Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin

Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin Christian Thomasius Grundlagenplanung und Investitionssteuerung Berliner Wasserbetriebe 13. Abwasserbilanz Brandenburg am 14. Dezember 2009: Die Umsetzung der EG Wasserrahmenrichtlinie in Brandenburg und Berlin

Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin Christian Thomasius Grundlagenplanung und Investitionssteuerung / Berliner Wasserbetriebe 13. Abwasserbilanz Brandenburg am 14.Dezember 2009: Die Umsetzung der EG Wasserrahmenrichtlinie in Brandenburg und Berlin

Zur Abwasserbilanz: Teil abgeleitete Jahresmengen rund 225 Mio. m³ gereinigtes Abwasser (Klärwerke) etwa 37 Mio. m³ Regenwasser etwa 6,7 Mio. m³ Mischwasser bei Starkregen Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 3

Berliner Situation ganzheitlicher Gewässerschutz Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 4

Berlins Gewässer atmen auf - deutliche Entlastung seit 1990 Aktuelle Werte unterschreiten die Werte von 1990 um: 28,1% 46,1% 55,2% Abfiltrierbare Stoffe Chemischer Sauerstoffbedarf 72,4% Biologischer Sauerstoffbedarf 97,9% 79,6% 80,8% Stickstoff Phosphor Gereinigte Abwassermengen Ammonium Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 5

Abbaugrade in den Berliner Klärwerken Frachtreduzierung im Ablauf (bezogen auf die Zulauffrachten 2007) 98,8% 95,8% 99,1% 98,6% 85,7% 97,3% Abfiltrierbare Stoffe Chemischer Sauerstoffbedarf Biologischer Sauerstoffbedarf Ammonium Stickstoff Phosphor Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 6

Berliner Kanalnetz Sanierungsziel für das Berliner Mischsystem: Einleitmengen- und Frachtreduzierung bis 2020 Mischwassermenge CSB- Fracht BSB 5 - Fracht AFS- Fracht -41 % -54 % -57 % -55 % Sanierung bis 2020: Mischwasserzwischenspeicherung und zeitversetzte Überleitung zu den Kläranlagen Früher: Seit 1950 ausschließlich Bau von Speichervolumen (diverse Regenüberlaufbecken, ein Stauraumkanal) Veränderung: Seit gut 10 Jahren zunehmend Bau von Bewirtschaftungsbauwerken zur Aktivierung von Speichervolumen im bestehenden Kanalnetz Zukunft: Bau von Bewirtschaftungsbauwerken und Speichervolumen (z.b. RÜB am Apw Berlin IV Chausseestraße 95 mit 17.000 m 3 ) Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 7

6,5 Milliarden Investitionen seit 1990 Mio. 800 700 600 500 400 300 Zusammenführung der gesamtstädtischen Ver- und Entsorgungssysteme und Systemertüchtigung (Konformität mit Rechtsnormen und technische Standards) EG-Kommunalabwasserrichtlinie Kanalsanierung und Kanalisierung Altsiedlungsgebiete in Wasserschutzgebieten 1994: 1990: 670 Mio. 262 Mio. 2008: 269 Mio. 200 100 0 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 Gesamtinvestitionen Wasserwerke / Pumpwerke Rohrnetz Wasservers. Klärwerke / Pumpwerke Kanäle / Druckrohrleitungen Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 8

Maßnahmenplanung gem. EG WRRL Übergeordnete Handlungsziele - Vermeidung und Verringerung der Gewässerbelastungen insbes. Reduzierung der Nährstoffeinträge P und N um 24% im Flussgebiet Elbe - ökologische Durchgängigkeit der Gewässer (natürl. Gewässerfunktionen) - Nutzungsstrategien und Wassermengenmanagement Elbe und Nebenflüsse Elbe Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 9

Maßnahmenplanung gem. EG WRRL Reduzierungsanforderung Nährstoffe bis 2015 nicht erreichbar, insbes. zur Reduzierung der diffusen Stoffeinträge (1/2) - daher iterativer Prozess vereinbart - Reduzierungsanforderung auf 3 Bewirtschaftungszeiträume bis 2027aufgeteilt Elbe: Berlin und Brandenburg bis 2015 Reduzierung: N um 0,8% bzw. 47 t P um 1,5% bzw. 8 t Havel Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 10

Maßnahmenplanung gem. EG WRRL Reduzierungsanforderung Nährstoffe bis 2015 nicht erreichbar, insbes. zur Reduzierung der diffusen Stoffeinträge (2/2) - Gründe - natürliche Gegebenheiten - erhöhte Nährstoffgehalte in Böden - geringe Fließgeschwindigkeiten, - langsamer Stoffabbau im Grundwasser - fehlende Voraussetzungen für technische und administrative Durchführbarkeit Havel Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 11

Maßnahmenplanung gem. EG WRRL Maßnahmen zur Herstellung der überregionalen Durchgängigkeit an den Vorranggewässern der FGG Elbe - Staustufen in Berlin: Spandau, Mühlendamm, Charlottenburg Integrative Gewässerentwicklungskonzepte für Teileinzugsgebiete - ökologisch orientierter Ausbau kleinerer Fließgewässer - Herstellung der ökologischen Durchgängigkeit an Landesgewässern...... mit Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung an der Panke und Wuhle: - zur Verringerung der Emissionen von Schwermetallen, PAH s und Phosphor (strategisches Ziel: Frachtreduktion 50%) - zur Verringerung der hydraulischen Belastungen (hydraulischer Stress) - zur Verbesserung der Hochwasserschutzprävention Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 12

Maßnahmenplanung gem. EG WRRL Maßnahmen zur Belastungsreduzierung aus Punktquellen - Optimierung der Betriebsweise von Kläranlagen (Erweiterung in Erörterung) - Anschluss bisher nicht angeschlossener Gebiete an Kläranlagen (dort wo Anschluss unwirtschaftlich, geregelte Fäkalienabfuhr in Altsiedlungsgebieten) - Reduzierung der Stoffeinträge durch kommunale Abwassereinleitungen der Oberlieger (Optimierung, Neubau oder Anpassung, Stilllegung/Zusammenschluss von Kläranlagen) - durch Misch- und Niederschlagswassereinleitungen (Neubau, Anpassung von Anlagen und Optimierung der Betriebsweise von Anlagen und sonstige Maßnahmen zur Stoffreduzierung) - Maßnahmen zur Reduzierung der Stoffeinträge aus dem Bergbau (Verursacherprinzip, Handlungsbedarf beim Oberlieger) Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 13

Maßnahmenplanung gem. EG WRRL Maßnahmen zum Grundwasserschutz - Einfluss gereinigter Abwässer über Uferfiltration - Belastungsreduzierung aus Bergbaufolgen und innerstädtische Altlastensanierung - korrespondierende sonstige Maßnahmen zur Reduzierung der Stoffeinträge Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 14

Maßnahmenplanung gem. EG WRRL Vorbereitende Untersuchungen - Erarbeitung verfahrenstechnischer Grundlagen und Methodiken für den Wirkungsnachweis anhand ökonomischer Kennziffern zur Gegenüberstellung von Kosten und Nutzen von Maßnahmen zur Stoffreduzierung auf den Berliner Klärwerken - Einführung eines Nährstoff-Bilanzierungs- und Managementwerkzeugs als Planungs- und Entscheidungshilfe für weitergehende Maßnahmen zur Nährstoffeintragsreduzierung im Havel-Einzugsgebiet - Basis: abgestimmtes Handlungskonzept (Behörden BE+BB unter Einbeziehung der Betriebsdaten der BWB) - Visualisierung der Betriebsdaten und Planungszustände anhand eines Bilanzierungsmodells der BWB Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 15

Maßnahmenplanung gem. EG WRRL Anwendung des Bilanzierungsmodells der BWB Erste Simulationen zeigen, dass eine Reduzierung der Nährstoffe mit den technisch möglichen, ökonomisch und ökologisch vertretbaren Technologien auf den Berliner Klärwerke allein nicht ausreicht, die Zielerreichung des guten Zustands sicher zu stellen. Erforderlich ist ein auf die Gewässeranforderungen in Menge und Güte in Berlin und Brandenburg zugeschnittenes Vorgehen. Wesentliche Elemente entspr. dem ganzheitliche Ansatz : - Verringerung der Einträge aus der Misch- und Regenkanalisation (Sanierung Mischkanalisation, Fremdwasser, Regenwasserbehandlung) - Optimierung bzw. Erweiterung der Berliner Klärwerke - Verringerung der Vorbelastung der Gewässer (Belastungsreduzierung aus diffusen und punktuellen Belastungen im Flusseinzugsgebiet) Anforderungsdefinition an die weitergehende Abwasserreinigung Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 16

Abwasseranteile im Gewässer (im Mittel) STO SPA Havel 49,6 % TEG 7,4 % SCH 0 % > 0 10 % > 10 20 % > 20 30 % > 30 40 % > 40 50 % > 50 % TIE KLA BEE 13,6 % 1,5 % 28,2 % Spree Oder-Spree- Kanal Dahme Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 17

Klassifikation der Trophiesituation hinsichtlich P total schlecht unbefriedigend moderat gut sehr gut Pt > 300 µg/l Pt <= 300 µg/l Pt <= 155 µg/l Pt <= 90 µg/l Pt <= 50 µg/l Ziel aus Länderbericht SenStadt Umsetzung EG WRRL, Phase Bestandsaufnahme Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 18

Bilanzierungsmodell BWB Havel STO SCH SPA TEG 232 Güteparameter Phosphor gesamt im Sommer Status quo, Konzentration P total in µg/l KLA 206 TIE BEE Spree 245 319 Oder-Spree- Kanal Dahme Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 19

Bilanzierungsmodell BWB Havel STO SPA TEG 205 232 SCH Güteparameter Phosphor gesamt im Sommer Szenario RUH P t ab < 50/80/100 μg/l Einleitung Spree simulierte Konzentration P total in µg/l KLA 192 TIE BEE Spree 225 309 Oder-Spree- Kanal Dahme Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 20

Klärwerk Ruhleben: 4. Reinigungsstufe Verfahrenswahl... Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 21

Klärwerk Ruhleben: 4. Reinigungsstufe Mikrofiltration...... oder? Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 22

Klärwerk Ruhleben: 4. Reinigungsstufe Flockungsfiltrat.+UV-Desinfektion... Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 23

Regenentwässerung von öffentlichen Straßen und Plätzen sowie privaten Grundstücken 410.000 m³ Gesamtspeichervolumen Neubau Speicherbecken auf den Klärwerken - Vorschlag der BWB 110 100 40 160 derzeit im Mischsystem vorhanden Bewirtschaftungsanpassungen im Mischsystem Neubau Stauraumkanäle und Regenüberlaufbecken Angaben in T m³ Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 24

Regenwasserbehandlungsanlagen Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 25

Berliner Kanalnetz Sanierung des Berliner Mischsystems Mischwasserentlastungsbauwerk und Stauwehr Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 26

Reinigungsleistung der Klärwerke: Minderung der Phosphorfrachten der KW Schönerlinde, KW Ruhleben und Mischsystem 17,8 t/a Schönerlinde 1,4 t/a 27,2 t/a 7,5 t/a Ruhleben Mischsystem Fracht 2006 ohne OWA Tegel Fracht 2006 mit OWA Tegel Fracht 2006 Prognose ab 2020 Vierte Reinigungsstufe 10,3 t/a 6,8 t/a Fracht 2006 Prognose ab 2020 Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 27

Weiterentwicklung der Mischkanalisation Forschungsprojekte mit dem KompetenzZentrum Wasser (KWB) - Mischkanalisation Bewertungsmethodik Wirkungsnachweis Immissionssituation im Gewässer - Wassergütesimulation im Gewässer und Kanalnetz unterstützt durch umfangreiche Messprogramme der BWB und des KWB Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 28

Retentionsbodenfilter Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 29

Partikelabscheider Ablauf Bewegliche Lamellenstruktur Zulauf Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 30

Reinigungsleistung der Regenwasserbehandlungsanlagen in Berlin Reinigungsleistung der Regenwasserbehandlungsanlagen im Tremmsystem Regenklärbecken Lamellenabscheider Retentionsbodenfilter AFS 65% 80% 98% CSB 50% 65% 80% Phosphate 40% 50% 80% Anforderungen an das Regenwasserbehandlungskonzept im Mischsystem: Frachtanteil, der zur Kläranlage geleitet werden muss. Bezugswert (100%) ist die Fracht, die mit dem Regenabfluss in die Kanalisation einleitet. (Die Emissionsanforderungen des CSB sind vergleichbar mit denen des RBF im Trennsystem) AFS 80% CSB 80% CSB 80% Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 31

Mulden- Rigolensysteme und Gründächer Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 32

Berliner Kanalnetz Sanierungsbedarf saniert, 1.200 km neu gebaut, 1.500 km noch sanierungsrelevant, 6.800 km Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 33

Berliner Kanalnetz Schadensgebiete, Schadenshäufigkeit Gravierende Schäden pro km Netz < 10 10 bis 20 > 20 Gebiete ohne Kanal Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 34

Berliner Kanalnetz Entwicklung bis 2020 300 3,00% Netzlänge in km 250 200 150 100 Erweiterung Erneuerung 2,50% 2,00% 1,50% 1,00% 50 0,50% 0,0 0,00% 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010* 2012* 2014* 2016* 2018* 2020* Erneuerungsrate Erweiterungsrate Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 35

Sulfatbelastung: Ausgangslage Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 36

Sulfatbelastung Szenario: Minimale Wasserführung der Spree Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 37

Ausblick (1/2) Kommunikationsplattform mit Behörden und Forschungsinstitutionen weitergehende Nährstoffreduzierung Bilanzmodelle, Gewässersimulation, Verfahrenstechnik Verringerung der Spurenstoffe im Abwasser (Barrierenprojekt) neue Technologien und Managementmethoden für die Rohr- und Kanalsanierung Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 38

Ausblick (2/2) DV-gestützte Prozesssteuerungssysteme sowie Datenbanksysteme, z.b. Online-Überwachung und automatisierte Steuerung der Apw (LISA) und der Abwasserreinigung von Leitklärwerken aus. Datenbasis für Planung und Betrieb, Kokas, Optnet, UBI und weitere Verwaltungssysteme z.b. GEO Portal der Berliner Leitungsverwaltungen für DV-gestützte Planungs- und Genehmigungsprozesse unterirdische Medien und Verkehrssysteme im öffentlichen Straßenraum Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 39

Christian Thomasius Berliner Wasserbetriebe Leiter Grundlagenplanung und Investitionssteuerung Neue Jüdenstraße 1 10179 Berlin Tel.: 030 8644 1307 Fax: 030 8644 5653 e-mail: christian.thomasius@bwb.de Entlastung von Spree und Havel durch weitergehende Abwasserbehandlung in Berlin, BWB, Christian Thomasius 14.12.2009 40