Kapitelverzeichnis

22. Widersprüche beim Gewässerschutz
22.1 Phosphorkreislauf verhindert nachhaltige Selbstreinigung
22.2 Nitrat stört den Phosphorkreislauf
22.3 Schwarze Flecken im Watt
22.4 Stickstoffelimination durch die Abwasserreinigung
22.5 Stickstoffeintrag in Gewässer durch die Abwasserreinigung
22.6 Stickstoff ist grundsätzlich kein Schadstoff
22.7 Denitrifikation nur in besonders begründeten Fällen – Was wäre wenn?
22.7.1 Jährliche Energieeinsparung im Gigawattstundenbereich?
22.7.2 Belebtschlammanlagen sind als „Energiefresser“ klimabelastend

22.7 Denitrifikation nur in besonders begründeten Fällen – Was wäre wenn?

„Was wäre, wenn die Abwasserabgabe für Stickstoff und der Überwachungswert für Gesamtstickstoff aufgehoben werden würde und wenn es dafür nur einen Überwachungswert für Ammonium gäbe?

Dann ist zunächst festzustellen, dass wir eine ganze Menge falsch gemacht haben. Wissenschaft und Technik wurden falsch orientiert. Ein Mangel ist, dass bestimmte Verfahren nicht in dem Maße weiterentwickelt wurden, wie es notwendig gewesen wäre. Die Verbesserung der Zweckmäßigkeit z. B. des Tropfkörperverfahrens bei gleichzeitiger Senkung der Jahreskosten stagniert über 10 Jahre. Es wurden falsche Schwerpunkte gesetzt. Mancher wasserwirtschaftliche Rahmenplan und manches Abwasserzielkonzept ist teilweise unzweckmäßig oder sogar in Teilen falsch. Mancher Kläranlagenablauf wurde z. B. um Seen herumgeleitet, obwohl er im See zu einem großen Gewässernutzen führen würde. Die Kosten für die Umleitung sind gesetzlich sanktionierte Fehlinvestitionen. Privates und staatliches Eigentum wurde teilweise unzweckmäßig und für einige Gewässer schädlich verwandt.

Wenn Belebtschlammkläranlagen nicht mehr denitrifizieren brauchen, dann ergeben sich auch bei diesen Verfahren völlig neue Aspekte, die zu untersuchen sind.

Außerdem würde es sehr zweckmäßig sein, energiesparende Tropfkörperverfahren besonders zu fördern, weil diese neben dem Gewässerschutz außerdem noch durch ihren sehr geringen Energieverbrauch eine besonders günstige Wirkung auf das Klima haben (Treibhausgas CO2, siehe Abschnitt „Belebtschlammanlagen sind als „Energiefresser“ klimabelastend“ ab Seite 205).

Viele Kläranlagen sind Belebtschlammkläranlagen und viele davon haben eine Denitrifikationsstufe. Können wir diese Anlagenstufe einfach abschalten? Das ist ohne weiteres nicht möglich, weil für die sichere Funktion des Belebungsverfahrens die Denitrifikation notwendig ist. Beim Belebtschlammverfahren kommt es sonst zu Störungen und Kläranlagenausfällen durch eine sog. „wilde Denitrifikation“ in der Nachklärung.

Das ist aber kein Grund für die Berechtigung der Denitrifikation in der Perspektive oder bei künftigen Neubauten. Im Ergebnis der garantiert weiter steigenden Energiepreise und der Notwendigkeit zu drastischen Energiesparmaßnahmen, im Hinblick auf den Klimaschutz, wird die Perspektive des Belebungsverfahrens fragwürdiger (vergleiche Abschnitt 22.7.2). Hier kommt es darauf an, Leistungen der Wissenschaft für die Entwicklung oder Weiterentwicklung besonders energiesparender Abwasserbehandlungsverfahren zu fordern und zu fördern.

In den folgenden 2 Kapiteln werden anhand von Annahmen die Vorteile schätzungsweise bewertet. Zunächst wird im folgenden Abschnitt analysiert, welche Vorteile eine teilweise Neuorientierung, z. B. zu Tropfkörperkläranlagen möglicherweise hätte. Tropfkörperkläranlagen sind nämlich Kläranlagen, die besonders niedrige Energiekosten aufweisen.

Ein niedriger Energieverbrauch belastet unser Klima in geringerem Maße, weil mittelbar weniger CO2 bei der Energieerzeugung entsteht. Mit diesem Problemkreis befasst sich der Abschnitt „Belebtschlammanlagen sind als „Energiefresser“ klimabelastend“, Seite 205.

Insgesamt wird in den zwei Kapiteln deutlich, dass Tropfkörperverfahren doch zu erheblich niedrigeren Energiekosten führen. Dies sollte hinsichtlich der zu erwartenden Energiepreissteigerungen und in Vorsorge des Klimaschutzes neu bewertet werden. Insbesondere ist zu berücksichtigen, dass bei dem Tropfkörperverfahren oder einem energetisch vergleichbaren Verfahren für die Umwelt ein dreifach nützlicher Effekt entsteht:

  1. Reinigung des Abwassers
  2. Produktion von Nitrat, sofern sich dies im betreffenden Fall als gewässernützlich herausstellt
  3. selten umweltfreundliches Abwasserreinigungsverfahren (Klimaschutz)

Diese Feststellungen mögen wenig erfreulich sein. Mit jedem Tag aber, den wir ab jetzt länger brauchen, um diese Widersprüche zu lösen, schaden wir der Umwelt und uns selbst.

22.7.1 Jährliche Energieeinsparung im Gigawattstundenbereich?

Im Folgenden wird ein Teil des Schadens kalkuliert, der durch unzweckmäßige Abwasserbehandlungsverfahren entstanden ist oder solange entstehen wird, wie eine Stickstoffeliminierung gesetzliche Vorschrift ist.

In der Regel muss die Abwasserbehandlung nach dem Belebtschlammverfahren vorgenommen werden, weil dieses Verfahren vorzugsweise für die gesetzlich vorgeschriebene Denitrifikation geeignet ist. Verfahren, die nur nitrifizieren, also Nitrat produzieren, dass dem Gewässer als zusätzliche Sauerstoffquelle dienen könnte, sind, bis auf Ausnahmen,
(£ 10.000 EW) verboten. Dazu zählt z. B. das Tropfkörperverfahren. Tropfkörperverfahren durften etwa bis 1989 in großen Kläranlagen uneingeschränkt betrieben werden.

Mit der Einführung eines Überwachungswertes für den Gesamtstickstoff, würden alle Kläranlageneigentümer, welche Kläranlagen ab der Größenklasse 4 (> 10.000 EW) betreiben, gezwungen, den Stickstoff zu Nitrat zu oxidieren und in der Denitrifikation biologisch zu entfernen. Mit dieser Gesetzesänderung wird also die Nutzung besonders umweltfreundlicher Verfahren, die nur nitrifizieren, auf kleine Kläranlagen beschränkt. Hierbei handelt es sich insbesondere um Verfahren, die mit festsitzenden Mikroorganismen arbeiten (Tropfkörperverfahren, Scheibentauchkörperverfahren…). Diese Verfahrensgruppe hat neben dem Vorteil einer Nitratproduktion für die Abwasserreinigung auch den Vorteil, dass sie mit einem Minimum an Elektroenergie auskommt, die vergleichsweise für das weitverbreitete Belebtschlammverfahren erforderlich wäre.

Wenn Deutschland jährlich 1 Terawattstunde[1] Energie sparen will, dann müssen etwa 70 % der Bevölkerung an moderne energiesparende Kläranlagen angeschlossen werden bzw. die Anlagen müssten umgebaut werden (Tabelle 33[2]).

Das Belebungsverfahren wäre auf Ausnahmen zu beschränken!

Tabelle 33: Mögliche Energieeinsparung

Der Tabelle 34 ist eine Gegenüberstellung der Energiekosten für den biologischen Reinigungsprozess (einschließlich der erforderlichen Rückführungen) beim Belebtschlammverfahren und der Energiekosten beim Tropfkörperverfahren zu entnehmen.

Das Abschalten der Denitrifikation ohne Abschaffung des Belebtschlammverfahrens führt zwar zur Bereitstellung von Sauerstoff aus dem Nitrat für das Gewässer, gleichzeitig steigt aber der Energieverbrauch der betreffenden Belebtschlammkläranlagen um etwa
2…2,5 %. Zu berücksichtigen ist, dass die Denitrifikation nicht ohne weiteres außer Betrieb genommen werden kann. Es kann dann zum Zusammenbruch der Nachklärung und zum Ausfall der Gesamtanlage kommen.

Nach Tabelle 34 würden im Falle einer Gesetzesänderung und bei Eintreten der getroffenen Annahmen jährlich Energiekosten in Höhe von 2,4 €/Einwohner gespart werden.

Tabelle 34: Technologieabhängige Energiekosten bei der Abwasserbehandlung

Die Tabelle 35 veranschaulicht die mögliche Energiekosteneinsparung in Abhängigkeit des Umfanges des Kläranlagenumbaus. Es wurden verschiedene Fälle analysiert. Für sehr große Kläranlagen wird die energiekostensparende Alternative möglicherweise weniger infrage kommen. Kläranlagen bis 100.000 EW wären aber auf jeden Fall umrüstbar.

Letztlich wäre die Umstellung auch davon abhängig, wie schnell die Energiekosten steigen und welche neuen Prämissen dann in der Umweltpolitik gesetzt werden[3].

Tabelle 35: Fallunterscheidung zur Energieeinsparung bei Gesetzesänderung

Der Effekt bei Abschaffung der Denitrifikationspflicht wäre so gewaltig, dass schätzungsweise jährlich 600…1.000 GWh[4] an Elektroenergie eingespart werden können – je nachdem wie umfänglich die Kläranlagen umgebaut werden könnten.

Der Effekt bei Abschaffung der Denitrifikationspflicht wäre so gewaltig, dass schätzungsweise jährlich 600…1.000 GWh[4] an Elektroenergie eingespart werden können – je nachdem wie umfänglich die Kläranlagen umgebaut werden könnten.

Es ist natürlich klar, dass die Umstellung Geld kostet. Wenn aber unsere in Deutschland brachliegenden Reserven durch die Politik, Wissenschaft und Technik erschlossen werden, dann werden wir auch Geld für die Errichtung energiesparender Kläranlagen haben, egal welches Verfahren es sein wird.

Wer Magnetschwebebahnen bauen kann und sich als Staat manches teure unnütze Ding oder Vergnügen leistet, der sollte auch Geld für eine bessere Klärtechnik haben, denn wo ein Wille ist, ist auch ein Weg. Allerdings braucht man für solche Umsetzungen etwas „Abwasserfrieden“ im Land und vielleicht hilft dieses Buch dabei manches in einem anderen Licht zu sehen.

Grundsätzlich ist die Motivation des Deutschen beim Gewässerschutz Weltspitze. Er will nur nicht von denen – die ihm beim Gewässer schützen „helfen“ – am Ende „verkauft“ und verraten werden. Und genau hier liegt unser eigentliches Problem.“

22.7.2  Belebtschlammanlagen sind als „Energiefresser“ klimabelastend

Energiekostensenkung oder die Unterbrechung des Phosphorkreislaufes durch Verzicht der Denitrifikation ist nur ein Teilerfolg. Nachhaltiger Gewässerschutz erfordert die Einbeziehung der Anforderungen des Klimaschutzes, denn jede bei der Abwasserreinigung nicht verbrauchte Kilowattstunde an elektrischer Arbeit reduziert die Emission des Treibhausgases um gut 300 l CO2.

Allein bei einem 50 %-igen entsprechenden Umbau aller Belebtschlammkläranlagen würde der jährliche CO2-Ausstoß um 231.000.000 m³ sinken.

Dies würde – um es zu veranschaulichen – dem gleichzeitigen Betrieb von 378 Windkrafträdern (WKR) entsprechen, wenn eine Erzeugung von 2 GWh/aWKR zu Grunde gelegt wird (Tabelle 36). D. h. 378 Windkrafträder müssen gebaut, gefördert und betrieben werden, um den eigentlich unnötigen Energiemehrverbrauch des Belebungsverfahrens – verglichen mit dem weitaus niedrigeren Energiebedarf einer Abwasserbehandlung, z. B. mit dem Tropfkörperverfahren – abzusichern.

Tabelle 36: Zusammenhang zwischen Energieeinsparung und Leistung der WKR


[1] 1 Terawattstunde sind 1.000.000.000 kWh. In kWh oder Ws wird die elektrische Arbeit gemessen. 1 kWh bringt eine 100 W-Glühbirne 10 Stunden lang zum Leuchten.

[2] Die Kalkulation ist im Einzelnen dem Internet zu entnehmen: http://www.institut-halbach.de.

[3] Die Bauindustrie würde diesen „fortschrittlichen Rückschritt“ möglicherweise begrüßen.

[4] 1 Gigawattstunde = 1.000.000 kWh


Auszug:
Handbuch Kommunale Abwasserbeseitigung
Normative Kosten und Risikoabbau
Institut für Wasserwirtschaft Halbach
Ausgabe 2003, Werdau
ISBN-Nr. 3-00-011255-3

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