Grauwasseraufbereitung für Boote und kleine Jachten in sensiblen Gewässern

Bei Grauwasser handelt es sich um das Abwasser aus Duschen, Handwaschbecken, Waschmaschine, Küchenspüle und Geschirrspüler, das an Bord der Boote entsteht. Für Abwässer aus Toiletten und Urinalen existieren bereits technische Lösungen.

Die International Maritime Organization (IMO), eine Unterorganisation der UNO, regelt seit 1973 den internationalen Schutz der Meeresumwelt im MARPOL-Übereinkommen. Um festgelegte Einleitbestimmungen sicherzustellen, werden in den MARPOL-Anlagen auch technische Einrichtungen an Bord vorgeschrieben. Diese weltweit gültigen Regelungen beziehen sich bisher jedoch nicht auf kleine Boote und Jachten. Allerdings gibt es zunehmend nationale Gesetzgebungen, die Regelungen für diesen Bereich vorsehen und es wird erwartet, dass es in naher Zukunft auch auf europäischer und internationaler Ebene Regelungen für Küstengewässer geben wird. Daher liegt unser Fokus zunächst auf der Entwicklung eines marinen Filtersystems.

Die Herausforderung besteht darin, dass das marine Grauwasserfiltersystem

• zukünftig hohe Anforderungen an die Reinigungsleistung erfüllen,
• hohe Wasserdurchsätze aufweisen,
• sehr kompakt aufgebaut,
• einen geringen Energiebedarf aufweisen und
• robust sein muss.

Das vorgeschlagene marine Grauwasserfiltersystem beinhaltet einen mehrstufigen Prozess. Dieser entfernt in der ersten Stufe grobe Verunreinigungen und große Partikel und schützt gleichzeitig die nachfolgenden Filtrationsstufen vor Verstopfung. In der zweiten Stufe erfolgt eine Fettabscheidung mittels Spezialfilter. Dieser Filter wurde für die Entfernung von Öl- und Fettverunreinigungen aus Bilgewasser (Wasser, das sich im Kielraum sammelt und meist mit Motoröl verunreinigt ist) entwickelt und langjährig erfolgreich eingesetzt. In der dritten und gegebenenfalls vierten Stufe erfolgt die Entfernung der gelösten Nährstoffe. Die Filtermedien sind in Filterkartuschen oder Filtertaschen konfiguriert und können nach Gebrauch einfach ausgetauscht und zur Entsorgung an Land gegeben werden.

Zur Entfernung der im Grauwasser enthaltenen gelösten Nährstoffe (Kohlenstoff-, Stickstoff-, und Phosphorverbindungen) wurde zunächst ein geeignetes Filtermedium gesucht. Dazu wurde eine Pilotanlage im Technikum mit synthetischem Grauwasser betrieben und verschiedene Filtermedien in einem Screening getestet.

Im Screening sollten möglichst schnell und dennoch unter realistischen Bedingungen Erkenntnisse gewonnen werden. Deshalb wurden die Filtermedien in den Kartuschen konfiguriert getestet und sehr hohe Filtergeschwindigkeiten eingestellt. Im Zeitraum von 60 Minuten konnten vergleichbare und aussagekräftige Ergebnisse erzielt werden. Bild 3 zeigt beispielhaft das Ergebnis eines Screenings für die Entfernung von Kohlenstoffverbindungen, gemessen als Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB). Wir konnten nachweisen, dass mit optimaler Filtermaterialkonfiguration in der gleichen Zeit und bei gleicher Kapazität eine doppelt bis dreimal so hohe Beladung und damit CSB-Elimination erzielt werden kann wie mit konventionellen Filterkartuschen (vgl. GWF04 in Bild).

Die Entfernung partikulärer und kolloidaler Stoffe durch das Filtersystem haben wir mit realem Grauwasser aus Duschen und Waschmaschinen getestet. Dazu wurden die besten Filtermedien aus dem Screening verwendet und wiederum die besten Medien sowie die am besten geeignete Systemkonfiguration ermittelt. Ausgewählt wurde ein speziell konfigurierter Aktivkohlefilter, der mit einem Ionenaustauscherharz kombiniert werden kann.

Mit den Ergebnissen zur Partikel- und Nährstoffrückhaltung wird nun ein Prototypsystem gebaut und unter realen Bedingungen auf einem Freizeit-Boot getestet.