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Wasserwiederverwendungskonzepte in containerbasierten Feldlagern
Art der Abschlussarbeit
Master
Autoren
- Strube, Melanie
Betreuer
- Prof. Dr. André Lerch
- Dr. Kristin Kerst
Weitere Betreuer
Prof. Dr. Stefan Panglisch (Universität Duisburg-Essen), Dr. Elke Reifer (WIS Munster), Timo Watzelt (WIS Munster)
Abstract
Wasser ist eine begrenzte Ressource, weswegen Wasserwiederverwendung immer mehr an Bedeutung gewinnt. In einem Feldlager kann die Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser als Brauch- oder Trinkwasser eine alternative Wasserquelle darstellen, wenn keine oder stark verschmutzte bzw. kontaminierte Rohwasserquellen vorhanden sind. Auch die Durchhalte- und Versorgungssicherheit kann gewährleistet werden, da Abwasser immer anfällt. Zu Beginn der Arbeit wurde eine umfassende Literaturrecherche und Betriebsrecherche zum Stand der Technik der Wasserwiederverwendung durchgeführt. Um die Potentiale zur Wasserwiederverwendung in einem Feldlager abschätzen zu können, wurde ein potenzieller IST-Zustand bezüglich bisher verwendeter Aufbereitungsverfahren, Volumenströmen und Stoffbelastungen in einem mobilen, containerbasierten Feldlager beschrieben und ermittelt. Hierbei wurde zwischen dem Schwarzwasserteilstrom (Toilette) und den Grauwasserteilströmen aus Küche, Wäscherei und Dusche/Bad unterschieden. Restglied der Bilanzen stellt der Teilstrom Reinigung+Sonstige dar, der Teilströme aus Reinigungsvorgängen, Tierseuchenprophylaxe und Sanität zusammenfasst. Der Toilettenteilstrom stellt den am stärksten belasteten Teilstrom dar, während die Grauwasserteilströme eher als gering belastet einzustufen sind. Mithilfe der Recherchen und den Ergebnissen zum IST-Zustand wurden Varianten zur Optimierung der bestehenden Abwasserbehandlungsanlage mit einer Membranbelebung und Ultrafiltration sowie weitergehende Behandlungsverfahren auf ihre Tauglichkeit für die Nutzung in einem Feldlager überprüft und verglichen. Es wurden Bewertungskriterien hinzugezogen wie Flexibilität, der Einsatz von Hilfs- und Betriebsstoffen oder der Anfall von Reststoffen.
Nach der Analyse des IST-Zustandes wurde deutlich, dass eine Teilstrombehandlung in einem Feldlager nicht zweckmäßig ist und der Brauchwasserbedarf durch die Aufbereitung des Grauwasserstroms nicht gedeckt werden kann. Es wird eine Gesamtabwasserbehandlung und Wiederverwendung favorisiert. Es zeigt sich, dass die vorhandene Membranbelebungsanlage bereits gute Ablaufkonzentrationen erreicht, welche ggf. Brauchwasserqualität entsprechen. Um die Vorteile der Membranbelebung und der Ultrafiltrationsmembran zu erhalten, wird eine Optimierung der biologischen Reinigung mithilfe von Kombiverfahren von sessiler und suspendierter Biomasse angestrebt. Durch die Optimierung der Belebung kann der biologische Sauerstoffbedarf (BSB) weiter gesenkt werden und das Brauchwasser wird lagerungsfähig. Wird mithilfe von MSR-Technik festgestellt, dass die Brauchwasserqualität am Kläranlagenablauf nicht erreicht wird, kann das behandelte Abwasser weiteren Behandlungsverfahren wie zum Bsp. Aktivkohlefilter oder einer Umkehrosmose zugeführt werden. Eine nachfolgende Desinfektion ist in jedem Fall sinnvoll, um eine Wiederverkeimung auszuschließen.
Nach der Analyse des IST-Zustandes wurde deutlich, dass eine Teilstrombehandlung in einem Feldlager nicht zweckmäßig ist und der Brauchwasserbedarf durch die Aufbereitung des Grauwasserstroms nicht gedeckt werden kann. Es wird eine Gesamtabwasserbehandlung und Wiederverwendung favorisiert. Es zeigt sich, dass die vorhandene Membranbelebungsanlage bereits gute Ablaufkonzentrationen erreicht, welche ggf. Brauchwasserqualität entsprechen. Um die Vorteile der Membranbelebung und der Ultrafiltrationsmembran zu erhalten, wird eine Optimierung der biologischen Reinigung mithilfe von Kombiverfahren von sessiler und suspendierter Biomasse angestrebt. Durch die Optimierung der Belebung kann der biologische Sauerstoffbedarf (BSB) weiter gesenkt werden und das Brauchwasser wird lagerungsfähig. Wird mithilfe von MSR-Technik festgestellt, dass die Brauchwasserqualität am Kläranlagenablauf nicht erreicht wird, kann das behandelte Abwasser weiteren Behandlungsverfahren wie zum Bsp. Aktivkohlefilter oder einer Umkehrosmose zugeführt werden. Eine nachfolgende Desinfektion ist in jedem Fall sinnvoll, um eine Wiederverkeimung auszuschließen.
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Trink-, Reinst- und Prozesswasseraufbereitung
- (Industrielle) Wasserwirtschaft im Rahmen des integrierten Wasser- und Ressourcenmanagements (IWRM)
Schlagwörter
Wasserwiederverwendung, Membranbelebung, Brauchwasser, Feldlager
Berichtsjahr
2021