Wärmerückgewinnung aus - Eawag-Empa Library / Empa-Eawag ...

Die Abwassertemperatur variiert auch saisonal zwischen rund 20 °C in den Sommermonaten und
10 °C bis 15 °C in den kalten Wintermonaten (Abbildung 30 links). Auch hier ist deutlich zu
sehen, dass die Ablaufwerte im Allgemeinen über den Werten im Zulauf liegen. Interessant ist,
dass die Temperaturen im Herbst, in einer Zeit, die bereits in der Heizperiode liegt, erst sehr spät
unter 15 °C absinken. An einigen kalten Tagen fällt die Temperatur bis auf 10 °C ab, und es
muss berücksichtigt werden, dass sich diese tiefen Temperaturen auf die biologischen Prozesse
in der Kläranlage auswirken können.
Abbildung 30 (rechts) zeigt die gemessenen Tagesmittelwerte der Zulauftemperatur der
Kläranlage Werdhölzli in Zürich für Januar und Februar 2002, aufgetragen gegen die
Aussenlufttemperatur. Für die tiefsten Aussenlufttemperaturen liegt die Zulauftemperatur im
Tagesmittel bei ca. 13,5 °C. Die eingezeichnete flache Gerade charakterisiert
Trockenwetterwerte. Sie zeigt, dass die Temperatur der Aussenluft die des Abwasser nur wenig
beeinflusst. Bei den Punkten in der rechten unteren Hälfte des Bildes handelt es sich um Daten,
für die der Zufluss zur Kläranlage erhöht war. Die tiefsten Werte der Zulauftemperatur in diesen
Wintermonaten lagen bei ca. 11 °C. Sie sind primär auf Niederschläge oder Schmelzwasser
zurückzuführen.
10.3 Begrenzungen für die Abwasserenergienutzung vor der Kläranlage
Durch die Wärmenutzung aus der Kanalisation darf die Abwassertemperatur nicht unbeschränkt
abgesenkt werden, denn die Reinigungsleistung einer nachfolgenden Kläranlage ist
temperaturabhängig. In der schweizerischen Gewässerschutzverordnung [14] sind
Minimalanforderungen an die Reinigungsleistung festgelegt, z.B. die, dass das Tagesmittel der
Konzentration für Ammonium im Ablauf auf unter 2 mgNH4-N/L reduziert werden muss. Es stellt
sich also die Frage, um wie viel Grad das Abwasser ohne Beeinträchtigung des
Kläranlagenbetriebs abgekühlt werden darf [27].
Für eine korrekt dimensionierte und betriebene Kläranlage ergeben sich normalerweise keine
Probleme betreffend Reinigungsleistung, wenn die Dimensionierungstemperatur durch die
Wärmeentnahme nicht unterschritten wird und wenn die folgenden Kriterien beachtet werden:
• Falls die durch eine Wärmeentnahme aus einem Kanalisations-Teilstrang resultierende
Temperatur im Kläranlagenzulauf im Durchschnitt der Wintermonate Dezember, Januar und
Februar 10 °C nicht unterschreitet und die resultierende Abkühlung im Kläranlagenzulauf ≤ 0,5
K ist (entspricht dem langjährigen periodenbezogenen Schwankungsbereich), ist die
Wärmeentnahme ohne detaillierte Untersuchungen zulässig.
• Falls die im vorhergehenden Punkt aufgeführten Bedingungen nicht erfüllt sind, muss eine
detaillierte Überprüfung des Einflusses auf den Kläranlagenbetrieb unter Berücksichtigung der
Dimensionierungstemperatur erfolgen. Anhand der Überprüfung kann entschieden werden, ob
die Reinigungsleistung der Kläranlage durch die geplante Wärmeentnahme nicht
beeinträchtigt wird und ob die Wärmeentnahme zulässig ist. Dabei müssen die
Einleitbedingungen in die Gewässer, insbesondere für Ammonium und Nitrit erfüllt werden
können.
• Bei der Erteilung einer Gewässerschutzrechtlichen Bewilligung sind bestehende und geplante
Wärmeentnahmen im gleichen Kanalisationsnetz vor der Kläranlage zu berücksichtigen
(Kumulierung der Abkühlungen bis zum Kläranlagenzulauf). Dabei gilt für die Wärmenutzer
das Prinzip „first come - first serve“.
Falls tiefe Abwassertemperaturen für den Betrieb der Kläranlage ein Problem darstellen, kann
eine in der Kanalisation installierte Wärmenutzungsanlage von der Kläranlage aus zeitweilig
abgestellt werden, entweder manuell oder gesteuert über die Zulauftemperatur der Kläranlage.
Dies kann meist problemlos geschehen, denn fast überall wird für die Abdeckung von
Wärmebedarfsspitzen an den kältesten Wintertagen zusätzlich zur Wärmepumpe ein Gas- oder
Ölheizkessel eingesetzt, d.h. die Wärmepumpen-Anlage wird bivalent ausgelegt. Damit kann die
58/62