Gewässerschutz in Bayern Bilanz und künftige Schwerpunkte

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1 Gewässerschutz in Bayern Bilanz und künftige Schwerpunkte Kanal- und Kläranlagen-Nachbarschaften Lehrerbesprechung 2011 am 09./ in Freising MR Erich Englmann

2 Inhalt Standortbestimmung Erfolge Standortbestimmung - Handlungsbedarf Maßnahmenprogramme (WRRL) - Abwasseranlagen Staatliche Förderung Neue Themen Fazit und Schlussfolgerungen Folie: 2

3 Standortbestimmung - Erfolge ¾ der Oberflächengewässer weisen bei der organischen Belastung einen guten oder sehr guten Zustand auf In allen bayer. Seen kann uneingeschränkt gebadet werden Bei mehr als 90 % des anfallendes Abwasser wird Nährstoffelimination vorgenommen Spezifischer Aufwand für Abwasserentsorgung mit rd. 100 /E deutlich unter Bundesdurchschnitt ( 121 /E) Mit 1,81 /m3 mit die niedrigste Abwassergebühr in Deutschland, auch wegen staatlicher Förderung Rund 2/3 der nachzurüstenden KKA verfügen bereits über eine biologische Reinigung Folie: 3

4 Beispiel: Entwicklung der Phosphat-Fracht im Main Fracht in t/a Phosphor-Fracht am Main-Pegel Kahl ortho-phosphat-fracht am Main-Pegel Kahl Phosphor-Fracht "Kommunale Kläranlagen" Abfluss am Main-Pegel Kahl Abfluss in m³/s Folie: 4

5 Erfolge des Gewässerschutzes - Gewässergüte Folie: 5

6 Standortbestimmung - Handlungsbedarf Ersterschließung bis 2015 abschließen Stand der Technik bei Abwasser- und Mischwasserbehandlungsanlagen bis 2015 erreichen Kanalinspektionsraten deutlich steigern und Kanalsanierung voranbringen Regenbecken im Auge behalten Kommunen bei Sanierung und Ertüchtigung bestehender Kläranlagen beraten Energieeffizienz bei der Abwasserentsorgung fokussieren Folie: 6

7 Abwasserentsorgung in Bayern Anschlussgrad an öffentliche Abwasserentsorgung Anschlussgrad 2004 Anschlussgrad 2007 Prognose 2015 Folie: 7 Oberpfalz Oberfranken Mittelfranken Unterfranken Schwaben Bayern Niederbayern Oberbayern Anschlussgrad in %

8 Beispiel: Anschlussgrad Kläranlagen in Bayern Ist-Zustand 2007 Prognose 2015 Anschlussgrad Landkreise und Kreisfreie Städte 70% - 80% 80% - 90% 90% - 95% 95% - 100% Folie: 8

9 Nährstoffeinträge aus Kläranlagen nach Größenklasse 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% < EW EW EW EW > EW Fracht Ammonium-Stickstoff 9% 29% 8% 29% 25% Fracht Gesamt-Stickstoff 3% 12% 6% 31% 49% Fracht Gesamt-Phosphor 6% 29% 14% 30% 22% Summe der Ausbaugröße (EW) 2% 8% 6% 38% 46% Folie: 9

10 Umsetzung der Maßnahmenprogramme (MP) nach WRRL Für die MP sind bei Abwassereinleitungen grundlegende Maßnahmen gemeldet worden, dazu zählen: Vorhaben zum Abschluss der Ersterschließung Umsetzung mit Wasserrechtsbescheid geforderter oder anderweitig geplanter Maßnahmen, z.b. Nachrüstung Nachrüstung der auf Dauer bestehenden KKA mit biologischer Reinigungsstufe Auflassen von bisherigen Kläranlagenstandorten und Überleitung zu bestehenden Anlagen Folie: 10

11 Umsetzung der Maßnahmenprogramme (MP) nach WRRL Grundlegende Maßnahmen bei Abwassereinleitungen im Sinne der WRRL beinhalten in Bayern auch über die Mindestanforderungen nach 57 WHG deutlich hinausgehende, sog. weitergehende Anforderungen (z.b. an Abwassereinleitungen in wasserwirtschaftlich empfindliche Gewässer) Folie: 11

12 Umsetzung der Maßnahmenprogramme (MP) nach WRRL Bei etwa 300 kommunalen Kläranlagen (2,2 Mio. EW): - an ca. 140 Anlagen Fremdwassersanierungsmaßnahmen - ca. 75 kommunale Anlagen werden aufgelassen, - mindestens 10 Anlagen mit Neubau. Bei rund 20 industriellen Direkteinleitern (zwei größere Industriebetriebe werden derzeit außer Betrieb genommen). Abschluss der Ersterschließung: Weitere ca Einwohner werden neu an kommunale Kläranlagen angeschlossen. Nachrüstung der auf Dauer bestehenden Kleinkläranlagen mit biologischer Reinigungsstufe Folie: 12

13 Einzelmaßnahmen im MP bei kommunalen Kläranlagen (Mehrfachnennungen möglich) Anzahl Maßnahmen Donau Main Optimierung allgemein Maßnahmen BSB5 Maßnahmen CSB Maßnahmen NH4-N Maßnahmen GesN Maßnahmen Pges FW- Maßnahmen <25% FW- Maßnahmen <50% Auflassung der Anlage Folie: 13 Neubau und Anpassung

14 Staatliche Förderung Für Kommunale Anlagen (RZWas bis ) Für Pilotprojekte und Sonderprogramme nach Nr. 2.4 RZWas (z.b. Energieanalysen Kläranlagen) Für Kleinkläranlagen: Bis gültige RZKKA wurde bis verlängert; dabei wurden Förderpauschalen um gut 1/3 abgesenkt Generell gilt: Es handelt sich um eine freiwillige Leistung des Staates im Rahmen der verfügbaren Haushaltsmittel Folie: 14

15 Geförderte Investitionen der Kommunen und staatliche Fördermittel für Abwasseranlagen und Entwicklung des Anschlussgrades an kommunale Kläranlagen in Bayern Investitionen / Fördermittel in Mio geförderte Investitionen staatliche Fördermittel Anschlussgrad Folie: Anschlussgrad in %

16 Förderung von Energieanalysen für Kläranlagen Sonderförderprogramm für Kläranlagen ab EW ist seit in Kraft und bis 2011 befristet Aktueller Sachstand (Stand ): Förderbescheide für 64 Kläranlagen erlassen Fördermittel können nach Vorlagen Verwendungsnachweis zeitnah ausgezahlt werden Bisherige Ergebnisse: Es ergaben sich teilweise hohe Energieeinsparpotenziale

17 Energie aus Abwasser: Pilotprojekt Straubing (1) Verfahrenstechnik Bei bisherigen Projekten in der Regel Einbau von Wärmetauschern im Kanal selbst In Straubing erstmaliger Einsatz der Huber ThermWin- Technologie mit Nutzung der Abwasserwärme im Nebenstrom Abwasser wird aus Sammler entnommen, gesiebt und über einen Wärmetauscher geschickt Mit der Energie aus dem Abwasser werden 102 Wohnungen mit über m² einer städtischen Wohnungsbaugesellschaft beheizt Folie: 17

18 Energie aus Abwasser: Pilotprojekt Straubing (2) Projekt Straubing Spatenstich war im April 2010, die Anlage ist vor Heizperiode 2010/2011 in Betrieb gegangen Förderung des Projekts durch StMUG mit bis zu Das Vorhaben wurde auf der IFAT 2010 als Leuchtturmprojekt des Umweltclusters Bayern ausgezeichnet Folie: 18

19 Energie aus Abwasser: Pilotprojekt Straubing (3) Randbedingungen für eine Abwasserwärme-Nutzung Abwasser im Kanal weist in der Regel ganzjährig eine relativ konstante Temperatur auf (ca C) Abfluss im Kanal mind l/s, entsprechend etwa EW Kanaldurchmesser mind. 80 cm (DN 800) Abwassertemperatur im Winter mind C Eine zu starke Abkühlung des Abwassers im Kanal kann die Reinigungsleistung der Kläranlage beeinträchtigen. Abnehmer der Wärme sollte in unmittelbarer Nähe des Kanals bzw. der Kläranlage ein geeigneter vorhanden sein. Wirtschaftlichkeit hängt im Wesentlichen von der Entwicklung des Gas-/Ölpreises ab. Folie: 19

20 Wichtige Themen der Zukunft Benchmarking Interkommunale Zusammenarbeit Abwasseranlage der Zukunft Mirkoverunreinigungen im Gewässer Energieeffizienz bei Abwasseranlagen Folie: 20

21 Benchmarking Abwasser Bayern In 2011 startet die 3. Runde: Den Kommunen wird Teilnahme empfohlen weil, - Effizienzsteigerungen möglich sind, z.b. bei betrieblichen Abläufen, auf der Energieseite usw. - Optimierungspotenziale aufgezeigt werden - ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess in Gang kommt - die innerbetriebliche Kommunikation verbessert wird also, machen Sie mit!

22 Benchmarking Abwasser Bayern Wichtige Ergebnisse der 1. Runde und 2. Runde Hohe Qualität der Abwasserreinigung wird bestätigt Die mittlere Verschuldung von 144 pro Einwohner stellt im Bundesvergleich einen Spitzenwert im positiven Sinn dar Bei Inspektion und Sanierung von Abwasserkanälen wurde deutlicher Nachholbedarf festgestellt Der spezifische Gesamtaufwand für die Abwasserwasserentsorgung liegt mit 101 /E unter dem Bundesdurchschnitt von 121 /E Beim Energieverbrauch für die Abwasserbehandlung gibt es mit 56 KWh/EW große Optimierungsmöglichkeiten

23 Konzeption der Abwasseranlage der Zukunft Ziele: Optimale Abwasserreinigung Minimaler Energieverbrauch Minimale Emission von Kohlendioxid Optimale Nutzung der Energieressourcen Abwasser und Klärschlamm Optimale Nutzung der Stoffressourcen Abwasser und Klärschlamm Folie: 23

24 Ziel des Vorhabens Studie Kläranlage der Zukunft Überprüfung der Grundsätze bei der Konzipierung kommunaler Kläranlagen Vorschläge für effizientere Verfahrenstechniken bei Abwasseranlagen auf der Grundlage von Stoff-, Energie und CO 2 -Bilanzen Untersuchungs-Schwerpunkte Einsatzmöglichkeiten der Deammonifikation zur Stickstoff-Elimination Einsatzmöglichkeiten der Anaerobtechnik - Anaerobe Abwasserbehandlung - Anaerobe Schlammstabilisierung bei Kläranlagen mit geringer Ausbaugröße Einsatzmöglichkeiten der Co-Vergärung bei der anaeroben Schlammstabilisierung Steigerung der Faulgasproduktion bei der anaeroben Schlammstabilisierung Folie: 24

25 Studie Kläranlage der Zukunft Einleitende Kernaussagen zur Energieeffizienzsteigerung: Ohne grundlegende Änderung der gegenwärtig und längerfristig gegebenen Rahmenbedingungen bei der Abwasserentsorgung wie z. B. Umstellung der Abwassersammlung und -ableitung vom Mischsystem auf das Trennsystem Trennung der Hausabwasser-Teilströme (Gelb-, Braun- und Grauwasser) vor Ableitung als Voraussetzung für separate Behandlung lassen sich bedeutende Einsparungen beim Energiebedarf (> 30%) für die Abwasserreinigung nicht realisieren. Folie: 25

26 Studie Kläranlage der Zukunft Einsatzmöglichkeiten der Deammonifikation zur N-Elimination Die Deammonifikation ist ein neues Verfahren zur Behandlung von Prozesswasser auf großen Kläranlagen, mit dem Energie gespart und der CO2-Ausstoß deutliche reduziert werden kann. In Österreich, der Schweiz, den Niederlanden und in Nordrhein-Westfalen wurden bereits großtechnische Anlagen zur Prozesswasserbehandlung errichtet. Die dortigen Betriebserfahrungen sind im Wesentlichen positiv. Es besteht aber noch Forschungsbedarf hinsichtlich betriebssicherer Steuerungs- und Überwachungsstrategien des Deammonifikationsprozesses sowie seiner mikrobiologischen und biochemischen Grundlagen. Folie: 26

27 Studie Abwasseranlage der Zukunft Umrüstung einer Kläranlage von simultan aerober auf anaerobe Schlammstabilisierung Laut Schlussbericht meint die Mehrheit der Fachexperten: Bei Kläranlagen mit einer Ausbaugröße von weniger als EW kommt die simultane aerobe Schlammstabilisierung zur Anwendung Bei einer Kläranlagenausbaugröße von mehr als EW ist die anaerobe Schlammstabilisierung das Vorzugsverfahren Im Übergangsbereich ( EW bis EW) ist für jede Kläranlage ein individueller, differenzierter Verfahrensvergleich zu empfehlen Nach einer Modellrechnung kann für Anlagen ab EW eine Umrüstung bei besonderen Rahmenbedingungen wirtschaftlich sein Folie: 27

28 Studie Abwasseranlage der Zukunft Einsatzmöglichkeiten der Co-Vergärung - Ergebnisse des F&E-Vorhabens Potenzial der zusätzlichen Stromproduktion aus Faulgas durch Co-Vergärung: 40 bis 203 GWh/a (je nach geschätzter verfügbarer Faulraumvolumen-Reserve) Gesamt-Umfang der möglichen Co-Vergärung wird durch Menge des verfügbaren Co-Substrats limitiert. Die maximal geschätzten Faulraumvolumen-Reserven der bayerischen Kläranlagen könnten gar nicht voll ausgeschöpft werden Die Co-Vergärung steht in Konkurrenz zur Bioabfallbehandlung in landwirtschaftlichen Biogasanlagen und in Kompostierungsanlagen. Je nach Leistungsfähigkeit der Kläranlage kann erhöhte N-Belastung aus der Schlammbehandlung zum limitierenden Faktor für die einsetzbare Co- Substrat-Menge werden Folie: 28

29 Vorschläge für vertiefte Untersuchungen Auftragnehmer des F&E-Vorhabens haben Projekte für vertiefte Untersuchungen vorgeschlagen. Folgende Reihung wurde vom StMUG vorgenommen: 1. Errichtung und Betrieb einer Deammonifikationsanlage 2. Umrüstung einer Kläranlage von simultan aerober auf anaerobe Schlammstabilisierung Optimierung der Faulgasproduktion auf einer Kläranlage 4. Ertüchtigung einer überlasteten Kläranlage durch erhöhte mechanische CSB-Entnahme mit anschließender anaerober Behandlung und Desintegration 5. Errichtung und Betrieb einer kommunalen anaeroben Abwasserreinigungsanlage Folie: 29

30 Pilotvorhaben Deammonifikation auf Kläranlagen StMUG hat Durchführung Pilotvorhaben Deammonifikation auf Kläranlagen beschlossen 39 Betreiber großer Kläranlagen in Bayern wurden über Vorhaben unterrichtet 12 Betreiber haben Bewerbungsunterlagen eingereicht Vorprüfung der Bewerbungen erfolgte durch Landesamt für Umwelt Vom StMUG eingesetztes Fachgremium hat die 12 Bewerbungen bewertet Fachgremium hat Vergabevorschlag gemacht, dem sich StMUG angeschlossen hat Pilotvorhaben am auf Zentral-KA Ingolstadt gestartet Folie: 30

31 Vorhaben in Vorbereitung: Umrüstung einer Kläranlage von simultan aerober auf anaerobe Schlammstabilisierung Hintergrund: Belebungsanlagen mit simultan aerober Schlammstabilisierung weisen i. d. R. einen hohen Energieverbrauch auf. Durch Umrüstung auf anaerobe Schlammstabilisierung sinkt Energieverbrauch und wird Eigenenergieproduktion möglich (Faulgas). Eine Umrüstung der in Frage kommenden Kläranlagen der GK 4 würde die Faulgasproduktion bayernweit um ca. 10 % steigern können. Mögliches Pilotprojekt: Umrüstung einer Kläranlage mit einer Ausbaugröße zwischen EW und rd EW, die ohnehin zur Ertüchtigung/Erweiterung ansteht Wissenschaftliche Begleitung der Umrüstung zur Erarbeitung von Planungsgrundlagen für künftige weitere Umrüstungen. Folie: 31

32 Fazit und Botschaft Abwasserentsorgung ist und bleibt elementarer Bestandteil des Gewässerschutzes Die Kommunen haben in den letzten Jahrzehnten mit Unterstützung des Freistaates Bayern eine leistungsfähige abwassertechnische Infrastruktur geschaffen Der Erhalt dieser Infrastruktur ist eine wichtige Daueraufgabe und erfordert kompetentes und engagiertes Personal Kanal- und KA-Nachbarschaften sind ein bewährtes Netzwerk zur Wissensvermittlung und zum Erfahrungsaustausch Die Bayerische Wasserwirtschaftsverwaltung schätzt diese Arbeit und wird die Nachbarschaften weiterhin unterstützen Folie: 32