Dr.-Ing. Dirk Weichgrebe

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1 Workshop: Behandlung kommunaler Abwässer Sino-German Center for Environmental Technology Hunan (CETH) & Baukommission der Provinz Hunan (BK), in Changsha, Hunan, P.R.China Wirtschaftlichkeit und Kostenplanung eines Klärwerks Dr.-Ing. Dirk Weichgrebe INSTITUT FÜR SIEDLUNGSWASSERWIRTSCHAFT UND ABFALLTECHNIK DER UNIVERSITÄT HANNOVER Welfengarten 1, D-3167 Hannover Tel. 511/

2 Vorteile der Privatisierung Einsatz privater Finanzierungsmittel effizientere Planung Nutzung von Synergieeffekten qualifiziertes Know-how und Personal flexiblere Organisationsstrukturen Eröffnung des Wettbewerbs

3 Nachteile der Privatisierung Gewinnoptimierung auf Kosten der Qualität Langfristige Entsorgungssicherheit nicht gewährleistet die Gemeinde bleibt als Träger der Abwasserbeseitigung weiterhin in der Verantwortung der größte Kostenanteil der nächsten Jahre, die Sanierung der Kanalisation, bleibt i.d.r. weiterhin bei den Städten und Gemeinden

4 Einflussfaktoren auf die Kosten der Abwasserableitung und -behandlung Kanal: Besiedlungsdichte Geländestruktur Bausubstanz Kläranlage: Auslastung Reinigungsleistung spez. Preisansätze Kapitaldienst (Abschreibung & Verzinsung): Investzeitpunkt Nutzungsdauer Abschreibungsmodus Zinssatz Zuschüsse und Beiträge

5 Kostenarten Kapitalkosten Abschreibung Verzinsung GESAMTKOSTEN Betriebskosten Personal Energie Wartung, Reparatur Instandhaltung Entsorgung Betriebsmittel Außerbetriebliche Aufwendungen Abwasserabgabe

6 Spezifische Gesamtkosten spezifische Jahreskosten [ /(E*a)] spez. Betriebskosten spez. Investitionen Kläranlage A Kläranlage B Kläranlage C Kläranlage D Kläranlage E Kläranlage F

7 Kostenarten der Abwasserbehandlung Abfall- und Schlammentsorgung 4% Energiekosten 12% Materialkosten 12% Abwasserabgabe 3% Zinsen 29% Personalkosten 13% Abschreibungen 27%

8 Kostenarten der Abwasserbehandlung Abfall- und Schlammentsorgung 4% Energiekosten 12% Materialkosten 12% Abwasserabgabe 3% Zinsen 29% Personalkosten 13% Fixkostenanteil % Abschreibungen 27%

9 Spezifische Investitionen Kapitaldienst [ /(E*a)] Suspenselimination Mischposition Betriebsgebäude Schlammbehandlung P-Elimimination Biologische AR Mechanische AR 5 Kläranlage A Kläranlage B Kläranlage C Kläranlage D Kläranlage E Kläranlage F

10 Spezifische Betriebskosten spez. Betriebskosten [ /(E*a)] Entsorgung Betriebsmittel Außerbetriebliche Aufwendungen Wartung, Reparatur, Instandhaltung Energie Personal Kläranlage A Kläranlage B Kläranlage C Kläranlage D Kläranlage E Kläranlage F

11 Kosten der Abwasserreinigung spez. Kosten [ /kg] bzw. [ /1 m³] /m 3 /kgbsb /kgn /kgp Kläranlage A Kläranlage B Kläranlage C Kläranlage D Kläranlage E Kläranlage F

12 Auslastung der Kläranlagen 4, 35, 31,8 Anteil der Kl anlage [%] 3, 25, 2, 15, 1, 9,1 22,7 13,6 13,6 9,1 5,, < > 1 Auslastunggrad [%]

13 Veränderung der Kostenstruktur bis 7er Jahre Vertriebs- und Verwaltungskosten 15 % Fertigungsgemeinkosten 1% Fertigungseinzelkosten 45% Materialgemeinkosten 5% Materialeinzelkosten 25% 9er Jahre Vertriebs- und Verwaltungskosten 3 % Fertigungsgemeinkosten 2% Fertigungseinzelkosten 1% Materialgemeinkosten 1% Materialeinzelkosten 3% Verschiebung des Kostenschwerpunktes zu den Gemeinkosten. 8 % der Kosten in den indirekten Bereichen ausbringungsunabhängig. Verhältnis direkte/indirekte Mitarbeiter ebenfalls von 1:1 auf 1:1 verschoben. Herkömmlich ermittelte Kostenträgerkosten bieten keine Orientierungshilfe mehr.

14 Variation der Nutzungsdauern 14 Veränderung der Jahreskosten [%] Investitionszeitpunkt: 1996 Zinssatz: 6,5 % 93 Bau. 2 a Masch. 1 a Bau. 3 a Masch. 15 a Bau. 5 a Masch. 2 a

15 Variation der Verzinsung Veränderung der Jahreskosten [%] Investitionszeitpunkt: 1996 Nutzungsdauer: Bautechn. 3 a Masch.-Techn. 15 a Zinssatz 3,5 % (Realzins) Zinssatz 5 % Zinssatz 6,5 % (Nominalzins)

16 Variation Schlammentsorgungskosten 14 Veränderung der Jahreskosten [%] /t 16 /t 38 /t

17 Variation Strompreis 14 Veränderung der Jahreskosten [%] ,7 /kwh,1 /kwh,15 /kwh

18 Variation Personalkosten 14 Veränderung der Jahreskosten [%] Mitarbeiter 8 Mitarbeiter 11 Mitarbeiter

19 Spez. Investitionen - Literaturvergleich spez. Investitionen [ /EW] Hoffmann, 1976 Bohn, 1992 Dohmann 1992 Wagner, 1995 Kostenanalyse Einwohnerwerte EW

20 Ablauf einer Bemessung Lastfälle aus Grundlagenermittlung Planerische Vorgaben (Platz, Baugrund, Hydraulik, etc.) Verfahrenswahl, erf. Schlammalter, Annahme des Schlammindex In Deutschland werden von Fachausschüssen der ATV- DVWK (Abwassertechnische Vereinigung) Regelwerke und Merkblätter für den Entwurf, die Bemessung und den Betrieb der einzelnen Behandlungsstufen und Anlagenkomponenenten erarbeitet, veröffentlicht und regelmäßig den neuen Technikstandard angepaßt.

21 Bemessungsdiagramm BSB 5 - Abbau (%) Schlammstabilisation Nitrifikation Weitergehende Hochbelastetes Oxydation des org.c Belebungsverfahren,2,5,1,2,3, Schlammbelastung (g BSB 5 /d*gts),54,75,83,95 1,1 1,4 1,45 1,5 Überschussschlamm (gts/g BSB 5 - Abbau) ,5 4,3 2,3 1,2,5,3,2 Schlammalter (Tage)

22 Ablauf einer Bemessung Lastfälle aus Grundlagenermittlung Ende der Bemessung Planerische Vorgaben (Platz, Baugrund, Hydraulik, etc.) Verfahrenswahl, erf. Schlammalter, Annahme des Schlammindex NEIN JA Optimiertes Gesamtkonzept Bemessung der Nachklärung Variation TS BB Bemessung der Belebungsbecken NEIN Optimierte Abstimmung BB / NK JA

23 Beckenvolumen in Abhängigkeit vom BSB 5 /N-Verhältnis (N = konstant 1.1 kg/d) 4. V - Gesamt 35. V - Nitrifikation V - Denitrifikation Beckenvolumen [m³/d] Kommune ohne Industrie V Nitrifikation ohne Nitrifikation 5. V Denitrifikation BSB 5 [kg/d] BSB/N [-]

24 Sauerstoffbedarf in Abhängigkeit vom BSB 5 /N-Verhältnis 25. OV - Betrieb O2 - Verbrauchsanteile 2. Sauerstoffbedarf [kg/d] O 2 - Gewinn Denitrifikation OV - Betrieb O 2 - Bedarf Kohlenstoffabbau O 2 - Bedarf Nitrifikation BSB 5 [kg/d] BSB/N [-]

25 Stickstoffelimination in Abhängigkeit vom BSB 5 /N-Verhältnis Stickstofffracht [kg/d] Bn - Anteile Bn - Zulauf B N - Nitri/Deni B N - Inkorporiert in ÜS 2 B N - Ablauf (mit 11 mg/l) BSB 5 [kg/d] BSB/N [-]

26 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 2,5 (nach Beier, 22) 4,25 Spezifische Kosten [ /kg N eli ] 2, 1,75 1,5 1,25 1,,75,5,25 TSB N+DN(sim.) (De-)Nitritation TSB N + HSB DN Bezugspunkt Kostenvergleich SHARON Nitri HSB N+DN, 1 15 Spez. Methanolkosten [ /t] Spez. Schlammentsorgungskosten [ /t] Proz. Veränderung der spez. Investitionen nach Bohn 2

27 P-Elimination in Abhängigkeit vom BSB 5 /N-Verhältnis 5 4 Phosphorfracht [kg/d] P Fäll P Bio-P P Fäll P eli P Kapazität -3-4 P - Zulauf P - Kapazität BSB 5 [kg/d] 13 21,7 3,4 39,1 47,8 56,5 65,2 73,9 BSB/N [-]

28 Überschußschlammengen infolge P-Elimination 1.8 Überschußschlamm infolge P-Elimination [kg/d] ÜS Fäll ÜS Fäll mit Bio-P ohne Bio-P 2 ÜS Bio-P BSB [kg/d] 13 21,7 3,4 39,1 47,8 56,5 65,2 73,9 BSB/N [-]

29 Zusammenfassung Zur Beurteilung der Kostenstruktur ist die Berücksichtigung der spezifischen Einflussfaktoren notwendig (insbesondere Auslastung) Investitionen: Private Betreiber tendenziell günstiger Berechnungsweise des Kapitaldienstes hat maßgebenden Einfluss auf die Jahreskosten Betriebskosten: nur geringe Einflußmöglichkeiten auf die spezifischen Kosten, da sie in erster Linie von den örtlichen Randbedingungen abhängen Kostenreduzierung lediglich im Bereich der Personalkosten Die Betriebsweise einer Kläranlage und nicht die Betriebsform entscheidet über die Höhe der anfallenden Kosten