TOP 1 - Sachstandsbericht: Planungen zum Umbau der Biologie und Neubau der 4. Reinigungsstufe auf der Kläranlage Vogelholz, - Vorberatung - (öffentlich)

Aus Ratsinformationssytem Schwäbisch Hall
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Sitzungsvorlagen-Nummer: 143-19

Sachvortrag:

Nach der Sanierung des Gasbehälters und dem Umbau der mechanischen Reinigung stehen nun für die folgenden Jahre auf der Kläranlage Vogelholz weitere Um- und Neubaumaßnahmen an. Hier soll die biologische Reinigungsstufe zusammen mit der Nachklärung umgebaut bzw. saniert werden. Eine Erweiterung der Anlage um eine vierte Reinigungsstufe zur Entfernung von Spurenstoffen sowie der Optimierung der Phosphorelimination ist ebenfalls geplant. Da diese Planungen eng miteinander verknüpft sind, sollen hier beide Vorhaben vorgestellt werden.

Umbau Biologie und Optimierung Nachklärbecken

Für die Jahre 2018/2019 war die Sanierung der Belebungsbecken vorgesehen. In den damaligen Planungen ging man davon aus, dass der Austausch der Gebläsestationen incl. Belüftungseinrichtungen sowie geringfügige Betonsanierungen erforderlich werden. Da die Belastung der Anlage jedoch in den vergangenen Jahren angestiegen ist, wurden zunächst die Betriebsdaten der Jahre 2015 bis Juni 2018 ausgewertet. Zusätzlich wurden Messkampagnen zur Abwasserzusammensetzung sowie der Drucklufterzeugung durchgeführt.

Die Auswertung der Daten ergab, dass die Belastung gegenüber der früheren Auslegung aus dem Jahre 2012 der Kläranlage auf damals 85.000 Einwohnerwerte (EW) deutlich angestiegen ist. Durch die nachgewiesene höhere Belastung würde eine reine Sanierung/Erneuerung der technischen Ausrüstung, wie bisher vorgesehen, nicht mehr ausreichen. Für eine langfristige Sicherstellung der Abwasserreinigung unter Einhaltung der Einleitbedingungen ist von einer Erweiterung der Anlage auf 100.000 EW auszugehen.

Für eine solche Erweiterung ist in der Regel eine Vergrößerung der Beckenvolumina erforderlich. Da sich die Stadt Schwäbisch Hall im Juli 2018 entschlossen hat eine Machbarkeitsstudie, mit dem Ziel des Neubaus einer vierten Reinigungsstufe, in Auftrag zu geben, konnte man bei der Planung entsprechende Bemessungsgrößen ändern. Hierzu wurde eine hydraulische Simulationsberechnung der bestehenden drei Nachklärbecken durchgeführt. Es konnte nachgewiesen werden, dass durch Umbaumaßnahmen in den Becken der Feststoffabtrieb zur späteren vierten Reinigungsstufe fast vollständig verhindert werden kann. Durch diese Maßnahme kann zum einen die vierte Reinigungsstufe störungsfrei betrieben werden, zum anderen kann durch eine damit mögliche höhere Belastung der Biologie auf eine Erweiterung des Beckenvolumen verzichtet werden.

Sollte die Belastung der Anlage zukünftig weiter steigen ist eine Erweiterung, unabhängig von den oben beschriebenen Maßnahmen, möglich. Hier wird dann ein Beckenneubau erforderlich, der im östlichen Bereich der Anlage realisiert werden kann.

Neubau vierte Reinigungsstufe und Optimierung der Phosphorelimination

Das Land Baden-Württemberg will aus Vorsorgegründen den Ausbau von Kläranlagen mit einer vierten Reinigungsstufe (Spurenstoffelimination) voranbringen. Parallel zeichnet sich in Gesprächen mit dem Landratsamt und dem Regierungspräsidium ab, dass für die Kläranlage Vogelholz in naher Zukunft der Zielwert für die Einleitung von Phosphor verschärft wird.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Stadt Schwäbisch Hall entschlossen, die Kläranlage Vogelholz in naher Zukunft um eine vierte Reinigungsstufe zu erweitern. Hierzu wurde im September 2018 eine Wirtschaftlichkeitsstudie in Auftrag gegeben. Da die Verfahren der Spurenstoffelimination eng mit den Verfahren zur Phosphorelimination verknüpft sind, sollten diese ganzheitlich betrachtet werden. Die Studie selbst wird mit 50 % vom Land Baden-Württemberg gefördert.

Die Spurenstoffelimination wird als Teilstrombehandlung ausgeführt mit dem Ziel mindestens 70 % der Jahresabwassermenge zu behandeln. Diese Vorgehensweise hat sich schon bei anderen Anlagen im Land bewährt. Eine Behandlung der gesamten Abwassermenge wäre wirtschaftlich nicht mehr darstellbar.

Zur Entfernung der Spurenstoffe gibt es derzeit drei gängige Verfahren mit entsprechenden Variationen. Hier sind die Adsorpion der Stoffe an Pulveraktivkohle (PAK) bzw. granulierter Aktivkohle (GAK) sowie die Ozonung zu nennen. An diese Verfahren nachgeschaltet ist immer eine Filtration in der auch der Phosphor entfernt wird. Die vierte Reinigungsstufe soll nach den Nachklärbecken im westlichen Bereich errichtet werden.

Zur Festlegung welche Variante umgesetzt werden soll laufen derzeit noch Berechnungen zu den Unterhaltskosten. Zusammen mit den Investitionskosten soll dann entschieden werden welches Behandlungsverfahren umgesetzt wird.

Weiteres Vorgehen

Die oben genannten Planungen wurden eng mit dem Landratsamt Schwäbisch Hall abgestimmt. Für die Erweiterung der Anlage auf 100.000 EW ist ein Wasserrechtsverfahren notwendig, das zeitnah eingereicht wird.

Für den Umbau der Biologie wurde im März 2019 über das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit eine entsprechende Förderung beantragt. Unabhängig davon wird geprüft ob Teile der geplanten Umbauten an den Nachklärbecken 2019 vorgezogen werden können. Der Umbau der biologischen Reinigungsstufe ist dann für 2020/2021 vorgesehen.

Nach Festlegung des entsprechenden Behandlungsverfahrens zur Spurenstoffelimination muss gemäß Vergaberecht ein Verfahren (VgV-Verfahren) zur Auswahl des zu beauftragenden Ingenieurbüros durchgeführt werden. Hier wurde bereits eine entsprechende Kanzlei mit der Betreuung des Verfahrens beauftragt. Nach Durchführung des Verfahrens bzw. Beauftragung des Ingenieurbüros kann dann mit der eigentlichen Planung begonnen werden. Ziel ist es zum 30.09.2020 einen Antrag auf Förderung der Maßnahme beim Regierungspräsidium Stuttgart einzureichen. Somit könnte 2021 mit dem Neubau der vierten Reinigungsstufe begonnen werden.

Die Kosten für die oben genannten Maßnahmen werden in den entsprechenden Wirtschaftsplänen 2020 ff dargestellt.

Ergänzung der Sitzungsvorlage:

Nach der Sanierung des Gasbehälters und dem Umbau der mechanischen Reinigung stehen nun für die folgenden Jahre auf der Kläranlage Vogelholz weitere Um- und Neubaumaßnahmen an. Hier soll die biologische Reinigungsstufe zusammen mit der Nachklärung umgebaut bzw. saniert werden. Eine Erweiterung der Anlage um eine vierte Reinigungsstufe zur Entfernung von Spurenstoffen sowie der Optimierung der Phosphorelimination ist ebenfalls geplant. Da diese Planungen eng miteinander verknüpft sind, sollen hier beide Vorhaben vorgestellt werden.

Umbau Biologie und Optimierung Nachklärbecken

Für die Jahre 2018/2019 war die Sanierung der Belebungsbecken vorgesehen. In den damaligen Planungen ging man davon aus, dass der Austausch der Gebläsestationen incl. Belüftungseinrichtungen sowie geringfügige Betonsanierungen erforderlich werden. Da die Belastung der Anlage jedoch in den vergangenen Jahren angestiegen ist, wurden zunächst die Betriebsdaten der Jahre 2015 bis Juni 2018 ausgewertet. Zusätzlich wurden Messkampagnen zur Abwasserzusammensetzung sowie der Drucklufterzeugung durchgeführt.

Die Auswertung der Daten ergab, dass die Belastung gegenüber der früheren Auslegung aus dem Jahre 2012 der Kläranlage auf damals 85.000 Einwohnerwerte (EW) deutlich angestiegen ist. Durch die nachgewiesene höhere Belastung würde eine reine Sanierung/Erneuerung der technischen Ausrüstung, wie bisher vorgesehen, nicht mehr ausreichen. Für eine langfristige Sicherstellung der Abwasserreinigung unter Einhaltung der Einleitbedingungen ist von einer Erweiterung der Anlage auf 100.000 EW auszugehen.

Für eine solche Erweiterung ist in der Regel eine Vergrößerung der Beckenvolumina erforderlich. Da sich die Stadt Schwäbisch Hall im Juli 2018 entschlossen hat eine Machbarkeitsstudie, mit dem Ziel des Neubaus einer vierten Reinigungsstufe, in Auftrag zu geben, konnte man bei der Planung entsprechende Bemessungsgrößen ändern. Hierzu wurde eine hydraulische Simulationsberechnung der bestehenden drei Nachklärbecken durchgeführt. Es konnte nachgewiesen werden, dass durch Umbaumaßnahmen in den Becken der Feststoffabtrieb zur späteren vierten Reinigungsstufe fast vollständig verhindert werden kann. Durch diese Maßnahme kann zum einen die vierte Reinigungsstufe störungsfrei betrieben werden, zum anderen kann durch eine damit mögliche höhere Belastung der Biologie auf eine Erweiterung des Beckenvolumen verzichtet werden.

Sollte die Belastung der Anlage zukünftig weiter steigen ist eine Erweiterung, unabhängig von den oben beschriebenen Maßnahmen, möglich. Hier wird dann ein Beckenneubau erforderlich, der im östlichen Bereich der Anlage realisiert werden kann.

Neubau vierte Reinigungsstufe und Optimierung der Phosphorelimination

Das Land Baden-Württemberg will aus Vorsorgegründen den Ausbau von Kläranlagen mit einer vierten Reinigungsstufe (Spurenstoffelimination) voranbringen. Parallel zeichnet sich in Gesprächen mit dem Landratsamt und dem Regierungspräsidium ab, dass für die Kläranlage Vogelholz in naher Zukunft der Zielwert für die Einleitung von Phosphor verschärft wird.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Stadt Schwäbisch Hall entschlossen, die Kläranlage Vogelholz in naher Zukunft um eine vierte Reinigungsstufe zu erweitern. Hierzu wurde im September 2018 eine Wirtschaftlichkeitsstudie in Auftrag gegeben. Da die Verfahren der Spurenstoffelimination eng mit den Verfahren zur Phosphorelimination verknüpft sind, sollten diese ganzheitlich betrachtet werden. Die Studie selbst wird mit 50 % vom Land Baden-Württemberg gefördert.

Die Spurenstoffelimination wird als Teilstrombehandlung ausgeführt mit dem Ziel mindestens 70 % der Jahresabwassermenge zu behandeln. Diese Vorgehensweise hat sich schon bei anderen Anlagen im Land bewährt. Eine Behandlung der gesamten Abwassermenge wäre wirtschaftlich nicht mehr darstellbar.

Zur Entfernung der Spurenstoffe gibt es derzeit drei gängige Verfahren mit entsprechenden Variationen. Hier sind die Adsorpion der Stoffe an Pulveraktivkohle (PAK) bzw. granulierter Aktivkohle (GAK) sowie die Ozonung zu nennen. An diese Verfahren nachgeschaltet ist immer eine Filtration in der auch der Phosphor entfernt wird. Die vierte Reinigungsstufe soll nach den Nachklärbecken im westlichen Bereich errichtet werden.

Zur Festlegung welche Variante umgesetzt werden soll laufen derzeit noch Berechnungen zu den Unterhaltskosten. Zusammen mit den Investitionskosten soll dann entschieden werden welches Behandlungsverfahren umgesetzt wird.

Weiteres Vorgehen

Die oben genannten Planungen wurden eng mit dem Landratsamt Schwäbisch Hall abgestimmt. Für die Erweiterung der Anlage auf 100.000 EW ist ein Wasserrechtsverfahren notwendig, das zeitnah eingereicht wird.

Für den Umbau der Biologie wurde im März 2019 über das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit eine entsprechende Förderung beantragt. Unabhängig davon wird geprüft ob Teile der geplanten Umbauten an den Nachklärbecken 2019 vorgezogen werden können. Der Umbau der biologischen Reinigungsstufe ist dann für 2020/2021 vorgesehen.

Nach Festlegung des entsprechenden Behandlungsverfahrens zur Spurenstoffelimination muss gemäß Vergaberecht ein Verfahren (VgV-Verfahren) zur Auswahl des zu beauftragenden Ingenieurbüros durchgeführt werden. Hier wurde bereits eine entsprechende Kanzlei mit der Betreuung des Verfahrens beauftragt. Nach Durchführung des Verfahrens bzw. Beauftragung des Ingenieurbüros kann dann mit der eigentlichen Planung begonnen werden. Ziel ist es zum 30.09.2020 einen Antrag auf Förderung der Maßnahme beim Regierungspräsidium Stuttgart einzureichen. Somit könnte 2021 mit dem Neubau der vierten Reinigungsstufe begonnen werden.

Kosten

Nach Berechnung des Ingenieurbüros Bäuerle und Partner aus Ellwangen ist für die Ausbaustufe bis 100.000 EW (Variante B mit Optimierung Nachklärbecken) von einem Investitionsvolumen von 4,8 Mio € auszugehen.

Gemäß der Kostenschätzung des Ingenieurbüros Hydroingenieure aus Karlsruhe ist für den Bau der vierten Reinigungsstufe, je nach Verfahren, von Investitionskosten in Höhe von ca. 8 bis 10 Mio € zu rechnen, welche dann unterschiedliche Auswirkungen auf die Betriebskosten nach sich ziehen werden.

Die Gesamtkosten für den Umbau der Biologischen Reinigung und des Neubaus der vierten Reinigungsstufe betragen somit ca. 13 bis 15 Mio €. Diese sollen in den entsprechenden Wirtschaftsplänen 2020 ff dargestellt werden.

Die Ergebnisse der weiteren Untersuchungen werden dem Gemeinderat mit der Kostenberechnung vorgestellt.

Anlage 1: Luftbild
Anlage 2: Lageplan zur Vorplanung

Beschlussfassung:

Kenntnisnahme.
(ohne Abstimmung)

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