Ökonomische Aspekte eines. Systemwandels in der. Abwasserwirtschaft

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Jörg Sachs
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1 Ökonomische Aspekte eines Systemwandels in der Abwasserwirtschaft PD Dr.-Ing. habil. Thomas Dockhorn

2 Herausforderung Abwasserwirtschaft global Umsetzung der UN Millennium Development Goals Bevölkerungswachstum Gegenwärtig leben Menschen auf der Erde.

3 Marktwert der im Abwasser enthaltenen Ressourcen und Kosten der Abwasserreinigung 507 Mrd. /a Behandlungskosten (bei 75 /EW a) Wert der Ressourcen 45,8 Mrd. /a

4 Stoffstromseparation und stoffliche Verwertung als logische Fortentwicklung in der Abwasserwirtschaft Küche Bad Toilette Grauwasser Gelbwasser (Urin) Toilettenpapier Spülmaschinenabwasser Braunwasser (Fäkalien)

5 Bestandteile Neuartiger Sanitärsysteme (NASS) - Toiletten-Technik - Hausinstallationen und -anschlüsse - Ableitung - (Angepasste) Behandlung und Verwertung

6 Fragestellung: Lässt sich ein vorhandenes konventionelles System sukzessiv zu einem NASS umbauen? Identifizieren sämtlicher ökonomisch relevanter Kostenstellen.

7 Relevante Kostenstellen im Gesamtsystem Ausgaben Investitionen für - Stoffstromerfassung - Ableitung - Behandlungstechnik Einsparungen - im laufenden Betrieb - Wert erzeugter Produkte - Trinkwassereinsparung Ist im Gesamtkostenrahmen ausreichend ökonomischer Spielraum vorhanden?

8 Fallbeispiel: Stadt Braunschweig mit EW Konzept: Getrennte Erfassung von Gelb-, Braun- und Grauwasser - Vakuumtrenntoiletten ( neu) - Ableitung über Vakuumkanal ( neu) - Behandlung: - Faulung ( vorhanden) - MAP-Fällung ( neu) - NH 3 -Strippung ( neu) - Grauwasserbehandlung ( Vorhandener Anlagenbestand)

9 Stoffstromanalyse Parameter Fracht [t/a] anteilige Fracht [%] Konzentration [mg/l] CSB TKN ,9 P ges ,3 TS K ,7 Q [m 3 /a] CSB TKN P ges TS K Q [m 3 /a] ,8 CSB TKN P ges TS K Q [m 3 /a] ,6 CSB TKN 42,3 3 1,9 P ges 19,0 10 0,9 TS K ,6 Q [m 3 /a] ,4 Stoffstrom Gesamtabwasser Gelbwasser Braunwasser Grauwasser 500 l/ew a 50 l/ew a + 3l/ EW d Spülung

10 Ökonomische Bewertung der Stoffströme Parameter kommunales Abwasser Gelbwasser Braunwasser Grauwasser N [ /m 3 ] 0,03 3,78 0,19 0,00 P [ /m 3 ] 0,01 0,42 0,15 0,00 K [ /m 3 ] 0,01 0,74 0,07 0,00 CSB [ /m 3 ] 0,05 0,84 1,43 0,02 0,10 5,78 1,84 0,02 Wertstoffpotenzial Summe Wertstoffpotenzial [ /m 3 ] Kosten N [ /m 3 ] / 7,21 0,29 / Abwasser- P [ /m 3 ] / 2,75 0,93 / reinigung CSB [ /m 3 ] / 3,68 6,51 / Grundkosten 1,15 1,15 1,15 0,90 [ /m 3 ] Σ Reinigungskosten [ /m 3 ] 1,15 14,79 8,88 0,90 Abwassermenge EW [m 3 /a] Reinigungskosten EW [ /a] Σ Einsparpotential bei der Abwasserreinigung: Σ Wertstoffpotential der Ressourcen: 6,15 Mio. /a 1,75 Mio. /a

11 Fallbeispiel - der Standort Kläranlage EW, davon E und EGW (Industrie) 50%-Anschluss = EW

12 Statistische Angaben für die Stadtbezirke Stadtbezirk Nr. Anzahl Einwohner Anzahl Wohnungen Anzahl Wohngebäude Länge Kanal [km] I ,2 II ,7 III ,6 IV ,8 V ,4 VI ,2 VII ,4 VIII ,9 IX ,2 X ,3 XI ,6 XII ,1 XIII ,2 XIV ,1 XV ,0 XVI ,3 XVII ,5 XVIII ,1 XIX ,6 XX ,4 Summe ,6 Σ 50%-Variante ,6 73% 76% 60% 55%

13 Toilettentechnik und Stoffstromtransport Vakuumtrenntoiletten 1/Haushalt á 750 Vakuumleitung 40 /m im Haus 25 /m in der Straße (ggf. 60 /m für Erdarbeiten) Vakuumstation je Zentrale Druckleitung 12 km, 350 /m Quelle: Roediger)

14 Abschätzung der erforderlichen Investitionen VS Stadtbezirke Invest VS [ ] Invest VL [ ] Invest VTT [ ] Invest HAL [ ] Summe [ ] 1 V IX, X XI V, XIII, XIV XV XVI IX, XX Summe Anteilig 1,5% 12,2% 53,6% 32,7% 100% Investitionsabschätzung für die Umsetzung von Vakuumsanitär- und Entwässerungstechnik für eine 50%-Lösung (VS: Vakuumstation; VL: Vakuumleitung; VTT: Vakuumtrenntoilette; HAL: Hausanschlussleitung)

15 Behandlungskonzept für die Stoffströme Faulgas 55 C Schwarzwasser Fest/Flüssig- Trennung Feststoff zur landwirtschaftl. Verwertung Produkte: Faulung MgO H 2 SO 4 MAP-Fällung NaOH Luft flüssig Fest/Flüssig- Trennung Ammoniak- Strippung MAP Flüssigphase zur Kläranlage Luft (NH 4 ) 2 SO 4 - Lösung

16 Produkte der Schwarzwasserbehandlung für EW 1. Anarobe Behandlung: 4 Mio. m 3 Biogas/a 8,3 Mio kwh el + 9,1 Mio. kwh therm entspr /a 2. MAP-Fällung: t MAP/a entspr /a (bei 196 /t) 3. NH 3 -Strippung: t (NH 4 ) 2 SO 4 /a entspr /a (bei 66 /t)

17 Jahreskosten für MAP-Fällung und NH 3 -Strippung MAP-Fällung Ammoniak-Strippung Investitionsabhängige /a /a Kosten Personalkosten /a /a Betriebsmittel /a /a Energiekosten /a /a Instandhaltung /a /a Gesamtkosten /a /a Produkterlös /a /a Summe /a /a Zusammenstellung der jährlichen Aufwendungen für MAP-Fällung und Ammoniak-Strippung

18 Behandlungskosten für das Schwarzwasser 1. Anarobe Behandlung: 4,00 /m 3 2. MAP-Fällung: 0,26 /m 3 3. NH 3 -Strippung: 2,92 /m 3 4. Konventionelle Nachbehandlung: 1,42 /m 3 Σ 8,60 /m 3 5. Konventionelle Behandlung: 10,39 /m 3 Differenz: 1,09 Mio. /a

19 Bilanzrahmenrahmen und Kostenstellen 1. Herkömmlich Trinkwasser 1 2 Abwasser 3 Haushalte Kläranlage 2. Erweitert 1 Trinkwasser 3 2 Abwasser Kläranlage Haushalte 4 Stoffstromseparation und Verwertung

20 Gesamtkostenrahmen 294,00 /a Position Jahreskosten 1. Trinkwasserverbrauch: 126 l/(e d) 4 Pers. 365 d = 184 m 3 /a; á 1,60 /m 3 2. Abwassergebühr: 184 m 3 /a 1,15 /m ,60 /a 3. Wertstoffe im Urin: 4 Pers 0,5 m 3 /a 5,78 /m 3-11,56 /a 4. Ressourcenprämie: 2 m 3 14,79 /m 3-29,58 /a 5. Trinkwassereinsparung: 4 Pers. 2 l/spülung 5 Spülvorgänge/d 365 d = 14,6 m 3 /a; á 1,60 /m 3-23,36 /a 6. Einsparung Abwassergebühr: 14,6 m 3 /a 1,15 /m 3-16,79 /a Summe 424,31 /a Exemplarische Wasser-/Abwasserrechnung für einen 4 Personen Haushalt bei separater Gelbwassererfassung und Verrechnung eines Ressourcenbonus Gesamtkostenersparnis: 20,32 /E a (für Gelbwasser) + 32,35 /E a (für Braunwasser)

21 Gesamtes Einsparpotential und korrespondierender Investitionsrahmen Für 50% Stoffstromseparation und Verwertung: 9,2 Mio. /a an Einsparpotential 300 4% 5% Investsumme [ Mio. ] % Variante A: Abschreibung 25 a Variation Zinssatz Jahreskostenersparnis [Mio. /a]

22 Gesamtes Einsparpotential und korrespondierender Investitionsrahmen Variante B: Variation Abschreibungsdauer; Zinssatz 5% Investsumme [ Mio. ] J. 40 J. 25 J. Investrahmen Mio Jahreskostenersparnis [Mio. /a]

23 Auswirkung des Investitionsrahmens auf die Abwassergebühren Variante C: Abschreibung 40 a; Zinssatz 6% 1.75 Abwassergeb bühr [ /m 3 ] Mio. 150 Mio. 98,3 Mio. 50 Mio Jahre Der Break even (gleiche Abwassergebühr wie vor Beginn der Investitionstätigkeit) liegt bei 98 Mio.

24 Zusammenfassung und Ausblick Investitionsrahmen einer 50%-Lösung : ca Mio., entsprechend E/EW scheint realisierbar durch die erzielbaren Einsparungen Entscheidend: Nutzung sämtlicher Synergien und Neuordnung der Kostenstellen Besonders vorteilhaft: Systemumstellung am Ende eines Investitionszyklus Flankierende ordnungsrechtliche Maßnahmen sind vorteilhaft: z.b. Anschluss- und Benutzungszwang

25 Zusammenfassung und Ausblick Zum Vergleich: staatliche Hilfen für die Hypo Real Estate: 92 Mrd. = /EW (bei 82 Mio. Bundesbürgern)!

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