien ist die organische Belastung des Sickerwassers

z.T. sehr hoch. Dabei handelt es sich überwiegend um niedermolekulare Carbonsäuren

(z.B. Essigsäure, Propionsäure), die beim anaeroben Abbau entstehen. In dieser Phase

sind sowohl der chemische (CSB), als auch der biologische Sauerstoffbedarf (BSB5) sehr

hoch. Der Verhältniswert von BSB5 zu CSB ist mit 0,5 sehr hoch.

Da die niedermolekularen Carbonäuren leicht abbaubar sind, kommt es beim Übergang

zur stabilen Methanphase zu einer raschen Abnahme des BSB5. Die verbleibende

organische Belastung besteht überwiegend aus schwer abbaubaren Verbindungen (CSB),

wodurch das Verhältnis von BSB5 zu CSB sehr niedrig wird (0,05 bis 0,15).

Krümpelbeck (1999) wertete die Daten von 76 Deponien bzw. Deponieabschnitten aus

Deutschland (Alte Bundesländer) aus einer Zeitspanne von bis zu 30 Jahren aus. Die

Deponien bzw. Deponieabschnitte waren vollständig mit unvorbehandelten Abfällen

verfüllt und mit unterschiedlichen Oberflächenabschlüssen versehen. Tabelle 11 zeigt für

vier verschiedene Zeitintervalle des Ablagerungsalters die Mittelwerte relevanter

Sickerwasserparameter.

Tabelle 11: Mittelwerte ausgewählter Sickerwasserparameter von 76 Deponien aus Deutschland

(Krümpelbeck, 1999)

Parameter Einheit 1-5 Jahre 6-10 Jahre 11-20 Jahre 21-30 Jahre

pH-Wert - 7,3 7,5 7,6 7,7

Leitfähigkeit µS/cm 9.280 12.160 10.610 12.930

CSB mg O2/l 3.810 3.255 1.830 1.225

BSB5 mg O2/l 2.285 1.210 465 290

TOC mg/l 1.235 845 520 475

NH4-N mg/l 405 600 555 445

NO3-N mg/l 3,6 7,6 11,7 9,2

NO2-N mg/l 0,064 0,63 0,54 0,84

Die Stickstoffparameter Ammonium, Nitrit und Nitrat zeigen sich relativ unbeeinflusst

vom Ablagerungsalter. Lediglich leichte Anstiege der Gehalte an Nitrit und Nitrat weisen

auf einen allmählichen Sauerstoffzutritt hin. Auch die Konzentration an anorganischen



Salzen, ausgedrückt durch die elektrische Leitfähigkeit ist nicht signifikant beeinflusst

durch die biologischen Abbauphasen.

Hingegen beträgt die gesamte organische Belastung (CSB, TOC) nach 21 bis 30 Jahren

nur noch ein Drittel jener von jungen Deponien. Die leicht abbaubaren Verbindungen

(BSB5) gehen sogar auf ein Zehntel zurück.

3.3. Prozesse zur Stabilisierung organischer Substanz

Verschiedene natürliche Prozesse führen zur Stabilisierung organischer Substanzen in

Deponiekörpern:

Abbaubare Substanzen werden durch die Aktivität von Mikroorganismen anaerob

oder aerob zu mineralischen Verbindungen umgewandelt (mineralisiert)

Lösliche organische Verbindungen werden über das Sickerwasser ausgetragen

Aus abbaubaren Verbindungen können durch Huminstoffaufbau, durch Komplex-

und Aggregatbildung stabile Substanzen entstehen.

Stabilisierungsmaßnahmen sind künstliche technische oder planerische Maßnahmen, die

sich diese natürlichen Prozesse zu Nutze machen und sie in Gang setzen,

aufrechterhalten oder intensivieren.

3.3.1. Anaerober Abbau

Erfolgt der Abbau unter Luftabschluss, werden die organischen Verbindungen von

fakultativ und obligat anaeroben Mikroorganismen zu Methan und Kohlenstoffdioxid

umgewandelt. An diesem Vorgang sind verschiedene Organismengruppen in

unterschiedlichen Phasen des Abbaus beteiligt (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2: Hauptabbauwege der organischen Abfälle unter anaeroben Bedingungen (vgl. Bahadir

et.al., 1999)

Hydrolyse Säurebildung Methanbildung

Biomasse

(Kohlenhydrate,

Proteine, Fette)

Zucker,

Aminosäuren,

Glycerin,

Fettsäuren

Essigsäure,

H2, CO2

Essigsäure,

H2, CO2

Propionsäure,

Buttersäure,

Alkohole,u.a.

Biogas:

CH4,

CO2



In der ersten Phase (Hydrolyse) werden polymere, wasserunlösliche organische

Substanzen (z.B. Kohlenhydrate, Proteine und Fette) von extrazellulären Enzymen in

monomere Bestandteile (z.B. Monosaccharide, Amonisäuren oder Fettsäuren) zerlegt und

somit für Bakterien verfügbar gemacht.

In der anschließenden Phase der Säurebildung werden diese monomeren organischen

Verbindungen von acidogenenen (säurebildenden) Bakterien zu höheren organischen

Säuren (z.B. Buttersäure, Propionsäure), Alkoholen oder direkt zu CO2, H2 und

Essigsäure umgewandelt. Die Säuren und Alkohole werden in weiterer Folge von

acetogenen (essigsäurebildenden) Bakterien zu CO2, H2 und Essigsäure abgebaut.

In der abschließenden methanogenen Phase werden CO2, H2 und Essigsäure von

methanbildenenden Bakterien zu Methan und CO2 umgesetzt.

Der anaerobe Abbau für Glukose kann vereinfacht durch folgende Formel beschrieben

werden:

C6H10O5 + H2O 3 CH4 + 3 CO2 + 405 kJ/Mol + Biomasse

Nach Braun (2001) ist ein Großteil (90 bis 95 %) der transformierten Energie im Biogas

(CH4) gespeichert, nur ein geringer Teil (5 bis 10 %) in der Biomasse.

3.3.2. Aerober Abbau

Beim biochemischen Abbau unter aeroben Verhältnissen werden organische

Verbindungen zu CO2 und H2O abgebaut. Dabei wird Biomasse aufgebaut und Wärme

freigesetzt. Beim vollständigen Abbau entstehen Kohlenstoffdioxid, Wasser und

mineralische Bestandteile.

Die folgende Gleichung beschreibt den aeroben Abbau von Glukose:

C6H10O5 + H2O + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 2.880 kJ/Mol + Biomasse

Beim aeroben Abbau werden 50 % der transformierten Energie in der Biomasse

gespeichert und 50 % in Form von Wärme und CO2 freigesetzt (Braun, 2001).

Für die Abbaubarkeit organischer Verbindungen sind chemische Bindung,

Vernetzungsgrad, Struktur, und abiotische Faktoren (Temperatur, Sauerstoff,

Wassergehalt, pH-Wert) entscheidend.

3.3.3. Auswaschung

Wasserlösliche Abfallinhaltsstoffe werden über Deponiesickerwasser ausgetragen. Diese

Auswaschung passiert zum einen natürlich durch den Zutritt von Niederschlagswasser,

und kann zum anderen durch künstliche Bewässerungsmaßnahmen gefördert werden.

Dieser Vorgang wird maßgeblich vom Wasserhaushalt einer Deponie beeinflusst, welcher

durch die Wasserhaushaltgleichung beschrieben werden kann.

Demnach hängt der Sickerwasserabfluss hauptsächlich von klimatischen Faktoren

(Niederschlag, Verdunstung, etc.), der Oberflächenbeschaffenheit (Oberflächenabfluss,

Verdunstung, etc.) und den abgelagerten Abfällen (Speicherung, Rückhalt, etc.) ab. Eine



gleichmäßige Durchsickerung des Deponiekörpers ist nur selten gegeben, da es in

Abhängigkeit von Abfallart und Einbautechnik zu bevorzugten Fließwegen des

Sickerwassers kommt.

3.3.4. Weitere Prozesse

Neben den bisher genannten Vorgängen können noch weitere physikalisch-chemische

Prozesse stabilisierend wirken:

Bei geeigneten Bedingungen können aus den Abbauprodukten des aeroben und

des anaeroben Abbaus durch Humifizierung neue höhermolekulare Verbindungen

entstehen.

Tonminerale können aufgrund ihrer besonderen chemisch-physikalischen

Eigenschaften (große Oberfläche, Ladung, etc.) organische Verbindungen wie z.B.

Proteine, Fette, Kohlenhydrate adsorptiv oder kovalent an sich binden und

organo-mineralische Komplexe bilden. Dabei werden die organischen Substanzen

schwerer verfügbar und somit vor mikrobiellem Abbau geschützt.

Spezielle organische Verbindungen wie z.B. Exopolymere, die von

Mikroorganismen unter bestimmten Bedingungen gebildet werden, können durch

ihre kittende Wirkung gemeinsam mit anorganischen Stoffen größere Aggregate

bilden. Dies kann durch Veränderung der physikalischen Eigenschaften bezüglich

Wasseraufnahme oder Sauerstoffzutritt eine Verringerung des mikrobiellen

Abbaus zur Folge haben.

Diese Prozesse nehmen in der Regel mengenmäßig nur eine untergeordnete Rolle ein. So

ist z.B. bei Altablagerungen der Anteil des organischen Kohlenstoffs, der in Huminstoffen

gebunden ist gering (< 5 %) und kann auch im Zuge einer In-Situ Aerobisierung nicht

wesentlich gesteigert werden (Prantl, 2007).



4. Oberflächenabdeckungssysteme

Bei allen Deponien ist nach Ende der Ablagerungsphase (bzw. nach einer temporären

Abdeckung) eine endgültige Deponieoberflächenabdeckung herzustellen. Wesentliche

Funktionen und Ziele dieser Abdeckung sind:


Dauerhafte Minimierung des Austrages von Restgasen

Eingliederung der Deponie ins Landschaftsbild

Rekultivierbarkeit

Erosionsschutz

Böschungsstabilität

Minimierung von Staub- und Geruchsbildung

Verhinderung von Verwehungen von Abfällen

Um diese Ziele zu erreichen, wird in der Deponieverordnung 2008 ein Regelaufbau mit

Ausgleichsschicht, Gasdrainschicht, Oberflächendichtung, Oberflächenentwässerung und

Rekultivierungsschicht vorgeschlagen (siehe Kapitel 2.1.1).

Dabei werden als Dichtelemente je nach Deponieklasse mineralische Dichtschichten oder

eine Kombinationsdichtung aus mineralischen Dichtschichten plus

Kunststoffdichtungsbahn vorgeschlagen. Dieser Regelaufbau und seine Komponenten

werden im Kapitel 4.1 näher beleuchtet.

Alternativ dazu können aber auch andere Abdeckungssysteme verwendet werden, um die

oben genannten Ziele zu erreichen. Dabei werden einzelne Komponenten des

Regelaufbaues durch alternative Materialien, bzw. durch gleiche Materialien mit

geänderten Eigenschaften und Ausführungsweisen ersetzt.

Im Wesentlichen sind dies die Ausführung des Dichtungselementes in Form von

Kapillarsperren (Kapitel 4.3) oder geosynthetischen Tondichtungsbahnen (Kapitel 4.2)

sowie die Ausführung der Rekultivierungsschicht als Wasserhaushaltsschicht (Kapitel 4.4)

und/oder als Methanoxidationsschicht (Kapitel 4.5).

Diese Auflistung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, beinhaltet aber aus Sicht

der Autoren die wichtigen, zulässigen und dem Stand der Technik entsprechenden

Systeme.

4.1. Regelaufbau

4.1.1. Aufbau und Funktionsweise

Der Regelaufbau einer Oberflächenabdeckung besteht aus folgenden Komponenten:

Ausgleichsschicht: dient der Profilierung unmittelbar über dem Müllkörper und

besteht aus grobkörnigem Material mit einer Mindeststärke von 0,5 m.

Gasdrainschicht: kann als Teil der Ausgleichsschicht angesehen werden und ist bei

Massenabfalldeponien, sofern eine Gasbildung zu erwarten ist, mit einer

Mindeststärke von 30 cm aufzubringen. Der Kalzium- und

Magnesiumkarbonatanteil des Materials darf 30 Masse-% nicht überschreiten.



Oberflächendichtung: mineralische Dichtungsschichten mit einer Gesamtstärke

von mind. 40 cm (Inertabfall- und Baurestmassendeponien), bzw. mineralische

Dichtungsschichten mit einer Gesamtstärke von mind. 60 cm in Kombination mit

Kunststoffdichtungsbahnen (Reststoff- und Massenabfalldeponien)

Oberflächenentwässerung: Flächenfilter mit Mindeststärke von 50 cm

Rekultivierungsschicht: Die Rekultivierungsschicht ist standortkonform aus Erde

mit einer Stärke von mindestens 50 cm herzustellen.

Bewuchs

Abbildung 3: Regelaufbau einer Oberflächenabdeckung mit Kombinationsdichtung

Die mineralischen Dichtungsschichten müssen nach Deponieverordnung 2008 folgende

Anforderungen einhalten:

Durchlässigkeitsbeiwert kf < 10-9 m/s (bzw. 5 x 10-8 m/s bei Inertabfalldeponien)

Die Kornabstufung muss eine Suffusionsbeständigkeit und eine geringe

Rissanfälligkeit gewährleisten. Der Feinstkornanteil (< 2 μm) muss zumindest

20 Masse-% aufzuweisen, und der Anteil der Tonmineralien am Feinstkorn muss

zumindest 50 Masse-% betragen (Reststoff- und Massenabfalldeponien)

Keine Kornfraktionen > 63 mm

Oberste Lage: keine scharfkantigen Körner; Größtkorn < 20 mm.

Organisch gebundener Kohlenstoff < 5 Masse-%

Anforderungen an Eignungs-, Kontroll- und Abnahmeprüfungen gemäß ÖNORM S

2074-2 : 2004 „Geotechnik im Deponiebau – Teil 2: Erdarbeiten“ sind zu erfüllen.

Bewuchs

Rekultivierungsschicht, mind. 50 cm

Entwässerungsschicht, Flächenfilter, mind. 50 cm, kf > 10-2 cm/soder Drainagebahn

Schutzschicht, VliesKunststoffdichtungsbahn

Mineralische Dichtschicht, mehrlagig, mind. 40 bzw. 60 cmkf < 5*10-8 bzw. < 10-9 cm/s

Gasdrainschicht, mind. 30 cm

Ausgleichsschicht, mind. 50 cm

Abfall



Die Kunststoffdichtungsbahn übernimmt erstens die Funktion der Konvektionssperre

(gegen eindringendes Niederschlagswasser und austretendes Deponiegas) und schützt

zweitens die mineralische Dichtschicht gegen Austrocknung, Durchwurzelung, etc. Die

Ausführung der Kunststoffdichtungsbahn hat gemäß den ÖNORMEN S 2073 : 2006 und

ÖNORM S 2076-1 : 2008 zu erfolgen.

Die Oberflächenentwässerung ist aus gewaschenem, verwitterungsbeständigem Kies

(z.B. Rundkorn, 16/32) mit einer Mindeststärke von 50 cm und einer

Mindestdurchlässigkeit von kf > 10-2 m/s herzustellen. Alternativ dazu können auch

geosynthetische Drainagebahnen Verwendung finden. Vor allem bei geringmächtigen

Deponien können solche Bahnen sinnvoll sein, um Deponievolumen zu gewinnen.

Für die Entwässerung ist ein Mindestgefälle und damit bei ebenem Gelände eine

Profilierung der Deponieoberfläche erforderlich. Bei Flächenfiltern aus 50 cm Kies ist ab

einem Mindestgefälle von 2 % die Entwässerung auch über größere Entwässerungslängen

sichergestellt. Für Drainagebahnen geben die Hersteller produktspezifische

Entwässerungslängen bei gleichzeitigem Mindestgefälle an, welches einzuhalten ist. Um

das erforderliche Mindestgefälle zu reduzieren (und dadurch Deponievolumen zu

gewinnen) können Querdrainagen zum Einsatz kommen, die die Entwässerungslängen

verkürzen.

Die Rekultivierungsschicht soll die tieferliegenden Funktionsschichten vor schädlichen

Einflüssen schützen, einen guten Pflanzenstandort bieten und den Wasserhaushalt des

Gesamtsystems optimieren. Dies wird durch folgende Anforderungen erreicht:

Ausreichende Mächtigkeit

Gute Durchwurzelbarkeit

Hohe nutzbare Feldkapazität

Ausreichendes Luftporenvolumen

Standsicherheit

Erosionsbeständigkeit (Wind, Wasser, Suffusion, Kontakterosion)

Stabiles Korngerüst und Bodengefüge

Ausreichende pflanzenverfügbare Nährstoffgehalte

Günstige Bodenreaktion und Pufferung

Erfolgt die darunter liegende Oberflächenentwässerung durch eine geosynthetische

Drainage, ist die Rekultivierungsschicht stärker als die örtliche Frosttiefe, zumindest

jedoch 80 cm herzustellen.

Langfristig, nach Beendigung der Nachsorge, wird sich auf vielen Deponien eine

Vegetation aus Sträuchern und Bäumen etablieren. Dafür ist eine Rekultivierungsschicht

von 1,5 bis 2,0 m erforderlich. Auch aus Gründen der Frostsicherheit und v.a. des

Wasserhaushaltes ist auf jeden Fall eine Mächtigkeit der Rekultivierungsschicht von mehr

als die vorgeschriebenen 0,5 m sinnvoll.

Die Mächtigkeit der Rekultivierungsschicht ist einerseits wichtig für die langfristige

Funktionsfähigkeit und für einen geringen Wartungsaufwand, andererseits natürlich auch

ein bedeutender Kostenfaktor (sowohl direkt bei der Herstellung, als auch indirekt durch

die Reduktion von Deponievolumen).



4.1.2. Aktueller Wissensstand und Anwendungsbeispiele

Für die einzelnen Komponenten des Regelaufbaues existieren in Österreich und

international Normen und Regelwerke, die Materialeigenschaften, Einbaubestimmungen

und Eignungsprüfungen definieren und vorgeben (siehe Kapitel 2.2 und 2.3.). Es kann

daher davon ausgegangen werden, dass bei Einhaltung dieser Vorgaben (Verwendung

der vorgegebene Materialien, fachgerechter Einbau, etc.) die aktuelle Funktionsfähigkeit

der Abdeckung bestmöglich gegeben ist.

Die wissenschaftlichen Erkenntnisse der letzten Jahre zeigen jedoch auch sehr deutlich,

dass bei einer Abdeckung nach Regelaufbau die langfristige Funktionsfähigkeit gefährdet

sein kann. So kommt z.B. ein Status-Workshop in Deutschland (Ramke, 2006) zum

Schluss, dass die Kombinationsdichtung in der derzeitigen Form nicht geeignet ist,

langfristig das Einsickern von Niederschlagswasser zu verhindern.

Vor allem die Reduktion der Funktionsfähigkeit der mineralischen Abdichtung durch

Austrocknungseffekte wird häufig als problematisch erachtet. Auch die

Kunststoffdichtungsbahn kann bei nicht fachgerechter Verlegung und zu geringmächtiger

Überdeckung in ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt sein.

Die Kombinationsdichtung verfolgt den Ansatz, dass nach Versagen der

Kunststoffdichtungsbahn langfristig die mineralische Dichtschicht die gesamte

Dichtwirkung übernimmt. Da aber bei Versagen der Kunststoffdichtungsbahn auch deren

Schutzfunktion für die mineralische Komponente verloren geht, wird dadurch auch ein

Versagen der mineralischen Dichtschicht wahrscheinlicher.

Durch eine ausreichend mächtige Rekultivierungsschicht können sowohl die Gefahr einer

Beschädigung der Kunststoffdichtungsbahn als auch die Gefahr von Trockenrissen in der

mineralischen Dichtschicht minimiert werden.

Der Regelaufbau bestehend aus mehrlagiger mineralischer Dichtschicht (und evt.

Kunststoffdichtungsbahn), Entwässerungsschicht und Rekultivierungsschicht kam bisher

bei einem Großteil der Deponien sowohl in Österreich, als auch international zum Einsatz.

Dies ist auch auf die gesetzlichen Bestimmungen und die damit verbundene

Rechtssicherheit zurückzuführen. So kommt z.B. eine Erhebung des Geosythetic

Research Institute (Koerner, 2008) zum Ergebnis, dass bei ca. 75 % aller

Hausmülldeponien weltweit eine mineralische Dichtschicht gesetzlich vorgegeben ist.

In den letzten Jahren haben jedoch die hohen Errichtungskosten, die Unsicherheiten in

der langfristigen Funktionsfähigkeit von mineralischer Dichtschicht und

Kunststoffdichtungsbahn sowie die Gefahr einer Trockenstabilisierung des Abfalls dazu

geführt, dass vermehrt Abweichungen vom Regelaufbau projektiert und auch bewilligt

wurden.

4.1.3. Einsatzbereiche und Standortfaktoren

Es gibt aber auch zahlreiche Argumente, die unabhängig von den gesetzlichen

Bestimmungen für den sinnvollen Einsatz des Regelaufbaus sprechen. Dies ist vor allem

die rasche und starke Reduktion der Sickerwasserneubildung, die in dieser Form mit



anderen Systemen nicht oder nur schwer erreicht werden kann. Die damit verbundenen

geringen Entsorgungskosten für das Sickerwasser sind ein gewichtiges finanzielles

Argument für DeponiebetreiberInnen.

Auch wenn ein rascher und effektiver Schutz des Grundwassers durch die sofortige

Unterbindung der Sickerwasserbildung erforderlich ist, kommt der Regelaufbau zum

Einsatz.

Darüber hinaus lassen sich folgende innere und äußere Standortfaktoren definieren, die

den sinnvollen Einsatz des Regelaufbaues maßgeblich bestimmen:

Abfalleigenschaften: ein hohes Schadstoffpotential der Abfälle kann eine sofortige

Abdichtung der Deponie und somit den Regelaufbau erforderlich machen; dabei

sind jedoch die möglichen Setzungen des Abfallkörpers zu berücksichtigen

Niederschlag: bei hohen Niederschlägen kann der Regelaufbau die sinnvollste

Alternative sein, die Sickerwasserneubildung auf das erforderliche Maß von 5 %

des Jahresniederschlages zu reduzieren

Sickerwasserfassung / Schutzgut Grundwasser: Eine mögliche Gefährdung des

Schutzgutes Grundwasser z.B. bei fehlender Sickerwasserfassung kann eine

sofortige Unterbindung der Sickerwasserneubildung erforderlich machen

Deponiegeometrie / Böschungsneigung: Bei Böschungsneigungen über 1:2 kann

die Standfestigkeit einzelner Komponenten des Regelaufbaus gefährdet sein; dies

ist durch einen Standsicherheitsnachweis zu überprüfen

Verfügbarkeit der Materialien (Kies, Lehm, Boden, etc.): Die Treibhausrelevanz

der Herstellung (v.a. durch lange Transportwege) ist zu bedenken. Ist z.B. der

Lehm für eine mineralische Abdichtung in ausreichender Menge und Qualität leicht

verfügbar, kann dies für den Regelaufbau sprechen.

Nachnutzung: Eine Nachnutzung, die eine Versiegelung oder eine Verdichtung

verursacht, oder keinen Bewuchs erlaubt, kann andere Alternativen, wie eine

Wasserhaushaltsschicht oder eine Kapillarsperre unmöglich machen.

4.1.4. Vor- und Nachteile, Kosten

Die Wesentlichen Vorteile des Regelaufbaus sind:

Stand der Technik, viel Erfahrungswerte

Rechtssicherheit für DeponiebetreiberInnen, PlanerInnen und Behörden

Rasche und starke Reduktion der Sickerwasserbildung

Geringe Kosten für die Sickerwasserentsorgung

Kurz- bis mittelfristige Unterbindung des Schadstoffaustrages

Demgegenüber stehen folgende mögliche Nachteile bzw. Einschränkungen:

Rissgefährdung tonmineralischer Dichtschichten durch Austrocknung und

mechanische Beanspruchung

Setzungsempfindlichkeit der Dichtelemente

Relativ hohe Baukosten

Standfestigkeitsproblem bei steileren Böschungen, v.a. beim Flächenfilter und bei

Folien und Vliesen



Mögliche Gefahr einer Trockenstabilisierung des Abfalls bei zu frühem Aufbringen

der Abdichtung und dadurch

o Verlängerung der Nachsorgezeiträume und Verlagerung der Problematik in

die Zukunft

o Verringerung der Gasproduktion und ineffizienter Betrieb der Gaserfassung

und Gasnutzung

Die Kosten für die Herstellung einer Abdeckung nach Regelaufbau sind (wie für alle

Abdecksysteme) beträchtlichen Schwankungen unterlegen und können daher nur als

Größenordnung angegeben werden (gemittelt über verschiedene Angaben aus Literatur

und Praxis). Der Hauptgründe für die Schwankungen liegt in der Verfügbarkeit der

Materialien.

Die Kosten für die Herstellung einer Oberflächenabdeckung nach Regelaufbau mit

Kombinationsdichtung liegen in einer Größenordnung von 50,- bis 70,- €/m2 und teilen

sich wie folgt auf:

Rekultivierungsschicht und Bewuchs: 5,- bis 15,- €/m2

Entwässerungsschicht:

o Flächenfilter: 5,- bis 10,- €/m2

o Entwässerungsbahnen: 3,- bis 5,- €/m2

Schutzvlies: 2,- bis 5,- €/m2

Kunststoffdichtungsbahn: 10,- bis 15,- €/m2

Mineralische Dichtschicht: 15,- bis 25,- €/m2

Ausgleichs- und Gasverteilungsschicht: 5,- bis 10,- €/m2

4.1.5. Wasserhaushalt und Monitoring

Die Dichtwirkung des Regelaufbaus hängt naturgemäß von der Funktionstüchtigkeit der

mineralischen Abdichtung und der Kunststoffdichtungsbahn ab.

Eine Zusammenstellung von Deponie-Testfeldern aus Deutschland (Behling, 2007) zeigt,

dass mit intakten mineralischen Dichtschichten relativ unabhängig von der

Niederschlagsmenge Sickerwassermengen von unter 30 mm/a (bei kf < 5*10-9 m/s)

bzw. unter 10 mm/a (bei kf < 5*10-10 m/s) erreicht werden. Es zeigen sich jedoch auch

bei etlichen Testfeldern (4 von 11) sprunghafte Anstiege der Sickerwassermengen auf

100 bis 200 mm/a aufgrund von Trockenrissen nach einigen Jahren.

Bei alle Testfeldern handelte es sich dabei um rein mineralische Dichtschichten ohne

Kunststoffdichtungsbahnen. Ein größeres Gefälle der Testfelder zeigte keine

Verbesserung, eine mächtigere Rekultivierungsschicht hingegen schon.

Untersuchungen aus den USA (z.B. Albright et al., 2006) zeigen eine Erhöhung des

Durchlässigkeitsbeiwertes bei mineralischen Abdichtungen innerhalb weniger Jahre um

mehrere Zehnerpotenzen. Dies verdeutlicht, dass es durch Austrocknung

tonmineralischer Abdichtungsschichten zu Trockenrissen kommen kann, wodurch die

Abdichtung praktisch unwirksam wird.



Die Ursachen, die die Dichtwirkung reduzieren können, sind im Wesentlichen

Veränderung der Materialeigenschaften aufgrund von:

Frost, Periodische Durchfeuchtung und Austrocknung

Erosion (Wind, Wasser)

Mechanische Beanspruchung durch Bodentiere und Durchwurzelung

Deponiegas

Belastung durch Verformungen und Setzungen der Deponie

Alterungsbedingte Veränderungen der Materialeigenschaften

Ein Teil dieser Ursachen kann durch entsprechende Maßnahmen verhindert oder

zumindest reduziert werden:

Das spätere Aufbringen der Abdeckung, wie es in der Deponieverordnung 2008 für

Kompartimente mit hohen biologisch abbaubaren Anteilen vorgesehen ist, reduziert die

Gefahr der negativen Auswirkungen durch Deponiegas und durch Verformungen und

Setzungen.

Eine ausreichend mächtige Rekultivierungsschicht minimiert die äußeren Einflüsse (Frost,

Austrocknung, Erosion, mechanische Beanspruchung, etc.) auf die Dichtelemente.

Darüber hinaus können folgende Maßnahmen die Lebensdauer der Dichtelemente

verlängern (nach Witt, 2006):

Verwendung von leicht- bis mittelplastischen Böden oder gemischtkörnigen

Bodenmaterialien

Einbau unterhalb des optimalen Wassergehalts der PROCTOR-Kurve reduziert die

Austrocknungsgefahr

Schutz der Abdichtung durch eine mächtige Rekultivierungsschicht mit einem

hohen Wasserspeichervermögen

Einbau einer Wurzelsperre (z.B. Geotextil) oberhalb der Entwässerungsschicht

zusätzlicher Schutz der mineralischen Abdichtung durch eine Sandschicht oder ein

Vlies, keine unmittelbare Auflagerung der Entwässerungsschicht

Für das Monitoring des Wasserhaushalts ist nach Deponieverordnung 2008 für alle

Deponieklassen außer der Bodenaushubdeponie eine Wasserbilanz zu erstellen. Dazu

sind der Niederschlag und die Verdunstungsraten zu messen oder anhand

nächstgelegener Messstationen zu ermitteln, sowie die aus dem Deponiekörper

abfließenden Deponiesickerwassermengen zu messen. Alle Werte sind als

Monatssummen darzustellen.

Die aus dem Deponiekörper austretenden Wassermengen (Sickerwasser) sind als

Prozentsatz der eingetragenen Wassermengen (Niederschläge minus Verdunstung plus

Sickerwasserrückführung) darzustellen. Dieser Prozentsatz muss als Jahresmittelwert

immer unter 5 % liegen. Dieser Grenzwert ist spätestens 5 Jahre nach der Errichtung der

endgültigen Oberflächenabdeckung (Stilllegung) einzuhalten und ab dann jährlich bis

zum Ende der Nachsorge.

Das Neuartige an diesem Ansatz ist, dass auch für den Regelaufbau eine

Funktionskontrolle erforderlich wird. Bisher war dies nicht erforderlich. Die Tatsache,



dass unter langfristigen Praxisbedingungen auch mineralische Dichtschichten und

Kunststoffdichtungsbahnen oft rascher als erwartet Schwachstellen aufweisen, macht

dieses Vorgehen sehr sinnvoll.

4.2. Geosynthetische Tondichtungsbahnen


Geosynthetische Tondichtungsbahnen („Bentonitmatten“) stellen kein eigenständiges

Abdichtungssystem dar, sondern kommen als Alternative zu herkömmlichen

mineralischen Dichtschichten beim Regelaufbau zum Einsatz, daher werden sie an dieser

Stelle behandelt.

Bentonitmatten sind ein industriell vorgefertigtes, mechanisches Verbundsystem. Dabei

wird ein quellfähiger Ton (Bentonit) beidseitig von Geotextilbahnen eingefasst und

mechanisch fixiert (vernadelt, vernäht oder geklebt). Die Bahnen sind in trockenem

Zustand in der Regel zwischen 5 und 10 mm dick. Pro m2 werden zwischen 4 und 10 kg

Bentonit verwendet.

Auf die Anforderungen an die Materialien und an die Verlegung wird an dieser Stelle nicht

näher eingegangen, sondern auf folgende Normen verwiesen:


Teil 1: Anforderungen und Prüfungen“


Teil 2: Verlegung“

In durchfeuchtetem Zustand (gequollen) weisen geosynthetische Tondichtungsbahnen

sehr geringe Durchlässigkeitsbeiwerte von kf ≤ 10-10 m/s auf.

Bei Reststoff- und Massenabfalldeponien ist der Einsatz von zwei übereinander verlegten

Bentonitmatten sinnvoll, da der rechnerische Ersatz von 60 cm mineralischer Abdichtung

durch eine Matte nur schwer zu erreichen ist. Um eine Durchwurzelung der

Bentonitmatten zu vermeiden, kann der Einsatz von Geotextilien als Wurzelsperre

sinnvoll sein.


Materialanforderungen an die Textilien, den Bentonit und deren Verbund, sowie

Anforderungen an die Verlegung der Bahnen gelten als wohl bekannt und normiert (z.B.

oben genannten Normen). Weiters bieten die entsprechende Empfehlung der deutschen

Gesellschaft für Geotechnik (E2-36) und das Arbeitspapier der Bund/Länder-

Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) gute Zusammenfassungen des Wissensstandes.

Offene Fragestellungen bei Bentonitmatten bestehen bzgl. der Alterungsvorgänge und

der daraus resultierenden Minderung der Scherfestigkeit sowie hinsichtlich geeigneter

Schutzmaßnahmen gegen Austrocknung und Durchwurzelung.



In Österreich gibt es etliche Anwendungsbeispiele für den Einsatz von Bentonitmatten als

Teil der Oberflächenabdeckung. So z.B. auf den Deponien Am Ziegelofen (St. Pölten),

Bauer Deponie (Fischamend) und Redlham (Attnang-Puchheim).

Auch in Deutschland werden Bentonitmatten seit über 15 Jahren auf Deponien

eingesetzt. Beim überwiegenden Teil der Anwendungen in Deutschland wurden die

Bentonitmatten als temporäre Oberflächenabdeckung eingesetzt, um in der Phase der

Hauptsetzungen die Dichtwirkung zu erreichen.

Beispiele dafür sind die Deponien Außernzell (LK Deggendorf), Nevern (LK Nordwest-

Mecklenburg), Berndshof (LK Uecker-Randow), Tagewerben (LK Weoßenfels) und Hillern

(LK Soltau-Fallingbostel).

Aber auch als Teil von endgültigen Oberflächenabdeckungen gibt es zahlreiche

Anwendungsbeispiele in Deutschland für Bentonitmatten: u.a. die Deponien Neu

Wulmsdorf (LK Harburg), Großkerbetha (LK Weißenfels), Eichenthal (LK Saale-Orla) und

Dorotheenhof (LK Demmin).


Ein Einsatzbereich von Bentonitmatten ist die Verwendung als temporäre Abdeckung von

Deponien. Da in der ersten Phase nach Stilllegung der Deponie oft noch hohe Setzungen

und Sackungen zu erwarten sind, können Bentonitmatten aufgrund ihrer Verformbarkeit

diese Setzungen besser mitmachen als herkömmliche mineralische Dichtschichten. Für

die Zielsetzung der österreichischen Deponieverordnung bzgl. temporärer Abdeckungen

sind Bentonitmatten jedoch nicht sinnvoll, da sie keinen Wassereintrag ermöglichen.

Bentonitmatten können bei einer endgültigen Oberflächenabdeckung nach Regelaufbau

die 40 bzw. 60 cm starke mineralische Dichtschicht ersetzen. Sie sind einfacher zu

verlegen und dadurch billiger. Auch kann durch ihre geringe Dicke Deponievolumen

gewonnen werden, was v.a. bei geringmächtigen Deponien wichtig sein kann.

Häufig kommen Bentonitmatten auch im Böschungsbereich zum Einsatz. Auch hier sind

die einfache Verlegbarkeit und die Flexibilität bei Übergängen von Vorteil.

Allgemeine Standortfaktoren bei denen Bentonitmatten besonders geeignet oder

ungeeignet sind, lassen sich nicht definieren. Wichtig sind die normgemäße Herstellung

und Verlegung und v.a. ein ausreichender Schutz gegen Austrocknung und

Durchwurzelung.


Der Einsatz von Bentonitmatten bei Oberflächenabdeckungen bietet etliche Vorteile:

Schnelle Verlegung und einfache Handhabung

Geringe Schichtstärke – dadurch Gewinn an Deponievolumen

Schonung von Erdmaterialressourcen

Hohe Dichtwirkung

Setzungsresistenter als mineralische Dichtschichten

Restistenz gegen chemische Beanspruchungen



Demgegenüber sehen Kritiker in Bentonitmatten die negativen Eigenschaften von

mineralischen Dichtungen und von Kunststoffdichtungsbahnen vereinigt (z.B. Bothmann,

2002). Folgende Nachteile werden angeführt:

Mechanische Verletzbarkeit (z.B. durch Durchwurzelung)

Austrockungsempfindlich

Altersbedingte Materialverschlechterung

Reduktion der Dichtwirkung durch Umwandlung von Natrium- in Kalziumbentonit

um bis zu einer Zehnerpotenz

Geringere Sorptionskapazität gegenüber herkömmlichen mineralischen

Dichtschichten

Standsicherheitsgefahr bei steileren Böschungen

Bentonitmatten sind in der Regel billiger als herkömmliche mineralische Dichtschichten.

Während für eine mineralische Dichtschicht mit 15,- bis 25,- €/m2 gerechnet werden

muss, liegen die Kosten für Bentonitmatten in der Größenordnung von 5,- bis 15,- €/m2.

Dieser Unterschied liegt überwiegend im geringeren Arbeitsaufwand und nicht bei den

Materialkosten.


Zum Nachweis der Dichtwirkung von Bentonitmatten wird im Labor in einem

Durchlässigkeitsversuch die Permittivität ermittelt. Dies ist die Wasserdurchlässigkeit

bezogen auf die Dicke der Abdichtung.

Langjährige Feldmessungen an Oberflächenabdeckungen aus Bentonitmatten mit 1,0 bis

1,3 m Überdeckung durch Entwässerungsschicht und Rekultivierungsschicht zeigen je

nach klimatischen Bedingungen eine Sickerwasserneubildung von 5 bis 25 mm/a

(Rettig et al., 2006; Reuter, 2006; Wolfsfeld, 2005). Bei Niederschlagsmengen von

500 mm/a bis 1000 mm/a ergibt das Sickerwasserneubildungsraten von weit unter 5 %.

Erfahrungen aus den USA zeigen, dass mit einer Kombinationsdichtung aus KDB und GTD

in Relation zu allen anderen Systemen, die mit Abstand geringsten Sickerwassermengen

erreicht werden können (Heerten & Koerner, 2008).

Bei Austrocknung kann es aber zu einer deutlichen Reduktion der Dichtwirkung kommen.

Bei ausreichender Überdeckung (Auflast > 20 kPa) wird jedoch von einem zuverlässigen

Selbstheilungsvermögen ausgegangen (Reuter, 2006).

Das Monitoring für einen Aufbau einer Abdeckung mit Bentonitmatte entspricht im

Normalfall jenem eines Regelaufbaues (vgl. Kapitel 4.1.5).

4.3. Kapillarsperre


Eine viel versprechende Abdeckvariante stellt die Kapillarsperre dar. Dabei wird das

einsickernde Niederschlagswasser an einer Schichtgrenze kapillar gehalten und bei

entsprechendem Gefälle lateral abgeführt. Eine Kapillarsperre besteht aus zwei



mineralischen Schichten mit unterschiedlichen Korngrößenverteilungen: eine grobkörnige

Schicht (Kapillarblock) wird überlagert von einer feinkörnigen Schicht (Kapillarschicht).

Aufgrund des Sprungs der Porengrößen an der Schichtgrenze kommt es zu deutlich

höheren Kapillarkräften in der oberen, feinkörnigen Schicht. Das Wasser wird kapillar

gehalten, was zu höheren Wassergehalten und zu einer höheren hydraulischen

Leitfähigkeit (bei ungesättigten Verhältnissen) oberhalb der Schichtgrenze führt.

Dadurch wird das einsickernde Niederschlagswasser am Eindringen in den Kapillarblock

gehindert und über die Schwerkraft aufgrund der Hangneigung lateral abgeführt.

Die Kapillarsperre ist also kein abdichtendes System im herkömmlichen Sinn, sondern

erreicht die Dichtwirkung durch diesen Saugspannungsunterschied. Eine Kapillarsperre ist

in der Regel aus folgenden Schichten (von unten nach oben) aufgebaut:

Ausgleichsschicht

Kapillarblock

Kapillarschicht


Abbildung 4: Aufbau einer Kapillarsperre

Für den Kapillarblock ist ein grobkörniges Material von Grobsand (0,6 – 2 mm) bis

Feinkies (2 – 6,3 mm) zu verwenden. Das verwendete Material muss

verwitterungsbeständig und mechanisch beanspruchbar sein, die Korngrößenverteilung

sollte langfristig stabil sein. Die Mächtigkeit des Kapillarblocks sollte zumindest 20 cm

betragen.

Alternativ zum Kapillarblock kann auch eine Kapillarblockbahn verwendet werden, welche

aus einem 2 cm starken PEHD Abstandsgewebe, werkseitig gefüllt mit geeignetem

Material (z.B. Feinkies) besteht.

Bewuchs

Rekultivierungsschicht, mind. 1 m

Kapillarschicht, mind. 30 cm

Kapillarblock, mind. 20 cm

Ausgleichsschicht, mind. 50 cm

Abfall



Die Kapillarschicht wird aus Feinsand (0,06 - 0,2 mm) oder Mittelsand (0,2 – 0,6 mm)

hergestellt. Der Feinanteil muss möglichst gering (z.B. < 0,1 mm < 8 Gew.-%) und die

Korngrößenverteilung möglichst steil sein (U < 2,5). Es dürfen keine quellfähigen

Bestandteile enthalten sein. Die Schichtdicke muss zumindest 30 cm betragen.

Die gewählte Materialkombination muss die Filterstabilität nach Terzaghi einhalten:

d15 < 4 x D85

d15…Korndurchmesser bei 15 Gew.-% Siebdurchgang im Kapillarblock

D85… Korndurchmesser bei 85 Gew.-% Siebdurchgang in der Kapillarschicht

Für die Materialwahl der Kapillarschicht und des Kapillarblocks sind Kipprinnenversuche

zu empfehlen. Der großtechnische Einbau der Kapillarsperre ist anspruchsvoll und sollte

von erfahrenen Firmen durchgeführt werden. Wird die Schichtgrenze nicht sauber

hergestellt, kann die Dichtwirkung der Kapillarsperre massiv beeinträchtigt sein.

Auch der Einsatz von Bauschutt u.Ä. für Kapillarsperren kann ökonomisch und ökologisch

vorteilhaft sein. Die langfristige Funktionsfähigkeit (v.a. die mechanische und chemische

Stabilität) und mögliche negative Umweltauswirkungen durch die Materialien sind dabei

zu prüfen. Bezüglich der Funktionsfähigkeit gibt es schon gute Erfahrungen mit dem

Einsatz von Bauschuttmaterialien (z.B. Bauer, 1997).

Eine wichtige Rolle übernimmt die Rekultivierungsschicht. Sie muss in der Lage sein,

einsickerndes Niederschlagswasser zu speichern und zum Teil durch Evapotranspiration

wieder abzugeben und das restliche Wasser gleichmäßig über die darunterliegende

Kapillarsperre zu verteilen. Dadurch soll eine Überbelastung und ein möglicher

Durchbruch der Kapillarsperre verhindert werden.

Für die problemlose Ableitung des Wassers aufgrund der Schwerkraft, ist ein

Mindestgefälle von 1:7 notwendig. Bis zu einer Neigung von 1:2,5 ist die Herstellung der

Kapillarsperre kein Problem. Bei steileren Böschungen kann die Standfestigkeit

problematisch werden.

Die Böschungsstandsicherheit ist rechnerisch nachzuweisen, z.B. anhand der Empfehlung

„E 2-7 Gleitsicherheit der Abdichtungssysteme“ der deutschen Gesellschaft für

Geotechnik (GDA).


In Österreich gibt es noch wenig Erfahrung mit Kapillarsperren als Oberflächenabdeckung

von Deponien, in Deutschland jedoch fanden bereits etliche Untersuchungen dazu statt

(z.B. von der Hude, 1999; Kämpf, 1996; Sehrbrock, 2005).

Die Empfehlung der deutschen Gesellschaft für Geotechnik (E2-33) und das

entsprechende Arbeitspapier der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) liefern

gute Zusammenfassungen des Wissensstandes bzgl. Kapillarsperren.

Die grundsätzliche Eignung der Kapillarsperre als Oberflächenabdeckung mit der

Anforderung die Sickerwasserbildung zu minimieren gilt als nachgewiesen. Nach

derzeitigem Wissenstand wird ein Schichtaufbau bestehend aus einer Ausgleichsschicht,



einem 20 cm starken Kapillarblock (Grobsand bis Feinkies), einer 30 cm starken

Kapillarschicht (Feinsand bis Mittelsand) und einer 1 m starken Rekultivierungsschicht

empfohlen. Wesentlich ist die Hangneigung, welche zumindest 1:7 betragen soll.

Bei einem derartigen Aufbau werden mit Kapillarsperren Sickerwassermengen von unter

30 mm/a erreicht. Bei steileren Böschungen und höheren Verdunstungsraten in der

Rekultivierungsschicht werden Sickerwassermengen von unter 10 mm/a erreicht. Schon

die 30 mm/a würden praktisch in ganz Österreich das Erreichen der Vorgabe von 5 %

nach Deponieverordnung 2008 bedeuten.

Forschungsbedarf besteht bei der Dimensionierung, Bemessung und rechnerischen

Simulation des Systems, bei der Langzeitfunktionsfähigkeit sowie bei Gestaltung der

Anschlüsse und Gestaltung bei Einbauten (Sickerschächte und Gasbrunnen).

Anwendungsbeispiele in Österreich für den Einsatz einer Kapillarsperre als

Oberflächenabdeckung gibt es bisher keine. In Deutschland hingegen wurden schon seit

den 90-er Jahren etliche Deponien und Altablagerungen erfolgreich mit Kapillarsperren

abgedeckt. So z.B. die Deponien Karlsruhe, Breinermoor (LK Leer) und Heinersgrund (LK

Bayreuth), sowie die Altdeponien Buchschlag (Offenbach), Rheinfelden (LK Lörrach) und

„Monte Scherbelino“ (Frankfurth a.M.).

Auf der Deponie Breinermoor wurde die Kapillarsperre mit einer Kunststoffdichtungsbahn

kombiniert (von der Hude et al., 1999). Auf der Deponie „Am Lemberg“ (LK Ludwigsburg)

wurde die Kapillarschicht auf ebener Fläche dachförmig profiliert um den lateralen Abfluss

zu erreichen (Tschackert, 2004).


Da für Kapillarsperren eine Mindestneigung erforderlich ist, ist deren Einsatz als

Oberflächenabdichtung vor allem im Böschungsbereich von Deponien sinnvoll.

Der Einsatz einer Kapillarsperre ohne zusätzliches Abdichtungselement ist bei Deponien

mit geringer Gasproduktion möglich. Ist die entstehende Deponiegasmenge in einer

umweltrelevanten Größenordnung, dann ist die Kombination der Kapillarsperre mit

anderen Dichtelementen oder einer Methanoxidationsschicht erforderlich.

Für den sinnvollen Einsatz einer Kapillarsperre an einem bestimmten Standort sind

folgende innere und äußere Standortfaktoren zu überprüfen:

Abfalleigenschaften (i.W. aktuelle Gasbildung und Gasbildungspotential): bei

umweltrelevanter Gasbildung ist die Kapillarsperre alleine keine Option, kann

jedoch in Kombination mit einer Methanoxidationsschicht oder eines zusätzlichen

gasdichten Elementes gut eingesetzt werden

Deponiegeometrie / Böschungsneigung: Ideale Böschungsneigung für eine

Kapillarsperre ist 1:2,5 bis 1:7; bei steileren Böschungen kann die Standsicherheit

gefährdet sein; bei flacheren Böschungen ist der Abfluss nicht gewährleistet

Niederschlag: sehr hohe Niederschläge (auch kurze Starkregenereignisse) können

die Kapillarschicht überlasten und zu Durchbrüchen führen; dies kann durch gute

Ausführung der Rekultivierungsschicht verhindert werden



Parameter, die die Evapotranspiration in der Rekultivierungsschicht beeinflussen

sind zu berücksichtigen: klimatische Faktoren (Globalstrahlung, Temperatur,

Luftfeuchtigkeit und Windstärke), Neigung und Ausrichtung der Deponieböschung

Die Verfügbarkeit der Materialien (Sand, Kies, etc.) beeinflusst die Kosten und

auch die Umweltauswirkungen (v.a. durch lange Transportwege) der

Oberflächenabdeckung wesentlich

Nachnutzung: Eine starke Verdichtung ist sowohl für die Funktion der

Kapillarschicht, als auch der Rekultivierungsschicht zu vermeiden


Der Einsatz einer Kapillarsperre als Oberflächenabdeckung bietet folgende Vorteile:

Starke Sickerwasserminimierung

Unempfindlich gegen Austrocknung

Kostengünstiger als der Regelaufbau

Demgegenüber stehen folgende Nachteile bzw. Einschränkungen:

Bei umweltrelevanter Deponiegasproduktion nur in Kombination mit anderen

Elementen einsetzbar

Bei flachem Gelände (< 1:10) nur mit aufwändiger Profilierung einsetzbar

In Österreich noch keine Erfahrungswerte

Die Herstellungskosten für eine Abdichtung mit Kapillarsperre lassen sich mit 30,- bis

40,- €/m2 abschätzen und teilen sich wie folgt auf:


Evt. Trennvlies: 2,- bis 5,- €/m2

Kapillarschicht: 5,- bis 10,- €/m2

Kapillarblock: 5,- bis 10,- €/m2

Ausgleichsschicht: 3,- bis 5,- €/m2

Sehrbrock (2003) entwickelte ein Konzept mit einer Kunststoffdichtungsbahn zwischen

Kapillarschicht und Kapillarblock und gibt dafür Kosten von 41 €/m2 an.


Grundsätzlich kann bis zum Erreichen der kritischen Wassermenge das gesamte

eindringende Niederschlagswasser seitlich abgeführt werden.

Diese kritische Wassermenge (Leistungsfähigkeit einer Kapillarsperre) wird durch die

maximal mögliche laterale Drainkapazität bestimmt. Dies ist die maximal abführbare

Wassermenge in Liter pro Tag und Böschungsbreite, bevor es zum Durchbruch kommt.

Sie ist abhängig von den Materialeigenschaften von Kapillarblock und Kapillarschicht und

der Böschungsgeometrie. Die laterale Drainkapazität für die gewählten Materialien ist in

Kipprinnenversuchen zu ermitteln. In der Regel werden je nach Böschungsneigung Werte

von 120 l/m*d bis 450 l/m*d erreicht (Sehrbrock, 2005).



Als Faustregel lässt sich angeben, dass bei Böschungsneigungen von 1:3

Böschungslängen von 50 m und bei Böschungsneigungen von 1:7 Böschungslängen von

20 m vollständig entwässert werden können.

Wenn die laterale Drainkapazität einer Kapillarsperre nicht ausreicht, um eine gesamte

Böschungslänge auf einmal zu entwässern, können Querdrainagen eingebaut werden.

Auch wenn die kritische Wassermenge aufgrund außergewöhnlicher

Niederschlagsereignisse erreicht wird, kommt es nur zu einer kurzfristigen Überlastung,

die Kapillarsperre erlangt danach innerhalb kurzer Zeit wieder die volle

Funktionsfähigkeit.

Eine Zusammenstellung von 14 Deponie-Testfeldern mit Kapillarsperren aus Deutschland

(Behling, 2007) zeigt, dass bei ausreichendem Gefälle (> 1:5) Oberflächenabdeckungen

mit Kapillarsperren Sickerwassermengen von < 30 mm/a erreichen. Bei steileren

Böschungen und höheren Verdunstungsraten in der Rekultivierungsschicht werden

Sickerwassermengen von < 10 mm/a erreicht. Bei vergleichsweise geringen Neigungen

(1:10 bis 1:7) sind die Sickerwassermenge mit 40 bis 50 mm/a immer noch relativ

gering. Im Vergleich mit herkömmlichen mineralischen Dichtungen zeigen die

Kapillarsperren in dieser Aufstellung ein deutlich besseres Langzeitverhalten.

Diese Werte verdeutlichen, dass die in der österreichischen Deponieverordnung 2008

geforderte Sickerwasserneubildungsrate mit Kapillarsperren bei ausreichender

Böschungsneigung unabhängig vom Jahresniederschlag (d.h. österreichweit) erreicht

werden kann.

Da es bisher keine Möglichkeit zur rechnerischen Ermittlung der Drainkapazität

bestimmter Materialien gibt, sind Kipprinnenversuche zur Ermittlung der geeigneten

Materialien und zum Nachweis der Funktionsfähigkeit sehr wichtig (z.B.

von der Hude, 1999 oder Berger, 2008).

Für die Ermittlung und Überwachung der Wassermengen, die aus dem Deponiekörper

austretenden ist eine Wasserbilanz zu erstellen. Dazu sind der Niederschlag und die

Verdunstungsraten zu messen oder anhand nächstgelegener Messstationen zu ermitteln,

sowie der Oberflächenwasserabfluss und die Sickerwassermengen zu messen.

4.4. Wasserhaushaltsschicht


Eine weitere viel versprechende Alternative zum Regelaufbau, die unter der

Voraussetzung, dass der 5 % Grenzwert erreicht wird, zulässig ist, ist die sogenannte

Wasserhaushaltsschicht. Dabei wird durch Speicherung des Niederschlagswassers und

entsprechender Verdunstung über den Boden und den Bewuchs der Wassereintrag in die

Deponie derart reduziert, dass keine herkömmliche Abdichtung oder Entwässerung

erforderlich ist.

Die Herausforderung dabei ist die richtige Wahl des Bodenmaterials und des Bewuchses

und ein fachgerechter Einbau.



Eine Wasserhaushaltsschicht ist aus folgenden Schichten aufgebaut (Wimmer et al.,

2006):

Drainschicht, zur homogenen Verteilung des eindringenden Niederschlagswassers

auf den Abfall und zur homogenen Verteilung des aufsteigenden Deponiegases auf

die Rekultivierungsschicht zur Methanoxidation

Rekultivierungsschicht bestehend aus Unterboden und Oberboden zur

Speicherung und Abgabe des Wassers

Bewuchs, standortangepasst, mit hoher Transpirationsleistung

Abbildung 5: Aufbau einer Wasserhaushaltsschicht

Die Gasdrainschicht muss langfristig eine hohe Gasdurchlässigkeit gewährleisten. Ein

Aufbau von 50 cm, grobkörnigem (mind. 16/32), kalkarmen Grobschotter hat sich bisher

bewährt. Oberhalb der Drainschicht ist der Einbau eines Trennvlieses sinnvoll, um das

Einschwemmen von Feinteilchen zu verhindern.

In Deutschland kommt teilweise unterhalb der Wasserhaushaltsschicht eine

Kunststoffdichtungsbahn zum Einsatz, um die erforderliche Sickerwasserminimierung zu

erreichen, wobei auf die Entwässerung und die Böschungsstabilität zu achten ist.

Die Wasserhaushaltsschicht muss langfristig eine ausreichende Speicherkapazität

gewährleisten. Dazu sind eine Mächtigkeit von insgesamt 2 bis 2,5 m und eine hohe

Bewuchs (Strauch-, Baumbewuchs)

Oberboden, 30 - 50 cm

Unterboden, 150 – 170 cm

Trennvlies

Gasdrainschicht, 50 cm

Abfall



Wasserspeicherfähigkeit des Materials des Unterbodens von mindestens 200 mm pro

Meter Bodenmächtigkeit erforderlich.

Der Oberboden sollte folgenden Anforderungen entsprechen (Wimmer et al., 2006):

Mächtigkeit: 30 bis 50 cm

Sandig – schluffig (Grobanteil (> 2mm) < 20 Masse-%)

Wasserleitfähigkeit: 10 bis 50 cm/d

Humusgehalt: > 3 Masse-%

pH-Wert: 6 bis 8

Elektrische Leitfähigkeit: < 500 µS/cm

Kationenaustauschkapazität: > 80 % Ca, > 5 % Mg, > 2 % K, < 1 % Na

C:N-Verhältnis: 10:1 bis 15:1

An den Unterboden werden folgende Ansprüche gestellt:

Mächtigkeit: 150 bis 170 cm

Schluff, Lehm, Lössboden

Wasserleitfähigkeit: 1 bis 10 cm/d

Karbonatanteil: 1 bis 15 Masse-%

Humusgehalt: < 0,5 Masse-%

Elektrische Leitfähigkeit: < 100 µS/cm

Kationenaustauschkapazität: > 80 % Ca, > 5 % Mg, > 2 % K, < 1 % Na

Bei der Aufbringung des Substrates ist darauf zu achten, dass es zu wenig Verdichtungen

kommt, da diese den Grob- und Mittelporenanteil verringern und somit sowohl die

Wasserspeicherfähigkeit, als auch die erforderliche Gaswegigkeit für die Methanoxidation

vermindern würden. Außerdem behindert eine zu starke Verdichtung das

Wurzelwachstum und die Wuchskraft der Pflanzen, was sich negativ auf die

Transpirationsleistung auswirkt.

Soll die Wasserhaushaltsschicht auch methanoxidierende Funktion übernehmen, sind

zusätzlich noch folgende Kriterien einzuhalten, welche im Kapitel 4.5 noch näher

beschrieben werden:

Humusgehalt > 5 Masse-%

Luftgefüllte Poren bei Wasserkapazität: 15 – 20 Vol%

Generell sind für eine Wasserhaushaltsschicht eher feinkörnige Materialien erforderlich

und für eine Methanoxidationsschicht eher grobkörnige. Jedoch kann in der Regel ein

sandig-schluffiges Bodenmaterial mit Anteilen an stabiler Organik beiden Anforderungen

entsprechen. Es handelt sich auch um zeitlich versetzte Prozesse: in der ersten Phase

(z.B. als temporäre Abdeckung) steht die Methanoxidation im Vordergrund und ein

Wassereintrag ist erwünscht. In weiterer Folge nimmt die Gasbildung ab und die

Minimierung der Sickerwasserbildung tritt in den Vordergrund. Durch natürliche Setzung

und Konsolidierung der Rekultivierungsschicht, durch Bodenverbesserung und durch das

Aufbringen eines geeigneten Bewuchses, kann diesen zeitlich versetzten Anforderungen

entsprochen werden.



Für den Bewuchs sollten lokale Pflanzen Verwendung finden. Als Endstufe der Begrünung

ist idealerweise ein Baumbestand mit einer Strauchschicht vorzusehen. Pappeln sind

aufgrund der hohen Wasseraufnahmeraten, des schnellen Wachstums sowie der raschen

Wurzelwachstumsraten gut geeignet (Aitchinson, 2003). Weiden bieten ähnliche Vorteile

wie Pappeln und sind gut einsetzbar. Robinien, Eichen und Kiefern besitzen hohe

Verdunstungsleistungen, ihre tiefen Wurzeln sind jedoch zu beachten.


Zum Thema Wasserhaushaltsschichten wurden bereits etliche Untersuchungen

durchgeführt: In Österreich z.B. am AIT - Austrian Institute of Technology

(Reichenauer, 2001; Wimmer et al., 2006) oder am Institut für Kulturtechnik und

Bodenwasserhaushalt des Bundesamtes für Wasserwirtschaft (z.B. Schmid, 2006).

Auch International gab es im letzten Jahrzehnt einige große Forschungsvorhaben zu

Wasserhaushaltsschichten: So z.B. in den USA (Albright et al., 2004; Benson et al.,

2002; Dwyer et al., 2000; Dwyer, 2003) und in Deutschland (Egloffstein, 2008; Melchior,

2005; Bönecke, 2001). Zum Nachweis der Wirksamkeit von Wasserhaushaltsschichten

wurde in Deutschland ein Forschungsvorhaben zur Validierung und Anpassung des

Simulationsmodells HELP für deutsche Verhältnisse durchgeführt (Berger et al., 1998).

Als gut erforscht gelten die Anforderungen an das Material und an den Aufbau. Nach

derzeitigem Wissensstand wird mit einem Schichtaufbau, bestehend aus 30 bis 50 cm

Gasverteilungsschicht (grobkörnig, kalkarm), 150 bis 170 cm Unterboden, 30 bis 50 cm

Oberboden und einem Bewuchs aus Strauch- und Baumbestand unter kontinental

geprägten mitteleuropäischen Klimabedingungen bei einem Jahresniederschlag von bis zu

900 mm eine Sickerwasserbildungsrate von unter 10 % erreicht. Es herrscht die Meinung

vor, dass die nach Deponieverordnung geforderten 5 % nur bei Niederschlägen bis ca.

700 mm möglich sind.

Weiterer Forschungsbedarf besteht v.a. hinsichtlich der langfristigen Entwicklung. Es wird

zwar davon ausgegangen, dass sich die Funktionsfähigkeit mit der Zeit verbessert,

langfristige Daten dazu gibt es bisher jedoch keine. Ein wichtiger Punkt ist auch die Frage

nach dem geeigneten Schichtaufbau, der die beiden Funktionen Wasserhaushalt und

Methanoxidation optimal verbindet.

Für die zukünftige Anwendung der Wasserhaushaltsschicht in der Praxis wären die

folgenden beiden Entscheidungshilfen wünschenswert:

Eine Österreichkarte mit der Darstellung der Regionen in denen mit

Wasserhaushaltsschichten die Sickerwasserneubildungsrate von < 5 % erreicht

werden kann. Dies würde Planer und Behörden helfen einzuschätzen, ob eine

Wasserhaushaltsschicht überhaupt in Frage kommen kann.

Bodendreiecke mit der Darstellung, welche Böden bei bestimmten Bedingungen

generell geeignet sind. Dies würde Deponiebetreiber und deren Planer bei der

Wahl eines geeigneten Bodenmaterials helfen.

In Österreich gibt es bisher in der Praxis nur ein Anwendungsbeispiel, bei dem eine

Wasserhaushaltsschicht ohne ein darunterliegendes Abdichtungselement als endgültige



Oberflächenabdeckung ausgeführt wurde: Bei der Baurestmassendeponie „Langes Feld“

wird eine Schicht aus 2 bis 2,5 m Erde aus einem Vererdungsprozess als

Wasserhaushaltsschicht aufgebracht. Bei einigen weiteren Deponien gibt es

Überlegungen dazu (z.B. NUA-Deponie Waidhofen/Thaya).

International gibt es etliche Beispiele für den Einsatz von Wasserhaushaltsschichten:

In Deutschland wurden z.B. die Deponien Wannsee (Berlin) und Eckerkoppel (Hamburg)

mit Wasserhaushaltsschichten ohne zusätzliches Abdichtungselement abgedeckt.

In den USA wurden schon seit Anfang der 90-er Jahre etliche Wasserhaushaltsschichten

mit Baumvegetation auf Deponien ausgeführt (z.B. Deponie Lakeside).


Hauptziel einer Wasserhaushaltsschicht ist die Reduktion der Sickerwasserneubildung auf

das erforderliche Maß, nicht aber die völlige Abdichtung des Deponiekörpers. Dadurch

kommt es zu einem Zutritt von Niederschlagswasser in den Deponiekörper, wodurch der

mikrobielle Abbau der organischen Substanzen im Abfall ermöglicht bzw. beschleunigt

wird. Dies bedeutet aber auch, dass es zur Neubildung von kontaminiertem Sickerwasser

kommen kann.

Der Einsatz der Wasserhaushaltsschicht ist vor allem sinnvoll,

in niederschlagsarmen Gebieten (z.B. Ostösterreich), wo die Anforderungen an die

Sickerwasserneubildungsrate (< 5%) erreichbar sind

bei Deponien mit hohen Anteilen organisch abbaubarer Abfälle, bei denen eine

temporäre Abdeckung erforderlich ist

wenn keine akute Gefährdung des Grundwassers durch kontaminiertes

Sickerwasser besteht

Folgende innere und äußere Standortfaktoren sind für den sinnvollen Einsatz einer

Wasserhaushaltsschicht zu überprüfen:

Niederschlag: bei sehr hohen Niederschlägen reicht die Speicherfähigkeit und die

Evapotranspiration nicht aus, um die erforderliche Dichtwirkung zu erzielen

Klimatische Faktoren (Globalstrahlung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und

Windstärke) sowie die Neigung und die Ausrichtung der Deponieböschung

beeinflussen die Verdunstung

Deponiegeometrie / Böschungsneigung: Mit Wasserhaushaltsschichten sind in der

Regel steilere Böschungen als beim Regelaufbau möglich; jedoch auch hier ist bei

Neigungen > 1:2 der Standfestigkeitsnachweis von großer Wichtigkeit;

Böschungsneigungen erhöhen den Oberflächenwasserabfluss und beeinflussen

somit die Wasserbilanz positiv;


Schutzgutes Grundwasser durch die Sickerwasserbildung ist zu prüfen

Die Verfügbarkeit der Materialien (Kies, Boden, etc.) beeinflusst die Kosten und

die Umweltauswirkungen (v.a. durch lange Transportwege) der




Nachnutzung: Bei einer Nachnutzung, die eine erhebliche Verdichtung der

Abdeckschicht oder eine Versiegelung der Fläche erfordert, ist eine

Wasserhaushaltsschicht nicht möglich. Der Bewuchs ist wesentlicher Teil des

Systems – dies ist bei der Nachnutzung zu berücksichtigen.


Eine Wasserhaushaltsschicht bietet gegenüber anderen Abdecksystemen folgende

wesentlichen Vorteile:

Einfaches, natürliches System

Wenig Betriebs- und Wartungsaufwand (geringer Aufwand zur Bewuchspflege,

keine Entwässerungseinrichtungen, etc.) und dadurch langfristig kostengünstig

Langfristige Funktionsfähigkeit, da Beeinträchtigungen der Dichtwirkung durch

mechanische Beanspruchung (Setzungen, etc.) kaum zu befürchten sind

Kombination von Methanreduktion und Wasserhaushaltsoptimierung möglich

Offenes System, daher keine Trockenstabilisierung des Abfalls

Ressourcenschonung durch den Einsatz von Bodenaushub oder Erde


Gesetzliche Anforderungen (5 % Grenzwert) in niederschlagsreichen Gebieten

schwer oder gar nicht zu erreichen

Mehrere Jahren bis zur vollen Wirksamkeit erforderlich

Monitoringaufwand (siehe unten)

Nachnutzungseinschränkungen

Die Kosten für eine Wasserhaushaltsschicht lassen sich mit 30,- bis 50.- €/m2

abschätzen, die sich wie folgt aufteilen:

Oberboden und Bewuchs: 5,- bis 15,- €/m2

Unterboden: 10,- bis 25,- €/m2

Trennvlies: 2,- bis 5,- €/m2


Bei Wasserhaushaltsschichten spielt die Verfügbarkeit des Bodenmaterials eine große

Rolle. Allgemeingültige Angaben zu Herstellungskosten lassen sich daher nur schwer

abschätzen. Durch den Einsatz von Bodenaushub oder Erde können die Kosten deutlich

gesenkt werden. Dabei sind die Anforderungen der Deponieverordnung 2008 (Anhang 3)

zu berücksichtigen.


Die Dichtwirkung des Systems und damit die zu erwartenden Sickerwassermengen sind

im Wesentlichen von folgenden Parametern abhängig:

Bodeneigenschaften und Mächtigkeit

Bewuchs

Niederschlag, Verdunstung und Oberflächenwasserabfluss



Über die erreichbare Dichtwirkung gibt es zahlreiche Untersuchungen und

unterschiedliche Angaben in der Literatur:

Nach Wimmer et al. (2006) kann in Gebieten mit Klimabedingungen entsprechend einem

kontinental geprägten mitteleuropäischen Raum durch Wasserhaushaltsschichten (mit

Gehölz bepflanzt) bei Niederschlagsmengen bis zu 900 mm eine Sickerwasserbildung von

unter 10 % des Niederschlages erreicht werden.

Auch Gomiscek (1999) ermittelte in Lysimeterversuchen mit einem Erde-Kompost-

Gemisch und einem raschwüchsigen Bewuchs eine Sickerwasserneubildungsrate von

unter 10 % des Niederschlages (bei NS = 700 mm).

Egloffstein & Burkhardt (2007) geben an, dass die Sickerwasserneubildungsraten von

unter 10 % in Gebieten mit Niederschlägen über 650 mm/a nicht erreicht werden

können. Wolfsfeld & Arlt (2004) ermittelten in Lysimetern eine

Sickerwasserneubildungsrate von 15 % (bei 100 mm Bodenschicht) bzw. 6 % (bei

200 mm Bodenschicht).

Ergebnisse eines Forschungsprojektes aus den USA („Alternative Cover Assessment

Project - ACAP)“ zeigen, dass die Leistungen von Wasserhaushaltsschichten an ariden,

semiariden und subhumiden Standorten mit denen konventioneller mehrlagiger

Oberflächenabdichtungen vergleichbar sind. An humiden Standorten jedoch konnten sie

das Ziel, die Sickerwassermenge effektiv zu reduzieren, nicht erreichen (Albright et al.,

2004). An humiden Standorten wurden mit Wasserhaushaltsschichten (Baumbewuchs)

Sickerwasserraten von 10 bis 18 % erreicht.

Für das Monitoring der Funktionsweise der Wasserhaushaltsschicht hat nach

Deponieverordnung 2008 die Messung der maßgeblichen Parameter in-situ zu erfolgen.

Das bedeutet, dass die geforderte Sickerwasserneubildungsrate von unter 5 % des

Jahresniederschlages durch Einbau und Betrieb von Lysimetern oder Druckpotential- und

Wassergehaltssensoren (Tensiometer) nachzuweisen ist.

Als Lysimeter können abgedichtete Versuchsfelder mit mehreren Metern Seitenlänge oder

kleinere Gefäße ( 1 m mit Kippwaage) zum Einsatz kommen. Wichtig ist, dass einfache

Systeme, mit wenig Betriebs- und Wartungsaufwand zum Einsatz kommen um eine

möglichst lange Funktionsfähigkeit zu gewährleisten.

Wertvolle Hinweise zur Herstellung von Lysimetern finden sich auf der Homepage der

österreichischen „Arbeitsgruppe Lysimeter“ (http://www.lysimeter.at) und in der

entsprechenden Empfehlung der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (E5-07).

Durch Tensiometer kann das Beobachtungsnetz verdichtet werden und die Sicherheit bei

Ausfall eines Systems erhöht werden. Bei kleineren Deponien können die Sensoren auch

anstelle der Lysimeter verwendet werden. Die Tensiometer werden im untersten Bereich

der Wasserhaushaltsschicht eingebaut und messen Wassergehalt und Saugspannung.

Aus den Veränderungen kann die Wassermenge abgeleitet werden, die an der Meßstelle

nach unten aussickert. Ist die Saugspannung höher als die Feldkapazität, wird das

Wasser entgegen der Schwerkraft gehalten und es kommt zu keiner Sickerwasserbildung.



Die klimatischen Größen für den Wasserhaushalt (Niederschlag, Temperatur, etc.) sollten

direkt auf der Deponiefläche gemessen werden. Werden nähergelegene Meßstationen

herangezogen, ist die Übertragbarkeit dieser Werte zu überprüfen.

Das Monitoring wird idealerweise von einer unabhängigen Stelle durchgeführt, oder

zumindest von einer unabhängigen Stelle überprüft.

Weiters muss schon im Vorhinein ein Projekt vorgelegt werden, in dem die geforderte

Sickerwasserminimierung durch Vorversuche und Modellrechnungen nachgewiesen wird.

Der Nachweis durch Vorversuche kann erfolgen durch:

Ermittlung der Wasserspeicherfähigkeit des Bodens

Ermittlung der Wasserleitfähigkeit des Bodens

Ermittlung der Wirksamkeit des Gesamtsystems in Lysimetern

Der Nachweis durch Modellrechnungen kann mittels speziell für die Simulation von

Deponieoberflächenabdeckungen entwickelten Programmen erfolgen, wie z.B.:

Wasserhaushaltsmodell HELP (Hydrologic Evaluation of Landfill Performance)

Wasserhaushaltsmodell BOWAHALD (Bodenwasserhaushalt von Halden),

oder anhand von allgemeinen Bodenwasserhaushaltsmodellen (z.B. HYDRUS, UNSAT-H).

In der deutschen GDA-Empfehlung „E2-30 Modellierung des Wasserhaushalts der

Oberflächenabdichtungssysteme“ wird das HELP-Modell empfohlen. Das HELP-Modell liegt

in einer deutschen Weiterentwicklung vor (Berger, 2002). Mit dem Modell können alle

wichtigen Wasserhaushaltsgrößen für Abdecksysteme abgeschätzt werden.

Eine deutsche Untersuchung (Berger, 1998) zeigt eine gute Übereinstimmung der

gemessenen und der berechneten Werte bei den maßgeblichen Prozessen wie

Verdunstung, Versickerung und Speicherung im Boden. Wimmer et al. (2006) hingegen

erreichten keine befriedigende Übereinstimmung beim Vergleich der mittels HELP

prognostizierten Sickerwassermengen mit real gemessenen Felddaten. Hier besteht

sicher noch Forschungsbedarf, v.a. bezüglich einer exakteren Bestimmung der

Eingangsparameter und einer Verbesserung der Algorithmen der Modellrechnung.

Die Ergebnisse aus Modellrechnungen können gute Richtwerte liefern, die exakteren

Aussagen sind jedoch aus Vorversuchen und in weiterer Folge v.a. aus dem

Betriebsmonitoring zu erzielen.

4.5. Methanoxidationsschicht


Methanoxidationsschichten sind Oberflächenabdeckungen, mit der Hauptfunktion,

geeignete Lebensbedingungen für methanoxidierende Mikroorganismen zu schaffen.

Dabei wird Methan von den Mikroorganismen im aeroben Milieu zu Kohlenstoffdioxid und

Wasser, sowie Wärme und Biomasse umgewandelt:

CH4 + 2O2 => CO2 + 2H2O + Energie



Durch diesen natürlichen Prozess wird das Methan des ausströmenden Deponiegases

innerhalb der Oberflächenabdeckung auf ein umweltverträgliches Maß reduziert.

Die Mikroorganismen benötigen für diesen Prozess:

Methan und Sauerstoff

Wasser und Nährstoffe

Geeignete Umgebungstemperatur

Eine Methanoxidationsschicht ist in der Regel wie folgt aufgebaut:

Gasverteilungsschicht, mit einer hohen Gasdurchlässigkeit, um das Deponiegas

homogen auf die darüber liegende Oxidationsschicht zu beaufschlagen

Oxidationsschicht, in der die Lebensbedingungen der methanotrophen

Mikroorganismen optimiert und möglichst konstant gehalten werden

Abbildung 6: Aufbau einer Methanoxidationsschicht

Die hohe Wirksamkeit einer Methanoxidationsschicht wird durch die geringe

Flächenbelastung (aufgrund der großen Fläche) erreicht. Wesentliche Voraussetzung

dafür ist, dass das Gas gleichmäßig auf die Methanoxidationsschicht beaufschlagt wird.

Dazu ist eine Gasverteilungsschicht unumgänglich. Diese muss langfristig eine hohe

Gasdurchlässigkeit gewährleisten. Ein Aufbau von 50 cm, grobkörnigem (mind. 16/32),

kalkarmen Grobschotter hat sich bisher bewährt.

Eine Möglichkeit besteht im Einsatz von Recyclingmaterialien (z.B. Bauschutt) als

Gasverteilungsschicht. Dabei ist der Nachweis der langfristigen Funktionsfähigkeit (v.a.

der physikalischen und chemischen Stabilität der Materialien) von großer Bedeutung und

mögliche negative Umweltauswirkungen durch die Materialien sind zu prüfen.

Bewuchs

Oxidationsschicht, mind. 1,2 m

Gasverteilungsschicht, 50 cm

Abfall



Die Oxidationsschicht selbst sollte aus grobkörnigen, strukturstabilen Substraten mit

hohem Anteil stabiler organischer Substanz aufgebaut sein und folgende Anforderungen

erfüllen (Huber-Humer et al., 2008):

ausreichende Gaspermeabilität, damit Luftsauerstoff von oben und Methan von

unten in die Schicht eindringen kann

die Zumischung von stabilem Strukturmaterial, wie z.B. Holzhäcksel erhöht die

Gaspermeabilität langfristig

hohe Anteile organischer Substanz, wegen der positiven Wirkung auf

Wasserspeicherfähigkeit und Luftporenvolumen

ausreichende Reife der organischen Substanz

keine Hemmstoffe, wie z.B. Ammonium oder Nitrit

Die besten Erfahrungen wurden bisher mit Oxidationsschichten bestehend aus reifen

Komposten mit ausreichendem Anteil an Strukturmaterial gemacht. Komposte verfügen

über eine hohe Strukturstabilität, eine hohe Wasserspeicherfähigkeit, eine gute

Nährstoffverfügbarkeit und eine hohe Wärmespeicherfähigkeit. Durch diese

Eigenschaften kommen Komposten den Anforderungen der Mikroorganismen entgegen.

Die Mindestdicke der Oxidationsschicht sollte beim Einbau 1,2 m betragen. Damit ist

gewährleistet, dass nach natürlichen Setzungs- und Konsolidierungsprozessen eine

langfristige Mächtigkeit von zumindest einem Meter bestehen bleibt. Die Maximalhöhe ist

dadurch beschränkt, dass in die gesamte Oxidationsschicht Sauerstoff eindringen sollte.

In Abhängigkeit des verwendeten Materials, ist das bis 2 – 2,5 m gewährleistet. Darüber

hinaus bestimmt auch die Art der Bepflanzung die erforderliche Mächtigkeit.


Der Einsatz der mikrobiellen Methanoxidation in Biofiltern, Methanoxidationsfenstern und

Methanoxidationsschichten zur Reduktion von Deponiegasemissionen wird seit mehr als

einem Jahrzehnt in Österreich und international intensiv erforscht.

In Österreich wurden Untersuchungen u.a. am Institut für Abfallwirtschaft der Universität

für Bodenkultur (Huber-Humer, 2004) am Institut für Bodenforschung der Universität für

Bodenkultur, (Watzinger et al., 2005), am AIT Austrian Institute of Technology

(Reichenauer, 2001), sowie von der Niederösterreichischen Umweltschutzanstalt NUA

(Amann, 2006) durchgeführt.

Internationale Forschungsaktivitäten zu Methanoxidationsschichten finden u.a. in

Deutschland (Gebert, 2006; Felske, 2003), in Dänemark (Kjeldsen et al., 2007;

Scheutz et al., 2004) und in den USA (Bogner et al., 2005) statt. Derzeit laufen z.B.

große Projekte in Deutschland (MiMethox) und in Dänemark (Biocover).

Als mittlerweile gut erforscht gelten die Anforderungen an die verwendeten Materialien

und an den Aufbau der Methanoxidationsschicht. Auch über die erreichbaren Abbauraten

bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen gibt es etliche Untersuchungen.

Nach derzeitigem Wissensstand wird mit einem Schichtaufbau, bestehend aus 30 bis

50 cm Gasverteilungsschicht und 100 bis 150 cm Oxidationsschicht aus einem Gemisch



aus reifem Kompost (hohe Anteile stabiler organischer Substanz) mit Strukturmaterial

(hohe Gaspermeabilität) bei durchschnittlichen österreichischen Klimabedingungen

ganzjährig eine Methanfracht von 25 kg CH4/m2a problemlos abgebaut. Die maximale

Flächenbelastung, die in der Regel bei idealen Bedingungen noch vollständig abgebaut

werden kann liegt bei ca. 60 kg CH4/m2a. Diese Werte bedeuten, dass bei

durchschnittlichen Bedingungen der Methangrenzwert nach Deponieverordnung für

temporäre Abdeckungen (siehe 2.1.1) auch bei Deponien mit relevanter Gasbildung

problemlos eingehalten werden kann.

Weiterer Forschungsbedarf besteht beim Nachweis der Methanoxidation im Feld und den

dafür erforderlichen Messungen, sowie bei den Kombinationsmöglichkeiten mit anderen

Abdeckungselementen (wie z.B. Kapillarsperren, Wasserhaushaltsschicht) im Hinblick auf

die gesetzlich erforderliche Sickerwasserminimierung.

Anwendungsbeispiele für den erfolgreichen Einsatz von Methanoxidationsschichten gibt

es etliche. In Österreich wurden bisher 3 Deponien der Niederösterreichischen

Umweltschutzanstalt mit Methanoxidationsschichten aus Klärschlammkomposten

abgedeckt (Tulln, St. Valentin und Ameis). Dabei wurden die Abdeckschichten temporär

auf ca. 20 Jahre bewilligt. Die Methanoxidationsraten liegen bei allen 3 Deponien

großteils über 90 %. Eine weitere Altablagerung in Braunau wurde ebenfalls vollflächig

mit einer Methanoxidationsschicht abgedeckt und bei mehreren Deponien wurden

Methanoxidationsfenster installiert (Amstetten, Pausendorf, Oberaich).

International gibt es etliche große Forschungsprojekte mit Versuchsfeldern, aber

großflächige Anwendungsbeispiele gibt es bisher noch kaum.


Hauptzweck einer Methanoxidationsschicht ist die Reduktion der Methanemission. Daher

ist der Einsatz einer solchen Oberflächenabdeckung bei Deponien sinnvoll, deren

Gasproduktion noch umweltrelevante Methanemissionen verursacht, aber eine

energetische Nutzung des Gases nicht mehr möglich oder sinnvoll ist.

Die untere Grenze der relevanten Gasbildung wird von Huber-Humer et al. (2008) mit ca.

3 kg CH4/m2a angegeben. Die obere Grenze stellen die verfahrensabhängigen Werte für

Methanfracht und Methankonzentration zur energetischen Nutzung des Gases dar. Wird

eine Methanoxidationsschicht zusätzlich zu einer aktiven Entgasung eingesetzt gilt diese

obere Grenze natürlich nicht.

Idealer Einsatzbereich einer Methanoxidationsschicht ist die erste Phase nach der

Schließung einer Deponie mit hohen Anteilen organischer Abfälle in Form von temporären

Abdeckungen. Dabei kann die Methanemission stark reduziert werden und ausreichend

Wasser in den Deponiekörper eindringen um die Deponiegasproduktion zu forcieren.

Dies kann auch zusätzlich zu einer aktiven Entgasung sinnvoll sein, um die

Deponiegasproduktion zu fördern und gleichzeitig die Restemissionen zu minimieren.

Auch in Kombination mit In-Situ Aerobisierungsmaßnahmen kann eine

Methanoxidationsschicht sinnvoll sein. Dadurch kann der Wassergehalt für den aeroben

Abbau optimiert werden und Restemissionen reduziert werden.



Folgende innere und äußere Standortfaktoren sind entscheidend für den sinnvollen

Einsatz einer Methanoxidationsschicht:

Abfalleigenschaften (i.W. aktuelle Gasbildung und Gasbildungspotential): eine

geringe Gasbildung macht eine Methanoxidation überflüssig; bei einer sehr hohen

Gasbildung ist eine energetische Nutzung sinnvoller

Deponiegeometrie / Böschungsneigung: Böschungen bis 1:2,5 sind in der Regel

kein Problem; bei steileren Böschungen kann die Standsicherheit gefährdet sein;

Niederschlag: sehr hohe Niederschläge können die Gaspermeabilität negativ

beeinflussen; sehr geringe Niederschläge können zur Austrocknung der

Abdeckschicht und damit zum Erliegen der Methanoxidation führen

Temperatur: sehr niedrige Temperaturen über längere Zeiträume können die

mikrobielle Aktivität negativ beeinflussen


Schutzgutes Grundwasser durch die Sickerwasserbildung ist zu prüfen

Die Verfügbarkeit der Materialien (Kies, Kompost, etc.) beeinflusst die Kosten und

auch die Umweltauswirkungen (v.a. durch lange Transportwege) der


Nachnutzung: Bei einer Nachnutzung, die eine erhebliche Verdichtung der

Abdeckschicht oder eine Versiegelung der Fläche erfordert, ist eine

Methanoxidationsschicht nicht sinnvoll


Der Einsatz von Methanoxidationsschichten bietet etliche Vorteile:

Einfaches, natürliches System

Wenig Betriebs- und Wartungsaufwand

Ideal einsetzbar als temporäre Abdeckung

Ressourcenschonung durch den Einsatz von Bodenaushub oder Kompost


Gesetzliche Anforderungen (Sickerwasserneubildungsrate) ohne zusätzliches

Dichtelement nur schwer zu erreichen

Monitoringaufwand


Bisherige Erfahrungswerte für die Herstellungskosten von Methanoxidationsschichten mit

Gasverteilungsschicht und Oxidationsschicht aus Kompost und Strukturmaterial liegen bei

20 bis 30.- Euro pro m2 und teilen sich wie folgt auf:

Oxidationsschicht und Bewuchs: 15,- bis 25,- €/m2


Die Kosten liegen damit deutlich unter jenen eines herkömmlichen Aufbaues mit Dicht-

und Entwässerungselement und auch unter jenen einer Wasserhaushaltsschicht. Jedoch

stellt die Methanoxidationsschicht mit diesem Aufbau noch keine endgültige

Oberflächenabdeckung dar, wodurch es noch zu zusätzlichen Kosten kommt.




Methanoxidationsschichten werden ohne zusätzliches Dichtelement ausgeführt. Daher

dringt eine bestimmte Menge an Niederschlagswasser in den Deponiekörper ein.

Dies kann einerseits in Form einer temporären Abdeckschicht genützt werden um

ausreichend Wasser zum mikrobiellen Abbau organischer Abfälle in den Deponiekörper zu

bringen. Andererseits kann bei endgültigen Abdeckungen die Ausführung derart erfolgen,

dass die Sickerwasserneubildungsrate minimiert wird:

Bei Ausführung der Methanoxidationsschicht ähnlich einer Wasserhaushaltsschicht (hohes

Wasserspeichervermögen, Bewuchs mit hoher Transpirationsleistung, etc.) kann die

Sickerwasserneubildungsrate in Ostösterreich (mit NS < 700 mm/a) auf < 5 % des

Jahresniederschlages reduziert werden.

In niederschlagsreicheren Gegenden, wenn die 5 % nicht erreicht werden, können z.B.

Drainagerohre in die Gasverteilungsschicht eingelegt werden, oder die

Gasverteilungsschicht kann in Form einer Kapillarsperre (und damit als Dichtelement

gegenüber Wasser) ausgeführt werden.

Beim Einlegen von Drainagerohren in die Gasverteilungsschicht ist darauf zu achten, dass

kein Gas durch diese Rohre entweichen kann. Dies kann z.B. durch die Ausgestaltung

eines Siphons erreicht werden.

Die Kombination von Kapillarsperre und Methanoxidationsschicht erscheint sehr sinnvoll,

da sich dabei zwei natürliche Systeme in ihrer Wirkung hinsichtlich Gas und Wasser

ergänzen. Untersuchungen in Deutschland (Berger, 2008) zeigen gute Resultate beim

Einsatz dieser Kombination auf einer großmaßstäblichen Versuchsanlage.

Die Leistungsfähigkeit bzgl. des Methanabbaus hängt stark von den verwendeten

Materialien und dem Aufbau ab. Bei guter Ausführung der Methanoxidationsschicht

können bei durchschnittlichen österreichischen Klimabedingungen ganzjährig

Methanfrachten von 25 kg CH4/m2a problemlos abgebaut werden.

Dies entspricht (bei einer Schütthöhe von 15 m) ungefähr einer Deponiegasproduktion

von 5 m3 Deponiegas pro Tonne Abfall und Jahr, was der durchschnittlichen

Gasproduktion einer älteren Hausmülldeponie entspricht. Sind vorbehandelte MBA-

Materialien oder teilweise inerte Abfälle abgelagert ist der Wert noch geringer.

Die maximale Flächenbelastung, die in der Regel unter idealen Bedingungen noch

vollständig abgebaut werden kann, liegt bei ca. 60 kg CH4/m2a. Dies entspricht ungefähr

der Gasproduktion jüngerer Deponien mit hohen Anteilen unvorbehandelter organischer

Abfälle.

Für das Monitoring zur Überprüfung der Methanoxidationsschicht wird im Leitfaden zur

Methanoxidation (Huber-Humer et al., 2008) folgendes empfohlen:

Abnahmeprüfung über das erste Jahr:

o Qualitative Methanmessung mittels FID, 4 x pro Jahr (20 x 20 m Raster)

o Quantitative Methan- und CO2-Messungen (mittels Trichter, Messkammern

oder Messtunnel), 2 x pro Jahr



Laufendes Monitoring, 1 x pro Jahr

o FID-Rastermessung, 30 x 30 m

o Bei Bedarf, basierend auf den Ergebnissen der FID-Rastermessungen

Methanmassenstrom-Bestimmungen

o Kontrollpegel für tiefengestaffelte Temperatur- und

Gaskonzentrationsmessungen (CH4, O2, CO2) in der Abdeckschicht

o Feststoffuntersuchungen (Bodenbohrer/Schlagsonden), alle 5 - 10 Jahre;

Mineralisierungsverlauf (GV, TOC, AT4), Nährstoffsituation (N, P, K, Ca)

und Luftporenvolumen (Stechzylinder, Wassergehalt)

Bei kleinen und sehr schwach gasenden Deponien kann das Monitoringprogramm

reduziert werden. Bei Methanoxidationsfenstern ist das Programm zu intensivieren.

Für die Einhaltung des Grenzwertes von 5 kg CH4/m2a für die temporäre Abdeckung

werden lt. Deponieverordnung 2008 vierteljährlich Messungen der Methankonzentration

(FID-Rasterbegehung) und anfänglich gleichzeitig Messungen der Methanfracht (z.B.

Haubenmessungen) vorgeschlagen.

Aus diesen gesetzlichen Vorgaben und aus den oben genannten fachlichen Vorgaben ist

standortbezogen das erforderliche und sinnvolle Monitoringprogramm festzulegen.

Weiters sind schon in der Planungsphase folgende Vorerhebungen und Vorversuche

durchzuführen (Huber-Humer et al., 2008):

Erhebung der Gasemissionssituation der Deponie

Untersuchung der Methanoxidationskapazität des verwendeten Substrates

Untersuchung der Luftdurchlässigkeit des verwendeten Substrates

Das Monitoring bzgl. des Wasserhaushaltes wird wie bei der Wasserhaushaltsschicht

mittels In-Situ Messungen mit Lysimeter und Sonden (siehe Kapitel 4.4.5) und Erstellung

einer Wasserbilanz durchgeführt.



5. Temporäre Oberflächenabdeckungen

5.1. Ausgangssituation

Wie in Kapitel 2.1.1 ausgeführt, sieht die österreichische Deponieverordnung 2008 zur

Steuerung des Wasserhaushaltes und zur Steigerung des Deponiegaserfassungsgrades in

der Stilllegungsphase bei Deponien mit hohen Anteilen biologisch abbaubarer Abfälle eine

temporäre Abdeckung vor.

Beim Begriff der temporären Oberflächenabdeckung ist zu berücksichtigen, dass darunter

in Deutschland und in Österreich unterschiedliche Ansätze verstanden werden:

In Deutschland wird mit temporären Abdeckungen das Ziel verfolgt, die erste Phase nach

Stilllegung, bis zum Abklingen der Hauptsetzungen durch setzungsunempfindliche

Abdeckungen zu überbrücken. D.h. es steht die Überbrückung der Hauptsetzungen im

Vordergrund und nicht eine Optimierung des Wasserhaushaltes. Dafür werden häufig

Dichtelemente (z.B. Bentonitmatten) verwendet.

In Deutschland gibt es dazu einige Untersuchungen und ein Arbeitspapier „Temporäre

Oberflächenabdeckungen“ der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA). Diese

Untersuchungen haben jedoch mit den Intentionen der österreichischen

Deponieverordnung, mit einer durchlässigen Abdeckung den Wasserhaushalt zu steuern,

wenig gemeinsam. Über die temporären Oberflächenabdeckungen, so wie sie die

österreichische Deponieverordnung vorsieht, gibt es keine Untersuchungen und auch

keine Erfahrungswerte.

Die Wichtigsten offenen Fragen in diesem Zusammenhang sind:

Gestaltung der temporäre Abdeckschicht

Übergang zur endgültigen Abdeckung.

Beide Fragen hängen stark vom Niederschlag und anderen standortbezogenen Faktoren

ab und sind daher nicht allgemeingültig zu beantworten.

5.2. Ausführung

Die Ausführung der temporären Abdeckung verlangt primär eine Optimierung bzgl.

Wasserhaushalt und Methanoxidation.

Die Anforderungen denen die Abdeckung gerecht werden muss, sind:

Methanemission über die Oberfläche < 5 kg CH4/m2*a

Genügend Wasserinfiltration zur Aufrechterhaltung bzw. Steigerung des

anaeroben (evt. aeroben) Abbaus

Beide Anforderungen sind z.B. mit gut ausgeführten Methanoxidationsschichten zu

erreichen. Die Herausforderung ist jedoch, eine Lösung zu entwickeln, bei der der

Übergang zur endgültigen Abdeckung möglichst wirtschaftlich bei Einhaltung aller

ökologischen, fachlichen und gesetzlichen Anforderungen erfolgen kann.



Dazu wurden im Rahmen dieser Studie die folgenden Lösungsansätze diskutiert. Diese

Auflistung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sondern soll primär als

Denkanstoß dienen, um für einzelne Deponiestandorte individuelle Lösung zu erarbeiten.

Auch Kombinationen der verschiedenen Varianten können sinnvoll sein, um z.B. bei

Haldenschüttungen den unterschiedlichen Anforderungen im Böschungsbereich und im

Plateaubereich gerecht zu werden.

5.2.1. Lösungsansatz 1

Die temporäre Oberflächenabdeckung erfolgt in Form einer ca. 1 m mächtigen

Wasserhaushaltsschicht mit Gasverteilungsschicht und Grasbewuchs, die ausreichend

Wasser infiltriert (z.B. 10 – 15 % NS) und in der Lage ist durch Methanoxidation den

Methangrenzwert von < 5 kg CH4/m2*a zu erreichen (siehe Abbildung 7).

Dazu müssen die Bodeneigenschaften den Anforderungen der Wasserhaushaltsschicht

(Wasserhaltekapazität, etc.) und jenen der Methanoxidation (Organikanteil,

Gaspermeabilität etc.) ausreichend entsprechen. Es kann z.B. ein Gemisch aus

feinkörnigem Bodenaushubmaterial (Feinsand-Schluff) und Kompost (und evt.

grobkörnigem anorganischem Strukturmaterial) verwendet werden.

Abbildung 7: Aufbau der temporären und endgültigen Oberflächenabdeckung für Lösungsansatz 1

Bewuchs (Gras)

Oberboden, 20 cm


Trennvlies

Gasdrainschicht, 30 – 50 cm

Ausgleichsschicht/Abfall




Trennvlies



Endgültige AbdeckungTemporäre Abdeckung



Nach Abklingen der Hauptsetzungen bzw. nach max. 20 Jahren erfolgt die

Umfunktionierung der temporären zur endgültigen Abdeckung durch Erhöhung der

Mächtigkeit der Wasserhaushaltsschicht auf 2 bis 2,5 m. Dazu wird der Bewuchs und die

oberste Bodenschicht entfernt und eine zusätzliche Bodenschicht mit der erforderlichen

Mächtigkeit aufgebracht. An der Oberfläche wird ein Bewuchs mit hoher

Transpirationsleistung aufgebracht.

Die, für die endgültige Abdeckung erforderlichen In-Situ Meßeinrichtungen (Lysimeter,

Sensoren) werden schon in die temporäre Abdeckung integriert. Dies verhindert spätere

aufwändige Umbauarbeiten und ermöglicht es, die Wirksamkeit der temporären

Abdeckung hinsichtlich des Wasserhaushaltes zu überprüfen und daraus Erkenntnisse für

die später aufzubringende zweite Bodenschicht (erforderliche Mächtigkeit,

Bodeneigenschaften) zu gewinnen.

Voraussetzung für diese Lösung ist, dass die Materialien der temporären Abdeckung

(Boden und Gasverteilungsschicht) den Qualitätsanforderungen entsprechen, um als

endgültige Abdeckung auf der Deponie verbleiben zu dürfen (siehe Kapitel 5.3.2).

Hauptfaktoren für den sinnvollen Einsatz dieser Lösung sind ein relativ geringer

Niederschlag (bis zu ca. 700 mm/a) und die Verfügbarkeit eines geeigneten Bodens.

Die wesentlichen Vorteile sind:

Die temporäre Abdeckung (inkl. Gasverteilungsschicht) kann auf der Deponie

verbleiben und in die endgültige Abdeckung integriert werden

Einfaches und natürliches Gesamtsystem

Langfristige Funktionsfähigkeit

Langfristig wenig Betriebs- und Wartungsaufwand


Gesetzliche Anforderung für die endgültige Abdeckung (Sickerwasser < 5 %) in

niederschlagsreichen Gebieten schwer oder gar nicht zu erreichen

In-Situ Messungen erforderlich


Die Kosten für diese Variante lassen sich insgesamt mit 40,- bis 70,- €/m2 abschätzen,

die sich wie folgt aufteilen:

Temporäre Abdeckung:





Zusätzlicher Aufwand für die endgültige Abdeckung:





Die Verfügbarkeit der Materialien spielt dabei eine große Rolle, die Kosten lassen sich

daher nur schwer abschätzen. Diese Lösung liegt aber insgesamt mit temporärer und

endgültiger Abdeckung in derselben Größenordnung wie eine endgültige Abdeckung nach

Regelaufbau ohne temporäre Abdeckung.


Die temporäre Oberflächenabdeckung erfolgt in Form einer 2 bis 2,5 m mächtigen

Wasserhaushaltsschicht mit Gasverteilungsschicht und Grasbewuchs, die wiederum in der

Lage ist, ausreichend Wasser zu infiltrieren und durch Methanoxidation den

Methangrenzwert zu erreichen (siehe Abbildung 8).

Der Übergang zur endgültigen Oberflächenabdeckung erfolgt durch Verbesserung der

Evapotranspirationsleistung der Wasserhaushaltsschicht. Bei geeigneter Bodenauswahl

und guter Ausführung geschieht dies einerseits mit der Zeit automatisch (durch

Verbesserung der Wasserhaltekapazität) und kann andererseits durch späteres

Aufbringen eines entsprechenden Bewuchses zusätzlich verstärkt werden (zur Erhöhung

der Transpiration).


Diese Vorgehensweise ist nur möglich, wenn die Sickerwasserneubildungsrate schon bei

der temporären Abdeckung relativ gering ist, da sonst bei der endgültigen Abdeckung die




Trennvlies




Bewuchs (Gras)



Trennvlies





erforderlichen 5 % nicht erreicht werden können. Dies bedeutet, dass bei der temporären

Abdeckung relativ wenig Wasser in den Deponiekörper gelangt. Daher ist es wichtig, den

Wassergehalt der abgelagerten Abfälle möglichst gut im Vorhinein zu ermitteln und im

Betrieb über die Entwicklung der Gassituation zu überwachen, um eine

Trockenstabilisierung der Abfälle zu vermeiden.

Voraussetzung ist auch für diesen Lösungsansatz, dass die Materialien der temporären

Abdeckung (Boden und Gasverteilungsschicht) den Qualitätsanforderungen entsprechen,

um auf der Deponie verbleiben zu dürfen (siehe Kapitel 5.3.2).

Hauptfaktoren für den sinnvollen Einsatz dieser Lösung sind wiederum ein relativ

geringer Niederschlag (bis zu ca. 700 mm/a) und die Verfügbarkeit eines geeigneten

Bodenmaterials. Weiters muss der Wassergehalt im Deponiekörper vor Aufbringen der

temporären Abdeckung hoch genug sein um den Abbau nicht zu hemmen, da in Relation

zu anderen Varianten weniger Wasser infiltriert wird.

Die wesentlichen Vorteile dieser Vorgehensweise sind:

Die temporäre Abdeckung (inkl. Gasverteilungsschicht) kann auf der Deponie

verbleiben und wird zur endgültigen Abdeckung

Der Aufwand für die Herstellung der endgültigen Abdeckung ist gering

Kostengünstig, da im Wesentlichen nur ein Bauschritt erforderlich ist

Einfaches und natürliches Gesamtsystem

Langfristige Funktionsfähigkeit

Langfristig wenig Betriebs- und Wartungsaufwand


Gesetzliche Anforderung für die endgültige Abdeckung (Sickerwasser < 5 %) in

niederschlagsreichen Gebieten schwer oder gar nicht zu erreichen

Relativ geringer Wassereintrag bei der temporären Abdeckung

In-Situ Messungen erforderlich

Monitoringaufwand


Die Kosten für diese Variante lassen sich mit 35,- bis 55.- €/m2 abschätzen, die sich wie

folgt aufteilen:







Evt. neuer Bewuchs: 5,- €/m2

Da keine wesentlichen Bauschritte für die endgültige Abdeckung mehr erforderlich sind,

ist dies die kostengünstigste aller Varianten, wobei wiederum die Verfügbarkeit der

Materialien die Kosten maßgeblich beeinflusst.




Die temporäre Oberflächenabdeckung erfolgt in Form einer ca. 1 m mächtigen

Rekultivierungsschicht mit Gasverteilungsschicht, die ausreichend Wasser infiltriert und

in der Lage ist durch Methanoxidation den Methangrenzwert zu erreichen.

Der Übergang zur endgültigen Abdeckung erfolgt durch Entfernung der

Rekultivierungsschicht und Aufbringung der endgültigen Oberflächenabdeckung in Form

einer herkömmlichen Abdeckung mit Oberflächendichtung und Entwässerung. Dabei kann

die Entwässerung als Flächenfilter oder mit Drainagebahnen ausgeführt werden und für

die Kombinationsdichtung können herkömmliche mineralische Dichtschichten oder

Bentonitmatten verwendet werden (siehe Abbildung 9).


Die Gasverteilungsschicht der temporären Abdeckung kann bei entsprechenden

Qualitätskriterien (siehe Kapitel 5.3.2) verbleiben und für die endgültige Abdeckung

verwendet werden.

Auch das Material der Rekultivierungsschicht kann bei entsprechenden Qualitätskriterien

für die endgültige Abdeckung verwendet werden. Dazu muss die Schicht entfernt und im

Deponiebereich zwischengelagert werden. Nach einer Untersuchung und ggf. einer

Aufbereitung des Materials (z.B. Homogenisieren, Sieben) kann das Material für die

abschließende Rekultivierungsschicht des Regelaufbaus verwendet werden.

Bewuchs (Gras)

Rekultivierungsschicht 100 cm

Trennvlies




Bewuchs

Rekultivierungsschicht, mind. 50 cm

Entwässerungsschicht alsFlächenfilter (oder Drainagebahn)

Schutzschicht, VliesKunststoffdichtungsbahn

Mineralische Dichtschichtmehrlagig, 60 cm





Wird das Material nur für die temporäre Abdeckung verwendet, gibt es bzgl. der

Materialwahl gem. Deponieverordnung nur die Vorgabe, dass es zu keiner

Umweltbeeinträchtigung kommen darf und dass kein Restmüllkompost verwendet werden

darf.

Es sind keine In-Situ Messungen in der Abdeckschicht erforderlich, der Nachweis des 5 %

Grenzwertes erfolgt durch Erfassung aller Wasserbilanzgrößen.

Dieser Lösungsansatz wird sinnvollerweise in niederschlagsreichen Gebieten (ab ca.

700 mm/a) zum Einsatz kommen, in denen eine Wasserhaushaltsschicht die 5 % nicht

erreicht. Weiters können die starke Reduktion der Sickerwasserneubildung bei der

endgültigen Abdeckung und die damit verbundenen geringen Entsorgungskosten für das

Sickerwasser für diese Variante sprechen.

Auch wenn die geplante Nachnutzung eine Versiegelung oder eine Verdichtung notwendig

macht oder keinen Bewuchs erlaubt, kann diese Variante sinnvoll sein.


Stand der Technik, viel Erfahrungswerte

Gesetzliche Anforderungen für die endgültige Abdeckung (Sickerwasser < 5 %)

auch in niederschlagsreichen Gebieten zu erreichen

Geringe Kosten für die Sickerwasserentsorgung in der Phase der endgültige

Abdeckung

Keine In-Situ Messungen erforderlich

Keine Nachnutzungseinschränkungen aufgrund der endgültigen Abdeckung


Vollständiger „Umbau“ zur endgültigen Abdeckung erforderlich

Hohen Baukosten

Begrenzte Lebensdauer der Dichtelemente der endgültigen Abdeckung

Möglicherweise Entsorgung der temporären Abdeckung erforderlich

Die Kosten für diese Variante sind relativ hoch und lassen sich insgesamt mit 60,- bis

90,- €/m2 abschätzen, die sich wie folgt aufteilen:







Entwässerungsschicht: 3,- bis 10,- €/m2







Die temporäre Oberflächenabdeckung erfolgt wie bei Lösungsansatz 3 in Form einer ca.

1 m mächtigen Rekultivierungsschicht mit Gasverteilungsschicht.

Der Übergang zur endgültigen Oberflächenabdeckung erfolgt durch Entfernung der

Rekultivierungsschicht und Aufbringung der endgültigen Oberflächenabdeckung in Form

einer Kapillarsperre mit Rekultivierungsschicht. Dabei wird die Sickerwasserminimierung

durch die Kapillarsperre erreicht und das Restmethan wird in der Rekultivierungsschicht

oxidiert.


Die Gasverteilungsschicht der temporären Abdeckung kann bei entsprechenden

Eigenschaften als Kapillarblock für die endgültige Abdeckung verwendet werden. Das

Material der Rekultivierungsschicht kann wie bei Lösungsansatz 3 entweder für die

Rekultivierungsschicht der endgültigen Abdeckung verwendet werden, oder vollständig

entfernt werden.

Es sind keine In-Situ Messungen in der Abdeckschicht erforderlich, der Nachweis des 5 %

Grenzwertes erfolgt durch Erfassung aller Wasserbilanzgrößen.

Da für die Kapillarsperre eine Mindestneigung (1:7) erforderlich ist, ist diese Variante vor

allem in Hangbereichen von Deponien sinnvoll einsetzbar.

Die Sickerwasserminimierung funktioniert mit Kapillarsperren sehr gut, daher ist der

Einsatz in niederschlagsreichen Gebieten (ab ca. 700 mm/a) und bei relevanten

Entsorgungskosten für das Sickerwasser sinnvoll.

Bewuchs (Gras)

Rekultivierungsschicht 100 cm

Trennvlies




Bewuchs

Rekultivierungsschicht,mind. 1 m

Kapillarschicht, mind. 30 cm

Trennvlies

Kapillarblock, mind. 20 cm





Gesetzliche Anforderung für die endgültige Abdeckung (Sickerwasser < 5 %) auch

in niederschlagsreichen Gebieten zu erreichen

Geringe Kosten für die Sickerwasserentsorgung in der Phase der endgültige

Abdeckung


Unempfindlich gegen Austrocknung und gegen Setzungen

Kostengünstiger als der Regelaufbau


Vollständiger „Umbau“ zur endgültigen Abdeckung erforderlich

Bei flachem Gelände (< 1:10) nur mit aufwändiger Profilierung einsetzbar

In Österreich noch wenig Erfahrungswerte

Möglicherweise Entsorgung der temporären Abdeckung erforderlich


Die Kosten lassen sich insgesamt mit ca. 40,- bis 60,- €/m2 abschätzen, die sich wie folgt

aufteilen:




Ausgleichs- und Gasverteilungsschicht (später Kapillarblock): 10,- bis 15,- €/m2



Evt. Trennvlies: 2,- bis 5,- €/m2

Kapillarschicht: 5,- bis 10,- €/m2


Die temporäre Oberflächenabdeckung erfolgt in Form einer herkömmlichen Abdeckung

mit Oberflächendichtung und Entwässerung oder einer Wasserhaushaltsschicht, mit der

die Sickerwasserneubildungsrate von 5 % schon von Beginn an erreicht wird.

Die erforderliche Wasserzufuhr in den Deponiekörper erfolgt durch technische

Bewässerungseinrichtungen (Rohre, Lanzen, etc.) unterhalb der Oberflächenabdeckung,

z.B. in der Gasverteilungsschicht oder direkt im Abfallkörper. Die Einhaltung des

Methangrenzwertes wird durch die aktive Gaserfassung und Behandlung erreicht.

Dadurch werden die gesetzlichen Anforderungen an die temporäre Abdeckung bzgl.

Wasserhaushalt und Methangrenzwert erfüllt.

Der Übergang zur endgültigen Abdeckung erfolgt durch Beendigung der

Bewässerungsmaßnahmen. Die Rohre o.Ä. verlieren ihre Funktion und verbleiben im

Deponiekörper.

Zu berücksichtigen ist dabei jedenfalls, dass es durch die frühe Aufbringung der

endgültigen Abdeckung zu Setzungsproblemen bei den Bewässerungseinrichtungen und



den Abdichtungselementen kommen kann. Wichtig ist, den Wassergehalt der

abgelagerten Abfälle möglichst gut im Vorhinein zu bestimmen und im Betrieb zu

überwachen, um eine Trockenstabilisierung der Abfälle zu vermeiden.

Die verwendeten Materialien müssen von Anfang an den Qualitätskriterien für die

endgültige Abdeckung entsprechen.

Auch dieser Lösungsansatz wird sinnvollerweise in niederschlagsreichen Gebieten (ab ca.

700 mm/a) zum Einsatz kommen, in denen eine Wasserhaushaltsschicht die 5 % nicht

erreicht. Auch wenn die geplante Nachnutzung eine Versiegelung oder eine Verdichtung

notwendig macht oder keinen Bewuchs erlaubt, kann diese Variante sinnvoll sein.


Die temporäre Abdeckung entspricht schon der endgültige Abdeckung und kann

daher vollständig auf der Deponie verbleiben

Stand der Technik, viel Erfahrungswerte bzgl. der Abdeckung

Gesetzliche Anforderung für die endgültige Abdeckung (Sickerwasser < 5 %) auch

in niederschlagsreichen Gebieten zu erreichen


Keine Nachnutzungseinschränkungen aufgrund der endgültigen Abdeckung


Hohe Baukosten

Gefahr von Setzungsschäden durch frühe Aufbringung der endgültigen Abdeckung

Es besteht die Gefahr, dass die Bewässerungseinrichtungen nicht lange genug

funktionsfähig sind

Begrenzte Lebensdauer der Dichtelemente der endgültigen Abdeckung

Die Kosten lassen sich insgesamt mit 50,- bis 80,- €/m2 abschätzen, die sich wie folgt

aufteilen:


Entwässerungsschicht: 3,- bis 10,- €/m2




Bewässerungseinrichtungen: 5,- bis 15,- €/m2




5.3. Anforderungen

Die aufgezeigten Lösungsansätze werden im folgenden Kapitel auf die Einhaltung der

Anforderungen gemäß Deponieverordnung 2008, Anhang 3, Punkt 6.1 (a – h) hin

beleuchtet und diskutiert.

5.3.1. Vorversuche

Die Funktionsweise der temporären Oberflächenabdeckung hinsichtlich des Wasser- und

Deponiegashaushaltes ist mittels entsprechender Gutachten darzulegen,

erforderlichenfalls durch Lysimeterversuche.

Hinsichtlich des Wasserhaushaltes kann die Funktionsweise durch Vorversuche und/oder

durch Modellrechnungen nachgewiesen werden.

Das vorgesehene Material wird auf folgende Eigenschaften hin untersucht (vgl. Leitfaden

zu Wasserhaushaltsschichten, Wimmer et al., 2005):

Ermittlung der Wasserspeicherfähigkeit des Bodens durch Ermittlung der

Saugspannungs-/Wassergehaltsbeziehung mittels Druckmembran (ÖNORM L

1063) und Berechnung der nutzbaren Feldkapazität. Alternativ kann die

Ermittlung der Wasserkapazität, und daraus eine Abschätzung der

Wasserspeicherfähigkeit erfolgen.

Ermittlung der Wasserleitfähigkeit des Bodens im Stechzylinder ÖNORM L 1065

oder einer gleichwertigen Methode.

Bestimmung allgemeiner Bodencharakteristika wie Korngrößenverteilung (ÖNORM

L 1061), Humusanteil (ÖNORM L 1080), Gesamtstickstoff (ÖNORM L 1095), pH-

Wert (ÖNORM L 1083), Carbonat (ÖNORM L 1084), pflanzenverfügbares Kalium

und Phosphor (ÖNORM L 1087 und ÖNORM L 1088) sowie

Kationenaustauschkapazität (ÖNORM L 1086).

Der Nachweis erfolgt mittels Bestimmung der Wasserhaushaltsgleichung oder durch

Modellrechnungen mittels spezieller Software, wie z.B. HELP oder BOWAHALD.

Die Funktionsweise hinsichtlich Deponiegashaushalt kann erfolgen durch:

Direkte Ermittlung der Methanoxidationskapazität des vorgesehenen Materials im

Labor in Säulenversuchen (vgl. Huber-Humer et al., 2008).

Indirekte Ermittlung der Methanoxidationskapazität des vorgesehenen Materials

durch Bestimmung der wichtigen Bodeneigenschaften, wie Luftporenvolumen,

Korngrößenverteilung, Wasserhaltekapazität, Atmungsaktivität, organischer

Kohlenstoff, Gesamtstickstoff, Ammonium, Nitrat und Nitrit. Sind alle Parameter in

einem für die Methanoxidation geeigneten Bereich, kann von einer bestimmten

Methanoxidationskapazität ausgegangen werden (vgl. Huber-Humer et al., 2008).

Durch zusätzliche Ermittlung der aktuellen Gasbildung und des

Gasbildungspotentials (Probenahme und Laborversuche oder Abschätzung anhand

der Deponie-Input-Daten) kann der gesamte Deponiegashaushalt dargestellt

werden.



5.3.2. Qualität des Materials

Die Qualität des Materials der temporären Oberflächenabdeckung muss jedenfalls so

beschaffen sein, dass es unter Berücksichtigung der oberflächlichen Lage zu keinen

Umweltbeeinträchtigungen kommt. Restmüllkompost darf nicht verwendet werden.

Für die temporäre Abdeckung gibt es prinzipiell nur diese Regelung, dass es zu keiner

Umweltbeeinträchtigung kommen darf und dass kein Restmüllkompost verwendet werden

darf. Entspricht das Material diesen Vorgaben gem. Deponieverordnung 2008 gilt auch

eine Beitragsbefreiung gem. Altlastensanierungsgesetz 2008.

Sollen die Materialien der temporären Oberflächenabdeckung nicht entfernt, sondern für

die endgültige Oberflächenabdeckung weiter verwendet werden, ist dies nur erlaubt,

wenn gem. Deponieverordnung 2008 folgende Kriterien eingehalten werden:

Bodenaushubmaterial muss den Spezifizierungen 29 bis 32 der SN 31411 der

ÖNORM S2100 : 2005 entsprechen (Grenzwerte gem. BAWP 2006)

Künstlich hergestellte Erden unter Verwendung von bodenfremden Bestandteilen

müssen dem Typ E2 oder E3 entsprechen (Grenzwerte gem. BAWP 2006)

Für Bodenaushubmaterial sind die im Kapitel 2.1.1, Tabelle 1 dargestellten

Grenzwerte einzuhalten (TOC, Stickstoff, Phosphor, etc.).

Bei Erden sind zusätzlich zu diesen Grenzwerten noch die im Kapitel 2.1.1,

Tabelle 2 dargestellten Werte einzuhalten (Tongehalt, Wassergehalt bei

Feldkapazität, etc.).

Für eine Wasserhaushaltsschicht (wie in Lösungsansatz 1 und 2) sind

Abweichungen für den Parameter TOC und Gesamtphosphor zulässig, wofür ein

Nachweis durch ein Gutachten zu erbringen ist. Dabei darf der TOC 5 % und der

Phosphor 0,18 % über die gesamte Schicht betragen.

Bei der Verwendung von Kompost ist den Qualitätsanforderungen der

Kompostverordnung 2001 zu entsprechen. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass

kein Hausmüll oder hausmüllähnliche Abfälle (einschließlich Abfälle aus der MBA)

als Ausgangsmaterial verwendet werden dürfen, und dass bei einer

Aufbringungsmenge von > 400 t/ha innerhalb von 10 Jahren den

Qualitätsanforderungen der Qualitätsklasse A+ zu entsprechen hat.

Diese Mengenbegrenzung gilt jedoch nicht für Kompost, der als Mischkomponente

zur Erdenherstellung verwendet wird. Dabei hat der Kompost der Qualität A (bei

landwirtschaftlicher Nutzung) oder der Qualität B (bei nicht landwirtschaftlicher

Nutzung) und die daraus resultierende Erde den Anforderungen des

Bundesabfallwirtschaftsplans 2006 zu entsprechen.

5.3.3. Methangrenzwert

Eine temporäre Oberflächenabdeckung muss in Verbindung mit sonstigen

Entgasungsmaßnahmen geeignet sein, gasförmige Emissionen aus dem Deponiekörper

auf maximal 5 kg CH4/(m2*a) zu begrenzen. Dieser Wert ist als Mittelwert über alle

Messpunkte des Methanmassenstroms einzuhalten, wobei Einzelwerte nicht mehr als

10 kg CH4/(m2*a) betragen dürfen (hot spots, Linienquellen etc.).



In den beschriebenen Lösungsansätzen 1 bis 4 sind temporäre Abdeckungen vorgesehen,

die bei fachgerechter Ausführung (mit den in Kapitel 4.5 dargestellten

Methanoxidationskapazitäten) den geforderten Grenzwert von 5 kg CH4/(m2*a)

erreichen. Beim Lösungsansatz 5 wird die Begrenzung der Methanemissionen durch die

abdichtende Wirkung der Abdeckung bei gleichzeitiger aktiver Gaserfassung und

Entsorgung erreicht.

Die Einhaltung dieses Methangrenzwertes ist spätestens im zweiten Jahr nach

Aufbringung der temporären Oberflächenabdeckung und in weiterer Folge jährlich bis

zum Aufbringen der endgültigen Oberflächenabdichtung nachzuweisen; als geeignete

Messmethode für diesen Nachweis ist insbesondere folgende Vorgehensweise anzusehen:

Durchführung von vierteljährlichen FID-Rasterbegehungen und gleichzeitig Messungen

des Methanmassenstroms mit validierten Methoden.

Für diesen Nachweis können FID-Messungen für die Methankonzentration und

Haubenmessungen oder Tunnelmessungen für den Methanmassenstrom, wie sie im

Leitfaden zur Methanoxidation (Huber-Humer et al, 2008) beschrieben sind, Verwendung

finden. Zeitpunkt und Intervall der Messungen des Massenstroms kann in Abhängigkeit

der Ergebnisse der FID-Messungen erfolgen.

Die Ausführung einer Gasverteilungsschicht ist zwingend.

Sowohl die gleichmäßige Beaufschlagung der Abdeckung durch Deponiegas zur

Methanoxidation als auch die homogene Verteilung von infiltriertem Niederschlagswasser

auf den Deponiekörper (für den anaeroben bzw. aeroben Abbau) ist von großer

Bedeutung. Daher ist diese Forderung sehr sinnvoll.

Da die Gasverteilungsschicht zwingend Bestandteil der temporären Abdeckung ist, gilt

auch hier die Beitragsbefreiung. Wird die Gasverteilungsschicht jedoch auch in die

endgültige Oberflächenabdeckung integriert, gilt die Beitragsbefreiung nicht mehr.

5.3.4. Wasserhaushaltsdaten

Die Ermittlung der Daten gemäß den §38 und 39 der Deponieverordnung ist während des

Bestandes der temporären Oberflächenabdeckung an die Erfordernisse des Einzelfalles

anzupassen, sodass insbesondere aussagekräftige Daten zur Beschreibung des

Wasserhaushaltes des betreffenden Deponieabschnittes erhalten werden.

In diesem Zusammenhang stellt sich zunächst die Frage, wie der Wasserhaushalt

gesteuert werden soll, d.h. wie hoch der Wassergehalt im Deponiekörper ist und welche

Wassermenge zusätzlich infiltriert werden soll.

Das Wasserangebot ist ein limitierender Faktor des biologischen Abbaus. Wassergehalte

im Abfall unter 20 % FM sind problematisch, unter 10 % FM steht in den meisten Fällen

der Abbau völlig still. Die Obergrenze stellt die Wassersättigung dar, bei der der

Gastransport gehemmt wird.

Der optimale Wassergehalt wird von der maximalen Wasserhaltekapazität (wkmax)

beeinflusst und liegt in der Regel zwischen 25 und 40 % FM bzw. zwischen 60 und

90 % wkmax. Die Untergrenze liegt bei ca. 15 % FM (30 bis 35 % von wkmax), die



Obergrenze stellt die maximale Wasserhaltekapazität dar (100 % wkmax), welche bei

Abfallfeststoffen Werte zwischen 35 und 50 % FM erreicht.

Sind die Abfälle deutlich zu trocken, ist eine große Menge Niederschlagswasser

erforderlich, um den Wassergehalt entscheidend anzuheben. So bringt z.B. ein

Wassereintrag von 15 % des Niederschlages eine jährliche Erhöhung des Wassergehaltes

um ca. 2 % (Modelldeponie: Fläche = 20.000 m2, Mächtigkeit = 10 m,

Feuchtdichte = 1,5 t/m3, Wassergehalt = 30 % FM, Niederschlag = 700 mm/a).

Entscheidend ist eine möglichst homogene Verteilung des infiltrierten Wassers auf den

Deponiekörper. Besonders problematisch sind horizontale Schichten im Deponiekörper

mit geringerer Durchlässigkeit aufgrund des lagenweisen Einbaus der Abfälle. Die

vorhandenen Sickerwasserdaten (Menge und Zusammensetzung) können auf die

Ausbildung von bevorzugten Wegigkeiten hinweisen.

Auch im Böschungsbereich kann das Einbringen des Wassers schwierig sein, da der

Abfallkörper zumeist eine geringere Durchlässigkeit aufweist als die darüber liegende

Gasverteilungsschicht und das Wasser daher in dieser Gasverteilungsschicht oberflächlich

abrinnen kann.

Die genaue Messung aller Wasserhaushaltsgrößen ist in diesem Zusammenhang sehr

wichtig und hilft in Kombination mit den Erhebungen zum Deponiegashaushalt, die

Funktionsweise der temporären Abdeckung zu beobachten und auch den Übergang zur

endgültigen Abdeckung zeitlich festzulegen.

Durch In-Situ Bewässerungsversuche kann das Potential der Bewässerungsmaßnahmen

hinsichtlich der Gasbildung untersucht werden. Dies kann relativ einfach durchgeführt

werden, indem z.B. bei bestehenden Gasbrunnen Wasser infiltriert wird und die

Auswirkung dieser Wassergehaltserhöhung auf die Gasbildung an demselben Gasbrunnen

beobachtet wird.

5.3.5. Projektierung der endgültige Oberflächenabdeckung

Die Ausführung der endgültigen, den Anforderungen des Kapitels 4. entsprechenden

Oberflächenabdeckung einschließlich -abdichtung ist projektmäßig darzulegen.

Die vorgesehene Entfernung oder allfällige weitere Verwendung der temporären

Oberflächenabdeckung zu beschreiben.

Die angeführten Lösungsansätze beinhalten bereits Überlegungen, wie die endgültige

Oberflächenabdeckung ausgeführt wird. Diese Überlegungen sind im Einreichprojekt zu

konkretisieren und zu quantifizieren.

Werden die im Punkt 5.3.2 angeführten Anforderungen berücksichtigt, ist ein Verbleib

der temporären Abdeckung möglich und gem. Altlastensanierungsgesetz 2008 für die

Rekultivierungsschicht auch beitragsbefreit. Dies ist v.a. beim Einsatz großer Kubaturen

an Material (Böden, Erden, Kies, etc.) sinnvoll um eine unwirtschaftliche und

unökologische Entsorgung der Materialien zu vermeiden. Die Einhaltung der gesetzlichen

Rahmenbedingungen (Qualitätsanforderungen, Sickerwasserneubildungsrate) ist dabei

natürlich zu berücksichtigen.



Der richtige Zeitpunkt zur Aufbringung der endgültigen Oberflächenabdeckung ist von

großer Bedeutung und im Wesentlichen abhängig von:

Biologischen Abbauprozessen (aktuell und potentiell), inkl. Setzungen

Aktiven Stabilisierungsmaßnahmen (Bewässerung, Belüftung)

Gasbildung (aktuell und potentiell), inkl. Wasserhaushalt

Überlegungen zum Grundwasserschutz (bei fehlender Sickerwassererfassung)

Rechtlichen Rahmenbedingungen (nach max. 20 Jahren)

5.3.6. Setzungen des Deponiekörpers

Die Funktionen der temporären Oberflächenabdeckung müssen auch im Falle von

Setzungen des Deponiekörpers erhalten bleiben (erforderliche Reparaturen sind

unverzüglich vorzunehmen).

Die Lösungsansätze 1 bis 4 erfüllen die Phase der temporären Abdeckung mit reinen

Rekultivierungsschichten bzw. Wasserhaushaltsschichten ohne technische Einbauten oder

Dichtelemente. Daher besteht keine besondere Gefahr einer Funktionsminderung durch

Setzungsschäden.

Beim Ansatz 5 kommen schon in der Phase der temporären Abdeckung Dichtelemente

zum Einsatz. Vor allem bei mineralischen Dichtschichten und Kunststoffdichtungsbahnen,

aber auch bei den Bewässerungseinrichtungen ist das Setzungsverhalten des

Deponiekörpers zu berücksichtigen und schließt unter Umständen diese Variante aus.

5.3.7. Kombination mit In-Situ Aerobisierung

Wird in der Anfangsphase der Stilllegung eine aktive In-Situ Aerobisierung durchgeführt,

werden an die temporäre Abdeckung in dieser Phase besondere Ansprüche gestellt:

Zum einen soll die Abdeckung ausreichend gas- und wasserdurchlässig sein, um

genügend Wasserinfiltration zur Steigerung des Abbaus zu erreichen, und

um die Restmethanemission in der Abdeckung zu oxidieren.

Zum anderen muss die Abdeckung aber ausreichend dicht sein, um zu verhindern, dass

die eingebrachte Luft direkt über die Oberfläche entweicht und so eine möglichst

vollständige Aerobisierung des Deponiekörpers unmöglich machen würde.

Zu dieser Fragestellung gibt es bisher noch wenig Erfahrung. Die Aerobisierungsversuche

im Projekt INTERLAND (Reichenauer et al., 2006) zeigen, dass mit einer Abdeckung von

30 bis 50 cm schluffig-lehmigem Material diesen Anforderungen entsprochen werden

konnte. Die Aerobisierung verlief zufriedenstellend, es wurden keine Austrocknung der

Abfälle und auch keine Methanemissionen über die Oberfläche festgestellt. Es handelte

sich dabei jedoch um eine ältere Deponie mit relativ geringer Gasbildung.

Im Forschungsprojekt NUTZRAUM laufen derzeit Untersuchungen am Austria Institute for

Technology, bei denen 4 verschiedene Materialien (Kompost, Mineralische Dichtschicht,

Sand, Lösboden) als Oberflächenabdeckung in Kombination mit In-Situ Aerobisierung

getestet werden. Ergebnisse dieser Versuche werden für 2010 bis 2011 erwartet.



6. Zusammenfassung

Nach Deponieverordnung 2008 ist bei allen Deponien nach Ende der Ablagerungsphase

eine endgültige Abdeckung herzustellen. Bei Inertabfall-, Baurestmassen-, Reststoff- und

Massenabfalldeponien hat die Abdeckung über eine Oberflächendichtung und eine

Oberflächenentwässerung oder eine Wasserhaushaltsschicht zu verfügen.

Bei Kompartimenten, in denen Abfälle mit hohen biologisch abbaubaren Anteilen

abgelagert wurden, insbesondere Siedlungsabfälle, ist eine temporäre

Oberflächenabdeckung auf maximal 20 Jahre zu errichten. Danach ist eine endgültige

Abdeckung einschließlich Abdichtung herzustellen.

Eine Oberflächenabdeckung muss folgende Funktionen erfüllen:


Dauerhafte Minimierung des Austrages von Restgasen

Gewährleistung einer standortgerechten Nachnutzung

Rekultivierbarkeit, Erosionsschutz, etc.

Um diese Ziele zu erreichen, kann ein Aufbau mit Ausgleichsschicht, Gasdrainschicht,

Oberflächendichtung, Oberflächenentwässerung und Rekultivierungsschicht Verwendung

finden. Dabei können als Dichtelemente je nach Deponieklasse mineralische

Dichtschichten oder eine Kombinationsdichtung aus mineralischen Dichtschichten plus

Kunststoffdichtungsbahn zum Einsatz kommen.

Alternativ dazu können aber auch andere Abdeckungssysteme verwendet werden, um die

oben genannten Funktionen zu erfüllen. Dabei werden einzelne Komponenten des

Regelaufbaues durch alternative Materialien, bzw. gleiche Materialien mit geänderten

Eigenschaften und Ausführungsweisen ersetzt.

Im Wesentlichen sind dies alternative Ausführungen des Dichtungselementes (z.B. in

Form von Bentonitmatten oder Kapillarsperren) sowie alternative Ausführungen der

Rekultivierungsschicht (z.B. als Wasserhaushaltsschicht).

Im Rahmen vorliegender Studie wurden unterschiedliche Abdecksysteme hinsichtlich

ihrer Funktionsweise, ihrer Einsatzbereiche und Standortfaktoren, ihrer Vor- und

Nachteile und Kosten, etc. beleuchtet. In den Tabellen 12 und 13 finden sich

zusammenfassend die wichtigsten Punkte.

Der Regelaufbau kam bisher häufig zum Einsatz, ist Stand der Technik und mittelfristig

sehr dicht gegenüber Gas und Wasser. Er ist jedoch teuer und die Dichtelemente können

durch verschiedene äußere Einflüsse mit der Zeit viel von ihrer Funktionsfähigkeit

einbüßen.

Bentonitmatten kommen aufgrund ihrer einfachen Verlegbarkeit und ihrer geringen

Schichtstärke häufig als Ersatz herkömmlicher mineralischer Dichtschichte zum Einsatz.

Die Kapillarsperre stellt ein vielversprechendes System dar, das international schon

öfters auf Deponien eingesetzt wurde. Sie ist kostengünstiger als der Regelaufbau und

unempfindlicher gegenüber Austrocknung. Kapillarsperren sind praktisch wasserdicht,

jedoch nicht gasdicht.



Ein weiteres innovatives System ist die Wasserhaushaltsschicht, bei der das

Niederschlagswasser zwischengespeichert und über Evapotranspiration wieder

abgegeben wird. Sie stellt ein einfaches, natürliches System dar, das bei richtiger

Materialwahl und Ausführung mit der Zeit immer wirkungsvoller wird.

Die Methanoxidationsschicht stellt ebenfalls ein natürliches System dar, bei dem die

Methanemissionen des Restgases mikrobiell abgebaut werden. Sie kann sehr sinnvoll als

temporäre Abdeckung unmittelbar nach Stilllegung eingesetzt werden, wenn die

Gasproduktion noch relevant ist und ein gewisser Wassereintrag noch erwünscht ist.

Tabelle 12: Oberflächenabdeckungssysteme und deren Aufbau, Einsatzbereich und Dichtwirkung

System Aufbau Einsatzbereich Dichtwirkung

Regel-

aufbau

| Bewuchs

| Rekultivierung (> 50 cm)

| Entwässerungsschicht

| evt. Kunststoffdichtungsbahn

| Mineralische Dichtschicht

(> 40 cm bzw. 60 cm)

| Gasdrainschicht (> 30 cm)

| Ausgleichsschicht (> 50 cm)

| Generell häufig im Einsatz, da

Stand der Technik

| Sinnvoll in niederschlagsreichen

Gebieten

| Sinnvoll bei einem hohen

Schadstoffpotential der Abfälle

Sehr dicht gegenüber

Gas und Wasser

Bentonit-

matte

Alternative zu herkömmlichen

mineralischen Dichtschichten

beim Regelaufbau

| Generell häufig im Einsatz, da

kostengünstiger als

mineralische Dichtschicht

| Sinnvoll bei geringmächtigen

Deponien (um Deponievolumen

zu gewinnen)

| Geeignet im Böschungsbereich

(einfache Verlegbarkeit und

Flexibilität)

Sehr dicht gegenüber

Gas und Wasser

Kapillar-

sperre

| Bewuchs

| Rekultivierung (> 100 cm)

| Kapillarschicht (> 30 cm)

| Kapillarblock (> 20 cm)

| Ausgleichsschicht (> 50 cm)

| In Österreich bisher nicht im

Einsatz

| Sinnvoll in Hangbereichen von

Deponien

Dicht gegenüber

Wasser, nicht aber

gegenüber Gas

Wasser-

haushalts-

schicht

| Bewuchs

| Oberboden (30 – 50 cm)

| Unterboden (150 – 170 cm)

| Vlies


| In Österreich bisher vereinzelt

im Einsatz

| Sehr sinnvoll in

niederschlagsarmen Gebieten

Ausreichend dicht

gegenüber Wasser,

bei entsprechender

Ausführung auch

gegenüber Gas

Methan-

oxidations-

schicht

| Bewuchs

| Oxidationsschicht (> 120 cm)


| In Österreich schon öfter im

Einsatz

| Sehr sinnvoll als temporäre

Abdeckung in der erste Phase

nach Stilllegung

Ausreichend dicht

gegenüber Gas,

bei entsprechender

Ausführung auch

gegenüber Wasser



Tabelle 13: Oberflächenabdeckungssysteme und deren Vor- und Nachteile sowie Kosten

System Vorteile Nachteile Kosten

Regel-

aufbau

| Stand der Technik, Rechtssicherheit

| Rasche und starke Reduktion der

Sickerwasserbildung

| Geringe Kosten für die

Sickerwasserentsorgung

| Sofortige Unterbindung des

Schadstoffaustrages

| Gefahr von Trockenrissen bei der

tonmineralischen Dichtung

| Setzungsempfindlich

| Hohen Baukosten

| Trockenstabilisierung des Abfalls

| Standfestigkeitsproblem bei

steileren Böschungen

50,- bis 70,-

[€/m2]

Bentonit-

matte

| Schnelle und einfache Verlegung

| Kostengünstiger als mineralische

Dichtschicht

| Geringe Schichtstärke

| Schonung von Erdmaterialressourcen

| Hohe Dichtwirkung, Konvektionsdicht

| Setzungsresistenter als mineralische

Dichtschicht

| Hohe Restistenz gegen chemische

Beanspruchungen

| Mechanische Verletzbarkeit

| Austrockungsempfindlich

| Altersbedingte

Materialverschlechterung

| Reduktion der Dichtwirkung durch

Umwandlung von Natrium- in

Kalziumbentonit

| Standsicherheitsgefahr bei steileren

Böschungen

40,- bis 65,-

[€/m2]

(Regelauf-

bau mit

Bentonit-

matte)

Kapillar-

sperre

| Starke Sickerwasserminimierung

| Unempfindlich gegen Austrocknung

| Kostengünstiger als der Regelaufbau

| Standsicherheit auch bei steileren

Deponieböschungen

| Bei umweltrelevanter

Deponiegasproduktion nur in

Kombination mit anderen

Elementen einsetzbar

| Bei flachem Gelände nur mit

aufwändiger Profilierung einsetzbar

30,- bis 40,-

[€/m2]

Wasser-

haushalts-

schicht

| Einfaches und natürliches System

| Langfristig funktionsfähig

| Wenig Wartungsaufwand

| Kostengünstig

| Keine Trockenstabilisierung

| Kombination von Methanreduktion

und Wasserhaushaltsoptimierung

| Sickerwasserneubildungsrate von

< 5 % in niederschlagsreichen

Gebieten schwer zu erreichen

| Mehrere Jahre bis zur vollen

Wirksamkeit erforderlich

| Monitoringaufwand

| Einschränkungen bei der

Nachnutzung

35,- bis 55.-

[€/m2]

Methan-

oxidations-

schicht

| Einfaches und natürliches System



| Kostengünstig

| Keine Trockenstabilisierung

| Sickerwasserneubildungsrate von

< 5% ohne zusätzliches

Dichtelement nur schwer zu

erreichen

| Monitoringaufwand

| Einschränkungen bei der

Nachnutzung

20,- bis 30.-

[€/m2]



Bei Deponien mit hohen Anteilen an biologisch abbaubaren Abfällen ist gemäß

Deponieverordnung 2008 eine temporäre Deponieoberflächenabdeckung zu errichten.

Dadurch soll verhindert werden, dass es durch eine sofortige, vollständige Abdichtung zu

einer Trockenstabilisierung der Abfälle kommt. Dadurch würde das Emissionspotential

langfristig erhalten bleiben und die Problematik auf nachfolgende Generationen verlagert

werden.

Die temporäre Abdeckung soll daher einen gewissen Wassereintrag ermöglichen, damit

es zu einer Steigerung des anaeroben Abbaus und der Deponiegasbildung kommt.

Durch das spätere Aufbringen der endgültigen Abdeckung sollen Setzungsschäden der

Dichtelemente vermieden werden.

Die Ausführung der temporären Abdeckung verlangt primär eine Optimierung bzgl. des

Wasserhaushaltes und der Methanoxidation.

Die Anforderungen denen die Abdeckung gerecht werden muss, sind:

Methanemission über die Oberfläche < 5 kg CH4/m2*a

Genügend Wasserinfiltration zur Aufrechterhaltung bzw. Steigerung des

anaeroben (evt. aeroben) Abbaus

Beide Anforderungen sind z.B. mit gut ausgeführten Methanoxidationsschichten zu

erreichen. Die Herausforderung ist jedoch, eine Lösung zu entwickeln, bei der der

Übergang zur endgültigen Abdeckung möglichst wirtschaftlich bei Einhaltung aller

ökologischen, fachlichen und gesetzlichen Anforderungen erfolgen kann.

Dazu wurden im Rahmen dieser Studie einige Lösungsansätze diskutiert, die in der

Tabelle 14, mitsamt ihrer Vor- und Nachteilen aufgelistet sind. Diese Auflistung erhebt

keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sondern soll primär als Denkanstoß dienen, um für

die jeweiligen Deponiestandorte individuelle Lösung zu erarbeiten.

Die Lösungsansätze 1 und 2 arbeiten mit Wasserhaushaltsschichten, die sinnvolle

natürliche Systeme darstellen und einerseits als temporäre Abdeckung genügend Wasser

in den Deponiekörper lassen und andererseits als endgültige Abdeckung zumindest in

niederschlagsärmeren Gebieten ausreichend dicht sind (5%-Grenzwert).

Bei den Ansätzen 3 und 4 kommt es zu einem vollständigen Umbau von temporärer zur

endgültigen Abdeckung. Dies hat den Vorteil, dass alle Anforderungen optimal erfüllt

werden können, ist aber aufwändig und teuer. Beim Ansatz 3 findet der Regelaufbau,

beim Ansatz 4 eine Kapillarsperre Verwendung.

Beim Ansatz 5 erfolgt die Wasserzufuhr durch künstliche Bewässerung unterhalb der

Abdichtung. Dadurch ist nur ein Bauschritt erforderlich. Es besteht jedoch die Gefahr,

dass es zu Setzungsschäden für Bewässerungseinrichtungen und Dichtelemente kommt.

Es können auch Kombinationen der verschiedenen Varianten sinnvoll sein, um z.B. bei

Haldenschüttungen den unterschiedlichen Anforderungen im Böschungsbereich und im

Plateaubereich gerecht zu werden.



Tabelle 14: Lösungsansätze für temporäre Abdeckungen inkl. Übergang zur endgültigen Abdeckung

# Aufbau Vorteile Nachteile Anwendbarkeit

1

| Temporär: 1 m

Wasserhaushaltsschicht

mit Gasdrainschicht und

Grasbewuchs

| Endgültig: 2 – 2,5 m



Strauch- oder

Baumbewuchs

| Temporäre Abdeckung wird

vollständig in die

endgültige integriert

| Relativ kostengünstig

| Einfaches und natürliches

System



| 5%-Grenzwert in

niederschlagsreichen

Gebieten nur schwer

zu erreichen

| In-Situ Messungen

und Vorversuche

erforderlich

Einfaches,

natürliches

System und

relativ

kostengünstig,

aber 5%-

Grenzwert evt.

problematisch

2

| Temporär: 2 – 2,5 m



Grasbewuchs

| Endgültig: 2 – 2,5 m



Strauch- oder

Baumbewuchs

| Temporäre Abdeckung

wird zur endgültigen

| Im Wesentlichen nur ein

Bauschritt erforderlich

| Relativ kostengünstig

| Einfaches und natürliches

System



| 5%-Grenzwert in

niederschlagsreichen

Gebieten nur schwer

zu erreichen

| In-Situ Messungen

und Vorversuche

erforderlich

| Gefahr, dass die

temporäre

Abdeckung zu wenig

Wasser infiltriert

Einfaches,

natürliches

System und noch

kostengünstiger

als #1, aber auch

5%-Grenzwert

evt.

problematisch

3

| Temporär: 1 m



Grasbewuchs

| Endgültig: Regelaufbau

mit mineralischer

Dichtschicht (oder

Bentonitmatten), KDB

und Flächenfilter (oder

Dränagebahn)

| Regelaufbau ist Stand der

Technik mit viel

Erfahrungswerten

| 5%-Grenzwert

sichergestellt

| Keine In-Situ Messungen

erforderlich

| Bentonitmatte einfach und

rasch verlegbar

| Vollständiger

„Umbau“ zur

endgültigen

Abdeckung

| Hohe Baukosten

| Begrenzte

Lebensdauer der

Dichtelemente

Entspricht dem

Stand der

Technik, erfüllt

alle

Anforderungen

sehr gut, aber

aufwändig und

relativ teuer

4

| Temporär: 1 m



Grasbewuchs

| Endgültig: Kapillarsperre

u. Rekultivierungsschicht

| 5%-Grenzwert

sichergestellt

| Kapillarsperre

kostengünstiger als

Regelaufbau


| Vollständiger

„Umbau“ zur

endgültigen

| Nur in Hang-

bereichen einsetzbar

| In Österreich noch

wenig Erfahrung

Erfüllt alle

Anforderungen

und liegt preislich

im Mittelfeld,

jedoch gibt es in

Österreich noch

keine Erfahrungen

5

| Temporär: Regelaufbau

und technische

Bewässerung

| Endgültig: Regelaufbau

| Temporäre Abdeckung

wird zur endgültigen

| Nur ein Bauschritt

erforderlich

| 5%-Grenzwert

sichergestellt


| Gefahr von

Setzungsschäden für

Bewässerungs-

einrichtungen und

Dichtelemente

| Gefahr, dass nicht

genug Wasser in den

Deponiekörper

Erfüllt alle

Anforderungen,

jedoch besteht die

Gefahr, dass es

zu Setzungs-

schäden kommt



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LAGA (1999): Asphaltabdichtung. Arbeitspapier der Arbeitsgruppe „Infiltration von

Wasser in den Deponiekörper und Oberflächenabdichtungen und –abdeckungen“

der deutschen Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA).

LAGA (1999): Bentokiesabdichtung. Arbeitspapier der Arbeitsgruppe „Infiltration von



LAGA (1999): Einführung zu Oberflächenabdichtungen und –abdeckungen. Arbeitspapier

der Arbeitsgruppe „Infiltration von Wasser in den Deponiekörper und

Oberflächenabdichtungen und –abdeckungen“ der deutschen Bund/Länder-

Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA).



LAGA (1999): Einsatz von Bentonitmatten. Arbeitspapier der Arbeitsgruppe „Infiltration

von Wasser in den Deponiekörper und Oberflächenabdichtungen und –

abdeckungen“ der deutschen Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA).

LAGA (1999): Geotextile Entwässerungsschichten. Arbeitspapier der Arbeitsgruppe

„Infiltration von Wasser in den Deponiekörper und Oberflächenabdichtungen und –


LAGA (1999): Infiltration von Wasser in den Deponiekörper. Arbeitspapier der

Arbeitsgruppe „Infiltration von Wasser in den Deponiekörper und

Oberflächenabdichtungen und –abdeckungen“ der deutschen Bund/Länder-

Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA).

LAGA (1999): Kapillarsperre. Arbeitspapier der Arbeitsgruppe „Infiltration von Wasser in

den Deponiekörper und Oberflächenabdichtungen und –abdeckungen“ der

deutschen Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA).

LAGA (1999): Kunststoffdichtungsbahn. Arbeitspapier der Arbeitsgruppe „Infiltration von



LAGA (1999): Rekultivierung. Arbeitspapier der Arbeitsgruppe „Infiltration von Wasser in

den Deponiekörper und Oberflächenabdichtungen und –abdeckungen“ der

deutschen Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA).

LAGA (1999): Temporäre Oberflächenabdeckungen. Arbeitspapier der Arbeitsgruppe



LAGA (1999): Wasserglasvergütete Abdichtung. Arbeitspapier der Arbeitsgruppe



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Zitierte Normen

DIN EN 13492 (2005): Geosynthetische Dichtungsbahnen - Eigenschaften, die für die

Anwendung beim Bau von Deponien für flüssige Abfälle, Zwischenlagern und

Auffangbecken für flüssige Abfallstoffe erforderlich sind.

DIN EN 13493 (2005): Geosynthetische Dichtungsbahnen - Eigenschaften, die für die

Anwendung beim Bau von Deponien und Zwischenlagern für feste Abfallstoffe

erforderlich sind.

DIN EN 14414 (2004): Geokunststoffe - Auswahlprüfverfahren zur Bestimmung der

chemischen Beständigkeit bei der Anwendung in Deponien.

ÖNORM B 4400 (1978): Erd- und Grundbau; Bodenklassifikation für bautechnische

Zwecke und Methoden zum Erkennen von Bodengruppen.

ÖNORM L 1061 (1988): Physikalische Bodenuntersuchungen; Bestimmung der

Korngrößenverteilung des mineralischen Feinbodens.

ÖNORM L 1063 (1988): Physikalische Bodenuntersuchungen; Bestimmung der

Druckpotential-Wasseranteilsbeziehung von ungestörten Bodenproben.

ÖNORM L 1065 (2006): Physikalische Bodenuntersuchungen - Bestimmung der

hydraulischen Leitfähigkeit in gesättigten Stechzylinderproben.

ÖNORM L 1080 (1999): Chemische Bodenuntersuchungen – Bestimmung des

organischen Kohlenstoffs durch trockene Verbrennung.

ÖNORM L 1083 (1999): Chemische Bodenuntersuchungen – Bestimmung der Acidität.

ÖNORM L 1084 (199): Chemische Bodenuntersuchungen – Bestimmung von Carbonat.

ÖNORM L 1086-1 (2001): Chemische Bodenuntersuchungen – Bestimmung der

austauschbaren Kationen und der effektiven Kationen-Austauschkapazität (KAKeff)

durch Extraktion mit Bariumchlorid-Lösung.

ÖNORM L 1086-2 (2001): Chemische Bodenuntersuchungen – Bestimmung der

austauschbaren Kationen und der potentiellen Kationen-Austauschkapazität

(KAKpot) durch Extraktion mit gepufferter Bariumchlorid-Lösung.

ÖNORM L 1087 (2005): Chemische Bodenuntersuchungen – Bestimmung von

“pflanzenverfügbarem” Phosphor und Kalium nach der Calcium-Acetat-Lactat

(CAL)-Methode.

ÖNORM L 1088 (2005): Chemische Bodenuntersuchungen – Bestimmung von

“pflanzenverfügbarem” Phosphor und Kalium nach der Doppel-Lactat-Methode (DL-

Methode).

ÖNORM L 1095 (2002): Chemische Bodenuntersuchungen – Bestimmung des

Gesamtstickstoffgehaltes durch trockene Verbrennung.

ÖNORM S 2073 (2006): Deponien - Dichtungsbahnen aus Kunststoff - Anforderungen

und Prüfungen.



ÖNORM S 2074-1 (2004): Geotechnik im Deponiebau - Teil 1: Standorterkundung.

ÖNORM S 2074-2 (2004): Geotechnik im Deponiebau - Teil 2: Erdarbeiten.

ÖNORM S 2076-1 (2008): Deponien - Dichtungsbahnen aus Kunststoff – Verlegung.

ÖNORM S 2076-2 (2006): Deponien - Geotextile Schutzlagen - Teil 2:

Systemanforderungen und Einbaubedingungen.

ÖNORM S 2078 (2008): Deponien - Anforderungen an Fachverlegebetriebe für den

Einbau von Kunststoffkomponenten in Abdichtungssystemen“

ÖNORM S 2081-1 (2006): Deponien - Geosynthetische Tondichtungsbahnen - Teil 1:

Anforderungen und Prüfungen.

ÖNORM S 2081-2 (2004): Deponien - Geosynthetische Tondichtungsbahnen - Teil 2:

Verlegung.

ÖNORM S 2082 (2005): Deponien - Oberflächenabdeckungen – Systemanforderungen.

ÖNORM S 2100 (2005): Abfallverzeichnis.



Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Werte für Bodenaushubmaterial gem. Deponieverordnung 2008..................10

Tabelle 2: Zusätzliche Werte für Erden, die unter Verwendung bodenfremder Bestandteile

hergestellt wurden gem. Deponieverordnung 2008 ............................................11

Tabelle 3: Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 246, Tabelle 1) anorganischer Inhaltsstoffe

für eine weitestgehend uneingeschränkte, d.h. auch landwirtschaftliche Verwendung

(Klasse A1) ...................................................................................................13

Tabelle 4: Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 246, Tabelle 2) für Gesamtgehalte

organischer Inhaltsstoffen und AOX im Eluat für eine weitestgehend

uneingeschränkte Verwendung (Klasse A1) .......................................................14

Tabelle 5: Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 247, Tabelle 3) organischer Inhaltsstoffe und

ihrer eluierbaren Anteile für eine eingeschränkte Verwendung (Klasse A2) ............14


und ihrer eluierbaren Anteile für eine eingeschränkte Verwendung (Klasse A2)......14

Tabelle 7: Zusätzliche Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 250, Tabelle 5) der eluierbaren

Anteile anorganischer Inhaltstoffe für die eingeschränkte Verwendung, jedoch auch

im Grundwasserschwankungsbereich (Klasse A2-G) ...........................................15


und ihrer eluierbaren Anteile für den begrenzten Einsatz von Bodenaushub mit

erhöhter Hintergrundbelastung (Klasse A2) .......................................................16

Tabelle 9: Grenzwerte gem. BAWP 2006 (S 248, Tabelle 7) organischer Inhaltsstoffe und

ihrer eluierbaren Anteile für den begrenzten Einsatz von Bodenaushub mit erhöhter

Hintergrundbelastung (Klasse A2)....................................................................16

Tabelle 10: Aufbau des Oberflächenabdichtungssystems gem. deutscher Verordnung zur

Vereinfachung des Deponierechts 2009 ............................................................17

Tabelle 11: Mittelwerte ausgewählter Sickerwasserparameter von 76 Deponien aus

Deutschland (Krümpelbeck, 1999) ...................................................................26

Tabelle 12: Oberflächenabdeckungssysteme und deren Aufbau, Einsatzbereich und

Dichtwirkung.................................................................................................74

Tabelle 13: Oberflächenabdeckungssysteme und deren Vor- und Nachteile sowie

Kosten..........................................................................................................75

Tabelle 14: Lösungsansätze für temporäre Abdeckungen inkl. Übergang zur endgültigen

Abdeckung....................................................................................................76



Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Zeitlicher Verlauf der Deponiegaszusammensetzung und Produktion

(Rettenberger, 2005) .....................................................................................24

Abbildung 2: Hauptabbauwege der organischen Abfälle unter anaeroben Bedingungen

(vgl. Bahadir et.al., 1999)...............................................................................27

Abbildung 3: Regelaufbau einer Oberflächenabdeckung mit Kombinationsdichtung .......31

Abbildung 4: Aufbau einer Kapillarsperre .................................................................40

Abbildung 5: Aufbau einer Wasserhaushaltsschicht ...................................................45

Abbildung 6: Aufbau einer Methanoxidationsschicht ..................................................52

Abbildung 7: Aufbau der temporären und endgültigen Oberflächenabdeckung für

Lösungsansatz 1 ............................................................................................59


Lösungsansatz 2 ............................................................................................61


Lösungsansatz 3 ............................................................................................63


Lösungsansatz 4 ............................................................................................65



Abkürzungsverzeichnis

a Jahr

AT4 Atmungsaktivität in 4 Tagen [mg O2/g TM]

BSB5 Biologischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen [mg O2/l] bzw. [mg O2/kg TM]

CH4 Methan

CO2 Kohlenstoffdioxid

CSB Chemischer Sauerstoffbedarf [mg O2/l] bzw. [mg O2/kg TM]

DK Deponieklasse

FID Flame Ionisations Detektor

FK Feldkapazität

FM Feuchtmasse [kg]

GV Glühverlust (% TM)

kf Durchlässigkeitsbeiwert [m/s]

KDB Kunststoffdichtungsbahn

LF Leitfähigkeit [µS/cm]

NH4-N Ammonium-Stickstoff [mg O2/l] bzw. [mg O2/kg TM]

NO3-N Nitrat-Stickstoff [mg O2/l] bzw. [mg O2/kg TM]

NS Niederschlag [mm/a]

O2 Sauerstoff

SW Sickerwasser

pH pH-Wert

TOC gesamter organsicher Kohlenstoff (Total Organic Carbon)

TM Trockenmasse [kg]

U Ungleichkörnigkeitszahl

WG Wassergehalt [% FM]

Wkmax maximale Wasserhaltekapazität [% TM]

oberflächenabdeckungen von deponien in Österreich€¦ · di johann hepp, altlastensanierungs-...

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