Eine chemikalienverbrauchsfreie Reinigung des Abwassers mit anschließender Kreislaufführung ist das Thema im Forschungsverbundprojekt NERA, das aufgrund der Wasserknappheit immer mehr in den Fokus rückt.
Im letzten Newsletter wurde berichtet, dass durch die Veränderung von verschiedenen Parametern der Energieverbrauch für eine elektrochemische Reinigung des Abwassers und damit auch die Entfernung der Metalle deutlich von etwa 8,5 kWh/m3 auf ca. 1,5 kWh/m3 verringert werden konnte. Beigetragen haben hierzu auch eine Material- und Reaktorentwicklung. Abbildung 1 zeigt beispielhaft eine drehende Kathode, an der die Metalle ablagerungsfrei gefällt werden.
Abbildung 1: Drehende Kathodenscheibe (Quelle: CUTEC)
Für Abwässer, die neben Schwermetallen auch Phosphate enthalten, wurde das Verfahren weiterentwickelt, indem der Fällungsprozess zweistufig ausgeführt wird und phosphatarme Metalle und schwermetallarme Phosphate separat voneinander ausgefällt und zurückgewonnen wurden.
Der Energieverbrauch der zweistufigen Elektrolysebehandlung ist gegenüber der einstufigen Behandlung nicht gestiegen und beträgt nach wie vor etwa 1,5 kWh/m3. Für die Phosphatfällung werden allerdings zusätzlich Fällungschemikalien erforderlich.
Eine „chemikalienverbrauchsfreie“ Alternative wurde entwickelt mittels Zugabe von Umkehrosmosekonzentrat. Dieses fällt bei der Aufbereitung des ins Werk kommenden Rohwassers an und enthält ausreichend Calcium- und Magnesiumionen für eine Phosphatfällung. Wird dieses Konzentrat mit einem entsprechenden stöchiometrischen Molverhältnis zum Abwasser zugegeben, werden die Phosphate zuverlässig zu mehr als 90 % aus dem Abwasser entfernt.
Alternativ kann das als Abwasser anfallende Umkehrosmose-Konzentrat separat im einstufigen elektrochemischen Prozess behandelt werden, um sämtliche „Härtebildner“ auf gleiche Weise wie Schwermetalle zu entfernen. Dies ermöglicht eine erneute Behandlung mittels Umkehrosmose ohne Scaling-Risiken, wodurch sich die Wasserausbeute deutlich erhöhen ließe.
