Dipl.-Ing. Johannes Dillig DILLIG Ingenieure Lehrbeauftragter FH Koblenz

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1 Kosteneinsparpotentiale beim Betrieb abwassertechnischer Anlagen Handlungswerkzeuge zur Unterstützung des Betriebes Dipl.-Ing. Johannes Dillig DILLIG Ingenieure Lehrbeauftragter FH Koblenz Seminarreihe für Werkleiter 2007 Westerburg Gemeinde- und Städtebund Rheinland-Pfalz DILLIG INGENIEURE Ahornweg Simmern Tel. ( ) Fax ( ) info@dillig.de

2 Kosteneinsparpotentiale Abwasserbetrieb Spezifische Aufwendungen und Abschreibungen bei der Abwasserbeseitigung nach Benchmarking Wasserwirtschaft Rheinland Pfalz, MUFV 2005 Materialaufwand 19,5% Abschreibungen 47,0% Energieaufwand 3,5% Personalaufwand 13,0% Zinsaufwand 9,0% Sonst. Betr. Aufwand 8,0% 25

3 1. Betriebsführungssystem Kanalnetz Arbeitsprozesse GIS-/Datenbankgestützt bedarfsgerecht ausführen: Ziel: Minimierung des Betriebsaufwandes Senkung der Betriebskosten Steigerung der Betriebssicherheit Unterstützung der Arbeitsvorbereitung 26

4 1. Betriebsführungssystem Kanalnetz Beispiel 1: Kanalreinigung Reinigungsbedarf aus GIS bedarfsgerecht klassifizieren und ermitteln Gefälleverhältnisse: steile Gefälle weniger oder gar nicht spülen, Ansatz nach A 110 Abwasserherkunft: Nutzbebauung Gastronomie -> höherer Reinigungsintervall wegen Fetten Schadenspotenzial: Kanäle vor Einrichtungen und Gebäude mit hohem Schutzbedürfnis -> erhöhter Reinigungsbedarf; Wohnbebauung -> geringerer Reinigungsbedarf Kanalzustand: Schäden, Wurzeleinwuchs, Inkrustationen -> Reduzierung der Fließgeschwindigkeit -> erhöhter Reinigungsbedarf Erfahrungen aus Betrieb: Vor-Ort-Wissen der Kanalreiniger erheben Ergebnis: Kostenoptimierten Bedarfsplan und Arbeitsplan erstellen 27

5 1. Betriebsführungssystem Kanalnetz Bsp. 2: Funktionsüberprüfung/Regiearbeiten Wartungsdatenbank für bedarfsgerechte Arbeiten: Periodische Wartungsintervalle für Maschinen datenbankgestützt verwalten Wartungsintervalle Betriebsstundenabhängig automatisiert ankündigen lassen (mit Fernwirktechnik) Automatisierte Information über benötigte Wartungsund Betriebsmittel mit Ankündigung des Wartungsintervalles Aufzeichnung von Wartungen und Störungen im Betriebstagebuch (mit Fernwirktechnik) Ergebnis: Kostenoptimierte Wartungen nach tatsächlichem Bedarf und erhöhte Betriebssicherheit 28

6 1. Betriebsführungssystem Kanalnetz Weitere Beispiele Kanalinspektion Sinkkastenreinigung Pumpensumpfreinigung Abnahme von Hausanschlüssen 29

7 2. Fernwirktechnik Kanalnetz/Kläranlage Überwachen und Steuern von dezentralen Anlagen des Kanalnetzes (Pumpwerke, Regenüberlaufbecken) und Kläranlagen 30

8 2. Fernwirktechnik Kanal/Kläranlage 1. Beispiel: Pumpwerk/RÜB Reduzierung der werktäglichen Kontrollfahrten Früher: Werktägliche Kontrollfahrten Heute: drei Kontrollfahrten/Woche Einsparung: zwei Kontrollfahrten/Woche Personaleinsparung bei VG mit 16 PW/RÜB: ca. 2 Mannmonate/Jahr (Fahrzeugbesetzung 2 Personen) 31

9 2. Fernwirktechnik Kanal/Kläranlage 2. Beispiel: Kläranlage Reduzierung der werktäglichen Kontrollfahrten Früher: Werktägliche Kontrollfahrten Heute: drei Kontrollfahrten/Woche Einsparung: zwei Kontrollfahrten/Woche Personaleinsparung bei Kläranlage EW: ca. 2 Mannmonate/Jahr (Fahrzeugbesetzung 2 Personen) 32

10 2. Fernwirktechnik Kanal/Kläranlage 3. Beispiel: Detaillierte Störmeldungen Reduzierung des Aufwandes für Störungsbeseitigung Früher: schnellstmögliche Anfahrt zur Störungsbeseitigung Heute: aufgrund detaillierter Meldungen Entscheidung ob sofortige Störungsbeseitigung oder im Rahmen turnusgemäßer Betriebsüberwachung Bei kleinen Störungen teilweise ferngesteuertes Wiederanfahren der Maschinen möglich Zielgerichtete Arbeitsvorbereitung für die Störungsbeseitigung, da Material für Störungsbeseitigung vorbereitet werden kann Einsparung: Personalkostenreduzierung für Störungsbeseitigung 33

11 2. Fernwirktechnik Kanal/Kläranlage 3. Beispiel: Detaillierte Störmeldungen Alarmliste Pumpwerk Störungsmeldung Kläranlage; Stromausfall Uhr und automatisches Wiederanfahren Uhr: 34

12 2. Fernwirktechnik Kanal/Kläranlage 4. Beispiel: Wochenendbereitschaftsdienst Einsparpotentiale der Einsatzzeit für Wochenendbereitschaftsdienst Früher: 8 Stunden Einsatzzeit/Wochenende Heute: 2 Stunden Einsatzzeit/Wochenende Einsparung: 6 Stunden Einsatzzeit/Wochenende Einsparung Einsatzzeit bei VG mit EW: ca. 2 Mannmonate/Jahr 35

13 3. Prozessleitsystem Kläranlage Betrieb und Optimierung von Kläranlagen 36

14 3. Prozessleitsystem Kläranlage 1. Beispiel: Reduzierung der Abwasserabgabe Verbesserte Ablaufwerte Früher: Einleiterklärung nach Größenklasse der KA bzw. Erfahrungswerten aus Anlagenbetrieb unter Berücksichtigung von Ablaufschwankungen Heute: Prozessstabiler Betrieb mit Fuzzy-Logik, Erklärung geringerer Einleitwerte Einsparung: Reduzierung der Abwasserabgabe bis 20 % 37

15 3. Prozessleitsystem Kläranlage 1. Beispiel: Reduzierung der Abwasserabgabe Ablaufwerte KA Altlay, EW, GK 2: Soll-Ist-Vergleich aus Betriebstagebuch 2006 Konzentration [mg/l] mg/l 29 mg/l 20 mg/l 10 mg/l 6 mg/l 6 mg/l SOLL-Werte IST-Werte 2 mg/l CSB BSB5 Nges Pges 2 mg/l 38

16 3. Prozessleitsystem Kläranlage 2. Beispiel: Energieeinsparung Energieeinsparung Früher: Laufzeitensteuerung der Gebläse mit konventionellen Regelstrategien Heute: Energiearmer Prozess mit optimaler Sauerstoffzufuhr und intermittierender Belüftung sowie Steuerung der Nitrifikation/ Denitrifikation durch Fuzzy-Regelung Einsparung: Energieeinsparung bei der Belüftung von ca. 35 % 39

17 3. Prozessleitsystem Kläranlage 2. Beispiel: Energieeinsparung Fuzzy-Regelungsergebnis KA Altlay 40

18 3. Prozessleitsystem Kläranlage 2. Beispiel: Energieeinsparung Gesamtenergieverbrauch KA Altlay, EW, GK 2 aus Betriebstagebuch ,9 kwh/(e*a) Gesamtenergieverbrauch Abwasserreinigung [kwh(e*a)] ,3 kwh/(e*a) 36,4 kwh/(e*a) 30 KA Altlay 2006, EW Benchmarking RLP 2005 (Median, Cluster < EW) Benchmarking RLP 2005 (Median, alle Teilnehmer) 41

19 3. Prozessleitsystem Kläranlage 3. Beispiel: Einsparung Personalkosten Erfassung und Reports Automatische Datenerfassung und Reporterstellung: Früher: Messdaten auf der KA von Hand erfassen, Betriebstagebuch manuell erstellen, Formulare Eigenüberwachungsverordnung manuell erstellen Heute: vorwiegend automatische Messdatenerfassung mit EDV-Handeingaben von manuell erfassten Messwerten, Betriebstagebuch und Formulare Eigenüberwachungsverordnung aus Prozessleitsystem automatisiert als Excel-Datei erstellen Einsparung: wöchentliche Personalkosteneinsparung Personaleinsparung je Kläranlage: ca. 1 Mannmonat/Jahr 42

20 3. Prozessleitsystem Kläranlage 3. Beispiel: Einsparung Personalkosten Erfassung und Reports Ergänzende Handeingabe für Betriebstagebuch KA Altlay 43

21 3. Prozessleitsystem Kläranlage 3. Beispiel: Einsparung Personalkosten Erfassung und Reports Ausschnitt aus dem Betriebstagebuch KA Altlay 44

22 3. Prozessleitsystem Kläranlage 4. Beispiel: Einsparung Personalkosten Fremdwasserermittlung Automatische Datenerfassung und Reporterstellung: Früher: Nachtmessung und manuelle Berechnung, Abgleichung und Erstellung der Fremdwasserermittlung Heute: automatische Messdatenerfassung aus Mengenmessung und automatisierte Erstellung als Excel-Datei Einsparung: nächtliche Mengenmessungen Personaleinsparung je Kläranlage: ca. 2 Mannwochen/Jahr 45

23 3. Prozessleitsystem Kläranlage 4. Beispiel: Einsparung Personalkosten Fremdwasserermittlung Ausschnitt aus der Fremdwassermengenermittlung KA Altlay 46

24 3. Prozessleitsystem Kläranlage 5. Beispiel: Vermeiden von baulichen Erweiterungsmaßnahmen Vermeidung von baulichen Erweiterungsmaßnahmen Früher: Ermittlung der neuen Beckenvolumen für Erweiterungsbauten der Kläranlage nach A 131 Heute: Anlagenbetrieb simulieren und mittels Prozessleitsystem und Fuzzy-Logik Beckenvolumen und Belüftungskapazitäten optimal ausnutzen Einsparung: Reduzierung der Investitionskosten für bauliche Erweiterungen 47

25 3. Prozessleitsystem Kläranlage 6. Beispiel: Optimierung der Belüftungseinrichtung Energieeinsparung bei der Belüftung Früher: Teilweise unwirtschaftliche Belüftungsanlagen mit geringen Sauerstoffertrag (z.b. Wendelbelüfter) Heute: Austausch der Belüftungseinrichtung und Steuerung des Klärprozess mit Prozessleitsystem und Fuzzy-Logik Einsparung: Energieeinsparung bei der Belüftung von ca. 65 % 48

26 4. Klärschlammvererdung Kostengünstige und gesicherte Klärschlammbehandlung über Vererdungsanlagen 49

27 4. Klärschlammvererdung Vorteile der Klärschlammvererdung gegenüber Landwirtschaftlicher Klärschlammverwertung Entsorgungssicherheit: unabhängig von Änderungen Klärschlammverordnung ist die Klärschlammbehandlung mit einem Vererdungsbecken für ca. 25 Jahre sichergestellt Kosteneinsparung: ca. 20 % Kostenreduzierung der Klärschlammvererdung gegenüber landwirtschaftlicher Klärschlammverwertung 50

28 5. Zusammenwirken zwischen Kanal- und Kläranlagen Kosteneinsparung: Ausnutzung alter Bemessungsansätze Erlaubnisbescheide für Einleitungen bis 1987 laufen ab und sind nach aktuell geltenden Richtlinien (A 128) neu zu beantragen Ergebnis: oftmals Nachbesserungen/Neubau RÜB bei der Mischwasserbehandlung erforderlich, vor allem bei Netzen bis Ende siebziger Jahre In der Vergangenheit waren Bemessungsansätze für Mischwasserbehandlung und Kläranlagenzufluss nicht harmonisiert Überprüfung, ob mehr Mischwasserzufluss zur KA möglich ist als in der Kanalnetzberechnung ausgewiesen ist Einsparung: Mehr Mischwasser zur KA -> kleinere RÜB-Nachbesserung -> geringere Investitionskosten 51

29 5. Zusammenwirken Kanal- und KA KA + RÜ/RÜB Grenderich Bestand: Bj.1970; 1 RÜB, 1 RÜ, Tropfkörperanlage Planung: Prüfung der max. möglichen hydraulischen Belastung der Tropfkörperanlage -> aktueller Nachweis der Mischwasserbehandlung und Kläranlage mit IST-Daten Einsparung: KA-Bauwerke weitestgehend erhalten, MW- Behandlung ergänzen 85%-Werte des Trockenwetterdurchflusses /2004 m³/d m³/d