Abteilung Verfahrenstechnik

Das "abwasserlose" Haus

Abwasseraufbereitung in Einzelpersonenhaushalten durch Wiederverwendung von Wasser

Die Abwasserbeseitigung basiert heute in den meisten Industriestaaten auf dem System der Schwemmkanalisation. Dabei wird das anfallende häusliche Abwasser in weitverzweigten Kanalisationsnetzen gesammelt und in einer zentralen Kläranlage gereinigt.
Dieses System setzte sich aufgrund einiger Vorteile durch: über Abwasser verbreitete Seuchen sind praktisch verschwunden, die Reinigung erfolgt kontrolliert an einem Ort, „aus den Augen aus dem Sinn“-Prinzip (minimaler Aufwand für die Benutzer).


Trotzdem hat die Schwemmkanalisation auch einige Defizite:

• Verschmutzung des Grundwassers durch undichte Kanäle
• ein hoher Wasserverbrauch wird vorausgesetzt, um Feststoffe mitzuspülen
• Verdünnung durch Fremd- und Regenwasser
• Kosten (insbesondere Bau und Ersatz)
• offene Nährstoffkreisläufe
• wenig Handlungsspielraum
Es stellt sich nun die Frage, ob es auch Alternativen zu diesem System gibt, ohne dass sich für die Benutzer wesentlichen Änderungen oder Einschränkungen ergeben.


 Die Anforderungen an ein neues System wären folgende:

• kleinerer Wasserverbrauch oder Wasserrecycling
• tiefere Kosten (Bau, Unterhalt)
• keine Einbussen aus Sicht des Gewässerschutzes (gleiche Ablaufqualität)
• geringer Ressourcenverbrauch (Anlagen, Energie, …)
• gleicher Komfort für die Benutzer
Aufgrund dieser Überlegungen wurde das Projekt „Aquamin“ unter Führung des Kantons Solothurn initiiert, bei dem in einem Einfamilienhaus in Zuchwil SO eine Kleinkläranlage installiert wurde und die von der Eawag im Rahmen einer Dissertation betreut wird. Dabei wird der ganze Wasserhaushalt untersucht und die anfallenden „Abfallprodukte“ minimiert. Ob und wie es funktioniert, wird sich bis Ende 2007 weisen.

Die Abwasserreinigung besteht aus folgenden Teilsystemen:

1. Kleinkläranlage: Sie besteht aus zwei Behältern von je rund 1 m3 Inhalt und behandelt das gesamte anfallende Abwasser mechanisch-biologisch. Das gereinigte Abwasser wird über eine Membran mit Porendurchmesser 0.04 ?m abgezogen. Forschungsfrage: wie wird der Reaktor ideal betrieben (hohe Reinigungsleistung bei geringem Energieverbrauch)?

2. Urinbehandlung: Der phosphatreiche Urin wird separat gesammelt. Dazu wurden NoMix-Toiletten installiert. In einem Fällungsreaktor wird der Phosphor aus dem Urin entfernt und zu einem Düngeprodukt (Struvit) verarbeitet (siehe NOVA 4). Forschungsfrage: ist dieser Aufwand machbar, nötig, und wie funktioniert das Zusammenspiel mit der Kläranlage? Wie wird dieser Reaktor optimal betrieben.

3. Schlammbehandlung: In der Kläranlage besorgen Mikroorganismen den Abbau der Schmutzstoffe (sog. Belebtschlamm). Ein Teil des Belebtschlamm wird periodisch in einen Filtersack gepumpt. Die Feststoffe werden dort zurückgehalten und angetrocknet, während die Flüssigkeit in die Kläranlage zurückfliesst. Frage: wie ist die Qualität des Klärschlamms bezüglich Verunreinigungen (Schwermetalle, Mikroverunreinigungen). Kann er kompostiert und als Humus verwendet werden?

4. Wiederverwertung: Das gereinigte Abwasser wird in einem Speichertank gesammelt. Aus diesem Tank wird das Wasser für die Toilettenspülung und die Gartenbewässerung entnommen. Damit kann eine Wassereinsparung von 30 - 40% erreicht werden. Frage: wie ist die Qualität des gereinigten Abwassers? Kann es bedenkenlos eingesetzt werden?

Weitere Punkte die einer genaueren Betrachtung unterzogen werden sind die Benutzerfreundlichkeit (kein Mehraufwand), der Wartungsaufwand (= Kosten), Betriebssicherheit, Überwachung, Wasserhaushalt, Energieverbrauch.

Publikationen:
  • Abegglen, C., Sigrist, A., Siegrist, H. „Electrochemical Phosphate Removal for Small-Scale Wastewater Treatment Plants”, Wat.Sci.Techn., submitted
  • Abegglen, C., Joss, A., Boehler, M., Buetzer, S., Siegrist, H. (2009).
    „Reducing the natural color of membrane bioreactor permeate with activated carbon or ozone”. Wat.Sci.Techn., accepted. 
  • Abegglen, C. (2009). “Membrane bioreactor technology for decentralized wastewater treatment and reuse”, Diss. ETH No. 17998.
  • Abegglen, C., Joss, A., McArdell, C.S., Fink, G., Schluesener, M.P., Ternes, T.A., Siegrist, H. (2009). “The fate of selected micropollutants in a single-house MBR”, Wat. Res. 43(7): 2036-2046.
  • Abegglen, C., Ospelt, M., Siegrist, H. (2008). „Biological nutrient removal in a small-scale MBR treating household wastewater”, Wat.Res. 42(1-2): 338-346.
  • Abegglen, C., Siegrist, H. (2006). “Domestic wastewater treatment with a membrane bioreactor”, Wat.Sci.Techn. 53(3), 69-78.