Die Membranprozesse Ultrafiltration und Umkehrosmose eignen sich hervorragend zur weitergehenden Aufbereitung von konventionell gereinigtem kommunalem Abwasser. Sie können modular mit weiteren Verfahren kombiniert werden, um definierte Wasserqualitäten für unterschiedliche Nutzungszwecke zu produzieren.

Durch steigenden Wasserbedarf und Nutzungskonkurrenzen rückt „Abwasser“ als alternative Wasserressource weltweit, aber auch lokal, immer weiter in den Betrachtungsrahmen. In MULTI-ReUse wurde anhand einer Fallstudie in Norddeutschland ein Konzept zur Wiederverwendung von gereinigtem kommunalem Abwasser erarbeitet. Zunächst wurde eine modular aufgebaute Verfahrenskette entwickelt, mit der verschiedene Aufbereitungsziele erreicht werden können.

Bei der Auswahl der Verfahren standen neben der modularen Skalierbarkeit die möglichst weitgehende Automatisierbarkeit des Betriebs, die Überwachung der Wasserqualität und der hygienische Schutz der Anwender durch ein Multibarrierenprinzip im Vordergrund.Mit den Verfahrensstufen Flockung (Floc), Ultrafiltration (UF), UV-Desinfektion (UV), chemische Desinfektion (Desi), Umkehrosmose (UO) und Aktivkohlefiltration (GAK) im Pilotmaßstab drei konnten unterschiedliche Wasserqualitäten erzeugt werden:

1. Floc + UF + UV - Qualität 1: partikelfrei, mikrobiologisch einwandfrei und stabil (einfaches Betriebswasser z.B. für Reinigungszwecke)
2. Floc + UF + GAK - Qualität 2: partikelfrei, mikrobiologisch einwandfrei und stabil, weitgehend frei von organischen Mikroverunreinigungen (z. B. zur Bewässerung in der Landwirtschaft)
3. Floc + UF + Desi + UO - Qualität 3: partikelfrei, mikrobiologisch einwandfrei und stabil, teil- oder vollentsalzt, sehr weitgehend frei von organischen Mikroverunreinigungen, mit Desinfektionskapazität für Transport und Verteilung (für Industrieprozesse)

Aufgrund von regionalbedingt hohen Mangankonzentrationen im Kläranlagenablauf wurde Verfahrenskette 2 um eine Tiefenfiltration zur biologisch-katalytischen Manganentfernung erweitert. Die Pilotuntersuchungen wurden außerdem dazu genutzt, Weiterentwicklungen der UO-Membran bzw. UO-Module unter Realbedingungen zu testen.

Im Projektverlauf ließen sich die Anforderungen des Wasserbedarfs für die Fallstudie soweit konkretisieren, dass der Fokus während des Demonstrationsbetriebs auf die Optimierung der Verfahrenskette 3 gelegt wurde. Als wesentliche Ergebnisse sind die Optimierung des UF-Betriebs durch ein gezieltes Flockungsmittel-Coating auf der UF-Membran, die Parametrierung des UF-Betriebs und die Stabilisierung des UO-Betriebs durch Desinfektion mit Monochloramin zu nennen. Die Pilotuntersuchungen dienten des Weiteren als Grundlage für einen Dialog mit potenziellen Anwendern und Behörden sowie für eine multikriterielle Bewertung der Fallstudie.