Jahresbericht Zweckverband Kläranlage Pfungen

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1 211 Jahresbericht Zweckverband Kläranlage Pfungen

2 Inhaltsverzeichnis 1 Zusammenfassung Abflussqualität Kanalnetz/Sonderbauwerke Abwasserbehandlung Schlammbehandlung Gas-Behandlung/Verwertung Gebäude, Infrastruktur Unterhalt Erneuerungen/Projekte Abwasserreinigung Gesamtbeurteilung Abwassermengen und Temperaturen... 6 Monatsmittelwerte:... 6 Zulaufmengen im Jahresverlauf:... 6 Abwassermengen, Niederschlag und Einwohner im Jahresvergleich:... 7 Ganglinien der Niederschläge im 5 Jahresvergleich: Frachten... 8 Monatliche Zu/Ablauffrachten kg BSB 5 :... 8 Monatliche Zu/Ablauffrachten kg CSB:... 8 Monatliche Zu/Ablauffrachten kg Phosphor (P tot ):... 9 Monatliche Zu/Ablauffrachten kg Ammonium (NH 4 -N): Abwasseranalytik Ablauf Nachklärung... 1 Biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB 5 ):... 1 Gesamt Phosphor (P tot ):... 1 Nitrit Stickstoff (NO 2 -N):... 1 Ammonium Stickstoff (NH 4 -N): Betriebsparameter Biologie Trockensubstanz (TS): Frischschlamm Mengen im Jahresvergleich:... 12

3 3.3 Klärschlamm Analytik: Mengen im Jahresvergleich: Energie Elektrische Energie Bezug und Produktion: Verbrauch im Jahresvergleich: Wärmeenergie Produktion und Ölverbrauch: Gasproduktion im Jahresvergleich: Energiewert BHKW`s Klärgasproduktion und Energiewert: Entwicklung Betriebsrechnung Auslastung der Kläranlage (Wasserstrasse) Hydraulische Auslastung: Organische Auslastung BSB 5 -Fracht: Organische Auslastung CSB-Fracht: Stickstoff Auslastung NH 4 -N Fracht:... 16

4 1 Zusammenfassung Der Bericht umfasst die Beurteilung der ARA aus Sicht des ARA Betreibers sowie der Kontrollstelle des Kantons (AWEL). Beurteilt wird insbesondere die Einhaltung der Einleitbedingungen. Der Bericht der kantonalen Behörde AWEL, für das Betriebsjahr 211, erfolgt später und kann dem Jahresbericht 212 entnommen werden, im Anhang A befindet sich die Beurteilung des Betriebsjahres Abflussqualität Die organische Restverschmutzung (gemessen in BSB 5 ) des Abflusses, entspricht während der ganzen Berichtsperiode den Anforderungen an die Einleitbedingungen für kommunales Abwasser in die Gewässer (Töss) gemäss Gewässerschutzverordnung. Die Anlage hat ihre berechnete Leistungsgrenze von 12` Einwohner erreicht. Aktuell sind 12`96 Einwohner in den Verbandsgemeinden wohnhaft. Die Reinigungsleistung der Biologie in Bezug auf die organische Verschmutzung beträgt 97.4 % (Anforderung 85 %). Die teilweise erhöhten Nitritwerte in den Wintermonaten Januar bis März sind auf die tiefen Abwassertemperaturen bei Schneeschmelze und grossen Zulauf bei Regenwetter zurückzuführen. Die Nitrifikation (Umwandlung Ammonium Nitrit Nitrat) wird beurteilt bis Abwassertemperaturen >1 C. Darunter ist die Biologie gehemmt und somit steigen die Nitrit-Werte an. Die chemische Phosphorelimination funktioniert einwandfrei. Die Reinigungsleistung beträgt 88% (Anforderung 8 %). 1.2 Kanalnetz/Sonderbauwerke Im Berichtsjahr ist der Hauptkanalabschnitt 2 Hettlingen Schlösslistrasse Neftenbach Hoffstetten gespült worden. Folgende Faktoren mussten berücksichtigt werden: die Spülung darf erst nach dem Unterhalt der Kanäle der Verbandsgemeinden erfolgen und da ein Teil des Kanals im Kulturland verläuft musste die Erntezeit abgewartet werden. Im Oktober sind die Arbeiten durch die Firma Mökah ausgeführt worden. Die Ablagerungen im Kanal waren gering. Mit im Spülzyklus sind die Sonderbauwerke welche jährlich gereinigt werden. Der Aufwand beim Pumpwerk Tössallmend war wie erwartet hoch, aufgrund der grossen Kiesablagerungen im Staukanal und vor den Schneckenpumpen. Der Düker und die nachfolgende Strecke bis zur ARA sind ebenfalls gereinigt worden. Im Kanalabschnitt vor der ARA ist eine grosse Menge Kiesablagerungen abgesaugt worden. Im Weiteren sind ein Mauerkragen, ein Malereimer und diverse Kantholze zum Vorschein gekommen. Die Fundstücke sind vermutlich auf die rege Bautätigkeit in den Verbandsgemeinden zurückzuführen. Im gesamten ist die Reinigung gut verlaufen, der Zeitaufwand war jedoch grösser als geplant. Im Berichtsjahr sind zwei Sonderbauwerke mit Rückhaltegittern ausgestattet worden: Sonderbauwerk Konradstrasse in Pfungen und Zelglitrotte in Hettlingen. Beide Umbauten wurden termingerecht übergeben. Die Terminverfolgung und die Ausführung der Projekte sind von Hans Schär Gemeinderat Dättlikon begleitet worden, besten Dank. 1.3 Abwasserbehandlung Die der Firma Hunziker Betatech in Auftrag gegebene Studie ARA 23 Kapazitätsabschätzung Biologie ist abgeschlossen. Zu erwähnen ist, dass die Biologische-Stufe der ARA mit Optimierungsmassnahmen jedoch ohne Beckenerweiterungen bis 15`2 Einwohnergleichwerte betrieben werden kann. Die übrigen Anlageteile beinhalten noch mehr Reserve. Im Frühjahr ist die Abwassermengenmessung geeicht und auf ihre Plausibilität geprüft worden. Dabei wurde festgestellt, dass die Abweichung innerhalb der Messtoleranz liegt. Durch die Sanierungsarbeiten im Hauptkanal sank die Zulaufmenge um ca. 2%. Der Rückgang hat zur Folge, dass die Schwemmwirkung im Kanal nachgelassen hat. Bei Trockenwetter entstehen Ablagerungen im Kanal, welche zu Beginn eines Regenereignisses zu einer stärkeren Stossbelastung auf der ARA führen. Ausgeführte Arbeiten: Einlaufgebäude: Rechengutpresse: Durch ein Kantholz war die Förderschnecke blockiert, die Presse musste zerlegt werden. Getrieberevision nach Lagerschaden, Förderschnecke ersetzt und Reparatur der Presszone. Rundsandfang: Motor ersetzt. Vorklärung: Einstellen der Überfallkante damit die Biologie gleichmässig belastet wird. Biologie: Becken Belüfter entkalken Phosphatfällung: sämtliche Armaturen und Ventile gereinigt und eingestellt. Nach einer Spannungsspitze durch einen Blitzschlag musste bei der Dichtemessung der Messumformer ersetzt werden. Der Schaden wurde von der Versicherung übernommen.

5 1.4 Schlammbehandlung Der Regierungsrat hat im August 11 den neuen Klärschlamm-Entsorgungsplan festgesetzt. Das jetzige Konzept mit der Entsorgung in der Klärschlammverbrennung Winterthur läuft am 1. Juni 215 aus. Danach muss der Klärschlamm (KS) in einer neuen zentralen Verwertungsanlage auf dem Areal des Klärwerks Werdhölzli der Stadt Zürich entsorgt werden. Neu kann der KS nur noch entwässert angeliefert werden. Jetzt wird der KS an Winterthur flüssig abgegeben. Um die künftigen Entsorgungskosten abzuschätzen ist eine Studie Schlammentsorgung 215 an die Firma Hunziker Betatech in Auftrag gegeben worden. Ziel: Kostenvergleich Variante A: Entwässerung auf der ARA Hard Winterthur. Variante B: Entwässerung auf der ARA Pfungen. Der Kostenvergleich zeigt auf, dass eine eigene Schlammentwässerungsanlage in wirtschaftlicher und betrieblicher Sicht teurer ist. Es wird deshalb auch nach dem 1. Juni 215 eine Lösung mit der ARA Hard Winterthur angestrebt. 1.5 Gas-Behandlung/Verwertung Die beiden Gasmotoren (BHKW) haben dieses Jahr kwh elektrische Energie erzeugt. Durch die Zugabe von Speiseöl in die Faulung konnte die Gasproduktion gesteigert werden. Die beiden BHKWS`s lieferten dadurch mehr Leistung und die Eigenproduktion konnte gegenüber dem Vorjahr nochmals leicht gesteigert werden auf 52.2% 21 49%. Details siehe Energiewert BHKW`s auf Seite 14. Gasmotoren: Die Rückspeiseeinheit vom BHKW 1 musste zur Reparatur. Die Aktivkohle des Siloxanfilters wurde ausgetauscht. Gasspeicher: die undichte Heizleitung führte an den Wintertagen zu einem erhöhten Personalaufwand um die Wassertasse zu enteisen. Die Reparatur der Leitung erfolgte im September. Die Erneuerung der Armaturen und Leitungen im Gasometerschacht erfolgte im Mai. 1.6 Gebäude, Infrastruktur Aufgrund der Studie ARA 23 Kapazitätsabschätzung Biologie und der neuen Standortbestimmung sind die Betonsanierungen der Klärbecken während der Planung gestoppt worden. Einbau von vier Leck-Wasser-Sonden an den tiefsten Punkten in den Gebäuden um Wasserschäden zu vermeiden. 1.7 Unterhalt Im Jahre 211 wurden zusätzlich zu den bereits erwähnten Arbeiten, weitere verschiedene Unterhalts- Revisions- und Reparatur- Arbeiten ausgeführt, sie können im Anhang A unter Bemerkungen zu speziellen Ereignissen entnommen werden. Nicht aufgeführt sind die periodisch wiederkehrenden Unterhaltsarbeiten. Zusätzlich zu den normalen Arbeitszeiten und den Wochenenddiensten ist das ARA-Personal zu sieben Piketteinsätzen ausgerückt. Meist nach Gewittern oder Netzausfällen sowie zwei Mal für das Pumpwerk Tössallmend. 1.8 Erneuerungen/Projekte - energetische Sanierung Faulturm - Revision Räumer Vorklärung - Hauptkanal Reinigung Etappe 3 - Sonderbauwerk Dättlikon Sanierung - Sonderbauwerk Dägerlen Planung Regenbecken - Ersatz Heizungsteuerung - Erstellung Investitionsplan/Terminplan Sanierung ARA Wasserstrasse - Ersatz Gasspeicher Evaluation Pfungen im Januar 212 Der Klärwerkmeister Bruno Stadler ARA Pfungen Postfach Pfungen Tel.: Mail:ara-pfungen@bluewin.ch.

6 2 Abwasserreinigung 2.1 Gesamtbeurteilung Die kantonalen Analysen zur Abwasserbehandlung sind im Anhang A beigelegt. Nachfolgend ist die Gesamtbeurteilung der Anlage aufgelistet. Parameter Ein- Anfor- Jahres Anzahl Überschreitungen Erfüllt Ja / heit derung Mittel Proben zulässlig effektiv Nein Gesamte ungelöste Stoffe GuS mg/l max Ja BSB 5 Konzentration mg/l max Ja Reinigungsleistung BSB 5 nur bio. Teil % min Ja CSB Konzentration mg/l Ja Reinigungsleistung CSB nur bio. Teil % Ja Phosphor P Total mg/l max Ja Reinigungsleistung P tot nur bio. Teil % min Ja Ammonium (NH 4-N) Konzentration mg/l max Ja Reinigungsleistung nur biologischer Teil % min Ja Nitrit (NO 2-N) Richtwert mg/l max Ja Snellen cm min Ja Die Beurteilung erfolgt gemäß Gewässerschutzverordnung. /

7 2.2 Abwassermengen und Temperaturen Monatsmittelwerte: Datum Abwassermenge Abwassertemperaturen Monatsmittel Monatsmittel Monatsmittel Monatsmittel Monatsmittel minimum maximum minimum maximum m3/d l/s l/s C C Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Jahresmittel 346 Jahressumme m 3 Standort Abwassermessung: Auslauf Standort Temperaturmessung: Zulauf Zulaufmengen im Jahresverlauf: 15 1 Menge inm3 5 Jan. Feb. März April Mai Juni Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. Zulauf Menge in m3/d Auslegung Q Trockenwetteranfall Rote Linie (Trockenwetteranfall 5256 m 3 /Tag), dimensionierte Grösse der biologischen Reinigungsstufe.

8 Abwassermengen, Niederschlag und Einwohner im Jahresvergleich: Ganglinien der Niederschläge im 5 Jahresvergleich: Jan. Feb. März April Mai Juni Aug. Sept. Okt. Nov. Dez Niederschlag in mm Angeschlossene Einwohner Abwassermengen in m3 Niederschlagsmenge in mm In der Grafik zeichnet sich ab, dass normaler weise die Niederschlagsmengen bei ca. 11 l/m 2 liegen. Im Jahr 211 war das Frühjahr relativ trocken, Niederschlagsmengen während den Sommermonaten lagen wieder im Schnitt und der Herbst ist wiederum niederschlagsarm. 1

9 2.3 Frachten Monatliche Zu/Ablauffrachten kg BSB 5: (biologisch abbaubare Schmutzstoffe) kg BSB5 pro Monat 1 5 Jan. Feb. März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. BSB5 Fracht Nachklärung BSB5 Fracht Ablauf Vorklärung Die Eleminationsrate der BSB 5 Fracht beträgt im Jahresschnitt 97.6 %, dies entspricht einer Jahresfracht von 18.7 t. Monatliche Zu/Ablauffrachten kg CSB: (biologisch abbaubare Schmutzstoffe) kg CSB pro Monat Jan. Feb. März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. CSB Fracht Ablauf Nachklärung CSB Fracht Ablauf Vorklärung Die Eleminationsrate der CSB Fracht beträgt im Jahresschnitt 92.8 %, dies entspricht einer Jahresfracht von t. 3

10 Monatliche Zu/Ablauffrachten kg Phosphor (P tot): kg Phosphor pro Monat Jan. Feb. März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. Ptot Fracht Ablauf Nachklärung Ptot Fracht Ablauf Vorklärung Die Eleminationsrate der Phosphor Fracht beträgt im Jahresschnitt 88 %, dies entspricht einer Jahresfracht von 4.5 t. Monatliche Zu/Ablauffrachten kg Ammonium (NH 4-N): kg Ammonium pro Monat Jan. Feb. März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. NH4-N Fracht Ablauf Nachklärung NH4-N Fracht Ablauf Vorklärung Die Eleminationsrate der Ammonium-Stickstoff Fracht beträgt im Jahresschnitt 99.6 %, dies entspricht einer Jahresfracht von 29.5 t. >

11 2.4 Abwasseranalytik Ablauf Nachklärung (aufgeschüttelt, teilweise filtriert) Biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB 5): 2 Konz. in mg/l Jan. Feb. März April Mai Juni Aug. Sept. Okt. Nov. Dez Re in % BSB 5 Konzentration in mg/l Grenzwert Konzentration in mg/l BSB 5 Reinigungsleistung in % Grenzwert Reinigungsleistung in % Gesamt Phosphor (P tot): Konz. in mg/l Jan. Feb. März April Mai Juni Aug. Sept. Okt. Nov. Dez Re in % Ptot Konzentration in mg/l Grenzwert Konzentration in mg/l Ptot Reinigungleistung in % Grenzwert Reinigungsleistung in % Die Unterschreitung des Grenzwertes der Reinigungsleistung erfolgte jeweils bei grossem Zufluss infolge Regenwetter. Nitrit Stickstoff (NO 2-N): Konz. in mg/l Jan. Feb. März April Mai Juni Aug. Sept. Okt. Nov. Dez C NO2-N Konzentration in mg/l Richtwert in mg/l Abwassertemperatur Mittel in C Temperatur 1 C Gemäss Gewässerschutzgesetz muss die Nitrifikation erst bei Abwassertemperaturen ab 1 C gewährleistet werden. B

12 Ammonium Stickstoff (NH 4-N): Konz. in mg/l Jan. Feb. März April Mai Juni Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. NH4-N Konzentration in mg/l Grenzwert in mg/l Überschreitung der Grenzwerte jeweils bei Schneeschmelze grosse und kalte Abwassermengen. 3 Betriebsparameter 3.1 Biologie Trockensubstanz (TS): TS in g/l Jan. Feb. März April Mai Juni Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. Schlammindex BB1 TS-Gehalt in g/l BB1 Schlammindex in ml/g BB2 TS-Gehalt in g/l BB2 Schlammindex in ml/g Der TS-Gehalt wird zwischen 2-4 % gehalten, um bei tieferen Abwassertemperaturen in der kalten Jahreszeit, den Rückgang der biologischen Aktivität zu kompensieren. Während den Sommermonaten kann mit weniger TS gefahren werden. Der Schlammindex sollte 15 ml/g nicht überschreiten, sonst führt dies zu Abschwemmung von Schlamm in den Vorfluter. Auf der ARA-Pfungen ist der Schlamm relativ schwer mit einem Index zwischen 4 ml/g und 7 ml/g.

13 3.2 Frischschlamm Mengen im Jahresvergleich: 12 1 Schlamm in m Frischschlamm Menge in m3 Ausbauziel Schlammbehandlung 11 m3 Aufgrund des Bevölkerungszuwachses ist die Menge an Frischschlamm leicht gestiegen. Die mittlere Trockensubstanz lag bei 4.1 % was einer Fracht von 391 t entspricht. 3.3 Klärschlamm Analytik: Die kantonalen Untersuchungen zur Qualität des Klärschlamms sind im Anhang A beigelegt. Der Klärschlamm ist ein Indikator, um Rückschlüsse auf die gesellschaftliche Entwicklung in Bezug auf problematische Stoffe zu schliessen. Mengen im Jahresvergleich: 4 4 Schlamm m t TS Abgabeschlamm m3 Tonnen TS Im Jahr 211 ist Menge an Klärschlamm zwar gestiegen, der TS Gehalt in % jedoch gesunken (der Schlamm ist flüssiger) daraus resultiert eine geringere Fracht.

14 4 Energie 4.1 Elektrische Energie Bezug und Produktion: 4.2 Wärmeenergie Produktion und Ölverbrauch: % % Eigenproduktion kwh (BHKW) Netzbezug kwh (EKZ) % % Eigenprodoktion kwh (BHKW) Fossile Energie kwh (Heizoel) Die Eigenproduktion konnte nochmals leicht gesteigert werden.seit 1. Oktober 211 bezieht die Kläranlage den umweltfreundlichen EKZ Aqua- Strom. Aufgrund der relativ warmen Lufttemperaturen im Frühling und Herbst, sank der Heizölverbrauch um fast 5%. Im Jahr 212 wird der Faultum energetisch saniert, was nochmals zu einem erheblichen Rückgang führen dürfte. Verbrauch im Jahresvergleich: Gasproduktion im Jahresvergleich: Verbrauch in kwh Gasproduktion in m3 Der Rückgang des Energie-Verbrauches im Jahr 29 ist auf die neuen Belüfter in der Biologie zurückzuführen. Im Jahr 211 ist die zu reinigende Abwassermenge gesunken. Die Angaben basieren auf dem Verbrauch der BHKW`s pro Betriebsstunde, da die Gasmessung infolge des hohen Feuchtigkeitsanteils im Gas ausser Betrieb war. Seit 21 ist die Gasmessung wieder eingebaut.

15 4.3 Energiewert BHKW`s Klärgasproduktion und Energiewert: Produktion von Klärgas durch den Faulprozess ca. 139`894 m 3 Heizwert Klärgas ca. 23 MJ/m 3 Entspricht einem Energiegehalt ca Mio. MJ Die beiden Generatoren mit einer Wirkleistung von je max. 2 kw haben eine elektrische Energie produziert von Die Laufzeit beträgt Total BHKW 1+2 Gemessen am mittleren Strompreis von 8.8 Rp/kWh resultiert ein elektrischer Energiewert von kwh Std SFr. Die nutzbare Wärmeleistung aus Kühlwasser und Abgaswärmetauscher beträgt ca kwh Mit kwh/kg Heizöl, entspricht dies einer Menge von ca kg Heizöl Gemessen am Heizölpreis von 75 Rp/kg resultiert daraus ein thermischer Energiewert von 226. SFr. Total Energiekostenwert BHKW SFr. 4.4 Entwicklung Betriebsrechnung Laufende Rechnung Fr. Kosten pro Einwohner Fr. Die Unterschiede in der Laufenden Rechnung sind vielfältig. 29 Ersatz der Belüfter in der Biologie 8`.-. Übernahme Unterhalt Verbandskanal und Sonderbauwerke. Rechnung gegenüber 21 ausgeglichen. Durch den Zuwachs der Einwohner, geringere pro Kopf-Kosten. Die detaillierten Angaben können der Jahresrechnung entnommen werden..

16 5 Auslastung der Kläranlage (Wasserstrasse) Zur Beurteilung der Auslastung wird der 85 % Wert genommen, damit die Messwert- Ausreisser nach oben nicht mit berücksichtigt werden. Das heisst, alle Messungen eines bestimmten Parameters werden von unten nach oben dem Wert nach sortiert. Beispiel: bei 1 Messungen nimmt man den Wert der 85. Messung. Hydraulische Auslastung: Für die Beurteilung werden alle Trockenwettertage zugezogen. Die Regenwettertage und die 2 darauf folgenden Tage werden von der Beurteilung ausgeschlossen. Erst danach gilt der Zufluss wieder als normal Einwohner m3/d 85 % Wert Dimensionierungsgrösse 5256 m3/d Wie bereits am Anfang erwähnt ist der Rückgang der hydraulischen Auslastung einerseits auf die Sanierung im Hauptkanal zurückzuführen. Da das Frühjahr und der Herbst sehr trocken waren ist dies auch ein Grund für den erheblichen Rückgang. Die Entwässerungen der Kulturflächen (Drainagen) versiegten. Die Niederschlagsmenge liegt mit 894 l/m 2 ca.2 l/m 2 tiefer als jener der letzten 5 Jahre. Organische Auslastung BSB 5-Fracht: Einwohner BSB kg/d 85 % Wert Dimensionierungsgrösse 6 kg BSB5/d /

17 Organische Auslastung CSB-Fracht: Einwohner CSB kg/d 85% Wert Dimensionierungsgrösse 12 kg CSB/d Mit den beiden Parametern BSB 5 und CSB wird der biologisch abbaubare Kohlenstoff im Abwasser gemessen. Die organische Fracht im Jahr 211 mit 288 kg BSB 5 /d entspricht ca. 85 Einwohner. Da mittlerweile 1296 Einwohner angeschlossen sind deutet dies darauf hin, dass die leicht abbaubaren organischen Stoffe bereits im Kanal und in der Vorklärung abgebaut werden. Durch die geringere Zulaufmenge, erhöht sich die Aufenthaltszeit im Kanal und in der Vorklärung, was zu einem weiteren Abbau führt. Stickstoff Auslastung NH 4-N Fracht: Einwohner NH4 - N kg/d 85 % Wert Dimensionierungsgrösse 18 kg NH4 - N/d Vermutlich ist der Rückgang der Ammonium-Stickstoff Fracht auf die Landwirtschaft zurückzuführen. Dadurch dass die Düngemittel effizienter und gezielter eingesetzt werden (so viel Dünger wie die Kulturen binden und verwerten können). Begünstigt durch die geringeren Niederschlagsmengen, führte dies zu weniger Abschwemmungen und Eintragungen in Drainagen, welche teilweise in die Abwasserkanäle geführt sind.