"Nahrstofftrennung und –verwertung in der Abwassertechnik am Beispiel der Lambertsmühle – Fortsetzung des Forschungsprojektes Lambertsmühle"
Projektförderung:
Ministerium für Umwelt, Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MUNLV)
Projektlaufzeit: 10/2003 bis 11/2004
Projektleitung:
Institut für Pflanzenernährung der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn (IPE)
BUW-Projektleiter: Dipl.-Ing. Jan Mauriz Kaub
Projektpartner:
gewitra mbH – Ing.-Gesellschaft für Wissenstranfer, Bonn
Hygiene-Institut des Ruhrgebietes, Gelsenkirchen
Rheinisch-Bergischer Kreis, Bergisch Gladbach
IPE - Institut für Pflanzenernährung der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
IHÖ - Institut für Hygiene und öffentliche Gesundheit, Universität Bonn
IWW - Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung GmbH, Mülheim/Ruhr
OtterWasser – Ing.-Gesellschaft für integrierte Siedlungstechnik, Lübeck
Wupperverband, Wuppertal
Verein zur Förderung der Lambertsmühle zu Burscheid e.V., Burscheid
Problemstellung
In der Lambertsmühle, einer historischen Wassermühle im Bergischen Land, wurde innerhalb eines Forschungsvorhaben ein teilstromorientiertes Abwasserkonzept umgesetzt. Dieses Konzept beinhaltet die möglichst sortenreine Sammlung sowie getrennte Ableitung und Behandlung folgender im häuslichen Bereich anfallender Abwasserströme:
- Grauwasser: Abwasser aus Küche, Badezimmer usw.(ohne Fäkalien und Urin)
- Gelbwasser: Urin Abwasser aus Urinseparationstoiletten und wasserlosen Urinalen (Urin mit oder ohne Spülwasser)
- Braunwasser: Abwässer der Toiletten ohne Urin ( Fäkalien mit Spülwasser)
Durch die getrennte Erfassung und Behandlung der Teilströme wird eine Rückführung der im Abwasser enthaltenen Nährstoffen in den Nährstoffkreislauf angestrebt, damit die im Behandlungsprozess entstandenen Stoffe einer möglichst hochwertigen weiteren Nutzung zugeführt werden können.
In der Fortführung des ersten Forschungsprojektes wird im zweiten Teil besonders Fragen bezüglich der Hygiene und anderer Gefährdungspotentiale, die sich bei der Verwertung der gesammelten Stoffströme ergeben, untersucht. Beispielsweise werden die vom Menschen eingenommene Arzneimittel hauptsächlich über den Urin ausgeschieden. Sie finden sich daher im Gelbwasser wieder und können einer möglichen Weiterverwendung des Urins, z.B. als Dünger in der Landwirtschaft, entgegenstehen. Inn ähnlicher Weise sind die im Braunwasser enthaltenen Fäkalien (Substrat) hygienisch bedenklich und müssen vor einer weiteren Nutzung zunächst stabilisiert werden.
Zielsetzung
Anhand von Untersuchungen werden mögliche Schadpotentiale bzw. Maßnahmen zur Verringerung dieser Potentiale geprüft und bewertet.
Des weiteren werden Verbesserungen an der bestehenden Anlage durchgeführt, sowie erste Möglichkeiten zur Verwertung einzelner Stoffströme in kommerziellen Produkte getestet.
Die Arbeitsansätze der Bauhaus Universität sind:
- Anaerobe Versuche im Labormaßstab zur Stabilisierung des grobentwässerten Substrats aus dem Braunwasser
- Säulenversuche zum Abbau- und Sorptionsverhalten von ausgewählten Arzneimitteln in intermittierend durchflossenen Bodenfiltern.
Vorgehensweise
Anaerobe Versuche
In temperierbaren Reaktoren wird die Stabilisierungseignung des Substrates untersucht, welches einerseits im Alter (gelagert, frisch) und im Wassergehalt (roh, verdünnt) unterscheidet. Auf Basis der Nährstoffanalyse wird ein Ansatz mit Zugaben gefahren, um dann das Nährstoffverhältnis optimal einzustellen.
Der Gasertrag sowie pH-Wert und Temperatur werden täglich vor Ort bestimmt. Der Stabilisierungsgrad wird im Labor ermittelt.
Anhand der Ergebnissen aus den Versuchen soll ein Verfahrensvorschlag zur anaeroben Stabilisierung des Substrates aus dem Braunwasser gemacht werden.
Säulenversuche
Mit unterschiedlichen Materialien befüllte, unbewachsene Säulen (Glas DN 200, Füllhöhe 500 mm) werden mit Urin beaufschlagt. Die Säulen sind befüllt mit Rheinsand, Aktivkohle, Kompost sowie einem tonigen und einem sandigen Boden.
Die Häufigkeit und Menge der Urinzugabe ist an die Düngegabe im landwirtschaftlichen Zyklus angepasst. Zeitgleich mit dem Urin werden die Säulen mit einer definierten Menge folgender Pharmaka beaufschlagt: Bezafibrat, Carbamazepin, Clofibrinsäure, Diclofenac, Fenoporfen, Ibuprofen, Tetracyclin, Sulfadiazin, Sulfadimidin und Sulfamethaxazol.
Die Menge des Niederschlages mit dem die Säulen beregnet werden, orientiert sich am Regime des Standortes Burscheid. Das im Ablauf der Säulen auftretende Sickerwasser wird in Glasflaschen aufgefangen, quantifiziert und in regelmäßigen Abständen durch das IWW auf die genannten Pharmaka analysiert.
Mit diesen sondierenden Versuchen soll das mögliche Gefährdungspotenzial, welches von den in die Böden eingetragenen Arzneimitteln ausgeht, abgeschätzt werden.