Dezentrale Wasserwiederverwendung im ländlichen Raum: PU2R
In dem Verbundprojekt PU2R (Point-of-Use Re-Use: Dezentrale landwirtschaftliche Wiederverwendung von häuslichem Abwasser zur Verringerung von Nutzungskonkurrenzen) untersuchten sieben Forschungsinstitute und Unternehmen gemeinsam mit dem Umweltbundesamt die Aufbereitung und Nutzung von Abwasser zur Bewässerung von Nutzpflanzen im Labor und Freiland.
Klimatische Veränderungen führen regional vermehrt zu akuter Wasserknappheit, wodurch Nutzungskonkurrenzen, beispielsweise zwischen Trinkwasserversorgung und landwirtschaftlicher Bewässerung, entstehen können. In dünnbesiedelten Regionen Deutschlands und der Welt, die über keine zentrale Abwasserinfrastruktur verfügen, kann eine dezentrale Wasserwiederverwendung zu einem resilienteren Wassermanagement beitragen.
Das PU2R-Projekt verfolgte den Ansatz häusliches Abwasser aus abflusslosen Sammelgruben mit einer mobilen Aufbereitungsanlage auf einem LKW einzusammeln, vor Ort bedarfsorientiert (mit Erhalt der Pflanzennährstoffe Stickstoff und Phosphor) zu behandeln und als Bewässerungswasser für die Landwirtschaft bereitzustellen. An einem Modellstandort in Brandenburg sollte der Ansatz erprobt und unter Einhaltung der EU-Verordnung (2020/741) zu Mindestanforderungen an die Wasserwiederverwendung, umgesetzt werden. Entsprechend wurde das Rohabwasser am Modellstandort umfassend analysiert und ein ausführlicher Risikomanagementplan zur sicheren Umsetzung des Vorhabens erstellt. Für eine bodennahe und sparsame Bewässerung kam eine energieautarke Tropfbewässerungsanlage zum Einsatz. Für die Wasseraufbereitung wurden unterstützt durch einen digitalen Zwilling zwei Pilotanlagen, die aus einem Membranbelebungsreaktor (MBR) mit Pulveraktivkohledosierung bestehen, entworfen und gebaut. Für den Winterbetrieb ist eine Phosphatfällung und zur sicheren Virendeaktivierung eine nachgeschaltete UV-Desinfektion vorgesehen. Mit der Anlage konnte Bewässerungswasser der Güteklasse A nach EU-Verordnung (2020/741) produziert werden. Unter Verwendung regenerativer Stromquellen und im angepassten Sommerbetrieb mit alleiniger Kohlenstoffelimination arbeitet die Pilotanlage voraussichtlich ökologisch verträglicher und ökonomisch zu vergleichbaren Kosten wie die aktuelle Leerung der abflusslosen Sammelgruben mit dieselbetriebenen Saugwagen und mehreren Kilometern Abwassertransport zur nächsten Kläranlage. Obwohl das Bewässerungswasser hygienisch eiwandfrei hergestellt werden kann, werden bei der Aufbereitung nicht alle Substanzen, wie Medikamentenrückstände und Haushaltschemikalien, vollständig entfernt. Einige organische Spurenstoffe verbleiben im Bewässerungswasser und stellen eine potenzielle Gefahr für Pflanzen, Boden und Grundwasser dar. Um dieses Risiko bewerten zu können wurden modernste Analysemethoden entwickelt. So konnten Verbleib, Transport, Akkumulation und Abbau der Spurenstoffe unter Berücksichtigung aller technischen und natürlichen Barrieren in Labor-, Gewächshaus- und Lysimeterstudien stoffspezifisch beschrieben werden. Auswirkungen auf Pflanzen wurden für Rucola, Sommergerste und Weidelgras untersucht. Für die Risikobewertung des Grundwasserschutzes wurden Simulationsergebnisse validiert und in einem einfach zu bedienenden Excel-Tool zusammengefasst. Dieses ist frei zugänglich und kann von alle Interessensgruppen (z.B. Genehmigungsbehörden) genutzt werden oder als Hilfestellung bei der Erstellung von Risikomanagementplänen dienen.
Die Ergebnisse des PU2R-Projekts wurden bei der Entwicklung nationaler Regelungen zur Umsetzung der EU-Verordnung (2020/741) berücksichtigt.