MACHBARKEITSSTUDIEN EINE HILFESTELLUNG FÜR BETREIBER UND INGENIEURBÜROS

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1 MACHBARKEITSSTUDIEN EINE HILFESTELLUNG FÜR BETREIBER UND INGENIEURBÜROS Dr. Demet Antakyalı Angelika Boekels 5 Jahre Kompetenzzentren Spurenstoffe Friedrichshafen,

2 Inhalt 2 C KA Q Empfohlene Vorgehensweise bei Machbarkeitsstudien Q C ΔC Auswertungen KA- Ablaufkonzentrationen Kosten Fazit und Ausblick

3 EMPFOHLENE VORGEHENSWEISE BEI MACHBARKEITSSTUDIEN 3

4 Broschüren KOM-M.NRW 4 dienen der Unterstützung zur Erstellung der Machbarkeitsstudien für Behörden, Betreiber und Planer 10/ /2016

5 Wesentliche Inhalte der Machbarkeitsstudien 5 Standortbezogene Punkte Einzugsgebiet, Gewässersituation.. Erweitertes Monitoring Substanzen, Probenahme.. Reinigungsziel Indikatorstoffe, Eliminationsleistung.. Auslegungswassermenge Vollstrom/Teilstrom Verfahren Welche Verfahren, Mindestanzahl Varianten.. Kosten Standardisierte Kostenschätzung KVR-Leitlinie

7 Bestandsaufnahme Standort 7 Gewässerzustand Einzugsgebiet Kläranlage Sensibilität des Gewässers Qualität Verdünnungsfaktor nach Einleitung Industrien und Gewerbe Abwasserzusammensetzung Vorhandene Bausubstanz Platzverfügbarkeit Integration in die bestehende Anlage Schlammbehandlung

9 Erweitertes Monitoring (1) 9 zur Erstbewertung der Belastung: Standardparameter und Mikroschadstoffe Probenahme vor der Stufe zur Mikroschadstoffelimination 2 x 24 Stunden Mischproben i.d.r. Trockenwetterproben Weitere Empfehlung: - Wiederholung der Probenahme bei Regenwetter - Erfassung der Biozide Standard-Abwasserparameter Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) Feststoffgehalt des Abwassers (AFS) gelöster organischer Kohlenstoff (DOC) Bromid, Nitrit Weitere Empfehlung: - Ozonzehrungsversuche

10 Erweitertes Monitoring (2) 10 Mikroschadstoffe Bei Beauftragung der Analytik Bestimmungsgrenzen beachten! Datenverdichtung: an 5 Tagen jeweils eine 24 Stunden Mischprobe (reduzierter Parameterumfang: Carbamazepin, Clarithromycin, Diclofenac, Metoprolol, Sulfamethoxazol, 1H-Benzotriazol, Terbutryn)

12 Ansatz zur Festlegung des Eliminationsziels 12 Immer mit zuständiger Wasserbehörde abzustimmen!! Emissionsbasierter Ansatz 80 % Elimination der Indikatorsubstanzen Zwischen Zulauf Biologie - Ablauf Gesamt-KA Wenn: Gewässer unterhalb der Einleitung sensible Eigenschaften bzw. Nutzungen aufweist (FFH-Gebiet, Lachslaichgewässer, oberflächenwassergestützte Trinkwassergewinnung) Geringe Wasserführung des aufnehmenden Gewässers z.b. Einleitung zum MNQ > 1/3 Überdurchschnittlich hohe Mikroschadstoffbelastung des Ablaufs Immissionsbasierter Ansatz Einzelfallprüfung mit zuständiger Wasserbehörde Ergebnis des WRRL-Monitorings zeigt Beeinträchtigung der biologischen Qualitätskomponente

14 Auslegungswassermenge 14

16 Verfahren zur Mikroschadstoffelimination 16

18 Methodik zur Kostenberechnung (1) 18 Grundlage bildet die KVR-Leitlinie zur Durchführung dynamischer Kostenvergleichsrechnungen Investitionskosten setzen sich zusammen aus: Bautechnik, Maschinentechnik, EMSR-Technik, Nebenkosten Betriebskosten setzen sich zusammen aus Kosten für: Energie, Personal, Verbrauchsmittel, Wartung, Entsorgung Angesetzte Nutzungsdauer: Bautechnik 30 Jahre Maschinentechnik 15 Jahre EMSR-Technik 10 Jahre Zinssatz 3 % Umrechnung erfolgt mittels Preissteigerungsraten (Quelle Preisindizes: Destatis.de)

19 Methodik zur Kostenberechnung (2) 19 Investitionskosten Preisstand Zeitpunkt der Kostenerhebung Betriebskosten Preisstand Zeitpunkt der Kostenerhebung Anpassung mittels Preissteigerungsraten auf Grundlage der relev. Preisindexe Investitionskosten Preisstand Bezugsjahr Reinvestitionskosten Betriebskosten Preisstand Bezugsjahr Umrechnung Barwert der Reinvestitionskosten Umrechnung Investiver Anteil der Jahreskosten Umrechnungen durch Funktionen der Nutzungsdauer und des Zinssatzes Jahreskosten, spezifische Jahreskosten

20 AUSWERTUNGEN AUS DEN MACHBARKEITSSTUDIEN 20

21 Stand der Machbarkeitsstudien NRW 21 Machbarkeitsstudien werden bis zu 80 % (bis einschließlich Antragsjahr 2019) und der Ausbau zur Mikroschadstoffelimination bis zu 70 % (bis einschließlich Antragsjahr 2019, ab Antragsjahr 2020 bis zu 50 %) gefördert. Insgesamt sind 117 Machbarkeitsstudien in Bearbeitung bzw. abgeschlossen 57 Studien liegen veröffentlicht vor. Die verwertbaren Datensätze davon Datenbasis zur Auswertung Ozon: 51 mal betrachtet, 20 mal als Vorzugsvariante vorgeschlagen PAK: 60 mal betrachtet, 18 mal als Vorzugsvariante vorgeschlagen GAK: 47 mal betrachtet, 10 mal als Vorzugsvariante vorgeschlagen

22 Ablaufkonzentrationen kommunaler KA (1) 22 aller verfügbaren Datensätze aus NRW (ca Datensätze) aller Datensätze aus ausgewerteten Machbarkeitsstudien (ca. 40 Datensätze) Konzentration / ng L Konzentration / ng L (Auswertung: Börgers und Türk, 2016) 1H-Benzotriazol Carbamazepin Diclofenac Metoprolol Sulfamethoxazol Terbutryn Clarithromycin l 1H-Benzotriazol Carbamazepin Diclofenac l l Metoprolol Sulfamethoxazol Terbutryn Clarithromycin

23 Ablaufkonzentrationen kommunaler KA (2) 23 sehr gut gut mäßig unbefriedigend schlecht < ½ UQN ½ UQN - UQN UQN 2 UQN 2 UQN 4 UQN > 4 UQN 1H-Benzotriazol Carbamazepin Terbutryn Diclofenac Metoprolol Sulfamethoxazol Clarithromycin ng/l ng/l ng/l ng/l ng/l ng/l ng/l (n=411) Median alle Datensätze Median MBS (n=92) 928 (n=513) 790 (n=93) (n=512) (n=92) (n=546) (n=94) 570 (n=504) 544 (n=84) 32 (n=270) 40 (n=91) JD-UQN (2016) (n=79) 220 (n=60) Mediane zeigen Überschreitungen bei 3 Substanzen, wobei bei einzelnen Messungen auch bei anderen Substanzen deutliche Überschreitungen gemessen wurden (z.b. bei 1H-Benzotriazol mit einem Maximalwert von ~ ng/l)

24 Spez. Jahreskosten nach Verfahren 24 Max 75-Percentil Median 25-Percentil Min Vorzugsvarianten der Machbarkeitsstudien n=17 n=11 n=9 n=37

25 Jahreskosten nach Vorzugsvarianten 25 Spezifische Jahreskosten, Vorzugsvarianten Ozon PAK GAK y = 5,68x -0,38 y = 6,23x -0,36 y = 143,23x -0,67 R 2 = 0,51 R 2 = 0,80 R 2 = 0,91 X Neubau notwendig Filtration vorhanden

26 Investitionen bei vorhandener Bausubstanz 26 PAK GAK

27 Spezifische Betriebskosten der Verfahren (VV) 27 Spezifische Betriebskosten [ /m³ behandeltes Abwasser] 0,5 0,4 0,3 0,4 0,9 0,4 0,2 Ozon (n=16) PAK (n=11) GAK (n=9) Max 75-Percentil Median 25-Percentil Min

28 Das GREAT-ER Modell 28 GREAT-ER Modell (Kurzform für: Georeferenced Regional Exposure Assessment Tool for European Rivers) Dient der Abschätzung und Risikobewertung von Umweltkonzentrationen chemischer Stoffe. Neben dem Einzugsgebiet des Rheins sind u.a. die der Ruhr, Sieg, Donau und des Mains in diesem Modell aufbereitet worden Ziel des Modells ist der Vergleich von Szenarien zur Maßnahmenbewertung und die Erstellung komplexer Szenarien KOM-M.NRW bereitet die Daten der Machbarkeitsstudien zur Implementierung in das Modell auf Auswertung der gemessenen Ablaufkonzentrationen zur Ableitung der einwohnerspezifischen Frachten für verschiedene Parameter sowie der Kostendaten

29 Übertragung der Auswertungen ins Modell Konzentration / ng L H-Benzotriazol Carbamazepin Diclofenac Metoprolol Sulfamethoxazol Terbutryn Ablaufkonzentrationen/ -frachten ausgewählter Mikroschadstoffe Clarithromycin ng/l; kg/d GREAT-ER Gewässerbelastung /m³ Kostenfunktionen der einzelnen Verfahren Ozon/PAK/GAK Kosten des Ausbaus bei verschiedenen Szenarien

30 FAZIT UND AUSBLICK 30

31 Fazit und Ausblick 31 Machbarkeitsstudien guter Überblick zu möglichen Verfahrensvarianten und deren technisch-wirtschaftlicher Umsetzbarkeit Systematisierung der Studien plausible Datenbasis zu Kläranlagenablaufkonzentrationen und Kosten Kläranlagenabläufe mit Mikroschadstoffe belastet die breitere Monitoringergebnisse in NRW widerspiegeln Ozonung, PAK und GAK sind die umsetzbaren Verfahren. Kombinationen bisher selten betrachtet Lokale Randbedingungen bestimmen die Auswahl der Verfahrensvarianten Alle betrachteten Verfahrensvarianten große Schwankungen der Kosten Bei Vorzugvarianten sind Kosten für alle Verfahren vergleichbar Übertragung der Ergebnisse ins GREAT-ER-Modell Szenarien zu Kosten und Gewässerbelastung simulierbar

32 Dr. Demet Antakyalı Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Fotografie Gerd Kittel / Grontmij GmbH