zurück 
30.3.2009

Porentief rein?

Wasserverschmutzung und Abwassertechnik

Wasser wächst nicht nach. Wir können es uns nur aus dem globalen Wasserkreislauf leihen. Wenn wir es zurückgeben, sollte es möglichst unbelastet sein. Um auch Krankheitserreger oder Reststoffe von Arzneimitteln aus dem Abwasser zu entfernen, sind neue Reinigungsverfahren notwendig.

Kläranlage (© AP)


Trotz intensiver Sparmaßnahmen besteht sowohl in der Industrie als auch in den privaten Haushalten noch immer ein hoher Bedarf an gesundheitlich unbedenklichem Trinkwasser. Der Wasserverbrauch ist jedoch regional sehr unterschiedlich. In Berlin verbrauchten die privaten Haushalte 2006 rund 124 Liter pro Einwohner und Tag, in Hamburg hingegen 142 und in Bayern 135 Liter. Im Durchschnitt verbraucht jeder Bundesbürger täglich 126 Liter Trinkwasser. Auch innerhalb der gleichen Industriebranchen gibt es unterschiedlichen Frischwasserverbrauch, was im Wesentlichen mit der Produktionsweise der einzelnen Unternehmen zusammenhängt.


Hierbei ist festzustellen, dass Wasser im eigentlichen Sinne nicht verbraucht, sondern lediglich gebraucht wird. Nach der Nutzung wird es entweder der kommunalen Abwasseraufbereitung zugeführt oder geht nach einer innerbetrieblichen Abwasserbehandlung in den Produktionsprozess zurück und wird mehrfach verwendet. Dies wird als Kreislaufschließung bezeichnet. Aber auch hier wird die Ressource Wasser früher oder später dem globalen Wasserkreislauf wieder zurückgeführt. Wird das Abwasser mit einer entsprechenden Qualität aufbereitet, bevor es in den Wasserkreislauf zurückgeht, sprechen wir von einer nachhaltigen Wasserwirtschaft.


Problematische Verunreinigungen



Häusliche Abwässer und Industrieabwässer verfügen über eine unterschiedliche Zusammensetzung so genannter Inhaltsstoffe und sind nur sehr schwer vergleichbar. Während die Abwässer aus privaten Haushalten in der Regel sehr gut in kommunalen Kläranlagen aufzubereiten sind, können bestimmte Bestandteile in Industrieabwässern giftig für im Wasser lebende Pflanzen und Tiere sein und damit umweltgefährdend wirken.

Durch immer genauere Messtechniken lassen sich mittlerweile Inhaltsstoffe aufspüren, die auch in sehr geringen Mengen Einfluss auf unsere Umwelt haben. Unter anderem lassen sich Spuren von Medikamenten wie Antibiotika, Mutagene oder Schmerzmittel, die zum Teil unverbraucht den menschlichen Körper passieren, in Flüssen nachweisen. Stoffe, die wir im alltäglichen Leben verbrauchen, sowie deren industrielle Produktion belasten über den Wasserweg nicht nur unser Trinkwasser, sondern auch Pflanzen und Tiere.

Die kommunale Kläranlage



Die Anforderungen an die erforderliche Verfahrenstechnik werden durch die Art und Menge der Inhaltsstoffe eines anfallenden Abwassers in Zusammenhang mit dem gewünschten Reinigungsziel definiert. Eine kommunale Kläranlage (s. Abb. 1) besteht in der Regel aus einer mechanischen/physikalischen Vorbehandlung mittels Rechen und Sandfang, einem Vorklärbecken (ab einer Baugröße, die für mehr als 5.000 Einwohner ausgelegt ist), einer Belebungsstufe sowie einem Nachklärbecken, wobei auf die Schlammrückführung sowie die Überschussschlammbehandlung und -entsorgung nicht weiter eingegangen werden soll.

Rechtliche Anforderungen und Abwasserkosten



Das Reinigungsziel beziehungsweise die Ablaufqualität einer kommunalen Kläranlage wird durch den Gesetzgeber mit dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG), der Abwasserverordnung (AbwV) und dem Abwasserabgabengesetz (AbwAG) vorgeschrieben oder über die Abwasserkosten zumindest beeinflusst. Die darin genannten Anforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer (Vorfluter) kann regional durch die Wasserbehörden verschärft werden. Wird das Abwasser in einen Vorfluter eingeleitet, bei dem es sich um ein Badegewässer handelt, so sind seit 2006 zusätzlich die Anforderungen der EU-Badegewässerverordnung zu berücksichtigen.

Während sich die Gebühren für Abwässer aus dem privaten Haushalt aus einem Gebührensatz pro Kubikmeter Abwasser ergeben, kann bei industriellem Abwasser zusätzlich ein Starkverschmutzerzuschlag berechnet werden, das heißt, je stärker das Abwasser belastet ist, desto höher ist die Abwassergebühr. Außerdem ist es rechtlich möglich, dass von einem Industriebetrieb eine Abwasservorbehandlung verlangt wird, bevor das Wasser in das kommunale Abwassernetz eingeleitet wird. Häufig ist das der Fall, wenn im Abwasser schwer abbaubare Inhaltsstoffe wie Halogene, Phenole, Cyanide oder Schwermetalle vorhanden sind. So wird erreicht, dass diese Inhaltsstoffe nicht in die kommunale Kläranlage gelangen und die Reinigungsleistung beeinträchtigen.

Der Betreiber einer industriellen Abwasserbehandlungsanlage kann neben der Erfüllung der gesetzlichen Auflagen erhebliche Kosten bei den Abwassergebühren einsparen, wenn der Grenzwert für Starkverschmutzerzuschläge durch eine bessere Aufbereitungstechnik unterschritten wird. Weitere Einsparpotenziale lassen sich für einen Industriebetrieb erreichen, wenn nach der Abwasseraufbereitung eine Wiederverwendung (Kreislaufschließung) möglich ist, das heißt, ein Abwasserstrom wird mehrfach verwendet, bevor er als Abwasser den Betrieb verlässt.

Neue Abwassertechniken



Auch mit Maßnahmen des produktionsintegrierten Umweltschutzes lassen sich Betriebskosten erheblich reduzieren. Welche Aufbereitungstechniken eingesetzt werden hängt von den Inhaltsstoffen des zu reinigenden Wassers ab. Für Industrieunternehmen ist häufig eine Teilstrombehandlung wirtschaftlich sinnvoll. In Frage kommen Techniken wie der Sequencing Batch Reactor, die Schlaufenreaktor-Technik oder Membranverfahren. Durch eine Schwachstellenanalyse wird der Produktionsschritt ermittelt, bei dem schwer abbaubare Inhaltsstoffe im Abwasser anfallen. Oft handelt es sich um einen sehr kleinen Abwasserteilstrom, der jedoch extrem stark belastet ist. Die genannten Technologien zur Teilstrombehandlung gewinnen aus betriebswirtschaftlicher Sicht zunehmend an Bedeutung.

Kompakte und energiesparende Kläranlagen wie der Strahl-Zonen-Schlaufen-Reaktor des Instituts für Umweltverfahrenstechnik der Universität Bremen sind Verfahren, welche die bisherigen großen Beckentechniken der Kläranlagen ablösen könnten

Mobile Pilotanlage des Strahl-Zonen-Schlaufen-Reaktor (SZR).

Der Strahl-Zonen-Schlaufen-Reaktor wurde bereits in mehreren Industriebereichen erfolgreich erprobt und wird aktuell großtechnisch in der Industrie umgesetzt. Das Verfahrenskonzept eignet sich außerdem zur dezentralen kommunalen Abwasserreinigung. Es zeigt, wie kompakt moderne Kläranlagen gebaut werden können. Mit kompakten Systemen lässt sich das Abwasser in ländlichen Regionen – im Vergleich zu den Betriebskosten für Druckleitungen zu entfernten Kläranlagen – günstiger vor Ort aufbereiten.

Ressource Grundwasser ist nicht unendlich



Zukünftig geht es darum, Verfahrenstechnologien zu entwickeln, die in der Lage sind, pathogene Keime (Krankheitserreger) und vom Menschen verursachte Verunreinigungen wie pharmazeutische Reststoffe betriebssicher aus dem Abwasser zu entfernen. Schon heute wird dies durch die EU-Badegewässerverordnung verlangt. Die EU-Verordnung hat dazu geführt, dass einige Kläranlagen mit Membrantechnik ausgestattet wurden. Durch die höheren Reinigungsanforderungen ist mit einer Steigerung der Abwassergebühren zu rechnen.

Dabei sollten wir uns nochmals vor Augen führen, dass wir Wasser lediglich gebrauchen, also auch das aufbereitete Abwasser zurück in den globalen Wasserkreislauf gelangt. Früher oder später finden sich Antibiotika oder Röntgenkontrastmittel somit im Grundwasser und damit in unserem Trinkwasser.

Durch den Eintrag von immer unterschiedlicheren Verunreinigungen ins Grundwasser müssen neue Aufbereitungstechnologien eingesetzt werden, um auch kommenden Generationen gesundheitlich einwandfreies Trinkwasser in ausreichendem Maße zur Verfügung stellen zu können. Dies zeigt, dass die Ressource Wasser nicht unendlich ist und wir mit ihr auch in Zukunft nachhaltig umgehen müssen.

Literatur



www.wasser-wissen.de (Lexikon mit über 2500 Stichwörtern zum Themenbereich Wasser/Abwasser)
Creative Commons License

Dieser Text ist unter der Creative Commons Lizenz veröffentlicht. by-nc-nd/3.0/
Urheberrechtliche Angaben zu Bildern / Grafiken / Videos finden sich direkt bei den Abbildungen.

Jan Iseler, Sven Hövelmann

Zur Person

Jan Iseler

Jan Iseler ist Mitarbeiter des Instituts für Umweltverfahrenstechnik (IUV) in den Bereichen Trinkwasser- und Abwasseraufbereitung. Seit 1995 ist er an der Durchführung internationaler Projekte in Asien und Afrika beteiligt.


Zur Person

Sven Hövelmann

Sven Hövelmann ist seit 1999 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am IUV tätig. Schwerpunkt seiner Tätigkeit ist seit 2006 der Technologietransfer aus der Forschung zur industriellen Anwendung.


Nach oben © Bundeszentrale für politische Bildung Zur klassischen Website von bpb.de wechseln