Projektbeschreibung

Überblick

Projekt-Laufzeit: 04/2021 - 03/2024

Das Nutzwasser-Projektes verfolgt das Ziel, neue hochflexible und bedarfsgerechte Managementstrategien für eine Wasserwiederverwendung zur urbanen und landwirtschaftlichen Bewässerung praxisnah zu entwickeln und im Rahmen relevanter Demonstrationen mit Praxispartnern so zu optimieren, dass eine Implementierung in anderen Zielregionen beschleunigt wird. Schwerpunkte sind dabei die Erarbeitung von Handlungsempfehlungen für eine genehmigungsrechtliche Implementierung, die Festlegung von Wasserqualitätsanforderungen für unterschiedliche Bewässerungspraktiken sowie Cloud-basierte Echtzeit-Ansätze zur Bedarfsbestimmung und automatisierte Systeme zur Qualitätssicherung. Aufbauend darauf erfolgt eine Dargebotsanalyse alternativer Wasserressourcen einschließlich innovativer Konzepte zur Speicherung aber auch zur Implementierung von urbanen Nutzwassersystemen im Bestand. Die erforderliche Nutzwasserqualität wird durch den Einsatz robuster weitergehender Multibarrieren-Aufbereitungsverfahren bereitgestellt, die in der Lage sind, je nach Bedarf kurzfristig an- und abgefahren werden zu können. Durch eine wirtschaftswissenschaftliche Begleitforschung werden Ansätze für angepasste Betreibermodelle und eine ganzheitliche Bewertung einer nachhaltigen Nutzwasseranwendung erarbeitet. Eine zielgerichtete Öffentlichkeitsarbeit bringt die Konzepte zur Nutzwasseranwendung den Entscheidungsträgern und der interessierten Öffentlichkeit anschaulich näher und stellt Schulungsunterlagen und Handlungsempfehlungen für Betreiber, Planer und Behörden bereit. In zwei Reallaboren werden diese Ansätze der Nutzwasseranwendung durch einen interaktiven und transparenten Stakeholderprozess über die Laufzeit des Vorhabens begleitet. Großtechnische Versuche mit innovativen Aufbereitungsverfahren und Anwendungskonzepten in den Reallaboren dienen dabei als direkte Vorstufe der Umsetzung.

Hintergrund

Bisher eingesetzte und seit vielen Jahren etablierte Aufbereitungsverfahren zur Wasserwiederverwendung für die urbane und landwirtschaftliche Bewässerung (wie in Südeuropa, Australien oder den USA) zeichnen sich durch die Nutzung weitergehender Behandlungsstufen (wie Sandfiltration, Mikrofiltration) mit anschließender Desinfektion aus. Das weitergehend behandelte Wasser wird dann über eigene duale Wasserverteilungssysteme an die Endkunden abgegeben. Die Etablierung eines solchen Verteilungsnetzes für urbane Bewässerungsanwendungen gerade im Bestand kann mit erheblichen Investitionskosten verbunden sein. Auch bei der landwirtschaftlichen Bewässerung bedingt der Tagesspitzenbedarf die Dimensionierung von Zuleitungen, Pumpenkapazitäten und notwendigen Speichervolumina. Daher amortisieren sich solche Investitionen in realistischen Zeiträumen nur dann, wenn hohe Abgabemengen über das gesamte Jahr zu erwarten sind. Aufgrund der hohen Saisonalität des Wasserbedarfs bei der urbanen und landwirtschaftlichen Bewässerung in Deutschland bedarf es daher anderer Lösungen, die alternative Wasserressourcen wie Nutzwasser bedarfsgerecht und kostengünstig aufbereiten und bereitstellen können.

In diesem Vorhaben ist daher geplant, neue hochflexible und bedarfsgerechte Managementstrategien für eine Wasserwiederverwendung zur urbanen und landwirtschaftlichen Bewässerung praxisnah zu entwickeln. Im Rahmen relevanter Demonstrationen mit Praxispartnern sollen diese Strategien so optimiert werden, dass eine Implementierung in den Planungsräumen des Verbundvorhabens aber auch in anderen Zielregionen beschleunigt wird. Dabei sollen weitergehende Wasserbehandlungskonzepte untersucht werden, die einen hochflexiblen Betrieb zulassen, erforderliche Nutzwasserqualitäten ‚on-demand’ bereitzustellen. Der Wasserbedarf für die landwirtschaftliche und urbane Bewässerung soll mit Hilfe eines Cloud-basierten Managementsystems in Echtzeit ermittelt werden, um so eine abgestimmte Mengenbewirtschaftung und zeitliche Bereitstellung zu unterstützen und die Grundlage für ein kostengünstiges Betreibermodell zu schaffen. Der Aufbau eines Nutzwasserverteilungssystems muss dabei minimal invasiv sein und sich bestmöglich in die existierende Infrastruktur einbinden lassen. Für die Akzeptanz durch die Endnutzer wie Landwirte oder städtische Grünflächenämter ist dabei auch wichtig, dass sich deren Betriebsabläufe durch den Wechsel zu Nutzwasser möglichst nicht ändern.

Im Gegensatz zur bisher üblichen Behandlung und Entsorgung von kommunalem Abwasser sind Vorhaben zur Wasserwiederverwendung Dienstleistungen, bei denen die Gewährleistung einer zuverlässigen Produktqualität eine hohe Priorität hat. Dies erfordert ein betriebliches Managementsystem zur Einhaltung und Dokumentation von Anforderungen technischer Regelwerke und gesetzlicher Bestimmungen. In Ländern wie beispielsweise Südeuropa, Australien oder den USA wurden bereits Richtlinien zur Wasserwiederverwendung für die urbane und landwirtschaftliche Bewässerung aber auch für die Grundwasseranreicherung etabliert (1, 2). Neben Qualitätskriterien spezifizieren diese Richtlinien auch Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Verfahrenskombinationen, die Einbindung von wichtigen „Stakeholdern“ sowie die Beteiligung und Information der Öffentlichkeit (3). Diese Konzepte finden sich auch im vorliegenden Verordnungsentwurf der EU zu minimalen Anforderung einer Wasserwiederverwendung, die nach Verabschiedung dann auch in nationale Anforderungen der Mitgliedsstaaten übersetzt werden müssen (4). In diesem Projekt sollen basierend auf diesen Erfahrungen umfassende Handlungsempfehlungen für die Wasserwiederverwendung zur urbanen und landwirtschaftlichen Bewässerung erarbeitet werden. Im Dialog zwischen Betreibern, Forschungseinrichtungen und Behörden werden diese bestehenden Ansätze entsprechend der lokalen Situation und unter Berücksichtigung aktueller Forschungsergebnisse in Deutschland, Europa, den USA und anderen Ländern adaptiert und weiterentwickelt.

Quellenangaben

(1) Drewes, J.E. and Khan, S. (2011). Water Reuse for Drinking Water Augmentation. J. Edzwald (ed.) Water Quality and Treatment, 6th Edition. 16.1-16.48. American Water Works Association. Denver, Colorado.

(2) Drewes. J.E., Becker, D., Jungfer, C., Krömer, K., Mohr, M., Nahrstedt, A., Schramm, E., Winker, M., Zimmermann, M. (2018). Mindestanforderungen an eine Wasserwiederverwendung: Hinweise aus Sicht der WavE-Forschungsprojekte des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). gwf-Wasser/Abwasser 12, 50-59.

(3) Environmental Protection and Heritage Council (EPHC) (2008). Australien Guideleines for Water Recycling: Managing Helath and Environmental Risks (Phase 2). Augmentation of Drinking Water Supplies. National Water Quality Management Strategy. Canberra, Australien.

(4)  Europäischer Rat (2019). Proposal for a Regulation of the European Parliament and of the Council on minimum requirements for water reuse. 15254/19. 18 December 2019, Brussels.