Auswertung der Energie- und Kostenkennzahlen von Verfahren zur Elimination von organischen Spurenstoffen in ARA
Zusammenfassung
Seit 2016 sind in der Schweiz die ersten Anlagen zur Elimination von organischen Spurenstoffen auf Abwasserreinigungsanlagen (ARA) in Betrieb. Zur Elimination von Mikroverunreinigungen müssen Energie, personelle-, materielle- sowie finanzielle Ressourcen eingesetzt werden und es ist allgemein von Interesse diese Daten zu erfassen, in Form von Kennzahlen auszuwerten und untereinander zu vergleichen. Diese Studie untersucht 13 Stufen zur Elimination von Mikroverunreinigungen (MV-Stufen) und verfolgt das Ziel, eine einheitliche Datenerfassung gemäss der VSA-Empfehlung «Definition und Standardisierung von Kennzahlen für Verfahren zur Elimination von organischen Spurenstoffen in ARA» von 2018 umzusetzen und auszuwerten. Es wurden 6 Ozon-, 5 Pulveraktivkohle (PAK)- und 2 granulierte Aktivkohle (GAK)-Anlagen untersucht.
Die durchschnittlichen jährlichen Eliminationsleistungen der Anlagen liegen zwischen 75 % und 90 %, wobei das Reinigungsziel von 80 % überwiegend erreicht wird. In der Regel erfüllen die untersuchten MV-Stufen den gesetzlich vorgeschriebenen Reinigungseffekt zuverlässig.
Die spezifischen Wiederbeschaffungswerte der MV-Stufen variieren stark, zwischen 70 – 300 CHF/EW bzw. 150 – 670 CHF/Eang und 9’000 – 65’000 CHF/(l/s) (Dimensionierungswassermenge). Es lassen sich keine systematischen Kostenunterschiede zwischen Ozon-, PAK- und GAK-Anlagen feststellen. Die Wiederbeschaffungswerte und Betriebskosten weisen eine breite Streuung auf, was auf individuelle Gegebenheiten wie Abwasserzusammensetzung, Baugrund und Anlagenlayout zurückzuführen ist.
Die jährlichen Betriebskosten liegen zwischen 1.5 – 11 CHF/(EW*a) bzw. 2.5 – 17 CHF/(Eang*a) oder 0.02 – 0.09 CHF/m³ (behandelte Abwassermenge). Berücksichtigt man auch die Kapitalkosten (Zins- und Abschreibungskosten), bewegen sich die Jahreskosten im Bereich von etwa 7 bis 32 CHF/(EW*a), 12 – 55 CHF/(Eang*a) oder 0.07 – 0.27 CHF/m³ (behandelte Abwassermenge).
Der totale Stromverbrauch der MV-Stufen liegt zwischen 2 – 9 kWh/EW*a bzw. 0.02 – 0.1 kWh/m³, wobei Ozon-Anlagen tendenziell einen höheren Stromverbrauch als Aktivkohle-Anlagen haben.
Der Primärenergieverbrauch, welcher die importierten Betriebsmittel mitberücksichtigt, variiert zwischen 10 – 80 kWh/EW*a bzw. 0.1 – 0.8 kWh/m³, wobei keine signifikanten Unterschiede zwischen Ozon-, PAK- und GAK-Anlagen festzustellen sind.
Der Sauerstoffverbrauch von Ozon-Anlagen beträgt 1 – 5 kg/EW*a bzw. 10 – 55 mg/l (behandelte Abwassermenge), während der Aktivkohleverbrauch von PAK- und GAK-Anlagen zwischen 0.5 – 2 kg/EW*a bzw. 5 – 20 mg/l liegt. Es wurden keine signifikanten Unterschiede im Aktivkohleverbrauch zwischen PAK- und GAK-Anlagen festgestellt.
Die CO2-Äquivalente für Ozon-Anlagen liegen im Bereich zwischen 1 – 4 kg CO2/EW*a. Aktivkohle-Anlagen haben einen grösseren CO2-Fussabdruck als Ozon-Anlagen, insbesondere wenn Kohle aus fossilen Rohstoffen verwendet wird. Die CO2-Äquivalente für Aktivkohle-Anlagen welche Aktivkohle aus fossilen Rohstoffen verwenden, liegen bei 6 – 23 kg CO2/EW*a, während für biogene Rohstoffe geringere Werte von 3 – 7 kg CO2/EW*a beobachtet wurden. Der Einsatz von biogenen Rohstoffen und die Reaktivierung von Kohle bieten somit ein grosses Potenzial zur Reduktion der CO2-Emissionen.
Aufgrund der relativ grossen beobachteten Streuung der Daten wird nicht empfohlen aus den Kennzahlendaten Regressionskurven oder Mittelwerte zu bilden. Bei jeder MV-Stufe handelt es sich um einen Einzelfall, welcher für individuelle Anforderungen ausgelegt wurde. Das heisst: Planungsgrundlagen für künftige Anlagen können aus den vorliegenden Daten nicht abgeleitet werden. Die Daten sind allerdings für eine Betrachtung im gesamtschweizerischen Kontext sehr gut geeignet.
- Publikationsjahr: 2025