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Grauwasseranlage auf Basis eines Membranbioreaktors

Autoren
OldBo
27.02.2010

sellner 13.10.2009
Die neuste Generation von Grauwasseranlagen zur dezentralen Aufbereitung von Dusch-, Badewannen- und Handwaschbeckenabwasser arbeiten derzeit mit der modernsten Aufbereitungstechnik aus dem Abwasserbereich: dem Membranbelebungsverfahren mit getauchten Ultrafiltrationsmodulen im Niederdruckbetrieb.
Grauwasseraufbereitung auf Basis eines Membranbioreaktors
Abbildung 1: Klassische Aufstellvariante einer Grauwasseranlage für den Indoor-Bereich; linker Behälter: Grauwasserbehälter; mittlerer Behälter: Bioreaktor; rechter Behälter: Betriebswasserspeicher
 Abbildung 1: Klassische Aufstellvariante einer Grauwasseranlage für den Indoor-Bereich; linker Behälter: Grauwasserbehälter; mittlerer Behälter: Bioreaktor; rechter Behälter: Betriebswasserspeicher
Quelle: GEP Umwelttechnik GmbH

Der Membranbioreaktor (MBR) stellt derzeit die modernste Form der kommunalen Abwasserbehandlung in großtechnischen Kläranlagen dar. Das Verfahren kombiniert die biologische Aufbereitungsstufe mit einer getauchten Membranfiltration in einem Bioreaktor.
Diese Aufbereitungstechnik wurde erfolgreich für das Grauwasser-Recycling übernommen und von den Herstellern speziell weiterentwickelt.
Der Vorteil des Verfahrens im Grauwasser-Recyling wird zum einen im deutlich geringeren Platzbedarf gegenüber anderen Verfahren gesehen. Die kompakte Ausführung einer Grauwasseranlage mit MBR-Technologie bietet sich ideal zur Aufstellung in Keller-/Technikräume an.  Der andere entscheidende Vorteil der MBR-Technologie wird in der sicheren Abtrennung von Partikeln, Bakterien und adsorbierten Viren aus dem Grauwasser gesehen, da mit dem getauchten Membranmodul eine permanente physikalische Barriere mit einer Porenweite von rund 0,1 bis 0,01 μm zum Einsatz kommt. Dies gewährleistet permanent klares keimfreies Betriebswasser ohne schleichende Qualitätsverluste. Die hygienische Sicherheit wird auch dann gewährleistet, wenn die biologische Reinigungsstufe einmal versagen sollte (Absterben der Mikroorganismen aufgrund des Einsatzes toxischer Substanzen, Ausfall der Belüftung) oder die elektrische Energieversorgung zeitweise unterbrochen wäre. Das so erzielte Betriebswasser unterschreitet deutlich die Badegewässeranforderungen der EU- Richtlinie 2006/7/EG.

Eine klassische Aufstellvariante einer oberirdischen Grauwasseranlage wird in Abbildung 1 gezeigt. Individuelle Lösungen, wie beispielsweise die Verwendung unterirdischer Betonzisternen oder gemeinsamer Speicherbehälter für Betriebs- und Regenwasser, können in den meisten Fällen flexibel gestaltet und umgesetzt werden.

Das Aufbereitungsverfahren mit MBR-Technolgie
Abbildung  2: Klassisches Fließbild von Grauwasseranlagen mit MBR-Technologie
 Abbildung 2: Klassisches Fließbild von Grauwasseranlagen mit MBR-Technologie
Quelle: GEP Umwelttechnik GmbH
Abbildung 3: Beispiel für einen Grobfilter zur Grauwasserbehandlung
 Abbildung 3: Beispiel für einen Grobfilter zur Grauwasserbehandlung
Quelle: GEP Umwelttechnik GmbH
Tabelle 1: Qualitätsanforderungen an Betriebswasser
 Tabelle 1: Qualitätsanforderungen an Betriebswasser
Quelle: Fbr Hinweisblatt H201

Zunächst wird das sogenannte schwach belastete Grauwasser aus den Abläufen der Duschen, Badewannen und Handwaschbecken erfasst und über eine separate Abwasserleitung der Grauwasseranlage zugeführt. Zunächst fließt das Grauwasser über einen Grobfilter (Abbildung 3). Grobe Störstoffe sowie ungelöste Wasserinhaltsstoffe werden aus dem Grauwasser entfernt und meist in regelmäßigen Zyklen mithilfe einer Sprüheinrichtung in die Kanalisation ausgetragen. Die Grobfiltration leistet einen entscheidenden Beitrag zur Verlängerung der Standzeiten aller nachfolgenden Anlagenkomponenten, insbesondere die der Membranmodule.

Das vorbehandelte Grauwasser gelangt zunächst in einen Grauwasserbehälter, welcher primär als hydraulischer Puffer zur gleichmäßigen Beschickung des Bioreaktors dient. An die Grobfiltration schließt sich mit der biologischen Behandlung des Grauwassers der zweite wichtige Aufbereitungsschritt an. Die organisch gelösten Nährstoffe werden sowohl im Grauwasserbehälter als auch im Bioreaktor unter Sauerstoffverbrauch (aerob) von Mikroorganismen zu den Endprodukten Kohlendioxid und Wasser abgebaut. Dafür werden beide Behälter während der biologischen Behandlungsphase intermittierend belüftet- auch um anaerobe Zonen im Tank zu verhindern, die zu unangenehmen Geruchsemissionen führen könnten. Die Einhaltung der in Tabelle 1 aufgeführten Qualitätsanforderungen an Betriebswasser aus dem Hinweisblatt H201 werden von den meisten Herstellern garantiert.
Aufgrund des limitierten Nährstoffangebotes im Grauwasser wächst die Biozönose im Bioreaktor nur bis zu einer bestimmten Zelldichte heran (TS≈ 1-5 mg/l) und nutzt dabei einen immer größer werdenden Anteil der eingetragenen Nährstoffe für ihren Erhaltungsstoffwechsel anstelle von Wachstumsprozessen. Die sehr geringen Schlammbelastungen (BTS: ≤ 0,1 kgCSB/kgTS*d) und das hohe Schlammalter (SRT> 180 d) machen das Grauwasser- Recycling mit der MBR-Technologie sehr interessant, da sich lange bis gar keine Wartungsintervalle zur Schlammentnahme erzielen lassen. Aufgrund der sehr hohen hydraulischen Verweilzeit des Belebtschlamms im Bioreaktor etablieren sich auch langsam wachsende Mikroorganismen, die wiederum in der Lage sind persistente Wasserinhaltsstoffe biologisch abbauen zu können.

Der letzte Aufbereitungsschritt in Gestalt einer getauchten Ultrafiltrationseinheit bildet zweifelsohne das Herzstück der Grauwasseranlage. Angeordnet wird das Membranmodul im Bioreaktor (vgl. Abbildung 2), wobei das Grauwasser von außen durch die einzelnen Membranplatten in das Innere des Membranfilters strömt. Durch das Anlegen eines leichten Unterdrucks von ca. 0,1 bar wird das Permeat über einen zentralen Filtratsammler als gereinigtes Betriebswasser abgezogen. Partikel, Bakterien und adsorbierte Viren werden rein physikalisch aufgrund der geringen Porengröße im Bioreaktor zurückgehalten.

Während des Filtrationsvorgangs wird unterhalb der Ultrafiltrationsmodule Luft eingeblasen, welche zwischen den einzelnen Membranplatten eine Pfropfenströmung auslöst. Die einzelnen Luftblasen bewirken im Wechselspiel mit der Abzugseinheit eine permanente Reinigung der Membranoberflächen. Die Folge ist eine äußerst schonende Betriebsweise der Membranmodule und somit die deutliche Erhöhung der Filterstandzeiten. Sollte die Aufbereitungsleistung unter ein definiertes Niveau absinken, wird in den meisten Fällen das Membranmodul gegen einen grundgereinigten Membranfilter im Wechselsystem von einem autorisierten Installateur ausgetauscht. Es ist durchaus möglich einen Filter bis zu einer Lebensdauer von rund 10 Jahren immer wieder einzusetzen. Übliche Wartungsintervalle für Membranfilter für Großanlagen liegen zwischen 8 und 24 Monaten. Eine Inspektion der Grauwasseranlage (ohne zwingenden Filterrausch) wird von den meisten Herstellern einmal jährlich empfohlen.

Das Resultat dieses dreistufigen Aufbereitungsprozesses ist ein nährstoffarmes, geruchsneutrales, klares und nahezu 100%ig keimfreies Betriebswasser.

Der nachgeschaltete Betriebswasserspeicher (vgl. Abbildung 2) übernimmt die Aufgabe der hydraulischen Überbrückung zwischen Angebot und Nachfrage an Betriebswasser. Eine Nachspeisung von Trinkwasser gemäß DIN EN 1717 in den Betriebswasserspeicher muss automatisch erfolgen, falls einmal nicht genügend Betriebswasser zur Verfügung stehen sollte.

Quellen
www.gep.info
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Donpepe23 schrieb: Moin, Gehen wir mal einen Schritt zurück: Der hydraulische Abgleich ist berechnet und passt somit theoretisch zur Heizlast des Raumes. Auch ist die Frage in wie Weit die Heizkurve berechnet wurde...
muensterlaender schrieb: Gestern unten 45 Grad. Tiefer darf es nicht, sonst funktioniert die Rücklaufanhebung über die PWM-Pumpe nicht. Hydraulik nach Herstellervorgaben von KWB. Problem ist, dass ich nur Ertrag von 11 Uhr...
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