Lehrerbesprechung 2014 der Kanal- und Kläranlagennachbarschaften 13. Februar 2014 Anaerobe Schlammstabilisierung kleiner Anlagen – Pilotprojekt Bad Abbach Prof. Dr.-Ing. Oliver Christ, Hochschule Weihenstephan-Triesdorf Dipl.-Ing. Detlef Wedi ATM Abwassertechnik, Braunschweig Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Situation in Bayern Grundsatzfrage 3.000 Kläranlagen insgesamt mit einem Stromverbrauch von 630 GWh entsprechend dem von 180.000 Haushalten davon 300 Kläranlagen im Bereich von zwischen 5.000 EW und 50.000 EW mit aerob simultaner Schlammstabilisierung Grundsatzfrage Ab welcher mittleren Anschlussgröße ist die Umrüstung von Anlagen mit aerober Stabilisierung zur anaeroben Faulung wirtschaftlich? Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Verfahren Belebtschlamm-Verfahren mit aerober simultaner Schlammstabilisierung (derzeit bis 25.000 EW) Belebtschlammverfahren mit anaerober Schlammstabilisierung (Faulung) (derzeit ab 25.000 EW) Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Verfahrensunterschiede Vorteile „aerobe Schlammstabilisierung“ einfacher Betrieb geringe Investitionen in die maschinentechnische Ausrüstung Vorteile „Faulung“ geringe Belebungsbeckenvolumina (- 40 bis 50 %) geringer Sauerstoffbedarf durch kurze Schlammalter (- 15 %) geringere Belastung der Belebung durch Primärschlammabtrennung (- 25 %) Eigenstromerzeugung geringerer Schlammanfall Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Energiebedarf im Vergleich Idealwerte geringere BSB5-Fracht durch VKB niedrigeres Schlammalter nach: Handbuch „Energie in Kläranlagen“, 1999 Eigenstromerzeugung Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Schlammanfall im Vergleich berechnet nach ATV-DVGW-M 368, 2003 Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Einsparpotenzial im Vergleich Basis Strompreis: 0,20 €/kWh Schlammentsorgung: 60 €/m3 CO2-Äquivalent deutscher Strommix: 576 gCO2/kWh Transport-Emissionen: 104,4 gCO2/(to.km) und 50 km Entfernung Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Barwert des Einsparpotenzials Anlagennutzungsdauer: n = 20 Jahren, Realzins: i = 3 % p.a. Preissteigerung inkl. Inflation: r = 2 % p.a. (bezogen auf Strom- und Schlammentsorgung) BW (r= 2 %) = 94,75 €/EW das heißt: Eine Investition zur Anlagenumrüstung von bis zu 95 € pro Einwohnerwert rechtfertigt unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten die erreichbare Kosteneinsparung. Bei gleicher Wirtschaftlichkeit steigt jedoch der Umweltnutzen, so dass dann die Umrüstung erfolgen sollte! Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Pilotprojekt Bad Abbach gefördert durch das StMUG Fragestellungen Lässt sich das dargestellte theoretische Einsparpotenzial in der Praxis realisieren? Wie hoch sind die Kosten des Umbaus? Wo und unter welchen Randbedingungen liegt die Grenze der Umrüstung? Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Kläranlage Bad Abbach bis Sommer 2013 mittlere Belastung EW60: 8.900 EW Strombedarf nach Austausch der Belüfter: 29 kWh/(EW.Jahr) Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Kläranlage Bad Abbach nach dem Umbau künftige Ausbaugröße EW60: 17.000 EW Strombedarf nach Umrüstung: ? kWh/(EW.Jahr) Eigenstromerzeugung nach Umrüstung ? kWh/(EW.Jahr) Inbetriebnahme nach der Umrüstung Herbst 2013 Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Baustellen-Impressionen I Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Baustellen-Impressionen II Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Realisierbares Einsparpotenzial? Fragestellung Nr. 1 kann erst im laufenden Betrieb ermittelt werden (direkter Vergleich vorher / nachher) Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Kosten des Umbaus? Fragestellung Nr. 2 Art des Faulbehälters Art der Ausrüstung Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Kosten des Umbaus? Fragestellung Nr. 2 System-Biogasanlage können bei der Beachtung folgender Punkte eingesetzt werden kürzere Nutzungsdauern Volumenzuschlag für Toträume infolge unzureichender Umwälzung Umwälzeinrichtungen müssen von Außen für Wartungs- und Reparaturzwecke zugänglich sein Umwälzeinrichtungen müssen eine auf den Faulschlamm angepasste Leistung aufweisen Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Kosten des Umbaus? Ausschreibungsergebnisse Ausschreibungsergebnisse inkl. Baunebenkosten und MwSt. Gesamtinvestitionen: 1,300 Mio. € davon für Maschinentechnik: 640.000 € Projektkostenbarwert: 1,554 Mio. € Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Kostenbilanz Geschätzte Kosten für die Erweiterung der Belebung auf 17.000 EW > 700.000 € Investitionen für die Umrüstung 1.300.000 € Mehrkosten für die Umrüstung < 600.000 € Einsparung von Strom- und Schlammentsorgungskosten (r=2 %; BW=94,75 €/EW) bei derzeitiger Belastung von 8.900 EW 843.000 € Wirtschaftlichkeit = Mehrkosten / Einsparung 0,71 < 1,0 ✔ Wirtschaftlichkeit ist gegeben! ohne die fälligen Erweiterungskosten wäre die Wirtschaftlichkeit hier nicht gegeben! Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Grenzen der Umrüstung? Fragestellung Nr. 3 20.000 EW 16.000 EW 11.000 EW Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Zusammenfassung Alle Kläranlagen ab 10.000 EW sollten auf die spezifischen Umrüstungsoptionen überprüft werden. Hierzu gehören Berücksichtigung ohnehin fälliger Reinvestitionen, Prognose von künftigen Belastungswerten, Verfügbarkeit von Co-Substraten. System-Biogasanlagen können nach Modifikationen und veränderter Bewertungen (Nutzungsdauer, Rührwerkstechnik u.a.) auch auf Kläranlagen zur Schlammfaulung eingesetzt werden. Die uneinheitlichen Ausschreibungsergebnisse zeigen, dass insbesondere bei den Komponenten Faulbehälter und Gasverwertung noch Potenzial für Standardisierung gegeben ist, wodurch Kosten weiter gesenkt werden können. Energiereicher Klärschlamm sollte nicht länger kostenintensiv oxidiert werden sondern ist – wenn immer wirtschaftlich möglich – einer energetischen Verwertung durch Faulung und/oder thermischer Behandlung zuzuführen. Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau

Danksagung den Projektbeteiligten Markt Bad Abbach Herrn Ersten Bürgermeister Wachs Herrn Brunner Herrn Holzhauser Herrn Krückl Herrn Fiedler Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit Herrn LMR Dipl.-Ing. Englmann, Herrn LChemD Dr. Beck Bayerisches Landesamt für Umwelt Herrn BOR Dipl.-Ing. Bleisteiner Frau Dipl.-Ing. Reutelshöfer Wasserwirtschafsamt Landshut Herrn Dipl.-Ing. Haberl BBI Bauer Beratende Ingenieure GmbH Herrn Dr.-Ing. Weigel Herrn Dipl.-Ing. Christensen Prof. Dr.-Ing. O. Christ | Siedlungswasserbau