3. Moosburger Umwelttechnikforum: Kläranlagen + Klimawandel = Herausforderung für Kommunen

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1 3. Moosburger Umwelttechnikforum: Kläranlagen + Klimawandel = Herausforderung für Kommunen Fachtagung des Bayerischen Instituts für Umweltund Kläranlagentechnologie BIUKAT e.v. und der Bayerischen Verwaltungsschule 09. März 2010 in der Stadthalle Moosburg

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3 Fachtagung des Bayerischen Instituts für Umweltund Kläranlagentechnologie BIUKAT e.v. und der Bayerischen Verwaltungsschule 3. Moosburger Umwelttechnikforum Kläranlagen + Klimawandel = Herausforderung für Kommunen am Dienstag, 09. März 2010 in der Stadthalle Moosburg von 9:00 Uhr bis 17:00 Uhr

4 2010 Bayerisches Institut für Umwelt- und Kläranlagentechnologie BIUKAT e.v. Die Rechte an den Einzelbeiträgen liegen beim jeweiligen Verfasser. Rechte am Gesamtwerk liegen bei BIUKAT e.v. Nachdruck oder Vervielfältigung, auch teilweise oder in umgestalteter Form, ist nur mit Zustimmung durch BIUKAT e.v. bzw. durch den Verfasser des Einzelbeitrags gestattet.

5 Tagungsband zum 3. Moosburger Umwelttechnikforum Kläranlagen + Klimawandel = Herausforderung für Kommunen Tagungsort: Stadthalle Moosburg Breitenbergstraße Moosburg Tagungszeit: Dienstag, 09. März 2010 von 9:00 bis 17:00 Uhr Veranstalter: BIUKAT e.v. Neustadtstraße Moosburg Telefon: (08761) Telefax: (08761) info@biukat.org Internet: Bayerische Verwaltungsschule Ridlerstraße München Telefon: (089) Telefax: (089) info@bvs.de Internet:

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7 INHALTSVERZEICHNIS Vorwort 9 Seite Grußwort Anita Meinelt 1. Bürgermeisterin der Stadt Moosburg 11 Vorträge: Klimawandel und Wetterextreme: Was erwartet uns ins Mitteleuropa? Prof. Dr. Gerhard Berz Munich RE 13 Nutzung von Satellitendaten für Aufgaben der Stadtentwässerung Dr. Heike Bach Vista GmbH Gerhard Würzberg IB Schlegel, München 25 Meßsysteme zur Wassermengenerfassung Steffen Lucas Fa. Nivus, Eppingen 39 Klimaschutz durch regionales Klärschlammmanagement Dipl.-Ing. Christina Pop Tiefbauamt, Stadt Straubing 87 Neue Strategie der Abwasserreinigung für kleine Kläranlagen Dr.-Ing. Jörg Strunkheide IWB, Hattingen 97

8 Erfahrungen mit der Membrantechnologie in der Stadt Monheim Wolfgang Wild Kläranlage Monheim 115 Spurenstoffentfernung mit elektrokatalytisch erzeugten Hydroxylradikalen Dr. Franz-Xaver Müller Fa. Süd-Chemie, Moosburg 125 Stickstoffelimination in der Kläranlage der Stadt Landshut Albert Regiert Stadtwerke Landshut 133 Kofermentation von Abfällen Privatdozent Dr. Winfried Ruß Wissenschaftszentrum Weihenstephan Technische Universität München 137 Betriebserfahrungen mit der Karbonat-Brennstoffzelle Roland Littmann Kläranlage Moosburg GmbH 149 Einbindung der Klärschlammvergasung und Gasnutzung in das System Kläranlage Gerhard Huppmann Gehutec Consult, Feldkirchen-Westerham 159 Allotherme Klärschlammvergasung Markus Stemann HS Energieanlagen GmbH, Freising 175 Referenten- und Autorenliste 188

9 Vorwort Mit dem begonnenen Klimawandel kommt der Einsparung von Energie einerseits und der besseren Nutzung von Ressourcen andererseits zunehmende Bedeutung zu. Auch bei kommunalen Abwasseranlagen, die rund ein Fünftel des gesamten Elektrizitätsverbrauchs der öffentlichen Gebäude und Anlagen der Kommunen beanspruchen, wird energetischen Gesichtspunkten künftig eine deutlich höhere Priorität eingeräumt werden müssen. Dies gilt zudem vor dem Hintergrund, dass es im Bundesumweltministerium Überlegungen gibt, bei der Novellierung der Abwasserverordnung künftig Energieaspekte verstärkt einzubeziehen. Vor allem bei der Neuplanung, Nachrüstung und Sanierung von kommunalen Kläranlagen werden zukünftig Themen wie Energieverbrauch, Energieeffizienz und Emission von klimarelevanten Gasen eine wichtige Rolle spielen. Angesichts dieser Entwicklungen müssen die vorhandenen Grundsätze bei der Konzipierung von neuen kommunalen Kläranlagen oder bei deren Nachrüstung und Ertüchtigung kritisch hinterfragt werden. Es wird insbesondere darauf ankommen, bei zumindest gleichbleibender Reinigungsleistung, das vorhandene Energiepotenzial des Abwassers bzw. des Klärschlamms nachhaltig zu nutzen und die Energieeffizienz der gesamten Anlage zu verbessern. Erste Aufgabe von Kläranlagen ist die Reinigung von Abwasser. Daneben leisten Kläranlagen schon seit vielen Jahrzehnten einen Beitrag zur Stromerzeugung durch Verstromung des bei der Klärschlammbehandlung anfallenden Klärgases. Auf diese Weise waren die Kläranlagen 2008 mit 1,1 Prozent an der Stromerzeugung aus regenerativen Energien beteiligt. Über Blockheizkraftwerke tragen Kläranlagen aber auch zur Wärmeerzeugung bei. Der gesamte Wärmebedarf in Deutschland wird auf das etwa Dreifache des Stromverbrauchs beziffert. Durch Ausrüstung aller großen Kläranlagen (größer als Einwohnerwerte) mit Blockheizkraftwerken und durch Verbesserung der bestehenden Anlagen ließe sich die Stromproduktion aus Klärgas verdoppeln. Andererseits sind Kläranlagen die größten kommunalen Energieverbraucher. Ihr Stromverbrauch liegt bei 4,4 TWh pro Jahr (zum Vergleich: Schulen 3 TWh jährlich, Straßenbeleuchtung 3,4 TWh jährlich). Sowohl vor dem Hintergrund des Klimawandels als auch im Hinblick auf Kostenoptimierung gewinnen Fragen der Steigerung der Energieeffizienz auch bei Betreibern von Kläranlagen zunehmend an Bedeutung. Mit diesem dritten Moosburger Umwelttechnikforum Kläranlagen + Klimawandel = Herausforderung für Kommunen möchten wir, das Bayerische Institut für Umwelt- und Kläranlagentechnologie BIUKAT e.v., anhand von Praxisbeispielen darstellen, welche Strategien und Handlungsmöglichkeiten Kommunen haben, den aus der Vernetzung von Kläranlagen und Klimawandel resultierenden ganzheitlichen Anforderungen gerecht zu werden. Die Vortragsreihen aus den Bereichen Abwasserreinigung, Schlammbehandlung und Energieerzeugung geben Anregung und Orientierung. Gemäß unserem Motto BIUKAT vernetzt Wissen sehen wir unsere Fachtagung, die wir auch in diesem Jahr wieder gemeinsam mit der Bayerischen Verwaltungsschule veranstalten, als Marktplatz der Meinungen und Drehscheibe zum Wissenstransfer. Moosburg, 9. März 2010 Der Vorstand Oliver Berghamer Dr. Jörg Strunkheide Dr. Josef Hofmann Roland Littmann Gerhard Huppmann

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11 Grußwort Sehr geehrte Damen und Herren, hiermit begrüsse ich sie recht herzlich zum 3. Moosburger Umwelttechnikforum in der Moosburger Stadthalle. Das Bayerische Institut für Umwelt- und Kläranlagentechnologie hat für die diesjährige Veranstaltung das Thema Kläranlagen und Klimawandel ist gleich eine Herausforderung für Kommunen gewählt. Dieses Thema ist derzeit eines der Beherrschendsten auf sämtlichen Abwasserkongressen. Grund hierfür ist einerseits die Entwicklung der Energiepreise und anderseits die Diskussion über den Klimawandel. Deshalb hat auch das Bayerische Umweltministerium die Energiegewinnung und den Energieverbrauch auf kommunalen Kläranlagen zu einem wichtigen Zukunftsthema gemacht. So werden zum Beispiel Kläranlagen ab einer Ausbaugröße von EW hinsichtlich einer Energieeffizienzuntersuchung pauschal mit Euro gefördert. Verdeutlicht wird die gesamte Situation noch dadurch, dass die Kläranlagen die größten kommunalen Energieverbraucher sind. Ihr Stromverbrauch liegt bei 4,4 TWh pro Jahr (zum Vergleich Schulen 3TWh jährlich, Straßenbeleuchtung 3,4 TWh jährlich). Deshalb gewinnen vor dem Hintergrund des Klimawandels als auch im Hinblick auf Kostenoptimierungen Fragen zur Steigerung der Energieeffizienz auch bei Betreibern von Kläranlagen zunehmend an Bedeutung. Natürlich ist die primäre Aufgabe von Kläranlagen erstmal die Reinigung der Abwässer. Neben dieser Hauptaufgabe leisten aber Kläranlagen schon seit vielen Jahrzehnten einen Beitrag zur Stromerzeugung durch die Verstromung des bei der Klärschlammbehandlung anfallenden Klärgases. Auf diese Weise waren Kläranlagen 2008 mit 1,1 Prozent an der Stromerzeugung aus regenerativen Energien beteiligt. Über Blockheizkraftwerke oder Brennstoffzellen, so wie hier bei uns in der Kläranlage Moosburg, können Kläranlagen aber auch zur Wärmeerzeugung beitragen. Der gesamte Wärmebedarf in Deutschland wird auf etwa das Dreifache des Stromverbrauches beziffert. Durch die Ausstattung aller 2200 großen Kläranlagen in Deutschland (größer als Einwohnerwerte) mit Blockheizkraftwerken oder Brennstoffzellen und durch eine energieeffiziente Verbesserung der bestehenden Anlagen ließe sich die Stromproduktion aus Klärgas verdoppeln. Ein anderer wichtiger Aspekt dürfte künftig sein, Vorsorge für die in Folge des Klimawandels zukünftig häufiger zu erwartenden lokalen Starkregenereignissen zu treffen. Hierbei wird es nicht die Lösung sein, sämtliche Kanalnetze um einen Klimafaktor zu vergrößern, sondern außerhalb der Kanalnetze Möglichkeiten zur schadlosen Ableitung der Niederschläge zu finden, wie zum Beispiel die Ableitung in Grünflächen. Die Kläranlage Moosburg GmbH begegnet den steigenden Energie- und Klärschlammentsorgungskosten seit Jahren offensiv. Insbesondere werden hier bereits durch den Einsatz von Tensiden in den Belebungsbecken erhebliche Einsparungen erzielt. Desweiteren bewirkt die Zugabe von Enzymen im Faulturm einen erhöhten Abbaugrad, sowie eine deutliche Steigerung der Klärgasproduktion. Der Betrieb eines Einbandtrockners führt zu einer weiteren Kostenreduzierung von zwei Dritteln bei den Klärschlammentsorgungskosten.

12 Die Annahme von Abfällen aus Lebensmittelbetrieben sorgt zusätzlich für eine tägliche Klärgasproduktion von ca Kubikmetern, welche in ein weiteres Blockheizkraftwerk mit 190 Kilowatt elektrischer Leistung eingespeist werden. Damit wird unter anderem der Einbandtrockner betrieben. Die gesamte Abwärme, die auf der Kläranlage Moosburg zur Verfügung steht wird entsprechend im Heizungsverteiler gesammelt, um dann Faulturm und Betriebsgebäude zu beheizen. Seit nunmehr zwei Jahren betreibt die Kläranlage Moosburg GmbH eine Karbonat- Brennstoffzelle der MTU GmbH aus Ottobrunn. Hieraus wird die komplette Abwärme von ca. 380 Grad genutzt und das vorhandene Klärgas zur vollständigen Stromerzeugung verwendet. All diese genannten energieeffizienten Maßnahmen führen zu einer deutlichen Kostenminimierung bei der Abwasserreinigung und Klärschlammentsorgung und leisten einen nicht unerheblichen Beitrag, auch im Bereich Abwasserentsorgung dem Klimawandel entgegenzuwirken. Dieses mittlerweile zum dritten Male stattfindende Moosburger Umwelttechnikforum soll die Herausforderungen aufzeigen, welche aktuell und künftig auf die Kommunen und Kläranlagen zukommen und gleichzeitig innovative Anregungen liefern, diesen gewappnet gegenübertreten zu können. Ich wünsche der Veranstaltung nunmehr einen erfolgreichen Verlauf. Anita Meinelt Erste Bürgermeisterin