Grauwasser für die Landwirtschaft

„Die Wasserressourcen in der Union geraten zunehmend unter Druck, was zu Wasserknappheit und einer Verschlechterung der Wasserqualität führt. Insbesondere der Klimawandel, unvorhersehbare Wetterverhältnisse und Dürren tragen wesentlich dazu bei, den durch Stadtentwicklung und Landwirtschaft verursachten Druck auf die Süßwasserressourcen zu erhöhen.“ Dies schrieb die EU im Jahr 2020 in die Präambel der damals neuen Verordnung über Mindestanforderungen an die Wasserverwendung. Und im Absatz 29 dieser Verordnung 2020/741 hebt die EU hervor, dass das Aufbereiten und Wiederverwenden von behandeltem Abwasser hier ein großes Potenzial bietet.

Vor allem Landwirtinnen und Landwirte in südlichen Ländern sind an der Nutzung dieser Wasserquelle interessiert. Sie wird aber auch für das Begrünen von Anlagen, Dächern und Fassaden städtischer Hitzeinseln immer bedeutsamer. Interessant ist dabei, dass bei der Verwendung des aufbereiteten Abwassers zu Bewässerungszwecken auch eine Nachrüstung der Aufbereitungstechnik in Frage kommt, da kein separates Betriebswasserleitungssystem im Gebäude verlegt werden muss. Der Einsatz als Betriebswasser zur Spülung von Toiletten oder als Waschwasser wird in ersten Projekten bereits umgesetzt.

Die Firma Intewa aus Aachen bietet mit der Wasseraufbereitungsanlagen-Serie „Aqualoop“ eine komplette Serie von anschlussfertigen Anlagen an, die täglich von 300 bis fast 50 000 l Abwasser reinigen. Diese Anlagen können bereits existierenden Kleinkläranlagen nachgeschaltet werden.

Dazu wird das mit einer marktüblichen Kläranlage vorgereinigte Kleinkläranlagenablaufwasser meist über eine Tauchmotorpumpe in einen Bioreaktor gepumpt. Im Bioreaktor findet mithilfe von Bakterien ein stetiger steter biologischer Abbau statt. Der Einsatz dieses zusätzlichen Bioreaktors hat sich als notwendig erwiesen, da das Ablaufwasser der meisten Kläranlagen trotz biologischer Stufe und auch bei sehr guten Ablaufwerten für den nachgeschalteten Ultrafiltrationsprozess nicht immer ausreichend abgebaut ist. Ein sogenannter Direktfiltrationsprozess ist möglich, würde aber zu größerem Wartungsaufwand für die Membranreinigung führen.

Die Bakterien, die den Abbauprozess übernehmen, werden durch einen sich am Boden der Anlage befindenden Rohrdiffuser über ein Gebläse mit Sauerstoff versorgt. Das Ansiedeln der Bakterien geschieht auf vielen hundert Füllkörpern. Dabei handelt es sich um spezielle Schwebekörper aus Kunststoff mit einer großen Oberfläche. Eine ebenfalls am Boden befindliche Schlammpumpe entfernt periodisch entstehende Sedimente. Im Bioreaktor befinden sich zudem Membranstationen, die das Kleinkläranlagenablaufwasser in den Klarwasserspeicher mittels Ultrafiltration filtern. Aufgrund der geringen Membranporenweite von 0,02 µm werden Partikel, Bakterien und sogar Viren zurückgehalten. Die Membranen werden periodisch durch Rückspülung und Luftblasen gereinigt.

Das saubere, hygienisch aufbereitete Betriebswasser wird schließlich von Druckerhöhungssystemen zu den Verbrauchern gepumpt und für die Bewässerung oder als Betriebswasser verwendet. Zur Erzielung größtmöglicher Sicherheit durchläuft das bereits ultrafiltrierte Betriebswasser als letzte Stufe noch eine UV-Behandlung. Zum Schutz der Druckerhöhungsanlage wird zudem ein Ansaugfilter installiert. Anfallende Druckspitzen fängt das Ausdehnungsgefäß ab.

Recyceltes Wasser – unabhängig vom Niederschlag

Idealerweise werden diese Anlagen dort eingesetzt, wo bereits eine Kläranlage mit entsprechenden Ablaufqualitäten existiert. Ein großer Vorteil dieser Anlagen gegenüber Regenwassernutzungsanlagen ist, dass sie unabhängig von Dachflächen und Niederschlagsbedingungen sind, somit keinen starken Schwankungen unterliegen und nur kleine Speichervolumina benötigen. Im Vergleich zu Grauwasser-Recyclingsystemen liefern die Anlagen mindestens doppelt so viel Wasser, da auch Waschmaschinen-, Küchen- und Schwarzwasser komplett mit eingeleitet wird.

Ein besonderes Augenmerk ist auf die Ablaufwasserqualität der vorgeschalteten Kleinkläranlage zu legen, da sonst von einem erhöhten Wartungsaufwand auszugehen ist. Ein Beispiel: Nach den Mindestanforderungen der Abwasserverordnung Nordrhein-Westfalen dürfen Kläranlagen der Größenklasse C die Ablaufwerte von Kleinkläranlagen 150 mg/l CSB sowie 40 mg/l BSB5 nicht überschreiten.

Weniger Gebühren

Durch die Wasseraufbereitungsanlagen lassen sich auch Kosten für Trinkwasser einsparen. Die Anlagen amortisieren sich bei einem Trinkwasserpreis ab etwa 3 €/m³ innerhalb weniger Jahre. Das trifft beispielsweise auf Länder wie Deutschland, Luxemburg, Portugal oder Tunesien zu.

Wird das gereinigte Abwasser zum Bewässern genutzt, werden zudem Abwassergebühren eingespart, da es ja nicht mehr in einen Kanal abgeführt wird. Können sowohl die Trinkwasser- als auch die Abwassergebühren eingespart werden, wie dies oftmals bei der Nutzung als Betriebswasser innerhalb eines Gebäudes der Fall ist, wird durch die doppelte Nutzung auch doppelt finanzieller Gewinn erzielt. In Deutschland, Luxemburg, Portugal und Tunesien beispielsweise liegen diese Gebühren zusammen bereits bei über 6,00 €/m³. Je nach Wasserpreis und Größe des Systems können sich inzwischen sehr kurze Amortisationszeiten von unter sechs Jahren ergeben.

Keime und Viren entfernen

Durch den besonderen Aufbereitungsprozess, der sowohl einen biologischen Abbau als auch eine Ultrafiltration mit 0,02 µm Porenweite beinhaltet, liefern die Anlagen eine hervorragende Wasserqualität, die höchsten Standards entspricht. Im Vergleich zu anderen Verfahren werden auch Keime und Viren zurückgehalten. Die Aqualoop-Systeme sind 2019 von der US-amerikanischen Produktprüfungs-, Inspektions- und Zertifizierungsorganisation National Sanitation Foundation (NSF) mit Hauptsitz in Ann Arbor, Michigan, als erste und bislang einzige Systeme weltweit nach dem NSF-Standard „Class C“ für Grauwasser zertifiziert worden.

Bereits 2014 hat das Prüfinstitut für Abwassertechnik GmbH, kurz PIA, mit Sitz in Aachen, das Grauwasserrecyclingsystem für die Nutzung zur Sprühbewässerung für die EU nach dem British Standard zertifiziert.

Für die Aufbereitung von Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen liegt bislang zwar keine Zertifizierung vor. Die erzielbaren Ablaufqualitäten erfüllen aber durch die Kombination „Zweitbehandlung, Filtration und Desinfektion“ die Güteklasse A nach der EU-Verordnung über die Mindestanforderungen an Wasserwiederverwendung von 2020. Bei Erzielung der höchsten Güteklasse dieser Verordnung kann das aufbereitete Wasser mit allen Bewässerungsmethoden und für die Bewässerung aller Nahrungsmittelpflanzen und Hackfrüchte, deren essbarer Teil unmittelbar mit dem aufbereitetem Wasser in Kontakt kommt, verwendet werden.

Planung und Installation

Die Dimensionierung eines Kleinkläranlagenablaufwasser-Recyclingsystems richtet sich nach dem Tagesbedarf und Tagesertrag. Inzwischen bietet Intewa eine Serie von vorgefertigten Systemen von 300 bis 48 600 l Aufbereitungsvolumen täglich an. Die vorgefertigten Systeme lassen sich sehr schnell und sicher planen und ermöglichen eine unkomplizierte Montage, die durch Fachkräfte zügig vorgenommen werden kann.

Beispiel Kroatien

In der Nähe des wasserreichen Nationalparks Plitvička Jereza, dem Nationalpark Plitvicer Seen in der Mitte Kroatiens, hat Intewa in Zusammenarbeit mit seinem kroatischen Vertriebspartner Asio drei neue Pensionen für Saisonarbeitskräfte errichtet. Aufgrund der abgelegenen Region sind alle Pensionen mit einer eigenen Kleinkläranlage ausgestattet. Um Trinkwasser einzusparen, wurde deren Ablaufwasser mit der Aqualoop-Technik seit 2023 soweit zusätzlich aufbereitet, dass es nun für die Bewässerung wieder verwendet oder bedenkenlos versickert werden kann.

Zusammenfassung und Ausblick

Die Bedeutsamkeit und das zukunftsweisende Potenzial, das Ablaufwasser von Kläranlagen für eine weitere Nutzung insbesondere in der landwirtschaftlichen Bewässerung hat, aber auch für die innerstädtische Bewässerung der Begrünung sowie für die Betriebswassernutzung wieder aufzubereiten, sind inzwischen anerkannt. Mit der EU-Verordnung 2020/741 ist eine wertvolle Basis für die Umsetzung in der Praxis geschaffen worden. Mit einer neuen Serie an anschlussfertigen Systemen zeigt der Wasserexperte Intewa aus Aachen, dass diese Form der Wasserwiederverwendung technologisch inzwischen höchstes Niveau für die Bewässerung erzielt hat und sich sogar gut für eine Nachrüstung eignet. Die Systeme verfügen über eine automatische Reinigung, Browser basierte Steuerung und Fernwartung und können so weltweit online bequem und unkompliziert betrieben werden. Dies reduziert die Kosten für den Unterhalt und garantiert die Funktionssicherheit und die daraus resultierende, zertifizierte und höchsten Standards entsprechende Qualität des aufbereiteten Wassers.