DeWaResT - Dezentrale Abwasserbehandlung und Wasserwiederverwendung für Regionen mit saisonalen Trockenstress; Teilprojekt 1 und Teilprojekt 2

Abstract

Passiv belüftete vertikal durchflossene bepflanzte Boden-Filter (BBF) weisen zahlreiche Vorteile auf, sind aber in ihrer Denitrifikationsleistung im Vergleich zu technischen Kläranlagen limitiert, wodurch sie bisher die weitergehenden Anforderungen (Ablaufklasse D gemäß (DIBt, 2014)) nicht erreichen. Im Rahmen des BMBF-geförderten Projektes DeWaResT wurde daher auf die Entwicklung eines neuartigen vertikal durchströmten BBF fokussiert. Es wurde gezeigt, unter welchen Randbedingungen (Filteraufbau, technische Belüftung, Rezirkulation und Beschickung) sich die Leistungsfähigkeit bezüglich der Stickstoffentfernung (NH4-N, NO3-N), bei reduziertem Flächenverbrauch (<1-2m²/EW) steigern lässt. Vor allem ist es gelungen, hoch konzentriertes häusliches Schmutzwasser an einem dezentral gelegenen Standort so weit aufzubereiten, dass es bedenkenlos wiederverwendet werden kann. Mit den erreichten Ablaufwerten können ggf. auch erhöhte Anforderungen für die Einleitung im Einzugsgebiet von sensiblen Gewässern oder Grundwasser erfüllt werden. Im regulären Betrieb kann auf aufwändige Mess- und Regelungstechnik verzichtet werden. Technisch einfach ist die Sicherung der P-Elimination über den Einsatz von Eisenhydroxiden, die von Zeit zu Zeit getauscht werden müssen. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die belüfteten Bodenfilter auch in der Kombination mit einer Hydrolyse bzw. einer vorgeschalteten Denitrifikation funktionieren, wenn eine Rezirkulation gegeben ist. Allerdings ist dies nicht zwingend erforderlich, um eine ausreichende Denitrifikation von mehr als 80% zu erreichen. Die Demonstration des neu entwickelten BBF sowie die Kombination aus BBF, Langsamsandfilter (LSF) und GAK-Filter (GAK: granulierte Aktivkohle) haben gezeigt, dass auch höchste Ansprüche an die Ablaufqualität hinsichtlich der Reduktion von coliformen Keimen (E.coli) sowie eine weitergehend Spurenstoffentfernung erreicht werden. Passively aerated, vertically flowing constructed wetlands (CW) have many advantages, but their denitrification performance is limited compared to technical wastewater treatment plants. This means they do not yet meet the more stringent requirements (discharge class D according to DIBt, 2014). The focus of the BMBF-funded project DeWaResT (Decentralised Wastewater Treatment and Water Reuse for Regions with Seasonal Drought Stress) was on developing a new type of vertically flowed CW. The project demonstrated that, by adjusting the filter structure, technical aeration, recirculation and feed cycle, it is possible to increase the performance with regard to nitrogen removal (NH₄-N, NO₃-N) while reducing the required space to less than 1–2 m²/PE. Most importantly, it has been possible to treat highly concentrated domestic wastewater at a decentralised location to such an extent that it can be reused without issue. The effluent values achieved may also meet the higher requirements for discharging into sensitive water bodies or groundwater catchment areas. In regular operation, there is no need for complex measurement and control technology. Ensuring phosphorus (P) elimination is technically simple thanks to the use of granular iron hydroxides, which need to be replaced periodically. Furthermore, it has been shown that aerated constructed wetlands can also be used in combination with hydrolysis or upstream denitrification if recirculation is provided. However, this is not absolutely necessary to achieve denitrification of over 80%. Demonstrations of the newly developed constructed wetlands (CW) and their combination with slow sand filtration (SSF) and granular activated carbon (GAC) filtration have shown that the highest demands on effluent quality, such as reducing coliform bacteria (E. coli) and removing micropollutants, can be met.