Concrete Plant + Precast Technology Betonwerk ... - BFT International

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Panel 12
Sanitary systems of the future – from disposal to recovery
The concept
Sanitärsysteme der Zukunft – Von der Entsorgung zur Nutzung
Das Konzept
Autorin
Prof. Dr.-Ing. Heidrun Steinmetz,
Universität Stuttgart
heidrun.steinmetz@
iswa.uni-stuttgart.de
1981–1989 Studium der
Biologie an der Universität
Kaiserslautern, Abschluss als
Diplom-Biologin; 1996 Promotion:
Dr.-Ing.; 1990–1996
wissenschaftliche Mitarbeiterin
im Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft
der Universität
Kaiserslautern; 1997–2000
Verfahrenstechnische Leiterin
für die Bereiche Abwasser-
Umwelt- und Biotechnik der NL
Süd/Südwest der
Fa. Farmatic Anlagenbau,
Frankenthal; 2000–2002 Leiterin
der Abteilung Wasserwesen
und Umweltverfahrenstechnik
der WPW Ingenieure, Saarbrücken;
2003–2006 Geschäftsführerin
des Zentrums für Innovative
Abwassertechnologien
an der Technischen Universität
Kaiserslautern; seit 2007 Professorin
und Inhaberin des
Lehrstuhls Siedlungswasserwirtschaft
und Wasserrecycling
am Institut für Siedlungswasserbau,
Wassergüte- und
Abfallwirtschaft der Universität
Stuttgart; Mitgliedschaft und
Mitarbeit in Deutsche Vereinigung
für Wasserwirtschaft, International
Water Association,
Bund der Ingenieure für Wasserwirtschaft,
Abfallwirtschaft
und Kulturbau, Deutsche Gesellschaft
für Limnologie.
The waste water disposal systems currently being used in
Germany create a mix of the waste water fl ows generated
in households and, in some cases, additional effl uent
from industry and business, and rainwater. They include
a central sewer discharge and a central treatment plant.
Such systems are designed to quickly transport the waste
water away from housing areas and to treat it in such a
way that an eff ective water pollution control is ensured.
The treatment process consumes energy and generates
sludge as a residual material that needs to be disposed of.
Although these systems largely achieve the primary objectives
of preventing sewage-borne diseases and considerably
reducing the discharge of oxygen-depleting substances
and nutrients to rivers and lakes, the water purifi ed in a
treatment plant has a signifi cantly lower quality than the
fresh water used (potable water quality) – despite the investment
of considerable amounts and the supply of signifi
cant amounts of energy. This is important especially
because large amounts of potable water are used merely
for the transport of the waste water constituents or for
other purposes that would not require such a high water
quality (Fig. 1).
These conventional systems have proven their worth
for almost a century. They have been repeatedly optimized
“in themselves” if and when required (for example, to
eliminate nutrients) by increasing reactor volumes, retrofi
tting additional treatment steps, measuring and control
systems etc.) without questioning the underlying approach.
Novel sanitary systems are fundamentally diff erent.
They rely on the principle of separation of waste water
fl ows at the point of generation (i.e. already in the households)
and are based on the approach to utilize the resources
contained in the waste water (water, nutrients,
energy) as far as possible.
In Germany, initial experience with such new systems
has been gained from pilot projects. These are small-scale
Service water/Brauchwasser 15%
Small business
Kleingewerbe 11 l
27%
Flushing water
Toilettenspülung 34 l
9%
Flushing water/Spülwasser 27%
House cleaning, car wash,
gardening 8 l
Raumreinigung,
Autopflege, Garten 8 l
6%
12%
4%
6%
Laundry
Wäsche waschen 15 l
Potable water/Trinkwasser 4%
Food, beverages
Essen, Trinken 5 l
36%
Body care
Körperpflege 46 l
Dishes
Geschirr spülen 8 l
Domestic water/Pflegewasser 54%
Fig. 1 Average water consumption per capita per day for
individual water grades.
Abb. 1 Durchschnittlicher Wasserverbrauch pro Einwohner und
Tag nach Qualitätsstufen.
| Proceedings 54 th BetonTage
Die derzeit in Deutschland üblichen Systeme zur Abwasserentsorgung
basieren auf der Mischung der im Haushalt
anfallenden Abwasserteilströme und ggf. weiterer
Abwasserströme aus Gewerbe und Industrie sowie Niederschlagswasser,
einer zentralen Ableitung in der Kanalisation
sowie einer zentralen Kläranlage. Ziel dieses
Systems ist es, Abwasser aus Siedlungsgebieten zügig zu
entsorgen und so zu reinigen, dass der Schutz der Gewässer
gewährleistet ist. Bei der Reinigung wird Energie verbraucht,
und es fällt u. a. Klärschlamm als Reststoff an,
der entsorgt werden muss. Zwar werden mit diesen Systemen
die vorrangigen Zielsetzungen, abwasserbürtige
Krankheiten zu vermeiden und den Eintrag von Zehr-
und Nährstoff en in die Gewässer erheblich zu reduzieren,
weitgehend erreicht, dennoch ist, trotz erheblicher Anstrengungen
an Finanzmitteln und Energie, das in einer
Kläranlage gereinigte Wasser von deutlich schlechterer
Qualität als das eingesetzte Frischwasser (Trinkwasserqualität).
Dies ist insbesondere deshalb bedeutsam, weil
große Mengen Trinkwasser nur zum Transport der Abwasserinhaltsstoff
e oder für Zwecke verwendet werden,
für die eine solch hohe Wasserqualität nicht erforderlich
wäre (Abb. 1).
Dieses konventionelle System hat sich seit nahezu
einem Jahrhundert bewährt und wurde immer wieder bei
entsprechendem Bedarf (z. B. Notwendigkeit der Elimination
der Nährstoff e) ‚in sich‘ optimiert (durch Ausbau
der Reaktorvolumina, Nachrüstungen mit weiteren Verfahrensstufen,
Mess- und Regeltechnik, etc.), ohne den
grundsätzlichen Ansatz zu hinterfragen.
Neuartige Sanitärsysteme (NASS) unterscheiden sich
hiervon grundlegend. Sie basieren auf dem Prinzip der
Trennung der Abwasserteilströme am Anfallsort (bereits
innerhalb der Haushalte) und verfolgen den Ansatz, die
im Abwasser enthaltenen Ressourcen (Wasser, Nährstoffe,
Energie) möglichst weitgehend zu nutzen.
Erste Erfahrungen mit NASS liegen in Deutschland
aus Pilotprojekten vor. Dabei handelt es sich um kleinere
Einheiten von meist maximal bis zu mehreren hundert
Einwohnern (EW). Entsprechend werden NASS überwiegend
als dezentrale Systemlösungen diskutiert. Dennoch
sollten NASS nicht auf den dezentralen Ansatz reduziert
werden, da insbesondere in Ländern ohne vorhandene
Ver- und Entsorgungsinfrastrukturen und in Städten mit
starker Bevölkerungszunahme und Neubaugebieten
NASS auch als zentrale Systeme umgesetzt werden
könnten.
Aufgrund des Prinzips der Stoff stromtrennung bereits
auf Haushaltsebene ist die Implementierung NASS
eng an die technische Gebäudeausrüstung gekoppelt. Je
nach gewähltem Konzept sind zumindest doppelte Leitungsführungen
für die Wasserversorgung (Trinkwasser,
Brauchwasser) und die Abwasserentsorgung (Grauwasser
und Schwarzwasser) vorzusehen. Alternativ können
auch Vakuumsysteme (Wassereinsparung) oder eine wei-
BFT 02/2010