Abstract: Als Datenbasis für den 23. Leistungsvergleich wurden die Daten des Betriebsjahres 2015 herangezogen. Erstmals war es heuer für alle KAN-Teilnehmer möglich, die Daten für den Leistungsvergleich über das Kläranlagenportal zur Verfügung zu stellen. Rund zwei Drittel der teilnehmenden Kläranlagen am Leistungsvergleich haben diese neue Möglichkeit genützt, von einem Drittel wurden die Daten wie bisher als Excel- oder Worddatei zur Verfügung gestellt. Die Art der Auswertung und Darstellung erfolgte grundsätzlich so wie in der Vergangenheit. Wie im Vorjahr wurde der Leistungsvergleich nach kommunalen Kläranlagen einerseits sowie Industrie- und Gewerbekläranlagen andererseits gegliedert. Wenn möglich, wurden Kennzahlen mit und ohne Industriekläranlagen ausgewertet, wie z.B. beim Leistungskennwert. Die diesem Beitrag angefügten Tabellen beinhalten auch in diesem Jahr ausschließlich kommunale Kläranlagen.

Abstract als PDF

Abstract: Die effiziente Nutzung energetischer Ressourcen ist gegenwärtig von großem Interesse, weshalb auch im Bereich der Siedlungswasserwirtschaft die Steigerung der Energieeffizienz ein wesentliches Thema darstellt. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit dem Energieverbrauch von österreichischen Kläranlagen und zeigt Potentiale und Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz von Kläranlagen auf. Auf Basis der Daten des Kläranlagenleistungsvergleiches der vom Österreichischen Wasser- und Abfallwirtschaftsverband (ÖWAV) organisierten Kläranlagennachbarschaften, können hochrepräsentative Daten ausgewertet werden, welche einen sehr guten Überblick über den Energieverbrauch von Kläranlagen in Österreich ermöglichen. Ergänzend und vertiefend dazu stehen den Autoren die Daten des ebenfalls vom ÖWAV organisierten Kläranlagenbenchmarkings zur Verfügung. Diese Daten geben vor allem für Kläranlagen > 5.000 EW-Ausbau auch einen Einblick in den Energieverbrauch einzelner Prozesse einer Kläranlage. Auf Basis dieser beiden Datenquellen wird dann eine Berechnung von Einsparpotentialen österreichischer Kläranlagen getroffen. Abschließend wird die grundsätzliche Vorgangsweise bei der Energieoptimierung von Kläranlagen zusammenfassend dargestellt und ein praxisnahes Berechnungsbeispiel, wie eine Kläranlage mit Faulung „energieautark“ betrieben werden kann, vorgestellt.

Keywords: Energieverbrauch, Kläranlagen, Benchmarking, Kosten

Abstract als PDF

Abstract: WWTP benchmarking contributes to the identification of cost reduction and optimisation potential and hence increases the efficiency of their operation. This work presents operating costs and energy consumption of Austrian municipal WWTPs, the results focus on large WWTPs treating over 100,000 PE. The work identifies processes with high relevance regarding to operating costs and energy consumption and shows the cost-relevance of six investigated cost categories. These results can help to determine reduction potentials in operating costs and energy consumption of WWTPs in other countries, too.

Keywords: WWTP benchmarking; operating costs; energy consumption; energy self-sufficiency

Abstract als PDF

Abstract: Der Kläranlagenleistungsvergleich wurde mit den Zahlen des Betriebsjahres 2014 bereits zum 22. Mal durchgeführt. Die Auswertung erfolgte grundsätzlich so wie in den Vorjahren, jedoch wurden darauf geachtet, den Leistungsvergleich nach kommunalen Kläranlagen einerseits sowie Gewerbe und Industriekläranlagen andererseits zu untergliedern. Wenn möglich, wurden Kennzahlen mit und ohne Industriekläranlagen ausgewertet wie z.B. beim Leistungskennwert. Die diesem Beitrag angefügten Tabellen und Abbildungen beinhalten, im Gegensatz zu den Tabellen und Abbildungen der Vorjahre, jedoch ausschließlich kommunale Kläranlagen.

Abstract als PDF

Abstract: Abwasserreinigungsanlagen leisten einen wesentlichen Beitrag zur Reduktion des Phosphoreintrages in Gewässer aus Punktquellen. Die Entfernung des Phosphors erfolgt dabei einerseits durch den biogenen Einbau in die Biomasse und andererseits durch Fällung mithilfe von Eisen- und Aluminiumsalzen. In diesem Beitrag werden die Kosten der Phosphorfällung auf Basis der Daten des ÖWAV-Kläranlagenbenchmarking analysiert und zusammengestellt. Darüber hinaus wird abgeschätzt, wie hoch die Kosten einer Phosphorentfernung wären, die über die gegenwärtige gesetzliche Regelung hinausgeht.

Keywords: Abwasserreinigung, Betriebskosten, Phosphorentfernung, Benchmarking

Abstract als PDF

Abstract: Mit der Auswertung der Zahlen des Großkläranlagenbenchmarkings für das Geschäftsjahr 2003 hat die ÖWAV-Benchmarking-Internetplattform ihren Betrieb aufgenommen. Seither wurde die Plattform von 73 Kläranlagen zur Betriebsoptimierung genutzt. Am Ende des ersten Jahrzehnts Kläranlagenbenchmarking ist es nun an der Zeit, die österreichweit verwendete und bewährte Methode zur Analyse von Abwasserreinigungsanlagen kritisch zu überdenken und weiterzuentwickeln. Diese Arbeit gibt einen Überblick des organisatorischen Ablaufes des ÖWAV-Abwasserbenchmarkings und fasst die wesentlichsten Ergebnisse nach acht Jahren Kläranlagenbenchmarking zusammen. Aufbauend darauf werden Benchmarking-Kostenkurven vorgestellt, die eine bereits umgesetzte methodische Weiterentwicklung darstellen. Abschließend werden noch andere mögliche Weiterentwicklungen und Ergänzungen des Kläranlagenbenchmarkings diskutiert.

Abstract als PDF

Abstract: Nach Abschluss des Benchmarking-Forschungsprojekts im Jahr 2001 wurde eine Methode für den technisch-wirtschaftlichen Vergleich von Kanal- und Kläranlagen vorgestellt. Auf Basis der entwickelten Methode wurde 2003 eine Benchmarking-Internetplattform für den kontinuierlichen Vergleich von Kanal- und Kläranlagen in Betrieb genommen. Seither wurde die Plattform von 81 kommunalen und 3 industriellen Kläranlagen zur Betriebsoptimierung genutzt. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den Stand des vom Österreichischen Wasser- und Abfallwirtschaftsverband (ÖWAV) organisierten Benchmarkings, zeigt den organisatorischen Ablauf des Abwasserbenchmarkings auf und fasst die wesentlichsten Ergebnisse nach acht Jahren Kläranlagenbenchmarking zusammen. Aufbauend darauf werden Benchmarking-Kostenkurven vorgestellt, die eine bereits umgesetzte methodische Weiterentwicklung darstellen. Abschließend werden zukünftig mögliche Weiterentwicklungen des Kläranlagen¬benchmarkings diskutiert.

Keywords: Benchmarking, Betriebsoptimierung, Betriebskosten, Kennzahlen

Abstract als PDF

Abstract: Die Beschreibung der systematischen Erfassung sowie die Darstellung einer vereinheitlichten Auswertung von Kläranlagendaten sind die Hauptziele dieses Beitrages. Bei der Energiedatenerfassung werden für Kläranlagen übliche Energiequellen und die Zusammenfassung von Kläranlagenaggregaten zu Verbrauchergruppen dargestellt. Für Aggregate, deren Energieverbrauch nicht messtechnischen erfasst wird, werden Möglichkeiten der näherungsweisen Berechnung bzw. Abschätzung des Energieverbrauches beschrieben.

Die Auswertung von Energiedaten durch Kläranlagenbetreiber hat die Energieoptimierung ihrer konkreten Kläranlage zum Ziel. Es wird erörtert, welche Energiekennzahlen, die den energetischen Ist-Stand einer Kläranlage charakterisieren, berechnet werden sollen und wie man durch den Vergleich mit einem Normalbereich zu möglichen Einsparpotentialen kommt.

Abschließend werden Energiedatenauswertungen des ÖWAV-Benchmarkings und des Kläranlagenleistungsvergleiches präsentiert, welche wiederum für die Festlegung der Normalbereiche herangezogen wurden. Aus den geprüften Energiedaten des Kläranlagenbenchmarkings wurde der Versuch unternommen, Zielwerte für Kläranlagen unterschiedlicher Größe und Art der Stabilisierung festzulegen, um daraus ein maximales Einsparpotential für alle österreichischen Kläranlagen abzuleiten.

Keywords: Energieverbrauch, Kläranlagen, Kennzahlen, Betriebsoptimierung

Abstract als PDF

Abstract: Der Ölpreis und in der Folge die Energiekosten sind in den letzten Jahren dramatisch angestiegen. Ein Ende dieser Entwicklung ist noch gar nicht abzusehen. Auch die letzten Zweifler haben inzwischen erkannt, dass wir als wirkungsvolle Gegenmaßnahme alle Möglichkeiten ausschöpfen müssen, Energie zu sparen.

Auch die Abwasseranlagen sind hiervon betroffen. Schon seit geraumer Zeit gibt es hierüber Untersuchungen und Verbesserungsvorschläge [3][4][5]. Im Zuge eines Benchmarkingprojektes österreichischer Kläranlagen wurden bis 2006 insgesamt 94 Kläranlagen bewertet [1]. Eine günstige Gelegenheit, auch den Energieverbrauch und die Energiekosten näher zu analysieren.

Bei dieser Analyse wird der Energieverbrauch in vier Hauptprozesse und zwei Hilfsprozesse untergliedert. Zusätzlich wird betrachtet, wie viel Energie für das Belüften, das Rühren und die Rücklaufschlammpumpwerke erforderlich ist. Nur wenn bekannt ist, welche Anlagenteile wie viel Energie benötigen, können Einsparpotenziale aufgefunden werden. Anhand einer sehr energieeffizienten Anlage wird abschließend der Frage nachgegangen, ob ein energieautarker Betrieb bei kommunalen Kläranlagen denkbar ist.

Abstract als PDF

Abstract: Sowohl der Neubau österreichischer Kläranlagen als auch die Anpassung von Kläranlagen an den Stand der Technik sind weitgehend abgeschlossen. Die Abwasserwirtschaft in Österreich hat damit in Bezug auf die Reinigungsleistung ein sehr hohes Niveau erreicht. Nun stehen der Betrieb und die Betriebsoptimierung im Mittelpunkt des Interesses. Die Senkung des Energieverbrauches spielt dabei in ökologischer wie ökonomischer Hinsicht eine zentrale Rolle.

Angesichts der komplexen Verfahrensabläufe auf einer Kläranlage ist eine systematische Vorgangsweise bei der Energieoptimierung unerlässlich. Sowohl die Gesamtanlage als auch einzelne Verbrauchergruppen sollten in Hinblick auf die elektrischen wie thermischen Energieverbraucher untersucht werden.

Um den Energiehaushalt einer Kläranlage zielgerichtet abbilden zu können, wird die Erstellung einer Energiebilanz empfohlen. Eine Energiebilanz soll einerseits über die Energiequellen Auskunft geben und dient andererseits der Beschreibung aller wesentlichen elektrischen und thermischen Verbrauchergruppen.

Abstract als PDF

Abstract: This paper investigates the costs of waste water treatment within the Black Sea catchment countries A, CZ, SK, HU, SL, RO, BG, UA and TK and discusses the affordability of the related costs. The annual costs of waste water treatment in Black Sea catchment areas are in the maximum 30% lower than in Austria. However the incomes in countries like Bulgaria, Romania or Ukraine are 85% to 90% lower. The total annual costs for waste water management (sewer development plus treatment) amount at least to 90€/PE.y for large CNDP-plants. Waste water charges of 90€/y (CNDP) per inhabitant or more are not affordable for many households. Financing waste water management completely by charges of the population equivalents connected is not feasible in several countries investigated. Therefore other approaches for financing waste water treatment are required.

Keywords: waste water treatment costs, Black Sea catchment, affordability

Abstract als PDF

Abstract: Energieverbrauch und -kosten österreichischer Kläranlagen können anhand von Benchmarkinguntersuchungen, an denen bis 2006 insgesamt 94 österreichische Kläranlagen teilgenommen haben, dargestellt werden. Zur Auffindung von Einsparungspotenzialen wird die Erstellung einer Energiebilanz, also die systematische Beschreibung von Energiequellen und Energieverbrauchsgruppen auf Abwasserreinigungsanlagen, empfohlen und anhand eines Praxisbeispieles beschrieben. Als Ergebnis der Energiebilanzanalyse können konkrete Maßnahmen, wie beispielsweise die Änderung der Belüftungsregelung, abgeleitet werden.

Keywords: Abwasserreinigung, Energie auf Kläranlagen, Betriebsoptimierung

Abstract als PDF

Abstract: Benchmarking is the continuous comparison of products and services, processes and methods of various enterprises in order to minimise the gap to the “best practice”. The Austrian Benchmarking System was developed during a six-year period (1999 – 2004). Since 2004 this system has been operated via an internet platform and automated to a large extent. Every year twenty to thirty treatment plants use the web-based access to this benchmarking platform. The Austrian Benchmarking System for treatment plants is unique as it is performed in a close co-operation of the Austrian Water and Waste Association, two private consulting companies (“k2W” for technical and “Quantum” for economic data processing and information transfer) and the Institute for Water Quality, Resources and Waste Management from the Vienna University of Technology responsible for quality assurance and development. The main objectives of this benchmarking system are the development of performance indicators, identification of best performance and determination of cost reduction potentials.

Keywords: Process Benchmarking, Waste water treatment, Performance Indicators, Cost efficiency optimisation, full scale results

Abstract als PDF

Abstract: Auf Abwasserreinigungsanlagen wird eine Fülle an Daten gesammelt und dokumentiert. Nur wenn diese Daten gezielt analysiert werden, kann daraus wertvolle Informationen für die Betriebsoptimierung aber auch für Erweiterungsplanungen gewonnen werden. Aufbauend auf den Erfahrungen aus der Datenanalyse von fast 100 bisher untersuchten Kläranlagen wird diskutiert, welche Faktoren bei der Datenanalyse von Kläranlagen besonders berücksichtigt werden müssen. Zusätzlich zeigt die Auswertung der Gesamtbetriebskosten sowie die detaillierte Betrachtung von sechs Hauptkostenarten der untersuchten Kläranlagen, untergliedert in vier Größengruppen, das Optimierungspotenzial für andere Kläranlagen auf.

Keywords: Abwasserreinigung, Betriebskosten, Benchmarking, Kennzahlen

Abstract als PDF

Abstract: 2007 schloss der Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaftsverband (ÖWAV) bereits das fünfte Abwasserbenchmarkingjahr erfolgreich ab. Diese Aktion, die auch 2008 weitergeführt wird, vergleicht kommunale Kläranlagen und definiert mögliche Potenziale zur Kosteneinsparung.

Abstract als PDF

Abstract: Inklusive des Großkläranlagen-Benchmarking des Jahres 2003, welches zum ersten Mal über die neu entwickelte ÖWAV-Abwasserbenchmarking-Plattform abgewickelt wurde, konnte im März 2007 das dritte Benchmarkingjahr erfolgreich abgeschlossen werden. Insgesamt nutzen die Plattform bereist 42 verschiedene Anlagen. Manche Anlagen nahmen einmalig am Benchmarking teil, andere sind bereits zu einem kontinuierlichen Benchmarking – einer fortlaufenden Orientierung an der Gruppe sowie dem Besten der Gruppe – übergegangen. Inkludiert man zusätzlich die Teilnehmer des Benchmarking-Forschungsprojektes, konnten in den Geschäftsjahren 1999, 2003, 2004 und 2005 insgesamt 80 Anlagen mit der, beim Forschungsprojekt entwickelten, Prozessbenchmarking-Methode verglichen werden.

Abstract als PDF

Abstract: During a six-year period the Austrian Benchmarking System was developed. The main objectives of this benchmarking system are the development of process indicators, identification of best performance and determination of cost reduction potentials. Since 2004 this system is operated via an internet platform and automated to a large extent. Every year twenty to thirty treatment plants use the web-based access to this benchmarking platform. The benchmarking procedure comprises data acquisition, data evaluation including reporting and organised exchange of experience for the treatment plant managers. The process benchmarking method links the real costs with four defined main processes and two support processes. For waste water treatment plants with a design capacity > 100,000 PE these processes are further split up into sub-processes. For each (sub-) process the operating costs are attributed to six cost elements. The specific total yearly costs and the yearly operating costs of all (sub-)processes are related to the measured mean yearly pollution load of the plant expressed in population equivalents (PE110: 110gCOD/d corresponding to 60gBOD5/d). The specific capital costs are related to the design capacity (PE). The paper shows the benchmarking results of 6 Austrian plants with a design capacity > 100,000 PE representing approximately 30 % of the Austrian municipal waste water treatment plant capacity.

Keywords: Process Benchmarking, Waste water treatment, Performance Indicators, Cost efficiency optimisation, full scale results

Abstract als PDF

Abstract: Im Zuge eines Benchmarking-Forschungsprojektes wurde eine Methode für den technischen und wirtschaftlichen Vergleich von Abwasserreinigungsanlagen entwickelt. Die Auswertung der Gesamtbetriebskosten sowie die detaillierte Betrachtung von sechs Hauptkostenarten der bisher untersuchten 94 Kläranlagen, untergliedert in vier Größengruppen, zeigt das Optimierungspotential für andere Kläranlagen auf. Zusätzlich werden für die von der schmutzfrachtabhängigen Kostenarten Energie-, Material- und Stoffkosten sowie Reststoffentsorgungskosten, konkrete Praxisbeispiele über erfolgreiche Betriebsoptimierungen vorgestellt.

Keywords: Abwasserreinigung, Betriebskosten, Benchmarking, Kennzahlen

Abstract als PDF

Abstract: Die Bemessung von Kläranlagen erfolgt einerseits anhand von Datensätzen, die die kritischen Lastfälle definieren, andererseits unter Vorgabe bestimmter Randbedingungen (Temperatur). Es liegt in der Natur der Sache, dass diese Lastfälle nur selten auftreten und die Anlage in der Regel bei anderen (niedrigeren) Belastungen betrieben werden muss. Auch die Randbedingungen können nicht konstant gehalten werden. Das heißt, richtig bemessene Abwasserreinigungsanlagen müssen speziell im kommunalen Bereich die meiste Zeit unterbelastet sein. Dies ist keinesfalls negativ zu werten, sondern muss in der Planung berücksichtigt werden.

Kläranlagen müssen so flexibel gebaut sein, dass bei allen Betriebszuständen:

• die geforderten Ablaufkonzentrationen eingehalten werden können
• gleichzeitig ein wirtschaftlicher Betrieb möglich ist (minimale Betriebsmittel).

Solange die Anforderung an Abwasserreinigungsanlagen darin bestand, Kohlenstoffverbindungen (CSB, BSB5) zu entfernen, musste nur dafür gesorgt werden, im gesamten Belebungsbecken eine ausreichende O2-Konzentration zu erhalten.

Durch die Forderung nach zusätzlicher Stickstoffentfernung wurde die Regelung der Sauerstoffzufuhr anspruchsvoller, weil für die Denitrifikation bestimmte Teile des Belebungsbeckens nicht mit Sauerstoff versorgt werden dürfen. Die Prozesse Nitrifikation und Denitrifikation, die aus der Sicht des Substrats in starker Wechselwirkung stehen, aus mikrobiologischer Sicht aber grundsätzlich verschiedene Prozesse darstellen, sind heute die zentralen Punkte der Abwasserreinigung. Sie stellen die höchsten Anforderungen, sowohl an die Bemessung, als auch an den Betrieb und damit an die Regelung bzw. Steuerung von Kläranlagen.

Eine Optimierung der Stickstoffentfernung ist nur durch eine dynamische Anpassung der belüfteten Zonen des Belebungsbeckens an die aktuellen Belastungszustände möglich. Es muss daher nicht nur die Sauerstoffzufuhr geregelt werden, sondern auch, auf welchen Volumenanteil diese verteilt werden muss.

Keywords: Abwasserreinigung, Regelungstechnik, Betriebsoptimierung

Abstract als PDF

Abstract: Das erste Jahr des ÖWAV-Abwasserbenchmarkings konnte mit Hilfe der Benchmark-Internetplattform im Dezember 2005 mit der Erstellung des Endberichtes erfolgreich abgeschlossen werden. Insgesamt haben 30 Abwasseranlagen am Benchmarkvergleich im Jahr 2005 (Auswertungsjahr 2004) teilgenommen. 24 Betreiber beteiligten sich am Kläranlagen-Benchmarking, sechs Betreiber nahmen mit Kanalisation- und Kläranlage teil. Nach Abschluss einer individuellen Nachbetreuungsphase, bei der jede Kläranlage vor Ort besucht wurde, erhielt jeder Teilnehmer einen Endbericht zugesandt bzw. steht dieser via Benchmarking-Internetplattform zum Herunterladen bereit. Den Abschluss des ersten Jahres bilden Workshops zu denen Kanal- und Kläranlagebetreiber getrennt und in Abhängigkeit der Kläranlagen-Größe eingeladen werden.

Abstract als PDF

Abstract: Für die detaillierte Analyse der Kosten beim Betrieb moderner Kläranlagen müssen die einzelnen Verfahrensschritte in Prozesse untergliedert werden und die Kosten dieser in einer prozessorientierten Kostenrechnung abgebildet sein. Zusätzlich müssen je Prozess Kostenarten erfasst werden, sodass eine klar definierte Matrix von Kostenstellen und Kostenarten die Kostenanalyse einzelner sowie den Vergleich mehrerer Kläranlagen miteinander ermöglicht.

Die Auswertung der Betriebskosten von 26 modernen Kläranlagen, deren Kosten in einer einheitlich definierten prozessorientierten Kostenrechnung abgebildet sind, werden in diesem Beitrag vorgestellt.

Keywords: Abwasserreinigung, Betriebskosten, Benchmarking, Kennzahlen

Abstract als PDF

Abstract: Beim Abwasserreinigungsprozess in konventionellen Belebungsanlagen werden die Reinigungsleistung und der Energiebedarf von der Sauerstoffzufuhr wesentlich beeinflusst. Bei der Erweiterung einer der größten kommunalen Kläranlagen Österreichs, der RKL Linz-Asten (800.000 EW), wurde ein Verfahrenskonzept zur Sauerstoffzufuhr gewählt, das verschiedene Möglichkeiten der Prozesssteuerung erlaubt. Neben der Optimierung der Stickstoffentfernung und des Energiebedarfs lag großes Augenmerk auf der Bewältigung von Nitrifikationshemmungen, die durch Einleitung von Industrieabwässern verursacht werden.

Nach Festlegung des grundsätzlichen Regelkonzeptes wurden mit Hilfe der Simulation einerseits die besten Verfahrensvarianten herausgefunden und andererseits Vorschläge für deren Parametrierung erarbeitet. Nach Inbetriebnahme der Anlage wurde das Simulationsmodell anhand der Betriebsergebnisse kalibriert. So können bei laufendem Betrieb unterschiedliche Betriebs- und Lastzustände am Modell getestet werden.

Die Belüftungsregelung wurde am Rechner konzipiert, der Entwurf der neuen Belebungsbecken und die Belüftungsregelung sind aufeinander abgestimmt. Die Anlage ist seit drei Jahren in Betrieb, das Konzept hat sich bewährt, wie an Betriebsergebnissen dargestellt werden kann.Die wirtschaftlichen Vorzüge dieser Steuerung haben sich auch bei einem Kostenvergleich von Großkläranlagen (Benchmarking) eindeutig gezeigt.

Keywords: Abwasserreinigung, Kosten, Kennzahlen, Benchmarking, Betriebsdaten

Abstract als PDF

Abstract: Whenever the implementation of legal requirements for waste water treatment is discussed on a political level, economic consequences have to be evaluated. These consequences comprise investment costs as well as operational costs. There are two main factors which get most attention in this respect. The first is the influence of the treatment efficiency requirements on investment and operational costs, the second is related to the organisational aspects of treatment plant management. The latter often is discussed within the context of public and/or private responsibility. For these services, full cost recovery from the consumers is aimed at (WFD 2000). As a consequence the full costs for waste water services are of political relevance, as the majority of the population is directly affected irrespective of the question whether the costs are recovered via fees from the municipalities or collected by private companies.

The international development in regard to cost optimisation for waste water services using process performance indicators was reflected in Austria by the development of a country wide benchmarking system for waste water services. Within a 6 years project a process benchmarking system, which allows the calculation of comparable process performance- and specific cost indicators for sewerage and waste water treatment, was developed. This tool was applied at a great number of sewer systems and 76 treatment plants with design capacities ranging from ~2.000 to 1mio p.e. . The main aim of this benchmarking project was to detect cost reduction- and process optimisation potentials and to make use of this information for improvements. The enormous amount of data collected during this project also allows interesting conclusions on absolute costs of waste water collection and treatment and the factors influencing them.

Keywords: Operating and investment costs for waste water services, performance indicators, benchmarking, cost reduction, data quality assessment

Abstract als PDF

Abstract: The international development in regard to cost optimisation for waste water services using process performance indicators was reflected in Austria by the development of a national benchmarking system for waste water services. Over a period of 6 years a comprehensive cost optimisation tool for waste water treatment plants was developed and applied at more than 80 full scale plants with sizes from ~2.000 to 1mio p.e. design capacity. A cost reduction and optimisation potential, which is markedly higher than the costs for the introduction of the benchmarking process to the plants, was detected. Actually the system, developed with a strong research aspect, has now been transformed to a web based tool, which can be accessed on a commercial basis by all treatment plants in Austria, but also in other countries. The development was supported by the Austrian government. The operation of the benchmarking system will be financed by the participating treatment plants. The platform is installed at the Austrian Water and Waste Management Association; it is operated together with two private consultants for technology and business in close co-operation with the institute for Water, Resources and Waste Management at Vienna University of Technology for quality control. The participants receive a very detailed individual report, which is confidential. The best performance results for defined processes, the “benchmarks”, will be communicated to all participants. Some of the important results and first cost reductions achieved are reported.

Keywords: Performance indicators for waste water services, benchmarking, cost reduction, internet platform, data quality assessment

Abstract als PDF

Abstract: Laboratory experiments were performed to investigate to what extent the organic content of anaerobically digested sludge, stabilised at high solids retention times (SRTs), can be reduced by the application of sludge disintegration followed by a further stabilisation step. In particular, among the various sludge disintegration methods available, the thermal and the alkaline treatment as well as sludge ozonisation were studied. For this purpose anaerobically stabilised sludge (SRT=30d) was collected at a municipal waste water treatment plant (WWTP), disintegrated and further digested in lab-scale reactors either under anaerobic or under aerobic conditions. Experimental results indicate that the degradation of volatile suspended solids (VSS) in digested sludge could be only slightly enhanced through sludge disintegration. In particular, thermal treatment and sludge ozonisation were the most effective. Additionally, the degradation efficiency of VSS in the anaerobic lab-scale digesters was found to be lower than under aerobic conditions. Based on the results of the lab-scale experiments a comparison between operational costs and benefits of sludge disintegration was made for the WWTP investigated. Operational costs and benefits resulting from sludge disintegration were also compared with total operational costs at the WWTP. The cost-benefit analysis showed that in the case studied application of sludge disintegration with ozone would not provide any economic advantages. Thus, annual operational costs would rise approx. by 4% and by 6% in the process configurations with anaerobic and aerobic post-stabilisation respectively. For thermal sludge disintegration similar results were obtained. Economic efficiency of sludge disintegration might be higher at WWTPs where sludge digestion is operated at shorter SRTs, due to the higher enhancement of VSS degradation achievable. Additionally, application of sludge disintegration technologies might become cost-effective, if sludge disposal costs increase considerably.

Abstract als PDF

Abstract: Integrated presentation of total emissions on catchment scale is prerequisite for many tasks in integrated managing of point and diffuse source of pollution. This paper will focus on emissions of nutrients from municipal point sources. Based on calculations of discharges of N, P from households into waste water and on the detailed evaluation of data from 76 municipal waste water treatments plants this paper presents ranges of specific loads of inhabitants and population equivalents in the raw waste water. In addition data of these treatment plants have been evaluated in respect to the treatment efficiency for nitrogen and phosphorus (average reduction rates) in dependency of the design characteristic (with or without nitrification, denitrification or enhanced phosphorus removal). The results of the investigation show that the specific N and P loads from households in Austria lie within the range of 1.6 - 2.0 g P/(inhabitant.d) and 11 - 13 g N/(inhabitant.d). The specific contribution of industries to municipal waste water varies between 0.3 to 2.0 gP/(pe.d) and 0 to 13 g N/(pe.d) with average values of 1.3 g P/(pe.d) and 6.5 g N/(pe.d) (pe...population equivalent). As average values for municipal waste water (contributions from household and industry) this leads to specific influent loads of 1.5 g P/(pe.d) and 8.8 g N/(pe.d). Average treatment efficiencies of treatment plants are for instance 50 % nitrogen removal in treatment plants with nitrification and 80 % in treatment plants with nitrification/denitrification. For phosphorus a removal of about 85 % can be expected in case the treatment plant was designed for enhanced phosphorus removal. Finally a method for load estimations based on standard values as mentioned above was tested for the estimation of emission from municipal point sources of selected regions.

Keywords: Management plans, nitrogen, phosphorus, specific loads, treatment efficiency, waste water

Abstract als PDF

Abstract: Kostenanalysen von Abwasserreinigungsanlagen dienen einerseits der Kosten- und Leistungstransparenz und andererseits stellen sie die Basis für Effizienz- und Effektivitätssteigerung dar. In dieser Arbeit wird der Frage nachgegangen, in welcher Qualität und Quantität Betriebsdaten dafür erforderlich sind. Aufgrund der gesetzlichen Anforderungen werden die erforderlichen technischen Betriebsdaten von Kläranlagen erfasst, deren Richtigkeit muss jedoch einer Überprüfung unterzogen werden. In dieser Arbeit wird eine Möglichkeit der groben Plausibilitätsprüfung anhand von Erfahrungswerten vorgestellt. Die wirtschaftlichen Betriebsdaten sind üblicherweise nicht für einzelne Teilprozesse verfügbar, weshalb ausführlich auf die erforderliche Detaillierung der Kostenrechnung und deren Prozessorientierung eingegangen wird. Nur bei einer entsprechenden Datentiefe werden Kostenanalysen wertvolle Einblicke und die Basis für mögliche Einsparungen liefern. Dem gegenüber steht der Mehraufwand in der Kostenrechnung, welcher in einem ausgewogenen Verhältnis zum erzielbaren Nutzen liegen muss. Diesem Widerspruch wird durch Anpassung des Prozessmodells an die Kläranlagengröße entgegengewirkt. Abschließend wird eine Kennzahlensystematik vorgestellt, mit Hilfe derer die Wirtschaftlichkeit aber auch die Wirksamkeit der einzelnen Prozesse einer Kläranlage überwacht werden können. Die Kennzahlen können auch als Basis für einen fachlichen Diskurs der Kläranlagenbetreiber untereinander herangezogen werden.

Keywords: Abwasserreinigung, Kosten, Kennzahlen, Benchmarking, Betriebsdaten

Abstract als PDF

Abstract: Based on calculations of discharges of N, P from households into waste water and on the detailed evaluation of data from 76 municipal waste water treatments plants this paper presents ranges of specific loads of inhabitants and population equivalents in the raw waste water. In addition data of these treatment plants have been evaluated in respect to the treatment efficiency for nitrogen and phosphorus (average reduction rates) in dependency of the design characteristic (with or without nitrification, denitrification or enhanced phosphorus removal). The results of the investigation show that the specific N and P loads from households in Austria lie within the range of 1.6 - 2.0 g P/(inhabitant.d) and 11 - 13 g N/(inhabitant.d). The specific contribution of industries to municipal waste water varies between 0.3 to 2.0 gP/(pe.d) and 0 to 13 g N/(pe.d) with average values of 1.3 g P/(pe.d) and 6.5 g N/(pe.d) (pe...population equivalent). As average values for municipal waste water (contributions from household and industry) this leads to specific influent loads of 1.5 g P/(pe.d) and 8.8 g N/(pe.d). Average treatment efficiencies of treatment plants are for instance 50 % nitrogen removal in treatment plants with nitrification and 80 % in treatment plants with nitrification/denitrification. For phosphorus a removal of about 85 % can be expected in case the treatment plant was designed for enhanced phosphorus removal. Finally a method for load estimations based on standard values as mentioned above was tested for the estimation of emission from municipal point sources of selected regions. Estimates based on this method for single treatment plants led to significant deviations from measured values, but for a group of more than about 10 treatment plants of a test region it was possible to produce reliable emission estimates which match well with measured data.

Keywords: Management plans, nitrogen, phosphorus, specific loads, treatment efficiency, waste water treatment

Abstract als PDF

Abstract: The costs for wastewater treatment with nitrification and phosphorus removal are not considerably higher than for carbon removal only, neither for larger WWTPs nor for small plants. In Austria, the investment costs of a municipal WWTP for nutrient removal by the activated sludge process of about 50,000 pe are of the order of 230 €/pe. The operating costs of such a plant are about 13 €/(pe.a) related to the actual mean load. The investment costs of small WWTPs with nitrification range from about 300 € per pe design capacity for a 1,500 pe plant to 800 €/pe for a 100 pe plant, while the operating costs range from approximately 30 to 60 €/(pe.a) related to the mean load. The most important cost factor are the personnel costs. Accordingly, a simple and yet reliable process design is of particular importance, especially for small WWTPs.

Keywords: Small Waste water treatment plants, Costs, Controlling, Cost efficiency

Abstract als PDF

Abstract: An Austrian research project focused on the development of process indicators for treatment plants with different process and operation modes. The whole treatment scheme was subdivided into 4 processes, i.e. mechanical pretreatment (Process 1), mechanical-biological waste water treatment (Process 2), sludge thickening and stabilisation (Process3) and further sludge treatment and disposal (Process 4). In order to get comparable process indicators it was necessary to subdivide the sample of 76 individual treatment plants all over Austria into 5 groups according to their mean organic load (COD) in the influent. The specific total yearly costs, the yearly operating costs and the yearly capital costs of the 4 processes have been related to the yearly average of the measured organic load expressed in COD (110 g COD/pe/d). The specific investment costs for the whole treatment plant and for Process 2 have been related to a calculated standard design capacity of the mechanical-biological part of the treatment plant expressed in COD. The capital costs of processes 1, 3 and 4 have been related to the design capacity of the treatment plant. For each group (related to the size of the plant) a benchmark band has been defined for the total yearly costs, the total yearly operational costs and the total yearly capital costs. For the operational costs of the Processes 1 to 4 one benchmark (€ per pe/year) has been defined for each group. In addition a theoretical cost reduction potential has been calculated. The cost efficiency in regard to water protection and some special sub-processes such as aeration and sludge dewatering has been analysed.

Keywords: Benchmarking, Controlling, Cost efficiency, Waste water treatment, Performance Indicators

Abstract als PDF

Abstract: Benchmarking für Abwasserreinigungsanlagen stellt ein Controllinginstrument dar, bei dem mehrere Anlagen kontinuierlich verglichen werden, um die besten der Branche zu eruieren. Das Wissen, welche Leistung zu welchen Kosten und in welcher Art und Weise erbracht werden kann (best practice), ermöglicht eine zielgerichtete Vorgangsweise bei der Optimierung einer Kläranlage. In der vorliegenden Arbeit erfolgt der Vergleich von Kläranlagen mit Hilfe definierter Prozesse. Vor dem Hintergrund, dass die vorgestellte Methode für eine große Anzahl von Kläranlagen (z.B. für alle österreichischen Kläranlagen) gelten soll, wurde die für einen Vergleich erforderliche Einteilung der Kläranlagen in Größengruppen, entsprechend den gesetzlichen, verfahrenstechnischen und kostenrechnerischen Gegebenheiten, vorgenommen. Auch der Detaillierungsgrad des jeweils verwendeten Prozessmodells wurde der Größengruppe angepasst. Um eine einheitliche Basis der kaufmännischen Daten garantieren zu können, muss die Kostenrechnung dem jeweiligen Prozessmodell angepasst werden. Da die Berechnung von spezifischen Kosten mit möglichst sensitiven Bezugsgrößen durchzuführen ist, wurden mehrere mögliche Bezugsgrößen mit Hilfe einer Bezugsgrößenanalyse statistisch untersucht. Eine dreistufige Plausibilitätsprüfung und die Entwicklung einer Benchmarking-Kennzahlensystematik, die in der vorliegenden Arbeit beschrieben werden, stellen wesentliche Elemente der Kläranlagen Benchmarkingmethode dar. Die vorgestellte Plausibilitätsprüfung soll eine möglichst rasche und wirksame Datenprüfung ermöglichen. Mit Hilfe des entwickelten Kennzahlensystems soll der Vergleich von Abwasserreinigungsanlagen auf eine rationale Basis gestellt werden und den fachlichen Diskurs in Form klar beschriebener Kennzahlen unterstützen. Die Definition der Begriffe Benchmarkanlage, Benchmark und Benchmarkbereich schließt die Arbeit ab.

Keywords: Abwasserreinigungsanlagen, Benchmarking, Controlling, Kostenoptimierung

Abstract als PDF

Abstract: Um der Forderung eines möglichst flexiblen Betriebes von Abwasserreinigungsanlagen gerecht werden zu können, müssen dem Betreiber weitgehende Eingriffsmöglichkeiten bei der Betriebsführung ermöglicht werden. Die Verfahrensoptimierung unter Betriebsbedingungen stellt, vor allem bei einer großen Anzahl an Einstellmöglichkeiten, ein zeitliches Problem dar und ist aufgrund der sich ändernden Einflussgrößen (Temperatur, Abwasserzusammensetzung,...) auch im Hinblick auf die Vergleichbarkeit der Ergebnisse mit großen Unsicherheiten behaftet. Es bietet sich die Optimierung mit Hilfe der dynamischen Simulation an. In diesem Beitrag wird die modelunterstützte Optimierung einer Anlage mit simultaner Nitrifikation-Denitrifikation am Beispiel der RKL Linz-Asten vorgestellt. Bei der Erweiterung der Kläranlage Linz-Asten wurde ein Planungskonzept gewählt, dass im Wesentlichen vier Verfahrensvarianten ermöglicht. Neben diesen grundsätzlichen Varianten ist es möglich, einen Anteil des vorgeklärten Abwassers direkt in die 2. Belebungsbeckengruppe einzuleiten. Neben der Entscheidung welche der Verfahrensvarianten die besten Resultate liefert, wurde auch untersucht, wie die Regler parametriert werden müssen um bei möglichst geringem Energieeinsatz eine optimale Reinigungsleistung zu erzielen.

Keywords: Dynamische Simulation, Nitrifikation, Denitrifikation, Stickstoffentfernung, Regelstrategien für Belebtschlammanlagen

Abstract als PDF

Abstract: Die Begriffe der mittleren Belastung und der Bemessungsbelastung sind klar definiert und werden demzufolge auch einheitlich verwendet. Dem gegenüber führt der Begriff der Auslastung immer wieder zu Diskussionen, unter anderem auch beim Benchmarkingprojekt. Die Auslastung einer Kläranlage ist weder in den ATV- noch in den ÖWAV Regelwerken zufrieden stellend definiert, weshalb in diesem Beitrag sowohl grundsätzliche Überlegungen zur Auslastung von Kläranlagen angestellt werden als auch ein Vorschlag für die Berechnung beschrieben wird. Für die Berechnung der Auslastung wird vorgeschlagen, den Quotienten aus maßgebender Belastung des Untersuchungsjahres und Bemessungsbelastung ausgedrückt in Prozent zu bilden. Grundsätzlich gelten für die Festlegung der maßgeblichen Belastung die gleichen Vorgaben wie für die Bemessungsbelastung, wobei der Betrachtungszeitraum auf das jeweilige Untersuchungsjahr eingeschränkt ist. Im Beitrag wird außerdem näher untersucht, inwiefern ein Perzentilwert als Näherungswert für die maßgebende Belastung des Untersuchungsjahres verwendet werden kann. Dabei hat sich gezeigt, dass die maßgebende Belastung des Untersuchungsjahres mit Hilfe des 85%-Wertes für alle Anlagentypen sehr gut charakterisiert werden kann.

Keywords: Belastung, Auslastung, 85%-Wert, Kennzahlen, Leistungsvergleich

Abstract als PDF

Abstract: Für die Erstellung von Stoffbilanzen, für Berichtspflichten und der gleichen mehr ist es bei unvollständiger Datenlage vielfach unumgänglich, die Schmutzfrachten in der Abwasserentsorgung abzuschätzen. Die vorliegende Arbeit geht der Frage nach, welche Kennwerte zur Abschätzung von CSB-, Stickstoff- und Phosphorfrachten in der kommunalen Abwasserentsorgung verwendet werden können und untersucht, wie groß der Fehler bei der Verwendung von "Faustzahlen" sein kann.

Ausgangspunkt war die zu erwartende Schmutzfrachtproduktion eines Einwohners aufgrund des Konsumverhaltens. Bei Kläranlagen mit sehr hohem Anteil an häuslichem Abwasser hat sich gezeigt, dass die aufgrund des Konsumverhaltens zu erwartenden Schmutzfrachten auch tatsächlich im Kläranlagenzulauf gemessen werden. Aufgrund des Verhältnisses von Einwohner zu Einwohnerwert konnte herausgearbeitet werden, welche Schmutzfrachten im Kläranlagenzulauf von einem Einwohner stammen und in welchem Schwankungsbereich die Abwässer von Industrie und Gewerbe üblicherweise liegen. Aufgrund der Reinigungsleistung der Kläranlagen, in Abhängigkeit des Reinigungszieles, kann dann von den Zulauffrachten auf die zu erwartenden Ablauffrachten geschlossen werden.

Die Kenntnis von typischen Kennwerten und des Schwankungsbereiches kann einerseits für die Quantifizierung der mittleren Belastung bzw. der mittleren Emissionen einer Kläranlage verwendet werden. Es ist andererseits auch möglich mit Hilfe dieser Kennwerte vorhandene Daten von Einzelanlagen einer groben Plausibilitätskontrolle zu unterziehen. Wie in diesem Falle vorgegangen werden kann, wird ebenfalls in dieser Arbeit vorgestellt.

Keywords: Schmutzfrachten, Nährstofffrachten, Plausibilitätskontrolle, Kläranlagendaten, Abwasserreinigung

Abstract als PDF

Abstract: Dynamic adaptation of the aerated volume to changing load conditions is essential to maximise the nitrogen removal performance and to minimise energy consumption. A control strategy is presented which provides optimum aerobic volume control (OAV-control concept) based on continuous in-line oxygen uptake monitoring. For ammonium concentrations below 1 mg/l the oxygen uptake rate shows a strong and almost linear dependency on the ammonium concentration. Therefore, the oxygen uptake rate is an ideal indicator for the nitrification performance in activated sludge systems. The OAV-control concept provides dynamic variation of the minimum aerobic volume required for complete nitrification and therefore maximises the denitrification performance. In-line oxygen uptake monitoring is carried out by controlling the oxygen concentration in a continuous aerated zone of the aeration tank and measuring the total air flow to the aeration tank. The total air flow to the aeration tank is directly proportional to the current oxygen uptake rate and can therefore be used as an indicator for the required aerobic volume. The instrumentation requirements for installation of the OAV-control are relatively low, oxygen sensors in the aeration tank and an on-line air flow measurement are needed. This enables individual control of aeration tanks operated in parallel at low investment costs. The OAV-control concept is installed at the WWTP Linz-Asten (1 Mio PE) and shows very good results. Full scale results are presented.

Abstract als PDF

Abstract: Für den Vergleich von Abwasserreinigungsanlagen wurde ein Prozessmodell entwickelt, das es erlaubt, Anlagen unterschiedlicher Verfahrens- und Betriebsweisen miteinander zu vergleichen, indem vier Prozesse (mechanische Vorreinigung, mechanische biologische Abwasserreinigung, Schlammeindickung und Stabilisierung und weitergehende Schlammbehandlung) untersucht werden. Um einen Vergleich der sehr heterogenen Stichprobe von 76 Anlagen durchführen zu können, war es erforderlich, die Anlagen entsprechend ihrer Größe in Gruppen einzuteilen. Um aussagekräftige Kennzahlen berechnen zu können, wurden die erhobenen Kosten mit möglichst sensitiven Bezugsgrößen verknüpft. Bei den Gesamtjahreskosten (= Summe der jährlichen Betriebs- und Kapitalkosten), bei den Gesamtkapitalkosten und den Gesamtbetriebskosten wurde je Gruppe ein Benchmarkbereich definiert. In diesen Bereichen wurden jene Anlagen Benchmark, welche den festgelegten Kriterien aus technischer Sicht entsprachen und deren spezifische Kosten innerhalb des ermittelten Benchmarkbereiches liegen. Bei den Betriebskosten der vier Prozesse wurde je Gruppe und Prozess genau eine Benchmarkanlage eruiert. Benchmark der Gruppe für den jeweiligen Prozess ist jene Anlage, welche die festgelegten Kriterien erfüllt und die geringsten spezifischen Kosten im jeweiligen Prozess aufweist. Für die Betriebskosten wurde außerdem ein theoretisches Einsparungspotential berechnet, das der Summe der Abweichungen der tatsächlichen Kosten vom festgelegten Benchmarkbereich entspricht. Bei der Untersuchung der Kosteneffizienz für den Gewässerschutz hat sich gezeigt, dass es keinen statistischen Zusammenhang zwischen den Betriebskosten und der Qualität der Reinigungsleistung gibt.

Keywords: Abwasserreinigungsanlagen, Benchmarking, Controlling, Kosteneffizienz

Abstract als PDF

Abstract: Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde den Prozessen Nitrifikation und Denitrifikation, aus dem Blickwinkel der Regelungstechnik für die Belüftung, besonderes Augenmerk geschenkt. Da mithilfe dieser Prozesse einerseits die Stickstoffentfernung maximiert und andererseits der Ammoniumgehalt im Ablauf der Kläranlage minimiert werden soll, liegt der Schluss nahe, die Belüftung nach dem Ammoniumgehalt zu regeln. Eine derartige Regelung ist theoretisch zwar sehr gut möglich, in der Praxis jedoch mit mehreren Problemen verbunden. In dieser Arbeit wurden daher vier verschiedene Regelungsstrategien der Belüftung vorgestellt, welche ausschließlich auf der Messung des Sauerstoffgehaltes basieren. Diese Regelsysteme wurden mit einem Computermodell durch dynamische Simulation getestet und mit einem Regelsystem nach dem Ammoniumgehalt verglichen. Zur Beurteilung der Regelsysteme wurden die Konzentrationen an Ammonium und Nitrat im Ablauf, die Stickstoffeliminierung sowie der dazu notwendige Sauerstoffeintrag herangezogen. Die fünf Regelstrategien wurden bei 15°C, 12°C und 8°C untersucht und auf deren Verhalten bei Stoßbelastung getestet. Das Ergebnis der Versuche zeigt, daß es mit allen vier Regelungsstrategien nach dem Sauerstoffgehalt möglich ist, ähnliche Ergebnisse zu erzielen wie mit einer Regelung nach dem Ammoniumgehalt.

Keywords: Abwasserreinigung, Regelungstechnik, Nitrifikation, Denitrifikation

Abstract als PDF