ABGRENZUNG VON NATURNAHEN UND TECHNISCHEN REINIGUNGSVERFAHREN FÜR DEN EINSATZ IM LÄNDLICHEN RAUM

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1 ABGRENZUNG VON NATURNAHEN UND TECHNISCHEN REINIGUNGSVERFAHREN FÜR DEN EINSATZ IM LÄNDLICHEN RAUM FH Giessen-Friedberg FB Bauwesen Wiesenstrasse Giessen Tel.: +49 (0) 641 / Fax: +49 (0) 641 / ulf.theilen@bau.fh-giessen.de

2 Ländlicher Raum in Hessen: 3 Mio. Einwohner (50 %) 80 % der Landesfläche ( km²) Naherholungsregionen Rhön Vogelsberg Nord-Hessen Taunus Odenwald Homepage HMULV, 2006

3 Definition Ländlicher Raum durch die DWA DWA-Arbeitsblatt A 200 Grundsätze für die Abwasserentsorgung in ländlich strukturierten Gebieten Kleine, manchmal auch weit auseinander liegende Ortschaften und Ortsteile. Große Grundstücksflächen aufgrund lockerer, offener Bebauung, Einzelgehöfte, Weiler, Streusiedlungen. Geringe Siedlungsdichte, bis etwa 25 E/ha Siedlungsfläche. Geringer Anteil befestigter Flächen, bis etwa 20 % der Siedlungsfläche einschließlich der Straßen und Wege.

4 Definition Ländlicher Raum durch die DWA DWA-Arbeitsblatt A 200 Grundsätze für die Abwasserentsorgung in ländlich strukturierten Gebieten Primär landwirtschaftliche Struktur und in der Regel wenig Industrie und Gewerbe. Oftmals kleine und leistungsschwache, vielfach durch diffuse Einträge vorbelastete oberirdische Gewässer. Häufig Freizeiteinrichtungen mit saisonal stark schwankendem Abwasseranfall.

5 Hauptproblematiken im Ländlichen Raum Die finanzielle Leistungsfähigkeit der Kommunen im ländlichen Raum ist in der Regel aufgrund folgender Aspekte sehr beschränkt: Erwerbsstruktur des ländlichen Raums (relativ geringe Monatseinkommen der Bürger, wenige oder keine größeren Gewerbe- oder Industriebetriebe), erhebliche finanzielle Belastungen der Kommunen aufgrund großer Entfernungen für den Bau und Betrieb der Infrastruktur (Straßen, Wasserversorgung, Abwasserentsorgung).

6 Hauptproblematiken im Ländlichen Raum Die finanzielle Leistungsfähigkeit der Kommunen im ländlichen Raum ist in der Regel aufgrund folgender Aspekte sehr beschränkt: Beispiel: Abwasserentsorgung einer Kommune in Mittelhessen (3.250 Einwohner) 8 Kläranlagen (Tauchkörperanlagen, Teichanlagen) ca. 43 km Kanallänge (vorwiegend Mischwasser) ca. 920 Schächte und Bauwerke 14 Mischwasserentlastungsanlagen (RÜ, RÜB, SK)

7 Thema des Vortrags: ABGRENZUNG VON NATURNAHEN UND TECHNISCHEN REINIGUNGSVERFAHREN FÜR DEN EINSATZ IM LÄNDLICHEN RAUM Von besonderer Bedeutung für die Entscheidungsträger der Kommunen im Ländlichen Raum!!

8 Projektgruppe Abwasserentsorgung im ländlichen Raum (2002 durch DWA ins Leben gerufen) Ziele: Erarbeitung eines Leitfadens für die kommunalen Entscheidungsträger Checkliste über die notwendigen Schritte zur Planung und Realisierung abwassertechnischer Maßnahmen Kein neues technisches Regelwerk Kein Kommentar zu bestehenden Regelwerken Keine Erläuterungen zu einzelnen Verfahren Unterstützung der Entscheidungsfindung, ob zentrale oder dezentrale Lösung für die Abwasserentsorgung gefunden werden soll.

9 Besonderheiten des Ländlichen Raums in Bezug auf die Abwasserentsorgung Kleine zusammenhängende, ggf. lückenhafte Kanalnetze. Zum überwiegenden Teil lange Anschlusskanäle erforderlich. vielfach Kleinkläranlagen Z.T. Ableitung von Oberflächenwasser, Quell- und Dränagewasser sowie Gräben in Mischwasserkanälen zu den Kläranlagen hin (z.t. historisch bedingt), dadurch erhebliche Fremdwasserprobleme. Beispiel Kläranlage 500 EW in Mittelhessen: Jahres-Schmutzwassermenge: ca m³/a Jahres-Abwassermenge (Ablauf KA) ca m³/a

10 Besonderheiten des Ländlichen Raums in Bezug auf die Abwasserentsorgung Abwasserzufluss zu den Kläranlagen mit erheblichen Schwankungen bzw. Stoßbelastungen Kleine leistungsschwache Vorfluter erfordern gute bis sehr gute Reinigungsleistungen der Kläranlagen, die zum Teil deutlich über die Mindestanforderungen des Anhangs 1 der Abwasserverordnung hinausgehen

11 Zentrale oder dezentrale Entsorgung?? Aus Arbeitsblatt A 200 Die abwassertechnische Erschließung geschlossener Ortslagen mit grundstückseigenen Kleinkläranlagen und anschließender Einleitung widerspricht den Anliegen der Ortshygiene und der Wasserwirtschaft. Die Schlammbeseitigung ist hierbei trotz gesetzlicher Vorgaben häufig noch ungelöst und ohne größere kommunale Kläranlagen in der Nachbarschaft auch kaum lösbar.

12 Zentrale oder dezentrale Entsorgung?? Aus Arbeitsblatt A 200 Eine solche weitgehende Dezentralisierung spart nachweislich keine Kosten, wenn annähernd gleiche Reinigungsleistungen wie bei Orts- oder Gruppenkläranlagen verlangt und wirklich alle Kosten (Betrieb, Wartung, Überwachung, Schlammentsorgung, Abschreibung) kostenecht erfasst werden. Kleinkläranlagen können errichtet werden, wenn eine einwandfreie Abwasserentsorgung mittels öffentlicher Kanalisation unverhältnismäßig hohe Kosten verursachen würde und die einwandfreie Beseitigung des Abwassers innerhalb und außerhalb des Grundstückes sowie die Fäkalschlammentsorgung gesichert sind.

13 Zentrale oder dezentrale Entsorgung?? Auslastungsgrad bereits vorhandener Kläranlagen Leistungsfähigkeit des Vorfluters, Flächen-Bedarf, zur Verfügung stehende Flächen Erforderliche Kosten für den Anschluss von Grundstücken an ein zentrales Entwässerungssystem, die als Beiträge auf die anzuschließenden Grundstücke umgelegt werden müssten Abgeleitete Schmutzfracht, d.h. Reinigungsleistung der betrachteten Anlagen (Gesamtbetrachtung!!)

14 Zentrale oder dezentrale Entsorgung?? Betriebsstabilität unter Berücksichtigung des erforderlichen und durchführbaren Wartungsaufwandes Energiebedarf Jahreskosten bestehend aus Kapitalkosten und Betriebskosten, Durchführung einer Kostenvergleichsrechnung nach den LAWA- Leitlinien zur Kostenberechnung

15 Zentrale oder dezentrale Entsorgung?? Betriebsstabilität unter Berücksichtigung des erforderlichen und durchführbaren Wartungsaufwandes Energiebedarf Jahreskosten bestehend aus Kapitalkosten und Betriebskosten, Durchführung einer Kostenvergleichsrechnung nach den LAWA- Leitlinien zur Kostenberechnung

16 Mindestanforderungen an die Reinigungsleistung von Anlagen im Ländlichen Raum nach Anhang 1 AbwV Proben nach Größenklassen der Abwasserbehandlungsanlagen Chemischer Sauerstoffbedarf Biochemischer Sauerstoffbedarf (5 d) Ammonium -stickstoff Stickstoff gesamt Phosphor, gesamt (CSB) (BSB5) (NH4-N) (Nges) (Pges) mg/l mg/l mg/l mg/l Größenklasse 1 < 60 kg/d BSB5 (roh) (< EW) Größenklasse 2 60 bis 300 kg/d BSB5 (roh) ( EW) Größenklasse 3 > 300 bis 600 kg/d BSB5 (roh) ( EW) Qualifizierte Stichprobe oder 2-Stunden-Mischprobe

17 Realität In vielen Fällen werden gerade im ländlichen Raum aufgrund der zu schützenden oder zu erreichenden Gewässergüte der vorwiegend kleinen Vorfluter zusätzliche Anforderungen an die Nährstoffelimination (N- und P-Elimination) gestellt. Beispiel: Kläranlage in Nordhessen Ausbaugröße: EW (inkl. Gewerbeanteil) (GK 2) Anforderungen der Aufsichtsbehörde (Gewässergüte des Vorfluters) CSB: 105 mg/l (110 mg/l gem. AbwV) BSB5: 21 mg/l ( 25 mg/l gem. AbwV) NH4-N: 8 mg/l (keine Anforderungen gem. AbwV) Nges: 18 mg/l (keine Anforderungen gem. AbwV)

18 Eingesetzte Reinigungsverfahren Urbane Regionen: Ländlicher Raum: ausschließlich technische Verfahren vor allem Belebungsverfahren Ziel: - weitestgehende Elimination von organischen Inhaltsstoffen - Nährstoffelimination (N- und P-Elimination) technische und naturnahe Verfahren Ziel: - Elimination von organischen Inhaltsstoffen - nur teilweise Nährstoffelimination Kleinkläranlagen: bis 50 EW kleine Kläranlagen: EW

19 Kleinkläranlagen (bis 50 EW) (Flasche, 2002) Technische Verfahren Naturnahe Verfahren

20 Kleine Kläranlagen (bis 5000 EW) (nach Flasche, 2002, geändert) Mechanische Vorreinigung Technische Verfahren Rechen / Sieb z.t. Sandfang z.t. Absetzteil Naturnahe Verfahren

21 Mechanische Vorreinigung Technische Verfahren Rechen / Sieb z.t. Sandfang z.t. Absetzteil Naturnahe Verfahren

22 Kleinkläranlagen (bis 50 EW) Mechanische Vorreinigung Mehrkammerabsetzgrube Liter pro Einwohner Mehrkammerausfaulgrube Liter pro Einwohner

23 Kleine Kläranlagen (bis 5000 EW) Mechanische Vorreinigung Rechen-Sandfang-Kompaktanlage Rechenanlage für ca EW

24 Mechanische Vorreinigung Technische Verfahren Rechen / Sieb z.t. Sandfang z.t. Absetzteil Naturnahe Verfahren

25 Kleinkläranlagen (bis 50 EW) Technische Verfahren (Beispiele) Belebungsanlage (eco2-gmbh, Stuppy)

26 Kleine Kläranlagen (bis 5000 EW) Mechanische Vorreinigung Nachklärbecken Schlammspeicher Belebungsbecken

27 Kleine Kläranlagen (bis 5000 EW) Belebungsanlage EW Kombi-Becken

28 Kleinkläranlagen (bis 50 EW) Technische Verfahren (Beispiele) Membranbelebungsanlage (Mall)

29 Kleine Kläranlagen (bis 5000 EW) Membranbelebungsanlage Rödingen, Erftverband EW Foto Homepage Erftverband

30 Chancen und Risiken Vor- und Nachteile Chancen und Vorteile von Membranbelebungsanlagen Ein im Vergleich zu konventionellen Belebungsanlagen deutlich höherer TS-Gehalt kann eingestellt werden: Der Ablauf (Permeat) ist feststofffrei: Die Ablaufqualität ist hygienisch weitgehend einwandfrei und entspricht den Anforderungen der EU-Badegewässerrichtlinie. Dadurch kann an eine Wiederverwendung des gereinigten Abwassers z.b. zu Zwecken der Bewässerung gedacht werden.

31 Chancen und Risiken Vor- und Nachteile Risiken und Nachteile von Membranbelebungsverfahren Die Reinigungschemikalien sind kostenintensiv und müssen zudem kostenintensiv entsorgt werden. Die Standzeiten der Membranen sowie die Membranwechselkosten sind nur schwer vorherzusagen (Unsicherheitspunkt für die Betriebskosten, Jahreskosten.) Die Vorreinigung (Rechen) muss (je nach Modul) sehr aufwendig realisiert werden. erhöhter Energiebedarf erforderlich durch: die notwendige Belüftung bei höheren TS-Gehalten, die Modulbelüftung den Permeatabzug.

32 Kleinkläranlagen (bis 50 EW) Technische Verfahren (Beispiele) rühren füllen belüften dekantieren sedimentieren SBR-Anlage (ATB)

33 Kleinkläranlagen (bis 50 EW) Technische Verfahren (Beispiele) Tropfkörperanlage (eco2-gmbh, Stuppy)

34 Kleinkläranlagen (bis 50 EW) Technische Verfahren (Beispiele) Tropfkörperanlage (eco2-gmbh, Stuppy)

35 Kleine Kläranlagen (bis 5000 EW) Tropfkörperanlagen

36 Kleinkläranlagen (bis 50 EW) Technische Verfahren (Beispiele) Tauchkörperanlage 45 EW Foto: Austermann-Haun

37 Kleine Kläranlagen (bis 5000 EW) Tauchkörperanlage, ca EW Foto: Austermann-Haun

38 Mechanische Vorreinigung Rechen / Sieb z.t. Sandfang z.t. Absetzteil Naturnahe Verfahren

39 Naturnahe Verfahren (Beispiele) Abwasserteiche (unbelüftet) Mindestgröße 60 m² pro 4 Einwohner jeder weitere Einwohner: + 15 m² MUNLV NRW, 2004

40 Kleinkläranlagen (bis 50 EW) Naturnahe Verfahren (Beispiele) Abwasserteiche (unbelüftet) (Foto: Austermann-Haun)

41 Kleine Kläranlagen (bis 5000 EW) Kombinierte Anlage, 400 EW (naturnah + technisch) Abwasserteich (unbelüftet) Tauchkörperanlage (nachgeschaltet)

42 Pflanzenkläranlage Vertikal durchströmt Vorteile: Geringe Baukosten Hohe Eigenleistung möglich Lange Lebensdauer Wartungsarm, erweiterbar Energiefreier Betrieb möglich Nachteile: Hoher Platzbedarf Horizontalanlagen 5m²/EW Vertikalanlagen 3m²/EW Winterbetrieb problematisch MUNLV NRW, 2004

43 Pflanzenkläranlage horizontal durchströmt Vorteile: Geringe Baukosten Hohe Eigenleistung möglich Lange Lebensdauer Wartungsarm, erweiterbar Energiefreier Betrieb möglich Nachteile: Hoher Platzbedarf Horizontalanlagen 5m²/EW Vertikalanlagen 3m²/EW Winterbetrieb problematisch MUNLV NRW, 2004

44 Pflanzenkläranlage Stellung im System: entweder zur biologischen Abwasserreinigung oder lediglich zur Nachbehandlung Vorbehandlung: mit oder ohne mechanische Vorreinigung Bodenkörper: verschiedene Substratmaterialien (Kies, Sand, Schluff, Lehm), homogener oder geschichteter Bodenkörper Bepflanzung: Mono- oder Mischkulturen (überwiegend Schilf, daneben auch Rohrkolben, Schwertlilie, Binse und Teichsimse). Durchströmung (vertikal, horizontal oder oberflächlich überströmt) Beschickungsweise (intermittierend, kontinuierlich)

45 Pflanzenkläranlage

46 Pflanzenkläranlage

47 Pflanzenkläranlage

48 Entscheidung: naturnah oder technisch?? Einzuhaltende Ablaufwerte (technische Systeme sind insbesondere bei niedrigen Temperaturen stabiler) Verfügbares Platzangebot Verfügbares Personal Energieverbrauch Wartungsaufwand Gesamt-Jahreskosten (Kapital- und Betriebskosten)

49 Soweit zur Abgrenzung der Wasserschiene

50 Kurze Anmerkung zur Klärschlammentsorgung im ländlichen Raum

51 Klärschlammentsorgung im ländlichen Raum Rohschlamm (Primär + Überschussschlamm) Biologische Stabilisierung aerob oder anaerob Behandlung (Eind., Kond., sonst.) flüssig Vererdung Entwässerung (stationär od. mobil) Trocknung Pyrolyse / Verbrennung Landwirtschaft/ Landbau (Rekultivierung) Deponie SAD Verwertung

52 Klärschlammentsorgung im ländlichen Raum Landwirtschaftliche Klärschlammverwertung Randbedingungen zukünftig verschärfte Grenzwerte?? (November 2006??) (Novellierung der Klärschlammverordnung, EU-Richtlinie) Aufbringungsverbote durch die Abnehmer der landwirtschaftlichen Produkte (lebensmittelproduzierende Industrie, Großabnehmer) In der Schweiz ist die Klärschlammaufbringung auf Flächen, die zur Futter- oder Lebensmittelproduktion genutzt werden, seit 2003 verboten Zurzeit in Deutschland: psychohygienische Aspekte

53 Beispiel Region Hesselberg, Mittelfranken Dipl. Ing. Armin Uhrig Ingenieurgesellschaft Müller mbh Schöneck A7 Ansbach A6 Feuchtwangen ca. 40 km Bildung von Entsorgungsverbänden

54 Dipl. Ing. Armin Uhrig Ingenieurgesellschaft Müller mbh Schöneck Ausgangssituation: ca EW ca. 45 Kläranlagen zw. 50 und EW ca t TS/a vorwiegend landwirtschaftliche Nassschlammentsorgung nur in einigen Fällen Lohnentwässerung, danach landwirtschaftliche Entsorgung Entsorgungsverträge brechen weg Abnehmer der ldw. Produkte verlangen klärschlammfreie Produkte Gründung einer Wirtschaftsregion Hesselberg

55 Dipl. Ing. Armin Uhrig Ingenieurgesellschaft Müller mbh Schöneck Schritt 1 zur gemeinsamen strategischen Klärschlammentsorgung: Einheitliche Entwässerung der Schlämme (TS-Gehalt von ca. 25 %) Suche nach geeigneten Standorten für Entwässerungsanlagen: Schlammspeicher und Schlammwasserspeicher vorhanden! Reserven in der Verarbeitungskapazität der Kläranlage zur Behandlung der Schlammwässer vorhanden!

56 Dipl. Ing. Armin Uhrig Ingenieurgesellschaft Müller mbh Schöneck Möglicher Standort einer Entwässerungsanlage Kläranlage mit Schlammtransport zu einer anderen Anlage Standorte der Klärschlammentwässerung

57 Dipl. Ing. Armin Uhrig Ingenieurgesellschaft Müller mbh Schöneck Schritt 1 zur gemeinsamen strategischen Klärschlammentsorgung: Entwässerung der Schlämme (TS-Gehalt von ca. 25 %) Region Hesselberg gründet eigene Entsorgungsgesellschaft Entsorgungsgesellschaft schafft mobile Entwässerungsanlage an Stärkung der regionalen Interessen

58 Dipl. Ing. Armin Uhrig Ingenieurgesellschaft Müller mbh Schöneck Schritt 2 zur gemeinsamen strategischen Klärschlammentsorgung: Weitergehende Behandlung / Entsorgung: Derzeit diskutierte Möglichkeiten Gemeinsame Vermarktung des entwässerten Klärschlammes: - Andienung an eine Verbrennungsanlage - Andienung an eine Pyrolyseanlage Bau und Betrieb einer eigenen Trocknungsanlage Bau und Betrieb einer eigenen Pyrolyseanlage

59 FH Giessen-Friedberg FB Bauwesen Wiesenstrasse Giessen