Masterplan ARA Rotzwinkel. Bericht

Bericht Luzern, 19. Okt. 2009

HOLINGER AG Kellerstrasse 36, CH-6005 Luzern Telefon +41 (0)41 360 69 00, Fax +41 (0)41 360 50 24 luzern@holinger.com Version Datum Dateiname Sachbearbeitung Freigabe Verteiler 1 27.4.2009 2 19.10.2009 5982-Bericht MP ARA Rotzwinkel 5982- Masterplan ARA Rotzwinkel M. Flory D. Scharrenbach M. Flory D. Scharrenbach O. Deiss O. Deiss VS Abwasserverband Rotzwinkel Technische Kommission

INHALTSVERZEICHNIS ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS 1 ZUSAMMENFASSUNG 2 1 RAHMENBEDINGUNGEN 3 1.1 Ist-Daten 3 1.1.1 Verwendete Unterlagen 3 1.1.2 Abwassermenge 3 1.1.3 Frachten und Konzentrationen ab VKB 2006-2008 5 1.1.4 Einwohnerwerte 6 1.1.5 Schlamm- und Gasmengen 7 1.2 Prognosedaten 7 1.2.1 Prognosen der Einwohnergleichwerte durch Gemeinden 7 1.2.2 Prognose der Abwassermengen 9 1.2.3 Prognose der Frachten 9 1.2.4 Prognose der Schlamm- und Gasmengen 10 1.3 Geforderte Reinigungsleistung 11 1.3.1 Stellungnahme der Behörden 11 1.3.2 Reinigungsleistung bei Einleitung in den A2-Kanal 11 1.3.3 Reinigungsleistung bei Tiefenwassereinleitung 11 1.3.4 DOC 12 2 ÜBERPRÜFUNG DER KAPAZITÄTEN DER BESTEHNDEN ANLAGEN 13 2.1 Vorbemerkung 13 2.2 Rechen 13 2.3 Sand-Fettfang 13 2.4 Vorklärbecken 13 2.5 Belebungsbecken 14 2.6 Nachklärbecken 14 2.7 Schlammfaulung 15 2.8 BHKW 15 3 MASSNAHMEN BIOLOGIE 16 3.1 Systemvorschlag für Masterplan 16 3.1.1 Vorbemerkung 16 3.1.2 Geruchsemissionen 16 3.1.3 Ausgewählte, mögliche Verfahren 16! " # $ $

3.1.4 Vorschlag für den Masterplan 18 3.2 Beschreibung der Abwasserbiofiltration und der flankierenden Massnahmen 18 3.2.1 Abwasserbiofilter 18 3.2.2 Anpassung der Auslegungsdaten für den Abwasserbiofilter 19 3.2.3 Kapazitätsüberprüfung Vorklärung 20 3.2.4 Auslegung Abwasserbiofiltation 21 3.2.5 Anpassung Dimensionierung Faulung / TS Primärschlamm 21 3.2.6 Neue Auslegung des BHKW 21 4 KURZBESCHRIEB ALLER MASSNAHMEN 23 4.1 Vorbemerkung 23 4.2 Bemerkung zu den Massnahmen im Bereich EMSRL 23 4.3 Allgemeines / Leitsystem / Infrastruktur 23 4.4 Wasserstrasse 24 4.5 Schlammbehandlung 25 4.6 Gasverwertung 25 5 KOSTEN 27 5.1 Allgemeines 27 5.2 Investitionskosten 27 5.3 Betriebskosten 27 6 PRIORITÄTEN, ZEITRAUM DER REALISISERUNG 28 6.1 Massnahmen und Prioritäten 28 6.2 Prioritäten und Etappen 32 7 INVESTITIONSKOSTEN- UND HINWEISE ZUM FINANZPLAN 33 7.1 Investitionen pro Etappe 33 7.2 Investitionen pro Jahr 34 7.3 Hinweise zum Finanzplan 34 8 VORSCHLAG FÜR DAS WEITERES VORGEHEN 36 8.1 Genereller Ablauf 36 8.2 Flankierende Aktivitäten 37! " # $ $

ANHANG Anhang 1 Anhang 2 Anhang 3 Anhang 4 Anhang 5 Anhang 6 Anhang 7 Anhang 8 Datenauswertung Überprüfung Kapazität bestehender Anlagen mit Prognosedaten Überschlägige Auslegung eines Abwasserbiofilters Tabelle aller Sanierungs- und Erneuerungsmassnahmen, Kostenschätzung und Angabe der Prioritäten Pläne Einleitbedingungen Entwicklung der angeschlossenen E + EW in den einzelnen Gemeinden Verfahrensvergleich ABBILDUNGEN Abbildung 1: Monatsmittel des Abwasserzulaufes 4 Abbildung 2: Tagesmittel des Abwasserzulaufes 4 Abbildung 3: Frachten Ablauf VKB im Tagesmittel des Jahres 2007 5 Abbildung 4: Schema Beispiel Biofiltration 3 Abbildung 5: Investitionen je Etappe 33 Abbildung 6: Jährliche Investitionen 34 TABELLEN Tabelle 1: Abwassermenge Tabelle 2: Tagesmittel des Abwasserzulaufes Tabelle 3: Konzentrationen ab VKB Tabelle 4: Ist-Einwohnerwerte Tabelle 5: Schlammengen und Gasdaten Tabelle 6: Prognose Entwicklung Einwohnerwerte Tabelle 7: Prognosedaten Abwassermenge Tabelle 8: Prognosedaten Frachten ab VKB Tabelle 9: Schlammengen und Gasdaten Tabelle 10: Frachten VKB ab Biofiltration Tabelle 11: Schlammmengen Biofiltration Tabelle 12: Gasertrag und BHKW Biofiltration Tabelle 13: Investitionskosten-schätzung Tabelle 14: Massnahmen mit Priorität 1 Tabelle 15: Massnahmen mit Priorität 2 Tabelle 16: Massnahmen mit Priorität 3 Tabelle 17: Massnahmen mit Priorität 4 Tabelle 18: Etappierung der Prioritätsgruppen 3 5 6 6 7 8 9 9 10 20 21 21 27 28 29 30 31 32! " # $ $

Abkürzungsverzeichnis AOX ARA ATV BAFU Adsorbierbare organische Halogenverbindungen Abwasserreinigungsanlage Abwassertechnische Vereinigung (Deutschland) Bundesamt für Umwelt BHKW Blockheizkraftwerk BKV BSB 5 CSB DOC E EGW Betriebskostenverteiler Biochemischer Sauerstoffbedarf Chemischer Sauerstoffbedarf Gelöster organischer Kohlenstoff (effektive) Einwohner Einwohnergleichwert (EGW) aus Industrie und Gewerbe EMSRL Elektro-, Mess-, Steuer-, Regel- und Leittechnik EW Einwohnerwert = (effektive) Einwohnerzahl (E) + Einwohnergleichwert (EGW) aus Industrie und Gewerbe GEP Genereller Entwässerungsplan GSchV Gewässerschutzverordung GUS HLKS NH 4 -N NKB NO 2 -N NO 3 -N P PS Q dtw Q f Q max Q mittel Q RW Q S Q TW SA SBR TOC TS UVB VKB VSA Gesamte ungelöste Stoffe Heizung, Lüftung, Klima und Sanitär Ammonium Nachklärbecken Nitrit Nitrat Phosphor Primärschlamm mittlere tägliche Trockenwassermenge Fremdwassermenge maximale Tagesabwassermenge mittlere Tagesabwassermenge Abwassermenge bei Regenwetter Schmutzwassermenge Abwassermenge bei Trockenwetter Schlammalter Sequencing Batch Reactor Gesamter organischer Kohlenstoff Trockensubstanz Umweltverträglichkeitsbericht Vorklärbecken Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute! " # $ $ "

Zusammenfassung Daten: Die Einwohner und Einwohnergleichwerte können im Planungszeitraum von rund 15 Jahren um 20% zunehmen. Dies hat eine Erhebung bei den verschiedenen angeschlossenen Gemeinden ergeben. Mittelwert heute: Mittelwert Prognose: Spitzenwert heute: Spitzenwert Prognose: 1 924 kg CSB/d, entspricht 24'044 EW 2'308 kg CSB/d, entspricht 28'850 EW 2 560 kg CSB/d, entspricht 32'000 EW 3'070 kg CSB/d, entspricht 38'400 EW Die im Planungszeitraum zu tätigenden Investitionen für Sanierungen und Erneuerungen liegen insgesamt bei 19 Mio CHF. Die grösste Einzelposition ist mit einer Investitionssumme von rund 9 Mio CHF der Ausbau der biologischen Reinigung. Die biologische Reinigung muss anstelle der heute erreichbaren 3 bis 4 Tagen Schlammalter in Zukunft 8 bis 10 Tage Schlammalter oder einen äquivalenten Reinigungseffekt erreichen. Dies bedeutet für eine traditionelle Belebtschlammbiologie, wie sie heute besteht, die Erreichung eines Volumens von 120 l/ew Prognose, heute sind es 50 l/ew. Das Volumen der Biologie müsste knapp verdreifacht werden, jenes der Nachklärbecken verdoppelt. Der bestehende Platz reicht für eine solche Vergrösserung gut aus. Trotzdem wird im Masterplan der Wechsel auf das Verfahren der Biofiltration dargestellt. Dieses Verfahren hat gegenüber der Belebtschlammanlage verschiedene Vorteile. Insbesondere wird die überbaute Fläche geringer und der Betrieb vereinfacht. Wie eine grobe Kostenschätzung gezeigt hat, liegen für beide Anlagetypen die Investitionskosten in ähnlicher Höhe. Die für die ARA Rotzwinkel optimale zukünftige Biologie kann vor Planungsbeginn mit einer Konzeptstudie ermittelt werden. Auf die Hauptaussagen des Masterplanes hat die Wahl des Biologiesystemes keinen grossen Einfluss. Die Verteilung der abgeschätzten Kosten für alle Massnahmen zeigt die folgende Tabelle. Verfahren Bau EMSRL HLKS Total 1. Allgemeines / Infrastruktur 40'000 555'000 552'000 153'000 1'300'000 2. Wasserstrasse 5'020'000 4'115'000 1'370'000 545'000 11'050'000 3. Schlammbehandlung 715'000 105'000 735'000 45'000 1'600'000 4. Gasverwertung 0 35'000 155'000 460'000 650'000 5'775'000 4'810'000 2'812'000 1'203'000 14'600'000 40% 33% 19% 8% Unvorhergesehenes (ca. 15%) 2'200'000 Baunebenkosten inkl. Honorar (ca. 12%) 2'000'000 Total exkl. 18'800'000 Hohe Kosten verursacht ausser den Positionen Verfahren und Bau die Position EMSRL (Elektro-, Mess-, Steuer- und Regelanlagen sowie Leitsystem). Dies hat seinen Grund im notwendigen Ersatz des Leitsystemes sowie praktisch der gesamten Steueranlagen, die ihr zulässiges Einsatzalter erreicht haben.! " # $ $

1 RAHMENBEDINGUNGEN 1.1 Ist-Daten 1.1.1 Verwendete Unterlagen Für die Ermittlung der heutigen Daten, der Ist-Daten, werden die die Tageswerte der ARA-Betriebsdatenprotokollierung vom 1.1.2006 bis 31.10.2008 verwendet. Details zur Datenauswertung enthält der Anhang 1. 1.1.2 Abwassermenge Aus der Datenauswertung gemäss Anhang 1 lassen sich die in der folgenden Tabelle zusammengefassten charakteristischen Werte gewinnen. Tabelle 1: Abwassermenge Mittelwerte Ist-Daten 2006 2007 2008 Gesamt Q mittel m 3 /d 6'352 6'836 6'180 6'472 Q max m 3 /d 15'695 16'455 15'829 16'455 Q dtw m 3 /d 5'171 5'213 5'045 5'124 Q TW = Q 16 m 3 /h 323 326 315 320 Q RW = 2 Q TW m 3 /h 646 652 631 641 Trockenwettermenge Fremdwasser Die mittlere tägliche Trockenwettermenge, Q dtw, wird wie folgt berechnet: Q 20 % + Q Q dtw = 2 50% Da es keine Messungen zum Fremdwasser gibt, wird die Fremdwassermenge abgeschätzt. Die Trockenwettermenge setzt sich zusammen aus der Schmutzwassermenge Q s und der Fremdwassermenge Q f. Im Gegensatz zur mittleren Menge Q m enthält die Trockenwettermenge somit kein Regenwasser. Es gilt die Formel: Q = Q + Q dtw S f Mit einer spezifischen Schmutzwassermenge von 170l/EW*d und 24'044 EW CSB (siehe Tab. 4) ergibt sich die Schmutzwassermenge Q S zu 4'087 m 3 /d. Als Differenz zu Q dtw berechnet sich die Fremdwassermenge Q f zu 1'044 m 3 /d, was etwa 20% der Zulaufmenge ausmacht. Die Fremdwasser-! " # $ $ %

menge ist somit im Jahresmittel vergleichsweise tief. Über die Schwankungen der Fremdwassermenge im Jahresverlauf kann keine Aussage getroffen werden. Die einzelnen Jahresganglinien der Monatsmittel der Abwassermengen für die Jahre 2006 bis 2008 sind in der nachfolgenden Grafik dargestellt. Abbildung 1: Monatsmittel des Abwasserzulaufes Saisonalität Zulauf [m3/d] 12'000 9'000 6'000 3'000 0 Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 2006 2007 2008 Aus der Grafik sind die grossen Regenwassermengen, die im Sommer 2007 der ARA zugeleitet wurden, gut ersichtlich. Im Jahr 2008 fielen die Zuläufe im Sommer wesentlich geringer aus, auch wenn es nicht gerade ein trockener Sommer war. Die folgende Grafik zeigt die Abwassermengen pro Tag, gemittelt über die drei Jahre 2006 bis 2008. Abbildung 2: Tagesmittel des Abwasserzulaufes Zufluss ARA 2006-2008 [m3/d] 18'000 15'000 12'000 9'000 6'000 3'000 0 Jan 06 Mrz 06 Mai 06 Jul 06 Sep 06 Nov 06 Jan 07 Mrz 07 Mai 07 Jul 07 Sep 07 Nov 07 Jan 08 Mrz 08 Mai 08 Jul 08 Sep 08 Gemäss Tabelle 1 beträgt das Jahresmittel 6'472 m 3 /d. Mit Spitzenmengen bis über 15'000 m 3 /d kann der ARA also der 2.3-fache Mittelwert zulaufen.! " # $ $ &

1.1.3 Frachten und Konzentrationen ab VKB 2006-2008 a) Frachten ab VKB bzw. im Zulauf zur Biologie Die nachfolgende Tabelle zeigt die ermittelten mittleren Frachten der Jahre 2006 bis 2008. Da die Ablaufwerte im 90%-Wertfall eingehalten werden müssen (von 100 Messwerten müssen 90 den vorgeschriebenen Wert einhalten) werden auch die 90%-Werte der Frachten im Zulauf zur Biologie angegeben (nur 10% der gemessenen Frachten sind höher als der angegebene Wert). Tabelle 2: Ist-Frachten ab VKB Mittlere Fracht 90%-Wert CSB kg/d 1924 2560 BSB 5 kg/d 782 1073 TOC kg/d 474 634 NH 4 -N kg/d 161 226 N gesamt kg/d 237 311 P gesamt kg/d 37 46 Nachfolgende Grafik enthält die Jahresganglinie der Frachten als Tagesmittelwerte für das Jahr 2007. Abbildung 3: Frachten Ablauf VKB im Tagesmittel des Jahres 2007 kg/d 4'000 3'500 3'000 2'500 2'000 1'500 1'000 500 0 CSB-Fracht Abfluss VKB 2007 Jan 07 Feb 07 Mrz 07 Apr 07 Mai 07 Jun 07 Jul 07 Aug 07 Sep 07 Okt 07 Nov 07 Dez 07 CSB-Fracht 90%-Wert CSB 30 Per. Gleitender Durchschnitt (CSB-Fracht) Die maximale Zulauffracht wurde im Oktober mit 3'800 kg CSB/d gemessen. Der Mittelwert von 1'900 kg CSB/d wird in den Monaten Februar, März und Dezember im Monatsmittel überschritten.! " # $ $

b) Konzentrationen ab VKB 2006-2008 Tabelle 3: Konzentrationen ab VKB Mittl. Konzentration 90%-Wert CSB mg/l 320 445 BSB 5 mg/l 135 202 TOC mg/l 82 125 NH 4 mg/l 28 41 N gesamt mg/l 41 57 P gesamt mg/l 6.2 8.2 Die häusliche CSB-Konzentration liegt bei 470 mg/l. Damit beträgt bei einer vorhandenen CSB-Konzentration von 320 mg/l der Fremdwasseranteil rund 31%. Es errechnet sich auf diese Art ein höherer Fremdwasseranteil als mit den Abwassermengen. Das Verhältnis CSB/BSB 5 beträgt 2.4 (Mittelwert). Dies ist recht hoch und würde auf eine eher schlechte biologische Abbaubarkeit hinweisen. Allerdings ist die CSB-Ablaufkonzentration recht tief, was nur bei guter Abbaubarkeit der Abwasserinhaltsstoffe erreicht wird. Deshalb muss davon ausgegangen werden, dass die BSB 5 -Messungen eher zu tief sind. Normalerweise beträgt das Verhältnis etwa 2. Die Dimensionierungen werden mit den gemessenen CSB-Konzentrationen und -Frachten durchgeführt, die meist zuverlässiger sind als die BSB 5 -Messungen. 1.1.4 Einwohnerwerte Die ARA wurde für Kohlenstoff-Abbau auf 25'000 EW (nach BSB 5 ) ausgelegt. Die tatsächlichen Einwohnerwerte bezüglich verschiedener Parameter gehen aus der nachfolgenden Tabelle hervor. Tabelle 4: Ist- Einwohnerwerte Mittelwerte 90%-Werte Spez.Wert kg/d EW kg/d EW g/e*d CSB 1924 24'044 2560 31'999 80 BSB 5 782 19'545 1073 26'829 40 TOC 474 20'153 634 26'966 23.5 NH 4 161 20'125 226 28 250 8 N gesamt 237 23'700 311 31'100 10 P gesamt 37 22'006 46 27'165 1.7! " # $ $ '

1.1.5 Schlamm- und Gasmengen Tabelle 5: Schlammengen und Gasdaten Parameter Einheit Menge Schlammenge pro Jahr m3/a 22 544 Schlammenge pro Tag m3/d 61.8 TS-Konzentration % 4 TS-Fracht t TS/a 901 kg TS/d 2 468 Gasmenge pro Jahr m3/a 302 000 Gasmenge pro Tag m3/d 830 Ertrag pro EW l/ew 34 Der Ertrag pro EW ist hoch. 1.2 Prognosedaten 1.2.1 Prognosen der Einwohnergleichwerte durch Gemeinden Planungszeitraum 15 Jahre Anfrage zur demografischen Entwicklung an die Gemeinden Der Masterplan hat zum Ziel die Massnahmen und Kosten innerhalb des Planungszeitraumes von 15 Jahren zu prognostizieren. Die Auslegung der Anlagen im Planungszeitraum von 15 Jahren soll mit der für diesen Zeitraum prognostizierten Zahl an Einwohnern (E) und Einwohnergleichwerten (EGW) erfolgen. Die E und die EGW zusammen ergeben die für die Dimensionierung ausschlaggebenden angeschlossenen Einwohner (EW). Die verschiedenen an die ARA Rotzwinkel angeschlossenen Gemeinden wurden angefragt, wie sich die E und EGW in diesem Zeitraum voraussichtlich entwickeln werden. Von den Antworten der verschiedenen Gemeinden findet sich eine Kopie im Anhang 7. Das Resultat der Auswertung der Antworten ist in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben.! " # $ $ (

Tabelle 6: Prognose Entwicklung Einwohnerwerte Gemeinde Ist-Werte Prognose EW Zeitr. Mögliche Zunahme Gesamt* Jahre Einwohner Gewerbe Gesamt % Ennetmoos 2'827 12 200-100 2'927 4% Dallenwill 1'940 15 200 20 2'160 11% Oberdorf 2'819 20 400 50 3'269 16% Stans 10'722 17 2025 800 13'547 26% Stansstad 6'115 15-30 1000 160 7'275 19% Wolfenschiessen 2'121 17 182 150 2'453 16% Gesamt 26'544 4'007 1'080 31'631 19% * laut Betriebskostenverteiler 2007 1 maximal mögliche Zunahme Basis für die Berechnungen bilden die gewichteten Einwohnergleichwerte wie sie im BKV verwendet werden. Die Zunahmen der Gewerbebetriebe wurden anhand der Daten des Betriebskostenverteilers (BKV) 2007 abgeschätzt. Bei Starkverschmutzern wird die GUS- und CSB-Fracht in EW umgerechnet. Die Abschätzung über die Daten des BKV war nötig da Prognosen für Gewerbe und Industrie und die Zunahme normaler Einwohner vermischt werden musste, wozu die Daten des BKV eine gute Grundlage bilden. Als Resultat wird eine Zunahme der EW von maximal 19 % erhalten. Dies, wenn die von den Gemeinden angegeben möglichen Kapazitäten der verschiedenen Zonen auch genutzt werden. Die erhaltene Einwohnerzahl ist nicht direkt mit CSB Einwohnern oder Einwohnerwerten eines anderen Parameters identisch. Wichtig ist die ermittelte relative Zunahme. Diese wird im Folgenden mit 20% (aufgerundet) für alle Parameter angenommen. Steigerung Abwassermenge und Frachten um20% Für die Berechnung der Kapazitäten der ARA wird somit ausgehend von den Ist-Daten, eine Steigerung der Abwassermengen und Frachten von 20% angesetzt. Es ist möglich dass innerhalb der Abschreibungszeiten der Bauten, die normalerweise 25 Jahre beträgt mit höheren Zunahmen zu rechnen wäre. Die Prognosegenauigkeit wird über so lange Zeiträume jedoch zusehends schlechter. Dem wird dadurch begegnet, dass neue Behandlungsstufen wie die Biologie mit Ausbaumöglichkeiten versehen werden. Für die Kapazitätsüberprüfung bestehender Anlagen, die lediglich saniert werden ist der Zeitraum von 15 Jahren durchaus sinnvoll. Prognosezeitraum und Prognosegenauigkeit vor der Planung nochmals ansehen Ausserdem wird die Planung gerade der neuen Biologie erst noch anlaufen. Die Ausschreibung findet in ca. 3 Jahren statt (gemäss Plan in Kap. 6). Dann wird es sicher zweckmässig sein die Daten nochmals zu hinterfragen. Wir arbeiten hier im Masterplan mit einer Kostengenauigkeit von +/- 25%. Da ist die genaue Prognose der E + EW nicht zentral wichtig. Bei der Planung und Ausschreibung einer neuen Anlage wird diese Prognose eine! " # $ $

grössere Bedeutung haben und es kann ein erhöhter Aufwand für deren Bestimmung eingesetzt werden. 1.2.2 Prognose der Abwassermengen Um die Prognosedaten der Abwassermenge zu erhalten wird eine Zunahme der Ist-Mengen um 20% angenommen. Die entsprechenden Prognosedaten sind in der folgenden Tabelle 7 enthalten. Tabelle 7: Prognosedaten Abwassermenge Prognose Qmittel m 3 /d 7'766 Qmax m 3 /d 19'746 Q dtw m 3 /d 6'149 Q TW = Q 16 m 3 /h 384 Q RW = 2 QTW m 3 /h 769 QTW = Q16 l/s 107 QRW = 2 QTW l/s 214 1.2.3 Prognose der Frachten Auch für die Prognose der zukünftigen Frachten wird angenommen, dass die Ist-Daten um 20% zunehmen. Tabelle 8: Prognosedaten Frachten ab VKB VKB ab Mittelwert 90%-Wert kg/d EW kg/d EW CSB 2'308 28 850 3'072 38 400 BSB 5 938 1'288 NH 4 -N 194 271 N ges 284 373 P ges 45 55! " # $ $

1.2.4 Prognose der Schlamm- und Gasmengen Masterplan ARA Rotzwinkel Es wird wiederum eine Zunahme von 20% angenommen. Tabelle 9: Schlammengen und Gasdaten Parameter Einheit Menge Schlammenge pro Jahr m3/a 17 520 Schlammenge pro Tag m3/d 61.8 TS-Konzentration % 6.2 TS-Fracht t TS/a 1082 kg TS/d 2 965 Gasmenge pro Jahr m3/a 362 400 Gasmenge pro Tag m3/d 993 Ertrag pro EW l/ew 34! " # $ $ "$

1.3 Geforderte Reinigungsleistung 1.3.1 Stellungnahme der Behörden Das Amt für Umweltschutz wurde angefragt, welche Einleitbedingungen für die ARA Rotzwinkel in Zukunft gelten. Der Wortlaut der Antwort findet sich in Anhang 6. Die beiden nachfolgenden Unterkapitel enthalten eine Interpretation. 1.3.2 Reinigungsleistung bei Einleitung in den A2-Kanal In Zukunft ganzjährige In Zukunft muss bei Einleitung in den A2-Kanal eine ganzjährige Nitrifikation erreicht werden. Die Ammoniumkonzentration darf bis zu einer Abwassertemperatur von 10 C nur noch 2 mg NH4-N/l betragen. Dies, da der A2-Kanal als Fliesgewässer gilt und bereits eine hohe Vorbelastung an Ammonium aufweist. Die restlichen Parameter bleiben unverändert. Sie werden mit Ausnahme der DOC-Konzentration (ca. 12 statt 10 mg DOC/l) schon heute erreicht. 1.3.3 Reinigungsleistung bei Tiefenwassereinleitung Unter Fazit wird im Dokument des AFU im Anhang 7 geschrieben: Die Nitrifikation ist aus wirtschaftlicher Sicht im Rahmen der Planung einer Tiefeneinleitung (in den See) gegenüberzustellen. Um den Ablauf der ARA in den See einleiten zu können, müsste eine Leitung bis zum See verlegt werden. Dies ist u.u. günstiger als der Bau einer neuen Biologie. Es stellt sich also die Frage, welches die Einleitbedingungen in den See sind. Gemäss der Gewässerschutzverordnung ist bei Einleitung in den See keine Nitrifikation nötig. Bezogen auf die Ablaufwerte, die heute erreicht werden, wäre bei der Einleitung des Abwassers direkt in den See nur die DOC-Konzentration (ca. 12 statt 10 mg DOC/l) und zeitweise die Nitritkonzentration zu hoch. Allenfalls könnte also die bestehende Biologie im Grossen und Ganzen bei einer Einleitung in den See belassen werden. Doch entspricht ein Schlammalter von 3 bis 4 Tagen nicht mehr dem heutigen Stand der Technik. So hat das Amt für Umweltschutz angegeben, dass ein Schlammalter von 8 Tagen nicht unterschritten werden sollte auch bei Tiefeneinleitung in den See. Dies deckt sich mit der Meinung weiterer Fachleute in der Schweiz, wo allgemein von einem Schlammalter von 10 Tagen als Mindestanforderung ausgegangen wird (im übrigen europäischen Raum sind es 12 bis 14 Tage, siehe auch Darstellung im Anhang 8). Somit müsste auch bei Tiefeneinleitung eine neue Biologie gebaut werden. Damit scheidet die Erstellung einer Ableitung zum See und dort eine Tiefeneinleitung aus Kostengründen aus. Es ist nicht wirtschaftlich die Biologie! " # $ $ ""

der ARA auszubauen und eine Ableitung zum See inkl. Tiefeneinleitung zu bauen. 1.3.4 DOC DOC-Konzentration schwierig vorauszusagen Es kann angenommen werden, dass nach Erhöhung des Schlammalters auch der DOC verbessert wird, der heute oberhalb der zulässigen Konzentration von 10 mg /l liegt. Dies hängt von den Stoffen ab, die heute den DOC verursachen. Sind es vorwiegend infolge des tiefen Schlammalters nicht abgebaute aber abbaubare Tenside oder andere mittelschwer abbaubare Verbindungen, die die Überschreitung verursachen (was häufig der Fall ist), so ist mit durch Erhöhung des Schlammalters eine Verbesserung zu erwarten. Sind es allerdings schwer abbaubare oder refraktäre Stoffe wird kaum eine Verbesserung eintreten. Aufschluss könnte eine Zahn-Wellens-Test bzw. ein DOC-Abbauversuch geben.! " # $ $ "

2 ÜBERPRÜFUNG DER KAPAZITÄTEN DER BESTEHNDEN ANLAGEN 2.1 Vorbemerkung Die Berechnungen zur Kapazitätsüberprüfungen finden sich im Anhang 2. Nachfolgend werden die Resultate wiedergegeben. Zur Überprüfung der Dimensionierung werden die Prognosedaten verwendet. 2.2 Rechen Die Rechenanlage wurde 2002 modernisiert. Es wurde ein Feinrechen mit einer Spaltweite von 6 mm und einer Dimensionierung von 130 l/s Trockenwetteranfall sowie 600 l/s Regenwetteranfall installiert. Kapazität ausreichend Die Rechenanlage muss nicht ausgebaut werden 2.3 Sand-Fettfang Der bestehende Sand-Fettfang hat eine Länge von 19.4 m. Die Breite des Sandfangs beträgt 2.40 m, die des Fettfangs 1.80 m. Sandfang Das Volumen des Sandfangs beträgt 76.9 m 3. Es errechnet sich mit diesem Volumen und den Prognosedaten eine Aufenthaltszeit bei QRW von 6 min. Die minimal erforderliche Aufenthaltszeit bei Regenwetter beträgt 4 min. Der Sandfang weist somit ein genügendes Volumen auf. Fettfang Kapazität SF ausreichend Bei einer Oberfläche von 34.9 m 2 des Kompartimentes für den Fettfang ergibt sich eine Oberflächenbelastung von 22 m/h, welche unter der geforderten Wert von maximal 25 m/h liegt. Der Fettfang ist ebenfalls ausreichend ausgelegt. Es besteht kein Vergrösserungsbedarf des Sand-Fettfangs. 2.4 Vorklärbecken Es steht ein Vorklärbecken mit 600 m 3 Volumen und einer Oberfläche von 254 m 2 zur Verfügung. Regenwetter Die Aufenthaltszeit bei Regenwetter berechnet sich mit den Prognosedaten zu 0.78 h. Gefordert ist vor einer Belebtschlammanlage eine Durchflusszeit von 0.5 bis 1.0 h. Die zulässige maximale Oberflächenbeschickung beträgt 2.5 m/h. Für den! " # $ $ "%

Regenwetterfall errechnet sich eine Beschickung von 3 m/h, was etwas höher als zulässig ist. Allerdings ist die Oberflächenbeschickung nur ein Richtwert, wichtiger ist die Einhaltung der Durchflusszeit. Trockenwetter Kapazität VKB ausreichend Beim Trockenwetterzufluss erhöht sich die Durchflusszeit zum Regenwetterfall noch und beträgt 1.56 h, womit der geforderte Rahmen von 0.5 bis 1.0 h sogar überschritten ist. Die Oberflächenbeschickung beträgt 1.5 m/h und liegt im vorgegebenen Bereich von 1.3-2.5 m/h. Da früher die Vorklärbecken mit grösseren Aufenthaltszeiten ausgelegt wurden, hat das bestehende Becken ein relativ grosses Volumen und ist auch in Zukunft ausreichend. 2.5 Belebungsbecken Gemäss Kapitel 1.3, Einleitbedingungen muss in Zukunft eine ganzjährige Nitrifikation erfolgen. Dazu ist ein Schlammalter von mindestens 10 Tagen erforderlich. Zur Zeit besteht die Biologie aus zwei voll durchmischten Becken mit Oberflächenbelüfter. Das Gesamtvolumen beträgt 1'200 m 3. Die beiden Becken werden kaskadenartig hintereinander durchflossen. Dimensionierungsdaten Die Überprüfung der Dimensionierung erfolgt auch hier mit den Prognosedaten. Überprüft wird die Kapazität mit dem Mittewert und dem 90%-Wert der BSB 5 -Fracht ab VKB. Bei einem bestehenden Beckenvolumen von 1'200 m 3 und einem TS- Gehalt von 4 g/l berechnet sich das Schlammalter im Mittel zu 4.2 Tagen und im 90%-Wertfalle zu 3.3 Tagen. Mit diesem Schlammalter kann keine ganzjährige Nitrifikation erreicht werden. Dazu ist mindestens ein Schlammalter von 10 Tagen nötig. Beim Ansatz von 10 Tage Schlammalter und einem TS-Gehalt von 4 g/l werden 3'658 m 3 Beckenvolumen benötigt, etwa die dreifache Grösse der bestehenden Becken. Kapazität der Belebungsbecken ist zu klein Das Volumen der Belebungsbecken ist nicht ausreichend, es sollte dreimal grösser sein. 2.6 Nachklärbecken Dimensionierungsdaten Die Nachklärung besteht aus einem einzigen Becken mit 1'250 m 3 Volumen und 450 m 2 Oberfläche. Für die Überprüfung wird mit einem Schlammvolumenindex von im Mittel 180 ml/l und einer Schlammkonzentration im Ablauf der Belebung von 4 gts/l gerechnet.! " # $ $ "&

Ergebnisse Überprüfung Das Nachklärbecken ist zu klein Sowohl bei Regenwetter als auch bei Trockenwetter ist das bestehende Becken zu klein. Bei Trockenwetter wird eine Oberfläche von 553 m 2 benötigt, bei Regenwetter 738 m 2. Das bestehende Nachklärbecken ist zu klein, die Oberfläche müsste etwa um 65% vergrössert werden. Ausserdem ist das Becken mit einer Tiefe von 2.8 m zu flach, es müssten mindestens 4.0 m sein. 2.7 Schlammfaulung Ist-Zustand Ergebnisse Überprüfung Anhebung TS-Gehalt im Frischschlamm erforderlich Die Frischschlammenge beträgt heute 22'544 m 3 /a. Im Mittel wird ein TS- Gehalt von 4 % gemessen. Bei einem Faulbehältervolumen der zwei Faulräume von 1'200 m 3 ist die Aufenthaltszeit bereits jetzt mit 19.4 Tagen etwas knapp. Es sollte eine Aufenthaltszeit von 20 bis 25 Tagen erreicht werden. Um eine Aufenthaltszeit von 25 Tagen zu gewährleisten muss mit Prognosedaten bei bestehendem Volumen der Faulbehälter ein TS-Gehalt des Frischschlammes von 6.2 % erreicht werden. Mit Prognosedaten werden mit diesem TS-Gehalt 17'520 m 3 /a Frischschlamm anfallen. Die Raumbelastung ist mit 2.47 kgts/m3*d im zulässigen Bereich. Im Zuge der Erneuerung der mechanischen Voreindickung des Primär- und des Überschussschlamms muss bei der Verfahrenswahl somit ein Zielwert von mindestens 6.2 % TS berücksichtigt werden. 2.8 BHKW Ergebnisse Überprüfung Ist-Zustand BHKW ist nicht nur alt, es ist auch zu klein Das bisherige BHKW hat eine Leistung von 50 kw elektrisch. Bereits für den Ist-Zustand ist die Leistung zu gering. Es kann nicht alles Biogas verwertet werden. Bei einem Klärgasanfall laut Prognose von 362'400 m 3 /a wäre ein BHKW mit 90 kw elektrisch im Mittel ausreichend. Mit einem Spitzenfaktor von 1.2 muss ein BHKW mit 110 kw elektrisch installiert werden. Dies gilt bei unverändertem Verfahren der Biologie.! " # $ $ "

3 MASSNAHMEN BIOLOGIE 3.1 Systemvorschlag für Masterplan 3.1.1 Vorbemerkung Platz für Ausbau mit Belebtschlammsystem ist ausreichend Die heutige Biologie der ARA Rotzwinkel besteht aus einem traditionellen Belebtschlammsystem. Dieses System ist das mit Abstand am häufigsten eingesetzte Verfahren auf Kläranlagen in der Schweiz. Die Anlage der ARA Rotzwinkel ist mit 50 l Biologie-Volumen pro Einwohner nicht mehr auf dem Stand der heutigen Technik. Wie auch die vorstehenden Berechnungen gezeigt haben, müsste das Biologievolumen etwa drei Mal so gross sein wie heute und die Nachklärung knapp doppelt so gross. Der Platz für eine solche Vergrösserung wäre auf dem Areal der ARA Rotzwinkel vorhanden, wie der Situationsplan in Anhang 5 zeigt. Trotzdem soll erwogen werden, ob nicht ein Wechsel auf ein anderes System sinnvoll wäre. Es sollen daher verschiedene Verfahren miteinander verglichen werden. Mit dem als am geeignetsten betrachtete Verfahren sollen die Überlegungen für den Masterplan durchgeführt werden. Dieser Vergleich und die anschliessende Verfahrenswahl für den Masterplan ersetzt keine Konzeptstudie für die Bestimmung des optimalen Verfahrens für die ARA Rotzwinkel. Doch erlaubt er den Masterplan mit einem Verfahren zu erstellen, das geeignet und zukunftsgerichtet ist. 3.1.2 Geruchsemissionen Geruchsbelästigung angrenzender Wohnbebauung minimieren Die Überbauung der Wohngebiete rücken immer näher an die ARA heran. Ausserdem werden die Anwohner immer sensibler bezüglich möglicher Geruchsemissionen. Wie die Erfahrung auch auf anderen Anlagen zeigt, können darum in Zukunft keine offenen Becken mehr toleriert werden aus denen möglicherweise unangenehme Gerüche entweichen können. Die Abluft aus den Becken muss einem Abluftbiofilter zugeführt werden. Das in Zukunft auf der ARA Rotzwinkel eingesetzte Verfahren soll daher vollkommen geschlossen bzw. mit abgedeckten Becken ausgeführt werden. Die Zusatzkosten dafür sind abhängig von der Oberfläche der notwendigen Behälter. Dieses Vorgehen ist eine Annahme für den Masterplan. 3.1.3 Ausgewählte, mögliche Verfahren Belebtschlamm Wie bereits erwähnt kommt heute das Belebtschlammverfahren in seiner traditionellen Form auf der ARA Rotzwinkel zum Einsatz. Zum traditionellen Belebtschlanmmverfahren gibt es Unterverfahren, wie das alternativ in-! " # $ $ "'

termittierende Verfahren (A/I) und der Sequenzing-Batch-Reactor (SBR). Im nachfolgenden Vergleich werden unter Belebtschlammverfahren auch diese beiden Untervarianten integriert, ohne jedoch näher auf die Eigenheiten davon einzugehen. Sie würden trotz unterschiedlicher Verfahrensführung ungefähr das gleiche Volumen, wie ein konventionelles Belebtschlammverfahren brauchen, hätten aber bestimmte verfahrenstechnische Vorteile. Membranbiologie Wirbelbett Abwasserbiofilter Anders sieht der Aufbau einer Membranbiologie (MBR) aus. Hier tritt anstelle der Nachklärbecken eine Ultrafiltration, wodurch die Biologiebecken wesentlich kleiner ausgelegt werden können, da mehr Schlamm im System gehalten werden kann. Mit dem MBR-Verfahren wäre eine sehr platzsparende Bauweise möglich. Doch sind sowohl die Investitionskosten, wie auch die Betriebskosten mehrfach höher als mit praktisch jedem anderen Verfahren. Trotz sehr guter erzielbarer Ablaufwerte kommt eine Erstellung der Membranbiologie daher heute nur in Frage, wenn der Platz für die Kläranlage äusserst knapp ist und wenn sehr tiefe Ablaufkonzentrationen an ungelösten Stoffen eine Rolle spielen, was hier nicht der Fall ist. Eine Membranbiologie wird daher in den Überlegungen nicht weiter berücksichtigt. Weitere Abkömmlinge des Belebtschlammverfahrens wären Wirbelbette, die als Hybridverfahren (das Becken enthält Aufwuchsflächen für Mikroorganismen und suspendierter Belebtschlamm, es braucht einen Rücklaufschlammkreislauf) oder als reine Biofilmsysteme (keine suspendierte Biomasse mehr) gebaut werden könnten. Im Unterschied zur Abwasserfiltration, wo die Mikroorganismen auch auf Trägern fixiert werden, brauchen diese Systeme noch Nachklärbecken. Die erreichbaren Resultate insbesondere mit Hybridverfahren sind sehr zwiespältig. Wirbelbettverfahren sind insbesondere dann geeignet, wenn durch deren Einsatz tieferen Einleitwerte, insbesondere eine Nitrifikation, ohne Ausbau der Becken erreicht werden kann. Das ist hier nicht der Fall, die Becken müssten auch bei Einsatz von Aufwuchsflächen vergrössert werden. Wirbelbette werden daher im Folgenden nicht berücksichtigt. Im Abwasserbiofilter durchfliesst das Abwasser ein Filterbett, je nach Hersteller von oben nach unten oder von unten nach oben. Das Filterbett durch Kügelchen gebildet auf denen die Mikroorganismen aufwachsen können. Unter dem Filterbett wird durch ein Belüftungsgitter die nötige Luft zur Sauerstoffversorgung der aufgewachsenen Mikroorganismen eingetragen werden. Die Reinigung des Abwassers geschieht beim Durchfliessen des Filterbettes. Periodisch wird das Bett mit Luft und Wasser rückgespült. Das ausgespülte Schlammwasser enthält den Überschussschlamm. Ein Nachklärbecken ist nicht mehr erforderlich.! " # $ $ "(

3.1.4 Vorschlag für den Masterplan Masterplan ARA Rotzwinkel In der Schweiz wird nach wie vor das Belebtschlammverfahren am häufigsten angewandt. Die Membranbiologie ist viel zu teuer und die Wirbelbette braucht man am Häufigsten für die Anhebung des Wirkungsrades. Für die Übelregungen im vorliegend Masterplan soll daher entweder das Belebtschlammverfahren oder ein Abwasserbiofilter berücksichtigt werden. Ein Vergleich der beiden Verfahren mit einer Bewertung findet sich in Anhang 8. Für die Überlegungen im Masterplan: Abwasserbiofilter Definitive Verfahrenswahl innerhalb einer Konzeptstudie Aufgrund der Bewertungsresultate wird vorgeschlagen für die Überlegungen im vorliegenden Masterplan das Verfahren der Biofiltration zu berücksichtigen. Als grössten Vorteil der Biofiltration kann sicher seine einfache Art des Betriebes und der Betriebsüberwachung genannt werden. Es braucht keine Nachklärbecken mehr, der Schlamm ist fixiert an Träger und muss nicht einen bestimmten Index aufweisen. Die Analyse der TS-Konzentrationen entfällt. Ausserdem braucht die Anlage vergleichsmässig wenig Platz. Durch eine Konzeptstudie vor dem beginn der Planung soll die Ermittlung des optimalen Verfahrens für die ARA Rotzwinkel noch genauer untersucht und aktualisiert werden. Nachfolgend wird die Funktion der Biofiltration beschrieben. Ausserdem werden die nötigen Anpassungen und Auswirkungen auf die übrigen bestehenden Anlagen der ARA erläutert. 3.2 Beschreibung der Abwasserbiofiltration und der flankierenden Massnahmen 3.2.1 Abwasserbiofilter a) Verfahren der Abwasserbiofiltration Eine kurze Beschreibung des Verfahrens der Abwasserbiofiltration findet sich oben (Kap. 3.1.3), eine ausführlichere im Anhang 3. Dort ist auch anhand eines Schemas die Funktion eines Biofilters des Typs Biostyr ersichtlich. Massgeblicher Unterschied zu allen anderen Verfahren ist das Fehlen eines Nachklärbeckens oder einer Nachklärphase (beim SBR). Das Abwasser durchläuft den Filter und verlässt das System gereinigt. Eine Nitrifikation wird durch eine Vergrösserung der Filter erreicht, sodass sich die Nitrifikanten ansiedeln können. Auch eine Denitrifikation ist möglich. Je nach Belastungssituation werden Zellen zu oder weggeschaltet um Energie zu sparen. Trotzdem ist der Energieaufwand rund doppelt so hoch, wie bei einem Belebtschlammverfahren. Periodisch wird der Filter gespült. Abgelagerte Feststoffe und der gebildete Überschussschlamm werden dabei ins Schlammwasserbecken transpor-! " # $ $ "

tiert. Das Schlammwasser ist dünn. Vor der Überschussschlammentwässerung braucht es daher einen Eindicker, z.b. einen Lamellenabscheider. Dieser ist an sich der Ersatz der Nachklärung. Ist die Anlage einmal eingefahren, entfallen viele der heutigen Aufgaben beim Betrieb der Anlage. Es gibt keinen Schwimmschlamm- und Blähschlammprobleme, da ja das Nachklärbecken fehlt. Es sind darum auch keine TR-Messungen und keine Bestimmungen des Absetzverhaltens nötig. Der Schlammvolumenindex gehört der Vergangenheit an. Dafür gibt es mehr Geräte, Aggregate und Messsonden, die gewartet werden wollen. b) Abmessungen und Situationsplan Die Abwasserbiofilter kann sehr kompakt gebaut werden. Es wird relativ wenig Oberfläche gebraucht. Dafür wird das Gebäude insgesamt mit 8 bis 12 Metern relativ hoch. Ein Teil davon, mindestens 4 m, ist allerdings unterirdisch. Wie viel unterirdisch gebaut wird hängt vom Untergrund ab. Falls Schlammwasserbecken und Klarwasserbecken, wie im Anhang 5 dargestellt über und unter die Filter gebaut werden, erreicht er die maximale Höhe. Falls dafür bestehende Becken genutzt werden reduziert sich diese. Je nach Hersteller sind die Bauhöhen und die Möglichkeit der Mitnutzung bestehender Becken unterschiedlich. Falls, wie hier vorgesehen, die Filter mit einem Flachdach abgedeckt werden, ist die Bauhöhe ebenfalls relativ gross. Die ganze Anlage kann auf diese Art jedoch geschlossen ausgeführt werden. Damit wird ein optimaler Komfort für die Bedienung erreicht. Die Ablauft wird einem Abluftbiofilter zugeführt. Es sind allerdings auch einfachere Möglichkeiten denkbar um Geruchsemissionen vermeiden zu können. So können direkt die Filter geschlossen werden, der obere Raum mit der Bedienungsebene ist dann offen. Bei oben liegendem Klarwasser, wie beim dargestellten Biosytr, könnte unter Umständen, gemäss Hersteller, sogar auf die Abdeckung der Filter verzichtet werden, ohne dass Geruchsemissionen zu befürchten sind. Die Anordnung und Abmessungen für einen Abwasserbiofilter des Typs Biostyr sind aus den Plänen in Anhang 5 ersichtlich. 3.2.2 Anpassung der Auslegungsdaten für den Abwasserbiofilter a) Vorfällung im Vorklärbecken Phosphorfällung VKB Beim Einsatz der Biofiltration muss eine Fällung des Phosphors in der Vorklärung erfolgen. Die Phosphorkonzentration darf laut Hersteller maximal 2.5 mg/l betragen damit ohne weitere Massnahmen im Ablauf der Biofiltration die geforderten 0.8 mg P/l erreicht werden. Die Differenz von 2.5 auf 0.8 wird assimiliert oder/und adsorbiert.! " # $ $ "

Durch die Fällung mit Eisen wird auch ein Teil der abbaubaren Substanzen als Primärschlamm ausgefällt. Folglich erhöhen sich die Primärschlammmenge und der CSB-Abbau in der Vorklärung. CSB-Abbau VKB Beim Belebtschlammverfahren beträgt der CSB-Abbau in der Vorklärung etwa 35%. Für das Biofiltrationsverfahren wird infolge Vorfällung ein Abbau von 50 bis 55% angenommen. Durch den Mehrschlammanfall kann mehr Klärgas erzeugt werden womit ein grösseres BHKW nötig ist. Es erhöhen sich aber auch die zu entsorgenden Schlammengen, was zu grösseren Kosten führt. Infolge Vorfällung ist die Belastung der Biologie um rund 30% kleiner. Die Biologie kann kleiner gebaut werden und verbraucht weniger Luftsauerstoff für die Belüftung. Die Berechnungen finden sich in Anhang 3. b) Zulauffrachten Biofiltration Wie bei der Prognose der Frachten für das Belebtschlammverfahren wurde auch für die Biofiltration wie in Kapitel 1.2.1 beschrieben eine Zunahme der Einwohnerwerte um 20% angenommen. Die hydraulischen Belastungen sind unverändert, wie in Tabelle 6 dargestellt. Durch den CSB-Abbau von 50 bis 55% in der Vorklärung verändern sich die Frachten für die Dimensionierung der Biofiltration. Die neuen Werte ab VKB enthält die folgende Tabelle. Tabelle 10: Frachten VKB ab Biofiltration VKB ab Mittelwert 90%-Wert CSB kg/d 1'598 2'127 BSB 5 kg/d 799 1'063 NH 4 -N kg/d 194 271 Nges kg/d 284 373 Pges kg/d 45 55 Die BSB 5 -Fracht berechnet sich aus der CSB-Fracht mit einem Verhältnis von 2. Es wird angenommen, dass sich die NH 4 -N und die N ges -Fracht durch die Vorfällung nicht wesentlich ändern. 3.2.3 Kapazitätsüberprüfung Vorklärung Das Volumen der Vorklärung ist auch für die zusätzliche Fällung ausreichend. Die Kosten für die Fällung sind die gleichen, wie für die heutige Simultanfällung.! " # $ $ $

3.2.4 Auslegung Abwasserbiofiltation Masterplan ARA Rotzwinkel Die in dieser Phase angefragte Variante der Biofiltration besteht aus Filterzellen zu je 63 m 3. Für die ARA Rotzwinkel würden laut Offerte 4 Filterzellen benötigt, so dass sich ein gesamtes Filtervolumen von 252 m 3 ergibt. Die vollständigen Angaben zur Dimensionierung der Biofiltration sind im Anhang 3 zusammen gestellt. Ein Schnitt und eine Situation der Anlage finden sich im Anhang 5. 3.2.5 Anpassung Dimensionierung Faulung / TS Primärschlamm Durch den zusätzlichen Primärschlamm (PS) erhöht sich die Schlammmenge wie in der Tabelle 11 dargestellt. Tabelle 11: Schlammmengen Biofiltration Primärschlamm neu gts/ew*d 86 Primärschlamm-Menge kgts/d 2'491 Fällschlamm-Menge kgts/d 289 Überschussschlamm-Menge kgts/d 779 Gesamte Schlammmenge neu kgts/d 3'558 Die Schlammenge nimmt gegenüber der Menge beim Belebtschlammverfahren um 20% zu. Der bestehende Faulraum von 1'200 m 3 ist ausreichend für diese Menge, allerdings muss dafür der TS des Frischschlammes auf 7.4 % gesteigert werden um eine Aufenthaltszeit von 25 Tagen zu erreichen. Dies bedingt eine weitergehende mechanische Vor-Eindickung. 3.2.6 Neue Auslegung des BHKW Die Zunahme des Gasertrages wird in Höhe der Zunahme des Schlammes gerechnet (20%). Die Daten des grösseren BHKW sind in folgender Tabelle angegeben. Tabelle 12: Gasertrag und BHKW Biofiltration Gasmenge m 3 /a 434'948 Heizwert Gas kwh/m 3 6.2 Wirkungsgrad elektrisch 35% Energiemenge im Klärgas kwh/d 7'388 BHKW mittlere el. Leistung kw 108 Faktor 1.2 BHKW installierte el. Leistung kw 129! " # $ $ "

Das BHKW würde somit bei Einsatz eines Biofilters deutlich grösser. Die mittlere Leistung steigt von 90 kw el. auf im Mittel 108 kw el.. Der Ersatz des bestehenden BHKW hat die höchste Priorität. Um dieses richtig auszulegen müsste der Entscheid Biofiltration bezüglich Biofilter allenfalls doch bald einmal getroffen werden.! " # $ $

4 KURZBESCHRIEB ALLER MASSNAHMEN 4.1 Vorbemerkung Massnahmen zur Sanierung und Erneuerung Nicht aufgeführt: Ersatz einzelner Aggregate Nachfolgend sind die wichtigsten Massnahmen zur Sanierung und Erneuerung der ARA Rotzwinkel kurz beschrieben. Alle Massnahmen sind im Anhang 4 detailliert, inklusive Kostenschätzung, aufgeführt. Die Massnahmen beziehen den Ausbau der Biologie durch eine Abwasserbiofiltration ein. Wird ein anderes Verfahren gewählt, entfällt die Vorfällung und durch die mechanische Vorentwässerung von Pos. 3.2 muss eine weniger hohe TS-Konzentration erreicht werden. Ausserdem ändern die Angaben in Pos. 2.6 Biologie im Anhang 4. Die Summe der abgeschätzten Kosten wird innerhalb der Genauigkeit der vorliegenden Kostenschätzung (+/- 25%) nicht ändern. Der Ersatz einzelner Pumpen, Messungen usw. im Rahmen des normalen Betriebes und der Wartung, wird über den Unterhalt abgewickelt und ist nicht Teil der nachfolgend aufgeführten Massnahmen und Kosten. 4.2 Bemerkung zu den Massnahmen im Bereich EMSRL Neues Leitsystem und neue Steueranlagen erforderlich Im Bereich Elektro-, Mess-, Steuer und Regelanlagen sowie Leitsystem fallen insgesamt Kosten von 2.8 Mio CHF an, rund 20% der gesamten erwarteten Kosten. Die Massnahmen umfassen zur Hauptsache den Ersatz des bestehenden Leitsystemes durch ein neues System sowie den Ersatz aller Steueranlagen (SPS). Sowohl das Leitsystem (Factory Link) wie auch die Steuerungen (Saia) sind veraltet. Beim Leitsystem wird es immer schwieriger die Software à jour zu halten und für die SPSen von Saia gibt es keine neuen Ersatzteile mehr. Ausser diesen Hauptteilen der EMSRL-Anlagen ist ein neues Alarmierungssystem nötig, Netzwerkaufschaltungen und -komponenten sind zu erneuern ebenso Teile der Elektroinstallationen. Das Programm zur Betriebsdatenprotokollierung muss ersetzt werden. Allenfalls ist auch ein Update erhältlich. Details können dem Anhang 4 entnommen werden. 4.3 Allgemeines / Leitsystem / Infrastruktur a) Betriebsgebäude Pos. 1.1 Kostenschätzung Aufstockung für Sozialräume Das Betriebsgebäude wird sanft saniert (Malen, Fenster, Türen etc.). Um für die fehlenden Sozialräume (Garderoben, Douchen etc.) Platz zu schaffen, ist eine Aufstockung vorgesehen. Heute sind die Platzverhältnisse für Garderobe und Umziehraum sehr prekär.! " # $ $ %

Alternativ kann das heutige Sitzungszimmer umgenutzt werden und ein neues Sitzungszimmer im Neubau der Abwasserfiltration realisiert werden. b) Leitsystem Pos. 1.4 Kostenschätzung Neues Leitsystem Das heutige, veraltete Leitsystem (Factory Link) wird schrittweise durch ein neues Leitsystem ersetzt. Während längerer Zeit werden somit 2 Leitsysteme im Einsatz sein. 4.4 Wasserstrasse a) Einlaufpumpwerk Pos. 2.1 Kostenschätzung Die beiden Schneckenpumpen inkl. Antriebe (Baujahr 1971) werden saniert resp. ersetzt. b) Rechenanlage und Muldenraum Pos. 2.2 Kostenschätzung Rechenanlage Muldenraum Der Rechen mit Rechengutpresse (Baujahr 2003) wird übernommen. Der Muldenraum wird baulich und lüftungstechnisch saniert. c) Sand- & Fettfang Pos. 2.3 Kostenschätzung Sanierung Sandfang Neue Sandwaschanlage Der Sandfang wird in seiner Funktion mehrheitlich belassen und nur mechanisch, baulich und elektrisch saniert. Dabei werden die Sandfanggebläse (neu mit Schallschutzhaube), das Belüftungssystem sowie der Räumer ersetzt. Gemäss den gesetzlichen Richtlinien darf nur noch Sand mit einem Organikanteil < 5% deponiert werden. Dies bedingt eine Sandwaschanlage, welche anstelle des heutigen Sandklassierers disponiert werden kann. Als Alternative kann im Rahmen der weiteren Planungsschritte eine externe Waschung geprüft werden. d) Vorklärung Pos. 2.4 Kostenschätzung Abdeckung Vorklärung zur Vermeidung von Geruchsemissionen Die Vorklärung wird in der Funktion belassen und nur mechanisch, baulich und elektrisch saniert. Dabei wird der Räumer ersetzt sowie das Becken zur Verminderung der Geruchsemission abgedeckt. e) Rückbau alte Biologie und Nachklärung - Pos. 2.5 Kostenschätzung Die alten Becken werden bis 1 m unter Terrain rückgebaut und aufgefüllt.! " # $ $ &

f) Biologie Pos. 2.6 Kostenschätzung Siehe Beschrieb Kapitel 3. Masterplan ARA Rotzwinkel 4.5 Schlammbehandlung a) Voreindickung (Primärschlamm) Pos. 3.2 Kostenschätzung Neue maschinelle Eindickung des Primärschlammes Da die Primärschlammmenge durch die Vorfällung stark ansteigt, muss der Primärschlamm zukünftig maschinell eingedickt werden, um eine Überlastung der Faulung zu verhindern (siehe auch Kapitel 3). Als möglicher Standort für die Eindickmaschine kommt das Obergeschoss des Voreindicker (ehemals Schlammrechen) in Frage. Die zugehörige Flockungsmittelanlage könnte ebenerdig im ehemaligen Muldenraum disponiert werden. b) Überschussschlammeindickung Pos. 3.3 Kostenschätzung Ersatz der Seihtrommel Die heutige Überschussschlammeindickung erreicht im Rahmen des Masterplanes die Lebensdauer und muss ersetzt werden. Ein Ersatz ist erforderlich um den erforderlichen TS Gehalt von 7.4% für eine ausreichende Faulzeit zu erreichen (siehe Kapitel 3). c) Faulung Pos. 3.4 Kostenschätzung Sanierung und Revision der Faulung Die Faulung wurde im Jahr 1995 saniert und mit Rührwerken ausgerüstet. Neben der Erneuerung der Steuerung sind im Rahmen des Masterplanes nur kleinere Instandstellungsmassnahmen sowie die Revision der 1995 eingebauten Rührwerke vorgesehen. d) Faulschlammentwässerung Pos. 3.6 Kostenschätzung Ersatz der Siebbandpresse durch aktuelle Entwässerungsmaschine Die heutige Siebbandpresse soll im Rahmen des Masterplanes durch eine Entwässerungszentrifuge (Dekanter) ersetzt werden. Einerseits wird die Siebbandpresse die Lebensdauer erreichen, anderseits kann mit dem Dekanter ein deutlich besserer TS-Gehalt erreicht werden. Allenfalls ist es aus wirtschaftlichen Gründen sinnvoll die Presse vor dem Erreichen der Lebensdauer durch einen Dekanter (höherer TS gleich tiefere Schlammentsorgungskosten) zu ersetzen. 4.6 Gasverwertung a) Blockheizkraftwerk Pos. 4.3 Kostenschätzung Neues BHKW Das heutige Blockheizkraftwerk hat mit rund 110'000 Betriebsstunden (Dezember 2008) die Lebensdauer erreicht und ist leistungsmässig bereits heute zu klein. Es ist ein neues grösseres BHKW vorgesehen, welches! " # $ $

denn Gasanfall gemäss Prognosedaten nutzen kann. Die Eingabe für die Kostendeckende Einspeisevergütung (KEV) ist im Januar 2009 erfolgt. b) Heizung Pos. 4.4 Kostenschätzung Neuer Heizkessel erforderlich Der heutige Dampfkessel entspricht nicht mehr den LRV (Luftreinhaltevorschriften) und muss bis 2012 ersetzt werden. Da die Pasteurisierung nicht mehr in Betrieb ist genügt neu ein Warmwasserkessel. Dieser wird mit einem 2-Stoffberennner (Klärgas und Öl) ausgerüstet. Als Alternative kommt der Bezug von Wärme ab der Energiezentrale des geplanten Fernwärmenetzes in Frage. Siehe auch kap. 8.2.! " # $ $ '

5 KOSTEN 5.1 Allgemeines Kostengenauigkeit Kostenstand Unvorhergesehenes MwSt. Die Unterlagen des vorliegenden Masterplanes ermöglichen eine Kostenschätzung mir einer Genauigkeit von ± 25%. Stand der Kostenschätzung: Februar 2009. Für unvorhergesehene Aufwendungen wurden 15% eingerechnet. Die Mehrwertsteuer ist in den Kosten nicht enthalten. Die detaillierte Kostenschätzung enthält der Anhang 4. 5.2 Investitionskosten Gemäss Kostenschätzung belaufen sich die Gesamtkosten auf CHF 18.8 Mio. exkl. MwSt und gliedern sich folgendermassen. Tabelle 13: Investitionskostenschätzung Verfahren Bau EMSRL HLKS Total 1. Allgemeines / Infrastruktur 40'000 555'000 552'000 153'000 1'300'000 2. Wasserstrasse 5'020'000 4'115'000 1'370'000 545'000 11'050'000 3. Schlammbehandlung 715'000 105'000 735'000 45'000 1'600'000 4. Gasverwertung 0 35'000 155'000 460'000 650'000 5'775'000 4'810'000 2'812'000 1'203'000 14'600'000 40% 33% 19% 8% Unvorhergesehenes (ca. 15%) Baunebenkosten inkl. Honorar (ca. 12%) Total exkl. 2'200'000 2'000'000 18'800'000 5.3 Betriebskosten Trotz einer erhöhten Gasgewinnung infolge Mehrschlammanfall und demzufolge einer erhöhten Energieproduktion werden die Betriebskosten zunehmen. Dafür verantwortlich sind der etwa doppelt so hohe Energieverbrauch der Biofiltration im Vergleich zur Belebtschlammbiologie (auch wegen der jetzt ganzjährigen Nitrifikation), die erhöhte Menge an Faulschlamm, die entsorgt werden muss und der grössere Verbrauch an Fällungsmitteln.! " # $ $ (

6 PRIORITÄTEN, ZEITRAUM DER REALISISERUNG 6.1 Massnahmen und Prioritäten Um dem unterschiedlichen Zustand der Anlageteile und den finanziellen Mitteln des Abwasserverbandes gerecht zu werden, werden den Massnahmen Prioritäten zugeordnet. Es sind vier Prioritätsgruppen gebildet worden. Die nachfolgenden vier Tabellen enthalten die in Stichworten angegebenen Massnahmen mit ihren Kosten pro Prioritätsgruppe. In Anhang 4 sind die Massnahmen, Kosten und Prioritäten detailliert aufgelistet. Die folgenden Tabellen stellen eine Zusammenfassung der Angaben im Anhang 4 dar. Im Gegensatz zu dort, wo die Angaben nach Themen geordnet sind, erfolgt hier eine Ordnung nach Prioritäten. Tabelle 14: Massnahmen mit Priorität 1 Priorität Massnahmen Kosten in CHF Bemerkungen 1 1.1 Betriebsgebäude Sanfte Renovation, wo nötig Aufstockung für Garderobe Flachdachsanierung Anpassung sanitäre Installationen Telefonanlage (Anteil) Erneuerung Elektroinstallationen 1 1.3 Hauptverteilung Anpassungsarbeiten Automatische Auslesung 1 1.10 Diverses Aufnahmen RI-Fliessbilder Verfahren und HLK Digitalisierung Pläne Betonuntersuchung Beschilderung EMSRL 300'000.- 20'000.- 140'000.- Es gibt im Moment nur provisorische Einrichtungen als Garderobe 1 3.2 Voreindickung Primärschlamm Neue mechanische Primärschlammeindickung 1 4.3 BHKW (Blockheizkraftwerk) Anpassungsarbeiten Bau Elektrische Einbindung Demontage altes BHKW, Installation eine neuen BHKW Anpassung der Gasaufbereitung 330'000.- 370'000.- Ziel: Anhebung der Aufenthaltszeit im Faulraum Das neue BHKW muss grösser sein um alles Klärgas nutzen zu können. Die Einspeisetarife in Zukunft erheblich (KEV). Die Massnahme ist wirtschaftlich.! " # $ $