Sanierung und Ertüchtigung von kommunalen Kläranlagen im ländlichen Raum

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1 Sanierung und Ertüchtigung von kommunalen Kläranlagen im ländlichen Raum Kanal- und Kläranlagen- Nachbarschaften Lehrerbesprechung in Landshut Erich Englmann Bayerisches Staatsministerium für

2 Ausgangssituation in Bayern Abwassertechnische Infrastruktur ist fertiggestellt. Hoher Anschlussgrad von über 96 % an öffentliche Kläranlagen erreicht (Stand ). Reinigung nach dem Stand der Technik etabliert. Wasserqualität hat sich deutlich verbessert und damit auch unsere Lebensqualität (z. B. Natur, Trinkwasser, Badegewässer) und Lebenserwartung (Ortshygiene verbessert Volksgesundheit und ist lebenszeitverlängernd). Folie: 2

3 Handlungsbedarf bei Kläranlagen? Bayern hat aufgrund dezentraler Struktur vergleichsweise viele Kläranlagen. Kläranlagen sind in die Jahre gekommen Bei Anlagen im Anzahl - ländlichen Raum Anlagen müssen neben dem Reinigungsverfahren die Konzeption/ Struktur der Entsorgung geprüft werden. Anzahl Abwasserbehandlungsanlagen Einwohner in Mio. Anforderungen aus Umsetzung der WRRL berücksichtigen. Quelle: Statistisches Bundesamt, Fachserie 19 Reihe vom , Datensätze Stand E in Mio. Folie: 3

4 Eingesetzte Verfahren zur Abwasserreinigung in Bayern Anlagensystem Anzahl gesamt Anlagen GK 1 Anlagen GK 2 Abwasserteichanlage unbelüftet Abwasserteichanlage belüftet Abwasserteichanlage mit biologischer Zwischenstufe Pflanzenkläranlage Abwasserteichanlage/Behelfsanlage Belebungsanlage mit getrennter Schlammstabilisation Belebungsanlage mit gemeinsamer Schlammstabilisation Mehrstufige biologische Kläranlage Rotationstauchkörperanlage Tropfkörperanlage Gesamt Stand Folie: 4

5 Begriffserläuterung Sanierung Bauliche, technische Wiederherstellung oder Modernisierung eines oder mehrerer Bauwerke zur Wiedererlangung des zweckbestimmten nutzbaren Zustandes der Anlage. Geht über laufende Instandhaltung hinaus und schließt Wiederverwendung geeigneter Bauwerke mit ein. Ertüchtigung Ein Mehr an Reinigungsleistung mit oder ohne Sanierung. Im Weiteren Sinne auch Nachrüstung mit einer weiteren Reinigungsstufe. Folie: 5

6 Handlungsbedarf, wenn bauliche/maschinentechnische Mängel bestehen, wasserrechtliche Erlaubnis nach abgelaufener Genehmigung neu zu erteilen ist, Stand der Technik nicht eingehalten ist, amtlich festgelegte Anforderungswerte für Einleitung des Abwassers nicht eingehalten, weitergehende Anforderungen an die Reinigungsleistung zu stellen sind, Energieeffizienz verbessert werden soll, Betriebsstabilität des Reinigungsprozesses erhöht werden soll, Ausbaugröße der Kläranlage nicht mehr zutreffend ist. Unbelüfteter Teich Bild links: Wasserlinsen Bild unten: Ablauf Folie: 6

7 Grundsätzliche Vorgehensweise Varianten bei anstehender Sanierung oder Ertüchtigung Anlage 1:1 wieder herstellen Infrage kommende alternative Verfahrenstechnik/ Reinigungsverfahren prüfen Anschluss an benachbarte Kläranlage prüfen Da Maßnahmen i.d.r. kostenintensiv und Konzeption für mehrere Jahrzehnte angelegt fundierte Grundlagenermittlung unerlässlich. Folie: 7

8 Vorgehensweise bei Sanierung/Ertüchtigung Fundierte Grundlagenermittlung umfasst: Ausbaugröße der Kläranlage, System Siedlungsentwässerung, Fremdwasserproblematik, Wasserrechtliche/wasserwirtschaftliche Anforderungen an Einleitung, Verfahrenstechnik der Abwasserreinigung nach Stand der Technik, Untersuchung in Frage kommender Varianten mit Kostenvergleichsrechnung, Klärschlammentsorgung, Kostenschätzung, Finanzierung und satzungsrechtliche Aspekte. Folie: 8

9 Ausbaugröße der Kläranlage / Kapazitätsanpassung Bestandserhebung der angeschlossenen Einwohnerwerte Prognose der Entwicklung der Einwohnerwerte (z. B. abwasserintensives Gewerbe, Demografie) in den nächsten 25 Jahren Festlegung der künftig erforderlichen Ausbaugröße (EW, Q T, Q M ) Folie: 9

10 System Siedlungsentwässerung einbeziehen Kläranlage und Entwässerungsgebiet bilden funktionale Einheit gemeinsam zu betrachten 55 Abs. 2 Wasserhaushaltsgesetz gibt quasi Trennsystem den Vorrang Neubaugebiete grundsätzlich im Trennsystem anschließen bei anstehender Sanierung Systemumstellung Misch- auf Trennkanalisation prüfen Folie: 10

11 Fremdwassersituation analysieren Fremdwasser verursacht erhebliche zusätzliche Kosten: hydraulisch zu bemessende Bauwerke wie z. B. Vorklärung, Nachklärung, Filter sind größer auszulegen, Im laufender Betrieb, z. B. pumpen und belüften der erhöhten Abwassermenge und bei Festsetzung der Abwasserabgabe. Vor Sanierung der Kläranlage Begrenzung des Fremdwasserzutritts anstreben! Folie: 11

12 Wasserwirtschaftliche Anforderungen Anforderungswerte für die Einleitung des gereinigten Abwassers zu Beginn der Planungsüberlegungen festlegen. Vorgabe in Bayern durch amtlichen Sachverständigen = örtlich zuständiges Wasserwirtschaftsamt. Arbeitsgrundlage Merkblatt Nr. 4.4/22 des Bayerischen Landesamtes für Umwelt Anforderungen an die Einleitung von häuslichem Abwasser sowie Einleitungen aus Kanalisationen. Folie: 12

13 Variantenuntersuchung Wesentliches Entscheidungskriterium für Kommune ist gesamtwirtschaftliche Kostenvergleichsrechnung nach den Leitlinien zur Durchführung dynamischer Kostenvergleichsrechnungen (KVR-Leitlinien) der LAWA. Für alle nutzengleichen und auch tatsächlich umsetzbaren Varianten die Kosten für Bau, Reinvestition und Betrieb über einen einheitlichen Betrachtungszeitraum, i. d. R. 50 Jahre ermitteln Projektkostenbarwert. Nicht monetär bewertbare Kriterien sind verbal-argumentativ zu beschreiben und einzubeziehen. Gemeinde trifft die Entscheidung. Folie: 13

14 Finanzierung Sanierungs- und Erneuerungsmaßnahmen bei Abwasseranlagen werden in Bayern nicht staatlich gefördert. Erneuerungsinvestitionen sind über Gebühren, ggf. Beiträge zu finanzieren (KAG). Abwasserabgabe Verrechnung von Aufwendungen für (1) Maßnahmen die zu einer Minderung der Schadstofffracht um 20 % in einem zu behandelnden Abwasserstrom führen und (2) die Errichtung oder Erweiterung (keine Sanierung) von Anlagen zur Zuführung des Abwassers vorhandener Einleitungen zu Abwasserbehandlungsanlagen. Folie: 14

15 Beispiel für Verrechnung Kläranlage der GK 2 Keine Überschreitung Ermäßigung 50 % Max. Verrechnungsbetrag für KA mit EW: Euro/a Folie: 15

16 Anschluss an benachbarte Kläranlage Anschlussmöglichkeit an andere Kläranlagen prüfen. Zusammenarbeit mit anderen Kommunen (interkommunale Zusammenarbeit) zur Nutzung freier Kapazitäten oder Erweiterung der aufnehmenden Kläranlage prüfen. Folie: 16

17 Erneuerung/Ertüchtigung am Standort 1 : 1 - Wiederherstellung der vorhandenen Anlagen/Becken und Nutzung der Optimierungspotenziale Beibehaltung der Verfahrenstechnik mit Modifizierung bestehender Anlagenteile. Umstellung der Verfahrenstechnik oder Integration einer neuen Verfahrenstechnik. Folie: 17

18 Hinweise zu Abwasserteichen Über 50 % aller Anlagen bis EW sind unbelüftete Teichanlagen. Mindestanforderungen nach AbwV können i.d.r. eingehalten werden (bei Entwässerung im Mischsystem). Weitergehende Anforderungen können i.d.r. nicht sicher dauerhaft eingehalten werden. Im unteren Bereich der GK 1 kann Erreichen teilweiser Nitrifikation (spezifische Oberfläche > 15 m²/e) eine pragmatische Lösung darstellen. Folie: 18

19 Ertüchtigung von Abwasserteichen weitergehende Anforderungen Bei unbelüfteten Teichen: z. B. Integration von Wirbel-Schwebebettreaktoren getrennten belüfteten Festbetten Rotationstauchkörpern Tropfkörpern Bei belüfteten Teichen: z. B. Umrüstung nach dem SBR-Verfahren zu einer CWSBR R -Anlage (Constant Waterlevel Sequencing Batch Reactor) Folie: 19

20 Fallbeispiele aus der Praxis Fallbeispiel A: Anschluss zweier unbelüfteter Teichanlagen an zentrale Kläranlage Fallbeispiel B: Ertüchtigung einer belüfteten mehrstufigen Teichanlage für EW Fallbeispiel C: Energetische Optimierung einer KA für EW Folie: 20

21 Fallbeispiel A: Anschluss zweier unbelüfteter Teichanlagen an zentrale Kläranlage (1) Bestand: 2 unbelüftete Teichanlagen, Ortskanalisation im Mischsystem weitergehende Anforderungen Ortsteil A: 300 EW Länge Druckleitung m Ortsteil B: 250 EW Länge Druckleitung m Ortsteil Z: bestehendes Mischsystem, weiter zur zentralen Kläranlage Folie: 21

22 Fallbeispiel A: Anschluss zweier unbelüfteter Teichanlagen an zentrale Kläranlage (2) Variantenuntersuchung Untersuchung, ob Umbau von Misch- in Trennsystem möglich nein, Fremdwasseranteil < 30 % Ertüchtigung beider Anlagen: Ausbau bestehender Absetzteiche in Aufstauraum, Neubau je einer Kompaktkläranlage als Scheibentauchkörper zur Nitrifikation Anschluss an zentrale Kläranlage über Druckleitung DN 80 mit 2 nass aufgestellten Pumpwerken Folie: 22

23 Fallbeispiel A: Anschluss zweier unbelüfteter Teichanlagen an zentrale Kläranlage (3) Ergebnis der Kostenvergleichsrechnung nach den LAWA-Leitlinien über 50 Jahre Kostenbarwert Anschlusslösung bezogen auf Projektkostenbarwerte deutlich günstiger. Folie: 23

24 Fallbeispiel B: Ertüchtigung einer belüfteten mehrstufigen Teichanlage für EW (1) Handlungsbedarf: veraltete Bau- und Maschinentechnik, unzureichende Reinigungsleistung, weitergehende Anforderungen an Stickstoffelemination Folie: 24

25 Fallbeispiel B: Ertüchtigung einer belüfteten mehrstufigen Teichanlage für EW (2) Sanierungskonzept: Biologische Abwasserreinigung bis zu einem Mischwasserzufluss Q M,min in zwei Reaktoren nach dem SBR-Verfahren und Zufluss > Q M,min bis Q M,max in vorhandenem Teich mechanisch reinigen, zwischenspeichern und in neuen Ausweichbodenfilter (in vorhandenem Teich) zur biologischen Mischwasserbehandlung leiten Minimierung Volumen SBR-Anlage, Zuflüsse > Q M,max nach Rechen in Vorfluter, P-Fällungsanlage, mechanische Überschussschlammeindickung. Kosten ca. 2,3 Mio. Euro, ca. 518 Euro/EW. Folie: 25

26 Fallbeispiel B: Ertüchtigung einer belüfteten mehrstufigen Teichanlage für EW (3) Lageplan zu den Umbaumaßnahmen (unmassstäblich) Folie: 26

27 Fallbeispiel B: Ertüchtigung einer belüfteten mehrstufigen Teichanlage für EW (4) Bild: Umbau Teich Bild: SBR-Anlage in Bau Folie: 27

28 Fallbeispiel B: Ertüchtigung einer belüfteten mehrstufigen Teichanlage für EW (5) Bild: Retentionsbodenfilter Folie: 28

29 Fallbeispiel C: Energetische Optimierung einer KA für EW (1) Folie: 29

30 Fallbeispiel C: Energetische Optimierung einer KA für EW (2) Folie: 30

31 Fallbeispiel C: Energetische Optimierung einer KA für EW (3) Nachrüstung Faulbehälter aus Edelstahl für EW Folie: 31

32 Fallbeispiel C: Energetische Optimierung einer KA für EW (4) Austausch der Belüftung in einem Schreiber- Gegenstrombecken und Umrüstung von aerober Stabilisierung auf anaerobe Stabilisierung Folie: 32

33 Fallbeispiel C: Energetische Optimierung einer KA für EW (5) Austausch der Belüftung in einem Schreiber- Gegenstrombecken und Umrüstung von aerober Stabilisierung auf anaerobe Stabilisierung Folie: 33

34 Zusammenfassung In Bayern gibt es aufgrund der dezentralen Abwasserinfrastruktur über kommunale Kläranlagen. Sanierung/Ertüchtigung der Anlagen im ländlichen Raum erfordern eine strukturierte/standardisierte Vorgehensweise. Auch bei diesen Anlagen ist fundierte Grundlagenermittlung zum Erreichen der optimalen Lösung notwendig Bei anstehenden Maßnahmen auch Gesamtkonzeption der Abwasserentsorgung im Gemeindegebiet überprüfen. Dazu gehört ergebnisoffene Variantenuntersuchung: Anschluss an benachbarte Kläranlage, Erneuerung und/oder Ertüchtigung am Standort, in Sonderfällen auch Re- Dezentralisierung. Abwasserteichanlagen sind i.d.r. geeignet, die Mindestanforderungen der GK 1 und 2 des Anhangs 1 der AbwV einzuhalten Folie: 34