Eigens für neugierige Messebesucher der Umweltmesse IFAT 2005 haben sie ihr Ausstellungsstück mit einer durchsichtigen Hülle versehen. Was die Ingenieure vom Stuttgarter Fraunhofer-Institut für Bioverfahrenstechnik da präsentieren, ist eine Glaswalze - Durchmesser etwa 15 Zentimeter -, in der sich weiße Scheiben drehen. Ein besonders leistungsfähiger Filter für Abwasser, berichtet Fraunhofer-Forscher Christian Spork.
"Das Abwasser wird durchgepumpt, strömt hier unten rein und wird üblicherweise auf der entgegengesetzten Seite abgeführt. "
Und zwar gereinigt von jeglichen Schwebstoffen und sogar keimfrei. Möglich machen das die weißen Scheiben. Sie bestehen aus Keramikmembranen mit Poren von etwa 60 Nanometern, das entspricht etwa einem Tausendstel des Durchmessers eines menschlichen Haars. Damit diese winzigen Öffnungen nicht sofort verstopfen, drehen sich die Scheiben einige hundert Mal pro Minute, und außerdem wird das Abwasser unter leichtem Überduck durchgepumpt. So kann der Filter erstaunlich lange Zeit seinen Dienst versehen.
"Ungefähr in einem halbjährlichen oder jährlichen Rhythmus werden die Keramikscheiben regeneriert. Wir verwenden einen alkalischen, manchmal auch einen sauren Reiniger. Das zeichnet diese Keramikmembranen aus: Sie sind nahezu unendlich oft regenerierbar. "
Das geklärte Wasser hat die Qualität eines Badesees und kann daher ohne weitere Reinigung in einen Fluss geleitet werden. Und was im Filter hängen bleibt, ist nicht einfach wertloser Dreck.
"Wir sehen die Abwasser-Inhaltsstoffe als sehr wesentlich an, da es ein großes Potenzial gibt, diese Stoffe zu recyceln und später wieder sinnvoll nutzen zu können."
So werden Phosphat und Stickstoff aus den Wasch- und Reinigungsmitteln zu Dünger verarbeitet und die Biomasse der Fäkalien zu Biogas vergoren. Das klingt nicht sehr appetitlich, geschieht aber ebenso in jeder Kläranlage. Dort müssen die Betreiber allerdings Wochen lang warten, bis die Schlämme konzentriert genug sind für die Aufbereitung. Dem kann mit dem neuen Filter abgeholfen werden - es genügt, den Schlamm durchzupumpen, und die wertvolle Biomasse bleibt zurück. Selbst das relativ gehaltvolle Abwasser aus Vakuumtoiletten, bekannt aus dem Zug oder Flugzeug, kann noch weiter aufkonzentriert werden.
"Der Feststoffstrom hat eine Konzentration bis zu 100 Gramm pro Liter. Er kommt in eine Membranbioreaktoren-Hochlastvergärung. Wir haben hohe Biomasse- und Feststoffkonzentrationen im Reaktor, einen entsprechend hohen Umsatz und hohe Biogasproduktion. Daraus entsteht Strom und Wärme und wir beheizen und betreiben damit unsere Anlagen. "
Christian Spork und seine Kollegen wollen nun in einem Pilotprojekt zeigen, dass die Keramikscheiben herkömmliche Kläranlagen sogar ganz ersetzen können. Im badischen Knittlingen, dem Geburtsort des historischen Faust, entsteht derzeit eine Neubausiedlung mit einem völlig neuen Wassermanagement. Neben der Trinkwasserleitung bekommt jedes Haus einen zweiten Anschluss für Brauchwasser, das aus Regenwasser gewonnen wird.
"Wir werden dieses Regenwasser bei den Einfamilienhäusern, das auf dem Dach und bei den Parkplätzen gesammelt wird, über ein unterirdisches Kanalsystem abführen, speichern in großen unterirdischen Tanks und werden es durch eine Membrananlage, in der unser Rotationsscheibenfilter eine wesentliche Rolle spielt, so aufbereiten, dass es aus Sicht der Hygiene und der Stoffkonzentration einem Wasser nach Trinkwasserverordnung entspricht. "
Dieses Brauchwasser eignet sich zum Duschen, Wäsche waschen und Blumen gießen - und das sogar besser als Trinkwasser, da es keinen Kalk enthält. Natürlich wird das Brauchwasser auch zur Toilettenspülung genutzt. Große Mengen sind dazu allerdings nicht nötig, denn jedes Haus erhält eine Vakuumtoilette, was bis zu 90 Prozent Spülwasser spart. Das gesamte Abwasser der Siedlung wird durch Keramikfilter gereinigt und die Feststoffe zu Dünger und Biogas verarbeitet - ganz ohne Kanäle und ohne Kläranlage.
"Das Abwasser wird durchgepumpt, strömt hier unten rein und wird üblicherweise auf der entgegengesetzten Seite abgeführt. "
Und zwar gereinigt von jeglichen Schwebstoffen und sogar keimfrei. Möglich machen das die weißen Scheiben. Sie bestehen aus Keramikmembranen mit Poren von etwa 60 Nanometern, das entspricht etwa einem Tausendstel des Durchmessers eines menschlichen Haars. Damit diese winzigen Öffnungen nicht sofort verstopfen, drehen sich die Scheiben einige hundert Mal pro Minute, und außerdem wird das Abwasser unter leichtem Überduck durchgepumpt. So kann der Filter erstaunlich lange Zeit seinen Dienst versehen.
"Ungefähr in einem halbjährlichen oder jährlichen Rhythmus werden die Keramikscheiben regeneriert. Wir verwenden einen alkalischen, manchmal auch einen sauren Reiniger. Das zeichnet diese Keramikmembranen aus: Sie sind nahezu unendlich oft regenerierbar. "
Das geklärte Wasser hat die Qualität eines Badesees und kann daher ohne weitere Reinigung in einen Fluss geleitet werden. Und was im Filter hängen bleibt, ist nicht einfach wertloser Dreck.
"Wir sehen die Abwasser-Inhaltsstoffe als sehr wesentlich an, da es ein großes Potenzial gibt, diese Stoffe zu recyceln und später wieder sinnvoll nutzen zu können."
So werden Phosphat und Stickstoff aus den Wasch- und Reinigungsmitteln zu Dünger verarbeitet und die Biomasse der Fäkalien zu Biogas vergoren. Das klingt nicht sehr appetitlich, geschieht aber ebenso in jeder Kläranlage. Dort müssen die Betreiber allerdings Wochen lang warten, bis die Schlämme konzentriert genug sind für die Aufbereitung. Dem kann mit dem neuen Filter abgeholfen werden - es genügt, den Schlamm durchzupumpen, und die wertvolle Biomasse bleibt zurück. Selbst das relativ gehaltvolle Abwasser aus Vakuumtoiletten, bekannt aus dem Zug oder Flugzeug, kann noch weiter aufkonzentriert werden.
"Der Feststoffstrom hat eine Konzentration bis zu 100 Gramm pro Liter. Er kommt in eine Membranbioreaktoren-Hochlastvergärung. Wir haben hohe Biomasse- und Feststoffkonzentrationen im Reaktor, einen entsprechend hohen Umsatz und hohe Biogasproduktion. Daraus entsteht Strom und Wärme und wir beheizen und betreiben damit unsere Anlagen. "
Christian Spork und seine Kollegen wollen nun in einem Pilotprojekt zeigen, dass die Keramikscheiben herkömmliche Kläranlagen sogar ganz ersetzen können. Im badischen Knittlingen, dem Geburtsort des historischen Faust, entsteht derzeit eine Neubausiedlung mit einem völlig neuen Wassermanagement. Neben der Trinkwasserleitung bekommt jedes Haus einen zweiten Anschluss für Brauchwasser, das aus Regenwasser gewonnen wird.
"Wir werden dieses Regenwasser bei den Einfamilienhäusern, das auf dem Dach und bei den Parkplätzen gesammelt wird, über ein unterirdisches Kanalsystem abführen, speichern in großen unterirdischen Tanks und werden es durch eine Membrananlage, in der unser Rotationsscheibenfilter eine wesentliche Rolle spielt, so aufbereiten, dass es aus Sicht der Hygiene und der Stoffkonzentration einem Wasser nach Trinkwasserverordnung entspricht. "
Dieses Brauchwasser eignet sich zum Duschen, Wäsche waschen und Blumen gießen - und das sogar besser als Trinkwasser, da es keinen Kalk enthält. Natürlich wird das Brauchwasser auch zur Toilettenspülung genutzt. Große Mengen sind dazu allerdings nicht nötig, denn jedes Haus erhält eine Vakuumtoilette, was bis zu 90 Prozent Spülwasser spart. Das gesamte Abwasser der Siedlung wird durch Keramikfilter gereinigt und die Feststoffe zu Dünger und Biogas verarbeitet - ganz ohne Kanäle und ohne Kläranlage.