37. LEISTUNGSVERGLEICH DER KOMMUNALEN KLÄRANLAGEN IN BADEN-WÜRTTEMBERG (2010)

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1 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) 37. LEISTUNGSVERGLEICH DER KOMMUNALEN KLÄRANLAGEN IN BADEN-WÜRTTEMBERG (21) Gert Schwentner, Sindelfingen 1. Einleitung Der DWA-Landesverband Baden-Württemberg führt schon zum 37. Male 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 nahezu lückenlose Erhebung der wichtigsten Betriebsdaten, mit denen die Ablaufqualitäten und Reinigungsleistungen beschrieben werden können. Bei der Auswertung wurde in diesem Jahr wegen der über die Wasserrahmenrichtlinie erneut ins Blickfeld geratenen Phosphorproblematik besonderer Wert gelegt. Der Leistungsvergleich hat auch eine große Bedeutung für die Wasserwirtschaft, da die aus den kommunalen Kläranlagen in die Gewässer eingeleiteten Abwassermengen und Schmutzfrachten im Gegensatz zu den anderen Belastungsquellen nahezu vollständig und mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Aber auch für die Betreiber selbst erfüllt der Leistungsvergleich eine wichtige Funktion, indem das Betriebspersonal veranlasst wird, die im Rahmen der Eigenkontrolle mit großem Aufwand erfassten Daten 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 in die Lage, zielgerichtete Maßnahmen zur Verbesserung des Betriebsergebnisses sowohl im Hinblick auf Reinigungsleistung als auch Wirtschaftlichkeit einzuleiten. 2. Beteiligung an den Kläranlagen Nachbarschaften/Leistungsvergleich Im Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen wurden im Jahr 21 insgesamt 992 Kläranlagen mit einer Ausbaugröße von EW bis zu 1.2. EW erfasst. Durch Stilllegungen ist die Anzahl gegenüber dem Vorjahr um 21 Anlagen zurückgegangen. In der Summe weisen alle Kläranlagen zusammen eine Ausbaugröße von rd. 21,5 Mio. EW auf. Die mittlere Belastung der Kläranlagen (berechnet aus den CSB-Frachten mit 12 g/ew*d) ergibt eine Größe von rd. 15,9 Mio. Einwohnerwerten. Das bedeutet, dass bei einer Einwohnerzahl von rd. 1,8 Mio. (statistisches Landesamt Baden- Württemberg) etwas mehr als 5, Mio. Einwohnerwerte (rd. 1/3) aus dem Gewerbe und der Industrie stammen. Die Ergebnisse der n 1 und 2 weisen gewisse Unschärfen auf, da in vielen Fällen keine kontinuierlichen Durchflussmessungen und/oder in vielen Fällen 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. Es sei darauf hingewiesen, dass im Einzelfall das Verhältnis aus Ausbaugröße und mittlerer Belastung bei deutlich über 1 liegen sollte, da die Anlagen entsprechend den Bemessungsrichtlinien nicht auf einen Mittelwert sondern auf einen Wert, der in 85 % der Tage unterschritten wird, auszulegen sind. Dieser liegt erfahrungsgemäß bei mindestens ca. dem 1,3 fachen über dem Mittelwert. Den Betreibern von Anlagen, bei denen die mittlere Belastung so hoch ist, dass sich ein Verhältniswert von unter 1,3 ergibt, sei eine kritische Überprüfung der Auslegungsgröße in Anbetracht der erreichten Ablaufergebnisse und einer eventuell angestrebten simultanen aeroben Schlammstabilisierung empfohlen. DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 1/13

2 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) Tabelle 1: Anzahl und Ausbaugrößen der im DWA-Leistungsvergleich erfassten kommunalen Kläranlagen (Stand 21) 1 (< 1. EW) 2 (1.1 EW-5. EW) 3 (5.1 EW 1. EW) 4 ( EW) 5 (>1.1 EW) Anzahl der Kläranlagen Summe Ausbaugröße EW mittlere Belastung (gerechnet aus Zulaufmessung mit 12 g CSB/EW*d) EW Verhältnis Ausbaugröße zu mittlere Belastung , , , , , Summen ,33 3. Zusammensetzung des gereinigten Abwassers Aus dem Schmutzwasserabfluss (gebührenfähige Abwassermenge), dem Fremdwasseranteil und der behandelten Abwassermenge kann die auf den Kläranlagen mitbehandelte Regenwassermenge berechnet werden. Der Schmutzwasserzufluss ist nicht gleichzusetzen mit der Jahresschmutzwassermenge (siehe Abwasserabgabe), welche neben dem anfallenden häuslichen und gewerblichen Abwasser auch das Fremdwasser beinhaltet. Insgesamt liegen für diese Berechnungen vollständige Datensätze von 976 Anlagen (aufsummierte Ausbaugröße 21,51 Mio. EW bzw. 15,91 Mio EW mittl. Belastung) vor. Die zusammengefassten Ergebnisse sind in folgender Tabelle dargestellt. Der Fremdwasseranteil hat sich gegenüber dem Vorjahr mit 45 % doch deutlich erhöht. Geringe Fremdwasseranteile unter 25% weisen nur noch 182 Anlagen (29: 228 Anlagen) mit einer Anschlussgröße von insgesamt 4,9 Mio. EW (29: 6,5 Mio. EW) auf. Gegenüber dem Jahr 29 hat die Anzahl der Kläranlagen mit einem Fremdwasseranteil zwischen 25% und % ebenfalls abgenommen auf 352 Anlagen (29: 367 Anlagen) mit einer Ausbaugröße von 1,4 Mio. EW (wie 29). Über % Fremdwasseranteil verzeichnen 447 Anlagen (29: 41 Kläranlagen) mit einer aufsummierten Ausbaugröße in Höhe von 6,1 Mio EW (29: 4,6 Mio. EW). Die dazugehörigen Graphiken sind im Anhang beigelegt. Tabelle 2: behandelte Abwasserarten (Auswertung von 976 Anlagen, vollständige Datensätze) behandeltes Abwasser Schmutzwasser Fremdwasser Regenwasser Mio. m³/a m³/ m³/ Mio. m³/ Mio. m³/ Mio. m³/a EW*a EW*a m³/a EW*a m³/a EW*a Alle DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 2/13

3 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) Gegenüber dem Jahr 29 ist das in den kommunalen Klärwerken behandelte Abwasser um rd. 1 Mio. m³ auf 1.74 Mio. m³ leicht angestiegen, was von den etwas höheren Niederschlägen und insbesondere dem angestiegenen Fremdwasser herrührt. Im Mittel liegt der spezifische Abwasseranfall bei 17 m³/(ew*a), der sich aus Schmutzwasser 36 m³/(ew*a), Fremdwasser 3 m³/(ew*a) und Regenwasser 42 m³/(ew*a) zusammensetzt. Bei den kleineren n ist der spezifische Abwasseranfall insgesamt deutlich höher, obwohl der Schmutzwasseranfall geringer ausfällt. Dies liegt gleichermaßen an einem höheren Fremdwasser- und Regenwasserzufluss. Die Werte der 1 und 2 sind allerdings unter dem Vorbehalt zu betrachten, da diese Anlagen i.d.r. keine kontinuierliche Wassermengenmessung bzw. keinen automatischen Probenehmer haben und deshalb nur Stichproben gezogen werden. Dies hat zur Folge, dass sowohl die behandelten Wassermengen als auch die Abwasserverschmutzungen eher überschätzt werden. Bedingt durch das überwiegend verbreitete Mischsystem werden auf den Klärwerken erhebliche Mengen an Regenwasser mitbehandelt. Die Regenwasserbeaufschlagungen sind im Gegensatz zum vergleichsweise konstant 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 das Ablaufergebnis zeitweise erheblich beeinflussen können. Das Fremdwasser und das mitbehandelte Regenwasser tragen zu einer Verdünnung der im Abwasser gelösten Verschmutzungen und der dadurch bedingten Beeinträchtigung der Reinigungsleistung bei. Folgende Abbildung zeigt die im Leistungsvergleich erhobenen Zuflusskennwerte. Es fällt auf, dass gleichermaßen für alle Parameter die Ergebnisse der verschiedenen Kläranlagen eine große Streubreite aufweisen. Der Medianwert (Wert, welcher von % der Kläranlagen unter bzw. überschritten wird) liegt beim CSB bei 368 mg/l (29: 396 mg/l), für die N ges -Konzentration bei 39,6 mg/l (29: 43, mg/l) sowie für die P ges - Konzentration bei 5,8 mg/l (29: 6,2 mg/l) auf. Die Werte sind geringfügig niedriger als im Vorjahr. Anhand der dargestellten Kurven, können die Betreiber die eigenen Zuflussverschmutzungen mit den Werten der anderen Kläranlagen vergleichen und die eigenen Zuflussverhältnisse einordnen. CSB im Zulauf in mg/l ,2 mg/l 649 mg/l 68, mg/l ,8 mg/l 368 mg/l 39,6 mg/l 2 Pges 988 Anlagen mg/l Nges 988 Anlagen 3, mg/l 22, mg/l CSB 988 Anlagen, 1, 2, 3, 4,,, 7, 8, 9, 1, Pges und Nges im Zulauf in mg/l Bild 1: Kennwerte im Zufluss der Kläranlagen DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 3/13

4 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) Aus den N ges - bzw. P ges -Frachten im Zulauf und deren Bezug auf den aus den CSB-Zulauffrachten ermittelten Einwohnerwerten (mit 12 g CSB/(EW*d)) ergeben sich die jeweiligen spezifischen Frachten. Im eigentlichen Sinne spiegelt dies auch das N ges /CSB bzw. P ges /CSB Verhältnis wieder. Es zeigt sich, dass der Medianwert der 5 der üblicherweise angesetzten spezifischen N ges -Fracht von 11 g/(ew*d) sehr gut entspricht. In den anderen n liegt der Medianwert aber doch deutlich darüber. Generell ist festzustellen, dass eine große Anzahl von Kläranlagen im Vergleich zum CSB einen Überhang an Stickstoff aufweisen, der sich ungünstig auf die Denitrifikation und den Stromverbrauch (Nitrifikation) auswirkt. Beim Phosphor ergibt sich ebenfalls in der 5 die im Allgemeinen angesetzte spez. P ges -Fracht in Höhe von 1,8 g/(ew*d). In den anderen n ergeben sich etwas höhere Werte , 14,9 1,8 2, , 1, 2, 3, Nges im Zulauf in g/(ew*d) Pges im Zulauf in g/(ew*d) Bild 2: spezifische N ges - und P ges -Frachten im Zulauf 4. Kennwerte Die Häufigkeiten der CSB, NH 4 -N, N anorg sowie P ges -Ablaufwerte sind in den folgenden Abbildungen dargestellt. Es zeigt sich, dass die auf Nitrifikation ausgelegten Anlagen (rd. 9 % aller Kläranlagen in Baden-Württemberg), weitgehend unabhängig von der, sowohl sehr niedrige CSB- als auch NH 4 -N Ablaufwerte aufweisen. Bemerkenswert ist die Tatsache, dass 9 % der Kläranlagen der 3, 4 und 5 einen Jahresmittelwert von 2, mg/l NH 4 -N unterschreiten und dies, obwohl auch die Betriebsergebnisse der kälteren Jahreszeit enthalten sind. In der 2 liegen 9% der Anlagen unter 3 mg/l. Auch wenn die Kläranlagen der 1 insgesamt doch deutlich höhere Ablaufwerte aufweisen, erreichen noch viele dieser Anlagen respektable Ergebnisse. Bei den N anorg - und P ges -Ablaufwerten ergeben sich größere Abweichungen zwischen den verschiedenen n. Insbesondere bei den P ges -Ablaufwerten sind die unterschiedlichen Anforderungen in den n 4 und 5 ablesbar. In den n 1 bis 3 sind die P ges -Ablaufwerte deutlich höher, weil hier im Allgemeinen keine Anforderungen gelten. Trotzdem gibt es aber auch hier eine größere Anzahl von Kläranlagen, die eine gezielte Phosphorelimination betreiben und sehr geringe P ges -Ablaufwerte erreichen. DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 4/13

5 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) CSB im Ablauf in mg/l NH4-N im Ablauf in mg/l Bild 3: Häufigkeiten der CSB-Ablaufwerte und der NH 4 -N-Ablaufkonzentrationen Nanorg im Ablauf in mg/l,,5 1, 1,5 2, Pges im Ablauf in mg/l Bild 4: Häufigkeiten der N anorg - Ablaufkonzentrationen und der P ges Ablaufkonzentrationen 5. Abbaugrade Die CSB-Abbaugrade liegen bei fast allen Anlagen der n 2 bis 5 bei über 9%. Lediglich bei den Kläranlagen der 1 gibt es eine größere Anzahl von Kläranlagen, die einen 9%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 mechanisch- und biologischer Abwasserreinigung nahezu erreicht haben. DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 5/13

6 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) ca. 3 % bzw. 25 % der Anlagen GK 4 und GK 5 < 7 % CSB Abbaugrad in % % 8 1 Nges Abbaugrad in % Bild 5: Häufigkeiten der CSB- und N ges -Abbaugrade Der Schwankungsbereich innerhalb der n 2 bis 5 ist beim N ges -Abbaugrad weitgehend gleich zwischen % bis zu über 9% hinaus. Lediglich die 1 hebt sich davon ab und liegt deutlich darunter. Die Kläranlagen der 4 und 5 haben im Allgemeinen die Auflage eine Stickstoffelimination von mindestens 7 % zu überschreiten. Dieses Reinigungsziel erreichen rd 25 der 5 (1 Anlagen) und 3 der 4 (93 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. Mit der in Baden-Württemberg weitverbreiteten vorgeschalteten Denitrifikation werden Abbaugrade von über 8% nur in wenigen Fällen, bei einer von Kohlenstoffverbindungen geprägten Abwasserzusammensetzung, erreicht. Bei den P ges -Abbaugraden gibt es größere Unterschiede zwischen den verschiedenen n, welche auf die unterschiedlichen Anforderungen zurückzuführen sind (Anlagen der 5 mit Überwachungswert von 1 mg/l und Anlagen der 4 mit Überwachungswerten von 2 mg/l). Demzufolge weisen die Anlagen der 5 P ges -Abbaugrade zwischen 85% bis zu 98% auf. Die 4 liegt etwas darunter. Da in den kleineren n eine gezielte P ges - Elimination, bedingt durch das Fehlen von behördlichen Anforderungen, nicht von allen Anlagen praktiziert wird, ist die Schwankungsbreite der erreichten Abbaugrade wesentlich größer. Es ist aber zu bemerken, dass auch hier Abbaugrade von 9% von einigen Kläranlagen durch eine gezielte Verfahrensführung überschritten werden, wie aus der rechten Abbildung zu entnehmen ist, in welcher nur die Anlagen mit einer gezielten P-Elimination ausgewertet wurden. Dabei zeigt sich, dass die Ergebnisse der 2, 3 und 4 weitgehend gleich sind, also nur die eingesetzte Verfahrenstechnik und nicht die Anlagengröße von Bedeutung ist. DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 6/13

7 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) 1 1 (215 Anlagen) 9 2 (291 Anlagen) 3 (146 Anlagen) 8 4 (296 Anlagen) 7 5 ( 39 Anlagen) GK 1 ( 12 Anlagen) GK 2 ( 84 Anlagen) GK 3 ( 73 Anlagen) GK 4 (294 Anlagen) GK 5 ( 39 Anlagen) Pges Abbaugrad in % Pges Abbaugrad in % Bild 6: Häufigkeiten der P ges -Abbaugrade (alle Anlagen bzw. nur Anlagen mit gezielter P-Elimination Die Zulauffrachten sowie die abgebauten bzw. eliminierten Frachten und die noch in die Gewässer eingeleiteten Frachten sind für die verschiedenen n in folgender Tabelle zusammengestellt. Tabelle 3: Frachten im Zu- und Ablauf sowie Abbaugrade für die verschiedenen n Jahr 21 CSB N ges P ges Alle Kläranlagen Zulauf t 4.92 t 32.1 t t t t Ablauf t 326 t t t t 14.6 t Abbaugrad 95 % 92 % 94 % 95 % 95 % 95 % Zulauf t 515 t t t t t Ablauf t 186 t 894 t 1.15 t t t Abbaugrad 76 % 64 % 76 % 78 % 74 % 78 % Zulauf t 76 t 524 t 656 t t t Ablauf t 28 t 147t 153 t 563 t 281 t Abbaugrad 89 % 63 % 72 % 77 % 89 % 93 % Die Abbaugrade beim CSB sind in den n 3 bis 5 annähernd gleich bei rd. 95 %. In den 1 und 2 werden etwas geringere, aber ebenfalls sehr gute Werte erzielt. Die durchschnittlichen Stickstoffabbaugrade liegen mit Ausnahme der 1 über der Zielgröße von mindestens 7 %. Der Abbaugrad der 1 ist mit 64 % noch beachtlich hoch. Die Phosphorelimination steigt mit den n kontinuierlich von 63 % auf 93 % an. Dies korrespondiert mit den gestellten Anforderungen von P ges kleiner 2 mg/l in der 4 und P ges kleiner 1 mg/l in der 5. Aber auch die Kläranlagen der kleineren n weisen 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 21 wurden von den kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg insgesamt DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 7/13

8 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) noch rd t CSB, rd t Stickstoff und noch rd t Phosphor in die Gewässer eingeleitet. prozentualer Anteil der n an den eingeleiteten Frachten 1% 9% 8% 7% % % 4% 3% 2% 1% % 4,1 % 35,8 % 47,5 % 51,1 % 24, % 48, % 13,1 % 6,5 % 6,3 % 12,5 % 5,1 % 5,6 %,9 % 1,2 % 2,4 % CSB Stickstoff Phosphor Bild 7: Anteil der n an den in die Gewässer eingeleiteten Frachten Beim CSB und beim N ges haben die unterschiedlichen n jeweils für sich betrachtet annähernd gleiche Anteile an den insgesamt in die Gewässer eingeleiteten Frachten. Die n 4 und 5 dominieren dabei. Beim Phosphor allerdings geht der Anteil der 5 deutlich zurück, da der Anteil der 1, 2 und 3 gegeüber der CSB- und N ges -Fracht sich jeweils verdoppelt. Damit geraten gerade diese n in den Blickwinkel, wenn es darum geht, die Phosphorfrachten in die Gewässer zu vermindern. Hier lässt sich mit einem überschaubaren Aufwand durch die Integration einer Simultanfällung ein bedeutender Anteil der bislang eingeleiteten Phosphorfrachten vermindern. Durch einen Bezug auf die tatsächlich angeschlossenen EW (ausgehend von 12 g CSB/(EW*a)) ergeben sich die spezifischen Frachten im Zu- und Ablauf sowie die abgebauten Frachten. Beim CSB liegt die spezifische Fracht im Ablauf bei rd. 6 g/(ew*d), lediglich in der 1 und 2 etwas höher bei 7 bzw. 1 g/(ew*d). Die im Allgemeinen angesetzte spezifische Stickstofffracht von 11 g/(ew*d) wird im Durchschnitt nahezu in der 5 erreicht. Mit kleineren Anschlussgrößen steigt die spez. Stickstofffracht im Zulauf jedoch deutlich auf bis zu 15,1 g/(ew*d) an. Allerdings ist bemerkenswert, dass die abgebauten spezifischen Stickstofffrachten mit zunehmender Anlagengröße von rd. 1, g/(ew*d) auf 8,6 g/(ew*d) deutlich abnehmen. Obwohl die abgebauten spez. Stickstofffrachten in der 2 am höchsten sind, resultiert aus der höchsten spez. Zulauffracht aber trotzdem der geringste Abbaugrad. Die spez. Phosphorfrachten im Zulauf entsprechen in der 5 wiederum im Mittel nahezu den allgemeinen Annahmen in Höhe von 1,8 g/(ew*d). Bedingt durch den flächendeckenden Einsatz einer gezielten P-Elimination ergeben sich die höchsten abgebauten spez. P-Frachten in den n 4 und 5. Die abgebauten spezifischen P-Frachten in den n 1 bis 3 sind nur geringfügig kleiner. Der jedoch deutlich schlechtere Abbaugrad der 1 bis 3 resultiert neben der nicht vollständig verbreiteten gezielten P-Elimination auch aus den höheren spez. Zulauffrachten. DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 8/13

9 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) Tabelle 4: spez. Frachten im Zu- und Ablauf sowie die abgebauten spez. Frachten für die verschiedenen n Jahr 21 CSB N ges P ges Alle Kläranlagen spez. Frachten in g/(ew*a) 4 5 Zulauf Ablauf Abbau Zulauf 11,5 15,1 13,9 12,6 11,7 1,9 Ablauf 2,8 5,5 3,4 2,8 3, 2,3 Abbau 8,7 9,6 1,5 9,8 8,7 8,6 Zulauf 1,8 2,2 2, 1,8 1,8 1,7 Ablauf,2,8,6,4,2,1 Abbau 1,6 1,4 1,4 1,2 1,6 1,6 6. Zusammengefasste Landesergebnisse Zusammengefasst für alle kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg ergeben sich die in folgender Tabelle dargestellten Landesergebnisse. Auch wenn die Ergebnisse insgesamt weitgehend stabil geblieben sind, zeigt sich ein nachhaltiger Trend zu einer weiteren Verbesserung bei den Stickstoffablaufwerten. Dieser schlägt sich jedoch noch nicht in einem höheren Abbaugrad nieder. Der Fremdwasseranteil ist auf den höchsten Wert seit der einheitlichen Erfassung mit dem gleitenden Minimum angestiegen und hat einen Wert von 45 % überschritten. Offensichtlich haben die von den Betreibern mit erheblichem Kostenaufwand durchgeführten Maßnahmen zur Fremdwassersanierung noch nichts ablesbares bewirkt. Der spezifische Stromverbrauch ist leicht angestiegen, liegt jedoch noch auf dem gleichen Niveau der vergangen Jahre. Tabelle 5: Kennwerte und Abbaugrade ermittelt aus Frachten, Fremdwasser gewichtet nach Jahresabwassermenge, Stromverbrauch gewichtet nach mittlerer Belastung Kennwerte Sauerstoffzehrende Stoffe CSB [mg/l] NH 4 -N [mg/l],8 1, 1,,9 1,3 Kennwerte der Nährstoffe N anorg [mg/l] 7,8 8,4 8,6 8,4 9, N ges [mg/l] 9,4 1,2 1,4 1,3 11,1 P ges [mg/l],7,7,7,8,7 Abbaugrade CSB [%] N ges (=GesN) [%] P ges [%] Fremdwasseranteil [%] Stromverbrauch kwh/(ew*a] DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 9/13

10 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) 7. Auswertungen zur Phosphorelimination Die Phosphorablaufwerte lassen sich nur dann in größerem Umfang vermindern bzw. der P ges - Abbaugrad erhöhen, wenn eine gezielte Phosphorelimination entweder durch die Zugabe von Fällmittel oder durch eine vermehrte biologische Phosphorelimination mittels vorgeschalteten Anaerobbecken durchgeführt wird. Mit dem Leistungsvergleich werden solche verfahrenstechnischen Randbedingungen anlagenscharf abgefragt. Tabelle 6: Anlagen mit gezielter P-Elimination und Anlagen mit Filtration alle Anlagen Anlagen mit gezielter P-Elimination Filteranlagen Ausbaugröße Ausbaugröße Ausbaugröße Anzahl Anzahl [EW] [EW] [EW] Anzahl Insgesamt führen in Baden-Württemberg 7 Anlagen mit einer Anschlussgröße von 2,4 Mio. EW eine gezielte Phosphorelimination durch, davon 36 Anlagen mit Filtration, die eine Anschlussgröße von insgesamt 3,9 Mio. EW aufweisen. Da Filteranlagen hinsichtlich der abfiltrierbaren Stoffe mit den daran gebundenen partikulären Phosphorverbindungen besonders niedrige Ablaufwerte erwarten lassen, wurden deren Betriebsergebnisse separat und unabhängig von den verschiedenen n ausgewertet. Die P ges -Auswertungen zeigen, dass die Filteranlagen mit,3 mg/l P ges (Median) die geringsten Ablaufwerte aufweisen. Die Anlagen der 5 erreichen im Schnitt eine Ablaufkonzentration bei einem Überwachungswert von 1 mg/l von,5 mg/l P ges. Die Ablaufkonzentrationen der mit einer gezielten P-Elimination ausgerüsteten Kläranlagen der 2, 3 und 4, die i.d.r. Überwachungswerte von 2 mg/l oder höher haben, unterscheiden sich nur wenig. Der Medianwert der P ges - Ablaufwerte liegt hier bei rd.,7 mg/l P ges. Die P ges -Abbaugrade betragen bei den Anlagen der n 2, 3 und 4 im Durchschnitt rd. 89 %, bei den Anlagen der 5 rd. 93 % und bei den Filteranlagen rd. 96%. Dabei muss allerdings darauf hingewiesen werden, dass es sich um Medianwerte handelt, d.h. dass diese Werte von der Hälfte der jeweils betrachteten Anlagen überschritten werden. Daraus kann also nicht ohne weiteres geschlossen werden, dass alle Anlagen prinzipiell diese Werte erreichen können. Es ist unabdingbar, dass örtliche Bedingungen und eine spezifische Abwasserzusammensetzung bei der Diskussion von anlagenspezifischen Zielwerten (Jahresmittelwerten) berücksichtigt werden müssen. Es lässt sich jedoch grundsätzlich festhalten, dass die erreichbare Phosphorelimination nicht von der Größe der Kläranlage sondern von der eingesetzten Verfahrenstechnik (Filtration) und der mit schärferen Ablaufanforderungen verbundenen optimierten Fällmitteldosierung bestimmt wird. Eine Filtration bringt dabei zwar die besten Ergebnisse, allerdings auch mit wesentlich höheren Investitionskosten als allein die Dosierung von Fällmitteln, die in vielen Fällen nahezu kostenneutral durch die Verrechnung mit der Abwasserabgabe realisiert werden kann. DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 1/13

11 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) Filteranlagen (36 Anlagen) GK 5 (32 Anlagen) GK 4 (281 Anlagen) GK 3 (67 Anlagen) GK 2 (76 Anlagen),,1,2,3,3mg/l,4,5,5 mg/l,6,7 mg/l,7,8,9 1, Pges im Ablauf in mg/l 89 % 93 % 96 % Pges Abbaugrad in % Bild 8: P ges im Ablauf und P ges -Abbaugrade von Anlagen mit gezielter P-Elimination 8. Stromverbräuche Der DWA-Landesverband Baden-Württemberg erhebt die Stromverbrauchsdaten der kommunalen Klärwerke im Rahmen des jährlichen Leistungsvergleiches flächendeckend seit dem Jahr 22. Mit Ausnahme von wenigen, insbesondere kleineren Kläranlagen liegen die Stromverbräuche in diesem Zeitraum für fast alle Kläranlagen vor. Eine in vielen Fällen vorhandene Eigenstromerzeugung wird bei der Erhebung der Stromverbräuche ebenso wenig berücksichtigt, wie die anlagenspezifischen Randbedingungen, beispielsweise die verfahrenstechnische Ausstattung, evtl. vorhandene Pumpwerke usw.. 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 folgender Tabelle in ihrer zeitlichen Entwicklung zusammengefasst. Tabelle 7: Stromverbräuche von 22 bis 21 Anzahl angeschlossene Einwohnerwerte mittlerer spezifischer Stromverbrauch Stromverbrauch [EW] [kwh/a] kwh/(ew * a) ,3 Mio. 517,5 Mio. 36, ,1 Mio. 541,6 Mio. 35, ,5 Mio. 547,1 Mio. 35, , Mio. 541, Mio. 33, , Mio. 53,5 Mio. 33, ,3 Mio. 5,3 Mio. 33, , Mio. 542,5 Mio. 34, ,1 Mio. 534, Mio. 33, ,9 Mio. 546,1 Mio. 34,3 Die kommunale Abwasserbehandlung hat in Baden-Württemberg einen jährlichen Stromverbrauch von rd. 546 Mio. kwh bei rd. 15,9 Mio. EW als mittlere Belastung. Ausgehend von 36,1 kwh/(ew * a) als DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 11/13

12 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) Durchschnittswert im Jahr 22 zeigt sich eine tendenzielle Abnahme auf rd. 34 kwh/(ew * a) im Jahr 21. Im Jahr 29 lag der spezifische Stromverbrauch geringfügig darunter. 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 n für das Jahr 21 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 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 Rezirkulationsströmen dominierend spez. Stromverbrauch in kwh/(ew*a) Bild 9: Spezifische Stromverbräuche der verschiedenen n Tabelle 8: Stromverbrauch der verschiedenen n im Betriebsjahr 21 Betriebsjahr 21 angeschl. EW Mio. EW Stromverbrauch Mio. kwh kwh/ (EW * a) Stromverbrauch über Toleranzwert kwh/ Mio. kwh (EW * a) Stromverbrauch über Zielwert kwh/ Mio. kwh (EW * a) 1,91 5,9 63, 1,2 > 76 2,2 > 48 2,731 33,1 45,2 5,3 > 9,5 > 36 3,983 35,2 35,8 5,2 > 39 1,2 > ,45 241,1 32,6 33,1 > 32 94,6 > 2 5 6,718 23,8 34,4,3 > 27 11,2 > 18 Alle Kläranlagen 15, ,1 34,3 15,1 226,7 DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 12/13

13 37. Leistungsvergleich der kommunalen Kläranlagen in Baden-Württemberg (21) Insgesamt ergibt sich für das Betriebsjahr 21 ein Gesamtstromverbrauch der erfassten Kläranlagen in Höhe von 546 Mio. kwh. Zusammen gefasst über alle n hinweg liegt der spezifische Stromverbrauch bei 34,3 kwh/(ew * a). Mit zunehmender Anlagengröße sinkt der spezifische Stromverbrauch ab, von 63, kwh/(ew. a) in der 1 bis auf 34,4 kwh/(ew * a) in der 5. Die 4 schneidet besonders günstig mit 32,6 kwh/(ew * a) ab. 1. Zusammenfassung und Folgerungen Gegenüber dem Vorjahr haben sich die Ablaufkennwerte und der Abbaugrad beim Stickstoff nochmals leicht verbessert. Trotzdem werden die für Baden-Württemberg zusammengefassten Ergebnisse von den anderen im Bundesleistungsvergleich erfassten Landesverbänden bei den Stickstoff und Phosphorabbaugraden mit über 8% bzw. über 95% zum Teil deutlich übertroffen. Aber auch in Baden- Württemberg gibt es verschiedene Anlagen die trotz hoher Mischwasser- und Fremdwasserbeaufschlagungen ebenso gute Ergebnisse erzielen. Mit den Daten des Leistungsvergleiches ist es möglich, diese Kläranlagen zu identifizieren. Es bleibt aber weitergehenden Untersuchungen vorbehalten, ob in diesen Fällen besondere Verfahrenstechniken und Betriebsweisen vorliegen, welche eine ausschlaggebende Bedeutung auf das Reinigungsergebnis haben. Soweit eine gezielte P-Elimination in das verfahrenstechnische Konzept einer Kläranlage integriert ist, sind die erreichbaren Ablaufwerte und Abbaugrade unabhängig von der Anlagengröße, d.h. auch kleine Kläranlagen können die gleichen Reinigungsergebnisse erzielen. Durch eine flächendeckende Einführung einer gezielten P-Elimination auch für die n 2 und 3 sowie eine Optimierung der Fällmittelzugabe für alle Anlagen über 1. EW Anschlussgröße könnten die Phosphoreinleitungen um rd. 43 t/a (P ges -Abbaugrad von 93 %) mit einem vergleichsweise geringen Investitionsbedarf fast halbiert werden. 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 21 sind in gewohnter Form und Ausführung folgend beigelegt. DWA 21, Landesverband Baden-Württemberg Seite 13/13