KREIS – Zusammenhänge von Landwirtschaft, Wasser, Abwasser und Abfall ermöglichen Kopplung von regenerativer Energiegewinnung mit innovativer Stadtentwässerung Prof. Dr.-Ing. Jörg Londong Bauhaus-Universität Weimar Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme b.is Fachforum Zukunft des Systems Ökolandbau, Berlin 1. Juli 2014
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KREIS – Zusammenhänge von Landwirtschaft,Wasser, Abwasser und Abfall ermöglichen
Kopplung von regenerativer Energiegewinnung mit innovativer Stadtentwässerung
Prof. Dr.-Ing. Jörg LondongBauhaus-Universität Weimar Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme b.is
Fachforum Zukunft des Systems Ökolandbau, Berlin 1. Juli 2014
Vorstellung
Bauingenieurstudium an der RWTH Aachen
1987 Promotion an der RWTH Aachen
1988 – 2001 Wupperverband in Wuppertalzuletzt Leiter Geschäftsbereich Technik
1997 Honorarprofessur Universität Essen
2001 Ruf an die Bauhaus-Universität Weimarseit 2001 Leiter der Professur Siedlungswasserwirtschaft
seit 2013 geschäftsführender Gesellschafter INAWA GbR
seit 2013 Direktor des Institutes für zukunftsweisende Infrastruktursysteme b.is
Inhalte
Ansätze für neue Konzepte erläutern
Am Beispiel KREIS Hamburg Jenfelder Au aufzeigentechnisches KonzeptSchnittstelle Landwirtschaft
Nach: Larsen, T.A.; Gujer, W.: Waste design and source control lead to flexibility in wastewater management, 1. IWA world water congress, Paris 3.-7.7.2000
Siedlungs-gebiete
ländlicheGebiete
Landwirtschaft
Klärschlamm
KläranlageÜberlauf
Vorfluter
Grundwasser
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???
?!??
Die Siedlungsentwässerung hat Lecks !
Boden
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endliche Phosphorreserven
Phosphatreserven 2000 in Tausend Tonnen
USA
China
Marokko
Andere LänderReservenReserve base
Reserven = Vorkommen, die unter 35 US$/t gefördert werden können
Reserve base = Vorkommen, die unter 100 US$/t gefördert werden können
Jasinski, 2001
Stoffströme bei der klassischen Abwasser-entsorgung
Wesentlichen Nachteilen des heutigen end-of-pipe-Systems kann begegnet werden, wenn Maßnahmen an der Quelle ansetzen.
Diese Philosophie ist bei industriellen Produktionen schon weit verbreitet.
In der Siedlungsentwässerung kann die Versickerung von unverschmutztem Regenwasser vor Ort als Einstieg in die Trennung von Stoffströmen und Maßnahmen an der Quelle gesehen werden.
Konsequent weitergedacht kommt man zur Analyseder Teilströme auch im häuslichen Abwasser.
Benennung der Teilströme des häuslichen Abwassers
Urin mit oder ohne Spülwasser
Gelbwasser
Fäzes mit Spülwasser ohne Urin
Braunwasser
Sonstiges häusliches Abwasser, ohne Urin und ohne Fäzes
Grauwasser
Fäkalien mit Spülwasser und Urin
Schwarzwasser
urine~ 500 L/(I*a)
feces~ 50 L/(I*a)
greywater25.000 -100.000
L/(I*a)
N ~ 4-5 kg/(I*a) ~ 3 % ~ 87 % ~ 10 %
~ 34 %K ~ 1,8 kg/(I*a) ~ 54 % ~ 12 %
P ~ 0,75 kg/(I*a) ~50 % ~ 40 %~ 10 %
COD ~ 30 kg/(I*a) ~ 41 % ~ 12 % ~ 47 %
Wastewater is characterized by a very uneven distribution of material fractions from different wastewater sources.
Boden Lebensmittel
KaliumPhosphorStickstoffKohlenstoff
Badenerwünscht!
BiologischeReinigung(z.B. PKA)
Versickerung
Energie-versorgung
Schwarzwasserund Bioabfälle
Gelbwasser
Braunwasser
Grau-wasser
Regen-wasser
Verbesserungder Humusschicht
geringerWasser-bedarf
P < 1%N < 1%wenig Kohlenstoff
Recycling
Nic
htab
baub
are
Abf
älle
Speicher
Stoffströme bei einer neuen Abwasser-„ent“sorgung
Nach: Otterpohl et al.
Behandlung mit Entfernung Pathogen und Mico-Verunreinigungen
Einige Pilotprojekte zu Neuartigen Sanitärsystemen (NASS)
Erfahrungen aus Schweden
Gelb-wasser
Filtrat
Ablauf- wasser
Grau-wasser
-
Wasserkreis-lauf
Küche
Rottebehälter
+Vorklärung
Bew ach se ner Bodenfi lte r
Nähr-stoff- kreis- lauf
Gelbwasserspeiche r
G ar tenkompost
Dusche, Bad,
Waschmaschine, etc.
Rottegut
Landwirtschaft und Gar tenb au
Trink-wasser
Braun-wasser
Wasserw erk
Gewässer
Separations -
toilet te
Nahrungsmittel
Gelb-wasser
Das Abwasserkonzept der Lambertsmühle
Lambertsmühle
Deus 21
Wohnhaus Londong
GTZ Eschborn
UNESCO-IHE Gebäude Delft, NL
UrintanksSolar City Pichling Linz, A
KfW-Gebäude
„Ostarkade“
Kanal
• Umsetzungsoptionen des HAMBURG WATER Cycle® in Kombination mit Wärmeversorgungskonzepten wissenschaftlich begleiten
• Unterstützung des Planungs- und Bauprozesses sowie der Inbetriebnahme der technischen Systeme mit vorbereitenden Untersuchungen
• Wissenschaftliche Begleitung des Betriebes nach Fertigstellung der Anlagen
• Projektlaufzeit: November 2011 bis Februar 2015, dann Phase 2 bis 2018
Konzeption für ein Stadtquartier „KREIS“• GW-Behandlung: Behandlung auch in Kopplung mit Gärrestbehandlung• SW-Ableitung: betriebssicheres Unterdrucksystem• SW-Behandlung: Optimierung von von Gasproduktion
und Arzneimittel-Elimination• Gärrestaufbereitung zur stofflichen Verwertung • (Einbeziehung nicht-vergärbarer Bioressourcen in KREIS 2)
• innovative, modell-hafte technische Lösungen Ab- und Trinkwasser
• Mit hoher Flexibilität des Gesamtsystems zur Anpassung an Veränderungen
• Simulationsspiel für Entscheider
1.6 2013 bis 31.5. 2016
• Die Einführung neuer Infrastruktursysteme dauert und kostet Nerven.
• Der HWC (Schwarzwasser, Grauwasser) in Kombination mit lokalen Energiekonzepten bietet Chancen in Neubau und Bestand, wenn die Technik funktioniert und die erzeugten Produkte Akzeptanz finden.
• www.kreis-jenfeld.de und www.twistplusplus.de werden laufend aktualisiert
• Dank an das BMBF für die Förderung von KREIS und TWIST++Dank an das BMVBS für die Förderung von EVASENS
Fazit
Düsseldorf, Altstadt
Dies Märchen wird wohl niemals wahrwir arbeiten daran !
2005: Gründung des Fachausschusses KA 1 „Behandlung von Abwasser aus neuartigen Sanitärsystemen“ mit mehreren Arbeitsgruppen; bisherige Ergebnisse u.a.:• Ende 2008: DWA-
Themenband• zur IFAT 2010: NASS-
Broschüre „Brauchen wir in Deutschland neuartige Sanitärsysteme?“
Bedarf für Regelwerk:eigenes DWA-ArbeitsblattBeginn der Arbeiten in 2009,Abschluss 2013, Veröffentlichung 2014
Aktivitäten der DWA zu „NASS“ DWA: Deutsche Vereinigung für Wasser-wirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.