Kommunale und industrielle Wasserwiederverwendung

Vor dem Hintergrund der Klimaerwärmung stehen Menschen unter einem immer größeren Druck, ihre Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren. Bei den ergriffenen Maßnahmen geht es meistens um die Reduzierung von Emissionen und Luftverschmutzung. Ebenso wichtig ist jedoch der Schutz der Wasserressourcen.

Wasser ist eine Grundvoraussetzung für das Leben von Menschen, Tieren und Pflanzen. Mit der weiter wachsenden Weltbevölkerung verschärfen sich auch die Sorgen um eine drohende Wasserknappheit. Es wird immer wichtiger, in Lösungen für sichere Wasserquellen, gesunde Ökosysteme und eine stetige und nachhaltige Wasserausbeute zu investieren.

Die Wiederverwendung von Wasser ist in den letzten Jahrzehnten zu einem wichtigen Baustein für die Lösung der oben geschilderten Probleme geworden. Die frühere Nischenanwendung entwickelt sich dank immer effektiverer Aufbereitungstechnologien zu einem Routineverfahren, insbesondere in dicht besiedelten Ballungsräumen mit wenig Niederschlag und begrenzter Verfügbarkeit von Oberflächenwasser. Dies verändert die Arbeitsweisen in der Wasserwirtschaft, zeigt nachhaltige Wege zur Erhaltung natürlicher Ökosysteme auf, ergänzt die kommunale Wasserversorgung vor Ort und steigert die Effizienz in der Industrie.

Neben der ökologischen Notwendigkeit, Oberflächen- und Grundwasserressourcen zu schützen, werden auch wirtschaftliche Argumente für eine Wasserwiederverwendung immer überzeugender. An vielen Orten sind traditionelle Verfahren der Wassergewinnung wie die Entnahme aus Flüssen, Seen oder dem Grundwasser teurer geworden. Gründe dafür sind strengere Vorschriften und die Konkurrenz durch andere Verbraucher. Da die Aufbereitung und Wiederverwendung von Wasser in jüngster Zeit nicht nur erschwinglicher, sondern auch deutlich effektiver geworden ist, kann sie in einigen Fällen eine kostengünstige Alternative bieten.

Sie ermöglicht es Kommunen und industriellen Nutzern gleichermaßen, ihre Abhängigkeit von zugekauftem Wasser aus externen Quellen zu verringern und sich vor künftigen Preisschwankungen zu schützen. Darüber hinaus kann die Einführung von Verfahren zur Wasserwiederverwendung das Markenimage eines Wasserversorgers oder eines Unternehmens verbessern und seine Attraktivität für umweltbewusste Akteure erhöhen.

Abgesehen von den unterschiedlichen steuerlichen Auswirkungen kommen diese Aktivitäten der Umwelt zugute, da viele Süßwasser-Ökosysteme aufgrund von übermäßiger Entnahme und Verschmutzung unter enormem Druck stehen.

Wasserwiederverwendung verringert diese und andere Belastungen, da sie den Bedarf an Süßwasser verringert, das aus empfindlichen Ökosystemen abgezogen wird. Durch die Aufbereitung von Abwasser zur Wiederverwendung leisten Produktionsbetriebe stattdessen einen wichtigen Beitrag, um die negativen Auswirkungen der Übernutzung abzumildern, die u. a. zur Verschlechterung von Lebensräumen und zur Verringerung der Artenvielfalt führen.

Durch die Aufbereitung und Wiederverwendung von Abwasser wird zudem die Einleitung von Industrieabwässern in die Umwelt minimiert und aquatische Ökosysteme werden geschützt. Steigende Temperaturen verschärfen die Wasserknappheit insbesondere in trockenen Regionen. Hier bietet die Wiederverwendung von Wasser eine zuverlässige und dürreresistente Wasserquelle.

Bei der Wasserwiederverwendung gibt es eine Fülle unterschiedlicher Ansätze, die sich jeweils in der Aufbereitungsstufe und Eignung für verschiedene Anwendungen unterscheiden. Bei der Wiederverwendung von Prozesswasser wird Wasser innerhalb industrieller Prozesse aufbereitet und wiederverwendet. Wasser, das in der Fertigung zum Spülen oder Kühlen genutzt wird, kann z. B. aufbereitet und mehrfach wiederverwendet werden. Dies minimiert den Frischwasserverbrauch und die Abwassermenge.

Die Aufbereitung von schmutzigen Abwasserströmen zur Wiederverwendung erfordert hochentwickelte Wasseraufbereitungstechniken wie Umkehrosmose, Ultrafiltration, UV-Behandlung oder erweiterte Oxidation (Advanced Oxidation), um ein breites Spektrum an Verunreinigungen zu entfernen. Mit modernen technologischen Möglichkeiten kann Wasser in hoher Qualität erzeugt werden, das sich für viele anspruchsvolle industrielle Prozesse und sogar für die Wiederverwendung als Trinkwasser an zugelassenen Standorten eignet.

In einem typischen fortschrittlichen Aufbereitungsprozess werden bei der Vorbehandlung größere Fremdkörper und Schwebstoffe mit physikalischen Verfahren wie Siebung und Sedimentation entfernt. Bei der sekundären Behandlung sollen vor allem biologische Verunreinigungen abgebaut werden. Dazu werden Mikroorganismen eingesetzt, um organische Bestandteile abzubauen und Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor zu entfernen.

In den abschließenden Stufen werden die nach der vorherigen Behandlung noch verbliebenen Verunreinigungen durch fortschrittliche Aufbereitungsprozesse entfernt. Zu diesen Techniken gehören:

• Erweiterte Oxidation (Advanced Oxidation Processes, AOP): Hierbei werden durch den Einsatz von Ozon und UV-Licht persistente organische Schadstoffe abgebaut und Abwasser desinfiziert.
• Filtration mit Sand, Aktivkohlegranulat oder Membranfiltern, um kleinere Schwebstoffe, organische Stoffe, Viren, Bakterien und Mikroorganismen zu entfernen.
• Umkehrosmose, ein Verfahren, bei dem Wasser unter Druck durch eine Membran gepresst wird, um eine Vielzahl an gelösten Salzen, Mineralien und anderen Verunreinigungen zu entfernen.

Die Vorteile des Wasserrecyclings in der Industrie reichen weit über die Werkstore hinaus. Sie eröffnen Möglichkeiten zur Schaffung oder Verbesserung wertvoller Ökosysteme. Aufbereitetes Abwasser kann zur ergänzenden Versorgung für angelegte Feuchtgebiete genutzt werden . Diese von Menschen angelegten Ökosysteme schaffen Lebensräume für Wildtiere, filtern Schadstoffe und können als Naherholungsgebiete genutzt werden.

Die Einleitung von aufbereitetem Brauchwasser in geschädigte Fluss- oder Uferbereiche kann beispielsweise dazu beitragen, wichtige Ökosysteme durch eine erhöhte Strömung und eine verbesserte Wasserqualität wiederherzustellen. Dies ermöglicht die Wiederbelebung der Vegetation, fördert die biologische Vielfalt und verbessert die ökologische Integrität der umliegenden Gebiete. Darüber hinaus ist die Wiederauffüllung von Grundwasserleitern mit aufbereitetem Abwasser eine effektive Strategie, mit der erschöpfte Quellen „auftanken“ können. Insbesondere in wasserarmen Regionen verbessert dies eine sichere Wasserversorgung.

Neben den ökologischen Vorteilen unterstützt eine industrielle Wasserwiederverwendung die Kommunen bei einem verantwortungsvollen Abwassermanagement. Durch die Behandlung und Wiederverwendung ihres Abwassers vor Ort machen Produktionsbetriebe Kapazitäten frei und entlasten dadurch die regionalen Kläranlagen. Dieser dezentrale Ansatz beim Abwassermanagement kann insbesondere in Gebieten von Vorteil sein, in denen die zentrale Infrastruktur begrenzt ist oder Kapazitätsengpässe bestehen.

Regelmäßige Überwachung und fortschrittliche Aufbereitungstechnologien werden eingesetzt, um Verunreinigungen zu entfernen und die Sicherheit des aufbereiteten Wassers für die vorgesehenen Anwendungen zu gewährleisten. Die Wiederverwendung von Nutzwasser zur Bewässerung und für industrielle Prozesse ist in wasserarmen Regionen seit vielen Jahren gängige Praxis. Inzwischen gewinnt jedoch auch das Konzept der Wiederverwendung als Trinkwasser, bei dem aufbereitetes Abwasser nach Trinkwasserstandards gereinigt wird, zunehmend an Bedeutung.

Wasser für die indirekte Wiederverwendung als Trinkwasser (Indirect Potable Reuse, IPR) wird in Umweltpuffer wie z. B. Grundwasserleiter oder Speicher für Oberflächenwasser eingeleitet, bevor es für Trinkwasserzwecke entnommen wird. Aufbereitetes Wasser für die direkte Wiederverwendung als Trinkwasser (Direct Potable Reuse, DPR) wird dagegen direkt in Trinkwasser-Versorgungsleitungen eingespeist.

Eine direkte Wiederverwendung ist zwar an vielen Orten noch nicht zulässig, dank beträchtlicher technologischer Fortschritte kommen Genehmigungen sowohl für IPR- als auch DPR-Systeme jedoch wesentlich rascher voran.

Dank der jüngsten Fortschritte in der Wasseraufbereitungstechnologie werden die Preise für die Wiederverwendung von Wasser in großem Maßstab wettbewerbsfähig. Dies wiederum fördert die Einführung dieser Technik sowohl bei Kommunen als auch bei industriellen Nutzern.

Wasserwiederverwendung ist eine Investition in die Gegenwart und in die Zukunft, da sie die betriebliche Resilienz stärkt, Süßwasserressourcen schont, empfindliche Ökosysteme schützt und eine nachhaltige Wasserausbeute für kommende Generationen fördert.