Département Gestion des eaux urbaines

Abwasserreinigungsanlagen (ARA) werden so gebaut, dass sie bei Trockenwetter das gesamte Abwasser behandeln. Bei Regenwetter wird aber so viel mehr Wasser in Regen- und Mischwasserkanalisationen abgeleitet, dass die Kapazitäten der ARA überschritten werden. Um stark verschmutze Regenabflüsse aufzufangen werden seit den 1970er Jahren Regenüberlaufbecken (RÜB) und Regenüberläufe (RÜ) gebaut, die verdünntes Mischabwasser zwischenspeichern oder direkt in Flüsse und Seen ableiten.

Diese Anlagen werden trotz heutiger technologischer Möglichkeiten aber aus verschiedenen Gründen oft nicht optimal betrieben:

• Zum Teil fehlen Messdaten über das Speicher- und Überlaufverhalten der Anlagen.
• Falls Messdaten vorhanden sind, fehlt oft das Verständnis im Umgang mit den Daten. So werden sie beispielsweise falsch protokolliert, oder nur für betriebliche Aspekte, wie z.B. Alarmmeldungen bei Funktionsstörungen, ausgewertet. Für einen effektiven Vollzug der Gewässerschutz-Vorgaben sollten aber nicht nur die Behörden wissen, ob die Anlagen gut oder weniger gut funktionieren, sondern die Daten für zukünftige Planungen auch aufbereitet und archiviert werden.
• Organisatorische Zuständigkeiten sind oft nicht eindeutig festgelegt, so dass ARAs zwar das Abwasser einer Gemeinde behandeln, aber nicht die RÜBs betreiben und deshalb die Leistung des RÜB nicht beeinflussen können.

Alle oben genannten Probleme deuten darauf hin, dass die Infrastruktur in vielen Gemeinden zwar bezahlt wurde, aber so betrieben wird, dass die mögliche Leistung nicht voll ausgeschöpft wird. Da in den nächsten Jahrzehnten zudem noch ca. 2 Mrd. CHF in ähnliche Anlagen investiert werden sollen, muss jetzt untersucht werden,  welche organisatorischen und politischen Veränderungen notwendig sind.

Das Ziel des POLAAR Projekts war es daher, ein besseres Verständnis für bestehende organisatorische und politische Gegebenheiten und möglichen Herausforderungen in der Schweizer Siedlungsentwässerungspraxis zu schaffen. Konkret haben wir deshalb untersucht welche Herausforderungen aus sozio‐technischer Sicht in Bezug auf die Entwicklung hin zu einer messdatenbasierten und integrierten Bewirtschaftung von Kanalnetz und ARA bestehen. Methodisch wurde diese Frage im Rahmen von drei einzelnen Untersuchungen bearbeitet.

Die wichtigsten Ergebnisse

Die erste Untersuchung befasst sich mit möglichen Herausforderungen bezüglich der Auswertung von Messdaten aus dem Kanalnetz (i.d.R. RÜB) durch kantonale Fachstellen in der Schweiz. Die Resultate einer vergleichenden Analyse basierend auf Interview‐Daten zeigen, dass in den meisten Schweizer Kantonen eine Vision für die messdatenbasierte Siedlungsentwässerung fehlt oder personelle Ressourcen für die Auswertung der Messdaten nicht ausreichen. (Stand der Daten: 2017).

In der zweiten Untersuchung haben wir einen konzeptionellen Ansatz entwickelt, um sozio‐technische Netzwerke im Kontext der Infrastrukturbewirtschaftung anzuwenden und beschreiben relevante methodische Analyse‐Konzepte. Der theoretische Ansatz wird am Bespiel eines ARA‐Einzugsgebiets in der Schweiz getestet, um das Zusammenspiel zwischen Akteuren und Infrastrukturelementen zu untersuchen. Anhand eines solchen empirischen sozio‐technischen Netzwerks kann z.B. herausgefunden werden, welche Anlagen bereits mit Messtechnik ausgerüstet sind oder wer auf die Messdaten zugreifen kann. So lassen sich weitere Herausforderungen identifizieren, wie beispielsweise die fehlende Möglichkeit zum Zugriff auf Messdaten bei gewissen Akteuren.

In der dritten Untersuchung wurde der sozio-technische Netzwerk Ansatz auf unterschiedliche ARA-Einzugsgebiete im Kanton Zürich angewendet. Im Rahmen von Interviews, Dokumentanalysen und einer Online‐Umfrage wurden Daten in drei ARA‐Einzugsgebieten im Kanton Zürich erhoben (2, 5 und 7 Gemeinden). Anhand einer statistischen Netzwerk‐Analyse konnte der Einfluss möglicher einzugsgebietsspezifische Gegebenheiten untersucht werden, wie z.B. die Organisationsform, der Zugang zu Messdaten und der Fortschritt in Bezug auf die messdatenbasierte und integrierte Bewirtschaftung von ARA und Kanalnetz.

Ausserdem wurde in enger Zusammenarbeit mit dem VSA eine empirische Untersuchung zum aktuellen der messdatenbasierten Bewirtschaftung von Kanalnetzen in der Schweiz durchgeführt. Unsere Ergebnisse (Stand 2017, nicht repräsentativ) deuten darauf hin, dass ein Defizit darin besteht, dass Messdaten hauptsächlich zur Betriebsoptimierung erhoben und nur selten als Planungsgrundlage verwendet oder zur Erfolgskontrolle an kantonale Behörden weitergeleitet werden. Ähnlich zu VSA-DSS sollte heute in ähnlicher Weise das Messdatenmanagement harmonisiert werden. Kanalnetzbetreiber und kantonale Behörden wünschen sich beide konkrete Zielvorgaben, entweder von kantonalen Fachstellen oder vom Bund. Interessanterweise entspricht diese den Schlussfolgerungen einer Masterarbeit, in der mit einem agentenbasierten Modell untersucht wurde, wie sich drei verschiedene Politikinstrumente auf den Einsatz von Sensoren in Regenwasserbehandlungsanlagen in der Schweiz auswirken. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass regulatorische Vorgaben eine effektive Stratgie sind.

Konkrete Empfehlungen für die Praxis

Basierend auf den erzielten Resultaten empfehlen wir 5 konkrete Strategien oder Massnahmen.

• Die Entwicklung hin zur optimalen Bewirtschaftung der Siedlungsentwässerungs-Infrastruktur auf der Ebene des ARA-Einzugsgebiets soll gefördert werden. Um den Betrieb, die Planung und die Bewirtschaftung von ARAs und Kanalnetzen auf technischer Ebene zusammenzuführen, müssen Akteure von der «ARA-Seite» und der «Kanalnetz»-Seite zusammenarbeiten.
• Um Messdaten effektiv zu nutzen, sollen die erforderlichen Ressourcen von den Betreibern eingefordert werden, sowie standardisierte Werkzeuge für das Messdatenmanagement bereitgestellt werden, zum Beispiel vonBehörden oder dem VSA, analog zum Datenmodell VSA-DSS (mini).
• Die integrierte Bewirtschaftung von ARA und Kanalnetz erfordert nicht nur eine koordinierte Steuerung technischer Infrastrukturelemente, sondern auch Integration auf Akteurs-Ebene, damit die entsprechende Akteure sich untereinander koordinieren. Deswegen sollte die Politikgestaltung auf die sozio-technischen Merkmale der ARA-Einzugsgebiete abgestimmt werden.
• Die messdatenbasierte Leistungskontrolle, oder auch „Monitoring und Reporting“, sollte bereits mit einfachen Leistungsindikatoren umgesetzt werden, auch wenn effektive, resp. „richtige“ Leistungskennzahlen für Kanalnetze heute noch Gegenstand der Forschung sind. International hat sich nämlich gezeigt hat, dass auch einfache Leistungsindikatoren, wie z.B. Tage mit Überlauf oder die Dauer von Entlastungen pro Jahr nützlich sind. Mögliche praxisnahe integrierte Leistungsindikatoren für Netz und ARA werden in den (inter)nationalen Regelwerken zur integrierten Bewirtschaftung sowie Selbstüberwachung und Eigenkontrolle vorgeschlagen.
• Um aus Fehlern in anderen Ländern bei der Umsetzung der messdaten-basierten Erfolgskontrolle zu lernen, sollte in den nächsten Jahren, in denen zum Beispiel die Europäische „Urban Wastewater Treatment Directive“ in den Nachbarländern umgesetzt werden wird, die internationale Zusammenarbeit verstärkt werden. Dies betrifft nicht nur technische Aspekte, sondern auch eine verbesserte Kommunkation über die Auswirkungen der grösseren Transparezn, insbesondere das Betriebsverhalten von RÜB und die gewollte periodische Einleitung von unbehandeltem Abwasser in die Umwelt. Beispielsweise wurden in Grossbritannien sehr kontroversen Diskussionen in der Öffentlichkeit und in der Politik über Mischwaserentlastungen geführt, die eine extrem stringente Gesetzgebung über Einleitungen aus Siedlungsgebieten bei Regen zur Folge hatten.