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Versickerung und Retention/en

2019-03-29T09:27:31Z

Sabrina:

<languages /> 

[[Datei:Rwv.jpg‎|miniatur|border|200px|right|baseline|Infiltration and retention]]
In water management, experience asserts that rainwater should be infiltrated at the place where it accumulates. If this is not possible, then in many cases the temporary storage (attenuation or retention) of rainwater is required in attenuation volumes in order to protect the drainage systems from overloading and to limit their dimension.

Advantages of rainwater infiltration

'''For end users:'''
*stormwater fees are saved
*the local microclimate is improved
'''For municipalities:'''
*lower costs for flood protection / flood prevention
*lower costs for sewer construction, sewer rehabilitation and sewage plant operation
*lower connection costs for new developments
*protection of the groundwater supply

'''Advantages of rainwater retention:'''
*limiting area discharge, reducing flood risk
*lower costs in sewer construction, sewer rehabilitation and sewage plant operation
*connection of new developments to existing, full-capacity drainage systems
*relief of overloaded sewer networks

=Basic principles=
==Quality of rainwater runoff==

The runoff from paved surfaces are classified into the categories of non-hazardous, tolerable and intolerable according to their material concentration and thereby possibly associated potential hazards to groundwater in targeted rainwater infiltration.

===Non-hazardous rainwater runoff===
Non-hazardous rainwater runoff can be infiltrated (e.g. in trenches) without pretreatment measures through the unsaturated zone (below the root zone and above the groundwater level).

===Tolerable rainwater runoff===
Tolerable rainwater runoff can be infiltrated through the unsaturated zone after suitable pretreatment or using cleaning processes (sedimentation system, rainwater cisterns, overgrown soil, etc.).

===Intolerable rainwater runoff===
Intolerable rainwater runoff can only be infiltrated after pretreatment.

{| class="wikitable"
|-
! Surface / Area !! Qualitative evaluation
|-
| Green roofs, fields and cultivated land; roof surfaces without the use of uncoated metals (copper, zinc and lead), terrace surfaces in residential and similar commercial areas || non-hazardous
|-
|Roofs with usual proportions of uncoated metals, cycle tracks and footpaths in residential areas, calm traffic areas; lawns and car parking without frequent vehicle changes; as well as lightly used vehicle areas (up to DTV 300 vehicles); streets with DTV 300 - 5,000 vehicles, e.g. access roads, residential and district streets; airport tarmac; roofs in commercial and industrial areas with significant air pollution, see DWA-A138. || tolerable
|-
| Lawns and streets in commercial and industrial areas with significant air pollution; for special zones see DWA || intolerable
|}
Source DWA-A138, DTV = average daily traffic intensity

==Soil composition==
===Infiltration capacity of the soil===
[[Datei:RWV_Versickerungsfähigkeit_en.png| miniatur|300px|Overview of different kf-values for soils]]
The underground composition is of crucial importance for rainwater infiltration. The permeability coefficient (kf-value) is a measure of water permeability of the soil. The permeability coefficient should be between 10-3 and 10-6 in order to ensure the functionality of the infiltration system.

In order to avoid over-dimensioning of the system, the kf-value should be determined as accurately as possible through investigation. There are professional geotechnical experts for this purpose.

===Quick test for soil composition===

If the kf-value is unknown, then an approximation of the underground infiltration can be isolated based on the following short test.

[[Datei:RWV_Testgrube_en.png|miniatur|300px |Test pit]]

#Dig a 50 x 50 cm wide and approx. 30 cm deep pit. Important: Do not enter the pit to avoid compression!
#Cover the soil with a gravel layer to prevent soil flotation. Insert a measuring rod into the ground. 10 cm above the pit bottom place a mark on the measuring rod.
#Now fill the pit with water and replenish for 1-2 hours regularly (e.g. garden hose).
#Fill water up to the mark. After 10 minutes, fill as much water as necessary to raise the water level back to the mark using a measuring bucket. The soil permeability can be estimated from the quantity of refilled water.
#Repeat step 4 as many times (at least 3 times), until a consistent value is established.
Evaluation:
Water quantity < 1.5 litres in 10 minutes: little infiltration possible (silt) 
Water quantity = 1.5 litres in 10 minutes: infiltration possible (silty sand) 
Water quantity > 3 litres in 10 minutes: good infiltration possible (sand, gravel) 

==Cleaning options for precipitation water==
The contamination of underground and surface water from rainwater from roofs and traffic areas can be considered qualitatively and quantitatively by using simple assessment procedures (ATV DVWK-M153). Depending on the result, various measures for handling rainwater must be taken to ensure adequate water protection.

For discharge into a trench, minimum protection requires coarse filtration.

:'''Important: with rainwater harvesting cisterns''' 
According to DIN 1989-1, underground infiltrations systems (trenches) are equivalent to infiltration systems in active soil areas in terms of qualitative aspects, provided the inlet water comes from a rainwater harvesting system with non-metallic roof areas.

===Sedimentation and filter chamber, sedimentation systems===
[[Datei:RWV_Filterschacht.png |miniatur|300px|Sedimentation and filter chamber]]

Systems with a settling chamber in which the flow conditions allow specific substances heavier than water sink and specific lighter substances float are referred to as sedimentation systems.

Collection and filter chambers consist of a sedimentation area in which heavy particles settle and a filter that prevents light coarse contaminants from entering the downstream storage. Even light materials are retained in the chamber with an immersion pipe. Depending on the amount of dirt, they must be cleaned regularly. The total water discharged from roof is filtered and supplied to the tank. In Germany the chambers are designed in accordance with ATV DVWK-M153, corresponding to the expected amount of dirt and connected roof area.

===Soil passages===
[[Datei:RWV Bodenpassagen.png|miniatur|300px|Soil passages]]

Contaminants from flowing rainwater are retained and stored or degraded by physical, chemical and if necessary, biological processes with passage through soil layers or in trough-trench systems or unsealed surfaces such as grass pavers. Thus passage through overgrown topsoil is more effective than through a non-vegetated soil zone. The protective cover layers over groundwater must not be penetrated.

===Flushable and camera-accessible trenches===

Should contaminants penetrate into the trench despite pre-cleaning, it is very important that subsequent cleaning is possible. In many trenches e.g. box systems, only the flushing ducts can be cleaned afterwards. However fine contaminates pass through the slots in the flushing ducts and gradually clog the floors and walls of these trenches. Ultimately these can only be dug out completely if they have lost their infiltration capacity. With [https://www.intewa.de/en/products/drainmax/ DRAINMAX] Tunnel trenches for example, the critical walls and floors can be inspected with a camera through adequate connection chambers and are completely flushable. Contaminants either are retained in the coarse filter of the sedimentation and filter chamber or settle in the sedimentation area. The coarse filter can be removed and emptied after the flushing process. The parallel rows of trenches are additionally protected by the long settling section in the seepage pipe and the additional settling possibility in the inspection and flushing chamber. This guarantees a constant infiltration performance long-term.

=Construction of an infiltration system=
#Distance to MHGW (mean highest groundwater level) from the bottom of the system: > 1 m
#Soil permeability > 1 x 10-6 (with lower values see retention)
#Soil permeability < 1 x 10-3 (with higher permeability too little treatment)

'''Trench infiltration with DRAINMAX Tunnel'''

[[Datei:RWV_Rigolenversickerung_DM.png|600px|Trench infiltration with DRAINMAX Tunnel]]
<table style="width:600px">
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 1. DRAINMAX Tunnel</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 5. Topsoil</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">2. Tunnel side and top backfill</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">6. Sedimentation/filter chamber</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">3. Geotextile</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">7. Rainwater inlet</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">4. Tunnel overburden</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table>

'''Trough-trench infiltration with DRAINMAX Tunnel'''

[[Datei:RWV_Mulden_Rigolenversickerung_DM.png |600px | Trough-trench infiltration with DRAINMAX Tunnel]]
<table style="width:600px">
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 1. DRAINMAX Tunnel</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 6. Infiltration trough</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">2. Tunnel side and top backfil</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">7. Rainwater inlet</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">3. Geotextile</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">8. Distance to groundwater</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">4. Tunnel overburden</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">9. Active soil zone</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">5. Topsoil</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">10. Maximum water level</td>
</tr>
</table>

'''DRAINMAX Tunnel System for commercial properties'''

[[Datei:RWV_System_Gewerbeobjekte_DM.png |600px| DRAINMAX Tunnel System for commercial properties]]
<table style="width:600px">
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 1. DRAINMAX Tunnel</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 7. Sedimentation/filter chamber</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">2. Tunnel side and top backfill</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">8. Flushing chamber</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">3. Geotextile</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">9. Rainwater inlet</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">4. Tunnel overburden</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">10. Maximum water level</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">5. Topsoil</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">11. Geotextile composite bottom layer</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">6. Rainwater distribution</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table>

=Construction of a retention system=
==Retention volume==
[[Datei:RWV Drosselablauf.jpg |miniatur|200px|Retention cistern with throttle discharge]]
[[Datei:RWN DrosselablaufNutzvolumen.png.jpg|miniatur|200px|Retention cistern with throttle discharge and usable volume]]

There are several options for the retention of rainwater:

*Storage with pure retention and throttle discharge
*Storage with combined retention and use and throttle discharge

The combination of rainwater harvesting and rainwater retention in a cistern is particularly interesting for smaller systems for single-family homes since the costs for excavation and delivery are incurred only once and the cistern is not significantly more expensive.

* Retention with approved partial infiltration and throttle discharge

With permitted partial infiltration, the [https://www.intewa.de/en/products/drainmax/ DRAINMAX] system with tunnel elements is an extremely interesting alternative. The low height offset between inlet and outlet in combination with large space flexibility and a very high storage volume are the advantages of this variant. If no water is allowed to enter the surrounding soil from the system, it can be sealed with an EPDM foil on site.

[[Datei:RWV_DM_System.png|600px|DRAINMAX Tunnel system]]
<table style="width:600px">
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 1. DRAINMAX Tunnel</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 6. Topsoil</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 2. Tunnel side and top backfill</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 7. Sedimentation/filter chamber</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 3. Geotextile</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 8. Throttle chamber</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 4. Enclosed sheet basin made from EPDM and geotextile</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 9. Discharge throttle</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 5. Tunnel overburden</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 10. Rainwater inlet</td>
</tr>
</table>

==Throttle discharge==

In a retention system the water is supplied into the drainage system with a throttled flow rate. The throttle discharge corresponds to the permitted outflow of the sealed area connected to the drainage system. Most of the time this discharge corresponds to the natural flow before sealing the area.

In the retention system the permissible throttle discharge is either supplied to a downstream drainage system by means of a lift pump or through a discharge throttle provided the height conditions allow. According to DWA-A 117, the arithmetic average of the values of the throttle curve is to be set for uncontrolled throttling (fixed throttle/vortex throttle).

Compared to the vortex or fixed throttle, continuous throttles make sure that the maximum permitted water quantity Q drains constantly, irrespective of the impounding depth H. As a result, the retention tank with continuous throttle can be dimensioned by 10% to 30% smaller than with fixed throttle discharge or vortex throttles.

[[Datei:starreDrossel.png|miniatur|200px|Fixed throttle]]
[[Datei:Wirbeldrossel.png|miniatur|200px|Vortex throttle]]
[[Datei:KontinuierlicheDrossel.png|miniatur|200px|Continuous throttle]]

Exp. throttle curve for maximum admissible water quantity of 31 L/s

[[Datei:Drosseldiagramm.png|300px|Throttle diagram]]

1. Fixed throttle (arithmetic mean = 21 L/s)

2. Vortex throttle (arithmetic mean = 21 L/s)

3. Continuous discharge throttle (31 L/s)

===Fixed throttle===
The simplest form of a fixed or static throttle is a simple flow restrictor. The discharge value Q of the fixed throttle depends on the hydrostatic pressure resulting from the impounding depth H.

===Vortex throttle===
A spiral stream of variable strength with a central rotating air core is formed by the tangential feed in the vortex throttle depending on the water level. However this does not lead to a continuous throttle outflow. The vortex throttle has the advantage of requiring less space and lower risk of blockages due to the larger remaining cross-section compared to the other throttle types. These advantages are rarely relevant with decentralized rainwater retention.

===Continuous throttle===
The outlet flow is constant with the continuous discharge throttle irrespective of the impounding depth H. The float adjusts the restrictor opening at the impounding depth by means of a lever arm. Coarse pre-cleaning of rainwater is necessary for the trouble-free operation of the throttle.

===Calculation example of required storage volume===
The crucial rain yield rD(n), the duration D and frequency n [L/s-ha] must be determined iteratively (see Dimensioning of infiltration or retention systems).

{| class="wikitable"
|colspan="2" style="text-align:center" | '''Verf = ((Ared x rD(n) x 10-4) – Qdr ) x D x 60 x 10-3'''
|-
| Verf || = required storage volume in m³
|-
| Ared || = connected paved surfaces in m² (5,000 m² in example)
|-
| rD(n) || = crucial rainfall in L/sha (e.g. KOSTRA-Data Aachen, see Dimensioning of infiltration or retention systems)
|-
| Qdr || = discharge throttle value in L/s (the arithmetic mean of the throttle curve with non-continuous throttles, see diagram of throttle curves, 21 L/s in the example)
|-
| D || = Duration in min (in example, 30 min with the fixed throttle and vortex throttle, 20 min with the continuous throttle)
|-
|colspan="2" style="text-align:left" | '''fixed throttle = vortex throttle:''' Verf = ((5,000 x 104.8 x 10-4) – 21) x 30 x 60 x 10-3 = 56.6 m³
|-
|colspan="2" style="text-align:left" | '''continuous throttle:''' Verf = ((5,000 x 131.7 x 10-4) – 31) x 20 x 60 x 10-3 = 41.8 m³ (- 26 %)
|}

The larger the permitted throttle outflow in relation to the connected areas, the greater the difference. This difference leads to correspondingly lower total costs for the retention system.

=Dimensioning of infiltration or retention systems=
Also see [https://www.intewa.de/en/online-planner/ Online Planner]

==Rainwater runoff==
The calculation of rainwater runoff is based on the knowledge that heavy rains last short durations and low rains persist for longer. The rainfall yield declines at the same statistical frequency with increasing rainfall duration. The relationship between rainfall yield, duration and frequency is determined by the statistical analysis of precipitation registrations. Simple calculation methods in Germany are used in accord with DWA-A 117. For this a statistical rainfall with selected duration '''D''' and frequency '''n''' should be used as load case for calculation. For the determination of rain yield refer to the "amount of heavy peak rainfall in Germany - KOSTRA" (see table for a sample location).

{| class="wikitable"
|-
! Rain duration D !! r D(1) l/(sha) !! r D(0,2) l/(sha)
|-
| 5 min || 135.0 || 243.0
|-
| 10 min || 113.0 || 183.9
|-
| 15 min || 97.2 || 152.6
|-
| 20 min || 85.3 || 131.7
|-
| 30 min || 69.5 ||104.8
|-
| 45 min || 52.9 || 81.2
|-
| 60 min || 43.1 || 66.8
|-
| 90 min || 32.3 || 49.7
|-
| 2 h || 26.4 || 40.3
|-
| 3 h || 19.8 || 29.9
|-
| 4 h || 16.1 || 24.3
|-
| 6 h || 12.1 || 18.0
|-
| 9 h || 9.1 || 13.4
|-
| 12 h || 7.4 || 10.9
|-
| 18 h || 5.4 || 7.9
|-
| 24 h || 4.3 || 6.5
|-
| 48 h || 2.6 || 3.7
|-
| 72 h || 2.1 || 2.9
|}
''KOSTRA data sample location''

===Inflow to infiltration or retention systems===

:'''Qzu = 10-7 x rD(n) x Ared (1.)'''

{|
|-
| Qzu || = Inflow to infiltration system in m³/s
|-
| rD(n) || = Rain yield for duration D and frequency n [L/sha]
|-
| Ared || = connected paved areas in m²
|}

===Discharge from the infiltration system===

Darcy’s Law is used to calculate the discharge from an infiltration system:

:'''Qs = (b+0,5h) x L x ½ x kf (2.a)'''
{|
|-
| kf || = Permeability coefficient of the saturated soil in m/s
|-
| b || = Bottom width of the trench in m
|-
| h || = Height of the trench in m
|-
| L || = Length of the trench in m
|}

===Discharge from the retention system===

===Continuity condition===

:'''Verf = L x b x h x sRR = (∑Qzu - ∑Qs) x D x 60 (3.)'''
{|
|-
| Verf || = required storage volume in m³
|-
| D || = Rain duration in min
|}
''Infiltration:''
If only formulas 1. and 2.a are used for formula 3 to calculate L, then this will result in a significant trench length and volume.

<math> = \dfrac {A_u \cdot 10^{-7} \cdot r_{D(n)}} {\tfrac {b_R \cdot h_R \cdot s_{RR}}{D \cdot 60 \cdot f_Z} + (b_R + \frac {h_R}{2}) \cdot \frac {k_f}{2}} </math>

SRR = Storage coefficient of the trench

''Retention'':
Here, only formulas 1. and 2.b are used in formula 3. Ver = (∑Qzu - ∑Qs) x D x 60'''
The significant rain yield rD(n) of duration D and frequency n [L/s-ha] must be iteratively determined.

Ver = (∑Qzu - ∑Qs) x D x 60

The crucial rain yield rD(n), the duration D and frequency n [L/sha] must be determined iteratively.

==Overflow frequency==
For statistical determination of rainwater outflows, the assumed frequency of rain from the rain yield curve is crucial. This value depends on the economic importance of the area and is related to the frequency with which the proposed system is congested.

{| class="wikitable"
|-
! Frequency of dimensioning system (once in n years) !! Location
|-
| 1 in 1 || Rural area
|-
| 1 in 2 || Residential area
|-
| 1 in 2 || City centers, industrial and commercial areas with flood assessment
|-
| 1 in 5 || City centers, industrial and commercial areas without flood assessment
|-
| 1 in 10 || Underground traffic infrastructure, subways
|}

Source: ATV A118

==Flood verification DIN 1986-100:2016-09 (Germany)==

Drainage systems for the discharge of precipitation water from small properties, so long as the sewer network provider has given no other guideline, without a more effective run-off surface, are sufficient for DN 150 connection to the sewer. The rule applies in the same sense to infiltration systems designed according to DWA-A 138 with T = 5 a and a dimensioning rainfall according to KOSTRA-DWD-2010. It is assumed that due to terrain condition and architectural building plans no backed-up water from the system will penetrate into the connected or neighbouring buildings and exceed any other official regulations.

Ground conduits from properties, according to DIN EN 752 from 200 ha Ages i.e. from approximately 60 ha AE,b, that drain larger, harmless flood-prone yard, park or other outdoor systems can be designed according to DWA-A 118:2006, Table 4. Here the yearly occurance of the dimensioning rainfall cannot be less once within two years.

Shortest normative rain period in relation to terrain slope and degree of sealing:

{| class="wikitable" style="text-align: center"
|average terrain slope
|Sealing
|shortest rain period
(according to this norm r2 in min)
|-
|rowspan="2"|< 1%
|≤ 50%
|15 min
|-
|> 50%
|10 min
|-
|1% bis 4%
| -
|10 min
|-
|rowspan="2"|> 4%
|≤ 50%
|10 min
|-
|> 50%
|5 min
|}

Source: DWA-A-118:2006, Table 4

For the difference in the amount of rainwater accumulated on a sealed surface of a property, VRück in m³ (see Equation 20), between the minimum 30-year rain event and the 2-year dimensioning rain, proof of harmless flooding on the property must be provided. If an exceptional level of safety is required, the yearly occurance of the dimensioning rain is chosen as greater than 30 a. The harmless flooding can take place on the property, e.g. with curbs or troughs, or through other retention areas, like retention basins, if people, animals or material goods are not endangered, so long as the precipitation water is not discharged on other fields. The following flood verification for guidance is dependent on the local conditions and if necessary for parts of the drainage system (e.g. in the calming areas).

===Equation 20===

'''Vrück = (r(D,30) x Ages – ( r(D,2) x CDach + r(D,2) x AFaG x CFaG)) x D x 60 / (10,000 x 1000)'''

VRück the to-be retained rainwater amount, m³

r(D,2) rain event with period D and 30-year return time

D the shortest normative rain period, min, for the dimensioning of drainage outside of a building according to DWA-A-118, Table 4, usually D = 5 min

C the run-off coefficient

ADach the total building roof area, m²

AFaG the total sealed surface outside of the building, m²

Ages the total sealed surface oft he property, m², hence Ages = ADach + AFaG

If the ground conduits are dimensioned according to DWA-A-118:2006, Table 4, then the dimensioning discharge, usually larger, instead can be set according to Equation (21) for the maximum discharge of the ground conduits at full charge Qvoll:

===Equation 21===

'''Vrück = ((r(D,30)) x Ages/ 1000)– Qvoll x D x 60/1000'''

VRück the to-be retained rainwater amount, m³

D D = 5, 10 and 15 minutes. The larger of these three values is normative for VRück*

Qvoll max. discharge of the ground conduits at full charge, L/s

Ages the total sealed surface of the property, m², hence Ages = ADach + AFaG

Should the rain catchment surfaces of the property be mostly roof areas and not harmless, flood-prone surfaces (e.g. > 70 %, here as well inner courtyards), the flood verification is demonstrated in connection with emergency drainage of a 5-min, 100-year rain event (r(5,100)).

In the case of limited loading, in addition to the flood verification, the calculation of the required retention volume (Rain Retention Area (RRA)) must be carried out with the „simplest procedure“ in accordance with DWA-A 117. For simplicity’s sake, it is assumed that the yearly occurance T of the dimensioning rain (uniform in relation to the total effective property area) corresponds to the permissible exceedance frequency of the RRA. The loading restriction must include the throttle discharge, L/s and the yearly occurance T of the permitted excess.
For the calculation of volume related dimensioning exercises, such as the dimensioning of precipitation water retention areas, the mean discharge coefficients Cm according to Table 9 are to be used to determine the effective area.
The dimensioning of rain retention areas must considered according to DWA-A 117:2013 for the run-off entering the drainage system in relation to both the sealed area AE,b as well as from the non-sealed area (Table 9, No. 3) from inlet to outlet in the drainage system. The determined surface types will be simply called AFaG in this norm, with the mean run-off coefficients Cm multiplied and linked to the calculated value Au.
The required storage volume VRRR will be determined according to the maximum difference between the rainfall amount and the discharge volume through the throttle in a specific time period.

In accordance with DWA-A 117, Equation (22) applies for property drainage systems for the design of retention areas (RRA).

===Equation 22===

'''VRRA = Au x rD,T / 10,000 x D x Fz x 0.06 – D x fz x QDr x 0.06'''

Equation 22 cooresponds to the calculation of the required retention volume related to the inlet restriction according to DWA-A 117 using the „simple method“ (see Capital 3.2 [[#Throttle_discharge|Throttle discharge]] for formula).

===Example calculation to-be retained rainwater amount according to flood verification===

Location: Aachen Connected catchment surfaces: Building surfaces: ADach = 1,250 m², pitched tiled roof CDach = 0.8 Catchment surfaces outside of the building: AFaG = 4,445 m², asphalt, CFaG = 0.9 Total sealed surface of the property: Ages = 5,695 m² (Ared = 5,000 m²) Medium terrain slope: < 1% sealing: > 50 %

====Calculation according to Equation 20====

Vrück = (r(D,30) x Ages – (r(D,2) x CDach + r(D,2) x AFaG x CFaG)) x D x 60 / (10000 x 1000)

with: D = 10 Min (from DWA-A-118:2006, Table 4)

r(D,30) = 273 L/sha r(D,2) = 148 L/sha Vrück = 273 x 5,695 – (148 x 1,250 x 0.8 + 148 x 4,445 x 0.9) x 10 x 60 / (10,000 x 1000) = 48.9 m³

====Calculation according to Equation 21====

Vrück = ((r(D,30) x Ages / 10,000) – Qvoll) x D x 60 /1000

With: single verification of the dimensioning rainfall quantity:

a) r(5.30) = 377 L/sha (from DIN 1986-100, Table A.1 Rain Quantity in Germany)

b) r(10.30) = 273 L/sha

c) r(15.30) = 223 L/sha Qvoll = 100.0 L/s

a) Vrück = ((377 x 5,695 / 10,000) – 100.0) x 5 x 60 / 1000 = 34.4 m³

b) Vrück = ((273 x 5,695 / 10,000) – 100.0 ) x 10 x 60 / 1000 = 33.3 m³

c) Vrück = ((223 x 5,695 / 10,000) – 100.0 ) x 15 x 60 / 1000 = 24.3 m³

The larger of the three values Vrück is normative.

====Calculation according to Equation 22====

The impounding volume from the standard calculation (according to the inlet limitation) results from Cap. [[#Calculation_example_of_required_storage_volume|3.2.4]] as 41.8 m³.

====Conclusion:====

This resulting larger volume is relevant for the calculations for flood verification and the inlet limitation. The relevant size of the retention space is calculated from Equation 18 as 48.9 m³. With this based on the flood verification, the required retention volume is increased by 7.1 m³ (17%). At the latest when the flood volume cannot be represented on the surface then the underground storage volumes must be constructed larger.

==Sample calculations for infiltration with DRAINMAX Tunnel==

''a) with value D = 15min and n = 0.2 = Example for various international regions''

:Location: Aachen
:Ared= 100 m²
:Measured rainfall: r15,n=0.2 = 152.6 L/(sha)
:kf = 1*10-4 m/s (medium sand)
:srr = 0.56 (DRAINMAX Tunnel installation according to German Institute for Civil Engineering)
:fz = 1.1

''Sample calculation for INTEWA DRAINMAX Tunnel in gravel bed:''

:B = 1.85 m, H = 1 m, L = 2.25 m
:Lerf,rigole = 1.31 m
:Verf,rigole = 1.36 m³ (= B x H x Lerf,rigole x srr = 1.85 m x 1 m x 1.31 m x 0.56)
:Required number of DRAINMAX Tunnels: LLerf,rigole / L = 0.82

''b) With iteration = Example for Germany''

:Location: Aachen
:Ared = 100 m²
:Measured rainfall: r15, n=0.2 = 152.6 l/(s*ha)
:kf = 1*10-4 m/s (medium sand)

{| class="wikitable" "text-align:rechts"
|-
! Duration D [min] !! Rain yeld r [L/sha] !! Lerf,rigole [m] !! Verf,rigole [m³]
|-
| 5 || 243.00 || 0.75 || 0.77
|-
| 10 || 183.90 || 1.09 || 1.13
|-
| 15 || 152.60 || 1.31 || 1.36
|-
| 20 || 131.70 || 1.46 || 1.51
|-
| 30 || 104.80 || 1.64 || 1.69
|-
| 45 || 81.20 || 1.74 || 1.80
|-
| '''60''' || '''66.80''' || '''1.76''' || '''1.83'''
|-
| 90 || 49.70 || 1.70 || 1.76
|-
| 120 || 40.30 || 1.62 || 1.68
|-
| 180 || 29.90 || 1.46 || 1.51
|-
| 240 || 24.30 || 1.33 || 1.38
|-
| 360 || 18.00 || 1.12 || 1.16
|-
| 540 || 13.40|| 0.91 || 0.95
|-
| 720 || 10.90 || 0.78 || 0.81
|-
| 1080 || 7.90 || 0.60 || 0.62
|-
| 1440 || 6.50 || 0.51 || 0.52
|-
| 2880 || 3.70 || 0.3 || 0.31
|-
| 4320 || 2.90 || 0.24 || 0.25
|}

''c. Table for rough estimation of small systems with r15,n=0.2''
{| class="wikitable"
|-
! kf (m/s) !! !! colspan="3"| e.g. location Aachen (D) r15,0.2=152.6 L/sha!! colspan="3"|e.g. location Berlin (D) r15,0.2=213.1 L/sha
|-
| || || A=100 m2 || A=150 m2 || A=200 m2 || A=100 m2 || A=150 m2 || A=200 m2
|-
| 1*10-4 || Volume in m3 || 1.36 || 2.04 || 2.72 || 1.90 || 2.85 || 3.79
|-
| 1*10-5 || Volume in m3 || 1.49 || 2.24 || 2.99 || 2.09 || 3.13 || 4.79
|-
| 1*10-6 || Volume in m3 || 1.51 || 2.26 || 3.02 || 2.11 || 3.16 || 4.21
|}

==Rough estimation of retention volume==

The following method of calculation can be used for a rough estimation of required retention volume with specified rain duration.

'''Example calculation:'''

:Permitted discharge from property: 1.5 L/sha
:Property size: 0.105 ha
:Rain yield r15(1) = 108 L/sha
:Rain yield r15(2) = 193 L/sha

{| class="wikitable"
|-
! Surface !! x !! Runoff coefficient !! x !! Rain yield !!= !! Qr15(2)
|-
| 231 m2 || x || 1 || x || 0.0193 L/s x m2 || = || 4.46 L/s
|-
| 114 m2 || x || 0.8 || x || 0.0193 L/s x m2 || = || 1.76 L/s
|-
| Total rainwater runoff || || || ||Qrges || = || 6.22 L/s
|-
|
|-
| colspan="2"| Approved discharge quantity: || Qab ||=|| colspan="3"|0.105 ha (property size) x 1.5 L/sha
|-
| colspan="3"| || = || colspan="3"|0.158 L/s
|-
| colspan="2"|Rainwater quantity for retention: || Qs ||=|| colspan="3"|Qr15(0.2)ges - Qab
|-
| colspan="3"| || = || colspan="3"|6.22 L/s – 0.158 L/s = 6.06 L/s
|-
|
|-
| colspan="7"| Required backwater volume Verf: (The retention system must absorb Qs for 15 min.).
|-
| Verf ||colspan="6" |= Qs x 60 x 15 = Qs x 900
|-
| || colspan="6" |= 6.06 L/s x 900 s = 5.5 m3
|}

==Accurate dimensioning of a trench or retention system with planning software==
Since calculation of the required trench volume is iterative, planning software such as the [https://www.rainplaner.net/en/ RAINPLANER] is better designed for solving it.

==Dimensioning surface infiltration==

{| class="wikitable"
|-
! colspan="2"|As = Ared / (kr x sf x 107 / 2 x r D(n) –1)
|-
| Ared || = connected paved surfaces
|-
| sf || = Joints proportion in a permeable paved area (0 < sf =< 1)
|-
| kr || = Permeability coefficient in the considered infiltration layer
|-
| rD(n) || = Rain yield
|-
|
|-
!colspan="2"|Example:
|-
| Ared || = 300 m2
|-
| sf || = 1 (INTEWA grass grid pavers)
|-
| kr || = 2 x 10-4 m/s
|-
| r D(n) || = from KOSTRA table with n=0.2/a and D=10 min: r10(0.2) = 204.60 L/sha
|-
|
|-
!colspan="2"|As = 300 / ( 2 x 10-4 x 1 x 107 / 2 x 204.6 –1) = 77 m2
|}

==Dimensioning infiltration trenches behind small wastewater treatment systems==

According to DIN 4261-1, version 2002, the water discharged from SWWTPs can be infiltrated through trenches in soils with kf = 5 x 10-7 to 5 x 10-3 m/s. As the base of infiltration system can clog up with time, only the side areas remain effective in the long run. A large retention volume is an advantage for variable infiltration efficiency i.e. during frost or uneven loading of the trench. The following simplified dimensioning methods shall apply according to DIN:

[[Datei:RWV_rigolenKleinkl.jpg|miniatur|400px|Trenches behind small wastewater treatment systems]]
{| class="wikitable"
|-
! colspan="3"| Required wall area (m2/inhabitant value PE):
|-
| colspan="2"|1 m2 / PE to 1.5 m2 / PE with:|| Sand-gravel mixture, sand, light silty sand
|-
| colspan="2"|2 m2 / PE to 2.5 m2 / PE with:|| Silt (also light clay), sand-silt mixture, stone-loam mixture
|-
! colspan="3"| Required number for example of DRAINMAX Tunnel:
|-
| Base element || colspan="2"|2.25 m length x 0.8 m heigth x 2 sides
|-
| As ||colspan="2"|= 3.6 m2 per tunnel without front walls
|-
|
|-
|PE|| to 1.5 m²/PE || to 2.5 m²/PE
|-
|4 || 1 pcs.|| 2 pcs.
|-
|8 || 1 pcs.|| 4 pcs.
|-
|12|| 3 pcs.|| 6 pcs.
|-
|16 || 4 pcs.|| 8 pcs.
|}
A specified calculation must be done with other soil conditions and higher PE values.

'''Comparison between DRAINMAX Tunnel and pipe trench variants'''

According to EN 12566-3 for small wastewater treatment plants (SWWTPs) 150 L / day / inhabitant (PE) has the following daily distribution:

3h = 30% 
3h = 15% 
6h = 0% 
2h = 40% 
3h = 15% 
7h = 0% 

When using a classic pipe trench, the largest flow rate must be determined. This occurs within 2h with 40%. For a SWWTP with 5 PE this is calculated as follows:

40 % in 2 h from 750 L/day 
=> 300 L/2h 
=> 0.0417 L/s 

When using the DRAINMAX Tunnel, the daily volume can be stored in the trench. The largest flow rate is then calculated as follows:

100 % in 24 h from 750 L/day 
=> 750 L/24 h 
=> 0.0087 L/s 

=> this flow rate is 4.8 times smaller than with the pipe trench variant 
=> the DRAINMAX tunnel can be dimensioned approx. 4.8 times smaller than the pipe trench 
 

=Legal framework conditions in Germany=
When planning and installing an infiltration or retention system, the current versions of the following regulations must be observed:

{| class="wikitable" style="text-align:rechts"
|-
! Scope !! Policy !! Content
|-
| rowspan="9" | '''Water supply'''
| Arbeitsblatt DWA-A 138 || Planning, construction and operation of precipitation water infiltration systems
|-
| ATV-DVWK-M 153 || Recommendations for handling rainwater
|-
| ATV-A 121 || local precipitation / heavy rainfall analysis according to return period and duration
|-
| DWA-A 117 || Design of rain retention spaces
|-
| Kostra || Heavy precipitation amounts for Germany
|-
| DIN 4261-1, Kapitel 9 || Small wastewater treatment plants, transport underground of biologically treated wastewater
|-
| EN 752 || Drainage outside of buildings…
|-
| ATV A 118 || Hydraulic design and verification of drainage systems
|-
| ATV A 118 || Guidelines for the design of rainwater discharge systems in mixed water sewers
|}

=Obligations to notify and obtain license=

{| class="wikitable" style="text-align:rechts"
|-
! Scope !! Policy !! Content
|-
| rowspan="1" | '''EU legislation'''
| Anzeige- und Genehmigungspflichten
EG-Directive 80/68/EWG / 1979 || Pollution resulting from the discharge of specific dangerous substances into community waters. Protection of groundwater against pollution by specific dangerous substances
|-
| rowspan="2" | '''Federal legislation'''
| Household water law WHG || In accordance with the WHG, infiltration plants require a licence, since 1996 the States have been able to abolish the licence requirement,
groundwater regulation

|-
| Building Code || Building Code
|-
| rowspan="5" | '''State legislation'''
| State Building Regulation || Specification of the type of system and size in the building application, most state building regulations meanwhile promote or demand the decentralized infiltration of precipitation water
|-
| Wastewater Regulation || Request for partial exemption from the obligation to connect and use the public sewage system. Obligation to declare prior to construction of the system at the municipal water utility
|-
| State Water Law || possible obligation to infiltrate rainwater
|-
| State Water Law || possible permission of the subsidiary water authority for infiltration
|-
| kommunale Abwassersatzung || possible application for partial exemption from connection and compulsory use at the municipal water disposal company
|}

=Weblinks=

Translations:Versickerung und Retention/3/en

2019-03-29T09:27:30Z

Sabrina:

'''For end users:'''
*stormwater fees are saved
*the local microclimate is improved
'''For municipalities:'''
*lower costs for flood protection / flood prevention
*lower costs for sewer construction, sewer rehabilitation and sewage plant operation
*lower connection costs for new developments
*protection of the groundwater supply

Versickerung und Retention

2019-03-29T09:26:41Z

Sabrina:

<languages /> 
<translate>


[[Datei:Rwv.jpg‎|miniatur|border|200px|right|baseline|Versickerung und Retention]]
In der Wasserwirtschaft hat sich die Erkenntnis durchgesetzt, dass Niederschlagswasser möglichst an der Stelle des Anfalls zu versickern ist. Ist dies nicht möglich, so wird in vielen Fällen die vorübergehende Speicherung (Rückhaltung oder Retention) von Regenwasser in Rückhalteräumen notwendig, um die Abflusssysteme vor Überlastung zu schützen bzw. deren Dimension zu begrenzen.


'''Vorteile der Regenwasserversickerung'''


'''Für Endverbraucher:'''
*die Niederschlagswassergebühr wird eingespart
*das Mikroklima vor Ort wird verbessert
'''Für Kommunen:'''
*geringere Ausgaben im Hochwasserschutz / Hochwasservermeidung
*geringere Kosten im Kanalbau, bei der Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
*geringere Erschließungskosten bei Neubaugebieten
*Sicherung des Grundwasservorrates


'''Vorteile der Regenwasserrückhaltung:'''
*Begrenzung von Gebietsabflüssen, Verminderung von Hochwassergefahr
*geringere Kosten im Kanalbau, bei der Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
*Anschluss von Neubaugebieten an vorhandene, ausgelastete Entwässerungssysteme
*Entlastung überlasteter Kanalnetze

=Grundlagen= 
==Qualität der Niederschlagsabflüsse==


Die Abflüsse von befestigten Flächen werden hinsichtlich ihrer Stoffkonzentration und der damit ggf. einhergehenden potentiellen Grundwassergefährdung bei der gezielten Regenwasserversickerung in die Kategorien unbedenklich, tolerierbar und nicht tolerierbar eingeteilt.

===Unbedenkliche Niederschlagsabflüsse=== 
Unbedenkliche Niederschlagsabflüsse können ohne Vorbehandlungsmaßnahmen über die ungesättigte Zone (unterhalb des Wurzelraums und oberhalb des Grundwasserspiegels) versickert werden (z.B. in Rigolen).

===Tolerierbare Niederschlagsabflüsse=== 
Tolerierbare Niederschlagsabflüsse können nach geeigneter Vorbehandlung oder unter Ausnutzen der Reinigungsprozesse (Sedimentationsanlage, Regenwasserzisterne, bewachsener Boden etc.) über die ungesättigte Zone versickert werden.

===Nicht tolerierbare Niederschlagsabflüsse=== 
Nicht tolerierbare Niederschlagsabflüsse können nur nach einer Vorbehandlung versickert werden.


{| class="wikitable"
|-
! Fläche / Gebiet !! Qualitative Bewertung
|-
| Gründächer, Wiesen und Kulturland; Dachflächen ohne Verwendung von unbeschichteten Metallen (Kupfer, Zink und Blei), Terrassenflächen in Wohn- und vergleichbaren Gewerbegebieten || unbedenklich
|-
|Dachflächen mit üblichen Anteilen aus unbeschichteten Metallen; Rad- und Gehwege in Wohngebieten, verkehrsberuhigte Bereiche; Hofflächen und PKW-Parkplätze ohne häufigen Fahrzeugwechsel; sowie wenig befahrene Verkehrsflächen (bis DTV 300 Kfz); Straßen mit DTV 300 - 5.000 Kfz, z.B. Anlieger-, Erschließungs- und Kreisstraßen; Rollbahnen von Flugplätzen; Dachflächen in Gewerbe- und Industriegebieten mit signifikanter Luftverschmutzung; siehe DWA-A138. || tolerierbar
|-
| Hofflächen und Straßen in Gewerbe- und Industriegebieten mit signifikanter Luftverschmutzung; Sonderflächen siehe DWA || nicht tolerierbar
|}
Quelle DWA-A138, DTV=durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke

==Bodenbeschaffenheit== 
===Versickerungsfähigkeit des Bodens===
[[Datei:RWV_Versickerungsfähigkeit.png| miniatur|300px|Übersicht der Kf Werte verschiedener Böden]]
Von wesentlicher Bedeutung für die Versickerung des Regenwassers ist die Beschaffenheit des Untergrundes. Der Durchlässigkeitsbeiwert (kf -Wert) ist ein Maß für die Wasserdurchlässigkeit des Bodens. Ein Durchlässigkeitsbeiwert sollte zwischen 10-3 und 10-6 liegen, um eine Funktionsfähigkeit der Versickerungsanlage zu gewährleisten.


Um eine Überdimensionierung der Anlage zu vermeiden, sollte der kf-Wert möglichst exakt durch Untersuchungen ermittelt werden. Hierzu gibt es professionelle Bodengutachter.

===Kurztest der Bodenbeschaffenheit=== 


Ist der kf-Wert unbekannt, kann anhand des nachfolgenden Kurztestes die ungefähre Versickerungsmöglichkeit des Untergrunds eingegrenzt werden.


[[Datei:RWV_Testgrube.png|miniatur|300px |Testgrube]]


# Eine 50 x 50 cm große und ca. 30 cm tiefe Grube ausheben. Wichtig: Nicht in die Grube treten, um Verdichtung zu vermeiden!
# Um ein Aufschwemmen des Bodens zu verhindern, wird er mit einer Kiesschicht abgedeckt. Ein Messstab wird in den Boden geschlagen. 10 cm oberhalb der Grubensohle wird eine Markierung am Messstab angebracht.
# Nun wird die Grube mit Wasser gefüllt und 1-2 Stunden durch regelmäßiges Nachfüllen vorgewässert (Gartenschlauch).
# Wasser nun bis zur Markierung einfüllen. Mit einem Messeimer nach 10 Minuten so viel Wasser auffüllen, wie nötig ist, um den Wasserstand wieder bis zur Markierung zu heben. Aus der nachgefüllten Wassermenge lässt sich die Durchlässigkeit des Bodens abschätzen.
# Schritt 4 so oft wiederholen (mindestens 3 Mal), bis sich ein konstanter Wert einstellt.
Bewertung:
Wassermenge < 1,5 Liter in 10 Minuten: kaum Versickerung möglich (Schluff) 
Wassermenge = 1,5 Liter in 10 Minuten: Versickerung möglich (schluffiger Sand) 
Wassermenge > 3 Liter in 10 Minuten: Versickerung gut möglich (Sand, Kies) 

==Reinigungsmöglichkeiten von Niederschlagswasser== 
Mit Hilfe einfacher Bewertungsverfahren kann die Belastung von unter- und oberirdischem Wasser durch Regenwasser von Dachflächen und Verkehrsflächen qualitativ und quantitativ berücksichtigt werden (ATV DVWK-M153). Je nach Ergebnis sind verschiedene Maßnahmen zur Regenwasserbehandlung zu ergreifen, um einen ausreichenden Gewässerschutz zu gewährleisten.


Bei Einleitung in eine Rigole, ist diese zudem zumindest durch eine Grobfiltration zu schützen.


:'''Wichtig: bei Regenwassernutzungszisternen''' 
Nach der DIN 1989-1 sind unterirdische Versickerunganlagen (Rigolen) den Versickerungsanlagen mit einer belebten Bodenzone hinsichtlich qualitativer Aspekte gleichzusetzen, wenn das Zulaufwasser aus einer Regenwassernutzungsanlage von nicht metallischen Dachflächen stammt.

===Sedimentations- und Filterschächte, Sedimentationsanlagen=== 
[[Datei:RWV_Filterschacht.png |miniatur|300px|Sedimentation- und Filterschächte]]


Anlagen mit einem Absetzraum, in dem die Strömungsverhältnisse es zulassen, dass spezifisch schwerere Stoffe als Wasser nach unten sinken und spezifisch leichtere Stoffe aufschwimmen, werden als Sedimentationsanlagen bezeichnet.


Sammel- und Filterschächte bestehen aus einem Sedimentationsbereich, in welchem sich die schweren Partikel absetzen, und aus einem Filtersieb, welches verhindert, dass leichte Grobschmutzstoffe in den nachgeschalteten Speicher gelangen. Über ein Tauchrohr werden auch leichte Stoffe im Schacht zurückgehalten. Je nach Schmutzeintrag müssen sie regelmäßig gereinigt werden. Das gesamte Dachablaufwasser wird gefiltert und dem Speicher zugeführt. Die Dimensionierung der Schächte erfolgt in Deutschland z.B. nach ATV DVWK-M153 entsprechend dem zu erwartenden Schmutzanfall und der angeschlossenen Dachfläche.

===Bodenpassagen=== 
[[Datei:RWV Bodenpassagen.png|miniatur|300px|Bodenpassagen]]


Bei der Passage von Bodenschichten, wie bei Mulden-Rigolen Systemen oder bei der Entsiegelung durch Rasengitter werden durch physikalische, chemische und ggf. auch biologische Vorgänge Schmutzstoffe aus dem durchströmenden Regenwasser zurückgehalten und gespeichert oder abgebaut. Eine Passage durch den bewachsenen Oberboden ist dabei wirksamer als durch eine unbewachsene Bodenzone. Das Grundwasser schützende Deckschichten dürfen nicht durchstoßen werden.

===Spülbare und kamerabefahrbare Rigole=== 


Sollte trotz Vorreinigung Schmutz in die Rigole gelangen, ist es von großer Bedeutung, dass eine spätere Reinigung möglich ist. Bei vielen Rigolen, wie z.B. Boxensystemen, können zumeist nur die Spülkanäle nachträglich gereinigt werden. Die feinen Schmutzpartikel gelangen jedoch durch die Schlitze der Spülkanäle und setzen dann allmählich die Böden und Wände solcher Rigolen zu. Diese können letztlich nur komplett ausgegraben werden, wenn sie Ihre Versickerungsleistung verloren haben. Bei der [http://www.intewa.de/products/drainmax/ DRAINMAX Tunnel-Rigole] z.B. sind die kritischen Wände und Böden über entsprechende Anschlussschächte mit einer Kamera inspizierbar und komplett spülbar. Schmutz gelangt dann in den Grobfilter des Sedimentations- und Filterschachtes oder setzt sich im Sedimentationsbereich ab. Der Grobfilter kann nach dem Spülvorgang entnommen und entleert werden. Die parallelen Rigolenreihen sind zusätzlich geschützt durch die lange Absetzstrecke im Sickerrohr und der zusätzlichen Absetzmöglichkeit im Kontroll- und Spülschacht. Somit ist die gleichbleibende Versickerungsleistung auf Dauer garantiert.

=Aufbau einer Versickerungsanlage= 
* Abstand zum MHGW (mittlerer höchster Grundwasserstand) von der Sohle der Anlage: > 1 m
* Durchlässigkeit des Bodens > 1 x 10-6 (bei noch schlechteren Werten: siehe Retention )
* Durchlässigkeit des Bodens < 1 x 10-3 (bei höherer Durchlässigkeit zu geringe Reinigung)


'''Rigolenversickerung mit DRAINMAX Tunnel'''


[[Datei:RWV_Rigolenversickerung_DM.png|600px|Rigolenversickerung mit DRAINMAX Tunnel]]
<table style="width:600px">
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 1. DRAINMAX Tunnel</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 5. Oberboden</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">2. seitliche und obere Tunnelverfüllung</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">6. Sedimentations-/Filterschacht</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">3. Geotextil</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">7. Regenwasserzulauf</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">4. Tunnelüberdeckung</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table>


'''Mulden-Rigolenversickerung mit DRAINMAX Tunnel'''


[[Datei:RWV_Mulden_Rigolenversickerung_DM.png |600px | Mulden-Rigolenversickerung mit DRAINMAX Tunnel]]
<table style="width:600px">
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 1. DRAINMAX Tunnel</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 6. Versickerungsmulde</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">2. seitliche und obere Tunnelverfüllung</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">7. Regenwasserzulauf</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">3. Geotextil</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">8. Grundwasserabstand</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">4. Tunnelüberdeckung</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">9. belebte Bodenzone</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">5. Oberboden</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">10. maximaler Wasserstand</td>
</tr>
</table>


'''DRAINMAX Tunnel System für Gewerbeobjekt'''


[[Datei:RWV_System_Gewerbeobjekte_DM.png |600px | DRAINMAX Tunnel System für Gewerbeobjekt]]
<table style="width:600px">
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 1. DRAINMAX Tunnel</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 7. Sedimentations-/Filterschacht</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">2. seitliche und obere Tunnelverfüllung</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">8. Spülschacht</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">3. Geotextil</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">9. Regenwasserzulauf</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">4. Tunnelüberdeckung</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">10. Grundwasserabstand</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">5. Oberboden</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">11. Geoverbundstoffunterlage</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top">6. Regenwasserverteilung</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table>

=Aufbau einer Retentionsanlage= 
==Rückhaltevolumen==
[[Datei:RWV Drosselablauf.jpg |miniatur|200px|Rückhaltezisterne mit Drosselablauf]]
[[Datei:RWN DrosselablaufNutzvolumen.png.jpg|miniatur|200px|Rückhaltezisterne mit Drosselablauf und Nutzvolumen]]


Für die Rückhaltung des Regenwassers gibt es verschiedene Möglichkeiten:


* Speicher mit reiner Rückhaltung und Drosselablauf
* Speicher mit kombinierter Rückhaltung und Nutzung und Drosselablauf


Die Kombination von Regenwassernutzung und Regenwasserretention in einer Zisterne ist bei kleineren Systemen im Einfamilienhausbereich besonders interessant, da die Kosten für Erdaushub und Lieferung nur einmal anfallen und auch die Zisterne nicht wesentlich teurer ist.


* Retention mit zulässiger Teilversickerung und Drosselablauf


Bei zulässiger Teilversickerung ist das [https://www.intewa.de/produkte/drainmax/ DRAINMAX] System mit Tunnelelementen eine äußerst interessante Alternative. Der geringe Höhenversatz zwischen Zu- und Ablauf in Kombination mit großer räumlicher Flexibilität und einem sehr hohen Speichervolumen sind die Vorzüge dieser Variante. Wenn kein Wasser aus dem System in das umgebende Erdreich gelangen darf, kann es mit einer EPDM Folie bauseits abgedichtet werden


[[Datei:RWV_DM_System.png|600px|DRAINMAX Tunnel System]]
<table style="width:600px">
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 1. DRAINMAX Tunnel</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 6. Oberboden</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 2. seitliche und obere Tunnelverfüllung</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 7. Sedimentations-/Filterschacht</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 3. Geotextil</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 8. Drosselschacht</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 4. Folienwanne aus EPDM und Geotextil</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 9. Ablaufdrossel</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 5. Tunnelüberdeckung</td>
<td style="width:50%; text-align: left; vertical-align: top"> 10. Regenwasserzulauf</td>
</tr>
</table>

==Drosselabfluss== 


Bei einer Retentionsanlage wird das Wasser über einen gedrosselten Volumenstrom der Entwässerungseinrichtung zugeführt. Der Drosselabfluss entspricht dem zulässigen Abfluss des versiegelten Gebietes in die Entwässerungseinrichtung. Meist entspricht dieser Abfluss dem natürlichen Abfluss vor der Versiegelung.


Der zulässige Drosselabfluss wird bei einem Retentionssystem entweder mit einer Hebepumpe in das nachgeschaltete Entwässerungssystem geleitet oder über eine Ablaufdrossel abgeführt, falls dies die Höhenverhältnisse zulassen.
Laut DWA-A 117 soll bei ungeregelten Drosseln (starre Drossel/Wirbeldrossel) das arithmetische Mittel der Werte der Drosselkennlinie angesetzt werden.


Kontinuierliche Drosseln sorgen im Vergleich zu Wirbeldrosseln oder starren Drosseln dafür, dass unabhängig von der Einstauhöhe H ständig die maximal zulässige Wassermenge Q abfließt. Hierdurch können die Retentionsspeicher mit kontinuierlichen Drosseln um 10 % bis 30 % kleiner dimensioniert werden als bei starren Ablaufdrosseln oder Wirbeldrosseln.


[[Datei:starreDrossel.png|miniatur|200px|starre Drossel]]
[[Datei:Wirbeldrossel.png|miniatur|200px|Wirbeldrossel]]
[[Datei:KontinuierlicheDrossel.png|miniatur|200px|kontinuierliche Drossel]]


Bsp. Drosselkennlinien für eine maximal zulässige Wassermenge von 31 l/s


[[Datei:Drosseldiagramm.png |300px| Drosseldiagramm]]


1. Starre Drossel (arithmetisches Mittel hier = 21 l/s)


2. Wirbeldrossel (arithmetisches Mittel hier = 21 l/s)


3. Kontinuierliche Ablaufdrossel (31 l/s)

===Starre Drossel=== 
Die einfachste Form einer starren oder statischen Drossel ist eine einfache Drosselblende. Der Abflusswert Q der starren Drossel ist abhängig vom hydrostatischen Druck, der sich aus der Einstauhöhe H ergibt.

===Wirbeldrossel=== 
Bei einer Wirbeldrossel entsteht durch die tangentiale Beschickung in Abhängigkeit vom Wasserstand eine unterschiedlich starke Spiralströmung mit einem zentrischen Luftwirbelkern. Dies führt jedoch nicht zu einem kontinuierlichen Drosselabfluss. Zu den Vorteilen der Wirbeldrossel gehören der geringe Platzbedarf und die geringe Gefahr von Verstopfungen durch den größeren verbleibenden Querschnitt im Vergleich zu den anderen Drosseltypen. Diese Vorteile sind bei der dezentralen Regenwasserrückhaltung aber selten relevant.

===Kontinuierliche Drossel=== 
Bei der kontinuierlichen Ablaufdrossel ist der Abflusswert unabhängig von der Einstauhöhe H konstant. Der Schwimmer passt dazu über den Hebelarm die Blendenöffnung an die Einstauhöhe an. Eine grobe Vorreinigung des Regenwassers ist für den störungsfreien Betrieb der Drossel erforderlich.

===Berechnungsbeispiel erforderliches Speichervolumen=== 
Die maßgebliche Regenspende rD(n) der Dauerstufe D und Häufigkeit n [l/sha] muss im Vorfeld iterativ bestimmt werden (siehe Bemessung von Versickerungs- oder Retentionsanlagen).


{| class="wikitable"
|colspan="2" style="text-align:center" | '''Verf = ((Ared x rD(n) x 10-4) – Qdr ) x D x 60 x 10-3'''
|-
| Verf || = erforderliches Speichervolumen in m³
|-
| Ared || = angeschlossene befestigte Fläche in m² (im Beispiel 5.000 m²)
|-
| rD(n) || = maßgebende Regenspende in l/sha (Bsp. KOSTRA-Daten Aachen, s. Bemessung von Versickerungs- oder Retentionsanlagen)
|-
| Qdr || = Abflussdrosselwert in l/s (bei nicht kontinuierlichen Drosseln das arithmetische Mittel der Drosselkennlinie, s. Diagramm Drosselkennlinien, im Beispiel 21 l/s)
|-
| D || = Dauerstufe in min (im Beispiel 30 min bei der starren Drossel und Wirbeldrossel, 20 min bei der kontinuierlichen Drossel)
|-
|colspan="2" style="text-align:left" | '''starre Drossel = Wirbeldrossel:''' Verf = ((5.000 x 104,8 x 10-4) – 21) x 30 x 60 x 10-3 = 56,6 m³
|-
|colspan="2" style="text-align:left" | '''kontinuierliche Drossel:''' Verf = ((5.000 x 131,7 x 10-4) – 31) x 20 x 60 x 10-3 = 41,8 m³ (- 26 %)
|}


Je größer der erlaubte Drosselabfluss im Verhältnis zu angeschlossenen Fläche ist, desto größer ist der Unterschied. Dieser Unterschied führt zu entsprechend geringeren Gesamtkosten für das Rückhaltesystem.

=Bemessung von Versickerungs- und Retentionsanlagen= 
siehe auch [https://www.intewa.de/online-planer/ Online Planer]

==Regenwasserabfluss== 
Die Berechnung des Regenabflusses geht von der Erkenntnis aus, dass starke Regenfälle von kurzer Dauer sind, schwache Regen dagegen länger anhalten. Die Regenspende nimmt bei gleicher statistischer Häufigkeit mit zunehmender Regendauer also ab. Der Zusammenhang zwischen Regenspende, Regendauer und Häufigkeit wird durch die statistische Auswertung von Niederschlagsregistrierungen ermittelt.
Im Allgemeinen wird in Deutschland das einfache Bemessungsverfahren nach DWA-A 117 angewendet. Dafür ist ein statistischer Regen mit einer gewählten Dauer '''D''' und Häufigkeit '''n''' als Lastfall für die Bemessung heranzuziehen. Für die Ermittlung der Regenspende ist auf die „Starkniederschlagshöhen für Deutschland- KOSTRA“ (s. Beispiel Tabelle für einen Musterort) zurückzugreifen.


{| class="wikitable"
|-
! Regendauer D !! r D(1) l/sha !! r D(0,2) l/sha
|-
| 5 min || 135,0 || 243,0
|-
| 10 min || 113,0 || 183,9
|-
| 15 min || 97,2 || 152,6
|-
| 20 min || 85,3 || 131,7
|-
| 30 min || 69,5 ||104,8
|-
| 45 min || 52,9 || 81,2
|-
| 60 min || 43,1 || 66,8
|-
| 90 min || 32,3 || 49,7
|-
| 2 h || 26,4 || 40,3
|-
| 3 h || 19,8 || 29,9
|-
| 4 h || 16,1 || 24,3
|-
| 6 h || 12,1 || 18,0
|-
| 9 h || 9,1 || 13,4
|-
| 12 h || 7,4 || 10,9
|-
| 18 h || 5,4 || 7,9
|-
| 24 h || 4,3 || 6,5
|-
| 48 h || 2,6 || 3,7
|-
| 72 h || 2,1 || 2,9
|}
''KOSTRA Daten Musterort''

===Zufluss zur Versickerungs- oder Retentionsanlage=== 


:'''Qzu = 10-7 x rD(n) x Ared (1.)'''


{|
|-
| Qzu || = Zufluss zur Versickerungsanlage in m³/s
|-
| rD(n) || = Regenspende der Dauerstufe D und Häufigkeit n [l/sha]
|-
| Ared || = angeschlossene befestigte Fläche in m²
|}

===Ablauf aus der Versickerungsanlage=== 


Bei der Berechnung der Abflüsse aus einer Versickerungsanlage
wird als Grundlage das Gesetz von Darcy herangezogen:


:'''Qs = (b+0,5h) x L x ½ x kf (2.a)'''
{|
|-
| kf || = Durchlässigkeitsbeiwert des gesättigten Bodens in m/s
|-
| b || = Sohlbreite der Rigole in m
|-
| h || = Höhe der Rigole in m
|-
| L || = Länge der Rigole in m
|}

===Ablauf aus der Retentionsanlage=== 

===Kontinuitätsbedingung=== 


:'''Verf = L x b x h x sRR = (∑Qzu - ∑Qs) x D x 60 (3.)'''
{|
|-
| Verf || = erforderliches Speichervolumen in m³
|-
| D || = Regendauer in min
|}
''Versickerung:''
Werden nun die Formeln 1. und 2.a in Formel 3. eingesetzt und nach L aufgelöst, ergibt sich die maßgebliche Rigolenlänge und das resultierende Rigolenvolumen.


<math> = \dfrac {A_u \cdot 10^{-7} \cdot r_{D(n)}} {\tfrac {b_R \cdot h_R \cdot s_{RR}}{D \cdot 60 \cdot f_Z} + (b_R + \frac {h_R}{2}) \cdot \frac {k_f}{2}} </math>


SRR = Speicherkoeffizient der Rigole


''Retention:''
Hier werden nun die Formeln 1. und 2.b in Formel 3 eingesetzt.


: Ver = (∑Qzu - ∑Qs) x D x 60


Die maßgebliche Regenspende r D(n) der Dauerstufe D und Häufigkeit n [l/sha] muss iterativ bestimmt werden.

==Überstauhäufigkeit== 
Für die rechnerische Ermittlung des Regenabflusses ist die anzunehmende Regenhäufigkeit der Regenspendenlinie von besonderer Bedeutung. Dieser Wert richtet sich nach der wirtschaftlichen Bedeutung des Gebietes und steht im Zusammenhang mit der Häufigkeit, mit der die geplante Anlage überstaut.


{| class="wikitable"
|-
! Häufigkeit der Bemessungsanlage (1-mal in n Jahren)!! Ort
|-
| 1 in 1 || Ländliche Gebiete
|-
| 1 in 2 || Wohngebiete
|-
| 1 in 2 || Stadtzentren, Industrie- und Gewerbegebiete mit Überflutungsprüfung
|-
| 1 in 5 || Stadtzentren, Industrie- und Gewerbegebiete ohne Überflutungsprüfung
|-
| 1 in 10 || Unterirdische Verkehrsanlagen, Unterführungen
|}


Quelle: ATV A118

==Überflutungsnachweis DIN 1986-100:2016-09 (Deutschland)== 


Entwässerungsanlagen für die Ableitung des Niederschlagswassers von kleinen Grundstücken können, soweit der Kanalnetzbetreiber keine anderen Vorgaben macht, ohne Überflutungsprüfung bemessen werden. Als klein gelten Grundstücke mit bis zu 800 m² abflusswirksamer Fläche, für die ein Anschlusskanal DN 150 ausreichend ist. Diese Regelung gilt sinngemäß auch für Versickerungsanlagen, die nach DWA-A 138 mit T = 5 a mit dem Berechnungsregen nach KOSTRA-DWD-2010 bemessen werden. Vorausgesetzt wird, dass auf Grund der Geländebeschaffenheit und architektonischer Gebäudeplanung kein Wasser bei Überstau der Anlage in das eigene Gebäude oder Nachbargebäude eindringen kann und behördlich keine anderen Regelungen bestehen.


Grundleitungen von Grundstücken nach DIN EN 752, d. h. bis 200 ha Ages bzw. bis etwa 60 ha AE,b, die größere schadlos überflutbare Hof-, Parkflächen oder andere Außenanlagen entwässern, können nach DWA-A 118:2006, Tabelle 4 bemessen werden. Dabei darf die Jährlichkeit des Berechnungsregens einmal in zwei Jahren nicht unterschritten werden.


Maßgebende kürzeste Regendauer in Abhängigkeit von mittlerer Geländeneigung und Befestigungsgrad:


{| class="wikitable" style="text-align: center"
|mittlere Gländeneigung
|Befestigung
|kürzeste Regendauer
(nach dieser Norm r2 in min)
|-
|rowspan="2"|< 1%
|≤ 50%
|15 min
|-
|> 50%
|10 min
|-
|1% bis 4%
| -
|10 min
|-
|rowspan="2"|> 4%
|≤ 50%
|10 min
|-
|> 50%
|5 min
|}


Quelle: DWA-A-118:2006, Tabelle 4


Für die Differenz der auf der befestigten Fläche des Grundstücks anfallenden Regenwassermenge, VRück (siehe Gleichung 20) in m3, zwischen dem mindestens 30-jährigen Regenereignis und dem 2-jährigen Berechnungsregen muss der Nachweis für eine schadlose Überflutung des Grundstücks erbracht werden. Ist ein außergewöhnliches Maß an Sicherheit erforderlich, ist eine Jährlichkeit des Berechnungsregens größer als 30 a zu wählen. Die unschädliche Überflutung kann auf der Fläche des eigenen Grundstückes, z. B. durch Hochborde oder Mulden, wenn keine Menschen, Tiere oder Sachgüter gefährdet sind, oder über andere Rückhalteräume, wie Rückhaltebecken, erfolgen, soweit die Niederschlagswasserableitung nicht auf andere Weise sichergestellt ist. Der nachfolgende Überflutungsnachweis ist in Abhängigkeit von den örtlichen Verhältnissen ggf. auch für Teile der Entwässerungsanlage (z. B. an den Entspannungspunkten) zu führen.

===Gleichung 20=== 


'''Vrück = ( r(D,30) x Ages – ( r(D,2) x CDach + r(D,2) x AFaG x CFaG)) x D x 60 / (10000 x 1000)'''


VRück die zurückzuhaltende Regenwassermenge, in m3


r(D,2) Regenereignis mit Dauerstufe D und 30-jähriger Wiederkehrzeit


D die kürzeste maßgebende Regendauer, in Minuten, für die Bemessung der Entwässerung außerhalb der Gebäude nach DWA-A118, Tabelle 4, sonst D = 5 Minuten


C der Abflussbeiwert


ADach die gesamte Gebäudedachfläche, in m²


AFaG die gesamte befestigte Fläche außerhalb der Gebäude, in m²


Ages die gesamte befestigte Fläche des Grundstücks, in m², d. h. Ages = ADach + AFaG


Sind die Grundleitungen nach DWA-A118:2006, Tabelle 4, bemessen, so kann statt des Bemessungsabflusses der – meist größere – maximale Abfluss der Grundleitungen bei Vollfüllung Qvoll angesetzt werden nach Gleichung (21):

===Gleichung 21=== 


'''Vrück = ((r(D,30)) x Ages/ 1000)– Qvoll x D x 60/1000'''


VRück die zurückzuhaltende Regenwassermenge, in m³


D D = 5, 10 und 15 Minuten. Der größte dieser drei Werte für VRück ist maßgebend*


Qvoll max. Abfluss der Grundleitungen bei Vollfüllung in l/s


Ages die gesamte befestigte Fläche des Grundstücks, in m², d. h. Ages = ADach + AFaG


Sollten die Regeneinzugsflächen des Grundstücks weitgehend aus Dachflächen und nicht schadlos überflutbaren Flächen (z. B. > 70 %, hierzu zählen auch Innenhöfe) bestehen, ist die Überflutungsprüfung in Verbindung mit der Notentwässerung für das 5-Minuten Regenereignis in 100 Jahren nachzuweisen (r(5,100)).


Für den Fall der Begrenzung der Einleitung ist zusätzlich zum Überflutungsnachweis die Berechnung des erforderlichen Rückhaltevolumens (Regenrückhalteraum (RRR)) entsprechend DWA-A 117 mit dem „einfachen Verfahren“ durchzuführen. Hierbei wird vereinfachend vorausgesetzt, dass die Jährlichkeit ''T'' des Berechnungsregens (einheitlich bezogen auf die gesamte abflusswirksame Fläche des Grundstücks), der der zulässigen Überschreitungshäufigkeit des RRR entspricht. Die Einleitungsbeschränkung muss den Drosselabfluss in l/s und die Jährlichkeit ''T'' der zulässigen Überschreitung enthalten.
Für die Berechnung volumenbezogener Bemessungsaufgaben, wie die Bemessung von Niederschlagswasserrückhalteräumen, sind für die Ermittlung der abflusswirksamen Fläche mittlere Abflussbeiwerte Cm nach Tabelle 9 zu verwenden.
Für die Dimensionierung des Regenrückhalteraums müssen entsprechend DWA-A 117:2013 die zum Entwässerungssystem gelangenden Abflüsse sowohl von der befestigten Fläche AE,b als auch von einer nicht befestigten Fläche (Tabelle 9, Nr. 3) mit Zufluss zu einem Ablauf in die Entwässerungsanlage berücksichtigt werden. Die ermittelten Flächenarten werden in dieser Norm vereinfachend als AFaG bezeichnet, mit den mittleren Abflussbeiwerten Cm multipliziert und zu einem Rechenwert Au zusammengefasst.
Das erforderliche Speichervolumen VRRR wird aus der maximalen Differenz der in einem Zeitraum gefallenen Niederschlagsmenge und dem in diesem Zeitraum über die Drossel weitergeleiteten Abflussvolumen ermittelt.


In Anknüpfung an DWA-A 117 gilt für Grundstücksentwässerungsanlagen für die Bemessung des Rückhalteraumes (RRR) Gleichung (22).

===Gleichung 22=== 


'''VRRR = Au x rD,T / 10000 x D x Fz x 0,06 – D x fz x QDr x 0,06'''


Die Gleichung 22 entspricht der Berechnung des erforderlichen Rückhaltevolumens auf der Basis einer Einleitbeschränkung entsprechend DWA-A 117 mit dem „einfachen Verfahren“ (Formel s. Kapitel 3.2 [[#Drosselabfluss|Drosselabfluss]]).

===Beispielrechnung zurückzuhaltende Regenwassermenge nach Überflutungsnachweis=== 


Standort: Aachen Angeschlossene Auffangflächen: Gebäudedachflächen: ADach = 1.250 m², Schrägdach Ziegel, CDach = 0,8 Auffangflächen außerhalb von Gebäuden: AFaG = 4.445 m², Asphalt, CFaG = 0,9 Gesamte befestigte Fläche des Grundstückes: Ages = 5.695 m² (Ared = 5.000 m²) Mittlere Geländeneigung: < 1% Befestigung: > 50 %

====Berechnung nach Gleichung 20==== 


Vrück = (r(D,30) x Ages – ( r(D,2) x CDach + r(D,2) x AFaG x CFaG)) x D x 60 / (10000 x 1000)

mit: D = 10 Min (aus DWA-A-118:2006, Tabelle 4)


r(D,30) = 273 l/sha r(D,2) = 148 l/sha Vrück = 273 x 5.695 – (148 x 1.250 x 0,8 + 148 x 4.445 x 0,9) x 10 x 60 / (10000 x 1000) = 48,9 m³

====Berechnung nach Gleichung 21==== 


Vrück = ((r(D,30) x Ages / 10000) – Qvoll) x D x 60 /1000


mit: Einzelnachweis der Bemessungsregenspenden:


a) r(5,30) = 377 l/sha (aus DIN 1986-100 Tabelle A.1 Regenspenden in Deutschland)


b) r(10,30) = 273 l/sha


c) r(15,30) = 223 l/sha Qvoll = 100,0 l/s


a) Vrück = ((377 x 5.695 / 10000) – 100,0 ) x 5 x 60 / 1000 = 34,4 m³


b) Vrück = ((273 x 5.695 / 10000) – 100,0 ) x 10 x 60 / 1000 = 33,3 m³


c) Vrück = ((223 x 5.695 / 10000) – 100,0 ) x 15 x 60 / 1000 = 24,3 m³


Der größte der drei Werte für Vrück ist maßgebend.

====Berechnung nach Gleichung 22==== 


Das Einstauvolumen aus der Regelbemessung (nach Einleitbeschränkung) ergibt sich nach Kap. [[#Berechnungsbeispiel_erforderliches_Speichervolumen|3.2.4]] zu 41,8 m³.

====Fazit:==== 


Das sich aus den Berechnungen für den Überflutungsnachweis und für die Einleitungsbeschränkung ergebende größere Volumen ist maßgebend. Die maßgebende Größe des Rückhalteraumes ergibt sich somit nach Gleichung 18 zu 48,9 m³. Somit wird durch den Überflutungsnachweis das erforderliche Rückhaltevolumen um 7,1 m³ (17 %) erhöht. Spätestens dann, wenn das Überflutungsvolumen oberflächig nicht dargestellt werden kann, müssen unterirdische Speichervolumen größer ausgelegt werden.

==Beispielberechnungen Versickerung mit DRAINMAX Tunnel== 


''a) nur mit dem Wert 15 / 0,2 = Beispiel für viele Gebiete im Ausland''


:Standort: Aachen
:Ared = 100 m²
:Bemessungsregen: r15,n=0,2 = 152,6 l/sha
:kf = 1x 10-4 m/s (Mittelsand)
:srr = 0,56 (DRAINMAX Tunnel Einbau nach DIBt)
:fz = 1,1


''Beispielberechnung für INTEWA DRAINMAX Tunnel im Kiesblock:''


:B = 1,85 m, H = 1 m, L = 2,25 m
:Lerf,rigole = 1,31 m
:Verf,rigole = 1,36 m³ (= B x H x Lerf,rigole x srr = 1,85 m x 1 m x 1,31 m x 0,56)
:Erforderliche Anzahl DRAINMAX Tunnel: Lerf,rigole / L = 0,82


''b) Mit Iteration = Beispiel für Deutschland''


:Standort: Aachen
:Ared = 100 m²
:Bemessungsregen: r15,n=0,2 = 152,6 l/sha
:kf = 1x 10-4 m/s (Mittelsand)


{| class="wikitable" "text-align:rechts"
|-
! Dauer D [min] !! Regenspende r [l/sha] !! Lerf,rigole [m] !! Verf,rigole [m³]
|-
| 5 || 243,00 || 0,75 || 0,77
|-
| 10 || 183,90 || 1,09 || 1,13
|-
| 15 || 152,60 || 1,31 || 1,36
|-
| 20 || 131,70 || 1,46 || 1,51
|-
| 30 || 104,80 || 1,64 || 1,69
|-
| 45 || 81,20 || 1,74 || 1,80
|-
| '''60''' || '''66,80''' || '''1,76''' || '''1,83'''
|-
| 90 || 49,70 || 1,70 || 1,76
|-
| 120 || 40,30 || 1,62 || 1,68
|-
| 180 || 29,90 || 1,46 || 1,51
|-
| 240 || 24,30 || 1,33 || 1,38
|-
| 360 || 18,00 || 1,12 || 1,16
|-
| 540 || 13,40|| 0,91 || 0,95
|-
| 720 || 10,90 || 0,78 || 0,81
|-
| 1080 || 7,90 || 0,60 || 0,62
|-
| 1440 || 6,50 || 0,51 || 0,52
|-
| 2880 || 3,70 || 0,3 || 0,31
|-
| 4320 || 2,90 || 0,24 || 0,25
|}


''c. Tabelle zur Grobabschätzung für kleine Anlagen mit r15,n=0,2''
{| class="wikitable"
|-
! kf (m/s) !! !! colspan="3"| z.B. Standort Aachen (D) r15,0,2=152,6 l/sha !! colspan="3"|z.B. Standort Berlin (D) r15,0,2=213,1 l/sha
|-
| || || A=100 m2 || A=150 m2 || A=200 m2 || A=100 m2 || A=150 m2 || A=200 m2
|-
| 1*10-4 || Volumen in m3 || 1,36 || 2,04 || 2,72 || 1,90 || 2,85 || 3,79
|-
| 1*10-5 || Volumen in m3 || 1,49 || 2,24 || 2,99 || 2,09 || 3,13 || 4,79
|-
| 1*10-6 || Volumen in m3 || 1,51 || 2,26 || 3,02 || 2,11 || 3,16 || 4,21
|}

==Grobabschätzung des Retentionsvolumens== 


Für eine grobe Abschätzung des erforderlichen Retentionsvolumens bei vorgegebener Regendauer kann das folgende Bemessungsverfahren verwendet werden.


'''Beispielrechnung:'''


:Zulässiger Abfluss des Grundstückes: 1,5 l/sha
:Grundstücksgröße: 0,105 ha
:Regenspende r15(1) = 108 l/sha
:Regenspende r15(2) = 193 l/sha


{| class="wikitable"
|-
! Fläche !! x !! Abflussbeiwert !! x !! Regenspende !!= !! Qr15(2)
|-
| 231 m2 || x || 1 || x || 0,0193 l/s x m2 || = || 4,46 l/s
|-
| 114 m2 || x || 0,8 || x || 0,0193 l/s x m2 || = || 1,76 l/s
|-
| Summen Regenwasserabfluss || || || ||Qrges || = || 6,22 l/s
|-
|
|-
| colspan="2"|Zulässige Einleitungsmenge: || Qab ||=|| colspan="3"|0,105 ha (Grundstücksgröße) x 1,5 l/sha
|-
| colspan="3"| || = || colspan="3"|0,158 l/s
|-
| colspan="2"|Rückzuhaltende Regenwassermenge: || Qs ||=|| colspan="3"|Qr15(0,2)ges - Qab
|-
| colspan="3"| || = || colspan="3"|6,22 l/s – 0,158 l/s = 6,06 l/s
|-
|
|-
| colspan="7"| Erforderliches Rückstauvolumen Verf: (Die Rückhalteanlage muss Qs für 15 Min. aufnehmen).
|-
| Verf ||colspan="6" |= Qs x 60 x 15 = Qs x 900
|-
| || colspan="6" |= 6,06 l/s x 900 s = 5,5 m3
|}

==Genaue Bemessung einer Rigole oder Retentionsanlage mit Planungssoftware== 
Da eine Berechnung des erforderlichen Rigolenvolumens iterativ erfolgt, ist sie am geeignetsten mit einer Planungssoftware wie dem [https://www.rainplaner.net/de/ RAINPLANER] durchzuführen.

==Bemessung einer Flächenversickerung== 


{| class="wikitable"
|-
! colspan="2"|As = Ared / ( kr x sf x 107 / 2 x r D(n) –1)
|-
| Ared || = angeschlossene befestigte Fläche
|-
| sf || = Fugenanteil einer durchlässigen Flächenbefestigung (0 < sf ≤ 1)
|-
| kr || = Durchlässigkeitsbeiwert in der betrachteten Versickerungsebene
|-
| rD(n) || = maßgebende Regenspende
|-
|
|-
!colspan="2"|Beispiel:
|-
| Ared || = 300 m2
|-
| sf || = 1 (INTEWA Rasengitterplatten)
|-
| kr || = 2 x 10-4 m/s
|-
| r D(n) || = aus KOSTRA Tabelle bei n = 0,2/a und D = 10 min: r10(0,2) = 204,60 l/sha
|-
|
|-
!colspan="2"|As = 300 / (2 x 10-4 x 1 x 107 / 2 x 204,6 –1) = 77 m2
|}

==Bemessung von Versickerungs - Rigolen hinter Kleinklärsystemen== 


Nach DIN 4261-1, Stand 2002, kann das Ablaufwasser von Kleinkläranlagen bei Böden mit kf = 5 x 10-7 bis 5 x 10-3 m/s über eine Rigole versickert werden. Da sich die Sohlen der Versickerungsanlagen mit der Zeit zusetzen können, sind auf Dauer nur die Seitenflächen wirksam. Um unterschiedliche Versickerungsleistung z.B. bei Frost oder ungleichmäßige Beschickung der Rigole zu puffern ist ein großes Retentionsvolumen von Vorteil, wie es der Tunnel z.B. bietet. Nach der DIN gelten folgende vereinfachte Bemessungsmethoden:


[[Datei:RWV_rigolenKleinkl.jpg |miniatur|400px|Rigolen hinter Kleinklärsystemen]]
{| class="wikitable"
|-
! colspan="3"| Erforderliche Wandfläche (m2/Einwohnerwerte EW):
|-
| colspan="2"|1 m2 / EW bis 1,5 m2 / EW bei:|| Sand-Kiesgemische, Sande, schwach schluffige Sande
|-
| colspan="2"|2 m2 / EW bis 2,5 m2 / EW bei:|| Schluffe (auch schwach tonig), Sand-Schluffmischungen, Stein-Lehmgemische
|-
! colspan="3"| Erforderliche Anzahl am Beispiel der DRAINMAX Tunnel:
|-
| Grundelement|| colspan="2"|2,25 m Länge x 0,8 m Höhe x 2 Seiten
|-
| As ||colspan="2"|= 3,6 m2 je Tunnel ohne Stirnseiten
|-
|
|-
|EW || bis 1,5 m²/EW || bis 2,5 m²/EW
|-
|4 || 1 Stk.|| 2 Stk.
|-
|8 || 1 Stk.|| 4 Stk.
|-
|12|| 3 Stk.|| 6 Stk.
|-
|16 || 4 Stk.|| 8 Stk.
|}
Bei anderen Bodenverhältnissen und höheren EW-Werten sollte eine Berechnung durchgeführt werden.


'''Vergleich DRAINMAX Tunnel gegenüber Rohrrigolenvariante'''


Laut EN 12566-3 für Kleinkläranlagen (KKA) fallen 150 l/Tag und Einwohner (EW) mit folgender Tagesverteilung an:


3h = 30% 
3h = 15% 
6h = 0% 
2h = 40% 
3h = 15% 
7h = 0% 


Bei Verwendung einer klassischen ''Rohrrigole'' ist der größte Volumenstrom zu ermitteln. Dieser entsteht innerhalb von 2h mit 40%. Bei einer KKA mit 5 EW errechnet dieser sich wie folgt:


40 % in 2 h von 750 l/Tag 
=> 300 l/2h 
=> 0,0417 l/s 


Bei der Verwendung des ''DRAINMAX Tunnels'' kann das Tagesvolumen in der Rigole gespeichert werden. Der größte Volumenstrom errechnet sich dann wie folgt:


100 % in 24 h von 750 l/Tag 
=> 750 l/24 h 
=> 0,0087 l/s 


=> dieser Volumenstrom ist 4,8 mal kleiner als bei der Rohrrigolenvariante 
=> die DRAINMAX Rigole kann ungefähr 4,8 mal kleiner dimensioniert werden als die Rohrrigole 
 

=Rechtliche Rahmenbedingungen in Deutschland= 
Bei der Planung und Installation einer Versickerungs- oder Rückhalteanlage sind unter anderem die aktuellen Fassungen folgender Regelungen zu beachten:


{| class="wikitable" style="text-align:rechts"
|-
! Regelungsbereich !! Regelwerk !! Inhalt
|-
| rowspan="9" | '''Wasserversorgung'''
| Arbeitsblatt DWA-A 138 || Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser
|-
| ATV-DVWK-M 153 || Handlungsempfehlungen zum Umgang mit Regenwasser
|-
| ATV-A 121 || örtliche Niederschlag / Starkregenauswertung nach Wiederkehrzeit und Dauer
|-
| DWA-A 117 || Bemessung von Regenrückhalteräumen
|-
| Kostra || Starkniederschlagshöhen für Deutschland
|-
| DIN 4261-1, Kapitel 9 || Kleinkläranlagen, Verbringung von biologisch behandeltem Abwasser in den Untergrund
|-
| EN 752 || Entwässerung außerhalb von Gebäuden...
|-
| ATV A 118 || Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen
|-
| ATV A 118 || Richtlinien für die Bemessung von Regenentlastungsanlagen in Mischwasserkanälen
|}

==Anzeige- und Genehmigungspflichten== 


{| class="wikitable" style="text-align:rechts"
|-
! Regelungsbereich !! Regelwerk !! Inhalt
|-
| rowspan="1" | '''EU-Recht'''
| EG-Richtlinie 76/464/EWG / 1976
EG-Richtlinie 80/68/EWG / 1979 || Verschmutzung infolge der Ableitung bestimmter gefährlicher Stoffe in die Gewässer der Gemeinschaft Schutz des Grundwassers gegen Verschmutzung durch bestimmte gefährliche Stoffe
|-
| rowspan="2" | '''Bundesrecht'''
| Wasserhaushaltsgesetz WHG || Versickerungsanlagen sind nach dem WHG erlaubnispflichtig, die Länder können seit 1996 die Erlaubnispflicht aufheben, Grundwasserverordnung
|-
| BauGB || Baugesetzbuch
|-
| rowspan="5" | '''Landesrecht'''
| Landesbauordnung || Angabe der Systemart und Größe im Bauantrag, die meisten Landesbauordnungen fördern oder verlangen die dezentrale Niederschlagswasserversickerung inzwischen
|-
| AVBWasserV §3 || Antrag auf Teilbefreiung vom Anschluss- und Benutzungszwang an die öffentliche Abwasseranlage Anzeigepflicht vor Errichtung der Anlage beim kommunalen Wasserversorger
|-
| Landeswassergesetz || evtl. Pflicht zur Versickerung von Niederschlagswasser
|-
| Landeswassergesetz || evtl. Erlaubnis der unteren Wasserbehörde bei Versickerung
|-
| kommunale Abwassersatzung || evtl. Antrag auf Teilbefreiung vom Anschluss- und Benutzungszwang beim kommunalen Wasserentsorger
|}

=Weblinks= 

</translate>

Regenwassernutzung

2019-03-07T09:14:08Z

Sabrina:

<languages />
<translate>


Nach der europäischen Trinkwasserverordnung <ref name="Europäische Trinkwasserverordnung">Europäische Trinkwasserverordnung</ref> kann Wasser im Haushalt, welches nicht zum Trinken und zur Körperpflege benötigt wird, durch sogenanntes Betriebswasser ersetzt werden. Dieses Betriebswasser kann relativ einfach aus dem Dachablaufwasser gewonnen werden. Als Dachablaufwasser wird Regenwasser bezeichnet, welches über Dachflächen aufgefangen wurde. Zumeist wird das Betriebswasser für die Toilettenspülung, das Wäschewaschen oder Bewässerungszwecke verwendet. Selbst ein sparsamer Haushalt kann so bis zu 50 l Trinkwasser pro Person und Tag einsparen. Betrachtet man den Verbrauch in Deutschland, macht dies etwa 50 % des Gesamtverbrauches aus.
[[Datei:SchuppendachimRegen.jpg |miniatur|300px|Regenwasser]]


Mit den heutigen Technologien, wie z.B. den [http://www.intewa.de/products/purain/ PURAIN] Regenwasserfiltern und der [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP Ultrafiltration] und UV Entkeimung stehen den Nutzen neue Möglichkeiten zur Verfügung das Regenwasser soweit aufzubereiten, dass es Trinkwasserqualität erreicht und zur Körperpflege oder als [[Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]] verwendet werden kann. Die Einhaltung und Überprüfung der Wasserqualität obliegt hier in der Regel der Eigenverantwortung des Betreibers.


'''Nutzungsmöglichkeiten:'''
* Toilettenspülung
* Gartenbewässerung
* Waschmaschine
* Duschwasser
* Trinkwasser
* Reinigungszwecke
* Kühlung
* Prozesswasser


'''Vorteile für Endverbraucher'''
* Einsparung von steigenden Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Weiches Regenwasser ist ein optimales Bewässerungsmedium für Pflanzen
* Reduzierung des Waschmittelverbrauches um bis zu 50 %
* Waschmaschinen verkalken nicht und Zusätze zur Kalkreduzierung sind überflüssig
* Weiches Regenwasser schont die Kleidung
* Ionenarmes Regenwasser verringert das Auftreten von Urinstein
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Keine anthropogenen Spurenstoffe und Medikamentenreste


'''Vorteile für Gemeinden'''
* Verringerung der Ausgaben für den Hochwasserschutz/ Hochwasservermeidung
* Senkung der Kosten im Kanalbau, der Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung

=Grundlagen= 

==Niederschlag== 
[[Datei:RWN_jaehrlicheNiederschlagsmenge.jpg|miniatur|300px|jährlicher Niederschlagsmengen (mm/Jahr) in Deutschland]]


'''Die Niederschlagsmenge''' <ref name="WIKI">Wikipedia</ref> ist jene Menge flüssigen Wassers (Niederschlagswasser), die sich bei Niederschlag (Regen, Schnee, Hagel, Nebel usw.) in einer definierten Zeitspanne in einem geschlossenen Becken gesammelt hätte. Die Angabe erfolgt in Litern und bezieht sich auf einen Quadratmeter.


'''Die mittlere Jahresniederschlagsmenge''' 
Auskünfte über die mittleren Niederschlagswerte erhält man über die Online-Angebote der Wetterdienste.
Die mittlere Niederschlagsmenge in Deutschland z.B. beträgt etwa 830 mm/Jahr. In den Alpenländern sind Niederschläge von 2000 mm keine Seltenheit.


'''mittlere Jahresniederschläge''' <ref name="DW">Wetterkontor</ref> ausgewählter Orte in Deutschland in mm/Jahr
{| class="wikitable"
|-
! Ort!! mm/Jahr !! Ort !! mm/Jahr !! Ort !! mm/Jahr !! Ort !! mm/Jahr
|-
| Aachen || 806 || Erfurt || 528 || Kassel || 696 || Neubrandenburg || 569
|-
| Augsburg || 824 || Essen || 893 || Kempten || 1275 || Nürnberg || 627
|-
| Bayreuth || 675 || Flensburg || 816 || Kiel || 752 || Passau || 934
|-
| Berlin || 593 || Frankfurt/M. || 655 || Köln || 804 || Regensburg || 643
|-
| Bonn || 670 || Freiburg || 933 || Konstanz || 839 || Saarbrücken || 812
|-
| Bremen || 713 || Gera || 608 || Leipzig|| 586 || Schwerin || 625
|-
| Chemnitz || 726 || Görlitz || 673 || Lübeck || 658 || Siegen || 1008
|-
| Cottbus || 573 || Greifswald || 552 || Magdeburg || 521 || Stuttgart || 675
|-
| Dortmund || 840 || Halle || 476 || Mainz || 587 || Uelzen || 616
|-
| Dresden || 668 || Hamburg || 744 || Mannheim || 642 || Ulm || 744
|-
| Düsseldorf || 757 || Hannover || 644 || München || 920 || Wittenberg || 576
|-
| Emden || 778 || Karlsruhe || 740 || Münster || 747 || Würzburg || 597
|-
|}


'''Die saisonale Verteilung des Niederschlages''' 
Neben der mittleren Niederschlagshöhe ist für eine Speicherdimensionierung auch die saisonale Verteilung des Niederschlages eine wichtige Eingangsgröße.


[[Datei:Mean month planet.gif]] 
Quelle <ref name="Wiki-media">commons Wikimedia</ref>


'''Die Niederschlagshöhen der Regenereignisse''' 
Neben den mittleren Jahresniederschlägen und der saisonalen Verteilung ist zur optimalen Dimensionierung insbesondere von Rohren, Regenwasserfiltern und Regenwasserrückhalteanlagen die Betrachtung von kurzzeitigen Regenereignissen von Wichtigkeit. Große Niederschlagsereignisse, die ca. 4- bis 10-mal im Jahr auftreten, tragen in den meisten Regionen kaum zum Wasserertrag bei. Am Beispiel Deutschland ist dies nur ca. 3 % der Wasserausbeute. Die kleineren Niederschläge liefern dagegen ca. 97 % der Wassermenge. Diese Erkenntnis ist für die Auswahl des geeigneten Filtersystems von besonderer Bedeutung.


Regendatenauswertung<ref name="Uni Siegen">Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen</ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen


{| class="wikitable"
|-
! Niederschläge !! 1993 !! 1994 !! 1995 !! 1996 !! 1997 !! Mittel !! Gesamt
|-
| mm/5min || % || % || % || % || % || % || %
|-
| '''0,1''' || 64,11 || 64,03 || 67,74 || 69,47 || 68,25 || '''66,72''' || '''66,7'''
|-
| '''0,2''' || 19,78 || 20,93 || 18,40 || 16,93 || 18,94 || '''18,99''' || '''85,7'''
|-
| '''0,3''' || 8,24 || 8,64 || 7,39 || 6,84 || 6,51 || '''7,52''' || '''93,2'''
|-
| '''0,4''' || 3,55 || 2,7 || 2,96 || 2,84 || 2,74 || '''2,96''' || '''96,2'''
|-
|}

Die Tabelle zeigt, dass der Niederschlag zu mehr als 96% mit einer Intensität bis zu 0,4 mm/5 min fällt. Bei einer Dachfläche von 150 m² entspricht ein Regenereignis von 0,4 mm/5 min einem Zufluss von maximal 0,2 l/s.


Diese Niederschlagscharakteristik, dass die kleinen Niederschläge > 96 % der Niederschlagsmenge liefern, ist weltweit vergleichbar. Siehe z.B. auch die [http://hdsc.nws.noaa.gov/hdsc/pfds/pfds_map_cont.html?bkmrk=in Starkniederschlagswerte für die USA]

==Auffangflächen== 


‎[[Datei:RWN_Niederschlagsmenge.jpg|miniatur|300px ]]
Der Regenwasserertrag hängt von Größe und Art der angeschlossenen Flächen und der Niederschlagsmenge ab. Nach Möglichkeit sind alle vorhandenen versiegelten Flächen und Dachflächen anzuschließen, um einen möglichst hohen Ertrag zu erzielen. Dabei unterscheiden sich die unterschiedlichen Dachmaterialien sowohl in ihrem Ablaufverhalten als auch in der möglichen Belastung des hierüber gewonnenen Wassers.


'''Haus- und Garagendachflächen'''
sind die geeignetsten Auffangflächen bei der Regenwassernutzung. Besonders geeignet sind Dächer mit glatten Oberflächen wie Ziegel, Schiefer oder Glas. Ziegel- und Schieferdächer erhöhen zudem den pH-Wert des ggf. sauren Regens.


'''Hof- oder Parkflächen'''
Bei Anschluss von Hof- oder Parkflächen muss je nach Schmutzfracht eine zusätzliche Vorreinigung erfolgen, teilweise sind bei Gefahr von Öleintrag entsprechende Abscheider erforderlich.


'''Gründächer'''
weisen durch ihre natürliche Rückhaltewirkung einen erheblich geringeren Ertrag auf. Hierbei ist u.a. auf eine organische Belastung und auf eine Verfärbung des Wassers zu achten. Bei einem angemessenen Ertrag und fachgerechtem Aufbau sind Gründächer jedoch durchaus als Auffangflächen geeignet.


'''Bitumendächer'''
bewirken vor allem bei neuen Dächern in der Anfangszeit eine Gelbfärbung des aufgefangenen Regenwassers. Um eine Färbung der Wäsche auszuschließen, sollte daher auf den Anschluss der Waschmaschine zumindest in den ersten Monaten verzichtet werden.


'''Asbestzementdächer'''
Um eine Gefahr durch abgewaschene Asbestfasern zum Beispiel bei der Gartenbewässerung zu vermeiden, sollten Asbestdächer vor der Nutzung saniert werden.


'''Metalldächer'''
Kupfer, Zink und Blei können je nach Konzentration im Ablauf nicht für die Nutzpflanzenbewässerung geeignet sein. Im Zweifel hilft eine Wasserprobe. Zur Zierpflanzenbewässerung, für WC-Spülung und Waschmaschine kann es problemlos eingesetzt werden.

=Komponenten einer Regenwassernutzungsanlage= 

==Filterung== 
[[Datei:Bachlauf.jpg |rechts | miniatur | Bachlauf]]
siehe auch [https://www.intewa.de/customer-menu/online-planer/ online Planer]


Aus dem Regenwasser kann mit folgenden Maßnahmen eine gute Betriebswasserqualität erzielt werden:


* Selbstreinigender Feinfilter
* Schutz vor Rückstauwasser und Kleintieren
* Skimmerüberlauf
* Schwimmende Ansaugfilterung
* Hygienisierung
* Sedimentation und biologische Reinigung
* Speicherung


Soll das Wasser Trinkwasserqualiät erreichen, so sind weitere Aufbereitungsschritte, wie die Ultrafiltration und UV Entkeimung beispielsweise erforderlich.

===Selbstreinigende Feinfilter=== 
[[Datei:PR Filterwirkungsgrad.png|miniatur|300px|Filterwirkungsgrade]]


Selbstreinigende Feinfilter sind heute ein selbstverständlicher Bestandteil der modernen Regenwassernutzung. Beste Ergebnisse werden mit einer Siebweite von etwa 0,8 mm erzielt. Der Schmutzeintrag in den Regenwasserspeicher und die Wartungsintervalle gleichermaßen werden minimiert. Besonders sollte darauf geachtet werden, dass die eingesetzten Siebe in einer Mulde angeordnet sind, wie das [http://www.intewa.de/products/purain/downloads/ Testergebnis einiger Regenwasserfilter] eindrucksvoll aufzeigt. So gibt es selbstreinigende Regenwasserfilter am Markt, bei denen über 50 % des wertvollen Wassers in den Überlauf läuft, ein katastrophaler Verlust!


'''Sammeln'''
[[Datei:RWN_DM_Selbstreinigung1.png|miniatur|300px|97 % der Niederschläge stammen von kleinen Regenereignissen und sollen gesammelt werden]]
Besonders wichtig ist es darauf zu achten, dass die kleinen Niederschläge, die 97 % der Wassermenge liefern, zu 100 % gesammelt werden. Beim [http://www.intewa.de/products/purain/ PURAIN-Filter] z.B. erfolgt das in einem Sammelbereich. Nur so kann ein effektiver Gesamtwirkungsgrad von > 98 % erreicht werden. Bei Filtern ohne einen solchen Sammelbereich laufen die kleinen Niederschläge immer über denselben Siebbereich. Hierdurch setzt sich dieser Bereich schnell zu und die kleinen Niederschläge fließen in den Überlauf.


'''Selbstreinigen'''
[[Datei:RWN_DM_Selbstreinigung12.png|miniatur|300px|3 % der Niederschläge stammen von starken Regenereignissen und dienen der Reinigung]]
Für die Selbstreinigung (Austrag von Blättern etc. aus dem Sammelbereich) werden geeigneterweise die Starkregenereignisse verwendet. Die großen Niederschlagsereignisse, die ca. 4- bis 10-mal im Jahr (Deutschland) auftreten und nur zu ca. 3 % zur Wasserausbeute beitragen, reinigen beim [http://www.intewa.de/products/purain/ PURAIN] Filter z.B. durch einen Strömungswirbel, dem sogenannten Wechselsprung, den Sammelbereich.


'''Schutz vor Rückstauwasser und Kleintieren'''
[[Datei:RWN_rueckstauklappe.jpg|miniatur|300px|Rückstauklappe und Kleintierschutz]]
Sauberes Wasser bedeutet nicht nur das zufließende Regenwasser zu reinigen, sondern auch dafür Sorge zu tragen, dass kein Schmutz oder Kleintiere aus dem angeschlossenen Entwässerungssystem in den Überlauf des Speichers gelangen. Dies lässt sich einfach mit einer Rückstauklappe gewährleisten. Einige Filter, wie der [http://www.intewa.de/products/purain/ PURAIN] 100 enthalten diese bereits. In einigen Ländern, wie Deutschland ist die Rückstauklappe Bestandteil der Norm (DIN 1989 Teil 1 vorgeschriebene Rückstauklappe für den Anschluss des Überlaufes an ein Trennsystem).


'''Skimmerüberlauf'''
[[Datei:RWN_skimmerueberlauf.jpg|miniatur|300px|Skimmerüberlauf]]
Ein Überlaufskimmer saugt bei jedem Überlaufvorgang des Speichers den schwimmenden Oberflächenschmutz ab und leitet ihn automatisch in den Schmutzwasserablauf. Dies ist eine sinnvolle und praktische Maßnahme Fette, Blütenpollen etc. regelmäßig aus dem Speicher auf einfache Art zu entfernen. Beim [http://www.intewa.de/products/purain/ PURAIN] 100 Filter ist der Skimmer bereits integriert.

===Schwimmende Ansaugfilterung=== 


[[Datei:RWN_schwimmendeAnsaugfilterung.jpg|miniatur|200px|Schwimmende Ansaugfilterung]]


Eine [http://www.intewa.de/products/rainmaster/zubehoer/sauggarnituren/ schwimmende Entnahme mit Ansaugfilterung] gewährleistet, dass die Pumpe immer das sauberste Wasser des Speichers entnimmt. Falls doch einmal gröbere Schmutzpartikel in den Speicher gelangt sind, hält die schwimmende Entnahme diese zurück und schützt die Pumpe. Der Ansaugfilter sollte nicht zu feinmaschig sein, um eine Verblockung durch Biobewuchs zu verhindern. Die Verblockung führt wiederum zu einem schnellen Pumpendefekt. Die ideale Maschenweite der Ansaugfilterung liegt bei 1 mm.

===Feinstfilter=== 
Durch den Einsatz der beschriebenen Filter- und Reinigungstechniken wird der Einsatz von Feinstfiltern mit Maschenweiten < 0,8 mm für den Betrieb von WC, Waschmaschine und Bewässerung überflüssig.


Für besondere Anforderungen an Prozesswasser können Feinstfilter gefordert sein. Ein solcher Filter ist dann unbedingt auf der Druckseite hinter der Pumpe zu installieren. Im Betrieb ist auf die regelmäßige Wartung zu achten, da Feinstfilter den Schmutz zurückhalten. Sie sind lichtundurchlässig auszuführen und es sollte auf eine einfache Wartungsmöglichkeit durch vorgesehene Absperrhähne und eine Entlüftung geachtet werden.

===Hygienisierung=== 
Siehe INTEWA WIKI Leitfaden zur [[Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung]]

===Sedimentation=== 


[[Datei:RWN_Sedimentation.jpg|rechts|miniatur|200px|Einlaufberuhigung]]


Das zulaufende Wasser enthält noch feine Stoffe, die vom Filter nicht zurück gehalten werden. Diese Sedimentationsbestandteile setzen sich mit der Zeit am Boden des Speichers ab, wo z.T. zusätzlich biologische Selbstreinigungseffekte wirksam werden. Um ein Aufwirbeln der entstehenden Sedimentationsschicht zu vermeiden, soll der Zufluss in die Zisterne über eine Einlaufberuhigung erfolgen.

==Speicherung des Wassers== 
Um eine optimale Wasserqualität sicherzustellen, spielt die fachgerechte Lagerung des Regenwassers eine entscheidende Rolle. Das Wasser sollte am besten kühl und lichtgeschützt gelagert werden, um Algen- und Bakterienwachstum so gering wie möglich zu halten. Außerdem muss der Speicher frostsicher aufgestellt werden.


Dem Speicher kommt bei der Regenwassernutzung allein schon aufgrund seiner Baugröße besondere Bedeutung zu. In tropischen Ländern mit täglichen Niederschlägen reicht bereits ein Speicher mit wenigen hundert Litern zur Deckung des täglichen Wasserbedarfs eines Einfamilienhaushaltes aus. In einigen Gegenden Spaniens gibt es heute noch Wasserzisternen mit mehreren hundert m3 Speicherinhalt, um langanhaltende Trockenperioden zu überbrücken. Wenn sich die Niederschlagsereignisse relativ gleichmäßig über das Jahr verteilen (z.B. Deutschland) und auch noch gut dem Bedarf der angeschlossenen Verbraucher entsprechen, sind die sinnvollen Speichergrößen viel kleiner, als häufig angenommen. Um eine sinnvolle Speichergröße ermitteln zu können, müssen also Informationen über die Menge und Verteilung der Niederschläge sowie des Bedarfes vorhanden sein. Zu beachten ist, dass durch die anhaltende Klimaveränderung die Trockenperioden länger und somit die erforderlichen Speichervolumina größer werden.


Grundsächlich werden folgende Speicherarten unterschieden:

===Oberirdische Speicher=== 
[[Datei:RWN Oberirdischer speicher.png|200px|miniatur|Oberirdischer Speicher]]
Frei aufstellbare, oberirdische Speicher können im Garten, im Keller oder auf dem Dach eines Hauses aufgebaut werden. Häufig werden Sie verwendet, wenn keine Möglichkeiten für den Erdeinbau eines Speichers vorhanden sind, wie bei der Nachrüstung, bei felsigem Untergrund oder bei zu enger Bebauung.


Die Speicher müssen statisch so dimensioniert sein, dass sie dem Wasserdruck dauerhaft ohne Verformungen standhalten.
''Hinweis:''
Die meisten Erdspeicher können nicht frei aufgestellt werden.


Weiterhin ist es wichtig, dass diese Speicher absolut lichtundurchlässig ausgeführt sind, um ein biologisches Wachstum zu vermeiden.
Frei aufstellbare, oberirdische Speicher werden aus zahlreichen Materialien produziert, die gängigsten sind: PE, PP, GFK, Beton, beschichtete Metalle, aber auch Holz und Lehm kommen zum Einsatz.

===Erdspeicher=== 
eignen sich bei vielen Neubauten, wenn ohnehin Ausschachtungsarbeiten anfallen. Sie können unter Parkflächen oder Einfahrten platzsparend untergebracht werden.


Erdspeicher müssen für eine jahrzehntelange Standzeit und die Aufnahme von Erd- sowie Verkehrslasten dimensioniert sein.
Erdspeicher werden aus zahlreichen Materialien produziert, die gängigsten sind: PE, PP, GFK, Beton.

===PE oder HDPE Kunststofftanks=== 
Kunststofftanks werden in verschiedenen Herstellungsverfahren produziert. Beim gängigsten Verfahren, dem sogenannten Rotations-Sinter-Verfahren wird PE (recyclebares Polyethylen) in einer hohlen Form geschmolzen, gedreht und abgekühlt. Nach der Entformung können die Hohlkörper (Tanks) entnommen werden. Da die Werkzeugkosten nicht besonders hoch sind, sind viele verschiedene Geometrien auf dem Markt verfügbar. Die Stabilität und Qualität der Speicher wird durch die geeignete Geometrie, Wandstärke und die Rippenstruktur bestimmt. Meistens werden diese Speicher in der sogenannten begehbaren Ausführung (keine Verkehrslast) angeboten und sind mit Volumina von 1000 bis max. 10.000 Litern für den Einfamilienhausbereich geeignet. Um größere Speichervolumina zu erzielen, können auch mehrere Speicher gekoppelt werden. Ihr geringes Gewicht ermöglicht einen günstigeren Transport als Betonspeicher und ein einfaches Absetzen in die Baugrube ohne Kran. Die meisten Kunststofferdspeicher sind nicht geeignet bei hohem Grundwasserstand oder bindigen Böden (Lehm). Die gleichmäßige Verfüllung und Verdichtung mit geeignetem Füllmaterial ist bei Kunststoffzisternen eine Voraussetzung, um die notwendige Stabilität zu erzielen.

===GFK Speicher (glasfaserverstärkter Kunststoff)=== 
[[Datei:RWN gfk speicher.png‎ |300px| miniatur | GFK Speicher]]
Für große Speichervolumina bis ca. 250 m³, meist im gewerblichen Bereich, sind GFK Speicher zu empfehlen. Sie können aus einem Stück gefertigt werden. Die Produktion ist relativ flexibel, so dass auf die Anforderungen größerer Bauvorhaben eingegangen werden kann, wie z.B. hohe Belastungen bis SLW60 (60 t LKW-Befahrbarkeit), flexible Anschlusswahl, Integration weiterer Einstiegsschächte, Einbauten, Rohre, Zwischenwände etc.. Diese Speicher eignen sich auch als [[Versickerung und Retention|Retentionsspeicher]] oder Löschwasserbehälter.

===Betonzisternen=== 
[[Datei:Betonzisterne.png|300px|miniatur|Betonzisterne]]
Viele Betonwerke produzieren heute monolithische Zisternen (ohne Fugen im Wasserbereich) für die Regenwassernutzung in Größen von bis zu 20 m³. Aufgrund des Gewichtes der Zisternen und der entsprechend hohen Transportaufwendungen für spezial LKW mit Heckkränen finden sie meist wenige 100 km regional Ihren Einsatz um das Herstellwerk. Da die Zisternen am geeignetsten vom Heckkran aus direkt in die Baugruben eingesetzt werden, müssen diese für den LKW gut zugänglich sein. Die meisten Betonzisternen sind in der Regel mindestens PKW befahrbar und mit entsprechender Abdeckung auch LKW befahrbar. Bei entsprechender Erdüberdeckung können Betonspeicher auch bei hohem Grundwasser verwendet werden. Bindiger Boden ist zumeist ebenfalls unproblematisch. Größere Volumina lassen sich durch Koppelung mehrerer Zisternen oder in Ortbeton Bauweise realisieren. Die Qualität einer Betonzisterne bestimmt sich durch die Betongüte (z.B. Druckfestigkeitsklasse C45/55), die Armierung (Stahlbewehrung mind. in Zisternenboden und Deckel) und der Wandstärke (mind. 8 cm).

===Ehemalige Öltanks und Klärgruben=== 
Manchmal können auch ehemalige Klärgruben oder alte Öltanks als Regenwasserspeicher umgerüstet werden. Die alten Tanks sollten jedoch noch gut in Schuss sein, ansonsten ist die Umrüstung teurer und aufwendiger, als gleich einen neuen Speicher zu verwenden. Eine Beschichtung für einen Stahlspeicher kann schnell teurer sein, als ein neuer Regenwasserspeicher.

===Tunnelsystem=== 
[[Datei:RWN Tunnelsystem.png|rechts|300px |miniatur| Tunnelsystem]]


Sind besondere Bauformen und Größen für die Regenwasserspeicherung gefragt, kann es sinnvoll sein, Kunststoffelemente aus der Regenwasser- [[Versickerung und Retention]] zu verwenden. DRAINMAX Tunnelelemente z.B. können dazu in eine Folienwanne installiert werden. Das Speichervolumen setzt sich dann zusammen aus dem Hohlraumvolumen im Füllmaterial und dem Speichervolumen der Tunnel.

=Planung und Dimensionierung= 
Für die Dimensionierung einer Regenwassernutzungsanlage sind folgende Online Tools hilfreich:


[https://www.intewa.de/fileadmin/rainplanertools/de/purain.html Dimensionierung von Filtern]


[https://www.intewa.de/fileadmin/rainplanertools/de/rainmaster.html Dimensionierung von Pumpen]


Dimensionierung von Zisternen


Für größere Projekte lässt sich die Berechnung einer optimalen Speichergröße mit langjährigen Regendaten mit der [[#Speichersimulation mit Software|Rainplaner Software]] durchführen.


Um eine optimale Speichergröße berechnen zu können, ist das Verhältnis von Regenwasserertrag und [[#Betriebswasserbedarf|Betriebswasserbedarf]] zu ermitteln.

==Regenwasserertrag== 
Für eine überschlägige Rechnung, die meist zur Dimensionierung der Speichergröße ausreichend ist, hat sich die folgende Berechnung des mittleren jährlichen Regenwasserertrags bewährt:


{| class="wikitable"
|-
! '''Regenwasserertrag = Dachfläche x Niederschlagsmenge x Abflussbeiwert x Filterwirkungsgrad'''
|-
|}


[[Datei:RWN ProjezierteDachflaeche.png|300px |miniatur| projezierte Dachfläche]]


'''Dachfläche''': Als Dachfläche ist die projizierte Dachfläche einschließlich aller Überhänge in m² einzusetzen.


'''Niederschlagsmenge''': Die durchschnittliche jährliche [[#Niederschlag|Niederschlagsmenge]] in mm/Jahr ist der Übersichtskarte zu entnehmen. Genauere Angaben sind beim jeweiligen Wetteramt zu erfragen.


'''Abflussbeiwert''': Der Abflussbeiwert bestimmt den Anteil der Niederschläge an den Gesamtniederschlägen, der tatsächlich vom Dach abläuft. Hierbei handelt es sich um eine stark vereinfachte Nachbildung des Rückhalteverhaltens unterschiedlicher Dachmaterialien, die sich in der Praxis bewährt hat.


Abflussbeiwert verschiedener Dachbedeckungen gemäß DIN 1989 Teil1:
{| class="wikitable"
|-
! Dachbedeckung !! Abflussbeiwert
|-
| geneigtes Hartdach || 0,8
|-
| Flachdach bekiest / unbekiest || 0,6 / 0,8
|-
| Gründach intensiv / extensiv || 0,3 / 0,5
|-
|}


'''Filterwirkungsgrad''': Bei Verwendung der [http://www.intewa.de/products/purain/ PURAIN] Filter kann mit einem effektivem Wirkungsgrad des Filters von 0,98 gerechnet werden.


'''Beispiel 1'''
{|class="wikitable"
|-
! Berechnung des Regenwasserertrags
|-
|* Einfamilienhaus mit 100 m² Dachgrundfläche und Ziegelsteindach
|-
|* jährlicher Niederschlag = 750 mm/Jahr
|-
|* Abflussbeiwert = 0,8
|-
|* Filterwirkungsgrad = 0,98
|-
|=>'''Regenwasserertrag''' = 100 m² x 750 mm/Jahr x 0,8 x 0,98 x 10-3 = 59 m³/Jahr
|-
|}

==Betriebswasserbedarf== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png|miniatur|300px| Wasserbedarf Liter/ Person und Tag; a. Trinken; b. Kochen; c. Geschirrspüler; d. Waschen; e. Zähne putzen; f. Baden - 2 mal wöchenlich; g. Duchen - 2 mal wöchenlich; h. Toilette; i. Waschmaschine; j. Wohnung reinigen; k. Autowäsche; l. Blumen gießen; m. Gartenbewässerung]]Quelle <ref name="Uni OL">DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>


Der Betriebswasserbedarf hängt von den angeschlossenen Verbrauchseinheiten und deren Nutzung ab. Für den Bedarf pro Person und Tag sind in der folgenden Tabelle einige Durchschnittswerte zusammen gefasst:
{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! !! !! Tägl. durchschn. Verbrauch / Person
|-
| rowspan="6" | '''Wohnhaus'''
| Toilettenspülung || 30 Liter
|-
| Waschmaschine || 10 Liter
|-
| Gartenbewässerung || 60 l/m² Jahr
|-
| Reinigungszwecke || 6 Liter
|-
| Dusche, Baden, Handwaschbecken || 59 Liter
|-
| Trinkwasser || 1 Liter
|-
| rowspan="2" | '''Bürogebäude'''
| Reinigungszwecke ||
|-
| Toilettenspülung || 12 Liter
|-
| rowspan="2" | '''Schule / Sportanlage'''
| Toilettenspülung || 6 Liter
|-
| Beregnungsanlage || 200 l/m²
|-
|}


'''Beispiel 2'''
{|class="wikitable"
|-
! colspan="3"|Berechnung des Betriebswasserbedarfs
|-
| * täglicher Betriebswasserbedarf 4-Personen-Haushalt: || ||
|-
| * Toilettenspülung || 30 Liter / Pers. x 4 Pers. =|| 120 Liter
|-
| * Waschmaschine|| 10 Liter / Pers. x 4 Pers. =|| 40 Liter
|-
| * Gartenbewässerung|| 1 Liter / Pers. x 4 Pers. =|| 4 Liter
|-
|=> Gesamter '''Betriebswasserbedarf pro Tag:'''|| ||'''164 Liter'''
|-
|=> '''Jahresbedarf''': || 164 Liter/Tag x 365 Tage =||'''60 m³'''
|-
|}
Bei einem Vergleich mit dem in Beispiel 1 ermittelten Regenwasserertrag von 60 m³ für ein Einfamilienhaus zeigt sich, dass nahezu der gesamte Bedarf von Toilette, Waschmaschine und Garten durch den mittleren Regenwasserertrag gedeckt werden könnte.

==Speichergrößen== 
[[Datei:RWN_Speichergroesse.jpg|300px |miniatur|Speichergröße]]


'''Ertrag = Bedarf''' 
Decken sich Regenwasserertrag und Regenwasserbedarf, so hat sich als einfacher Auslegungswert ein Speichervolumen von 5 % des durchschnittlichen jährlichen Regenwasserertrages bewährt. Dabei ist ein nicht nutzbares Tankvolumen (zum Beispiel 300 Liter bei einem 3000 Liter Tank) zu berücksichtigen, das aus dem Raum zwischen Ansaugstelle und Speicherboden resultiert:


'''Ertrag << Bedarf''' 
Bei einem Regenwasserertrag, der dauerhaft wesentlich geringer als der Betriebswasserbedarf ist, sind kleiner dimensionierte Zisternen vorzuziehen. In diesem Fall ist ein Speichervolumen von 3 % des durchschnittlichen jährlichen Regenwasser-Ertrages ausreichend. Bei zu geringem Ertrag sollte zunächst geprüft werden, ob weitere Dachflächen (z. B. Nachbargebäude) an die Anlage angeschlossen werden können. Falls dies nicht möglich ist, kann es u. U. sinnvoll sein, nur einen Teil der Verbrauchsstellen an die Regenwassernutzung anzuschließen, um so die notwendige Menge nachgespeisten Trinkwassers gering zu halten.


'''Ertrag >> Bedarf''' 
In diesem Falle richtet sich die Dimensionierung vorwiegend nach dem Regenwasserbedarf und kann mit etwa 5 % des jährlichen Bedarfes grob abgeschätzt werden.


'''Beispiel 3'''
{|class="wikitable"
|-
!colspan="2"| Ermittlung des benötigten Speichervolumens für ein Einfamilienhaus.
|-
|colspan="2"|Die Daten hierzu werden aus '''Beispiel 1''' und '''Beispiel 2''' übernommen.
|-
|
|-
|* Dachfläche (Ziegel):|| 100 m²
|-
|* Jährlicher Niederschlag:|| 750 mm
|-
|* Abflussbeiwert inkl. Filterwirkungsgrad:|| 78,4 %
|-
|=> '''Regenwasserertrag:'''|| '''59 m³''' pro Jahr
|-
| Anzahl der Nutzer: || 4 Personen
|-
| Angeschlossene Verbraucher: ||WC, Waschmaschine, Gartenbewässerung
|-
|
|-
|=>'''Betriebswasserbedarf:'''||'''60 m³''' pro Jahr
|-
|colspan="2"|* Die Dimensionierung des Speichervolumens erfolgt nach der 5%-Regel:
|-
| '''Speichervolumen:''' 0,05 x 59 m³ + 300L = || '''3,25 m³'''
|-
|}

==Speichersimulation mit Software== 
Bei größeren Bauobjekten und gewerblicher Betriebswassernutzung sollte eine genaue Bedarfsanalyse vorgenommen werden, um z. B. den Einfluss von saisonalen Schwankungen, von Urlaubszeiten etc. zu untersuchen. Hier kann z.B. die Simulationssoftware [https://www.intewa.de/online-planer/ RAINPLANER] eingesetzt werden.


Dabei werden statt des mittleren Niederschlagswertes konkrete Regenereignisse für jeden Tag berücksichtigt. Außerdem können das Ablaufverhalten unterschiedlicher Dachmaterialien sowie der Überlauf des Speichers bei Starkregenereignissen genau nachgebildet werden.


[[Datei:Speichersimulation.png|center|600px]]


In der dargestellten Verlaufskurve sind die saisonalen Schwankungen zu erkennen. Im optimalen Fall pendelt sich der Füllstand im Speicher über das ganze Jahr gesehen um einen mittleren Wert ein. Einige Speicherüberläufe im Jahr sorgen für die Entfernung von eingetragenem Oberflächenschmutz von der Wasseroberfläche.

===Wirtschaftliche Speichergröße=== 
Simulationen, die schwankende Niederschlagsmengen und die Menge des Überlaufwassers berücksichtigen, belegen, dass der Speicher nicht zu groß gewählt werden sollte. Der Deckungsgrad beschreibt dabei den Anteil am Betriebswasserbedarf, der durch Regenwasser gedeckt werden kann. Für das Beispiel 3 ist dieser Wert in der folgenden Grafik in Abhängigkeit vom Speichervolumen dargestellt. Der maximal zu erzielende Deckungsgrad beträgt 94 %. Um diesen Wert zu erreichen, wäre jedoch ein äußerst großer Speicher notwendig. In der Praxis würde hier ein Speicher mit 3,5 m³ Inhalt eingesetzt, mit dem fast 80 % des Betriebswasserbedarfs durch Regenwasser gedeckt werden kann. Eine weitere Vergrößerung des Speichervolumens erhöht die Investitionskosten unnötig.


[[Datei:RWN_Deckungsgrad.jpg|300px |miniatur|Speichersimulation]]


Um auch in Trockenjahren ein 3 bis 5-maliges Fortspülen der Oberflächenverschmutzung durch Überlauf des Speichers zu gewährleisten, sollte der Speicher nicht zu groß gewählt werden.


Anders verhält es sich '''bei reiner Gartenbewässerung'''. Hier kann es durchaus sinnvoll und gewünscht sein, das Regenwasser aus einer Regenperiode aufzufangen, um es in der kommenden Trockenzeit zu verwenden. Dies führt zu sehr großen Speichervolumina.


Ähnlich ist es in '''Gegenden mit ausgeprägten Trockenzeiten und Regenzeiten'''. Wird der gesamte Wasserbedarf für die Trockenperiode in der Regenperiode aufgefangen, so müsste der Regenwasserspeicher für das genannte Beispiel etwa die 6-fache Größe haben. Alternativ kann überlegt werden, ob die Regenwasseranlage aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nur während der Regenzeit und ggfls. mit einem noch kleineren Speicher betrieben wird.

==Einbauhinweise für Regenwasserspeicher== 


[[Datei:RWN Einbauhinweis RWSpeicher.jpg |300px|miniatur|Einbauhinweis Regenwasserspeicher]]


Für die Installation der Zisterne und Durchführung der Erdarbeiten ist es wichtig, die Höhe der Anschlüsse und die Einbautiefe zu ermitteln. Die hierzu benötigten Anschlussmaße der jeweiligen Speicher sind den technischen Datenblättern zu entnehmen.
Die Ablaufrohre müssen frosttief mit etwa 1% Gefälle verlegt werden (in vielen Gegenden in Deutschland z.B. mit 80 cm).


Die Einbautiefe setzt sich demnach wie folgt zusammen:


{| class="wikitable"
|-
| frosttiefe Rohrverlegung '''F''' || z.B. 80 cm
|-
| + notwendiges Rohrgefälle '''G''' || z.B. 10 cm
|-
| + Zulaufhöhe am Tank '''Z''' || z.B. 162 cm
|-
| = Einbautiefe des Speichers '''E''' || z.B. 252 cm
|-
|}


Je nach Bodenbeschaffenheit sind beim Ausheben noch zusätzlich ca. 10 cm für die Vorbereitung des Untergrunds vor dem Einsetzen der Zisterne zu berücksichtigen.

===Hoher Grundwasserstand=== 
Bei einem hohen Grundwasserstand können nur speziell dafür ausgewiesene Zisternen verwendet werden. Zusätzlich muss eine Berechnung des Auftriebes erfolgen. Viele Betonzisternen können durch ihr Eigengewicht je nach Erdüberdeckung, im Grundwasser ohne zusätzliche Auftriebssicherung stehen. Zusätztliche Auftriebssicherungen können z.B. mit Bodenankern erstellt werden.

===Einstiegsöffnung=== 
Die Einstiegsöffnung des Speichers muss für spätere Reinigungs- und Wartungsarbeiten zugänglich gehalten werden. Zum Angleich an das Erdniveau können verschiebbare Domschächte oder Ausgleichsringe aus Beton eingesetzt werden. Zur Unfallvermeidung muss der Einstieg mit einem sicher verschließbaren Deckel versehen werden oder so schwer sein, dass Kleinkinder ihn nicht öffnen können.

===Speicherüberlauf und Rückstauebene=== 
Die Höhe des '''Speicherüberlaufs''' ergibt sich aus den Anschlussmaßen der Zisterne. An folgende Entwässerungseinrichtungen kann der Speicherüberlauf angeschlossen werden:


* Versickerungseinrichtung
* Regenwasserkanal bei Trennsystem
* Mischwassersystem


Wo immer möglich, sollte der Speicherüberlauf an eine [[Versickerung und Retention|Versickerung]] angeschlossen werden, um das überschüssige Wasser vor Ort dem Grundwasser zuzuführen. Kommt eine Versickerung nicht in Frage, ist ein Kanalanschluss für den Überlauf vorzusehen. Bei vorhandenem Trennsystem wird das Wasser dem Regenwasserkanal zugeführt. Anderenfalls erfolgt ein Anschluss an das Mischwassernetz.


Selten auftretende Starkregenereignisse können zu einer Überlastung der jeweiligen Entwässerung führen. Das anfallende Wasser kann nicht mehr geordnet abgeführt werden und ein Rückstau des Wassers in die Zisterne tritt ein. Wegen seiner möglichen Rückwirkung auf den Speicher ist in diesem Fall bei der Planung einer Regenwasseranlage diesem Punkt besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Es muss, insbesondere bei Anschluss an das Mischwassersystem, verhindert werden, dass Schmutzwasser aus der Kanalisation in den Speicher gelangen kann.


Die '''Rückstauebene''' gibt an, bis zu welcher Höhe sich das Wasser in der Kanalisation maximal anstauen kann. Die Lage der Rückstauebene wird zumeist von der örtlichen Behörde festgelegt. Anderenfalls gilt als Rückstauebene die Höhe der Straßenoberkante (DIN 1986).

====Speicherüberlauf oberhalb der Rückstauebene==== 
[[Datei:RWN Speicherueberlauf.jpg |200px|miniatur|Speicherüberlauf oberhalb der Rückstauebene]]
Im günstigsten Fall liegt der Überlauf oberhalb der Rückstauebene. In diesem Fall kann das Überlaufwasser mit dem vorhandenen Gefälle direkt zum Kanal geleitet werden. Dabei muss sich der Überlauf an der Zisterne mindestens 20 cm oberhalb der Rückstauebene befinden. Der Überlauf muss unterhalb der Zulaufleitung liegen, sein Durchmesser größer oder gleich dem der Zuleitung sein.

====Speicherüberlauf unterhalb der Rückstauebene an Regenwasserkanal oder Versickerungssystem==== 


[[Datei:RWN SpeicherueberlaufunterhalbRSE.jpg |200px|miniatur|Speicherüberlauf unterhalb der Rückstauebene]]


Kann der Überlauf nicht rückstausicher an die Entwässerungseinrichtung angeschlossen werden, so ist nach DIN1989-1 über eine einfache [[#Selbstreinigende Feinfilter|Rückstauklappe]] sicherzustellen, dass bei einem Rückstau kein Wasser in die Zisterne gelangen kann.

====Speicherüberlauf an Mischwassersystem unterhalb der Rückstauebene oder zu höher liegender Versickerungseinrichtung==== 


[[Datei:RWN Mischwassersystem.jpg |200px|miniatur|Regenwasserspeicher als Pumpschacht]]

=====Vorgabe nach Norm DIN1989-1===== 
Bei einem Anschluss des Speicherüberlaufes an einen Mischwasserkanal oder an eine höher liegende Versickerungseinrichtung sollte nach DIN1989-1 eine Hebeanlage zum Einsatz kommen. Mit einer Hebeanlage wird das Wasser bei Erreichen des maximalen Wasserstandes durch eine Tauchpumpe über die Rückstauebene gefördert. Es ist darauf zu achten, dass die Druckleitung auch im Bereich der erhöhten Rückstauschleife frostsicher verlegt ist. Die Rückstauschleife kann dazu auch im Haus verlegt sein. Die Dimensionierung der Pumpe erfolgt nach DIN 1986-100 mit r(5,100). Die Pumpe kann dabei im Regenwasserspeicher untergebracht werden, wodurch ein zusätzlicher Pumpschacht entfällt.

=====Ausführung in der Praxis===== 
Wogegen beim Anschluss an die höher gelegene [[Versickerung und Retention]] eine Hebeanlage auch technisch unbedingt erforderlich ist, ist mit dem Kunden bei Anschluss an das Mischwassersystem abzusprechen, ob nicht doch die Installation einer einfachen Rückstauklappe ausreichend ist. Das Risiko einer fäkalen Verschmutzung durch Rückstau aus dem Mischwasserkanal kann relativiert werden, da in der Regel die Zisterne ohnehin voll Wasser steht, wenn es zu einem Überlaufen des Kanalsystems kommt. Weiterhin sind die Verschmutzungen bei diesen Regenereignissen sehr stark verdünnt.


In der Praxis werden solche Hebeanlagen fast nie verwendet.


Ebenso verhält es sich mit der Dimensionierung der Hebeanlage, da bei der Berechnung nach DIN 1986-100 mit r(5,100) sehr große Volumenströme errechnet werden. Die Volumenströme können reduziert werden, wenn ein zusätzliches Puffervolumen geschaffen wird, um das maßgebende Starkregenereignis zu reduzieren.


Erforderliche '''Tauchmotorpumpenleistung bei Einsatz als Hebeanlage im Regenwasserspeicher''' am Beispiel der Starkniederschlagsreihen von Köln mit und ohne Puffervolumen:


{| class="wikitable"
|-
! colspan="4"| Regenspende r5, 100 = 648,5 l/(s-ha) Dachfläche A = 100 m²
|-
|colspan="2"| V = 0 || colspan="2"| V = 1 m³
|-
| Pumpenleistung [l/min] || Pumpentyp ||Pumpenleistung [l/min] || Pumpentyp
|-
| 389|| BIOX 400/12 || 195||DRENOX 250/10
|}
Die Pumpenempfehlung berücksichtigt eine Gesamtförderhöhe
(Hgeo + HVerlust) von max. 2 m.


Sowohl Hebeanlagen als auch [[#Selbstreinigende Feinfilter|Rückstauklappen]] unterliegen im Betrieb der Wartungspflicht und müssen daher über Revisionsöffnungen zugänglich gehalten werden. Außerdem ist der Fall zu beachten, dass wegen eines Pumpendefekts oder anstehendem Rückstau kein Wasser aus dem Speicher abgeführt werden kann, obwohl weiter Wasser zuläuft. Bei Außenzisternen ist dann ausnahmsweise ein unkontrollierter Wasseraustritt aus einem Notüberlauf, welcher im Zisternendeckel sein kann, zu akzeptieren. Ein Eindringen des Wassers in das Gebäude z.B. über das Leerrohr muss jedoch sicher ausgeschlossen werden.

==[[Pumpen, Betriebs- und Regenwasserwerke]]== 


Für die Dimensionierung einer Betriebswasserpumpe ist folgendes Online Tool hilfreich:


[https://www.intewa.de/fileadmin/rainplanertools/de/rainmaster.html Dimensionierung von Pumpen]

==Leitungsnetz und Zubehör== 
Auf seinem Weg zum Verbraucher durchläuft das Regenwasser unterschiedliche Leitungen. Die Versorgung der Entnahmestellen einer Regenwassernutzungsanlage erfolgt über ein eigenes sogenanntes Betriebswassernetz. Das Betriebswassernetz muss aus korrosionsbeständigen, lichtundurchlässigen Materialien bestehen.
Die Saugleitung zur Pumpe sollte, um Undichtigkeiten vorzubeugen, in einem Stück verlegt werden. Optimal ist der Einsatz von hochwertigem, knickfestem EPDM Gummimaterial (PVC-Schlauch ist aufgrund der Weichmacher nicht geeignet!). Er kann sich beim Ansaugen der Pumpe nicht zusammenziehen, gewährleistet aber trotzdem durch seine Flexibilität die schwimmende Entnahme und eine einfache Verlegung durch ein Leerrohr. Bei Unterwassermotorpumpen dämpft ein EPDM Druckschlauch zudem die Druckstöße beim Einschalten der Pumpe ab. Bei Saugpumpen ist zur Isolierung als Übergang zwischen Pumpe und starrem Betriebswasserleitungssystem ein Panzerschlauch einzusetzen. Bei besonders schnellschließenden Verbrauchern oder ungünstig verlegten Leitungssystemen kann zwischen Verbraucher und Steuereinheit ein Ausdehnungsgefäß erforderlich werden.


Leitungen und Leerrohre sollten zum Haus hin mittels einer Mauerdurchführung sicher abgedichtet werden.


[[Datei:RWN Leitungsnetz.jpg|600px]]


{| class="wikitable"
|-
|1. Regenwasserwerk RAINMASTER Eco || 8. Regenwasserfilter PURAIN
|-
|2. Trinkwasseranschluss || 9. schwimmende Ansaugfilterung
|-
|3. Druckanschlussset mit Ausdehnungsgefäß || 10. Zulaufberuhigung
|-
|4. Druckleitung zu den Verbrauchern|| 11. Schutzrohr für Saugleitung und Sensorkabel
|-
|5. Schwimmschalter || 12. Regenwasserzuleitung
|-
|6. Saugleitung || 13. Mauerdurchführung
|-
|7. Notüberlauf
|}

=Rechtliches= 
Bei der Installation einer Regenwassernutzungsanlage sind einige Vorschriften zu beachten.
Hier sind die Deutschen Richtlinien und Normen aufgezeigt.

==DIN- und internationale Normen:== 


{| class="wikitable" style="text-align:rechts"
|-
! Regelungsbereich !! Regelwerk !! Inhalt
|-
| rowspan="11" | '''Wasserversorgung'''
| DIN 1989 || Norm für Regenwassernutzungsanlagen
|-
| DIN 1989 Teil 1 || Planung, Ausführung, Betrieb und Wartung
|-
| DIN 1989 Teil 2 || Regenwasserfilter
|-
| DIN 1989 Teil 3 || Regenwasserspeicher
|-
| DIN 1989 Teil 4 || Bauteile zur Steuerung und Überwachung
|-
| DIN EN1717 || Schutz des Trinkwassers vor Verunreinigung ...
|-
| DIN 4034 Teil 1 || Schächte aus Beton
|-
| DIN 1986-100 || Restnorm: Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke
|-
| DIN EN 12056 || Entwässerung innerhalb von Gebäuden ...
|-
| DIN EN 752 || Entwässerung außerhalb von Gebäuden ...
|-
| ARCSA/ASPE/ANSI 63-2013 || Rainwater Catchment Systems
|}

==Anzeige- und Genehmigungspflichten:== 


{| class="wikitable" style="text-align:rechts"
|-
! Regelungsbereich !! Regelwerk !! Inhalt
|-
| rowspan="1" | '''Baugenehmigung'''
| Landesbauordnung || I.d.R. werden Zisternen in der gängigen Größe für Ein- und Zweifamilienhäuser nicht als genehmigungspflichtig angesehen. Eine Darstellung des Anteils der Regenwasseranlage an der Grundstücksentwässerung im Rahmen des Entwässerungsgesuchs reicht aus. Die Nutzung von vorhandenen Behältern als Regenwasserspeicher bedarf einer Genehmigung
|-
| rowspan="4" | '''Wasserversorgung'''
| AVBWasserV §3 || Antrag auf Teilbefreiung vom Anschluss- und Benutzungszwang + Anzeigepflicht vor Errichtung der Anlage beim kommunalen Wasserversorger
|-
| AVBWasserV §14 || kommunaler Wasserversorger ist berechtigt, Kundenanlage nach ihrer Inbetriebnahme zu überprüfen
|-
| Trinkwasserverordnung || Mitteilungspflicht an das Gesundheitsamt bei Inbetriebnahme, Stilllegung oder baulichen Veränderungen Kennzeichnungspflicht der Betriebswasserleitungen, strikte Trennung von Trink- und Betriebswassernetz.


|-
| örtliche Trinkwassersatzung || evtl. Anzeigepflicht bei Inbetriebnahme der Anlage
|}


Die Aussagen zu Anzeige- und Genehmigungspflichten sind als Regelwerte anzusehen. Einzelheiten sind bei den entsprechenden Behörden zu erfragen.

=Quellen= 
<references />

</translate>

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/en

2019-02-25T08:50:39Z

Sabrina: Die Seite wurde neu angelegt: „Water treatment and greywater recycling“

<languages/>

The necessity as well the possibilities to save substantial amounts of municipal drinking water have quickly developed in recent years. In addition to obvious measures such as using low-flow fixtures and simply less water, it goes without saying that treatment of previously used or lightly-contaminated water on-site is also essential.

[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Water treatment]]

Water can be obtained from a number of water sources, such as:

*Rainwater
*[[Grauwasser aus Haushalten/en|Greywater from households]]
*Surface water
*[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen/en|Effluent water from small wastewater treatment systems]]
*Laundry water
*Groundwater
*etc…

Depending on the level of treatment and source, the treated water can be substituted either as non-potable water for reuse water applications or if it fulfils higher requirements for potable water applications as follows:

*Treatment to non-potable water quality for toilet flushing, irrigation, cleaning purposes, washing machines, cooling water, industrial applications, etc....
*Treatment to potable water quality for showering, washing, drinking, etc....

The areas of application range from single-family dwellings to multiple-family dwellings, sports halls, public buildings, industrial facilities, etc. Therefore water treatment and reuse brings along a bunch of advantages with it:

'''Advantages for consumers:'''

*Saving potable water and sewage expenses
*Independence from the water provider
*Consistent supply
*High quality

'''Advantages for communities'''

*Reduced costs toward sewer construction, sewer rehabilitation and operating/planned sewage treatment plants
*Reduced costs toward potable water connections, pump stations and operating/planned water treatment plants
*Savings potential in development of new housing areas
*Reduced demand on local water supplies

The huge potential for decentralized water treatment has not yet been exploited. This is partly a result of municipalities requiring connection to the main water supply in order to cover costs. But, by incentivizing decentralized systems, municipalities could also save a lot of costs while creating a thriving business market.

The other hindrance till now was the availability of technology for decentralized water treatment. In the last few years this technology has matured and is now reliable, economical and safe. These factors mean decentralized water treatment should become more common in a variety of applications based on regional needs.

==Fundamentals of water quality==

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung/en|Water quality parameters]]===
There are a variety of substances of concern when dealing with untreated water. Different uses including non-potable and [[#Potable water systems|drinking water]] follow different regulations regarding the same or additional water quality parameters. In the following section the most important parameters are described including; COB, BOB5, TOC, conductivity, turbidity, DO, pH and heavy metal concentration.

===Hygiene indicators===

Hygiene indicators are [[Bakterien/en|bacteria]], [[Viren/en|viruses]] and [[Protozoen/en|protozoa]].

What these organisms describe and their measurement are very different in water quality terms. This fact is based on the detection methods that were and are applied in different countries and laboratories. An example is that today in the EU bathing water quality is determined by measuring intestinal Enterococci and E. coli present in the water. There is no one organism that can describe and indicate the complete water quality in reference to the regulations.

The following requirements are stated for organisms to be considered hygiene indicators <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref>:

* They should be part of the normal gut microbiota in healthy people (ideally, they should only be present in the human gastrointestinal tract).
* They should only be present when it is likely that pathogens of faecal origin are present.
* They should be present in larger numbers than the pathogens indicated by them.
* They should also grow outside the digestive tract and be more resistant than pathogenic microorganisms (pathogens).
* They should be more resistant than pathogens under natural conditions as well as after water treatment and survive in greater numbers.
* They should be easily isolated, identified and counted.
* They should themselves not cause a disease.
* Their number should be in relation to the quantity of pathogenic microorganisms.

===Quality of potential source waters===
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|River water with high turbidity and TSS]]

*'''[[Grauwasser aus Haushalten/en|Greywater from households]]'''

*'''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen/en|Effluent from small wastewater treatment systems]]'''

*'''Laundry water'''

*'''Surface water''' must be individually examined.

*'''Groundwater''' unless in areas of agricultural usage, usually has a very low BOD5, but may contain dissolved metals. Must be individually examined.

* '''Rainwater''', even after coming off the roof, generally has little to no BOD5 and no anthropogenic or other substances of concern.

===Water quality requirements===

====Non-potable systems====

In order for water treatment systems to be accepted both by end-consumers, as well as communities and countries, non-potable treated water must fulfill the highest minimum standards of water quality and present no health hazards to the user or general public.

Requirements from market arranged according priority:

#No particulates and good aesthetics (protection of pipework, no odour, low turbidity (clarity))
#DIN 19650 quality requirements for irrigation water
#Low bacterial contamination, corresponding to the EU bathing water guidelines
#USA, UK (BSRIA) non-detectable coliform level
#Multi-barrier approach: Filtration followed by additional disinfection (USA, CA and other countries)

Orienteering oneself around organic contamination and total suspended solids (TSS) the highest worldwide standards prescribe the following water quality parameters for treated non-potable water:

{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Unit !! Limit value
|-
| TSS || mg/L || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 mL || Non-detectable
|-
| Total coliform bacteria || 1/100 mL || Non-detectable
|-
|}

In Canada, the USA and Japan a minimum chlorine residual or equivalent disinfection is required when treating for non-potable uses (≥ 0.5 mg/L). Below are some of the different regulations and their requirements from around the world.

Overview of worldwide parameters for non-potable water quality:

{| class="wikitable"
|-
! Country !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Standard || Bathing water quality Directive 2006/7/EC [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32006L0007] || DWA-M 277 Recommendations for construction of systems for handling and usage of greywater and greywater partial flows [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BOD5 (mg/L) || || < 5 || || Median 10 Maximum 20 || Median 10 Maximum 25 || < 10
|-
| TSS (mg/L) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximum 30|| < 5
|-
| PH || || 6.5 - 9.5 || 5 - 9.5 || || 6.0 - 9.0 || 6 - 9
|-
| UV-Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Turbidity (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximum 5 || Median 2 Maximum 5 || < 2
|-
| Colour || || || || || Zu messen ||
|-
| Odour || || || || || Non-offensive ||
|-
| Oily film and foam || || || || || Non-detectable ||
|-
| Dissolved oxygen %O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Residual chlorine (mg/L) || || || < 2.0 || ≥ 0.5 || ≥ 0.5 - ≥ 2.5 (or equivalent disinfection)|| 1 (or equivalent disinfection)
|-
| Residual bromine (mg/L) || || || 0.0 || || ||
|-
| Sodium adsorption ratio (SAR) || || || || || Measured and reported only ||
|-
| Total coliforms || || < 10,000/100 mL || 10 || Median non-detectable Maximum 200 cfu/100 mL || ||
|-
| E.coli || 500-1000 cfu/100 mL (Inland waters) 250-500 cfu/100 mL (Coastal and transistional waters)|| < 1,000/100 mL || Non-detectable || Median non-detectable Maximum 200 cfu/100 mL || Median 2.2/100 mL Maximum 200/100 mL || < 10/100 mL
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 mL || || || ||
|-
| Intestinal enterrococci || 200-400 cfu/100 mL (Inland waters) 100-200 cfu/100 mL (Coastal and transistional waters) || || Non-detectable || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 mL || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/L
|-
| Protozoa || || || || || || < 1 protozoa/50 litres
|-
| Virus || || || || || || < 1 virus/50 litres
|}

====Potable water systems====

If non-potable water is to be further treated for potable water quality, then the requirements of drinking water regulations of the respective country must be followed. A sample of the parameters to be investigated for the Drinking Water Ordinance 2001 (amendment of Nov. 2011) in Germany is listed in the following overview. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>

Part I: General requirements of drinking water 
Attachment 1 (for § 5 paragraph 2 and 3) Microbiological requirements

{| class="wikitable"
|-
! Serial No. !! Parameter !! Limit value
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 mL
|-
| 2 || Enterococci || 0/100 mL
|}

Attachment 2 (for § 6 paragraph 2) Chemical requirements

Part I: Chemical parameters, whose concentration will not increase within the distribution network of the connected drinking water installation. 

{| class="wikitable"
|-
! Serial No. !! Parameter !! Limit value mg/L
|-
| 1 || Acrylamide || 0.00010
|-
| 2 || Benzene || 0.0010
|-
| 3 || Boron || 1.0
|-
| 4 || Bromate || 0.010
|-
| 5 || Chromium || 0.050
|-
| 6 || Cyanide || 0.050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethane || 0.0030
|-
| 8 || Fluoride || 1.5
|-
| 9 || Nitrate || 50
|-
| 10 || Pesticide and biocide products || 0.00010
|-
| 11 || Combined pesticide and biocide products || 0.00050
|-
| 12 || Mercury || 0.0010
|-
| 13 || Selenium || 0.010
|-
| 14 || Tetrachlorethene und Trichlorethene || 0.010
|-
| 15 || Uranium || 0.010
|}

Part II: Chemical parameters, whose concentration can increase within the distribution network of the connected drinking water installation.

{| class="wikitable"
|-
! Serial No. !! Parameter !! Limit value mg/L
|-
| 1 || Antimony || 0.0050
|-
| 2 || Arsenic || 0.010
|-
| 3 || Benzo(a)pyrene || 0.000010
|-
| 4 || Lead || 0.010
|-
| 5 || Cadmium || 0.0030
|-
| 6 || Epichlorhydrine || 0.00010
|-
| 7 || Copper || 2.0
|-
| 8 || Nickel || 0.020
|-
| 9 || Nitrite || 0.50
|-
| 10 || Polycyclic aromatic hydrocarbons || 0.00010
|-
| 11 || Trihalogenmethanes || 0.050
|-
| 12 || Vinylchloride || 0.00050
|}

Attachment 3 (for § 7 Drinking Water Ordinance + amendment of Nov. 2011) Indicator parameters

Part I: General indicator parameters

{| class="wikitable"
|-
! Serial No. !! Parameter !! Unit !! Limit value
|-
| 1 || Aluminium || mg/L || 0.200
|-
| 2 || Ammonium || mg/L || 0.50
|-
| 3 || Chloride || mg/L || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (including spores) || number/100 mL || 0
|-
| 5 || Coliform bacteria || number/100 mL || 0
|-
| 6 || Iron || mg/L || 0.200
|-
| 7 || Colour (Spectral absorption coefficient Hg 436 nm) || 1/m || 0.5
|-
| 8 || Odour || TON || 3 at 25°C (analysis according to DIN EN 1622)
|-
| 9 || Taste || - || Acceptable for the consumer and without special modifications
|-
| 10 || Coliform count at 22 °C || - || Without special modifications
|-
| 11 || Coliform count at 36 °C || - || Without special modifications
|-
| 12 || Electrical conductivity || µS/cm || 2790 at 25°C
|-
| 13 || Manganese || mg/L || 0.050
|-
| 14 || Sodium || mg/L || 200
|-
| 15 || Total organic carbon (TOC) || || Without special modifications
|-
| 16 || Oxidation potential || mg/L O2 || 5.0
|-
| 17 || Sulphate || mg/L || 250
|-
| 18 || Turbidity || NTU || 1.0
|-
| 19 || Acidity || pH || ≥ 6.5 und ≤ 9.5
|-
| 20 || Hardness || mg/L CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/L || 100
|-
| 22 || Totale indicative dose || mSv/year || 0.1
|}

==Treatment technology==
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Effluent treatment process]]

There are a large number of [[Reinigungstechnologien/en|treatment options for water treatment]].

For water treatment and particularly applications of reuse water there are three general treatment steps: primary or mechanical/physical pre-treatment, secondary or biological treatment and tertiary disinfection. A fourth stage can also be introduced in the most advanced water treatment system, quaternary or advanced oxidation technologies.

===Primary physical treatment===

[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Example of fine bar screen, 0.8 mm from the PURAIN filter series]]

Primary treatment is responsible for removing larger particles from the influent water streams. This can be done in a variety of different ways, see Treatment technology. In general the process begins by filtering large debris through progressively finer bar screens which is then collected and disposed of.

Other primary treatment includes grit, particle and scum removal chambers and clarifiers. These can be combined or separate depending on the design of the treatment plant. The goal in these chambers is to remove both large heavy particles and floating scum which cannot be treated easily in the following stages.

<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Example of sedimentation and sludge removal]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Example of skimmer overflow removal with the PURAIN filter series]]</li>
</ul></div>

Sedimentation systems provide a large volume that reduces flow so particles can sink and be collected and disposed of. Floating scum is removed by skimmers.

===Secondary biological treatment===
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|AQUALOOP membrane cartridges (blue modules) function as aeration diffusors]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Example of the “moving-bed” growth carriers in the MBBR]]

Water after primary treatment can still be rich in biologically degradable contaminants ([[Wasserparameter_bei_der_Wasseraufbereitung/en|BOD]]). This is actually food for microorganisms and by suppling oxygen to the water, the organisms are encouraged to grow and multiply, consuming the contaminants in an aerobic process.

A kg of BOD needs approximately 1.2 kg of Oxygen to be broken down by the microorganisms in the secondary treatment stage. By knowing the BOD content, flow rate, temperature and dimensions of the tank, engineers can determine exactly how much Oxygen to add through aeration.

Since pure air contains a variety of gases wherein Oxygen is only a portion, ca. 21%, much more air must be provided to a system in order to achieve the necessary conversion of BOD. Diffusors introduce Oxygen from the bottom of the tank by bubbles.

The efficiency of the treatment system depends on the ability of the organisms to reach the food and oxygen. This means that a large surface area for the bacteria growth versus volume is needed.

A particularly efficient design for this required large surface area versus volume is the Moving-bed Biological Reactor (MBBR).

In an [https://www.intewa.de/en/products/aqualoop/ AQUALOOP] moving bed for example a surface area to volume ratio of 320 m²/m³ is reached.

===Tertiary disinfection===
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltration process, example of the AQUALOOP membranes with 0.02 µm]]

Stricter environmental regulations increasingly call for further wastewater treatment measures before discharge into the environment is allowed (surface water or infiltration).

Microfiltration or even better [[#Membrane technology|ultrafiltration]] provides a purely mechanical form of disinfection without producing chemical by-products as with Chlorine disinfection. This filtration is usually provided by flat or hollow-fibre membranes with pore sizes down to 0,02 µm.

The microscopic size of the pores within the filter membrane withholds bacteria and viruses from passing through. The fibres are cleaned by a backwash process and by air bubbles passing over the membrane surface.

Tab.: Pore sizes for different levels of filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>

{| class="wikitable"
|-
! Type !! Sizes [µm] !! Filterable
|-
| Filtration || 10 - 100 || Yeast cells
|-
| Microfiltration || 10-1 - 10 || Bacteria
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viruses
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || Partial dissolved salts
|-
| Reverse Osmosis || 10-4 - 10-3|| Dissolved salts
|}

For treatment of non-potable water and sterilization, micro or ultrafiltration is necessary. Dissolved substances however cannot be filtered out.

====UV Disinfection====

Especially in cases of reuse of greywater or wastewater some treatment standards require further disinfection of the already treated and stored water in order to eliminate the risk of re-contamination. [https://www.intewa.de/en/products/uv-units/ UV disinfection] is designed for this purpose when installed behind the pressure increasing system.

===Quaternary treatment===
Also known as Advanced Oxidation Processes or [https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_oxidation_process AOP],this treatment step is only included in the most advanced water treatment plants. Advanced oxidation processes, in a broad sense, are a set of chemical treatment procedures designed to remove organic (and sometimes inorganic) materials in water and wastewater by oxidation through reactions with hydroxyl radicals (OH).

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planning and dimensioning]==

Simple dimensioning of various system applications can be found here.

Below is an example of how a greywater recycling system is dimensioned and the most important considerations involved.

===Input values for dimensioning===

Values for dimensioning can vary greatly between systems, regions and countries and depend heavily on different consumption patterns. Below are descriptions of each dimensioning step as well as example calculations in which specific values can be substituted.

====Water supply====
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/person/day; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; verticla-align: top">a. Drinking</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Teeth brushing</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Washing machines</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garden</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Cooking</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Bathing- 2x per week</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Cleaning</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Dishwasher</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Showering - 2x per week</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Car washing</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Washing</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilet flushing</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Indoor plants</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]

[[Datei:Water_Consumption.png|miniatur|600px|center|link=http://www.watersafe.co.za/typical-water-consumption-graph-2/| ]]

In general, the average daily water usage can be found and calculated from the different streams i.e. Bath & Shower, using the above diagram. These can also be measured directly on-site or taken from national associations and standards as seen below for Germany and Australia.

The values can be looked at in one of two ways: as the daily water needs and the supply of water for reuse purposes.

{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Supply/person/day'' || ''Germany (fbr)'' || ''Australia (NSW)''
|-
| Shower, bath and sinks || 40 L || 66 L
|-
| Washing machine || 13 L || 47 L
|-
| '''Total supply''' || '''53 L''' || '''113 L'''
|}

====Water needs====
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Needs/person/day'' || ''Germany (fbr)'' || ''Australia (NSW)''
|-
| Toilet || 25 L(average) || 14,4 L
|-
| Washing machine || 13 L || 47 L
|-
| Cleaning || 5 L || -
|-
| Irrigation || 5 L || 35 L
|-
| '''Total needs''' || '''48 L''' || '''96,4 L'''
|}

In the example shown, the existing greywater sources equalling 52 L cover the daily demand of 48 L. For larger demands other sources such as [[Regenwassernutzung/en|rainwater]] can cover the extra demand.

====Reuse water parameters====

The quality of water to be recycled depends heavily on its source. As an example of greywater, see below for some typical ranges that are used in dimensioning of systems.

 COD - 250-430 mg/L Germany (fbr)
 BOD - 125-250 mg/L Germany (fbr) Average = 187.5 mg/L
 N - 0.7-48 mg/L Australia (NSW) (Greywater from washing machine)

===Reuse water pipework dimensioning===
Information in this section is based on the German standard DIN 1986-100:2016-12: Contaminated water discharge from collection pipework within buildings. This is an example only and the necessary regional or national standards should be consulted during dimensioning of your reuse water system.

Table: Discharge ability of drainage pipework with a fill volume of h/d = 0.5 from Tab. A.3 from DIN 1986 with a minimum grade of 1.00 cm/m.

{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2.5
|-
| 150 || 146 || 7.7
|-
| 200 || 184 || 14.2
|-
| 300 || 290 || 47.4
|}

Determination of discharge ability:

<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>

According to

{| class="wikitable"
| Qww || Discharge ability in litres per second, (L/s)
|-
| K || Discharge ratio
|-
|∑DU || Sum of discharge values
|}

Table: Discharge ratios (K)

{| class="wikitable"
! Building type and usage !! K
|-
| Unregular usage e.g. in apartment buildings, old-age and boarding homes, offices || 0.5
|-
| Regular usage e.g. hospitals, schools, restaurants, hotels || 0.7
|-
| Frequent usage e.g. in public toilets, and/or showers || 1.0
|}

Table: Connection and size values from ventilated and unventilated single connection piping taken from Tab. A.6 of DIN 1986.

{| class="wikitable"
! Drainage object !! Connection value DU L/s !! Single connection piping
|-
| Sinks || 0.5 || DN40
|-
| Showers || 0.8 || DN50
|-
| Baths || 0.8 || DN50
|-
| Washing machines || 1.5 || DN 56/60
|}

Example:

Table: Example calculation from an apartment building
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Drainage object !! Total connection value DU
L/s
|-
| 20 x Showers || 16.0
|-
| 20 x Sinks || 10.0
|-
| 20 x Washing machines || 30.0
|-
| '''Total''' || '''56.0'''
|}

<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>

<math> Q_{ww} = 0.5 \times \sqrt{56.0\ \frac{l}{s}} </math>

<math> Q_{ww} = 3.74\ \frac{l}{s} </math>

=> From Tab. A.3 a DN150 collection connection would be adequate.

===Packing bed dimensioning===

While the design for activated sludge process relies on the sludge load (kg BOD/kg TS/day), a maximum surface loading is generally determined for packing bed processes. This is calculated from the amount of pollutants entering the system per day (g BOD or COD), the area available on lava rocks, plastic growth carriers or equivalent and is given in kg BOD or COD/m²/day.<ref name="isa" />

In small wastewater treatment systems, a surface load of <0.004 kg BOD5/m²/day should be maintained to ensure proper operation with a factor of safety. Based on this and since the COD content is on average twice the BOD content, the COD surface loading can be assumed to be 0.008 kg COD/m²/day.

In addition to the oxygen consumption for BOD degradation, the oxidation of nitrogen from ammonium NH4 to nitrate NO3 is to be considered. This increases the required amount of air depending on the nitrogen content in the reuse water (approx. 10 mg N/L with greywater). With greywater this leads to three times the amount of oxygen required, approx. 30 mg/L.
Normally the water is not continuously distributed throughout the day in reuse systems Therefore it must be ensured that the packing bed receives sufficient time (> 2 h) after loading to reduce pollution. During this period, the clean water should not be drawn from discontinuous system, because otherwise it may lead to increased COD/BOD5.

====MBBR growth carriers====

One type of biological water treatment is called MBBR (Moving-bed biological reactor). The so-called moving-bed consists of numerous growth carriers (growth bodies) within the treatment reactor, which have a high surface-to-volume ratio. The required quantity of growth bodies can be determined from the permissible surface load of 0.004 kg BOD/m²/day which is based on the inlet flow rate and organic loading.
Example: 300 L/day greywater system for a single-family home
As stated previously the average BOD concentration in greywater is on average 187.5 mg/L.

<math> Daily\ loading= 300\ \frac{L}{d} \times 187.5\ \frac{mg}{L} \div 1000^2 = 0.056\ kgBOD / d </math>

By dividing by the maximum surface load allowed, determine the surface area needed,

<math> Required\ su\mathit{rf}ace\ area = 0.056\ \frac{kgBOD}{d} \div 0.004\ \frac{kgBOD}{m^2 \cdot d} = 14\ m^2 </math>

Now take the surface area/volume ratio from the growth carrier manufacturer, in this case 320 m²/m³ and divide the required surface area,

<math> Required\ volume\ of\ floating\ elements = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0.044\ m^3 = 44\ L </math>

=> For this single-family home system 44 L of growth carriers are needed.

===Determining the oxygen requirement===

In the bioreactor the bacteria must be supplied with oxygen and nutrients. The nutrients are the BOD content of the source water. The average BOD of greywater systems is approximately 187 mg/L. A specific amount of air is required for treating this.

Some of the parameters influencing the air requirement are:
*Temperature
*Chemical inlet parameters (see greywater inflow data)
*Aeration depth
*Diffusor area

For simplicity, an oxygen content of 23 %wt. can be assumed.

Experience has shown that approximately 1.2 kg of oxygen are required for the conversion of 1 kg of BOD.

The efficiency of the oxygen exchange into the water depends on the bubble size and the duration of the bubbles in the water. Coarse bubble diffusors generally have an oxygen exchange efficiency of 1% per meter due to their low surface area to volume ratio. Fine bubble diffusors generally have an efficiency of 5% per meter. The deeper the diffusors are installed in the water, the more oxygen is exchanged into the water.

If an intermittent aeration cycle is used then the blower size may change.

Example: Aeration of a 6-person greywater system with coarse bubble diffuser

<math> Air\ oxygen\ content = 1.2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0.2769\ \frac{kg}{m^3} </math>

<math> BOD\ Daily\ inlet = 360\ \frac{L}{day} \times 187.5\ \frac{mg}{L} \div1000^2 = 0.0675\ \frac{kg}{day} </math>

<math> BOD\ Inlet\ rate = 0.0675\ \frac{kg}{day} \times 1000^2 \div24\ \frac{hrs}{day} \div 60\ \frac{min}{hrs} = 46.9\ \frac{mg}{min} </math>

<math> O2\ Inlet\ rate = 46.9\ \frac{mg}{min} \times 1.2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56.3\ \frac{mg}{min} </math>

<math> Air\ inlet\ rate = 56.3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0.2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{L}{m^3} = 0.203\ \frac{L}{min} </math>

<math> Di\mathit{ff}usor\ rate = 0.203\ \frac{L}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10.2\ \frac{L}{min} </math>

=> The quantity of air 10.2 L/min is for constant blower operation.

Table: Dry air requirement for greywater systems with a coarse bubble diffuser and an aeration depth of 2 m

{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Air density || 1.293 || kg/m³ || || Supply || 60 || l/person/day || ||
|-
| O2 || 23% || Molar mass fraction || || BOD content || 187.5 || mg/L || ||
|-
| O2 in air || 0.29739 || kg/m³ || || O2 need || 1.2 || kgO2/kgBOD || ||
|-
| || '''GW inlet''' || colspan="2" | '''BOD inlet''' || colspan="3" | '''O2 requirement''' || '''with 1% efficiency''' || '''Air demand'''
|-
| '''PE''' || '''L/day''' || '''kgBOD/day''' || '''mg BOD/min''' || '''mgO2/min || '''m³Air/min''' || '''LAir/min''' || '''LAir/min''' || '''m³/day'''
|-
| 6 || 360 || 0.0675 || 46.9 || 56.3 || 0.000203 || 0.203 || 10.2 || 14.7
|}

====Dimensioning blower====
With AQUALOOP technology, air is supplied through the blower which performs several functions at the same time:

*Cleaning of the membrane fibres by creating turbulence through the fibres (> 30 litres/min/membrane)
*Cleaning the fluidized-bed growth bodies (> 30 litres/min/30 litres of growth bodies)
*Introduction of oxygen (see Determining the oxygen requirement)

'''Example: Single-family house with 6 inhabitants, coarse-pore diffusor'''

Blower cycle: 5 minutes aeration, 10 minutes pause

Blower operation: 20 minutes/hour or 8 hours/day

The system must therefore provide the same amount of air as a continuous operating system but in 1/3 of the operation time.

<math> Blower\ size = 10.2\ \frac{L}{min} \times (\frac{24hrs}{8hrs}) = 30.6\ \frac{L}{min} </math>

=> A blower with a flow rate of > 30.6 L/min is needed.

For larger systems, that require more oxygen introduction, a fine-pore diffusor should be installed.

'''Example: Aeration with fine-pore diffusor at 2 m depth for 20,000 L greywater / day'''

<math> Oxygen\ content = 1.2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0.2769\ \frac{kg}{m^3} </math>

<math> BOD\ loading = 20,000\ \frac{L}{day} \times 187.5\ \frac{mg}{L} \div1000^2 = 3.75\ \frac{kg}{day} </math>

<math> BOD\ loading = 3.75\ \frac{kg}{day} \times 1000^2 \div24\ \frac{hrs}{day} \div 60\ \frac{min}{hrs} = 2,604\ \frac{mg}{min} </math>

<math> O2\ requirement = 2,604\ \frac{mg}{min} \times 1.2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3,125\ \frac{mg}{min} </math>

<math> Inlet\ air\ requirement = 3,125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0.2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{L}{m^3} = 11.29\ \frac{L}{min} </math>

<math> Blower\ size = 11.29\ \frac{L}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112.9\ \frac{L}{min} </math>

=> A blower with a flow rate of > 112.9 L/min is needed.

Due the efficiency difference between coarse-pore and fine-pore diffusors, in particular for larger systems, continuous fine.pore diffusors should be installed to have the most efficient operation as possible.

===Membrane technology===

Membrane technology has been established in recent years as a promising method to deliver hygienically pure water. Membrane filtration will, as with a sieve, be dependent on the membrane pores for filtering out fine particles down to dissolved substances as well as bacteria and viruses.

The often stated disadvantages of membrane filtration

*higher energy requirement due to required pressure differential
*membrane fouling increases the required pressure differential
*fats and oils block the membrane
*limited suction and backwash pressure with sheet membranes
*higher maintenance effort due to specialized chemical cleaning performed by specialists
*low membrane lifetime
*higher price of the membrane

can be resolved wherever possible by optimization of the pre-filtration, biological degradation and with new membrane technology so that today membrane technology can be successfully introduced into an expanded application range.

====Pore sizes, pressure differential====

{| class="wikitable"
|
!Size [µm]
!required pressure differential [bar]
!Filterable
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Yeast
|-

|Microfiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bacteria
|-

|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viruses
|-

|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|Partial salts
|-

|Reverse Osmosis
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salts
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>

Micro and ultrafiltration are designed for non-potable water treatment and disinfection. Dissolved substance however cannot be filtered out.

=====Membranes for ultra and microfiltration=====

For cleaning special organic fibres are deployed in ultra and microfiltration for water and wastewater treatment. The basic principal of this filtration is the use of porous, organic hollow-fibre membranes with microscopic pores as a filter medium. The fibres have an outside diameter of less than 1 mm. In order to maintain an adequate surface area and a constant flow, hundreds of fibres are bundled together and wound around a module. Regular chemical cleaning can be eliminated. Advantages oft he new membranes are:

* The membrane fibres are permanently hydrophilic so they function immediately when immersed in water, drying does not damage the membrane
* Backwashable with up to 3 bar
* Special additives in the PE membrane prevent growth of microorganisms, suppression of 99.97% according to the Japanese standard JIS Z 2801
* The membrane is stable against acidic, alkaline as well as chlorine-based cleaning solutions

=====Membrane flow rate, flux-stabilization curve without chemical cleaning=====
Over time, the flow through a membrane decreases, approaching a so-called stabilization flux. This is the flow that remains constant for a very long time without further cleaning.

* A biolayer forms on the membrane fibres
* Depending on the water quality and cleaning mode with backwash and aeration, the membrane will stabilize to a constant flow rate
* The stabilization value is used for flow rate simulations. In the example, the stabilization value is approximately 50 L/m²/hr/bar. The stabilization value is dependent on operation settings, flow rate, wastewater quality, temperature and pre-treatment.

[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Flow rate and membrane life with chemical cleaning====
The AQUALOOP membrane can be loaded with 1 Mio. ppm free chlorine without limitation on its 10-year lifespan. With the recommended cleaning concentration of 0.25% (= 2500 ppm) approx. 400 chemical cleanings can be conducted without limiting the lifespan. To calculate a reduced lifespan due to chlorine cleaning, the following formula can be used:

<math>L = \frac{chlorine_{total}}{chlorine_{conc} \times N \times 12}</math>

{|class="wikitable"
|L [years]: || lifespan in years (maximum 10 years)
|-
|Chlorinetotal: [ppm] || 1 Mio. (total allowable load with free chlorine)
|-
|Chlorineconc: [ppm] || cleaning concentration (max. 0.5% = 5,000 ppm)
|-
|N [-] || number of cleanings per month
|}

Example: Cleaning 4 times per month (N = 4) with a 0.25% cleaning solution (chlorineconc = 2500 ppm):

<math>L = \frac{1,000,000}{2,500 \times 4 \times 12} = 8.3\ years</math>

The membrane lifespan therefore amounts to 8.3 years.

[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|center|600px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]

====Membrane station====
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Backwash container 
2. Backwash pump 
3. Suction pump 
4. Permeate distribution nozzle 
5. Central blower connection 
6. Membrane 
7. Weights 
8. Aeration distribution nozzle]]
In the application example shown the membranes are installed on a type of station. The integrated suction pump draws the water uniformly through the membrane and supplies it to a treated water tank through a filtrate hose. To guarantee over time a high flow rate the membrane is periodically flushed with an integrated backwash pump. The required volume for backwash water is taken by the system out of the backwash tank which is found above the pumps. Furthermore the membrane will be periodically blown clean with air directed through the fibres to remove deposits. To this end the membrane station is connected to a blower through a hose attachment. The air is uniformly distributed through a connection manifold with symmetric connections and supplies simultaneously the bioreactor with oxygen. For larger water treatment systems multiple membrane stations can be connected in parallel.

Since the work is over a very large membrane surface area the pressure differential and required energy needs for filtration are low. Demonstration systems have shown an energy requirement of less than 2.5 kWh/m³.

====Membrane process advantages====

* Quality criteria for filtrate (TSS, turbidity, coliforms) is easily achieved
* No or little sludge yield on the treated water side
* Stable operation, not susceptible to load fluctuations
* Compact system sizes, smaller bioreactor required
* Less operating effort
* The biological pre-treatment cleans the water so the membrane must filter only the remaining sludge so that odour-forming compounds are also removed

===Tank Dimensioning===

In a greywater recycling system two types of tanks are distinguished:
# Bioreactor
# Treated water storage

The size of the bioreactor depends on the degree of water contamination, the treatment volume and the flow through the filter membranes. The size of the treated water storage depends on the daily demands of the user as well as the flow through the membrane filters.

====Bioreactor====

A bioreactor is only needed for reuse system with > 5 mgBOD/L such as with greywater or wastewater. Below this amount aeration is not required for treatment but the tank dimensioning principals are the same.

The bioreactor usually contains the aeration and growth carriers for water treatment as well as biological sludge removal as well.

<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Example of bioreactor with pre-filtration (1), biodegradation (2 & 3), sludge removal (5) and ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Example of the working volume of the bioreactor]]</li>
</ul></div>

'''Example: Greywater recycling system in a 112-person apartment building in Europe'''

<math> Greywater\ need = 112 \times 48\ \frac{L}{person\cdot day} \ (toilet, \mathit{wa}shing, cleaning, irrigation) = 5,376\ \frac{L}{day} </math>

The so-called "working volume" should be > 50% of the daily need.

<math> Working\ volume = 5,376 \frac{L}{day} \times 0.5 = 2,688\ L </math>

In the example system the minimum water level is set at 700 mm so that the membrane filters are always submerged in the water.

Using a tank with the following dimensions, the working volume for the example system can be calculated:

Height: 2.1 m 
Overflow height: 1.55 m 
Length: 2.39 m 
Width: 1.35 m

Working height = 1.55 m - 0,7 m = 0.85 mm
Working volume = 2.39 m x 1.35 x 0.85 = 2.74 m³

=> The tank has a working volume greater than the 50% daily needs of the users.

====Treated water storage====

[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Example of the working volume of a treated water tank from the AQUALOOP system]]

A treated water tank depends on the daily water needs of the building and should provide for 50% of the daily needs. The working volume of the treated water storage is the volume between the emergency overflow and the suction inlet.

===Degree of usage===
The degree of usage of a water treatment system is the ratio of need versus yield.

'''Sample calculation for a greywater recycling system:'''

Building: Single-family home with 4 inhabitants

Usage: Toilet, washing machine, cleaning and irrigation, see 3.1.2 water needs for Germany

<math> Q_{daily\ need} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {L}{Person}}{toilet} + \dfrac{13\ \frac {L}{person}}{\mathit{wa}shing\ machine} + \dfrac{5\ \frac {L}{person}}{cleaning} + \dfrac{5\ \frac {L}{person}}{irrigation} \right ) = 192\ \frac{L}{day} </math>

<math> Q_{daily\ yeald} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {L}{person}}{shower, baths, sinks} + \dfrac{13\ \frac {L}{person}}{\mathit{wa}shing\ machine} \right ) = 212\ \frac{L}{day} </math>

<math> Degree\ of\ usage = 192\ \frac {L}{day} \div 212\ \frac {L}{day} = 0.9 </math>

=> The greywater yield in this example is slightly higher than the demand. This is optimal in order to compensate for daily fluctuations (see table "Daily fluctuations of greywater daily production percentages in an apartment building as an example").

If the yield is significantly higher than the demand then, for example, the connection to the washing machine discharge can be disconnected. The discharge water from the washing machine is more polluted and this reduces the maintenance intervals of the reuse systems.

If the yield is lower than the demand, then it should be checked whether the discharge from a wastewater treatment system or rainwater harvesting can be connected. With new technologies, such as reverse osmosis or [[#UV Disinfection|advanced oxidation]], multiple re-processing of the reuse water is now a possibility.

When dimensioning a reuse water system it is also necessary to take in account when the water volumes are produced and consumed within a day. Depending on the building type, large fluctuations can occur within the day. The following table illustrates this

Table: Daily fluctuations of greywater daily production percentages in an apartment building as an example

{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Time interval !! Percentage proportion of daily volume %
|-
| 6 hrs to 9 hrs || 30
|-
| 9 hrs to 12 hrs || 15
|-
| 12 hrs to 18 hrs || 0
|-
| 18 hrs to 20 hrs || 40
|-
| 20 hrs to 23 hrs || 15
|-
| 23 hrs to 6 hrs || 0
|}

===Dimensioning of sludge pump===

[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Sludge removal inside of a tank]]

Sludge pumps should be positioned so that no „dead zones“ exist. Dead zones are areas with little aeration or mixing of the water.

=Installation of water treatment systems=

==Connection of water treatment system to pipework==
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Example of gravity-fed greywater system]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Example of a lift pump system]]

Many homes and buildings provide the option to install water treatment systems so that the collection of the water is achieved simply by gravity. The size of the pipe needed can be calculated as under [[#Input values for dimensioning|section 3.1]]. These gravity systems must simply be installed below the outlet of the collection points like showers and can be in basements, underground, indoor/outdoor, etc.

Many homes and buildings are also single-story structures and the location may prevent installation of the water treatment systems below the outlet collection level. In this case, a lift pump is needed to raise the water to the level of inlet to the water treatment system.

==Quality requirements at pipeline system==

In water treatment systems, piping and hoses are required for the non-potable water as well as the aeration (blowers) supply. Many regulations governing reuse and non-potable water require that the piping supplying this water be indicated as such using either colours (purple in the case of Australia and California) or labels or both.
*Experience has shown that blower hoses, suction hoses for distribution pumps and filtrate hoses are best installed using EPDM material piping.
*The non-potable or reuse piping from the distribution pumps to the connected fixtures is recommended as pressure-resistant plastic or if desired, copper piping.
*Do not use copper piping in the storage tank because it oxidizes even at low concentrations of hydrogen sulphide (foul odour) in combination with humidity.
*All PVC hoses, as well as those chemically resistant, are eventually bleached due to contact with water. The softening agents serve as an ideal breeding ground for bacteria. Odours are also possible.

==Blower piping==

The loss of pressure <math>p_V</math> by friction is to be considered with a long blower piping. This is primarily dependent on the pipe cross-section, wall roughness and the flow rate of supply air.

Dimensioning is done based on the pump curve of the installed blower. The maximum pressure <math>p_{ges,max}</math> at the dimensioning point is calculated by:

<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>

According to: 
<math>p_{ges,max}</math> Total required pressure at maximum 
<math>p_{W,max}</math> Water level above air inlet 
<math>p_V</math> Pressure losses in piping

{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Blower type !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. pipe length [m] !! 1“- max. pipe length [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Table: Pipe cross-sections and maximum lengths with [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP blowers]

==Ventilation system==
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Example of ventilation of gravity pipework inside a building for greywater recycling.]]

The ventilation of sanitary pipes within buildings is governed by DIN EN 12056. The German supplementary standard DIN 1986-100 is used.

AQUALOOP does not require separate ventilation if connected to a ventilated inlet supply pipe. Individual AQUALOOP tanks are connected together above the maximum water level. This does not apply to multiple tanks connected together for either bioreactor or clear water storage volume. Drainage fixtures to AQUALOOP systems are equipped with a siphon when required according to national or regional plumbing standards. If a lift pump after the overflow is to be provided, attention must be paid to the connection in regard to national or regional standards.

=Sources=
<references />

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2019-02-25T08:50:27Z

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Water treatment and greywater recycling

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2019-02-21T13:58:24Z

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The ventilation of sanitary pipes within buildings is governed by DIN EN 12056. The German supplementary standard DIN 1986-100 is used.

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:55:10Z

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<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.


[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|center|600px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:54:25Z

Sabrina:

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.

[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|center|600px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:52:38Z

Sabrina:

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.
[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|center|600px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:51:43Z

Sabrina:

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.

[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|center|600px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:49:55Z

Sabrina:

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.

[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|center|600px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:48:00Z

Sabrina:

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/955/en

2019-02-21T13:44:47Z

Sabrina:

Since the work is over a very large membrane surface area the pressure differential and required energy needs for filtration are low. Demonstration systems have shown an energy requirement of less than 2.5 kWh/m³.

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:40:33Z

Sabrina:

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.


[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|center|600px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:34:58Z

Sabrina:

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.


[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|center|600px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

====Wirtschaftlichkeit Membranaustausch -versus- Durchfluss==== 
[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|500px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]


Die Dimensionierung von Filtermembranen für Wasser-Recyclingsysteme ist nicht Gegenstand dieser Wiki Seite. Jeder Hersteller hat spezifische Filtermembranparameter, Spezifikationen und Anforderungen für die optimale Funktion seiner Systeme. Faktoren, die die Funktion von Membranfiltern beeinflussen können, sind zum Beispiel die Wassertemperatur, der Differenzdruck über die Membranoberfläche und der Grad der Verblockung der Membranporen.


Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


[[Datei:Membranvergleich.jpg|center|700px|]]
Je mehr Wasser durch eine Membran gezogen wird, desto häufiger ist diese zu reinigen, desto geringer wird die Standzeit. Da die Membranen immer noch zu einem erheblichen Anteil an den Gesamtkosten einer Wasseraufbereitungsanlage beteiligt sind, stellt sich also stets die Frage nach dem optimierten Betriebspunkt der Membran.


''Beispiel Grauwasserrecycling für 96 Personen:''


Membrankartuschen: 12 Stück
: -intermittierender Betrieb (1/6 vom Tag)
: -Membranlebensdauer bis zu 10 Jahre = 8.400,00 €


Membrankartuschen: 2 Stück
: -kontinuierlicher Betrieb (Faktor 6)
: -mit chemischer Reinigung vor Ort
: -Austausch Membran alle 2 Jahre (5x in 10 Jahren)
: -Austauschkosten 200,00 €/ Membran
: -Zeitraum = 10 Jahre = 9000,00 €


- die Investitionskosten für die automatisierte chem. Reinigung wurden vernachlässigt - je mehr chem. Reinigung, desto geringer die Lebensdauer der Membran.

=====Fazit===== 
Wenn die Lebensdauer durch Wegfall von ständiger chemischer Reinigung und der Austauschkosten, von 2 auf 10 Jahre erhöht werden kann, so ist es sinnvoller die Anlage mit mehr Kartuschen auszurüsten und einen kleineren Volumenstrom je Kartusche zu fahren.

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:34:08Z

Sabrina:

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.


[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|center|600px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³. Die erwartete Standzeit einer Membran beträgt nun bis zu 10 Jahren im Vergleich zu 2 Jahren bei herkömmlicher Technik.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

====Wirtschaftlichkeit Membranaustausch -versus- Durchfluss==== 
[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|500px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]


Die Dimensionierung von Filtermembranen für Wasser-Recyclingsysteme ist nicht Gegenstand dieser Wiki Seite. Jeder Hersteller hat spezifische Filtermembranparameter, Spezifikationen und Anforderungen für die optimale Funktion seiner Systeme. Faktoren, die die Funktion von Membranfiltern beeinflussen können, sind zum Beispiel die Wassertemperatur, der Differenzdruck über die Membranoberfläche und der Grad der Verblockung der Membranporen.


Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


[[Datei:Membranvergleich.jpg|center|700px|]]
Je mehr Wasser durch eine Membran gezogen wird, desto häufiger ist diese zu reinigen, desto geringer wird die Standzeit. Da die Membranen immer noch zu einem erheblichen Anteil an den Gesamtkosten einer Wasseraufbereitungsanlage beteiligt sind, stellt sich also stets die Frage nach dem optimierten Betriebspunkt der Membran.


''Beispiel Grauwasserrecycling für 96 Personen:''


Membrankartuschen: 12 Stück
: -intermittierender Betrieb (1/6 vom Tag)
: -Membranlebensdauer bis zu 10 Jahre = 8.400,00 €


Membrankartuschen: 2 Stück
: -kontinuierlicher Betrieb (Faktor 6)
: -mit chemischer Reinigung vor Ort
: -Austausch Membran alle 2 Jahre (5x in 10 Jahren)
: -Austauschkosten 200,00 €/ Membran
: -Zeitraum = 10 Jahre = 9000,00 €


- die Investitionskosten für die automatisierte chem. Reinigung wurden vernachlässigt - je mehr chem. Reinigung, desto geringer die Lebensdauer der Membran.

=====Fazit===== 
Wenn die Lebensdauer durch Wegfall von ständiger chemischer Reinigung und der Austauschkosten, von 2 auf 10 Jahre erhöht werden kann, so ist es sinnvoller die Anlage mit mehr Kartuschen auszurüsten und einen kleineren Volumenstrom je Kartusche zu fahren.

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/948/en

2019-02-21T13:29:05Z

Sabrina:

====Flow rate and membrane life with chemical cleaning====
The AQUALOOP membrane can be loaded with 1 Mio. ppm free chlorine without limitation on its 10-year lifespan. With the recommended cleaning concentration of 0.25% (= 2500 ppm) approx. 400 chemical cleanings can be conducted without limiting the lifespan. To calculate a reduced lifespan due to chlorine cleaning, the following formula can be used:

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/945/en

2019-02-21T13:28:07Z

Sabrina:

=====Membrane flow rate, flux-stabilization curve without chemical cleaning=====
Over time, the flow through a membrane decreases, approaching a so-called stabilization flux. This is the flow that remains constant for a very long time without further cleaning.

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/945/en

2019-02-21T13:26:58Z

Sabrina:

=====Membrane flow rate, flux-stabilization curve without chemical cleaning=====

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:25:49Z

Sabrina: Diese Seite wurde zum Übersetzen freigegeben

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.


[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|center|600px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³. Die erwartete Standzeit einer Membran beträgt nun bis zu 10 Jahren im Vergleich zu 2 Jahren bei herkömmlicher Technik.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

====Wirtschaftlichkeit Membranaustausch -versus- Durchfluss==== 
[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|500px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]


Die Dimensionierung von Filtermembranen für Wasser-Recyclingsysteme ist nicht Gegenstand dieser Wiki Seite. Jeder Hersteller hat spezifische Filtermembranparameter, Spezifikationen und Anforderungen für die optimale Funktion seiner Systeme. Faktoren, die die Funktion von Membranfiltern beeinflussen können, sind zum Beispiel die Wassertemperatur, der Differenzdruck über die Membranoberfläche und der Grad der Verblockung der Membranporen.


Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


[[Datei:Membranvergleich.jpg|center|700px|]]
Je mehr Wasser durch eine Membran gezogen wird, desto häufiger ist diese zu reinigen, desto geringer wird die Standzeit. Da die Membranen immer noch zu einem erheblichen Anteil an den Gesamtkosten einer Wasseraufbereitungsanlage beteiligt sind, stellt sich also stets die Frage nach dem optimierten Betriebspunkt der Membran.


''Beispiel Grauwasserrecycling für 96 Personen:''


Membrankartuschen: 12 Stück
: -intermittierender Betrieb (1/6 vom Tag)
: -Membranlebensdauer bis zu 10 Jahre = 8.400,00 €


Membrankartuschen: 2 Stück
: -kontinuierlicher Betrieb (Faktor 6)
: -mit chemischer Reinigung vor Ort
: -Austausch Membran alle 2 Jahre (5x in 10 Jahren)
: -Austauschkosten 200,00 €/ Membran
: -Zeitraum = 10 Jahre = 9000,00 €


- die Investitionskosten für die automatisierte chem. Reinigung wurden vernachlässigt - je mehr chem. Reinigung, desto geringer die Lebensdauer der Membran.

=====Fazit===== 
Wenn die Lebensdauer durch Wegfall von ständiger chemischer Reinigung und der Austauschkosten, von 2 auf 10 Jahre erhöht werden kann, so ist es sinnvoller die Anlage mit mehr Kartuschen auszurüsten und einen kleineren Volumenstrom je Kartusche zu fahren.

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:25:07Z

Sabrina:

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.

[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|center|600px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³. Die erwartete Standzeit einer Membran beträgt nun bis zu 10 Jahren im Vergleich zu 2 Jahren bei herkömmlicher Technik.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

====Wirtschaftlichkeit Membranaustausch -versus- Durchfluss==== 
[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|500px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]


Die Dimensionierung von Filtermembranen für Wasser-Recyclingsysteme ist nicht Gegenstand dieser Wiki Seite. Jeder Hersteller hat spezifische Filtermembranparameter, Spezifikationen und Anforderungen für die optimale Funktion seiner Systeme. Faktoren, die die Funktion von Membranfiltern beeinflussen können, sind zum Beispiel die Wassertemperatur, der Differenzdruck über die Membranoberfläche und der Grad der Verblockung der Membranporen.


Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


[[Datei:Membranvergleich.jpg|center|700px|]]
Je mehr Wasser durch eine Membran gezogen wird, desto häufiger ist diese zu reinigen, desto geringer wird die Standzeit. Da die Membranen immer noch zu einem erheblichen Anteil an den Gesamtkosten einer Wasseraufbereitungsanlage beteiligt sind, stellt sich also stets die Frage nach dem optimierten Betriebspunkt der Membran.


''Beispiel Grauwasserrecycling für 96 Personen:''


Membrankartuschen: 12 Stück
: -intermittierender Betrieb (1/6 vom Tag)
: -Membranlebensdauer bis zu 10 Jahre = 8.400,00 €


Membrankartuschen: 2 Stück
: -kontinuierlicher Betrieb (Faktor 6)
: -mit chemischer Reinigung vor Ort
: -Austausch Membran alle 2 Jahre (5x in 10 Jahren)
: -Austauschkosten 200,00 €/ Membran
: -Zeitraum = 10 Jahre = 9000,00 €


- die Investitionskosten für die automatisierte chem. Reinigung wurden vernachlässigt - je mehr chem. Reinigung, desto geringer die Lebensdauer der Membran.

=====Fazit===== 
Wenn die Lebensdauer durch Wegfall von ständiger chemischer Reinigung und der Austauschkosten, von 2 auf 10 Jahre erhöht werden kann, so ist es sinnvoller die Anlage mit mehr Kartuschen auszurüsten und einen kleineren Volumenstrom je Kartusche zu fahren.

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:21:04Z

Sabrina:

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Durchfluss und Membranlebensdauer bei chemischer Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³. Die erwartete Standzeit einer Membran beträgt nun bis zu 10 Jahren im Vergleich zu 2 Jahren bei herkömmlicher Technik.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

====Wirtschaftlichkeit Membranaustausch -versus- Durchfluss==== 
[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|500px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]


Die Dimensionierung von Filtermembranen für Wasser-Recyclingsysteme ist nicht Gegenstand dieser Wiki Seite. Jeder Hersteller hat spezifische Filtermembranparameter, Spezifikationen und Anforderungen für die optimale Funktion seiner Systeme. Faktoren, die die Funktion von Membranfiltern beeinflussen können, sind zum Beispiel die Wassertemperatur, der Differenzdruck über die Membranoberfläche und der Grad der Verblockung der Membranporen.


Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


[[Datei:Membranvergleich.jpg|center|700px|]]
Je mehr Wasser durch eine Membran gezogen wird, desto häufiger ist diese zu reinigen, desto geringer wird die Standzeit. Da die Membranen immer noch zu einem erheblichen Anteil an den Gesamtkosten einer Wasseraufbereitungsanlage beteiligt sind, stellt sich also stets die Frage nach dem optimierten Betriebspunkt der Membran.


''Beispiel Grauwasserrecycling für 96 Personen:''


Membrankartuschen: 12 Stück
: -intermittierender Betrieb (1/6 vom Tag)
: -Membranlebensdauer bis zu 10 Jahre = 8.400,00 €


Membrankartuschen: 2 Stück
: -kontinuierlicher Betrieb (Faktor 6)
: -mit chemischer Reinigung vor Ort
: -Austausch Membran alle 2 Jahre (5x in 10 Jahren)
: -Austauschkosten 200,00 €/ Membran
: -Zeitraum = 10 Jahre = 9000,00 €


- die Investitionskosten für die automatisierte chem. Reinigung wurden vernachlässigt - je mehr chem. Reinigung, desto geringer die Lebensdauer der Membran.

=====Fazit===== 
Wenn die Lebensdauer durch Wegfall von ständiger chemischer Reinigung und der Austauschkosten, von 2 auf 10 Jahre erhöht werden kann, so ist es sinnvoller die Anlage mit mehr Kartuschen auszurüsten und einen kleineren Volumenstrom je Kartusche zu fahren.

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T13:19:14Z

Sabrina:

<languages/>
<translate>


Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve ohne chemische Reinigung===== 
Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Chemische Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³. Die erwartete Standzeit einer Membran beträgt nun bis zu 10 Jahren im Vergleich zu 2 Jahren bei herkömmlicher Technik.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

====Wirtschaftlichkeit Membranaustausch -versus- Durchfluss==== 
[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|500px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]


Die Dimensionierung von Filtermembranen für Wasser-Recyclingsysteme ist nicht Gegenstand dieser Wiki Seite. Jeder Hersteller hat spezifische Filtermembranparameter, Spezifikationen und Anforderungen für die optimale Funktion seiner Systeme. Faktoren, die die Funktion von Membranfiltern beeinflussen können, sind zum Beispiel die Wassertemperatur, der Differenzdruck über die Membranoberfläche und der Grad der Verblockung der Membranporen.


Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


[[Datei:Membranvergleich.jpg|center|700px|]]
Je mehr Wasser durch eine Membran gezogen wird, desto häufiger ist diese zu reinigen, desto geringer wird die Standzeit. Da die Membranen immer noch zu einem erheblichen Anteil an den Gesamtkosten einer Wasseraufbereitungsanlage beteiligt sind, stellt sich also stets die Frage nach dem optimierten Betriebspunkt der Membran.


''Beispiel Grauwasserrecycling für 96 Personen:''


Membrankartuschen: 12 Stück
: -intermittierender Betrieb (1/6 vom Tag)
: -Membranlebensdauer bis zu 10 Jahre = 8.400,00 €


Membrankartuschen: 2 Stück
: -kontinuierlicher Betrieb (Faktor 6)
: -mit chemischer Reinigung vor Ort
: -Austausch Membran alle 2 Jahre (5x in 10 Jahren)
: -Austauschkosten 200,00 €/ Membran
: -Zeitraum = 10 Jahre = 9000,00 €


- die Investitionskosten für die automatisierte chem. Reinigung wurden vernachlässigt - je mehr chem. Reinigung, desto geringer die Lebensdauer der Membran.

=====Fazit===== 
Wenn die Lebensdauer durch Wegfall von ständiger chemischer Reinigung und der Austauschkosten, von 2 auf 10 Jahre erhöht werden kann, so ist es sinnvoller die Anlage mit mehr Kartuschen auszurüsten und einen kleineren Volumenstrom je Kartusche zu fahren.

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/958/en

2019-02-21T10:04:48Z

Sabrina:

====Efficiency membrane replacement – versus - flow rate====
[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|500px|Graph showing the reduction in flow of an AQUALOOP membrane over time with suggested cleaning periods to maintain needed filtration rates for greywater]]

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/936/en

2019-02-21T10:04:24Z

Sabrina:

{| class="wikitable"
|
!Size [µm]
!required pressure differential [bar]
!Filterable
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Yeast
|-

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/942/en

2019-02-21T10:02:01Z

Sabrina:

=====Membranes for ultra and microfiltration=====

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/966/en

2019-02-21T10:00:13Z

Sabrina:

=====Conclusion=====
If the operating life can be increased from 2 to 10 years by eliminating the need for constant chemical cleaning and the replacement costs, then it is sensible to equip the system with more cartridges and haul a smaller volume flow per cartridge.

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/958/en

2019-02-21T09:59:58Z

Sabrina:

====Efficiency membrane replacement – versus - flow rate====
[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|300px|Graph showing the reduction in flow of an AQUALOOP membrane over time with suggested cleaning periods to maintain needed filtration rates for greywater]]

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/956/en

2019-02-21T09:59:50Z

Sabrina:

====Membrane process advantages====

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/1015/en

2019-02-21T09:54:33Z

Sabrina:

AQUALOOP does not require separate ventilation if connected to a ventilated inlet supply pipe. Individual AQUALOOP tanks are connected together above the maximum water level. This does not apply to multiple tanks connected together for either bioreactor or clear water storage volume. Drainage fixtures to AQUALOOP systems are equipped with a siphon when required according to national or regional plumbing standards. If a lift pump after the overflow is to be provided, attention must be paid to the connection in regard to national or regional standards.

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/799/en

2019-02-21T09:52:13Z

Sabrina:

*'''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen/en|Effluent from small wastewater treatment systems]]'''

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/798/en

2019-02-21T09:52:08Z

Sabrina:

*'''[[Grauwasser aus Haushalten/en|Greywater from households]]'''

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/958/en

2019-02-21T09:48:49Z

Sabrina:

=Efficiency membrane replacement – versus - flow rate=
[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|300px|Graph showing the reduction in flow of an AQUALOOP membrane over time with suggested cleaning periods to maintain needed filtration rates for greywater]]

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/961/en

2019-02-21T09:48:36Z

Sabrina:

[[Datei:Membranvergleich.jpg|center|600px|]]
The more water is drawn through a membrane, the more frequently it has to be cleaned, and the shorter the service life. Since the membranes still account for a considerable proportion of the total costs of a water treatment plant, the optimised operating point of the membrane is always questioned.

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/959/en

2019-02-21T09:48:12Z

Sabrina:

The dimensioning of filter membranes for reuse systems is beyond the scope of this wiki site. Each manufacturer has specific filter membrane parameters, specifications and requirements for optimal functioning of their systems. Please consult your filter membrane manufacturer for more details and dimensioning advice regarding their systems. Several factors that can influence the functioning of membrane filters are water temperature, the differential pressure across the membrane surface and the degree of blocking of the membrane pores.

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/935/en

2019-02-21T09:47:40Z

Sabrina:

====Pore sizes, pressure differential====

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/856/en

2019-02-21T09:46:59Z

====Water supply====
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/person/day; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; verticla-align: top">a. Drinking</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Teeth brushing</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Washing machines</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garden</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Cooking</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Bathing- 2x per week</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Cleaning</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Dishwasher</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Showering - 2x per week</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Car washing</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Washing</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilet flushing</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Indoor plants</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/843/en

2019-02-21T09:46:12Z

Sabrina:

Microfiltration or even better [[#Membrane technology|ultrafiltration]] provides a purely mechanical form of disinfection without producing chemical by-products as with Chlorine disinfection. This filtration is usually provided by flat or hollow-fibre membranes with pore sizes down to 0,02 µm.

Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung

2019-02-21T09:36:54Z

Sabrina:

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Die Notwendigkeiten aber auch Möglichkeiten, erhebliche Mengen Trinkwasser einzusparen, haben sich in den letzten Jahren stark weiter entwickelt. Neben selbstverständlichen Maßnahmen, wie sparsamen Armaturen und einfach weniger Wasser zu verwenden, geht es selbstverständlich nicht mehr ohne die Aufbereitung von bereits verwendetem oder verschmutztem Wasser.


[[Datei:Wasseraufbereitung.jpg|miniatur|250px|Wasseraufbereitung]]


Gewonnen werden kann das Wasser aus zahlreichen Wasserquellen, wie z.B.:


* Regenwasser
* [[Grauwasser aus Haushalten]]
* Oberflächenwasser
* [[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]
* Ablaufwasser aus Waschmaschinen
* Grundwasser
* usw…


Je nach Aufbereitungsqualität kann das aufbereitete Wasser als Betriebswasser das Trinkwasser ersetzen oder es wird soweit aufbereitet, dass es die höheren Anforderungen der Trinkwasserqualität selbst wieder erfüllt:


* Aufbereitung zu Betriebswasserqualität für die Toilettenspülung, Bewässerung, Reinigungszwecke, Waschmaschine, Kühlung, gewerbliche Anwendungen etc…
* Aufbereitung zu Trinkwasserqualität zum Duschen, Spülen, Trinken etc…


Die Einsatzbereiche reichen vom Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern, Sporthallen, öffentlichen Gebäuden, Industrieobjekten. Die Wasseraufbereitung und Wiederverwendung bringt dabei ein ganzes Bündel von Vorteilen mit sich:


'''Vorteile für den Nutzer:'''


* Einsparung von Trinkwasser- und Abwassergebühren
* Unabhängigkeit vom Wasserversorger
* Regelmäßiger Ertrag
* Hohe Qualität


'''Vorteile für Kommunen:'''


* Senkung der Kosten im Trinkwassernetz und Wasseraufbereitungsanlagen
* Senkung der Kosten im Kanalbau, Kanalsanierung und im Kläranlagenbetrieb
* Einsparungspotenzial bei den Erschließungskosten von Neubaugebieten
* Sicherung des Grundwasservorrates und somit der Trinkwasserversorgung


Das enorme Potenzial für dezentrale Wasseraufbereitungssysteme wurde noch nicht ausgeschöpft. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass Gemeinden zur Deckung der Kosten Ihrer bestehenden Strukturen Anschlüsse verlangen. Durch Anreize für dezentrale Systeme könnten die Kommunen jedoch auch viele Kosten einsparen und gleichzeitig einen florierenden Geschäftsmarkt schaffen.


Das andere Hindernis war bisher die Verfügbarkeit der Technologie für die dezentrale Wasseraufbereitung. Inzwischen ist diese Technologie jedoch ausgereift, zuverlässig, wirtschaftlich und sicher. Es ist zu erwarten, dass die dezentrale Wasseraufbereitung in einer Vielzahl von Anwendungen, die auf regionalen Bedürfnissen basieren, immer häufiger eingesetzt wird.

==Grundlagen zu Wasserqualitäten== 

===[[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|Wasser Qualität Parameter]]=== 
Die Inhaltsstoffe in verschmutztem Wasser können vielfältiger Art sein. Unterschiedliche Anwendungen, einschließlich Betriebswasser und [[#Trinkwassersysteme|Trinkwasser]], unterliegen unterschiedlichen Vorschriften hinsichtlich gleicher oder zusätzlicher Wasserqualitätsparameter. In dieser Übersicht sind die wichtigsten Parameter CSB, BSB5, TOC, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff, pH-Wert und Schwermetallkonzentration mit einigen praktischen Hinweisen grob beschrieben:

===Hygieneindikatoren=== 


Zu den Hygieneindikatoren zählen [[Bakterien]], [[Viren]] und [[Protozoen]].


Die Bezeichnung der Indikatorkeime ist sehr unterschiedlich und die Bewertung der einzelnen Gruppen ebenfalls. Diese Tatsache beruht auf den Nachweismethoden, die in den unterschiedlichen Ländern und Laboratorien angewandt wurden und werden. In der EU hat dies dazu geführt, dass heute bei der Badegewässerqualität die intestinalen Enterokokken und E. coli bewertet werden. Es gibt keinen Organismus, der alle diese an einen Indikatorkeim gestellten Anforderungen erfüllt.


An Hygieneindikatoren werden folgende Anforderungen <ref name="isa">ISA - Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen</ref> gestellt:


* Sie sollten ein Teil der normalen Darmflora von gesunden Menschen sein (ideal wäre, wenn sie nur im menschlichen Magen-Darm-Trakt vorkämen).
* Sie sollten nur dann anwesend sein, wenn es wahrscheinlich ist, dass Krankheitserreger fäkalen Ursprungs anwesend sind.
* Sie sollten in einer größeren Anzahl zu finden sein als die Krankheitserreger, die sie anzeigen sollen.
* Sie sollten auch außerhalb des Verdauungstraktes wachsen und in der Natur widerstandsfähiger sein als pathogene Mikroorganismen (Krankheitserreger).
* Sie sollten unter natürlichen Lebensbedingungen sowie nach Wasseraufbereitung resistenter sein als Krankheitserreger und in größerer Anzahl überleben.
* Sie sollten einfach isolierbar, identifizierbar und zählbar sein.
* Sie sollten selbst nicht eine Krankheit verursachen.
* Die Anzahl der Indikatorbakterien sollte in Relation zur Menge der pathogenen Mikroorganismen stehen.

===Qualität der möglichen Zulaufwässer=== 
[[File:Flusswasser.jpg|miniatur|250px|Flusswasser mit hoher Trübung und AFS]]


* '''[[Grauwasser aus Haushalten]]'''


* '''[[Ablaufwasser aus Kleinkläranlagen]]'''


* '''Ablaufwasser aus Waschmaschinen


* '''Oberflächenwasser''' ist im Einzelfall zu untersuchen.


* '''Grundwasser''' außerhalb von landwirtschaftlich genutzten Gebieten, verfügt in der Regel über sehr niedrige BSB5 Werte, kann aber gelöste Metalle enthalten. Die Wasserqualität muss individuell geprüft werden


* '''Dachablaufwasser''' hat meist keine bis sehr niedrige BSB5 Werte und anthropogene Mikroschadstoffe.

===Anforderungen an die Wasserqualität=== 

====Betriebswassersysteme==== 


Damit die Wasseraufbereitungssysteme sowohl von den Endverbrauchern, als auch von den Kommunen und Ländern akzeptiert werden, müssen Betriebswassersysteme hohe Mindestanforderungen an die Wasserqualität erfüllen und es dürfen keine Gesundheitsgefährdungen von diesen Systemen ausgehen.


Anforderungen vom Markt nach Prioritäten geordnet:


# keine Feststoffe (Schutz der Armaturen, kein Geruch, geringe Trübung (Klarheit))
# DIN 19650 Qualitätsanforderungen für Bewässerungswasser
# geringe bakterielle Belastung, entsprechend der EU Badewasserrichtlinie
# USA, UK (BSRIA): keine nachweisbaren coliformen Keime
# Multi-Barriere-Ansatz: Filtration gefolgt von zusätzlicher Desinfektion (USA, CA und andere Länder)


Geht man bei der organischen Belastung und bei den abfiltrierbaren Stoffen von den weltweit höchsten Standards aus, so hat das Betriebswasser folgende Qualitätsparameter zu erfüllen:


{| class="wikitable"
|-
! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| AFS || mg/l || 10
|-
| Escherichia Coli || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
| Gesamtcoliforme Keime || 1/100 ml || Nicht nachweisbar
|-
|}


In Kanada, den USA und Japan ist für das Betriebswasser ein Mindestchlorgehalt (≥ 0,5 mg / L) oder eine äquivalente Desinfektion erforderlich. Im Folgenden sind einige Vorschriften und deren Anforderungen aus mehreren Ländern der Welt aufgelistet.


Übersicht über die weltweit bekannten Vorgaben zur Betriebswasserqualität:


{| class="wikitable"
|-
! Land !! EU !! DE !! UK !! CA !! USA !! AU
|-
| Normen || Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006L0007] || DWA-M 277 Hinweise zur Auslegung von Anlagen zur Behandlung und Nutzung von Grauwasser und Grauwasserteilströmen [http://www.dwa.de/dwa/shop/shop.nsf/Produktanzeige?openform&produktid=P-DWAA-ARKSUS] || Greywater systems – BS 8525-1:2010 for spray applications [https://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030184125] || Canadian Guidelines for Domestic Reclaimed Water for Use in Toilet and Urinal Flushing [https://www.canada.ca/en/health-canada/services/publications/healthy-living/canadian-guidelines-domestic-reclaimed-water-use-toilet-urinal-flushing.html] || NSF/ANSI 350 – 2014 Onsite Residential and Commercial Water Reuse Treatment Systems [http://www.nsf.org/services/by-industry/water-wastewater/onsite-wastewater/onsite-reuse-water-treatment-systems] || Class A reclaimed water quality objectives (EPA Victoria) [https://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/464%202.pdf]
|-
| BSB (mg/l) || || < 5 || || Median 10 Maximal 20 || Median 10 Maximal 25 || < 10
|-
| AFS (mg/l) || || || || Median ≤ 10 Maximum ≤ 20 || Median 10 Maximal 30|| < 5
|-
| PH || || 6,5 - 9,5 || 5 - 9,5 || || 6,0 - 9,0 || 6 - 9
|-
| UV Transmission || || > 60 % || || || ||
|-
| Trübung (NTU) || || < 2 || < 10 || Median 2 Maximal 5 || Median 2 Maximal 5 || < 2
|-
| Farbe || || || || || Zu messen ||
|-
| Geruch || || || || || Nicht unangenehm ||
|-
| Öliger Film und Schaum || || || || || Nicht nachweisbar ||
|-
| Sauerstoff % O2 || || > 50 || || || |||
|-
| Rest Chlor mg/l || || || < 2,0 || ≥ 0,5 || ≥ 0,5 - ≥ 2,5 (oder gleichwertige Desinfektion)|| 1 (oder gleichwertige Desinfektion)
|-
| Rest Brom (mg/l) || || || 0.0 || || ||
|-
| Natrium Adsorptions-Kennzahl || || || || || Zu messen ||
|-
| Gesamtcoliforme Bakterien || || < 10.000/100 ml || 10 || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || ||
|-
| E.coli || 500-1000 KBE/100 ml (Binnengewässer) 250-500 KBE/100 ml (Küsten- und Übergangsgewässer)|| < 1.000/100 ml || Nicht nachweisbar || Median nicht nachweisbar Maximal 200 KBE/100 ml || Median 2,2/100 ml Maximal 200/100 ml || < 10/100 ml
|-
| Legionalla pneumophila || || 10/100 ml || || || ||
|-
| Intestinale Enterokokken || 200-400 KBE/100 ml (Binnengewässer) 100-200 KBE/100 ml(Küsten- und Übergangsgewässer) || || Nicht nachweisbar || || ||
|-
| Pseudomonas aeruginosa || || < 100/100 ml || || || ||
|-
| Helminths || || || || || || < 1 helminth/l
|-
| Protozoen || || || || || || < 1 Protozoen/50 l
|-
| Viren || || || || || || < 1 Viren/50 l
|}

====Trinkwassersysteme==== 


Soll das Betriebswasser weiter zu Trinkwasserqualität aufbereitet werden, so sind die Anforderungen an die jeweiligen Trinkwasserverordnungen der Länder zu beachten. In der folgenden Übersicht sind beispielhaft die zu untersuchenden Parameter für die Trinkwasserverordnung 2001 (Novellierung Nov. 2011) für Deutschland aufgeführt. <ref name="Gesetz">http://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2001/index.html</ref>


Teil I: Allgemeine Anforderungen an Trinkwasser 
Anlage 1 (zu § 5 Absatz 2 und 3) Mikrobiologische Parameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert
|-
| 1 || Escherichia coli (E. coli) || 0/100 ml
|-
| 2 || Enterokokken || 0/100 ml
|}


Anlage 2 (zu § 6 Abs. 2) Chemische Anforderungen


Teil I: Chemische Parameter, deren Konzentration sich im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation in der Regel nicht mehr erhöht 


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Acrylamid || 0,00010
|-
| 2 || Benzol || 0,0010
|-
| 3 || Bor || 1,0
|-
| 4 || Bromat || 0,010
|-
| 5 || Chrom || 0,050
|-
| 6 || Cyanid || 0,050
|-
| 7 || 1,2-Dichlorethan || 0,0030
|-
| 8 || Fluorid || 1,5
|-
| 9 || Nitrat || 50
|-
| 10 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffe und Biozidprodukt-Wirkstoffe insgesamt || 0,00050
|-
| 12 || Quecksilber || 0,0010
|-
| 13 || Selen || 0,010
|-
| 14 || Tetrachlorethen und Trichlorethen || 0,010
|-
| 15 || Uran || 0,010
|}


Teil II: Chemische Parameter, deren Konzentration im Verteilungsnetz einschließlich der Trinkwasser-Installation ansteigen kann


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Grenzwert mg/l
|-
| 1 || Antimon || 0,0050
|-
| 2 || Arsen || 0,010
|-
| 3 || Benzo-(a)-pyren || 0,000010
|-
| 4 || Blei || 0,010
|-
| 5 || Cadmium || 0,0030
|-
| 6 || Epichlorhydrin || 0,00010
|-
| 7 || Kupfer || 2,0
|-
| 8 || Nickel || 0,020
|-
| 9 || Nitrit || 0,50
|-
| 10 || Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe || 0,00010
|-
| 11 || Trihalogenmethane || 0,050
|-
| 12 || Vinylchlorid || 0,00050
|}


Anlage 3 (zu § 7 TrinkwV + Novellierung Nov. 2011), Indikatorparameter


Teil I: Allgemeine Indikatorparameter


{| class="wikitable"
|-
! Lfd Nr. !! Parameter !! Einheit !! Grenzwert
|-
| 1 || Aluminium || mg/l || 0,200
|-
| 2 || Ammonium || mg/l || 0,50
|-
| 3 || Chlorid || mg/l || 250
|-
| 4 || Clostridium perfringens (einschließlich Sporen) || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 5 || Coliforme Bakterien || Anzahl/100 ml || 0
|-
| 6 || Eisen || mg/l || 0,200
|-
| 7 || Färbung (Spektraler Absorptionskoeffizient Hg 436 nm) || 1/m || 0,5
|-
| 8 || Geruch || TON || 3 bei 25°C (nach DIN EN 1622)
|-
| 9 || Geschmack || - || für den Verbraucher annehmbar und ohne anormale Veränderung
|-
| 10 || Koloniezahl bei 22 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 11 || Koloniezahl bei 36 °C || - || ohne anormale Veränderung
|-
| 12 || elektrische Leitfähigkeit || µS/cm || 2790 bei 25°C
|-
| 13 || Mangan || mg/l || 0,050
|-
| 14 || Natrium || mg/l || 200
|-
| 15 || Organisch gebundener Kohlenstoff (TOC) || || ohne anormale Veränderung
|-
| 16 || Oxidierbarkeit || mg/l O2 || 5,0
|-
| 17 || Sulfat || mg/l || 250
|-
| 18 || Trübung || NTU || 1,0
|-
| 19 || Wasserstoffionenkonzentration || || ≥ 6,5 und ≤ 9,5
|-
| 20 || Calcitlösekapazität || mg/l CaCO3 || 5
|-
| 21 || Tritium || Bq/l || 100
|-
| 22 || Gesamtrichtdosis || mSv/Jahr || 0,1
|}

==Reinigungstechnologien== 
[[File:Wastewater+Treatment+Process.jpg|miniatur|400px|link=http://slideplayer.com/slide/10518292/35/images/4/Wastewater+Treatment+Process.jpg|Abwasseraufbereitungsprozess]]


Für die Wasseraufbereitung gibt es eine große Anzahl von [[Reinigungstechnologien]].

Für die Wasserbehandlung und insbesondere zur Wiederverwendung von Wasser gibt es drei allgemeine Behandlungsschritte: primäre oder mechanische / physikalische Vorbehandlung, sekundäre oder biologische Behandlung und Tertiärdesinfektion. Eine vierte Stufe ist in den fortschrittlichsten Wasserbehandlungssystemen, quaternären oder erweiterten Oxidationstechnologien zu finden.

===Primäre physikalische Behandlung=== 


[[File:PURAIN_Sieb.jpg|miniatur|300px|Beispiel für Spaltsieb, 0,8 mm aus der PURAIN Filterserie]]


Die primäre Behandlung ist verantwortlich für das Entfernen größerer Partikel aus den zufließenden Wasserströmen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen (siehe Behandlungstechnologien). Im Allgemeinen beginnt der Prozess mit dem Filtern von grobem Schmutz durch progressiv feinere Stabgitter oder Spaltsiebe, der dann gesammelt und entsorgt wird.


Weitere primäre Wasserbehandlungen sind Korn-, Partikel- und Schaumentfernungskammern und Absetzbecken. Diese können je nach Auslegung der Aufbereitungsanlage kombiniert oder nacheinander eingesetzt werden. Das Ziel dieser Kammern ist es, sowohl große schwere Teilchen als auch schwimmenden Schaum zu entfernen.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[File:Schlammentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Sedimentation und Schlammentfernung]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[File:Skimmerentfernung.png|miniatur|250px|Beispiel von Skimmerentfernung aus der PURAIN Filterserie]]</li>
</ul></div>


Sedimentationsanlagen bieten ein großes Volumen, das die Durchflussgeschwindigkeit reduziert, so dass Partikel absinken, gesammelt und entsorgt werden können. Schwimmstoffe werden über Skimmer entfernt.

===Sekundäre biologische Behandlung=== 
[[File:Biologischeabbau.png|miniatur|300px|Sauerstoffeintrag über AQUALOOP Membrankartuschen (blaue Module)]]
[[File:Schwebekoerper.jpg|miniatur|300px|Beispiel für einen Wirbelbett Reaktor mit Aufwuchskörpern (MBBR)]]


Bei der Wasseraufbereitung kann Wasser nach der Vorklärung noch reich an biologisch abbaubaren Verunreinigungen ([[Wasserparameter bei der Wasseraufbereitung|BSB]]) sein. Dies ist eigentlich Nahrung für Mikroorganismen. Indem man dem Wasser Sauerstoff zuführt, können diese Organismen sich vermehren und die Verunreinigungen in einem aeroben Abbauprozess umsetzen.


Ein Kilogramm BSB benötigt etwa 1,2 kg Sauerstoff, der von den Mikroorganismen in der sekundären Behandlungsstufe abgebaut wird. Durch die Kenntnis des BSB-Inhalts, der Durchflussrate, der Temperatur und der Abmessung des Tanks kann berechnet werden, wie viel Sauerstoff durch die Belüftung hinzugefügt werden muss.


Da reine Luft eine Vielzahl von Gasen enthält, in denen Sauerstoff mit ca. 21% nur ein Teil ist, muss viel mehr Luft einem System zur Verfügung gestellt werden, um die notwendige Umwandlung von BSB zu erreichen. Der Sauerstoff kann durch Membranbelüfter vom Boden des Tanks mittels Luftblasen dem Wasser zugeführt werden.


Die Effizienz des Behandlungssystems hängt davon ab, wie viele Organismen mit Nahrung und Sauerstoff versorgt werden können. Dies bedeutet, dass eine große Oberfläche für die Ansiedlung der Bakterien gegenüber dem Volumen benötigt wird.


Ein besonders effizientes Verfahren, für das Erreichen einer großen Oberfläche im Vergleich zum Volumen, ist der sogenannte Wirbelbett Reaktor (MBBR).


In einem [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP] Wirbelbett Reaktor wird beispielsweise ein Oberflächen-/Volumen-Verhältnis von 320 m²/m³ erreicht.

===Tertiäre Desinfektion=== 
[[File:Ultrafiltration.jpg|miniatur|300px|Ultrafiltrationsverfahren am Beispiel der AQUALOOP-Membranen mit 0,02 µm]]


Strengere Umweltvorschriften erfordern bei Kläranlagen inzwischen immer öfter weitere Aufbereitungsmaßnahmen, bevor das Wasser in die Umwelt (Vorfluter oder Versickerung) eingeleitet werden darf.


Die Mikrofiltration oder die noch bessere [[#Membrantechnik|Ultrafiltration]] stellen eine rein mechanische Form der Desinfektion dar, ohne chemische Nebenprodukte wie z.B. bei der Chlordesinfektion zu erzeugen. Diese Filtration erfolgt üblicherweise durch Flach- oder Hohlfasermembranen mit Porengrößen unter 0,02 μm.


Die mikroskopische Größe der Poren innerhalb der Filtermembran hält Bakterien und Viren davon ab, hindurch zu gelangen. Gereinigt wird die Membran durch Rückspülung und Luftblasen, die außen an der Membran vorbeiströmen.


Tab.: Porengroßen von verschiedenen Arten der Filtration <ref name="TU">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


{| class="wikitable"
|-
! Typ !! Größe [µm] !! herausfilterbar
|-
| Filtration || 10 - 100 || Hefezellen
|-
| Mikrofiltration || 10-1 - 10 || Bakterien
|-
| Ultrafiltration || 10-2 - 10-1 || Viren
|-
| Nanofiltration || 10-2 - 10-3 || teilweise Salz
|-
| Umkehrosmose || 10-4 - 10-3|| Salz
|}


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltrationen geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

====UV Desinfektion==== 


Insbesondere im Falle der Wiederverwendung von aufbereitetem Grau- oder Abwasser wird in einigen Standards eine weitere Desinfektion des bereits behandelten und gespeicherten Wassers gefordert, um die Gefahr durch eine Nachverkeimung auszuschließen. Hierzu eignet sich eine [https://www.intewa.de/produkte/uv-anlagen/ UV-Desinfektion], die „in-line“ hinter die Druckerhöhung installiert wird.

===Quartäre Behandlung=== 
Auch als „Erweiterte Oxidation ([https://de.wikipedia.org/wiki/Advanced_Oxidation_Process AOP])“ bekannt, ist dieser Behandlungsschritt nur in den modernsten Wasseraufbereitungsanlagen enthalten. Erweiterte Oxidation bezeichnet eine Reihe von Verfahren zur chemischen Aufbereitung organischer und anorganischer Stoffe in Abwässern durch Oxidation.

==[https://www.intewa.de/online-planer/ Planung und Dimensionierung]== 


In diesem Kapitel finden Sie einfache Dimensionierungen für verschiedene Systemanwendungen.


Im Folgenden finden Sie ein Beispiel und die wichtigsten Überlegungen für die Auslegung eines Grauwasser-Recycling-Systems.

===Eingangswerte zur Dimensionierung=== 


Die Werte für die Dimensionierung können zwischen Systemen, Regionen und Ländern stark variieren und hängen stark von unterschiedlichen Verbrauchsmustern ab. Im Folgenden finden Sie Beschreibungen zu jedem Dimensionierungsschritt sowie Beispielberechnungen, in denen man spezifische Werte einsetzen kann.

====Wasserertrag==== 
[[Datei:Wasserbedarf Uni Oldenburg.png |miniatur|600px|center|baseline|Liter/ Person und Tag; <table style="width:100%">
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">a. Trinken</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">e. Zähne putzen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">i. Waschmachine</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">m. Garten</td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">b. Kochen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">f. Baden- 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">j. Wohnung reinigen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">c. Geschirrspüler</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">g. Duschen - 2 mal wöchentlich</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">k. Autowäsche</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
<tr>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">d. Waschen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">h. Toilette</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top">l. Blumen gießen</td>
<td style="width:25%; text-align: left; vertical-align: top"> </td>
</tr>
</table> <ref> der Jahre 1993 bis 1997 in Siegen Forschungsstelle Wasserwirtschaft fwu Universität Siegen DIN 1989-1, Universität Oldenburg</ref>]]


[[Datei:Wasserverbrauch.png|miniatur|600px|center| ]]


Anhand des obigen Diagramms, lassen sich der durchschnittliche tägliche Wasserverbrauch und die verschiedenen Anteile, z.B. Bad und Dusche ermitteln. Diese können auch vor Ort gemessen oder aus Standards von nationalen Verbänden, wie unten für Deutschland und Australien, entnommen werden.


Je nach Betrachtungsweise können die Werte als Wasserverbrauch oder als Wasserbedarf angesetzt werden.


{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Ertrag/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| Dusche, Badewanne, Handwaschbecken || 40 l || 66 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| '''Ertrag''' || '''53 l''' || '''113 l'''
|}

====Wasserbedarf==== 
{|class="wikitable" style="width: 100%;"
|-
| ''Bedarf/Person und Tag'' || ''Deutschland (fbr)'' || ''Australien (NSW)''
|-
| WC || 25 l (Mittel) || 14,4 l
|-
| Waschmaschine || 13 l || 47 l
|-
| Putzen || 5 l || -
|-
| Bewässerung || 5 l || 35 l
|-
| '''Bedarf''' || '''48 l''' || '''96,4 l'''
|}


Im gezeigten Beispiel überschreitet das vorhandene Grauwasser mit 52 l den täglichen Bedarf mit 48 l. Um größeren Bedarf zu decken kann zum Beispiel zusätzlich [[Regenwassernutzung|Regenwasser]] genutzt werden.

==== Parameter für die Wasserwiederverwendung ==== 


Die Wasserqualität des zu recycelnden Wassers hängt stark von seiner Quelle ab. Als Beispiel finden Sie in der folgenden Tabelle typische Parameter, die für die Dimensionierung von Grauwassersystemen verwendet werden.


 CSB - 250-430 mg/l Deutschland (fbr)
 BSB - 125-250 mg/l Deutschland (fbr) Durchschnitt = 187,5
 N - 0,7-48 mg/l Australien (NSW) (Grauwasser aus Waschmaschine)

===Auslegung von Grauwassersammelleitungen=== 
Die Informationen in diesem Abschnitt basieren auf der deutschen Norm DIN 1986-100: 2016-12: Schmutzwasserabfluss von Sammelleitungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Regionale Unterschiede sind bei der Dimensionierung zu beachten.


Tab.: Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/d=0,5 aus Tab. A.3 von DIN 1986 bei einem Mindestgefälle von 1,00 cm/m.


{| class="wikitable" style="text-align: center; width: 100%;"
! DN !! di, min mm !! Qww, max L/s
|-
| 100 || 96 || 2,5
|-
| 150 || 146 || 7,7
|-
| 200 || 184 || 14,2
|-
| 300 || 290 || 47,4
|}


Ermittlung des Abflussvermögens:


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


Dabei ist:


{| class="wikitable"
| Qww || Abflussvermögen in Liter je Sekunde, (l/s)
|-
| K || Abflusskennzahl
|-
|∑DU || Summe der Anschlusswerte
|}


Tab.: Abflusskennzahlen (K)


{| class="wikitable"
! Gebäudeart und Benutzung !! K
|-
| Unregelmäßige Benutzung, z.B. in Wohnhäusern, Altersheimen, Pensionen, Büros || 0,5
|-
| Regelmäßige Benutzung, z.B. Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels || 0,7
|-
| Häufige Benutzung, z.B. in öffentlichen Toiletten und / oder Duschen || 1,0
|}


Tab.: Anschlusswerte und Nennwerte von belüfteten und unbelüfteten Einzelanschlussleitungen aus Tab. A.6 von DIN 1986.


{| class="wikitable"
! Entwässerungsgegenstand !! Anschlusswert DU L/s !! Einzelanschlussleitung
|-
| Waschbecken || 0,5 || DN40
|-
| Dusche || 0,8 || DN50
|-
| Badewanne || 0,8 || DN50
|-
| Waschmaschine || 1,5 || DN 56/60
|}


Beispiel:


Tab.: Beispielrechnung für ein Wohnhaus
{| class="wikitable" style="width: 60%;"
! Entwässerungsgegenstand !! Gesamte Anschlusswerte DU
l/s
|-
| 20 x Dusche || 16,0
|-
| 20 x Handwaschbecken || 10,0
|-
| 20 x Waschmaschinen || 30,0
|-
| '''Summe''' || '''56,0'''
|}


<math> Q_{ww} = K \sqrt{\sum DU} </math>


<math> Q_{ww} = 0,5 \times \sqrt{56,0\ \frac{l}{s}} </math>


<math> Q_{ww} = 3,74\ \frac{l}{s} </math>


=> Nach Tab. A.3 wird ein Anschlussdurchmesser von DN150 benötigt

===Bemessung des Festbettes=== 


Während für die Bemessung von z.B. Belebtschlammverfahren die Schlammbelastung (kg BSB5/kg TS*d) ausschlaggebend ist, wird bei Festbettverfahren im Allgemeinen ein Maximalwert für die Flächenbelastung festgelegt. Dieser errechnet sich aus der Menge der pro Tag der Anlage zufließenden Schmutzstoffe (= g BSB oder CSB / Tag) und der für die biologische Reinigung zur Verfügung stehenden Fläche auf Lavasteinen, Kunststofffüllkörpern oder ähnlichem und wird angegeben in (kg BSB o. CSB/m2*d).<ref name="isa" />


In Kleinkläranlagen soll zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes mit Sicherheitsfaktor eine Flächenbelastung von <0,004 kg BSB5/m2*d eingehalten werden. Da wir davon ausgehen können, dass der CSB im Mittel das Zweifache des BSB5 beträgt, kann man bei der CSB-Flächenbelastung von einem Wert von 0,008 kg CSB/m2*d ausgehen.


Neben dem Sauerstoffverbrauch für den BSB Abbau muss auch die Oxidation des Stickstoffs von Ammonium NH4 zu Nitrat NO3 berücksichtigt werden, dadurch steigt die benötigte Luftmenge je nach Stickstoffgehalt im Grauwasser an (bei GW ca. 10 mgN/L, dies führt zur dreifachen Menge Sauerstoffbedarf = ca. 30 mg/l. Da bei Grauwasseranlagen die Fracht üblicherweise nicht kontinuierlich über den Tag verteilt ist, muss darauf geachtet werden, dass das Festbett nach der Beschickung ausreichend Zeit (>2h) bekommt, die Verschmutzung abzubauen. In dieser Zeit sollte bei diskontinuierlichen Anlagen kein Klarwasser abgezogen werden, da ansonsten ein erhöhter CSB/ BSB5 auftreten kann.

====MBBR Aufwuchskörper (Füllkörper)==== 


Eine Art der biologischen Wasseraufbereitung wird MBBR (Wirbelbett Reaktor) genannt. Das sogenannte Wirbelbett besteht aus zahlreichen Wachstumsträgern (Füllkörpern) innerhalb des Behandlungsreaktors, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Die benötigte Menge an Füllkörpern lässt sich aus der zulässigen Flächenbelastung von 0,004 kg BOD/m²/Tag, dem zufließenden Volumenstrom und der organischen Belastung ermitteln.
Beispiel: 300 l/Tag Grauwassersystem für ein Einfamilienhaus
Wie bereits erwähnt, beträgt die durchschnittliche BSB-Konzentration in Grauwasser im Durchschnitt 187,5 mg/l.


<math> T\ddot{a}gliche\ Belastung= 300\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div 1000^2 = 0,056\ kgBSB / Tag </math>


Durch Division durch die maximal erlaubte Flächenlast lässt sich die benötigte Fläche ermitteln.


<math> Fl\ddot{a}chenbeda\mathit{rf} = 0,056\ \frac{kgBSB}{Tag} \div 0,004\ \frac{kgBSB}{m^2 \cdot Tag} = 14\ m^2 </math>


Das erforderliche Füllkörpervolumen ergibt sich schließlich aus dem Verhältnis von Oberfläche zu spezifischen Volumen der gewählten Füllkörper, in unserem Fall 320 m²/m³,


<math> Volumen\ der\ F\ddot{u}llk\ddot{o}rper = 14\ m^2 \div 320\ \frac{m^2}{m^3} = 0,044\ m^3 = 44\ l </math>


=> Für dieses Einfamilienhaussystem werden 44 L Füllkörper benötigt.

===Bestimmung des Sauerstoffbedarfs=== 


Im Bioreaktor müssen die Bakterien mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden. Die Nahrung ist der BSB-Gehalt des Rohwassers. Der durchschnittliche BSB von Grauwassersystemen beträgt ca. 187,5 mg/l. Für die Behandlung ist eine bestimmte Menge Luft erforderlich.


Einige der Parameter, die den Luftbedarf beeinflussen, sind:
* Temperatur
* Chem. Zulaufparameter (siehe Grauwasser Zulaufdaten)
* Einblastiefe
* Belüfterfläche


Vereinfachend kann ein Sauerstoffgehalt von 23 Gew .-% angenommen werden.


Aus der Erfahrung ist bekannt, dass, dass für die Umsetzung von 1 kg BSB etwa 1,2 kg Sauerstoff benötigt werden.


Der Wirkungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser hängt von der Blasengröße und der Aufenthalts der Blasen im Wasser ab. Diffusoren mit groben Blasen haben aufgrund des geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von 1% pro Meter. Feinblasendiffusoren haben in der Regel Wirkungsgrade von 5% pro Meter. Je tiefer die Diffusoren im Wasser eingebaut sind, desto mehr Sauerstoff kann in das Wasser eingetragen werden.


Bei intermittierender Verwendung mit Belüftungszyklen kann sich die erforderliche Gebläsegröße ändern.


Beispiel: Belüftung in einer 6-Person Grauwasseranlage mit einem Grobblasendiffusor


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 360\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 0,0675\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 46,9\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 46,9\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 56,3\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Lu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 56,3\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 0,203\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 0,203\ \frac{l}{min} \div (1 \% \times 2m) = 10,2\ \frac{l}{min} </math>


=> Bei einem kontinuierlichen Betrieb würde 10,2 l/min Luft benötigt.


Tabelle: Trockenluftbedarf für Grauwassersysteme mit Grobblasendiffusor und Einblastiefe von 2 m


{| class="wikitable" style="text-align: center;
| Dichte Luft || 1,293 || kg/m³ || || GW Anfall || 60 || l/Person/Tag || ||
|-
| Anteil O2 || 23% || Massenanteil || || BSB Fracht || 187,5 || mg/l || ||
|-
| Anteil O2 an Luft || 0,29739 || kg/m³ || || O2 Bedarf || 1,2 || kgO2/kgBSD || ||
|-
| || '''GW Zufluss''' || colspan="2" | '''BSB Fracht''' || colspan="3" | '''Sauerstoffbedarf''' || '''Mit 1% Wirkungsgrad''' || '''Luft pro Tag'''
|-
| '''PE''' || '''l/Tag''' || '''kg BSB/Tag''' || '''Mg BSB/min''' || '''Mg O2/min || '''m³ Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''l Luft/min''' || '''m³/Tag'''
|-
| 6 || 360 || 0,0675 || 46,9 || 56,3 || 0,000203 || 0,203 || 10,2 || 14,7
|}

====Gebläse Dimensionierung==== 
Bei der AQUALOOP Technik erfolgt die Luftzufuhr über ein Gebläse, welches mehrere Funktionen zugleich übernimmt:


*Reinigung der Membranfasern durch Verwirbelung unter den Fasern (>30 Liter/min / Membran)
*Reinigung der Füllkörper durch das Wirbelbett (>30 Liter / min/30 Liter Füllkörper)
*Eintrag von Sauerstoff (siehe Bestimmung des Sauerstoffbedarfs)


'''Beispiel: Einfamilienhaushalt mit 6 Einwohner, Grobblasendiffusor'''


Gebläsezyklus: 5 Minuten Belüftung, 10 Minuten Pause


Gebläsebetrieb: 20 Minuten / Stunde oder 8 Stunden / Tag


Dies bedeutet, dass dem System in 1/3 der Zeit für den kontinuierlichen Betrieb die gleiche Menge Luft zugeführt werden muss.


<math> Gebl\ddot{a}segr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 10,2\ \frac{l}{min} \times (\frac{24std}{8std}) = 30,6\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 30,6 l/min Luft ist zu wählen.


Für größere Systeme, die mehr Sauerstoffeintrag benötigen, sollten feinperlige Diffusoren zusätzlich eingebaut werden:


'''Beispiel: Belüftung mit Feinblasendiffusor in 2m Tiefe für 20.000 l Grauwasser/Tag'''


<math> Saue\mathit{rs}to\mathit{ffg}ehalt = 1,2041\ \frac{kg}{m^3} \times 23\% = 0,2769\ \frac{kg}{m^3} </math>


<math> BSB\ Belastung = 20.000\ \frac{l}{Tag} \times 187,5\ \frac{mg}{l} \div1000^2 = 3,75\ \frac{kg}{Tag} </math>


<math> BSB\ Belastung = 3,75\ \frac{kg}{Tag} \times 1000^2 \div24\ \frac{std}{Tag} \div 60\ \frac{min}{std} = 2.604\ \frac{mg}{min} </math>


<math> O2\ Bedarf = 2.604\ \frac{mg}{min} \times 1,2\ \frac{mgO2}{mgBOD} = 3.125\ \frac{mg}{min} </math>


<math> Zulu\mathit{ft}beda\mathit{rf} = 3.125\ \frac{mg}{min} \div 1000^2 \div 0,2769\ \frac{kg}{m^3} \times 1000\ \frac{l}{m^3} = 11,29\ \frac{l}{min} </math>


<math> Bel\ddot{u}\mathit{ft}ergr\mathit{\ddot{o}\beta}e = 11,29\ \frac{l}{min} \div (5 \% \times 2m) = 112,9\ \frac{l}{min} </math>


=> Ein Gebläse mit einem Volumenstrom von > 112,9 l Luft/min ist zu wählen.


Aufgrund des Wirkungsgradunterschiedes zwischen Grobblasen- und Feinblasendiffusoren, sollten insbesondere bei großen Anlagen kontinuierlich arbeitende, feinperlige Diffusoren eingesetzt werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

===Membrantechnik=== 


Als vielversprechendes Verfahren, hygienisch einwandfreies Wasser zu liefern, hat sich in den letzten Jahren die Membrantechnik etabliert. Bei der Membranfiltration werden, ähnlich wie bei einem Sieb, abhängig von den Membranporen, feinste Partikel bis hin zu gelösten Stoffen, sowie Bakterien und Viren herausgefiltert.


Die oft genannten Nachteile der Membranfiltration


* hoher Energieverbrauch durch benötigten Differenzdruck
* Membranfouling erhöht den notwendigen Differenzdruck
* Fette und Öle verstopfen die Membran
* begrenzter Saug- und Rückspüldruck bei Plattenmembranen
* hoher Wartungsaufwand infolge spezieller, chemischer Reinigung durch Fachpersonal
* geringe Membranstandzeiten
* hoher Preis der Membranfilter


können durch eine Optimierung der Vorfilterung, des biologischen Abbaus und einer neuen Membrantechnologie soweit gelöst werden, dass die Membrantechnik in einem breiten Anwendungsbereich heute erfolgreich eingesetzt werden kann.

====Porenweiten, Druckdifferenzen==== 


{| class="wikitable"
|
!Größe [µm]
!notwendige Druckdifferenz [bar]
!herausfilterbar
|-

|Filtration
|align="center"|10 – 100
|align="center"|10-1 – 1
|align="center"|Hefezellen
|-


|Mikrofiltration
|align="center"|10-1 – 10
|align="center"|ca. 1
|align="center"|Bakterien
|-


|Ultrafiltration
|align="center"|10-2 – 10-1
|align="center"|ca. 5
|align="center"|Viren
|-


|Nanofiltration
|align="center"|10-3 – 10-2
|align="center"|10
|align="center"|teilweise Salz
|-


|Umkehrosmose
|align="center"|10-4 – 10-3
|align="center"|100
|align="center"|Salz
|}
<ref name="TU Berlin">TU Berlin, GW Recycling Vortrag 24.2.2004</ref>


Für die Betriebswasseraufbereitung und Hygienisierung sind die Mikro- und Ultrafiltration geeignet. Gelöste Stoffe können jedoch nicht herausgefiltert werden.

=====Membranen zur Ultra- und Mikrofiltration===== 


Zur Reinigung werden spezielle organische Fasern für die Ultra- und Mikrofiltration zur Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung eingesetzt. Grundprinzip dieser Filtration ist die Nutzung poröser organischer Hohlfasermembranen mit Mikroporen als Filtermedium. Die Fasern haben einen Außendurchmesser von weniger als 1 mm. Um eine ausreichende Oberfläche zu erhalten und einen konstanten Durchfluss zu gewähren, werden hunderte von Fasern zu Bündeln zusammengefasst und um ein Modul gewickelt. Auf eine regelmäßige chemische Reinigung kann verzichtet werden. Vorteile der neuen Membran sind:


* Die Membranfasern sind permanent hydrophil, dadurch sind sie sofort funktionsfähig, wenn sie mit Wasser in Berührung kommen, Austrocknen schädigt die Membran nicht
* Rückspülbar mit bis zu 3 bar
* spezielle Zusätze in der PE Membran verhindern ein Aufwachsen von Mikroorganismen, Suppression 99,97% gemäß Japan Norm JIS Z 2801
* Die Membran ist beständig gegenüber saurer, alkalischer sowie chlorhaltiger Reinigungsmittel

=====Membrandurchfluss, Flux-Stabilisierungskurve===== 


* Auf den Membranfasern bildet sich eine Bioschicht
* Je nach Wasserqualität und Reinigungsmodus durch Rückspülung und Belüftung stabilisiert sich bei einer Membran ein konstanter Durchsatzwert
* Der stabilisierte Wert wird für die Durchflusssimulation verwendet. Im Beispiel hat sich der Wert bei ca. 50 l/m²hbar stabilisiert. Der Stabilisierungswert ist abhängig von Betriebseinstellungen, Durchsatz, Abwasserbeschaffenheit, Temperatur und Vorreinigung.


[[Datei:Mem_Flux.png|center]]

====Chemische Reinigung==== 
Bei einer neuen Membran, welche eine maximale Lebensdauer von 10 Jahren besitzt, kann die AQUALOOP-Membran mit insgesamt 1 Millionen ppm freiem Chlor belastet werden. Bei eine empfohlenen Reinigungskonzentration von 0,25% (=2500 ppm) können ohne Lebensdauereinschränkung ca. 400 chemische Reinigungen durchgeführt werden.
Um die durch Chlorreinigungen verkürzte Lebensdauer zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:


<math>L = \frac{Chlor_{ges}}{Chlor_{konz} \times n \times 12}</math>


{|class="wikitable"
|L [Jahr]: || Lebensdauer in Jahren (maximal 10 Jahre)
|-
|Chlorges: [ppm] || 1 Mio ppm (zulässige Belastung durch freies Chlor insgesamt)
|-
|Chlorkonz: [ppm] || Reinigungskonzentration (max. 0,5 % = 5000 ppm)
|-
|n [-] || Anzahl Reinigungen pro Monat
|}


Beispiel: Es wird vier Mal pro Monat (n = 4) mit einer 0,25 % Reinigungslösung gereinigt (Chlorkonz = 2500 ppm):


<math>L = \frac{1.000.000}{2500 \times 4 \times 12} = 8,3\ Jahre</math>


Die Membranlebensdauer beträgt demnach 8,3 Jahre.

====Membranstation==== 
[[Datei:AL_Membranstation.png|miniatur|400px|1. Rückspülbehälter 
2. Rückspülpumpe 
3. Saugpumpe 
4. Permeat-Verteiler 
5. Belüftungsrohr 
6. Membrankartusche 
7. Scheibengewichte 
8. Belüftungs-Verteilerstern]]
Im Anwendungsbeispiel werden die Membranen auf einer Art Station montiert. Die eingebaute Saugpumpe saugt das Wasser gleichmäßig durch die Membranen und fördert es durch den Permeatschlauch in den Klarwasserbehälter. Um dauerhaft einen hohen Durchfluss zu garantieren, wird die Membran automatisch über eine integrierte Rückspülpumpe in regelmäßigen Zeitabständen zurück gespült. Das erforderliche Rückspülvolumen nimmt sich die Anlage aus dem Rückspülbehälter, der sich oberhalb der Pumpe befindet. Zudem wird die Membran periodisch mit Luft durchströmt, um die Fasern von Ablagerungen zu befreien. Hierzu verfügt die Membranstation über einen Schlauchanschluss, an den ein Gebläse angeschlossen wird. Die Luft wird über einen Anschlussverteiler mit symmetrischen Anschlüssen gleichmäßig auf die angeschlossenen Membranen verteilt und versorgt gleichzeitig den Bioreaktor mit Sauerstoff. Bei größeren Wasseraufbereitungsanlagen werden mehrere Membranstationen parallel geschaltet.


Damit sehr großen Membranoberflächen gearbeitet wird, sind die Druckdifferenzen und der benötigte Energiebedarf zur Filterung gering. Musteranlagen ergaben einen Energieverbrauch von unter 2,5 kWh/m³. Die erwartete Standzeit einer Membran beträgt nun bis zu 10 Jahren im Vergleich zu 2 Jahren bei herkömmlicher Technik.

====Vorteile Membranverfahren==== 


* Qualitätskriterien für das Permeat (AFS, Trübung, Coliforme) werden problemlos eingehalten
* Kein / kaum Schlammanfall auf der Klarwasserseite
* Stabiler Betrieb, unempfindlich gegen Lastschwankungen
* Kompakte Anlagengröße, kleinere Biokammer erforderlich
* Geringer Bedienaufwand
* Biologische Vorstufe reinigt das Wasser, so dass Membran nur noch den Belebtschlamm herausfiltern muss, auch geruchsbildende Schwefelverbindungen werden somit herausgeholt

====Wirtschaftlichkeit Membranaustausch -versus- Durchfluss==== 
[[File:Fluxkurve_Grauwasser.png|miniatur|500px|Beispieldurchfluss einer AQUALOOP-Membran in Abhängigkeit der Wartungsintervalle bei einem Grauwasserrecycling System]]


Die Dimensionierung von Filtermembranen für Wasser-Recyclingsysteme ist nicht Gegenstand dieser Wiki Seite. Jeder Hersteller hat spezifische Filtermembranparameter, Spezifikationen und Anforderungen für die optimale Funktion seiner Systeme. Faktoren, die die Funktion von Membranfiltern beeinflussen können, sind zum Beispiel die Wassertemperatur, der Differenzdruck über die Membranoberfläche und der Grad der Verblockung der Membranporen.


Im Laufe der Zeit verringert sich der Durchfluss durch eine Membran und nähert sich dabei einem sogenannten Stabilisierungsflux. Dies ist der Durchfluss, der über eine sehr lange Zeit ohne weitere Reinigungsmaßnahmen konstant bleibt.


[[Datei:Membranvergleich.jpg|center|700px|]]
Je mehr Wasser durch eine Membran gezogen wird, desto häufiger ist diese zu reinigen, desto geringer wird die Standzeit. Da die Membranen immer noch zu einem erheblichen Anteil an den Gesamtkosten einer Wasseraufbereitungsanlage beteiligt sind, stellt sich also stets die Frage nach dem optimierten Betriebspunkt der Membran.


''Beispiel Grauwasserrecycling für 96 Personen:''


Membrankartuschen: 12 Stück
: -intermittierender Betrieb (1/6 vom Tag)
: -Membranlebensdauer bis zu 10 Jahre = 8.400,00 €


Membrankartuschen: 2 Stück
: -kontinuierlicher Betrieb (Faktor 6)
: -mit chemischer Reinigung vor Ort
: -Austausch Membran alle 2 Jahre (5x in 10 Jahren)
: -Austauschkosten 200,00 €/ Membran
: -Zeitraum = 10 Jahre = 9000,00 €


- die Investitionskosten für die automatisierte chem. Reinigung wurden vernachlässigt - je mehr chem. Reinigung, desto geringer die Lebensdauer der Membran.

=====Fazit===== 
Wenn die Lebensdauer durch Wegfall von ständiger chemischer Reinigung und der Austauschkosten, von 2 auf 10 Jahre erhöht werden kann, so ist es sinnvoller die Anlage mit mehr Kartuschen auszurüsten und einen kleineren Volumenstrom je Kartusche zu fahren.

===Behältervolumina=== 


In einem Grauwasserrecycling System wird zwischen zwei Speichern unterschieden:
# Bioreaktor
#Klarwasserspeicher


Die Größe des Bioreaktors hängt vom Verschmutzungsgrad, dem Aufbereitungsvolumen und dem Durchfluss der Membran ab. Die Größe des Klarwasserspeichers hängt von der Tagesganglinie der Verbraucher und ebenfalls von dem Durchfluss der Membran ab.

====Bioreaktor==== 


Ein Bioreaktor wird nur für die Wiederverwendung mit > 5 mg BSB/L benötigt, z.B. mit Grauwasser oder Abwasser. Unterhalb dieser Menge ist keine Belüftung für die Behandlung erforderlich, aber die Tankdimensionierungsprinzipien sind gleich.


Der Bioreaktor enthält üblicherweise die Belüftung- und Aufwuchskörper für die Wasserbehandlung sowie die biologische Schlammentfernung.


<div><ul>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel Bioreaktor mit Vorreinigung (1), biologischem Abbau (2&3), Schlammentsorgung (5) und Ultrafiltration (4)]]</li>
<li style="display: inline-block;">[[Datei: Nutzvolumen_bioreaktor.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens des Bioreaktors ]]</li>
</ul></div>


'''Beispiel Rechnung: Grauwassersystem in einem 112-Personen-Wohnhaus in Europa'''


<math> Grauwasserbeda\mathit{rf} = 112 \times 48\ \frac{l}{Person\cdot Tag} \ (\mathit{WC}, \mathit{Wa}schen, Reinigen, Bew\ddot{a}ssern) = 5.376\ \frac{l}{Tag} </math>


Das sogenannte „Nutzvolumen“ sollte > 50% des Tagesbedarfs sein.


<math> Nutzvolumen = 5.376 \frac{l}{Tag} \times 0,5 = 2.688\ l </math>


In der Beispielanlage muss der Mindestwasserstand 700 mm betragen, damit die Membranen ständig im Wasser stehen.


Im folgenden Beispiel wird das Nutzvolumen eines Tanks mit folgenden Daten ermittelt:


Höhe = 2,1 m 
Überlaufhöhe = 1,55 m 
Länge = 2,39 m 
Breite = 1,35 m


Nutzhöhe=1,55 m-0,7 m=0,85 m 
Nutzvolumen=2,39 m x 1,35 m x 0,85 m = 2,74 m³


=> Der Tank hat ein Nutzvolumen größer als 50% des Tagesbedarfs.

====Klarwasserspeicher==== 


[[Datei: Klarwasserspeicher.png|miniatur|px300|Beispiel des Nutzvolumens eines Klarwasserspeichers aus dem AQUALOOP System]]


Ein Klarwasserspeicher hangt von dem täglichen Wasserbedarf der Objekte ab und kann auch 50% des Tagesbedarfs fördern. Das Nutzvolumen des Klarwasserspeichers ist das gesamte Volumen zwischen dem Notüberlauf und der Absaugung.

===Nutzungsgrad=== 
Der Nutzungsgrad eines Wasseraufbereitungssystems ist das Verhältnis von Verbrauch zu Bedarf.


'''Beispielrechnung für eine Grauwasser-Recycling Anlage:'''


Gebäude: Einfamilienhaus mit 4 Einwohnern


Verbrauch: Toilette, Waschmaschine, Reinigung und Bewässerung, siehe 3.1.2 Wasserbedarf für Deutschland


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Beda\mathit{rf}} = 4\ \times \left (\dfrac{25\ \frac {l}{PE}}{Toilette} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Reinigen} + \dfrac{5\ \frac {l}{PE}}{Bew\ddot{a}sserung} \right ) = 192\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Q_{t\ddot{a}glicher\ Ertrag} = 4\ \times \left (\dfrac{40\ \frac {l}{PE}}{Dusche, Badewanne, Handwaschbecken} + \dfrac{13\ \frac {l}{PE}}{\mathit{Wa}schmaschine} \right ) = 212\ \frac{l}{Tag} </math>


<math> Nutzungsgrad = 192\ \frac {l}{Tag} \div 212\ \frac {l}{Tag} = 0,9 </math>


=> Der Grauwasserertrag ist in diesem Beispiel etwas größer als der Bedarf. Dies ist optimal, um auch tageszeitliche Schwankungen (siehe Tabelle "Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes" unten) ausgleichen zu können.


Wenn der Ertrag deutlich größer als der Bedarf ist, kann zum Beispiel auf den Anschluss der Waschmaschine verzichtet werden. Da das Ablaufwasser der Waschmaschine höher belastet ist, reduziert dies die Wartungsintervalle der Systeme.


Wenn der Ertrag kleiner als der Bedarf ist, sollte überprüft werden, ob auch das Ablaufwasser aus der Kläranlage oder Regenwasser angeschlossen werden können. Mit neuen Technologien, wie der Umkehrosmose oder der [[#UV Desinfektion|erweiterten Oxidation]], gibt es auch zunehmende Möglichkeiten einer Mehrfachaufbereitung.


Bei der Dimensionierung einer Wasserrecyclinganlage ist auch zu berücksichtigen, zu welcher Tageszeit welche Wassermengen anfallen und auch verbraucht werden. Je nach Objekt können hier große Schwankungen auftreten. Die folgende Tagesganglinie verdeutlicht dies:


Tabelle: Prozentualer Anteil an Grauwasser über den Tag am Beispiel eines Wohngebäudes


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Zeitintervall !! Prozentualer Anteil des Tagesvolumens %
|-
| 6 Uhr bis 9 Uhr || 30
|-
| 9 Uhr bis 12 Uhr || 15
|-
| 12 Uhr bis 18 Uhr || 0
|-
| 18 Uhr bis 20 Uhr || 40
|-
| 20 Uhr bis 23 Uhr || 15
|-
| 23 Uhr bis 6 Uhr || 0
|}

===Schlammpumpe Dimensionierung=== 


[[Datei:Schlammentfernung.png|miniatur|px300|Schlammentsorgung innerhalb eines Tanks]]


Schlammpumpen sollten so angeordnet sein, dass möglichst keine Totzonen entstehen. Totzonen sind Flächen mit geringer Belüftung und Durchmischung.

=Installation von Wasseraufbereitungssystemen= 

==Anschluss der Wasseraufbereitungsanlage an die Sammelleitungen == 
[[Datei:Grauwassersystem.png|miniatur|300px|Beispiel eines Schwerkraft-Grauwassersystems]]
[[Datei:Hebeanlage.png|miniatur|300px|Beispiel einer Hebeanalage]]


Einige Gebäude bieten die Möglichkeit, Wasseraufbereitungssysteme so zu installieren, dass das Sammeln des Wassers einfach durch die Schwerkraft ermöglicht wird. Die benötigte Rohrgröße kann wie unter [[#Planung und Dimensionierung|Kapitel 3.1]] berechnet werden.


Bei Gebäuden, bei denen das Rohwasser unterhalb des Wasser- Recyclingsystems anfällt, wird dieses über einen Schacht mit Hebepumpe gefördert.

==Qualitätsanforderungen an Leitungssysteme== 


Bei Wasseraufbereitungsanlagen werden Rohrleitungen und Schläuche für das Betriebswasser sowie die Belüftung (Gebläse) benötigt. Die Vorschriften für Betriebswassersysteme erfordern, dass die Betriebswasserleitungen entweder farblich (lila im Fall von Australien und Kalifornien) oder mit Etiketten gekennzeichnet werden.
*Die besten Erfahrungen für Installationen in den Speichern (Gebläseleitungen, Ansaugleitung bis zu dem Hauswasserwerk, Filtratleitungen) konnten mit EPDM Gummischläuchen gesammelt werden.
*Bei den Betriebswasserleitungen von den Hauswasserwerken bis zu den Verbrauchern sind druckfeste Kunststoffrohre zu empfehlen, aber auch Kupferinstallationen sind möglich.
*Auf Kupferinstallationen im Speicherbereich verzichten, da diese schon bei geringen Konzentrationen von (übel riechendem) Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit oxidieren. (Nolde, Sonderdruck wwt 1/95)
*Alle PVC-Schläuche, auch die chemisch beständigen, bleichen bei Wasserkontakt auf kurz oder lang aus. Die Weichmacher sind idealer Nährboden für Bakterien. Geruchsbildung ist möglich.

==Gebläse Leitungen== 


Bei einer langen Gebläseleitung ist der Druckverlust <math>p_V</math> durch Reibung zu berücksichtigen. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Leitungsquerschnitt, der Wandrauhigkeit und dem Volumenstrom.


Die Dimensionierung erfolgt anhand der Kennlinie des verwendeten Gebläses.
Der Maximaldruck <math>p_{ges,max}</math> im Auslegungspunkt bestimmt sich durch:


<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>


Nach: 
<math>p_{ges,max}</math> Maximal erforderlicher Druck 
<math>p_{W,max}</math> Wasserstand über dem Lufteinlass 
<math>p_V</math> Druckverluste in Rohrleitungen


{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Gebläsetyp !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. Leitungslänge [m] !! 1“- max. Leitungslänge [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Tab.: Leitungsquerschnitte und maximale Leitungslängen bei [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP-Gebläsen]

==Be- und Entlüftung== 
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Beispiel für die Belüftung von Schwerkraftleitungen in einem Gebäude zur Grauwasserrecycling.]]


Die Entlüftung von Sanitärleitungen innerhalb von Gebäuden regelt die DIN EN 12056. Als deutsche Ergänzungsnorm wird die DIN 1986-100 herangezogen.


Erfolgt beim AQUALOOP die Zuleitung über einen entlüfteten Zulaufanschluss, ist kein separater Entlüftungsanschluss notwendig. Alle einzelnen Kammern des AQUALOOP sind oberhalb der Wasseroberfläche miteinander verbunden. Die Entlüftung erfolgt über den entlüfteten Zulaufanschluss. Der Überlauf des AQUALOOP ist bauseitig mit einem Siphon zu versehen. Duschtassen- und Badewannenablauf sind – wenn normgerecht installiert – mit einem Siphon ausgestattet. Ist ein Hebepumpenüberlauf vorzusehen, ist auch hier auf einen normgerechten Anschluss zu achten.

=Quellen= 
<references />
</translate>

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/1016/en

2019-02-21T09:32:03Z

Sabrina: Die Seite wurde neu angelegt: „=Sources= <references />“

=Sources=
<references />

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/1015/en

2019-02-21T09:32:00Z

Sabrina:

Drainage fixtures to AQUALOOP systems are equipped with a siphon when required according to national or regional plumbing standards. If a lift pump after the overflow is to be provided, attention must be paid to the connection in regard to national or regional standards.

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/1015/en

2019-02-21T09:30:29Z

Sabrina: Die Seite wurde neu angelegt: „AQUALOOP does not require separate ventilation if connected to a ventilated inlet supply pipe. Individual AQUALOOP tanks are connected together above the maxim…“

AQUALOOP does not require separate ventilation if connected to a ventilated inlet supply pipe. Individual AQUALOOP tanks are connected together above the maximum water level. This does not apply to multiple tanks connected together for either bioreactor or clear water storage volume. The overflow of the AQUALOOP must be provided with a siphon on-site if connected to the sewer. Drainage fixtures to AQUALOOP systems are equipped with a siphon when required according to national or regional plumbing standards. If a lift pump after the overflow is to be provided, attention must be paid to the connection in regard to national or regional standards.

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/1014/en

2019-02-21T09:29:23Z

Sabrina: Die Seite wurde neu angelegt: „==Ventilation system== Example of ventilation of gravity pipework inside a building for greywater recycling.“

==Ventilation system==
[[Datei:GWN_Ventilation.png|miniatur|300px|Example of ventilation of gravity pipework inside a building for greywater recycling.]]

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/1013/en

2019-02-21T09:29:02Z

Sabrina: Die Seite wurde neu angelegt: „{| class="wikitable" style="text-align:center" |- ! Blower type !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“…“

{| class="wikitable" style="text-align:center"
|-
! Blower type !! pges,max [mbar] !! pW,max [mbar] !! pV, max [mbar] !! ½“- max. pipe length [m] !! 1“- max. pipe length [m]
|-
| AL-BL30 || 130 || 110 || 20 || 66 || --
|-
| AL-BL60 || 170 || 150 || 20 || 20 || 500
|-
| AL-BL100 || 200 || 180 || 20 || -- || 220
|-
| AL-BL120 || 200 || 180 || 20 || -- || 140
|-
| AL-BL200 || 200 || 180 || 20 || -- || 70
|}
Table: Pipe cross-sections and maximum lengths with [https://www.intewa.de/produkte/aqualoop/ AQUALOOP blowers]

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/1012/en

2019-02-21T09:28:59Z

Sabrina: Die Seite wurde neu angelegt: „According to: <math>p_{ges,max}</math> Total required pressure at maximum <math>p_{W,max}</math> Water level above air inlet <math>p_V</math> Pres…“

According to: 
<math>p_{ges,max}</math> Total required pressure at maximum 
<math>p_{W,max}</math> Water level above air inlet 
<math>p_V</math> Pressure losses in piping

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/1011/en

2019-02-21T09:28:54Z

Sabrina: Die Seite wurde neu angelegt: „<math>p_{ges,max} = p_{W,max} + p_{V,max}</math>“

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/1010/en

2019-02-21T09:28:48Z

Sabrina: Die Seite wurde neu angelegt: „Dimensioning is done based on the pump curve of the installed blower. The maximum pressure <math>p_{ges,max}</math> at the dimensioning point is calculated by:“

Dimensioning is done based on the pump curve of the installed blower. The maximum pressure <math>p_{ges,max}</math> at the dimensioning point is calculated by:

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/1009/en

2019-02-21T09:28:46Z

Sabrina: Die Seite wurde neu angelegt: „The loss of pressure <math>p_V</math> by friction is to be considered with a long blower piping. This is primarily dependent on the pipe cross-section, wall ro…“

The loss of pressure <math>p_V</math> by friction is to be considered with a long blower piping. This is primarily dependent on the pipe cross-section, wall roughness and the flow rate of supply air.

Translations:Wasseraufbereitung und Grauwassernutzung/1008/en

2019-02-21T09:28:39Z

Sabrina: Die Seite wurde neu angelegt: „==Blower piping==“

==Blower piping==