Innovative Abwasserinfrastruktur aufbauen: Im künftigen Wohnviertel Jenfelder Au bilden getrennte Abwasserleitungen die Basis für ein nachhaltiges Versorgungssystem.

Bild: Bauhaus-Universität Weimar

Smart Water & Resources Abwasser – zu wertvoll für eine Leitung

06.02.2015

Alles geht ins gleiche Rohr – das war schon zu Zeiten der Römer so. Alles Abwasser fließt komplett über dieselbe Leitung ab. Die sich abzeichnenden Veränderungen fordern ein Umdenken.

Wasserversorgung und Abwasserbeseitigung sind hierzulande bestens organisiert, die Infrastruktur ist gut entwickelt – insbesondere im weltweiten Vergleich. Ein Grund, sich auf dem Erreichten auszuruhen, besteht dennoch nicht. „Die bestehende Infrastruktur entspricht nicht überall den Erfordernissen“, meint Peter Gebhart vom VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) in Frankfurt. Klimatische und soziographische Veränderungen fordern ein Umdenken und Anpassungen in Richtung intelligenter und multifunktioneller Infrastruktursysteme. Entsprechende Forschungstätigkeiten werden vom BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung) gefördert.

Das System muss zunehmend starken Regen aufnehmen. Eine ausreichend dimensionierte Infrastruktur ist da notwendig. Andererseits ist in vielen Gebieten, insbesondere im ländlichen Raum, ein Bevölkerungsrückgang zu verzeichnen. Und auch in Städten ist der Wasserverbrauch laut Statistiken der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA) rückläufig. Das gilt für den absoluten Verbrauch einer Stadt ebenso wie für den statistisch errechneten Pro-Kopf-Verbrauch der Einwohner.

Dabei stellt sich die Frage, wer in Zukunft das bezahlen soll, was an Infrastruktur vorgehalten werden muss. Nach derzeitigem Stand entsprechen die Reinvestitionen in die Wasser- und Abwasserversorgung nicht den Abschreibungen, stellt Prof. Jörg Londong fest. „Wenn es so weitergeht“, meint Londong, „kommt es zu einem Investitionsstau, der bei künftigen Generationen zu erheblichen Mehrbelastungen führen wird.“

Getrennte Abwasserleitungen

Wie ein nachhaltiges Versorgungssystem aussehen könnte, wird in ein paar Jahren im Hamburger Stadtteil Jenfeld zu besichtigen sein. Auf einem ehemaligen Kasernengelände entstehen 770 neue Wohneinheiten. Im Stadtquartier Jenfelder Au soll ein ganzheitliches, innovatives Entwässerungs- und Energiegewinnungskonzept Realität werden. Kernstück der Innovation ist die Trennung des Abwassers. Das der Toiletten, sogenanntes Schwarzwasser, wird von sonstigem häuslichen Abwasser, Grauwasser genannt, getrennt abgeleitet. Forschungsprojekte der Bauhaus-Universität Weimar begleiten den Aufbau des neuen Wohnquartiers. Gefördert wird das Projekt auch vom BMBF.

Biomasse-Anteile im Schwarzwasser werden zusammen mit anderen Bioabfällen vergärt. Ein Blockheizkraftwerk verwandelt das entstehende Biogas in Strom und Wärme für das Quartier. Das Grauwasser aus Küche und Bad wird vor Ort gereinigt und als Brauchwasser in den Kreislauf zurückgeführt. Regenwasser fließt nicht direkt in die Kanalisation, sondern zunächst in einen Teich, wo es verdunstet oder einen Bach speist. Erprobt wird auch das Eliminieren von Antibiotika aus dem Schwarzwasser. Aus Gärresten soll durch spezielle Verfahren Phosphor gewonnen werden, was als Düngemittel wieder Verwendung findet.

Eine Trennung des Abwassers ließe sich auch auf bestehende Gebäude ausweiten. An der Bauhaus-Universität Weimar haben Wissenschaftler ein Verfahren entwickelt, bei dem zwei kunststoffgetränkte Strümpfe in eine bestehende Leitung geschoben werden und dort verkleben. Aus einem Rohr werden zwei. „Man kann aus dem alten System ein Trennsystem machen“, bestätigt Londong.

Geschlossene Kreisläufe

In der Industrie ist man mit der Aufbereitung des Abwassers und insbesondere seiner stofflichen und energetischen Nutzung nach Meinung von Peter Gebhart vom VDMA schon weiter als in den Kommunen. Da ist bei Projektanforderungen bereits häufig von „Zero Liquid Discharge“ die Rede – von geschlossenen Kreisläufen innerhalb eines Betriebes. Wertstoffe werden aus dem Abwasser herausgefiltert und in den Produktionskreislauf ebenso zurückgeführt wie das Brauchwasser. Es fällt kein Abwasser mehr an, das ins Kanalsystem geleitet werden muss.

Die abwasserfreie Produktion verlangt viel technisches Know-how. Auf diesem Gebiet wird auch mit Förderung des BMBF geforscht. Deutsche Unternehmen produzieren Hightech-Komponenten und -Anlagen in hohem Maße für den Export. Oft sind die Auflagen der Kommunen und des Staates in anderen Ländern strenger als in Deutschland.

In Tschechien zum Beispiel unterhält die Firma TE Connectivity in der Nähe von Brno eine Produktionsanlage für Steckverbindungen und Kabelstränge für die Automobilindustrie. Neben Spritzgussmaschinen ist dort auch eine große Bandgalvanik in Betrieb. Das Unternehmen Antech-Gütling Wassertechnologie aus Fellbach hat hier die Abwasseranlage so umgebaut und erweitert, dass Abwasser auf ein Minimum reduziert wird und mittels Elektrolyse und weiterer Verfahren die Metalle Nickel, Silber und Gold gewonnen werden. Die Recyclingquote von Silber und Gold beträgt fast 100 Prozent; das behandelte Abwasser wird komplett in die Produktion zurückgeführt.

Eine ähnliche Ausgangslage stellt sich in einer Produktionsanlage eines Automobilherstellers in St. Petersburg in Russland dar. Die lokal geltenden Grenzwerte für das behandelte Abwasser sind teils strenger als in Deutschland. EnviroChemie in Rossdorf entwickelte ein Konzept für die Behandlung der Produktions- und Sanitärabwässer, um die strengen Grenz­werte sicher einzuhalten. Nach Umsetzung der konzipierten weitergehenden Behandlung aus Vorbehandlung, Membrantechnologien und mehrstufiger Filtration können die geforderten Grenzwerte bezüglich der Parameter Zink, Kupfer, Nickel, Kohlenwasserstoffe sowie anionische und nichtionische Tenside unterschritten werden. Die Stoffe im Sanitärwasser gelangen als Nährstoffe, etwa in Form von Stickstoff und Phosphor, in die Düngung.

Gebhart sieht einen weiteren Trend: „Die Bedeutung der Prozessautomatisierung in Wasser- und Abwassertechnik wird weiter zunehmen“, ist er sich sicher. Die Wasserwirtschaft wird sich durch Klimawandel und Wasserverknappung wandeln. „Ein wesentliches Element zum Erreichen von Zielen wie Steigerung von Effizienz und Betriebssicherheit ist die Prozess­automatisierung“, sagt Gebhart. Zur Optimierung der Prozessführung müssen seiner Meinung nach zunehmend Assistenz- und Simulationssysteme eingesetzt werden, die in Prozessleitsysteme integriert sind.

Aufforderung an die Politik

Beispiele für das Know-how einheimischer Firmen zur nachhaltigen Wasserwirtschaft gibt es viele. Im kommunalen Bereich sind Beispiele wie die Jenfelder Au aber noch rar – das sollte sich ändern. „Ich würde sagen, wir machen es der Industrie gleich und werfen nicht weg, was noch verwertbar ist“, schlägt Londong vor. „Abwasser hat einen Wert: Wärme, organische Inhaltsstoffe, man kann Gas und Dünger gewinnen.“

Von einer Trennung des Abwassers und der Gewinnung von Wert- und Inhaltsstoffen sind wir in Deutschland indes noch entfernt. Londong hat da bereits konkrete Vorschläge für eine Gesetzesänderung: „Bei festem Abfall gilt das Kreislaufwirtschaftsgesetz“, gibt er zu bedenken, „da ist eine Hierarchie vorgegeben: vermeiden, verwerten, beseitigen. Man darf nur wegwerfen, was man nicht mehr nutzen kann. Wenn man das Gesetz ändern würde, es auf Abwasser erweitert und Übergangsfristen festlegt, wäre das Problem gelöst.“

Weitere Informationen

Pilotprojekt „Kopplung von regenerativer Energiegewinnung mit innovativer Stadtentwässerung“: www.kreis-jenfeld.de

Forschungsprojekt Inis (Intelligente und multifunktionelle Infrastruktursysteme für eine zukunftsfähige Wasserversorgung und Abwasserentsorgung): www.fona.de/de/9817

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft: http://de.dwa.de/thema-abwasser.html

VDMA Wasser- und Abwassertechnik: www.waterwastewatertechnology.info

Projekte der Uni Weimar: http://goo.gl/PkZEys

Bildergalerie

  • Peter Gebhart, Verfahrenstechnische Maschinen und Apparate, Fachabteilung Wasser- und Abwassertechnik im VDMA: „Für die notwendige gezielte Rückgewinnung von Wasser und Wertstoffen müssen bereits bestehende Konzepte und Technologien ständig an sich ändernde Rahmenbedingungen angepasst werden.“

    Bild: Peter Gebhart

  • Problemstoffe im Abwasser: Anlage zum anaeroben Abbau von Arzneimitteln aus Schwarzwasser an der Bauhaus-Universität Weimar.

    Bild: Bauhaus-Universität Weimar

  • Der Hamburg Water Cycle: Häusliche Abwässer werden in Schwarzwasser und Grauwasser getrennt und entsprechend ihrer weiteren Verwertung aufbereitet.

    Bild: Hamburg Wasser, Bauhaus-Universität Weimar

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