Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (2010) durchgeführt vom DWA-Landesverband Baden-Württemberg Betriebspersonal Wasserbehörden Lehrer und Obleute der Kläranlagen-Nachbarschaften Dipl.-Ing. Dagmar Untereiner Dipl.-Ing. Gert Schwentner Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (Betriebsjahr 2010) 1. Beteiligung am Leistungsvergleich 2. Zusammensetzung des zu behandelnden Abwassers 3. Kennwerte im Ablauf / Landesergebnisse 4. Phosphorauswertungen 5. Stromverbräuche 6. Zusammenfassung und Folgerungen Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 1. Beteiligung am Leistungsvergleich Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen Ausbaugröße in Mio. EW 1. Beteiligung am Leistungsvergleich 25,0 21,5 Mio. EW 20,0 992 Anlagen 21,4 Mio. EW 21,0 Mio. EW 20,4 Mio. EW 892 Anlagen 672 Anlagen 507 Anlagen Stickstoffoxidation Stickstoffelimination Phosphorelimination 15,0 10,0 5,0 0,0 alle Anlagen Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 2. Zusammensetzung des behandelten Abwassers behandeltes Abwasser in m³/(EW*a) 200 Regenwasser Fremdwasser Schmutzwasser 180 160 140 55 120 100 80 m³/(EW*a) 54 m³/(EW*a) 43 54 m³/(EW*a) m³/(EW*a) 45 37 m³/(EW*a) m³/(EW*a) 63 60 30 45 38 35 21 FWA 34% 40 FWA 45% FWA 60% 36 FWA 54% FWA 51% 20 FWA 68% 30 30 32 34 40 Alle GK 1 GK 2 GK 3 GK 4 GK 5 0 GK 1 und 2 : behandeltes Abwasser eher überschätzt. Bei relativ zutreffender Schmutzwassermenge ergeben sich zu hohe Fremdwasser- und Regenwassermengen Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 2. Zusammensetzung des behandelten Abwassers 2009 Landeswert 42% 2010 Landeswert 45% 2008 Landeswert 41 % 2007 Landeswert 41 % Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 2. Zusammensetzung des behandelten Abwassers 4 3 2 1 0 bis 25% 25 % und 50% Fremdwasseranteil größer 50% 447 352 269 5 431 6 182 7 224 8 241 9 391 395 10 383 Ausbaugröße in Mio. EW 11 343 Anzahl der Kläranlagen: 12 392 zeitliche Entwicklung des Fremdwasseranteils Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen Beispiel Böblingen - Sindelfingen mit einer versiegelten Fläche rd. 12,8 Mio. m² (incl. Grundstücke und Straßen) und einer Niederschlagshöhe 681 mm im Jahr 2010 ergibt sich ein maximales Niederschlagsabflussvolumen von rd. 8.700.000 m³ (abzgl. Verdunstung). Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen Beispiel Böblingen - Sindelfingen mit einer versiegelten Fläche rd. 12,8 Mio. m² (incl. Grundstücke und Straßen) und einer Niederschlagshöhe 681 mm im Jahr 2010 ergibt sich ein maximales Niederschlagsabflussvolumen von rd. 8.700.000 m³ (abzgl. Verdunstung). direkt entlastetes Regenwasser direkt(abzgl. entlastetes Verdunstung) Regenwasser;2,0 2,0Mio. m³/a Mio. m³/a Schmutzwasser 6,0 Mio. m³/a auf der Kläranlage mitbehandeltes Regenwasser 6,7 Mio. m³/a Fremdwasser 3,2 Mio. m³/a Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen Beispiel Böblingen - Sindelfingen mit einer versiegelten Fläche rd. 12,8 Mio. m² (incl. Grundstücke und Straßen) und einer Niederschlagshöhe 681 mm im Jahr 2010 ergibt sich ein maximales Niederschlagsabflussvolumen von rd. 8.700.000 m³ (abzgl. Verdunstung). direkt entlastetes Regenwasser direkt(abzgl. entlastetes Verdunstung) Regenwasser;2,0 2,0Mio. m³/a Mio. m³/a Schmutzwasser 6,0 Mio. m³/a auf der Kläranlage mitbehandeltes Regenwasser 6,7 Mio. m³/a Fremdwasser 3,2 Mio. m³/a Im Klärwerk behandeltes Abwasser ist 8mal höher als die direkte Einleitung ins Gewässer! Wenn über die Regenüberläufe die gleichen Schmutzfrachten in die Gewässer eingeleitet werden würden, müßten die Schmutzkonzentrationen im Überlauf also mindestens das 8fache der Kläranlagenabläufe betragen ???? Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 3. Kennwerte im Ablauf / Landesergebnisse 2006 2007 2008 2009 2010 Kennwerte der Sauerstoff zehrenden Stoffe CSB [mg/l] NH4-N [mg/l] 26 23 22 22 1,3 0,9 1,0 1,0 21 0,8 Kennwerte der Nährstoffe Nanorg [mg/l] 8,7 8,4 8,6 8,4 7,8 Nges Pges [mg/l] [mg/l] 11,1 10,3 10,4 10,2 0,7 0,8 0,7 0,7 9,4 0,7 Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 3. Kennwerte im Ablauf / Landesergebnisse CSB-Abbaugrade 100 Größenklasse 1 Größenklasse 2 Größenklasse 3 Größenklasse 4 Größenklasse 5 90 80 % der Anlagen 70 Zulauf Alle Ablauf 698.000 t 36.000 t Abbau -grad 95 % GK 1 4.000 t 330 t 92 % GK 2 32.000 t 1.800 t 94 % GK 3 43.000 t 2.300 t 95 % GK 4 324.000 t 17.000 t 95 % GK 5 294.000 t 14.000 t 95 % 60 50 40 30 20 10 0 70 75 80 85 90 CSB Abbaugrad in % 95 100 Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 3. Kennwerte im Ablauf / Landesergebnisse Nges-Abbaugrade 70 % Abbaugrad 100 90 80 70 % der Anlagen Zulauf Ablauf Abbaugrad Alle 67.000 t 16.000 t 76 % GK 1 500 200 t 64 % GK 2 3.700 t 900 t 76 % 93 Anlagen GK 3 4.500 t 1.000 t 78 % 10 Anlagen GK 4 32.000 t 8.000 t 74 % GK 5 27.000 t 6.000 t 78 % Größenklasse 1 Größenklasse 2 Größenklasse 3 Größenklasse 4 Größenklasse 5 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 Nges Abbaugrad in % 80 100 Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 3. Kennwerte im Ablauf / Landesergebnisse Abbaugrad 80 % Abbaugrad 95 % (ROKA) (Bodenseerichtlinie) Pges-Abbaugrade 100 90 80 70 % der Anlagen Zulauf Größenklasse 1 Größenklasse 2 Größenklasse 3 Größenklasse 4 Größenklasse 5 Ablauf Abbaugrad Alle 10.500 t 1.170 t 89 % GK 1 76 t 28 t 63 % GK 2 524 t 147 t 72 % GK 3 656 t 153 t 77 % GK 4 4.975 t 563 t 89 % GK 5 4.246 t 281 t 93 % 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 Pges Abbaugrad in % 80 100 Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen CSB = 881 mg/l Nges= 72,6 mg/l Pges= 11,6 mg/l CSB = 393 mg/l Nges= 38,0 mg/l Pges= 5,6 mg/l CSB = 475 mg/l Nges= 46,9 mg/l Pges= 7,5 mg/l CSB = 442 mg/l Nges= 42,0 mg/l Pges= 6,5 mg/l 93% 93% 79% 91% Betriebsjahr 2009 CSB = 945 mg/l Nges= 83,1 mg/l Pges= 14,0 mg/l 95% 87% 94% 96% 87% 96% 95% 83% 89% CSB = 596 mg/l Nges= 54,6 mg/l Pges= 8,2 mg/l 95% 95% 81% 87% CSB 95% Nges Pges 75% 89% 95% 79% 90% CSB = 534 mg/l Nges= 48,1 mg/l Pges= 9,9 mg/l Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 3. Kennwerte im Ablauf / Landesergebnisse 95 90 90 90 80 80 85 80 75 70 Größenklasse 1 Größenklasse 2 Größenklasse 3 Größenklasse 4 Größenklasse 5 65 60 55 70 60 50 40 30 Größenklasse 2 Größenklasse 3 Größenklasse 4 Größenklasse 5 20 10 0 50 0 200 400 600 800 CSB im Zulauf in mg/l 1000 Nges Abbaugrad in % 100 Pges Abbaugrad in % 100 CSB Abbaugrad in % 100 70 60 50 40 Größenklasse 1 Größenklasse 2 Größenklasse 3 Größenklasse 4 Größenklasse 5 30 20 10 0 0,0 4,0 8,0 12,0 Pges im Zulauf in mg/l 16,0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Nges im Zulauf in mg/l Streubreite der Abbaugrade ist bei kleineren Zulaufkonzentrationen höher. Abbaugrade sind bei kleineren Zulaufkonzentrationen häufiger kleiner, es gibt aber auch Anlagen die trotz kleiner Zulaufkonzentrationen noch hohe Abbaugrade erreichen. Einfluss der Zulaufkonzentration und die Streubreite ist beim Stickstoffabbaugrad besonders hoch. Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 3. Kennwerte im Ablauf / Landesergebnisse 100 90 Nges Abbaugrad in % 80 70 60 y = 26,615x0,2768 50 40 30 Größenklasse 1 Größenklasse 2 Größenklasse 3 Größenklasse 4 Größenklasse 5 20 10 0 Grenzbetrachtung für Nges Abbaugrad: ?? 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Nges im Zulauf in mg/l 1. alle Kläranlagen haben einen Fremdwasseranteil von kleiner 25% die Zulaufkonzentrationen steigen, Abbaugrad nimmt zu, die eingeleitete Nges-Fracht sinkt von 16.000 t/a um rd. 2.800 t/a ab, der Abbaugrad steigt von 76 % auf 80 % !! 2. keine Mitbehandlung von Regenwasser auf der Kläranlage (Trennsystem) die Zulaufkonzentrationen steigen, Abbaugrad nimmt zu, die eingeleitete Nges-Fracht sinkt von 16.000 t/a um rd. 7.300 t/a ab, der Abbaugrad steigt von 76 % auf 87 % !! Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 3. Kennwerte im Ablauf / Landesergebnisse Anteile der Größenklassen an den eingeleiteten Frachten prozentualer Anteil der Größenklassen an den eingeleiteten Frachten 100% 90% 80% Größenklasse 5 Größenklasse 4 Größenklasse 3 Größenklasse 2 Größenklasse 1 24,0 % 35,8 % 40,1 % 70% 60% 48,0 % 50% 40% 51,1 % 47,5 % 30% 13,1 % 20% 10% 0% 6,5 % 5,1 % CSB 0,9 % 6,3 % 5,6 % 12,5 % 1,2 % Stickstoff 2,4 % Phosphor Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 4. Phosphorauswertungen Anlagen mit gezielten Maßnahmen zur Phosphorelimination 100 100 Filteranlagen (36 Anlagen) Filteranlagen (36 Anlagen) GK 5 (32 Anlagen) 90 GK 5 (32 Anlagen) GK 4 (281GK Anlagen) 4 (281 Anlagen) 80 GK 3 (67 Anlagen) GK 3 (67 Anlagen) GK 2 (76 Anlagen) GK 2 (76 Anlagen) 90 80 70 % der Anlagen % der Anlagen 70 60 50 40 60 50 40 30 30 20 20 10 10 0 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Pges im Ablauf in mg/l 0,3 mg/l 0,5 mg/l 70 75 80 85 90 95 100 Pges Abbaugrad in % 0,7 mg/l 89 % 93 % 96 % Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen Bio-P; Mischprodukt Bio-P; Eisen Bio-P; Aluminium Mischprodukt Eisen Aluminium 7,0 4. Phosphorauswertungen 6,0 insgesamt 46 Datensätze: 5,0 ß-Wert Auswertungen aus der P-Arbeitshilfe (Prof. Hoffmann) 19 Datensätze von Anlagen mit Bio-P (9.200 EW – 1.200.000 EW) z.T. Unplausibilitäten (z.B. Wirksubstanzgehalt kleiner 0,1 mol/kg; ß<1, usw.) spez. Fällmittelkosten, keine Gesamtkostenbetrachtung (Faulgasreinigung, Schlammentwässerung) Nachfällung (0,13 mg/l) mg/l) 3,0 2,0 1,0 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Pges im Ablauf in mg/l 0,9 1,0 1,1 Bio-P; Mischprodukt 14 Bio-P; Eisen € je kg gefälltem Phosphor 27 Datensätze von Anlagen ohne Bio-P 1.100 EW – 700.000 EW Nachfällung (0,14 mg/l) mg/l) 4,0 Bio-P; Aluminium 12 Mischprodukt Eisen 10 Aluminium 8 6 4 2 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Pges im Ablauf in mg/l 0,8 0,9 1,0 1,1 Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen Stromverbrauch in Mio. kWh/a 600 14,3 Mio. EW 15,1 15,5 16,0 16,0 16,3 16,0 16,1 15,9 42 500 40 400 38 36,1 300 35,8 35,3 36 33,8 33,9 33,2 200 34,3 34,0 33,1 34 100 32 0 30 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Stromverbrauch mittlerer spezifischer Stromverbrauch mittlerer spezifischer Stromverbrauch in kWh/(EW*a) 5. Stromverbräuche Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 6. Zusammenfassung und Folgerungen • Der Abwasseranfall liegt bei rd. 110 m³/(EW*a). • Der Fremdwasseranteil steigt auf 45 %. • Fremdwasser und Regenwasser beeinflussen die Reinigungsleistungen ! • Abbaugrade bei Stickstoff liegen bei einer größeren Anzahl von Kläranlagen der Größenklassen 4 und 5 noch unter 70% ! • Durch eine flächendeckende P-Elimination (GK 2 und 3) und durch eine optimierte Fällung können die Pges-Einleitungen deutlich vermindert werden! • Stromverbräuche z.T. auf hohem Niveau Baden-Württemberg 37. Leistungsvergleich von kommunalen Kläranlagen 6. Zusammenfassung und Folgerungen • starke Unterschiede in den N-Abbaugraden: - Belastungssituationen? - Verfahrenstechniken ? - Betriebsweisen ? • starke Unterschiede in den P-Abbaugraden: - Verfahrenstechniken (GK2 und 3) ? - Betriebsweisen ? - Fällmitteleinsatz/Dosierstrategie ? • Stromeinsparpotentiale aufzeigen