Betriebe, die Produktions­ab­wässer in die Kanalisation einleiten (Indirekteinleiter), müssen die  Einleitbestimmungen der jeweiligen Entwässerungsbetriebe einhalten. Bei steigenden Anforderungen sind besonders ökonomische Lösungen gefragt, die zumeist den Neubau einer kompletten Abwasserreini­gungs­anlage ausschließen. So auch im Falle der Phosphatieranlage bei der Robert Bosch Automotive Steering GmbH in Berlin-Wittenau.

Die aktuellen von uns durchgeführten Ablauf­unter­suchungen bestätigen die vorgenommene technische Anpassung und Optimierung einer chemisch-physikalischen Abwasser­behand­lungs­anlage. Die gemessenen Gesamt-Phosphat-Werte im Ablauf der Reinigungs­anlage nach dem Umbau unterschritten die neuen Grenzwerte für Einleitung in das Kanalnetz der Berliner-Wasserbetriebe (BWB) um bis zu 90 Prozent.

Die Ablaufgrenzwerte für Gesamt-Phosphat waren von den BWB im Vorfeld auf 50 mg/l herabgesetzt wurden.

Die Robert Bosch Automotive Steering GmbH hat sich zur sicheren Einhaltung des herabgesetzten Einleitungs­grenz­wertes für Phosphat für die technische Ergänzung der vorhandenen Anlage zur Entfernung von Metallionen aus dem Abwasser entschieden.

AKUT Partner hat die kosten­günstige Anpassungs-Lösung nach einer intensiven Bestandsaufnahme konzeptioniert.

Durch Umbau, technische Ergänzung und Optimierung der vorhandenen Behandlungs­anlage wird das Phosphat (jetzt zusätzlich zu den schon vorher gefällten Metallionen) im Abwasser mit automatisch dosiertem Kalk gefällt und in einer ebenfalls schon vorhandenen Kammer­filter­presse aus dem Abwasser abgetrennt.

Das ausgewählte Anlagenkonzept wurde mit einer Ausschreibung bis zur Endabnahme und Inbetrie­bnahme weiter begleitet. Die vom Auftraggeber gewünschte TÜV-Abnahme der jetzt teilautomatisch betriebenen chemisch-physikalischen Abwasseranlage bestand die Anlage ohne Nachforderungen.

Durch eine weitgehende Automatisierung der Abwasserbehandlung werden die Anlagenfahrer zeitlich entlastet und die eingesetzte elektrische Energie wird reduziert.

Die geringen Investitionskosten (im Vergleich zu einer neu zu installierenden Abwasser­behand­lungs­anlage) und die positiven Effekte auf die Betriebskosten stärken die Wirtschaftlichkeit der Phosphatieranlage in Berlin-Wittenau.

Photo: Robert Bosch Automotive Steering GmbH, Berlin – Wittenau.
Pufferbehälter für das phosphathaltige Abwasser, im Hintergrund die Kammerfilter­presse zur Abtrennung des Kalkschlamms.

Insgesamt sind die Rahmenbedingungen in Südafrika für die Verstromung von Klärgas eher schwierig. Die Vergütung der Einspeisung aus Erneuerbaren Energien wird dort auf Versteigerungen festgelegt. Dieses Vorgehen bevorzugt skalierbare Technologien, wie zum Beispiel Photovoltaik. Biogas dagegen ist beschränkt durch die Verfügbarkeit von Rohstoffen. Diese Einschränkung trifft insbesondere auf die Verstromung von Klär- und Deponiegasen zu. Auch das Alleinstellungsmerkmal von Biogas, nämlich die einfache Speicherfähigkeit des Brennstoffes und die von der Produktion unabhängige Stromerzeugung zu Spitzenzeiten, wird durch dieses Vergabeverfahren nicht gewürdigt.
Ökonomisch entscheidend sind auf dem südafrikanischen Energiemarkt allein die Ersparnisse des Eigenstromverbrauchs. Dabei sind die aktuellen Strompreise von rund 1,20 Rand/kWh (rund 0,08 €/kWh) für deutsche Verhältnisse niedrig. Allerdings hat sich der Strompreis seit 2007 vervielfacht: seinerzeit lag er bei 0,013 €/kWh. Darüber hinaus sind jährliche Preissteigerungen von 10% angekündigt.
In diesem Spannungsfeld wurde AKUT durch die Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH beauftragt, zwei Studien zur Nutzung von Klärgas für die beiden Kläranlagen Kingstonvalle und Zeekoegat zu erstellen.

Ökonomischer und ökologischer Gewinn

Vor dem aktuellen Hintergrund der Wasserknappheit in Kapstadt wird die Relevanz und Brisanz des Themas sehr deutlich. Der Mangel an Niederschlägen wird vorrangig auf den Klimawandel zurückgeführt. In den Studien werden deshalb neben ökonomischen Vorteilen auch Emissionsminderungen, hier Minderungen von Methanemissionen, als wesentlicher Vorteil identifiziert. Zurzeit wird das bei der Klärschlammfaulung entstehende Gas ohne weitere Maßnahmen in die Atmosphäre entlassen. Dies soll nun dahingehend geändert werden, dass das Gas gefasst, aufbereitet und zur Stromerzeugung genutzt wird.
In der Untersuchung wurden detaillierte Vergleiche verschiedener technischer Komponenten, Betriebsmodelle und Organisationsformen angestellt. Diese zeigen:
In beiden Klärwerken kann der ökonomische Gewinn durch die optimierte Auslastung der bereits vorhandenen Faultürme maximiert werden. Die Auslastung der Faulung soll gesteigert werden durch die Zugabe von sogenannten Co-Substraten. Dazu eignen sich entweder Faulschlämme benachbarter Klärwerke oder Abfälle aus der Agroindustrie. Letztere wurden durch die lokalen Mitarbeiter von AKUT identifiziert, so dass spezifische Modellrechnungen durchgeführt werden konnten. Dabei wurden sowohl das Biogaspotential als auch die Transportkosten berücksichtigt.
Ökonomisch sinnvoll sind demnach bereits die Varianten mit einer ausschließlichen Behandlung der klärwerkseigenen Klärschlämme. Zwar verringern sich dadurch die Investitionskosten aber aufgrund der geringeren Gasproduktion reduziert sich auch die Rentabilität.
Neben den technischen Komponenten und den verschiedenen Betriebsführungen wurden auch Betreibermodelle, vom Eigenbetrieb bis zu BOT Modellen, untersucht. Aus sechs verschiedenen Betreibermodellen wurden jeweils zwei Vorzugsvarianten ermittelt.
Die Entscheidung liegt nun im Feld der Politik. Sollen die Maßnahmen umgesetzt werden? Welche der Vorzugsvarianten erhält den Vorzug? GIZ und AKUT sind bereit, die Kommunen City of Tshwane und Mbombela weiter zu unterstützen – sowohl in der Entscheidungsfindung als auch in der technischen Umsetzung.

Vom 22. bis zum 26. Oktober fand in Frankreich die gemeinsame Konferenz „s2small 2017“ der IWA Arbeitsgruppen Kleine Kläranlagen, EcoSan und Dezentrale Kläranlagen statt. Florent Chazarenc von der IMT Atlantique und Organisator der Konferenz betonte, dass kleine Systeme ein entscheidender Teil der Lösung für die humanitären Probleme der Welt sind: „Small is beautiful, efficient and affordable – small is the future“. Mehr als 200 Teilnehmer folgten dem Aufruf und diskutierten ihre Lösungsvorschläge aus den Bereichen Ressourcenorientierte Abwassersysteme, Abwasserbehandlung- und Verwertung.

Als deutschen Beitrag zur Verbesserung von kleinen Kläranlagen stellte Heribert Rustige, AKUT Partner aus Berlin, das neue Arbeitsblatt DWA-A 262 zum Thema Pflanzenkläranlagen vor. Dieses erscheint voraussichtlich im November 2017 und ersetzt das bisherige mit Datum von 2006. Im Unterschied dazu wurden zahlreiche neue Lösungen bzw. Systemvarianten in das neue Arbeitsblatt aufgenommen. Dazu zählt das sogenannte Französische System, das aus einer Kombination mit Rohwasservorbehandlung in einem bepflanzten Kiesfilter und einer Nachbehandlung in einem bepflanzten Sandfilter besteht (z.B. Phragmifiltre). Besonders innovativ ist auch das neu beschriebene Bodenfilterverfahren mit aktiver Belüftung. Dieses wurde von Scott Wallace in den USA entwickelt und mehrere Jahre in Deutschland intensiv vom UFZ Leipzig getestet.

Internationales Interesse an Deutscher  Pflanzenkläranlagenrichtlinie

In der Vergangenheit hatte das A 262 bereits Interesse aus anderen Ländern auf sich gezogen. Zuletzt war es ins Russische übersetzt worden. Auch auf die Veröffentlichung der aktuellen Fassung warten bereits viele Anwender. Die englische Übersetzung wird im nächsten Jahr ebenfalls über die DWA in Hennef zu beziehen sein.

Der Vorteil eines solchen, detaillierten Regelwerks besteht in der erhöhten Sicherheit für Planer und Betreiber. Das Arbeitsblatt nennt minimale Anforderungen an die Dimensionierung von Bodenfiltern und beruft sich auf Werte, die aus der Praxis stammen.  Der Anwender muss jeweils prüfen, ob die Randbedingungen in seinem Anwendungsfall zutreffend sind. Dabei hebt das Regelwerk auf die Behandlung von häuslichem und kommunalem Schmutzwasser, einschließlich Mischkanalisation ab. Darüber hinaus wird auch die Behandlung von Grauwasser in Bodenfiltern berücksichtigt.

Hilfreich sind die Tabellen, die zum Beispiel die verschiedenen Abwasserzusammensetzungen oder spezifische Bemessungswerte berücksichtigen. Verschiedene sinnvolle Verfahrenskombinationen werden aufgezeigt. Rustige betonte allerdings in seinem Vortrag, dass sich die Richtlinie nicht als eine einfache Bauanleitung versteht, denn es werden Fachkenntnisse vorausgesetzt. Auch werden keine Bemessungsformeln oder Modellierungsansätze aufgezeigt, weil sich diese in der Praxis noch nicht bewährt haben. Interessanter ist vielmehr die Darstellung von Mindestanforderungen, mit denen sich bestimmte Ablaufwerte bzw. Reinigungsgrade erzielen lassen. Bei der theoretischen Modellierung der Reinigungsgrade werde leider häufig nicht berücksichtigt, dass die Hydraulik oder der Sauerstoffübergang entscheidende limitierende Faktoren sein können, die im schlimmsten Falle zu einem totalen Versagen des Bodenfilters durch Kolmation führen. Besser ist es da, sich an den aus der Praxis hergeleiteten statistisch relevanten Ergebnissen zu orientieren, wie sie im A 262 verwendet werden.