Wasser in Abfallströmen: Wiederverwendung von Abwasser, Regenwasser und Gärrest

Wasser, das in Abwasser, Niederschlagswasser und Industrieabfällen enthalten ist, kann zurückgewonnen und wiederverwendet werden, und Technologien wie Ultrafiltration oder Umkehrosmose ermöglichen es, aus gereinigtem Abwasser Wasser von trinkwasserähnlicher Qualität zu gewinnen; dies erfordert jedoch Energie, Regulierung und gesellschaftliche Akzeptanz. Das Thema wird zunehmend mit der Abfallwirtschaft verknüpft, weil dieselben Anlagen (Kläranlagen, Biogasanlagen) zugleich Quelle von Energie, Düngemitteln und Wasser sind.

Wasserquellen in Abfallströmen

Kommunales Abwasser

Das ist die naheliegendste Quelle. Nach der Reinigung kann das Wasser zur Bewässerung von Grünflächen, zur Straßenreinigung und zur Kühlung in der Industrie dienen, nach weitergehender Aufbereitung auch zu Trinkzwecken. Beispiele für die direkte oder indirekte Wiederverwendung zum Trinken sind Singapur (NEWater) und Windhuk in Namibia, wo Abwasser seit vielen Jahrzehnten zu Trinkwasserqualität aufbereitet wird. Israel gilt als Vorreiter beim Wasserrecycling und nutzt über 80% des gereinigten kommunalen Abwassers erneut, vor allem in der Landwirtschaft (der Wert hängt vom Jahr und von der Berechnungsmethode ab).

Industrieabfälle

Die Lebensmittelindustrie (Brauereien, Molkereien, Fleischbetriebe) verbraucht viel Wasser für Reinigung und Kühlung. Geschlossene Wasserkreisläufe ermöglichen es, die Frischwasserentnahme zu begrenzen, und Abwasser mit hohem Gehalt an organischer Substanz kann zugleich eine Biogasanlage speisen.

Niederschlagswasser

Regenwasser, das von undurchlässigen Flächen abfließt, gelangt üblicherweise in die Kanalisation. Rückhaltebecken, Regengärten und durchlässige Beläge ermöglichen es, es lokal zurückzuhalten. Das nationale Förderprogramm „Moja Woda“ (NFOŚiGW) unterstützt häusliche Rückhaltesysteme; Einzelheiten zum Antragsverfahren und zu den Bedingungen sind den aktuellen Mitteilungen des Programms zu entnehmen.

Warum das wichtig ist

Laut UN-Berichten wird die Zahl der Menschen, die in Gebieten mit zeitweiligem Wassermangel leben, steigen, und die Landwirtschaft ist für ca. 70% der weltweiten Süßwasserentnahme verantwortlich (FAO-Daten). Die Wasserrückgewinnung kann den Druck auf die Ressourcen verringern, ersetzt aber nicht das Wassersparen.

Rückgewinnungstechnologien

Konventionelle Kläranlagen haben drei Stufen: die mechanische (Rechen, Sandfänge, Absetzbecken), die biologische (Belebtschlamm, Tropfkörper) und die chemische (Phosphorfällung, Desinfektion). Die vierte Stufe umfasst Membrantechnologien: Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose, die feine Partikel und Krankheitserreger (Ultrafiltration) sowie gelöste Verbindungen (Nanofiltration und Umkehrosmose) entfernen. Nachteile sind die Energiekosten und die Notwendigkeit, das Konzentrat aus Salzen und Verunreinigungen zu entsorgen. Ebenso verbraucht die Meerwasserentsalzung mittels Umkehrosmose in der Größenordnung von einigen kWh je Kubikmeter, und die Energie kann aus Biogas oder anderen erneuerbaren Quellen stammen.

Gärrest und Wasser

Flüssiger Gärrest aus Biogasanlagen besteht zu über 90% aus Wasser, enthält aber auch Düngerbestandteile (Stickstoff, Phosphor, Kalium), sodass seine Hauptverwendung die Düngung ist und nicht die Wasserrückgewinnung. Die mechanische Separation liefert eine feste und eine flüssige Fraktion; Wasser aus der weiteren Aufbereitung (z. B. Ammoniakstrippung, Membranen) kann in den Prozess zurückgeführt oder zur Bewässerung genutzt werden. Die Technologien beschreibt der Beitrag Separation von Gärrest, die Entfernung von Ammoniak aus Gärrest der Beitrag Ammoniakstrippung aus Gärrest. Der Wassergehalt in Substraten und sein Einfluss auf den Prozess sind wiederum im Beitrag über die Trockensubstanz beschrieben (TS und VS in BMP-Untersuchungen).

Nutzen und Hindernisse

• Umwelt: Eine weitergehende Reinigung begrenzt die Eutrophierung von Flüssen und Seen; geringere Entnahmen erhalten die biologischen Abflüsse.
• Wirtschaft: Geschlossene Kreisläufe senken die Wasser- und Abwasserkosten, und die Retention verringert die Kosten der Regenwasserkanalisation und von Hochwasserschäden.
• Hindernisse: Investitions- und Energiekosten, fehlende rechtliche Rahmen in einigen Ländern, begrenzte gesellschaftliche Akzeptanz für die Wiederverwendung von Trinkwasser.

Die Wasserrückgewinnung ist somit ein Element der Kreislaufwirtschaft, das die Rückgewinnung von Energie und Rohstoffen aus Abfällen ergänzt.

Schlussfolgerung für Biogasanlagen

Biogasanlagen sind einer der Orte, an denen Wasser und Abfälle am unmittelbarsten aufeinandertreffen: Flüssige Substrate liefern dem Prozess Wasser, und der Gärrest führt es ab. Bei der Planung einer Anlage lohnt es sich daher, das Wasser zu bilanzieren: wie viel mit dem Substrat eingetragen wird, wie viel verdunstet, wie viel die Anlage mit dem Gärrest verlässt und wie es verwertet werden kann. Eine solche Bilanz hilft, überhöhte Kosten für die Gärrestlagerung zu vermeiden und die Separation zu planen.

Zu bedenken ist auch, dass die Wiederverwendung gereinigten Abwassers in der Landwirtschaft und Industrie unter polnischen Bedingungen die Einhaltung nationaler und EU-rechtlicher Vorschriften über die Wasserqualität für solche Zwecke erfordert, was vor der Projektierung zu prüfen ist.