TRINKWASSERVERSORGUNGSKONZEPT MUGGENSTURM Bürgerversammlung am 24.06.2013 Dr.-Ing. Günther Baldauf
TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser Einrichtung des DVGW Zielgerichtete Praxisforschung für das Wasserfach Unabhängig und gemeinnützig Außenstellen in Dresden und Hamburg Insgesamt 150 Vollzeitmitarbeiter Finanzierung - 35 % Forschungsprojekte (BMBF, EU, DVGW u.a.) - 65 % Kooperationen mit Wasserwerken (neue Technologien, neue analytische Methoden, DVGW-Regelwerk)
AUSGANGSPUNKT Beauftragung des TZW durch eneregio: -> Erstellung einer Machbarkeitsstudie zur Verringerung der Härte im Trinkwasser der Gemeinde Muggensturm Situationsanalyse Technische Erfordernisse Variantenstudie Grobkostenschätzung
VERSORGUNGSSITUATION WW Muggensturm Windkessel Muggensturm 380.000 m³/a Druck Netz 15-16 dh TB1 TB 2 Grau Heck DB
Einspeisung in m³/h WASSERBILANZ 180 160 140 120 100 80 Dargebot Löschwasserreserve Sommerbetrieb 31.07.2009 03.01.2010 Maximaler Bedarf 60 40 20 0 Winterbetrieb 0 6 12 18 24 Uhrzeit
WASSERBESCHAFFENHEIT Parameter, gerundete Werte TB 1 Grau Heck Calcium mg/l 94 94 Magnesium mg/l 7 7 Härte dh 15 15 Karbonathärte KH 14 14 Sauerstoff mg/l 3 3 Nitrat mg/l 11 11 Natrium mg/l 8 8 Chlorid mg/l 13 13 Sulfat mg/l 18 18 TB 2 Grau Heck Korrosionsindex S 1 (< 0,5) 0,2 0,2 ph-wert - 7,1 7,1 Calcitlösekapazität (D c ) mg/l 12 12 Pflanzenschutzmittel Mikrobiologische Parameter Keine Auffälligkeit Keine Auffälligkeit
BEWERTUNG Ausreichendes Grundwasserdargebot vorhanden Unzureichende Versorgungssicherheit (-> keine Ersatzwasserversorgung, kein Trinkwasserspeicher) Das Trinkwasser ist calcitlösend (-> mechanische Entsäuerung erforderlich) Das Trinkwasser ist mit 15 dh relativ hart (-> hoher Wasch- und Reinigungsmittelbedarf) Das Trinkwasser weist mit ca. 100 mg/l CaCO 3 eine relativ hohe Kalkabscheidetendenz bei 90 C auf (-> W235-1: Enthärtung sinnvoll bei > 70 mg/l)
AUFBEREITUNGSERFORDERNIS Entsäuerung durch Entzug überschüssiger Kohlensäure: Windkessel Druck ph-wert Netz CO 2 Rieslerkolonne Gewinnung ~20 m³ ph 7,1 7,25 (D C =0 mg/l) Härte: 15 dh
KOSTENABSCHÄTZUNG ENTSÄUERUNG Jahresabgabemenge, m³/a 350.000 Investition Riesler + MSR 90.000 (Nennleistung 180 m³/h) Investition Brunnenpumpen 35.000 (Niederdruck) Investition Druckerhöhung 60.000 Kapitaldienst*, /a 17.800 inkl. Planung (15%) Energie + Betriebsmittel + /a 13.700 Instandhaltung Gesamtkosten inkl. MwSt. /a 33.700 0,10 /m³ *Abschreibung: Verfahrenstechnik: 3 % Zins, 15 Jahre ohne Gebäudekosten (Um- bzw. Anbau)
FAZIT ENTSÄUERUNG Anforderungen der Trinkwasserverordnung werden erfüllt Investitions-/Betriebskosten: ca. 10 Cent/m³ (ohne Gebäude) Weiterhin keine Trinkwasserspeicherung Kein zweites Standbein Härte bleibt bei 15 dh Anlagenbeispiel WW Förch
TRINKWASSERSPEICHERUNG / BEHÄLTER DVGW-Arbeitsblatt W 300: Maximaler Tagesbedarf (Q dmax ): 1.600 m³/d Erforderliches Behältervolumen: 1.800 m³ (Q dmax + 200 m³ Löschwasser) Investition (1.800 m³ * 500 /m³) 900.000 Gesamtkosten inkl. MwSt. /a 113.000 0,32 /m³
ZENTRALE ENTHÄRTUNG Aus der Sicht der Verbraucher Kalkablagerungen (z.b. Armaturen) Chemikalienbedarf (z.b. Enthärter, Waschmittel) Komfort (z.b. Reinigung, Wartung) Lebensdauer (z.b. Geräte) Korrosion (z.b. Hausinstallation) Energiebedarf (z.b. Warmwasser) Aus ökologischer Sicht Geringere Salzemissionen Geringere Schwermetallbelastung im Klärschlamm Energieneutral Härte Quelle: FHG, TZW: Zentrale Enthärtung von Trinkwasser (2004) Foto: TZW
KOSTENEINSPARUNG FÜR DEN VERBRAUCHER 2,3-Personenhaushalt Härteverringerung von 15 dh auf 8 dh gerundete Angaben Angaben in pro Person/a Wasch- und Reinigungsmittel 7,00 Regeneriersalz (Spülmaschine) 0,50 Energie-/Wasserverbrauch 3,00 Wartung (Warmwasser)* 15,50 Gesamteinsparung p.a. 26,00 Einsparung pro m³ (Wasserbedarf: 50 m³/a/person) * Installateur: Mehraufwand 1 Stunde/a 0,5 ( /m³) Quelle: FHG, TZW: Zentrale Enthärtung von Trinkwasser (2004)
KOSTEN DER DEZENTRALEN ENTHÄRTUNG 50 m³/pers./a Investition 2.000 Abschreibung (180 /4 Personen/a) Betrieb* (Salz, Wartung, Strom, Wasser) Aufwand pro Person 0,9 /m³ 33 /P/a 0,7 /m³ 1,6 /m³ Kochsalz (ca. 0,45 kg/m³) Energie/Wasser Wartung (min 1x pro Jahr) Einsparungen 0,5 /m³ *Quelle: TZW, Fraunhofer 2004 Keine Entcarbonisierung Erhöhte Salzfracht: 2 Na + Ca 2+
ÖKOLOGISCHER ASPEKT Wasserwerk Salze Salze Zentrale Enthärtung: +Salze (Regeneriersalz, Waschmittel, Reiniger.) Wasserwerk Salze Salze Salze +Salze (Waschmittel, Reiniger,.) geringere Salzemission (Wegfall dezentraler Maßnahmen: Regeneriersalz, geringerer Wasch-, Reinigungsmittelbedarf)
ZENTRALE ENTHÄRTUNG / EIGENE LÖSUNG WW Muggensturm 15 dh Windkessel Druck Muggensturm 8-10 dh TB1 TB 2 Grau Heck ENTHÄRTUNGS- ANLAGE
KESSELSTEINBILDUNG Ausgefällte Kalkmenge, mg/l CaCO3 300 250 200 150 100 50 0 1,4 Ausgefällte Kalkmenge 2,7 Hydrogencarbonat in mmol/l 3,9 3,2 2,1 0 5 10 15 20 25 Härte, dh 5 5,4 6,3 Kalkausfall Foto: TZW Zielbereich: 8-10 dh / Hydrogencarbonat 2-3 mmol/l
MEMBRANFILTRATION Rohwasser-Verschnitt Hartes Wasser Salze + Druck (6-12 bar) + Antiscalant Konzentrat Weiches Wasser
MEMBRANFILTRATION
KOSTEN / ENTHÄRTUNG Trinkwassermenge, 8 dh m³/a 350.000 Investition Verfahrenstechnik, Ents. Förderung, Anbindung, MSR-Technik 610.000 Gebäudeneubau, Behälter (200 m³) 400.000 *Kapitaldienst (Investition, inkl. Planung) /a 88.000 Betriebskosten (Energie, Förderung, Betriebsmittel) /a 30.000 Membranersatz (6 a) /a 10.000 Personal (1 h/d) /a 10.000 Instandhaltung (1,5 % Technik) /a 11.250 /m³ Summe Anlagenkosten (inkl. MwSt.) /a 160.000 0,46 Konzentratentsorgung (1,6 /m³) /a 72.000 0,21 *Finanzierung: Abschreibung: Verfahrenstechnik / Gebäude: 3 % Zins, 15 Jahre (VT) // 30 Jahre (Gebäude//Behälter)
FAZIT ENTHÄRTUNG / EIGENE LÖSUNG Härteverringerung auf 8 dh Automatisierte Anlagentechnik Investitions-/Betriebskosten: ca. 67 Cent/m³ Trinkwasserspeicherung zur Betriebskontinuität (200 m³) erforderlich Kein zweites Standbein Anlagenbeispiel WW Förch
2. Auflage Januar 2007...ihr Verbund untereinander gewährleisten die sichere Wasserversorgung......Kooperationen sind eine notwendige Bedingung zur Sicherung der Wasserversorgung...
INTERKOMMUNALE LÖSUNG MUGGENSTURM - RASTATT Ca(OH) 2 WW Rauental Grau Heck 10 dh 4 km Mischen Belüften 7 dh (60%) 15 dh (40%) Rastatt Muggensturm
INTERKOMMUNALE LÖSUNG / WASSERBESCHAFFENHEIT 100 % Grau Heck Rauental 100 % Grundwasseranteil Grau Heck 100% 80% 60% 40% 20% 0% Calcium mg/l 94 83 72 62 51 40 Härte dh 15 13 12 10 9 7 K S4,3 mmol/l 4,9 4,1 3,4 2,7 1,9 1,2 Chlorid mg/l 13 14 15 16 17 18 Sulfat mg/l 18 20 22 24 26 28 Nitrat mg/l 11 15 18 22 26 30
CALCITABSCHEIDEKAPAZITÄT / PRAXISBEISPIELE Calcitabscheidekapazität bei 90 C in mg/l CaCO 3 WW Trinkwasser (Härte) TW enthärtet (Zielhärte) Verfahren Ra 95 (16 dh) 22 (10 dh) SEC(Ca(OH 2 ) Fö 150 (20 dh) 30 (9 dh) Membran Bh 95 (16 dh) 26 (8 dh) Membran Rhm 100 (19 dh) 23 (8 dh) Membran Ach 120 (21 dh) 50 (9 dh) SEC(NaOH) Ndf 60 (17 dh) 20 (10 dh) CARIX Mug 100 (15 dh) 35 (10 dh) Mischung
INTERKOMMUNALE LÖSUNG Vorteile: Höhere Versorgungssicherheit durch gegenseitige Lieferung im Bedarfsfall Härteverringerung allein durch Mischung auf 10 dh (u.a. Komfortgewinn) Einfache und sichere Anlagentechnik (chemikalienfreier Betrieb) Nutzung von Synergieeffekten (Personal / Überwachung / Analytik / Materialbereitstellung) Nachteile: Langfristige Nutzung beider Vorkommen Gegenseitige Abhängigkeiten / Verpflichtungen
INTERKOMMUNALE LÖSUNG Technische Maßnahmen: Rohrleitungsbau mit energieoptimierten Pumpwerken Mechanische Entsäuerungsanlage im WW Rauental Stilllegung und Demontage der Kalkwasseranlage Leitungsbau zur Notversorgung MSR-Technik
INTERKOMMUNALE LÖSUNG / GESAMTKOSTEN Mischwassermenge (Muggensturm + Rastatt) 850.000 m³/a Leitungsbau / Wasserförderung ~ 1.200.000 Anlagentechnik WW Rauental / Muggensturm ~ 400.000 Kapitaldienst*, inkl. Planung (15%) /a ~ 153.000 Betriebskosten /a ~ 96.000 Gesamtkosten (Rastatt+Muggensturm) /a ~ 249.000* *Zuzüglich Grunderwerb
FAZIT Maßnahme Kosten Nutzen Entsäuerung Speicherung Enthärtung (Konzentratableitung) Interkommunale Versorgung ~ 10 Cent/m³ ~ 32 Cent/m³ ~ 46 Cent/m³ (~ 21 Cent/m³) ~ 50 Cent/m³ (+Grunderwerb) Anforderung Trinkwasserverordnung werden erfüllt Kein zweites Standbein Keine Härteverringerung Anforderung Trinkwasserverordnung werden erfüllt Kein zweites Standbein Härteverringerung Anforderung Trinkwasserverordnung werden erfüllt Zweites Standbein Härteverringerung Empfehlung: Eigenlösung contra interkommunales Versorgungskonzept prüfen