42. LEISTUNGSVERGLEICH DER KOMMUNALEN KLÄRANLAGEN IN BADEN-WÜRTTEMBERG (2015)

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1 42. LEISTUNGSVERGLEICH DER KOMMUNALEN KLÄRANLAGEN IN BADEN-WÜRTTEMBERG (2015) Gert Schwentner, Sindelfingen 1. Einleitung Der DWA-Landesverband Baden-Württemberg führt schon zum 42. Mal im Rahmen der Kläranlagen Nachbarschaften in enger Abstimmung und mit Beteiligung der Wasserbehörden den jährlichen Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen durch. Dieses über Jahrzehnte gewachsene gemeinsame Vorgehen ist bundesweit einmalig und gewährleistet alljährlich eine umfassende Erhebung der wichtigsten Betriebsdaten aller kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg, mit denen die Ablaufqualitäten und Reinigungsleistungen beschrieben werden können. Mit der seit 14 Jahren durchgeführten Erfassung der Stromverbräuche und der seit vier Jahren erhobenen Stromerzeugung liegt darüber hinaus ein belastbares Zahlenwerk vor, das in der aktuellen Diskussion zur Energiewende einen wichtigen Beitrag liefert. Für die Betreiber von Kläranlagen erfüllt der Leistungsvergleich nach wie vor eine wichtige Funktion, indem das Betriebspersonal veranlasst wird, die im Rahmen der Eigenkontrolle mit großem Aufwand erfassten Daten unabhängig von der Größe der Anlage regelmäßig und nach einheitlichen Methoden auszuwerten. Dies ist eine entscheidende Voraussetzung für das Verständnis der vielfältig ablaufenden Reinigungsprozesse und für das Erkennen von langfristigen Veränderungen und Trends. Nur durch den Vergleich mit den Betriebsergebnissen anderer Kläranlagen ist es möglich, die eigenen Leistungen einzuschätzen, Schwachstellen zu analysieren und Optimierungspotentiale auszuschöpfen. Die Einschätzung der selbst betreuten Anlage versetzt das Betriebspersonal außerdem in die Lage, zielgerichtete Maßnahmen zur Verbesserung des Betriebsergebnisses sowohl im Hinblick auf Reinigungsleistung als auch Wirtschaftlichkeit einzuleiten. Mit dem Leistungsvergleich werden die in die Gewässer eingeleiteten Abwassermengen und Schmutzfrachten im Gegensatz zu den anderen Belastungsquellen nahezu vollständig und mit hoher Genauigkeit erfasst. Dies sind wichtige Ausgangsgrößen für die Beurteilung wasserwirtschaftlicher Fragestellungen. 2. Beteiligung an den Kläranlagen Nachbarschaften/Leistungsvergleich Im Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen wurden im Jahr 2015 insgesamt 924 (Vorjahr 938) Kläranlagen mit einer Ausbaugröße von 21,5 Mio. EW erfasst. Seit Anfang der 90er Jahre ist zu beobachten, dass durch den Zusammenschluss kleinerer Kläranlagen die Anzahl insgesamt abnimmt. Gleichzeitig steigt aber die qualitative Ausstattung der Kläranlagen im Hinblick auf Nährstoffelimination und weitergehenden Reinigungsverfahren. Die Ergebnisse der Größenklassen 1 und 2 weisen gewisse Unschärfen auf, da in vielen Fällen keine kontinuierlichen Durchflussmessungen und/oder auch keine automatischen Probenehmer vorhanden sind, welche eine mengenproportionale Probenahme über 24 Stunden erlauben. Durch die ersatzweise gezogenen Stichproben ist es möglich, dass sowohl die Abwasserverschmutzungen als auch die Abwassermengen und die daraus berechneten Frachten tendenziell überschätzt werden.

2 Bild 1: Entwicklung des kommunalen Kläranlagenbestandes nach Anzahl der Kläranlagen und Verfahren Tabelle 1: Anzahl und Ausbaugrößen der im DWA-Leistungsvergleich erfassten kommunalen Kläranlagen (Stand 2015) Größenklassen Anzahl der Kläranlagen Summe Ausbaugröße [E] Anzahl der Kläranlagen mittl. EW (aus 120 g CSB/(EW*d) [E] 1 (< EW) (1.001 EW EW) (5.001 EW EW) ( EW) (> EW) Abwassermengen und Fremdwasseranteile Aus dem Schmutzwasserabfluss (gebührenfähige Abwassermenge), dem Fremdwasseranteil und der Jahresabwassermenge kann der auf den Kläranlagen mitbehandelte Fremdwasserabfluss und der mitbehandelte Regenwasserabfluss berechnet werden. Dabei ist zu beachten, dass der Schmutzwasserabfluss nicht gleichzusetzen ist mit der Jahresschmutzwassermenge (siehe Abwasserabgabe), welche neben dem anfallenden häuslichen und gewerblichen Abwasser auch das Fremdwasser beinhaltet. Insgesamt liegen für diese Berechnungen für das Betriebsjahr 2015 von 919 Anlagen vollständige Datensätze vor. Diese Anlagen haben insgesamt eine Ausbaugröße von 21,57 Mio. EW bzw. 16,06 Mio. EW, berechnet aus der mittleren CSB-Fracht im Zulauf und einer spez. CSB-Fracht von 120 g je Einwohner und Tag.

3 In den kommunalen Klärwerken in Baden-Württemberg haben diese Kläranlagen im Jahr 2015 insgesamt rd Mio. m³ Abwasser behandelt. Der mitbehandelte Regenwasserabfluss liegt bei 496 Mio. m³. Der Schmutzwasserabfluss ist nahezu gleichgeblieben und liegt bei rd. 565 Mio. m³. Das Fremdwasser ist mit 389 Mio. m³ gegenüber den Vorjahren wieder leicht gesunken, was an den insgesamt geringeren Niederschlägen liegen dürfte. Der Fremdwasseranteil (Anteil des Fremdwassers bei Trockenwetterabfluss) im Land ergibt sich zu 41%. Bild 2: Zeitliche Entwicklung des in den Klärwerken behandelten Abwassers unterschieden in Schmutzwasser, Fremdwasser und Regenwasser Die in den verschiedenen Größenklassen behandelten Abwassermengen sind in folgender Tabelle zusammengestellt. Bezogen auf die mittlere CSB-Fracht im Zulauf und unter Zugrundelegung von 120 g CSB /(EW*d) ergeben sich die auf den Kläranlagen behandelten spezifischen Abwassermengen. Tabelle 2: behandelte Abwasserarten (Auswertung von 918 Anlagen, vollständige Datensätze) Anzahl behandeltes Abwasser Schmutzwasser Fremdwasser FWA Regenwasser Mio. m³/a m³/ E*a Mio. m³/a m³/ EW*a Mio. m³/a m³/ E*a % Mio. m³/a m³/ E*a GK GK GK GK GK Alle Die spezifische Abwassermenge beträgt rd. 90 m³/(e*a). Sie setzt sich zusammen aus 35 m³/(e*a) Schmutzwasser (entspricht rd. 96 L/(E*d)), 24 m³/(e*a) Fremdwasser und 31 m³/(e*a) Regenwasser. Generell lässt sich festhalten, dass - die spez. Schutzwassermenge ansteigt je größer die Kläranlagen sind (steigender gewerblicher Einfluss mit vergleichsweise geringer org. Verschmutzung). - die spez. Fremdwassermengen abnehmen je größer die Kläranlage ist (spez. Kanalnetzlänge geringer, Wahrscheinlichkeit von eindringendem Grundwasser geringer).

4 - die auf den Kläranlagen mitbehandelte spez. Regenwassermenge sinkt je größer die Kläranlage ist (spez. geringere versiegelte Flächen, weil höhere Bevölkerungsdichte). In die Überlegungen einzubeziehen ist, dass in vielen Fällen bei den Kläranlagen der Größenklasse 1 und 2 noch keine automatische Probenehmer und /oder kontinuierliche Wassermengenmessungen vorhanden sind und hierdurch sowohl die Wassermengen als auch die Abwasserverschmutzung aus den Stichproben überschätzt werden können. Im Jahr 2015 ist bei den meisten Kläranlagen der Fremdwasseranteil gegenüber dem Vorjahr leicht gesunken. Unter 25% Fremdwasseranteil haben 207 Anlagen (5,9 Mio. Ausbau EW). Einen mittleren Fremdwasseranteil von 25% bis 50% weisen 344 Anlagen (10,4 Mio. EW) auf. Die Anzahl der Kläranlagen mit sehr hohen Fremdwasseranteilen von mehr als 50% ist deutlich auf 366 Anlagen (5,2 Mio. EW) gesunken. Bild 3: Anzahl und Ausbaugröße der Kläranlagen in den verschiedenen Fremdwasserklassen 4 Abwasserzusammensetzung Sowohl mitbehandeltes Regenwasser als auch Fremdwasser führen zu einer Verdünnung der im Abwasser in gelöster Form vorliegenden Verschmutzungen. Da das mitbehandelte Regenwasser vom Volumen her deutlich höher als das Fremdwasser ist, überwiegt der vom Regenwasser herrührende Verdünnungseffekt mit den möglichen Einschränkungen bei der Reinigungsleistung. Die Regenwasserbeaufschlagungen sind im Gegensatz zum vergleichsweise gleichmäßig anfallenden Fremdwasser diskontinuierlich und können aufgrund der hohen Wassermengen und der nicht vermeidbaren Kanalablagerungen sowie aus anlageninternen Verfahrensweisen (z.b. Verdrängung von stark verschmutzten Abwasser aus der Vorklärung) zu stofflichen Stoßbelastungen führen, welche zu einer zeitweisen Überlastung der vorhandenen biologischen Reinigung führen können.

5 Folgende Abbildung zeigt die Verschmutzungswerte im Zulauf. Es fällt auf, dass gleichermaßen für alle Parameter die Ergebnisse der verschiedenen Kläranlagen eine große Streubreite aufweisen. Der Medianwert (Wert, welcher von 50 % der Kläranlagen unter- bzw. überschritten wird) liegt beim CSB bei 439 mg/l für die Nges-Konzentration bei 45,6 mg/ sowie für die Pges- Konzentration bei 6,9 mg/l. Bedingt durch das geringere Regen- und Fremdwasser sind die Verschmutzungswerte im Zulauf wieder gegenüber dem Vorjahr angestiegen. Bild 6: Verschmutzungswerte im Zulauf 5. Kennwerte im Ablauf Die Häufigkeiten der CSB, NH4-N, Nanorg sowie Pges-Ablaufwerte sind in den folgenden Abbildungen dargestellt. Bei den Kläranlagen über einer Anschlussgröße von EW zeigen sich nur geringe Unterschiede bei den CSB-Ablaufwerten. Mehr als 50 % dieser Anlagen erreichen im Mittel CSB-Werte im Ablauf von unter 20 mg/l. Die auf Nitrifikation ausgelegten Anlagen (rd. 90 % aller Kläranlagen in Baden- Württemberg), erreichen weitgehend unabhängig von der Größenklasse sehr niedrige NH4-N- Ablaufwerte. Bemerkenswert ist die Tatsache, dass 90 % der Kläranlagen der Größenklasse 3, 4 und 5 einen Jahresmittelwert von 2,0 mg/l NH4-N unterschreiten und dies, obwohl auch die Betriebsergebnisse der kälteren Jahreszeit enthalten sind. In der Größenklasse 2 liegen rd. 90% der Anlagen unter 2,5 mg/l. Auch wenn die Kläranlagen der Größenklasse 1 insgesamt höhere Ablaufwerte aufweisen, erreichen noch viele dieser Anlagen respektable Ergebnisse. Bei den Nanorg- und Pges-Ablaufwerten ergeben sich größere Abweichungen zwischen den verschiedenen Größenklassen. Insbesondere bei den Pges-Ablaufwerten sind die unterschiedlichen Anforderungen in den Größenklassen 4 und 5 ablesbar. In den Größenklassen 1 bis 3 sind die Pges-Ablaufwerte deutlich höher, weil hier noch keine allgemeingültigen Anforderungen gelten. Trotzdem gibt es aber auch hier eine größere Anzahl von Kläranlagen, die eine gezielte Phosphorelimination betreiben und sehr geringe Pges-Ablaufwerte erreichen.

6 Bild 7: Häufigkeiten der CSB-Ablaufwerte und der NH4-N-Ablaufkonzentrationen Bild 8: Häufigkeiten der Nanorg- Ablaufkonzentrationen und der Pges Ablaufkonzentrationen 6. Abbaugrade Die CSB-Abbaugrade liegen bei fast allen Anlagen der Größenklassen 2 bis 5 bei über 90%. Lediglich bei den Kläranlagen der Größenklasse 1 gibt es eine größere Anzahl von Kläranlagen, die einen 90%- igen CSB-Abbau nicht erreichen (fast 1/3 der Anlagen). Aufgrund des einheitlichen Bildes wird belegt, dass die Kläranlagen bei der heutzutage üblichen Auslegung auf das Reinigungsziel der Nitrifikation auch die Leistungsgrenzen des CSB-Abbaus nach mechanischer und biologischer Abwasserreinigung nahezu erreicht haben.

7 Bild 9: Häufigkeiten der CSB- Abbaugrade Der Schwankungsbereich innerhalb der Größenklassen 2 bis 5 ist beim Nges-Abbaugrad weitgehend gleich. Lediglich die Größenklasse 1 hebt sich davon ab und liegt deutlich darunter. Die Kläranlagen der Größenklasse 4 und 5 haben im Allgemeinen die Auflage eine Stickstoffelimination von mindestens 70 % zu überschreiten. Dieses Reinigungsziel erreichen rd. 16 % der Anlagen der Größenklasse 5 (6 Anlagen) und 22 % der Größenklasse 4 (67 Anlagen) nicht. Allerdings ist zu bemerken, dass die im Leistungsvergleich ermittelten Abbaugrade über das gesamte Jahr bilanziert werden und somit auch Zeiträume mit Abwassertemperaturen unter 12 C und einer dadurch möglicherweise eingeschränkten Nitrifikation/Denitrifikation beinhaltet sind. Bemerkenswert ist auch, dass rd. 50 % der Kläranlagen in Baden-Württemberg Abbaugrade von über 80% erreichen. Bei den Pges-Abbaugraden gibt es größere Unterschiede zwischen den verschiedenen Größenklassen, welche auf die unterschiedlichen Anforderungen zurückzuführen sind (Anlagen der Größenklasse 5 mit Überwachungswerten von 1 mg/l und Anlagen der Größenklasse 4 mit Überwachungswerten von 2 mg/l). Demzufolge weisen die Anlagen der Größenklasse 5 Pges-Abbaugrade von mehr als 88% bis zu 99 % auf. Die Größenklasse 4 liegt etwas darunter. Da in den kleineren Größenklassen eine gezielte Pges-Elimination, bedingt durch das Fehlen von allgemein gültigen behördlichen Anforderungen nicht von allen Anlagen praktiziert wird, ist die Schwankungsbreite der erreichten Abbaugrade wesentlich größer. Es ist aber zu bemerken, dass auch bei den kleineren Größenklassen Abbaugrade von 90% überschritten werden, soweit eine gezielte Verfahrensführung (Zugabe von Fällmitteln) durchgeführt wird.

8 Bild 10: Häufigkeiten der Nges- und Pges Abbaugrade Die Zulauffrachten sowie die abgebauten bzw. eliminierten Frachten und die noch in die Gewässer eingeleiteten Frachten sind für die verschiedenen Größenklassen in folgender Tabelle zusammengestellt. Tabelle 3: Frachten im Zu- und Ablauf sowie Abbaugrade für die verschiedenen Größenklassen (921 Anlagen, Ausbaugröße 21,5 Mio. EW) Jahr 2015 CSB N ges P ges Alle Kläranlagen Größenklasse 1 Größenklasse 2 Größenklasse 3 Größenklasse 4 Größenklasse 5 Zulauf t t t t t t Ablauf t 216 t t t t t Abbaugrad 95,7 % 93,5 % 95,4 % 95,6 % 95,5 % 96,0 % Zulauf t 417 t t t t t Ablauf t 131 t 613 t 730 t t t Abbaugrad 79,1 % 68,5 % 79,7 % 81,5 % 77,4 % 80,7 % Zulauf t 58 t 446 t 609 t t t Ablauf 779 t 23 t 115 t 80 t 354 t 207 t Abbaugrad 92,4 % 60,3 % 74,3% 86,8% 92,7 % 95,1 % Die Abbaugrade beim CSB sind in den Größenklassen 2 bis 4 annähernd gleich bei rd. 95 %. In der Größenklasse 1 wird ein etwas geringerer in Höhe von 93 % erreicht. An der Spitze liegen die Kläranlagen der Größenklasse 5 mit einem Abbaugrad von insgesamt 96 %. Die Stickstoffabbaugrade liegen mit Ausnahme der Größenklasse 1 in allen anderen Größenklassen deutlich über der Zielgröße von mindestens 70 %. In der Größenklasse 1 liegt der Abbaugrad mit 68,5 % nur geringfügig unter 70 %. Die Phosphorelimination steigt mit den Größenklassen kontinuierlich von 60 % auf 95 % an. Dies korrespondiert mit den gestellten Anforderungen von Pges kleiner 2 mg/l in der Größenklasse 4 und Pges kleiner 1 mg/l in der Größenklasse 5. Aber auch die Kläranlagen der kleineren Größenklassen weisen

9 eine beachtliche P-Elimination auf, da in vielen Fällen über die gesetzlichen Anforderungen hinaus eine chemische Fällung oder eine vermehrte biologische P-Elimination (z.t. auch ohne gezielte Einflussnahme) betrieben wird. Im Jahr 2015 wurden von den im Leistungsvergleich erfassten kommunalen Kläranlagen insgesamt noch CSB (2014: t; 2013: t), t (2014: t; 2013: t) Stickstoff und 779 t (2014: 888 t; 2013: t) Phosphor in die Gewässer eingeleitet. Bild 11: Anteil der Größenklassen an den in die Gewässer eingeleiteten Frachten Von den in die Gewässer insgesamt eingeleiteten CSB- und Nges-Frachten stammen fast 90 % von den Kläranlagen der Größenklasse 4 und 5. Allerdings leiten die kleineren Kläranlagen häufiger in abflussarme und empfindlichere Gewässer ein. Beim Phosphor dominiert die Größenklasse 4. Die Anlagen der Größenklasse 5 leiten deutlich weniger P-Fracht in die Gewässer ein, was hauptsächlich an den schärferen Anforderungen liegen dürfte. Bemerkenswert ist, dass die Kläranlagen der Größenklassen 2 und 3 (zwischen EW bis EW), wegen der nur in Einzelfällen vorhandenen diesbezüglichen Anforderungen, in der Summe soviel Phosphor einleiten, wie die Anlagen der Größenklasse 5. Eine Aufrüstung dieser Anlagen, z.b. mit einer Simultanfällung, welche in der Regel mit einem überschaubaren Kostenaufwand realisierbar ist, könnten die in die Gewässer eingeleiteten Phosphorfrachten spürbar vermindert werden. 7. Zusammengefasste Landesergebnisse Zusammengefasst für alle kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg ergeben sich die in folgender Tabelle dargestellten Landesergebnisse. Die Kennwerte im Ablauf sind gegenüber dem Vorjahr wegen den insgesamt geringeren Zuflüssen geringfügig gestiegen. Weitere signifikante Verbesserungen dürften mit den konventionellen Verfahrenstechniken nur mehr in Einzelfällen möglich sein, die sich jedoch auf Landesebene nur gering auswirken. Allerdings ist aus den Betriebsergebnissen der bisher realisierten Anlagen mit einer 4. Reinigungsstufe inzwischen bekannt, dass eine weitere Verminderung des CSB um bis zu 10 mg/l möglich ist.

10 Tabelle 4: Kennwerte und Abbaugrade sowie Fremdwasseranteil und Stromverbrauch (* nur die Anlagen mit Stromerzeugung) Anzahl Kläranlagen EW Kennwerte sauerstoffzehrende Stoffe: CSB [mg/l] NH4-N [mg/l] 0,64 0,58 0,64 Kennwerte Nährstoffe: Nanorg [mg/l] 8,0 7,8 7,6 Nges [mg/l] 9,4 9,1 9,2 Pges [mg/l] 0,54 0,58 0,57 Abbaugrade: CSB [%] Nges [%] Pges [%] Fremdwasseranteil [%] Stromverbrauch [kwh/(e*a)] Stromerzeugung* [kwh/(e*a)] Anteil Stromerzeugung am Gesamtstromverbrauch % Stromverbräuche Der DWA-Landesverband Baden-Württemberg erhebt die Stromverbrauchsdaten der kommunalen Klärwerke im Rahmen des jährlichen Leistungsvergleiches flächendeckend seit dem Jahr Mit Ausnahme von wenigen, insbesondere kleineren Kläranlagen liegen die Stromverbräuche in diesem Zeitraum für fast alle Kläranlagen vor. Bei der Erhebung der Stromverbräuche werden die anlagenspezifischen Randbedingungen, beispielsweise die verfahrenstechnische Ausstattung oder evtl. vorhandene Pumpwerke usw. nicht berücksichtigt. Ziel dieser Erhebungen ist es nicht, anlagenspezifische Stromverbrauchsanalysen durchzuführen, sondern den Betreibern erste Hinweise zu geben, den eigenen Stromverbrauch einzuordnen und Handlungsbedarf zu erkennen. Die Ergebnisse sind in folgendem Bild in ihrer zeitlichen Entwicklung zusammengefasst. Der Stromverbrauch der erfassten Kläranlagen (mittl. EW 16,0 Mio.) ist seit Beginn der Erhebungen relativ konstant und liegt im Jahr 2014 bei 526,6 Mio. kwh. Der spezifische Stromverbrauch liegt insgesamt bei 33,0 kwh/(ew*a).

11 Bild 13: zeitliche Entwicklung der Stromverbräuche Aufgrund der jeweiligen örtlichen topographischen Verhältnisse (z.b. Pumpwerke), der vielfältigen Reinigungsverfahren (z.b. Belebungs- oder Tropfkörperanlagen) sowie dem Umfang der verfahrenstechnischen Ausstattung (z.b. Klärschlammtrocknung) variieren die Stromverbräuche von Anlage zu Anlage sehr stark. Die Bandbreite der Stromverbräuche in den einzelnen Größenklassen für das Jahr 2015 zeigt folgende Abbildung, in der die Einzelergebnisse als Häufigkeitsverteilung dargestellt sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die Auswertung nicht zwischen den verschiedenen Abwasserreinigungs- und Schlammbehandlungsverfahren unterscheidet und der Stromverbrauch eventuell vorhandener Pumpwerke und verfahrenstechnischer Zusatzausstattungen (Filtration, Schlammtrocknung, Verbrennung) inbegriffen ist. Wie aus anderen Erhebungen bekannt, ist der Stromverbrauch für die Belüftung des Belebungsbeckens bzw. beim weniger verbreiteten Tropfkörperverfahren der Stromverbrauch für die Beschickungspumpen mit den internen Rezirkulationen dominierend. Bild 14: spezifische Stromverbräuche der verschiedenen Größenklassen

12 In Tabelle 5 sind die Stromverbräuche der verschiedenen Größenklassen im Jahr 2015 dargestellt. Am Gesamtstromverbrauch von rd. 526,6 Mio. kwh haben die Kläranlagen der Größenklassen 4 und 5 mit 232,6 Mio. kwh + 231,7 Mio. kwh = 464,3 Mio. kwh einen Anteil von rd. 88 %. Demgegenüber sind die Stromverbräuche der Größenklassen 1 bis 3 vergleichsweise gering, obwohl dort die spezifischen Stromverbräuche deutlich höher sind. Tabelle 5: Stromverbrauch und Stromerzeugung Betriebsjahr 2015 angeschl. EW Mio. E Stromverbrauch Mio. kwh kwh/ (E*a) Anzahl angeschl. EW Mio. EW Stromerzeugung Mio. kwh Größenklasse 1 0,074 4,6 61, Größenklasse 2 0,611 25,5 41,8 6 0,021 0,019 8,7 kwh/ (E*a) Größenklasse 3 0,889 32,2 36,3 16 0,118 1,3 10,7 Größenklasse 4 7, ,6 31, ,888 84,5 14,4 Größenklasse 5 7, ,7 32,9 36 6, ,1 18,2 alle Kläranlagen 15, ,6 33, , ,1 16,3 Seit vier Jahren wird im Leistungsvergleich auch die Stromerzeugung auf den Kläranlagen erfasst. Die Daten erlauben jedoch keine Aussage darüber, ob noch andere Energiequellen (z.b. Fremdgas, Fotovoltaik, Abwärme oder Co-Vergärung) genutzt bzw. ob eine externe Verwertung des Faulgases durchgeführt wird. Mit den genannten Einschränkungen lässt sich aber trotzdem feststellen, dass die Stromerzeugung mit rd. 207 Mio. kwh erheblich ist. Die Anzahl der Kläranlagen mit Eigenstromerzeugung ist zum Vorjahr von 249 Anlagen auf 262 Anlagen angestiegen. Auch die Stromerzeugung ist angestiegen von 195 Mio. kwh auf 207 Mio. kwh. Obwohl auf nur 262 Anlagen eine Stromerzeugung durchgeführt wird, ergibt sich in Bezug auf den insgesamt verbrauchten Strom in Höhe von 526,6 kwh eine Eigenversorgung von 39 %. Betrachtet man nur die Größenklasse 5 beträgt die Eigenstromversorgung bereits mehr als 52 % und in der Größenklasse 4 rd. 36 %. Bei den Kläranlagen der Größenklasse 1 bis 3 ist die Stromerzeugung aufgrund der nur sehr selten eingesetzten Schlammfaulung von untergeordneter Bedeutung. Betrachtet man die Ergebnisse der verschiedenen Größenklassen ist zu erkennen dass die spez. Stromerzeugung umso höher ausfällt, je größer die Kläranlagen sind. In einigen Fällen werden Werte von 25 kwh/(ew*a) überschritten. In diesen Fällen dürften jedoch vermehrt Fremdschlämme oder nicht abwasserbürtige Energiequellen genutzt werden. Aber auch eine hohe spez. Faulgasproduktion sowie ein hoher Wirkungsgrad der Faulgasverstromung steigern die spez. Stromerzeugung. Bei der Eigenversorgungsquote (der Anteil der Eigenstromerzeugung am Stromverbrauch) ist eine ähnliche Tendenz zu erkennen, so dass die größeren Kläranlagen (mit den geringeren spez. Stromverbrächen und der höheren spez. Stromerzeugung) günstiger abschneiden. Bei einigen Anlagen liegt die Eigenversorgungsquote sogar über 100 %, möglicherweise ist dies aber auf die Verwendung von Fremdschlämmen oder nicht abwasserbürtiger Energiequellen zurückzuführen.

13 Bild 15: spezifische Eigenstromerzeugung und Eigenversorgungsquote 9. Mischwasserabfluss zur Kläranlage Kläranlagen sind im Mischwassersystem auch ein Element der Mischwasserbehandlung. Der Mischwasserzufluss zur Kläranlage wird mit der Regenwasserbehandlung im Kanalnetz abgestimmt. Unter Berücksichtigung von Erfahrungswerten wurde im ATV-DVWK Arbeitsblatt A 198 der Ansatz im ATV- A 131 (1991) für QM = 2. Qs + QF,aM durch QM = fs,qm. QS,aM + QF,aM ersetzt. Die im Leistungsvergleich vorliegenden Daten für QS,aM und QF,aM sowie dem QM (Mischwasserzufluss zur Kläranlage) aus der Datenbank des Landes kann der jeweilige Faktor für den Spitzenabfluss fs,qm berechnet werden. Dieser sollte für kleine Einzugsgebiete zwischen 6 und 9 und für Kläranlagen von Großstädten zwischen 3 und 6 liegen. Folgende Auswertung zeigt jedoch, dass in der Praxis die meisten Kläranlagen mit weit höheren Mischwasserzuflüssen beaufschlagt werden. Bei rund 80 % der Kläranlagen größer EW liegt fs,qm über 6 und bei mindestens 60 % unter EW über 9. Noch relativ viele Kläranlagen haben extrem hohe Zuflussspitzen von über 10. Der starke Anstieg der Mischwasserbeaufschlagung gegenüber Trockenwetterbedingungen stellt für besonders für diese Kläranlagen eine große Herausforderung dar. Die damit verbundenen Stoßbelastungen können die NH4-N Ablaufwerte kurzfristig ansteigen lassen, der belebte Schlamm wird in die Nachklärung verfrachtet und Schlammabtrieb aus der Nachklärung kann die Folge sein.

14 Bild 16: Faktor zur Berechnung des Mischwasserzuflusses (Q M = f S,QM. Q S,aM + Q F,aM ) 10. Schlammanfall Aus den Betreiberdaten die regelmäßig durch die Wasserbehörden abgefragt werden, lassen sich die spezifischen Schlammanfälle berechnen. Dabei wurde unterschieden zwischen den Kläranlagen mit Schlammfaulung und ohne Schlammfaulung. Eine weitere Unterteilung wurde nicht berücksichtigt, da entweder hierzu keine Daten vorlagen bzw. andere Verfahren von untergeordneter Bedeutung sind. Deutlich wird, dass die Schlammanfälle auf den Kläranlagen einer großen Bandbreite unterliegen. Trotzdem zeigt sich, dass Anlagen mit Schlammfaulung unabhängig von der Größenklasse geringere Schlammanfälle aufweisen, der Median liegt bei 14 kg TR / (E. a) bzw. bei rd. 38 g/(e. d). Bei Anlagen ohne Faulung liegt der Schlammanfall bei rd. 17 kg TR / (E. a). Die Schlammanfälle in den Größenklassen 1 und 2 sind niedriger, allerdings ist hier die Datenlage unsicherer. Der Anfall an Trockenmasse ist gegenüber einer aeroben Stabilisation bei Anlagen mit Faulung um rd. 20% geringer. Zu beachten ist, dass durch eine bessere Entwässerung der ausgefaulten Schlämme der zu entsorgende Schlamm darüber hinaus nochmals geringer ist. Bild 17: Schlammanfall bei Anlagen mit und ohne Schlammfaulung

15 11. Zusammenfassung und Folgerungen Beim 42. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg haben sich insgesamt 924 Anlagen mit einer Ausbaugröße von 21,6 Mio. EW beteiligt. Die auf den Klärwerken behandelte Wassermenge ist gegenüber dem Vorjahr infolge gesunkener Fremdwasser- und Regenwassermengen leicht zurückgegangen. Der Fremdwasseranteil bei Trockenwetterzuflüssen liegt im Mittel bei 41%. Das bereits erreichte hohe Niveau der Reinigungsleistung konnte gehalten werden bzw. hat sich nochmals leicht verbessert. Der spezifische Stromverbrauch liegt bei 33,0 kwh/(e*a). Der Stromverbrauch dieser Anlagen summiert sich auf 527 Mio. kwh auf, die mittl. Belastung dieser Kläranlagen beträgt 16,0 Mio. EW. Der spez. Stromverbrauch sinkt mit zunehmender Anlagengröße. Inzwischen wird auf 262 Kläranlagen, die in der Summe eine mittl. EW-Belastung von 12,7 Mio. EW aufweisen. Eigenstrom in Höhe von 207 Mio. kwh erzeugt. Für diese Anlagen ergibt sich eine spezifische Stromerzeugung von 16,6 kwh/(e*a). Größere Kläranlagen erreichen i.d.r. eine höhere spez. Eigenstromerzeugung. Die in einigen Fällen erreichte Eigenversorgungsquote von z.t deutlich über 100% hinaus, deutet auf den Einsatz von Fremdschlämmen oder nicht abwasserbürtigen Energiequellen hin. Der überwiegende Anteil der Kläranlagen wird in der Praxis mit einem Mischwasserzufluss beaufschlagt, der über das Regelwerk (ATV-DVWK A-198) hinausgeht. In der Regel kommt dies dem Gewässerschutz zugute, da hierdurch die über die Regenüberlaufbecken entlasteten Abflüsse minimiert werden. Allerdings stellt die hohe Mischwasserbeaufschlagung eine große betriebliche Herausforderung dar. Kurzfristige Belastungsspitzen können zu erhöhten NH4-N-Ablaufwerten führen und durch die Verlagerung von Schlamm in die Nachklärbecken nimmt die Gefahr von Feststoffabtrieb zu. Eine Schlammfaulung führt zu einem geringeren Schlammanfall. Während auf Kläranlagen mit anderen Stabilisationsverfahren der Schlammanfall bei rd. 17 kg/(e. a) liegt ist dieser auf Kläranlagen mit Schlammfaulung bei rd. 14 kg/(e. a). Die Differenz wird anaerob abgebaut und Faulgas produziert, welches in den meisten Fällen verstromt wird. Der Leistungsvergleich bietet den Betreibern die Möglichkeit, die eigenen Betriebsergebnisse denen anderer Kläranlagen gegenüberzustellen. Im Rahmen eines solchen technischen Benchmarkings kann Optimierungs- und Handlungsbedarf überhaupt erst erkannt werden. Die Besprechung der einzelnen Betriebsergebnisse in den Kläranlagen Nachbarschaften und der Erfahrungsaustausch unter den Betreibern am Nachbarschaftstag liefern hierzu einen wichtigen Beitrag. Die Ergebnisse des diesjährigen Leistungsvergleiches mit seinen guten Reinigungsleistungen der Abwasseranlagen sind nicht zuletzt auch das Ergebnis einer qualifizierten und kontinuierlichen Fortbildung des Betriebspersonals in den Kläranlagen Nachbarschaften. Allen Beteiligten, den Betreibern und Behörden sowie den Lehrern und Obleuten der DWA-Kläranlagen-Nachbarschaften sowie der DWA-Geschäftsstelle sei herzlich gedankt. Weitere Abbildungen und Tabellen zum Leistungsvergleich des Jahres 2015 sind in gewohnter Form und Ausführung folgend beigelegt.