Atomenergie oder Erneuerbare?

Wassermanagement

Abbildung 1: Kläranlage und Vererdungsbeete des Reinhalteverbandes Mölltal, geplant von Eko-Plant (Quelle: Eko-Plant)

Warum sollte man in Österreich Abwasser wiederverwenden. Es ist verschmutzt und wir haben genug sauberes Wasser, um unseren Bedarf abzudecken. Trotz des vielen Wassers hat die Industrie im Rahmen von „cleaner production“-Projekten Wasserwiederverwendung eingeführt.

Beispiele für Abwasserwiederverwendung in Österreich

Von Martin Regelsberger*

Die Firma Heuberger eloxal zum Beispiel hat ihren Spülwasserverbrauch im Rahmen des Projektes „Zero Emission Retrofitting Method for Existing Galvanizing Plants“ (ZERMEGG) um 65% reduziert. Gleichzeitig wurde der Chemikalieneinsatz um 50% verringert [1]. Durch einen geschlossenen Kühlkreislauf wurde weiter Wasser gespart. Es wurden sowohl beim Ressourcenverbrauch als auch beim Aufwand für die Abwasserreinigung Verbesserungen erzielt. In einem weiteren Schritt, ZERMEGG II, wurde der Wasserverbrauch durch Recycling des Prozesswassers auf 5% der ursprünglichen Menge gesenkt.

Abbildung 2: Spezifischer Wasserverbrauch bezogen auf 1995 bei Heuberger eloxal durch Verbesserung des Produktionsprozesses [2]

Sappi Gratkorn hat durch Optimierung der Prozesswasserabläufe den Frischwasserbedarf 1997 auf etwa 8 L/kg Papier gesenkt [3]. Im Durchschnitt braucht die Papierindustrie zwischen 14 und 45 Liter Frischwasser pro kg Papier [4]. Diese Werte sind nur möglich, weil intern Wasser in Kreisläufen und Kaskaden geführt wird.

Stoffstrommanagement

Was die Industrie vormacht, die Optimierung des Stoffstrommanagements, wäre das nicht auch für Haushalte und Siedlungen möglich? Welche Beweggründe gäbe es für solche Anstrengungen?

1. Das Fehlen eines Gewässers, das gereinigtes Abwasser aufnehmen kann;
2. Trinkwassermangel, zumindest zeitweise;
3. die Restbelastung mit organischem Material und Nährstoffen nach der Abwasserreinigung;
4. Mikroschadstoffe, die in Kläranlagen zum Teil gar nicht oder nur sehr wenig abgebaut werden;
5. Der Verlust an Stickstoff und vor allem Phosphor;
6. Der hohe Energieaufwand für die Abwasserreinigung.

Die Rückgewinnung der Energie im Abwasser gelingt in großen Anlagen über die Produktion von Biogas aus dem Klärschlamm und die Gewinnung von Strom und Wärme daraus recht gut. Kleine Anlagen bieten diese Möglichkeit nicht, weil dort die Schlammfaulung zu teuer wäre. In Unterauersbach in der Oststeiermark soll demnächst im Rahmen des Projektes „Nachhaltige Siedlungswasserwirtschaft - Praktische Anwendungen“ (NASPA) die Produktion von Energieholz mit vorgereinigtem Abwasser zum ersten Mal in Österreich erprobt werden (siehe Artikel Nachhaltige Siedlungswasserwirtschaft - praktische Anwendungen NASPA). Das Abwasser liefert die Nährstoffe für das Holzwachstum. Dies wäre ein erster Versuch auch aus kleinen Abwasserströmen über Biomasse die Energie wiederzugewinnen.
Pflanzennährstoffe nicht nur über die Produktion von Energieholz sondern in der Lebensmittelproduktion zu nutzen, wäre aus verschiedenen Gründen interessant. Die Synthese von Stickstoff benötigt 1,2 t Öl pro t Stickstoff. Phosphor ist ein begrenzter Rohstoff, dessen bekannte Vorräte noch etwa 150 bis 200 Jahre reichen, je nach dem angenommen Verbrauch. Die Qualität der Reserven wird zunehmend schlechter und immer größere Anstrengungen erfordern, um Phosphat in Düngerqualität herzustellen. Phosphatdünger wird teurer werden.

Nährstoffe nutzen

Ein Versuch, Nährstoffe nutzbar zu machen, wurde in der solarCity Linz verwirklicht. Dazu wurden in 88 Wohnungen und in der Schule sogenannte Trenntoiletten, die Urin getrennt ableiten, eingebaut. Urin enthält 80 % des Stickstoffs und 50 % des Phosphors der menschlichen Ausscheidungen. Einerseits kann mit der getrennten Sammlung von Urin schon ein guter Teil der Abwasserreinigung erledigt werden, weil die enthaltenen Nährstoffe nicht ins Abwasser gelangen, andererseits ist Urin nach Lagerung über eine gewisse Zeit ein hygienisch unbedenklicher Stoff. Nach derzeitigem Wissensstand wird eine Lagerung von sechs Monaten empfohlen. Urin ist danach ein ausgezeichneter Flüssigdünger. Eventuell bedenklich könnten Mikroschadstoffe, vor allem Hormone oder hormonähnlich wirkende Stoffe und Medikamente sein. Versuche zum Abbau solcher Stoffe in Pflanzenkläranlagen, die sehr gute Ergebnisse brachten, lassen aber den Schluss zu, dass diese Schadstoffe in Bodensystemen besser abgebaut werden, als im Wasser, zum Beispiel in konventionellen Abwasserreinigungsanlagen und den nachfolgenden Gewässern. Diese Ergebnisse müssen sicher noch weiter erhärtet werden. Trotzdem ist es bedauerlich, dass der landwirtschaftliche Einsatz von Urin aus der SolarCity Linz bisher noch nicht genehmigt wurde. Dies, obwohl die oberösterreichische Landesregierung die Ausbringung von Klärschlamm aus Dreikammergruben, wohl zu recht, durchaus genehmigt. Der Versuch in der solarCity Linz, Urin direkt zu nutzen, ist bisher der einzige dieser Art in Österreich. In Schweden ist dies hingegen schon relativ gut etabliert.

Nutzung von Klärschlamm

Gängiger ist der Ansatz, den Klärschlamm in der Landwirtschaft einzusetzen und dadurch einen Teil der Nährstoffe zurückzuführen. Nachteil dieses Verfahrens ist der ungeminderte Aufwand bei der Abwasserreinigung. Größtes Problem sind eventuell über das Abwasser entsorgte Schwermetalle und andere in Spuren vorhandene Schadstoffe. Aus Dänemark, wo auch die größten Anlagen zur Klärschlammvererdung gebaut werden, gibt es gute Erfahrungen zur Beeinflussung der Schwermetallfracht im Abwasser durch Information der Haushalte im Einzugsgebiet. In Österreich wurden bisher zwei größere Anlagen gebaut: in Spittal an der Drau für 15.000 EGW und in Wies in der Steiermark für 4.400 EGW (Einwohnergleichwert, entspricht der Abwasserbelastung durch einen durchschnittlichen Einwohner). Bei den von der AEE INTEC geplanten Pflanzenkläranlagen in Einzellage wird der Schlamm aus der Vorreinigung ebenfalls oft vererdet.

Komposttoiletten

Auf die Abwasserreinigung fast gänzlich verzichten kann man bei Verwendung sogenannter Komposttoiletten. In diesen Toiletten werden die Fäkalien gesammelt und entweder direkt im Sammelbehälter oder extern kompostiert. In Österreich bekannt sind diese Toiletten durch den Maler Friedensreich Hundertwasser geworden. Weniger bekannt aber durchaus erfolgreich sind die Komposttoiletten nach dem Clivus Multrum Prinzip in der Ökosiedlung Gärtnerhof in Gänserndorf, oder Komposttoiletten auf Berghütten, zum Beispiel der Bettelwurfhütte über Hall in Tirol. Während der Kompost in Gänserndorf auch verwendet wird, dient die Kompostierung auf Berghütten im wesentlichen der Volumsreduktion vor dem Abtransport des Substrats ins Tal. Die Komposttoiletten, wie sie Hundertwasser in Verwendung hatte, mit einem kleinen Sammelbehälter, dessen Inhalt regelmäßig entleert werden muss und außer Haus kompostiert wird, haben in Österreich noch keine Verbreitung gefunden. In Schweden werden diese Toiletten gerne in Wochenendhäusern verwendet, weil ein Kanalanschluss oft gar nicht möglich wäre. Die logische Ergänzung zu Komposttoiletten ist die getrennte Urinsammlung. Die Abtrennung des Urins erleichtert die Kompostierung der Fäkalien und macht die Nährstoffe aus dem Urin nutzbar, ohne sie vorher mit den Fäkalien in Kontakt zu bringen.

Abbildung 3: Separett Villa, Beispiel einer schwedischen Komposttoilette, hier im Vordergrund als Ausstellungsstück bei der AEE INTEC

Grauwassernutzung

Das System Komposttoilette und Urinsammlung wird komplett durch eine Grauwasserreinigung. Grauwasser ist der Ablauf aus dem Bad, von der Badewanne, der Dusche und dem Waschbecken. Eventuell werden auch die Abläufe von Waschmaschine und Küche dazugenommen. Grauwasser ist relativ leicht vor Ort zu reinigen und kann als Brauchwasser direkt im Haus wieder verwendet werden. Einsatzmöglichkeiten reichen vom Autowaschen über Wäschewaschen und Klo spülen (das im Fall von Komposttoiletten natürlich entfällt) bis zum Duschen. Eine Anlage dieser Art, Komposttoilette und Grauwasserreiniung, ist im Wohnhaus Lechner in Oberwindhag, Waldviertel. Hier wird das gesamte im Haushalt anfallende Grauwasser in einer Pflanzenkläranlage im Wintergarten gereinigt. Dadurch ist der Wintergarten immer optimal bewässert. Diese Anlage wird auch im Projekt NASPA untersucht. Eine einfache Grauwasserreinigung haben auch die Berghütten mit Komposttoiletten. Das Grauwasser wird dort allerdings nicht wiederverwendet.
Getrennte Sammlung des Grauwassers und Reinigung vor Ort wird mit dem Ziel, Trinkwasser zu sparen, eingesetzt. Es gab bisher in Österreich einige größere Versuche, so zum Beispiel in der Wohnhausanlage Wien 23., „Osramgründe“ mit 514 Wohnungen. Die Anlage wurde leider nach einigen Betriebsjahren stillgelegt.
Derzeit gibt es drei, im Projekt NASPA beobachtete Projekte: das Bürogebäude der Beschaffungsbetriebe der Miva in Stadl Paura, wo das Grauwasser in kleinen Pflanzenbeeten in der Eingangshalle gereinigt wird, eine Wohnhausanlage mit acht Wohnungen, in der Grauwasser aus dem Bädern über einen Wärmetauscher geleitet und dann in einer Anlage der Firma Pontos gereinigt wird (ein Sequencing Batch Reactor), die dritte Anlage in einem Einfamilienhaus mit einer Filteranlage der Firma GEP. In allen drei Anlagen werden mit dem gereinigten Grauwasser die Toiletten gespült, in Stadl Paura auch Autos in der betriebseigenen Waschanlage gereinigt.

Abbildung 4a und 4b: Beispiele für die Kompostierung von Klärschlamm von Einfamilienhäusern in der Steiermark

Dezentrale Systeme

Durch den Einsatz von Grauwasser für die Toilettenspülung kann der Trinkwasserbedarf etwa um ein Drittel gesenkt werden. Da Grauwasser immer anfallt, solange überhaupt Wasser vorhanden ist, ist es auch bei kleinem Zwischenspeicher eine relativ sichere Wasserquelle. Dies ist ein Vorteil gegenüber der Regenwassersammlung. Bei Wirtschaftlichkeitsrechnungen von Grauwassersystemen werden oft zentrale Systeme, mit zusätzlichen kommunalen Sammel- und Verteilsystemen, betrachtet. Solche Systeme erweisen sich dann mit schöner Regelmäßigkeit als unwirtschaftlich. Bewährt haben sich hingegen dezentrale Systeme, die das Grauwasser vor Ort reinigen und gleich wieder verwenden. Diese Systeme sind bei Neubau und auch bei größeren Umbauten wirtschaftlich. Anders als Regenwassersysteme reduzieren sie nicht nur den Frischwasserbedarf sondern auch den Abwasseranfall, wodurch sich zu Recht die Wassergebühr vermindert. Nicht wirtschaftlich zu realisieren sind Grauwassersysteme bei einem Tarifsystem, das zum Beispiel die Wohnfläche oder die Anzahl der Toiletten berücksichtigt. Hier kann sich die Einsparung beim Trinkwasser nicht auf die Gebühren auswirken.
Die Liste der Beispiele ist nicht erschöpfend, es gibt auch noch Fälle von direkter Abwasserwiederverwendung nach einer Pflanzenkläranlage: für die Bewässerung eines Obstgartens, oder zur Verdünnung von Schweinegülle vor der Ausbringung. Die Industrie ist dem Siedlungswasserbau aber weit voraus. Auch die Energiewirtschaft: Dort wird längst nicht mehr davon ausgegangen ein Haus brauche eine bestimmte Menge Energie. Nein, ein Haus soll warm sein, und hell, wie auch immer das technisch gelöst ist. Im Wasserbau meinen wir immer noch jeder Mensch brauche unbedingt 145 Liter Wasser pro Tag, obwohl wir gerade einmal drei Liter für Essen und Trinken konsumieren. Bis jetzt gibt es leider viel zu wenige Systeme, die auf eine optimierte Ressourcennutzung abzielen. Es bleibt zu hoffen, dass die positiven Beispiele Nachahmer und eine immer breitere Anwendung finden. Neue Bauordnungen weisen schon in diese Richtung.

*) Dipl.-Ing. Martin Regelsberger ist Leiter der Abteilung Nachhaltige Wasserwirtschaft bei der AEE INTEC, m.regelsberger@aee.at [^]