Energieeffiziente Abwasserbehandlung

Kläranlagen sind energetische Großverbraucher.  Sie sollen nach Vorgabe der Abwasserverordnung so errichtet, betrieben und benutzt werden, dass eine energieeffiziente Betriebsweise ermöglicht wird. Das bei der Abwasserbeseitigung vorhandene Einsparpotenzial soll genutzt werden, soweit dies technisch möglich und wirtschaftlich vertretbar ist.

Der Stromverbrauch von Kläranlagen ist abhängig vom eingesetzten Reinigungsverfahren, aber auch von den örtlichen Randbedingungen wie etwa unterschiedliche Gefälle im Einzugsgebiet und damit Energiebedarf bei Pumpen. Kleine Kläranlagen haben außerdem in der Regel einen spezifisch höheren Energiebedarf als große. Der größte Anteil der verbrauchten Energie kommt in der biologischen Behandlung zur Belüftung der Becken zum Einsatz.

Dabei gehen Energieoptimierung und Gewässerschutz oft Hand In Hand, denn durch optimierte Betriebsbedingungen können auch bessere Ablaufwerte erreicht werden.

Bereits seit vielen Jahren beschäftigen sich die Kommunen im Land und das Umweltministerium bei Kläranlagen mit der Betriebskosten, Verfahrens- und insbesondere der Energieoptimierung. Eine Vielzahl unterschiedlicher Projekte in Rheinland-Pfalz zeigt das große Energieeffizienzpotenzial, das es zu nutzen gilt. Dabei unterstützt Rheinland-Pfalz die Kommunen im Rahmen der Förderung und durch Landesprojekte und Veröffentlichungen.

In einer Studie "Energiesituation der kommunalen Kläranlagen in Rheinland-Pfalz" wurde der Stand sowie das Energieeinspar- und Erzeugungspotenzial ermittelt. Für das Jahr 2011 ergab sich für Rheinland-Pfalz ein elektrischer Gesamtverbrauch von rund 200.000 MWh/a, im Mittel liegt der spezifische Energieverbrauch der erfassten Anlagen bei 36 kWh/(E*a). Weiterhin werden in der Studie auch das Optimierungspotenzial für Rheinland-Pfalz, die weiteren Handlungsschwerpunkte sowie durchgeführte bzw. im Bau befindliche Beispiele innovativer Energieeinspar- und Optimierungsmaßnahmen dargestellt.

Erhöhung der Energieerzeugung auf Faulungsanlagen- ZEBRAS

Zusätzlich zur Energieeinsparung ist die Erhöhung der Energieerzeugung auf Faulungsanlagen ein wichtiger Baustein. Wichtige Maßnahmen hierbei sind

  • die Nachrüstung von Faulungsanlagen ohne BHKW mit einem BHKW- bzw. einer Mikrogasturbine
  • Ersatz älterer BHKWs durch Anlagen mit erhöhtem elektrischen Wirkungsgrad
  • Erhöhung der Auslastung vorhandener Faulraumkapazitäten durch Annahme von Fremdschlämmen bzw. geeigneten Co-Substraten sowie die Optimierung der Verfahrenstechnik.

Im Rahmen des Projektes "Zukunftsorientierte Einbindung der Faulung und Faulgasverwertung in die Verfahrenskette der Abwasserreinigung, Schlammbehandlung und -verwertung in Rheinland-Pfalz - ZEBRAS" sollen Ansätze entwickelt werden, wie und unter welchen Rahmenbedingungen der Prozessschritt "Faulung" bei bestehenden anaeroben Stabilisierungsanlagen optimiert werden kann, und wie bei neu zu errichtenden Faulungsanlagen Auslegung und Betrieb erfolgen sollten.

Anhand einer aktualisierten Bestandsanalyse der Faulungsanlagen in Rheinland Pfalz soll sowohl das Optimierungspotenzial als auch die Bedingungen für eine Optimierung des Faulungsbetriebs auf Kläranlagen ermittelt werden. Eng damit verknüpft ist der weitere Umgang mit den Produkten nach Abschluss der Faulung (stabilisierter Schlamm, Prozesswasser, Faulgas). Den Kläranlagenbetreibern und Planern sollen so Handlungshinweise für eine optimierte Faulung gegeben werden.

Umstellung auf Schlammfaulung mit Klärgaserzeugung - NAwaS

Die Umstellung von aerober auf anaerobe Schlammstabilisierung des anfallenden Schlammes in Faultürmen ist in den letzten Jahren auch für mittlere und zum Teil auch kleine Kläranlagen wirtschaftlich darstellbar. In der Broschüre "Umstellung von Kläranlagen auf Schlammfaulung - Projekt NAwaS" wird das energetische und ökonomische Optimierungspotenzial für Rheinland-Pfalz dargestellt.

Weitergehende Informationen zum Projekt finden sich nebenstehend. Modul 1 enthält die grundlegenden Untersuchungen,  Modul 2 widmet sich weitergehenden Untersuchungen, die u. a. eine Analyse und Beschreibung unterschiedlicher Bau- und Betriebsformen, eine Konzeptentwicklung zur Umstellung auf Faulungsbetrieb, eine Prüfungsmethodik zur Umstellung sowie die Untersuchung einer Modellanlage umfassen.

Thermische Klärschlammverwertung

Auch eine thermische Klärschlammverwertung kann zur Steigerung der Energieeffizienz auf Abwasseranlagen beitragen. Eine Trocknung ist zudem Grundvoraussetzung für eine thermische Verwertung von Klärschlamm, insofern diese aufgrund der stofflichen Belastung erforderlich ist. Die Nutzung der Abwärme von Klärgas-Blockheizkraftwerken zur Trocknung bietet dabei ein wichtiges Potential.

Unterstützung durch Förderung

Die wasserwirtschaftliche Förderung wird aktuell verstärkt auf die finanzielle Unterstützung von Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz ausgerichtet. Die im Energiebericht vorliegenden Informationen sollen möglichst durch eine detaillierte Energieanalyse weiter vertieft erden, um für Kläranlagen mit Defiziten bzw.  zu hohem Stromverbrauch den Handlungsbedarf konkret zu bestimmen. Es ist vorgesehen, die finanzielle Förderung dieser Energieanalysen mit Zuschussmitteln deutlich zu intensivieren.