Wasserwiederverwendungskonzepte in containerbasierten Feldlagern

Publikation: Hochschulschrift/AbschlussarbeitMasterarbeit

Beitragende

Abstract

Wasser ist eine begrenzte Ressource, weswegen Wasserwiederverwendung immer mehr an Bedeutung gewinnt. In einem Feldlager kann die Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser als Brauch- oder Trinkwasser eine alternative Wasserquelle darstellen, wenn keine oder stark verschmutzte bzw. kontaminierte Rohwasserquellen vorhanden sind. Auch die Durchhalte- und Versorgungssicherheit kann gewährleistet werden, da Abwasser immer anfällt. Zu Beginn der Arbeit wurde eine umfassende Literaturrecherche und Betriebsrecherche zum Stand der Technik der Wasserwiederverwendung durchgeführt. Um die Potentiale zur Wasserwiederverwendung in einem Feldlager abschätzen zu können, wurde ein potenzieller IST-Zustand bezüglich bisher verwendeter Aufbereitungsverfahren, Volumenströmen und Stoffbelastungen in einem mobilen, containerbasierten Feldlager beschrieben und ermittelt. Hierbei wurde zwischen dem Schwarzwasserteilstrom (Toilette) und den Grauwasserteilströmen aus Küche, Wäscherei und Dusche/Bad unterschieden. Restglied der Bilanzen stellt der Teilstrom Reinigung+Sonstige dar, der Teilströme aus Reinigungsvorgängen, Tierseuchenprophylaxe und Sanität zusammenfasst. Der Toilettenteilstrom stellt den am stärksten belasteten Teilstrom dar, während die Grauwasserteilströme eher als gering belastet einzustufen sind. Mithilfe der Recherchen und den Ergebnissen zum IST-Zustand wurden Varianten zur Optimierung der bestehenden Abwasserbehandlungsanlage mit einer Membranbelebung und Ultrafiltration sowie weitergehende Behandlungsverfahren auf ihre Tauglichkeit für die Nutzung in einem Feldlager überprüft und verglichen. Es wurden Bewertungskriterien hinzugezogen wie Flexibilität, der Einsatz von Hilfs- und Betriebsstoffen oder der Anfall von Reststoffen.\nNach der Analyse des IST-Zustandes wurde deutlich, dass eine Teilstrombehandlung in einem Feldlager nicht zweckmäßig ist und der Brauchwasserbedarf durch die Aufbereitung des Grauwasserstroms nicht gedeckt werden kann. Es wird eine Gesamtabwasserbehandlung und Wiederverwendung favorisiert. Es zeigt sich, dass die vorhandene Membranbelebungsanlage bereits gute Ablaufkonzentrationen erreicht, welche ggf. Brauchwasserqualität entsprechen. Um die Vorteile der Membranbelebung und der Ultrafiltrationsmembran zu erhalten, wird eine Optimierung der biologischen Reinigung mithilfe von Kombiverfahren von sessiler und suspendierter Biomasse angestrebt. Durch die Optimierung der Belebung kann der biologische Sauerstoffbedarf (BSB) weiter gesenkt werden und das Brauchwasser wird lagerungsfähig. Wird mithilfe von MSR-Technik festgestellt, dass die Brauchwasserqualität am Kläranlagenablauf nicht erreicht wird, kann das behandelte Abwasser weiteren Behandlungsverfahren wie zum Bsp. Aktivkohlefilter oder einer Umkehrosmose zugeführt werden. Eine nachfolgende Desinfektion ist in jedem Fall sinnvoll, um eine Wiederverkeimung auszuschließen.

Water is a limited resource, which is why water reuse is becoming increasingly important. In a field camp, the reuse of treated wastewater as service or drinking water can provide an alternative source of water when raw water sources are not available or are heavily polluted or contaminated. It can also ensure continuity and security of supply since wastewater is always generated. At the beginning of the work, a comprehensive literature review and company research on the state of the art of water reuse was conducted. To be able to estimate the potentials for water reuse in a field camp, a potential actual state was described and determined about previously used treatment processes, volume flows and substance loads in a mobile, container-based field camp. A distinction was made be-tween the black water partial flow (toilet) and the gray water partial flows from the kitchen, laundry and shower/bathroom. The remaining part of the balances is the partial flow cleaning+other, which combines partial flows from cleaning processes, animal disease prophylaxis and sanitation. The toilet sub-stream is the most heavily polluted sub-stream, while the graywater sub-streams are classified as slightly polluted. Based on the research and the results of the analysis of the actual situation, variants for the optimization of the existing wastewater treatment plant with membrane revitalization and ultrafiltration as well as further treatment processes were examined and compared for their suitability for use in a field camp. Evaluation criteria such as flexibility, the use of auxiliary and operating materials or the accumulation of residual materials were considered.
After the analysis of the actual state it became clear that a partial flow treatment in a field camp is not appropriate and that the service water demand cannot be covered by the treatment of the grey water flow. A total effluent treatment and reuse is favored. It is shown that the existing membrane activated sludge plant already achieves good effluent concentrations, which may correspond to service water quality. To maintain the ad-vantages of membrane revitalization and ultrafiltration membranes, an optimization of the biological treatment by means of combined processes of sessile and suspended bio-mass is aimed at. By optimizing the activation, the biological oxygen demand (BOD) can be further reduced and the process water becomes storable. If it is determined with the help of MSR technology that the service water quality is not achieved at the wastewater treatment plant outlet, the treated wastewater can be fed to further treatment processes such as activated carbon filters or reverse osmosis. Subsequent disinfection is always ad-visable to prevent recontamination.

Details

OriginalspracheDeutsch
QualifizierungsstufeMaster of Science
Gradverleihende Hochschule
Betreuer:in / Berater:in
  • Lerch, André Paul, Prüfern:in
  • Panglisch, Stefan, Prüfern:in, Externe Person
  • Kerst, Kristin, Betreuer:in
Datum der Verteidigung (Datum der Urkunde)15 Okt. 2021
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021
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Schlagworte

Forschungsprofillinien der TU Dresden

Schlagwörter

  • Wasserwiederverwendung, Membranbelebung, Brauchwasser, Feldlager, water reuse, membrane bio reactor, sanitary water, field camp