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Was ist Abwasser?

Häusliches Schmutzwasser besteht aus Schwarzwasser (WC) und Grauwasser (Rest).

Schwarzwasser ist das Toilettenspülwasser - das Ablaufwasser aus Wasserspültoiletten (WC), es besteht aus Fäkalien (Urin + Fäzes) und dem Spülwasser.
Grauwasser ist das restliche Abwasser aus Küche und Bad.
Schmutzwasser ist die Vermischung (Summe) von Schwarzwasser und Grauwasser.

Zusammensetzung von Schmutzwasser, Herkunft der Mengen und Inhaltstoffe

Die Schmutzwassermenge beträgt 90 - 150 Liter je Einwohner am Tag [L/E*d]. Darin sind 1,2% Urin (1,4 L/E*d) und 0,1% Fäzes (140 g/E*d) enthalten.
Die 1,3% Fäkalien werden im WC mit der 20-fachen Wassermenge weggespült und mit der doppelten Menge Grauwasser vermischt. Damit entsteht das Stoffgemisch Schmutzwasser.

Über die Hälfte der organischen Inhaltsstoffe gelangen aus einem Tausendstel des Gesamtvolumens - Fäzes - in das Schmutzwasser.

Die Entfernung der organischen Stoffe wird als vollbiologische Reinigung (2. Reinigungsstufe) bezeichnet. Dies ist Kläranlagenstandard und Minimalreinigung. Die organischen Bestandteile werden durch Mikroorganismen ab- und umgebaut. Der energieaufwendige Eintrag von Luft in das Schmutzwasser ist zur Sauerstoffversorgung der Organismen notwendig. Dabei wird ein Teil als CO2 in die Atmosphäre abgegeben. Es entsteht Klärschlamm, dieser wird in Deutschland überwiegend verbrannt, auch nachdem er in einer Biogasanlage zur Methanerzeugung genutzt wurde. Der Methanertrag ist vergleichsweise gering, die Verbrennung erfordert zusätzliche Energie. Eine direkte Nutzung von Schmutzwasser zur Biogaserzeugung ist durch den hohen Wasseranteil nicht möglich.

Da die Kohlenstoffverbindungen überwiegend den Fäzes entstammen, bietet es sich an diese geringen Mengen (60 L/E*a) direkt zu nutzen, zur Biogas-, Kompost- oder Biokohleproduktion. Der Aufwand der Abwasserbehandlung würde verringert und Gewinn aus der Nutzung der Fäzes entstehen.

Etwa 90% des im Schmutzwasser enthaltenen Stickstoffs entstammen dem Schwarzwasser, davon ca. 80% den geringen Mengen Urin.
Die Nährstoffentfernung (3. Reinigungsstufe) wird generell für große Kläranlagen und bei Einleitung in sensible Gewässer gefordert.

Die Stickstoffentfernung erfordert einen weiteren hohen Energieeinsatz in der Kläranlage. Stickstoff wird aus dem Abwasser in die Atmosphäre ausgegast.
Bei der Stickstoffdüngergewinnung wird mit hohem Energieaufwand Stickstoff aus der Atmosphäre gewonnen.
Würde der Urin abgetrennt, entfiele der Energieaufwand bei der Abwasserbehandlung und durch die Nutzung des Urinstickstoffs würde sich der Energieaufwand für die Düngerproduktion zusätzlich verringern.

Etwa 75% des Phosphors gelangen aus den Fäkalien über das WC in das Schmutzwasser. Davon kommen 50% aus dem Urin und 25% aus den Fäzes.
Die Nährstoffentfernung (3. Reinigungsstufe) wird für große Kläranlagen und bei Einleitung in sensible Gewässer gefordert.

Phosphor ist ein begrenzt verfügbarer, essentieller Pflanzennährstoff - ohne Phosphor kein Pflanzenwachstum. Die abbaubaren Phosphatvorkommen gehen zur Neige.
Gewässer reagieren auf Phosphor besonders sensibel, da dieser Nährstoff meistens limitierend vorliegt - das Wachstum von Algen wird durch Phosphor begrenzt. Geringe Mengen erhöhen die Algenbildung und die Eutrophierung. Da im Urin der meiste Phosphor enthalten ist, sind klare Seen durch urinieren im Wasser (durch fehlende Toiletten) stark gefährdet.

Fäkalkeime gelangen fast ausschließlich über die Fäkalien und das WC in das Schmutzwasser. Diese entstammen den 0,1 Vol.% Fäzes im Schmutzwasser. Urin ist prinzipiell keimfrei.
Die Hygienisierung (4. Reinigungsstufe) wird in Ausnahmefällen bei Einleitung in Gewässer mit besonderen Nutzungsanforderungen, wie Badegewässer durchgeführt. Die hygienische Beschaffenheit der meisten Kläranlagenabläufe ohne 4. Reinigungsstufe ist unzureichend und kritisch. Durch Nachrüstung wird dies in Zukunft zu steigenden Behandlungskosten führen.
Die Belastung mit pathogenen Fäkalkeimen würde durch die Abtrennung der Fäzes entscheidend sinken.

Arzneimittelreste gelangen fast ausschließlich über die Fäkalien und das WC in das Schmutzwasser. Sie entstammen Urin und Fäzes.
Die Entfernung der Arzneimittelreste (5. Reinigungsstufe) wird in wenigen Ausnahmefällen durchgeführt, die Kosten sind hoch, die Entfernung von allen Arzneimittelgruppen wird kaum möglich sein. Durch Nachrüstung wird dies in Zukunft zu steigenden Behandlungskosten führen.
Die Belastung mit Arzneimittelresten würde durch die Abtrennung der Fäkalien entscheidend sinken.

Körperpflegemittel, Tenside als kritische Stoffgruppe, sind im Küchen- und Badabwasser (Grauwasser) enthalten.