Local Water Loop : Vorstudie für einen energie- und wasserautarken Waschmaschinenbetrieb
Creators: name: Bühler, Devi
name: Antenen, Nadine
name: Frei, Matthias
name: Krähenbühl, Nikita
name: Barmettler, Regina
name: Schönborn, Andreas
name: Brändle, Till
name: Balducci, Andrea
name: Mezek, Katjuša
name: Zybach, Christa
name: Bleuler, Mira
name: Junge, Ranka
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2020
Subjects: Wasserkeislauf
Grauwasser
Biologische Wasseraufbereitung
Green Walls
Grüne Wände
Waschmaschinenabwasser
333: Bodenwirtschaft und Ressourcen
620: Ingenieurwesen

description: Während der Bedarf an Süsswasser weltweit stetig steigt, wird dessen Verfügbarkeit immer knapper. Um dem entgegenzuwirken, ist die lokale Behandlung und Wiederverwendung von Grauwasser ein vielversprechender Ansatz. Von besonderem Interesse sind der Einsatz von grünen Wänden, als platzsparende Alternative zu Pflanzenkläranlagen, und Filtersäulen zur biologischen Reinigung des Abwassers. Im vorliegenden Projekt wurden die Grundlagen für einen energie- und wasserautarken Waschmaschinenbetrieb, basierend auf der biologischen Reinigungstechnologie, erarbeitet. Es wurde eine Reihe von Experimenten durchgeführt, um Waschmaschinenabwasser zu charakterisieren, eine geeignete Vorreinigung auszuwählen, ein geeignetes Filtersubstrat für die grüne Wand zu identifizieren, die Keimbelastung zu analysieren und den Energieautarkiegrad zu bestimmen und zu optimieren.
Die Analyse des Waschmaschinenabwassers zeigte, dass ein Grossteil der Verschmutzung im Abwasser vom Waschmittel selbst stammt. Daher ist die Verwendung eines ökologischen Waschmittels und dessen korrekte Dosierung essenziell für einen ressourceneffizienten Betrieb. Für die physikalisch-mechanische Vorreinigung wurden ein Sandfilter und ein Feinfilter getestet. Aufgrund der hohen Faserbelastung im Waschmaschinenabwasser zeigte sich der Sandfilter als ungeeignet, da er schnell verstopfte. Stattdessen konnte mit dem Feinfilter eine gute Vorreinigung erzielt werden. Die Faserbelastung im Waschmaschinenabwasser betrug durchschnittlich 25 mg/L vor der Vorreinigung und konnte durch den Feinfilter auf 2 mg/L reduziert werden. Die Analyse der Reinigungsleistung verschiedener Substrate für die grüne Wand, darunter Vulkaponic, Vulkaponic/Pflanzenkohle-Mischung und Perlit, zeigte, dass mit reinem Vulkaponic die besten Ergebnisse erzielt wurden. Die Reinigungseffizienz von Vulkaponic betrug im Durchschnitt 85%, während die Mischung aus Vulkaponic und Pflanzenkohle eine Reinigungsleistung von 78% aufwies. Perlit erreichte eine Reinigungsleistung von 62%.
Die Keimbelastung im Kreislaufsystem der Waschmaschine nimmt nach der Reinigung und UV-Behandlung stetig ab, sodass die Wasserqualität den Anforderungen an Badegewässer entspricht. Die Konzentration der aeroben mesophilen Keime sank von 130’000 KBE/mL auf 1’400 KBE/mL nach der UV-Behandlung. Dies bestätigt die Effektivität der angewandten Reinigungs- und Desinfektionsverfahren. Um den Energieautarkiegrad über ein Jahr zu bestimmen, wurden die gemessenen Werte auf ein Jahr extrapoliert. In der jetzigen Ausführung kann somit ein Autarkiegrad von 30% erzielt werden. Durch den Einsatz zusätzlicher Optimierungsmassnahmen wie die Nutzung von zusätzlichen Solarpanels und einer optimierten Steuerung kann dieser Wert auf 66% erhöht werden. Am Zielstandort in Kapstadt, Südafrika könnte damit ein Autarkiegrad von 86% erreicht werden.
Die gewonnenen Erkenntnisse aus den Experimenten dienen dazu, den energie- und wasserautarken Waschmaschinenbetrieb in Folgeprojekten weiterzuentwickeln und zu optimieren.