Wassermanagement: Für optimierte Wassernutzung, Wasser-Wiederverwendung und Integration mit Energiemanagement
Intelligente Konzepte zur Reinigung und zur Verteilung von Wasser sind mehr denn je gefragt. Um die Versorgung der verschiedenen Sektoren, in denen wir Wasser benötigen (privater Sektor, Landwirtschaft, Industrie), auch in Zeiten einer durch den Klimawandel verschärften Wasserknappheit sicherzustellen, setzt das Fraunhofer IGB auf ein semi-zentrales Wasser- und Abwassermanagement, das im Sinne des Nexus-Ansatzes mit einem entsprechenden Energie- und Nährstoffmanagement verknüpft ist. Dabei berücksichtigen wir auch geographische und klimatische Gegebenheiten, etwa jahreszeitlich bedingten Wassermangel in ariden und semi-ariden Gebieten.
Integrativer Ansatz und Vorteile:
- Kostengünstige Lösungen des Wassermanagements
- Semi-zentrale Aufbereitung von Abwasserströmen
- Resilienz durch Kopplung mit Abfallwirtschaftskonzepten, Energieversorgung aus regenerierbaren Quellen und zukunftsweisender Gebäudetechnik
- Digitalisierung mithilfe intelligenter Sensornetzwerke
- Prozess- und Abwasser als Quelle für Rohstoffe und Energie
- Abbau der organischen Substanz durch biologische Verfahren
- Stoffliche und energetische Nutzung organischer Fracht
- Rückgewinnung von Nährstoffen
Anwendungen
Die Wassermanagement-Konzepte entwickeln wir gleichermaßen für ländliche Regionen oder urbane Gebiete (Neubaugebiete, Stadtteile mit Sanierungsbedarf) sowie für Freizeitressorts, Touristikzentren und Hotelkomplexe. Das System kommt vor allem überall dort zum Tragen, wo noch keine Wasserinfrastruktur mit Kanalisationsnetz und Zentralkläranlage vorhanden ist. Oder dort, wo die Altinfrastruktur an neue Herausforderungen, die sich durch Klimawandel oder Wegzug der Bevölkerung ergeben, nicht mehr angepasst werden kann.
Möglichkeiten oxidativer und elektrolytischer Verfahren: Eliminierung von Spurenschadstoffen, Fällung und Entsalzung
Die Aufbereitung von Roh- und Prozesswasser steht vor neuen Herausforderungen. Die Verschmutzungen der Vergangenheit wirken sich heute auf die natürlichen Wasserquellen, Oberflächengewässer und Grundwasser, aus. Prozesswässer, die nur ungenügend aufbereitet in Gewässer eingeleitet werden, führen zu langfristigen Schäden, denen dann später mit großem Aufwand begegnet werden muss. Die Anreicherung von Pflanzenschutzmitteln und Pharmazeutika in Flüssen, Seen und Grundwasser ist hierfür ein Beispiel.
Mit oxidativen und elektrolytischen Verfahren ist es möglich, auch schwer abbaubare, gelöste Kontaminationen oder Schadstoffe entweder direkt zu oxidieren oder über Hydroxid-Flocken zu fällen. Mit neuen am IGB entwickelten Technologien entstehen nur durch die Behandlung mit Strom (Elektrolyse) oder durch energiereiche UV-Strahlung (Photolyse) reaktive Hydroxylradikale, welche die organischen Moleküle zu abbaubaren Verbindungen bzw. vollständig zu Kohlenstoffdioxid oxidieren – ohne Zugabe von Chemikalien. Hierfür stehen mehrere Versuchsaufbauten für kontinuierliche und diskontinuierliche Versuche sowie mobile Anlagen für Untersuchungen vor Ort zur Verfügung.
Generell bringen diese Verfahren einzeln und in Kombination folgende Vorteile:
- Vollständige Mineralisierung möglich
- Keine Aufsalzung – Kreislaufführung möglich
- Keine Desinfektionsnebenprodukte – insbesondere keine halogenierten Verbindungen
- Keine oder geringe Schlammbildung
- Hygienisch einwandfreies Ablaufwasser
- Robuster Prozess – Einleitungskriterien dauerhaft sicher erreichbar
- Schnelle Verfügbarkeit – Standby-Betrieb möglich
- Geeignet für schwankende Abwassermenge und Schadstofffracht
- Personaleinsparung und erhöhte Sicherheit
Anwendungen
Derzeit stehen industrienahe Untersuchungen mit Deponiesickerwasser und Textilabwasser im Fokus. Ziel ist hier, die Einleitungskriterien der kommunalen Kläranlagen kostenoptimiert zu erreichen. In weiteren laufenden Projekten entwickeln wir ferner neue technische Lösungen der UV-Behandlung und der anodischen Oxidation gemeinsam mit unseren Industriepartnern zur Marktreife.
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB