Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen
Diese Technologien befassen sich mit zentralen Aspekten des SDG 6: Sie erleichtern den Zugang zu sauberem Wasser, verbessern die Wasserqualität und fördern eine effiziente Nutzung von Wasserressourcen. Technologien zur Wasseraufbereitung – darunter auch fortgeschrittene Methoden wie Umkehrosmose, Nanofiltration oder Ultrafiltration – spielen eine wichtige Rolle für die Entfernung von Schadstoffen aus dem Wasser, um es für menschliche Nutzung sicher zu machen und Krankheiten zu verhindern. Werden diese Technologien mit erneuerbaren Energien betrieben, können sie einen zusätzlichen Beitrag zu einem nachhaltigen Wassermanagement leisten, denn dadurch verringert sich die Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Energiequellen und die Umweltauswirkungen werden minimiert.
- Gewinnung von Trinkwasser
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Die Konzepte in diesem Abschnitt befassen sich mit der Sammlung von Trinkwasser aus verschiedenen Quellen, insbesondere Feuchtigkeit, offenen Gewässern, Regenwasser, Schnee und Eis sowie Quellen.
Gewinnung von Trinkwasser aus Luftfeuchtigkeit
Systeme für die Gewinnung von Wasser aus der Luftfeuchtigkeit und für die Trinkwasseraufbereitung des gewonnenen Wassers.
Wassersammelsysteme
Verfahren oder Einrichtungen zum Gewinnen oder Sammeln von Trinkwasser aus Oberflächenwasser, z. B. Flüssen, Teichen, Seen, ….
Gewinnung von Trinkwasser aus offenen Gewässern: Meerwasserentsalzung
Entsalzungsverfahren dienen dazu, Salze, insbesondere Natriumchlorid, aus dem Meerwasser zu entfernen. Dabei werden hauptsächlich Membranen oder thermische Trennverfahren eingesetzt.
Einsatz von Membranen
Zur Meerwasserentsalzung werden häufig halbdurchlässige Membranen genutzt, die Wasser durchlassen und Salze und andere Schadstoffe zurückhalten. Das Verfahren wird häufig durch Druck- oder Konzentrationsunterschiede getrieben.
Umkehrosmose
Auf der Meerwasserseite der halbdurchlässigen Membran wird Druck angewendet, sodass sauberes Wasser durch die Membran fließt.
Vorwärtsosmose
Statt durch Druck wird der Wasserfluss durch die Membran bei diesen Osmoseprozessen durch eine hoch konzentrierte Ziehlösung ausgelöst.
Nanofiltration
Nanofiltration ähnelt der Umkehrosmose, wobei allerdings der Druck geringer ist und keine vollständige Entsalzung stattfindet.
Sonstige
Membrandestillation oder Pervaporation sind wärmegetriebene Verfahren.
Thermische Entsalzung
Sauberes Wasser entsteht durch Verdunstung und anschließende Kondensation des Meerwassers.
Nutzung von Solarenergie
Sonnenlicht wird als Wärmequelle für die Verdunstung genutzt.
Nutzung von Abwärme
Abwärme aus Industrieverfahren oder anderen Quellen wird für die Verdunstung des Meerwassers genutzt.
Sonstige thermische Behandlung
Alle sonstigen Verdunstungs- und Kondensationsverfahren.
Elektrochemische Behandlung
Ein elektrisches Potenzial wird zwischen Elektroden erzeugt und treibt den Transfer von Ionen durch Ionenaustauschmembranen oder auf die Oberfläche der Elektronen an.
Kapazitive Deionisation
Eine elektrische Potenzialdifferenz wird über mehrere Elektroden hinweg angewendet, die in der Regel aus einem hoch porösen Material bestehen und Ionen aus dem aufzubereitenden Wasser absorbieren.
Elektrodeionisation und Elektrodialyse
Elektrodialyse und Elektrodeionisation nutzen Zellstacks mit Elektroden, zwischen denen sich Ionenaustauschermembranen befinden. So entstehen Kammern zur Erzeugung von Strömen mit einer hohen bzw. geringen Ionenkonzentration.
Sonstiges
Alle sonstigen elektrochemischen Prozesse, die zur Entsalzung verwendet werden.
Sonstige Entsalzungsverfahren
Nicht oben erwähnte Verfahren, einschließlich Gefrierverfahren und Sorption.
Trinkwassergewinnung durch Nutzung von Grau- und Schwarzwasser
Aufbereitung von Dusch-, Bad- und Toilettenwasser zur erneuten Nutzung.
Reinigung von Wasser aus Flüssen oder Seen
Verfahren zur Entfernung von Schadstoffen und Mikroorganismen aus Flüssen und Seen.
Membranfiltration
Halbdurchlässige Membranen, die Wasser durchlassen und Salze und andere Schadstoffe zurückhalten, werden zur Entfernung von Schadstoffen und Mikroorganismen genutzt. Das Verfahren wird durch Druckunterschiede getrieben..
Umkehrosmose und Nanofiltration
Halbdurchlässige Membranen mit Poren im (Sub-)Nanometerbereich, die zur Entfernung von Salzen und organischen Substanzen geeignet sind.
Ultrafiltration und Mikrofiltration
Halbdurchlässige Membranen mit Poren im Mikro- oder Nanometerbereich, die zur Entfernung von Mikroorganismen, kleinen Partikeln und größeren organischen Substanzen geeignet sind.
Oxidation
Oxidationsverfahren zur Zersetzung von Schadstoffen oder zur Desinfektion.
Verwendung von Ozon
Verwendung von Ozon (O3) als Oxidans.
Verwendung von Hydrogenperoxid
Verwendung von Hydrogenperoxid (H2O2) als Oxidans.
Ultraviolette Strahlung
Bestrahlung mit ultraviolettem Licht, das eine Wellenlänge von etwa 100 – 400 nm hat.
Erweiterte Oxidation (AOP)
Kombination aus ultravioletter Bestrahlung, Ozon, Hydrogenperoxid und anderen Oxidantien, um hochgradig reaktive Radikale zu schaffen.
Sonstige
Sonstige Oxidationsverfahren
Sorption durch Aktivkohle
Entfernung von Schadstoffen durch Sorption, mit Aktivkohle und ähnlichen kohlebasierten Sorebenten
Regenwassersammlung
Verfahren oder Einrichtungen zum Gewinnen oder Sammeln von Trinkwasser aus Regenwasser.
Gewinnung von Trinkwasser aus Schnee oder Eis
Verfahren oder Einrichtungen zum Gewinnen oder Sammeln von Trinkwasser aus Schnee oder Eis.
Wartung der Brunnen
Wartung der Brunnen, z. B. durch Reinigen, Ausbessern, Wiederherstellen; Aufrechterhalten oder Vergrößern der Kapazität von Brunnen oder wasserführenden Schichten.
Wasserbrunnen
Verfahren oder Einrichtungen zum Gewinnen und Fassen von Wasser durch Brunnenanlagen.
- Abwasser- und Klärschlammaufbereitung
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Dieses technische Gebiet umfasst die biologische Abwasseraufbereitung, die zentralisiert, dezentralisiert und/oder im Satzbetrieb erfolgen kann. Innerhalb des Gebiets ist die erweiterte Entfernung von Phosphor und Stickstoff ein wichtiger Bereich der biologischen Abwasseraufbereitung. Dazu gehört auch die Nutzung/Verwertung des erzeugten Biogases und die biologische, mechanische und/oder thermische Aufbereitung des Klärschlamms.
Außerdem fällt auch die tertiäre Abwasseraufbereitung darunter, wozu Desinfektion und Entfernung von endokrinen Disruptoren, PFAS, Pharmazeutika und anderen Schadstoffen gehören.
Biologische Abwasseraufbereitung
Hierunter fällt die biologische Abwasseraufbereitung, die zentralisiert, dezentralisiert oder im Satzbetrieb erfolgen kann. Ein zentraler Teilbereich der biologischen Abwasseraufbereitung ist die erweiterte Entfernung von Phosphor und Stickstoff, die erforderlich ist, um Überdüngung zu verhindern und die Wasserqualität zu bewahren. Außerdem gehört die Nutzung und Verwertung von Biogas dazu, das während des Aufbereitungsprozesses entsteht; dieses Biogas wird in Energie oder andere wertvolle Produkte umgewandelt.
Kompaktanlagen zur dezentralisierten Aufbereitung
Dabei handelt es sich um kleine Abwasseraufbereitungsanlagen wie z. B. aufgerüstete Klärgruben oder andere Kompaktanlagen, die von kleinen Gemeinden, Hotels oder Einzelhäusern verwendet werden.
Membranbioreaktoren
Membranbioreaktoren sind Systeme für die aerobe oder anaerobe Wasseraufbereitung, wobei das Membranmodul in die aktivierte Schlammlösung (Aufbereitungstank) eingetaucht sein kann.
Sequencing Batch-Reaktoren
Sequencing Batch-Reaktoren sind biologische Aufbereitungsreaktoren, bei denen die einzelnen Aufbereitungsschritte im Satzbetrieb in ein und demselben Tank erfolgen (Füllen, Reagieren, Sedimentieren, Dekantieren).
Erweiterte Stickstoff- und Phosphorabscheidung (Nitrifikation, Denitrifikation, Anammox)
Bei Verfahren für eine erweiterte Stickstoff- und Phosphorentfernung handelt es sich um biologische Verfahren, mit deren Hilfe Stickstoff, Phosphor oder beides durch aerobe, anaerobe oder anoxische Verfahren bzw. Kombinationen davon entfernt werden.
Produktion und Verwertung von Biogas
Durch anaerobe Abwasseraufbereitungsverfahren entsteht Biogas, das aufgefangen und für andere Zwecke genutzt werden kann.
Klärschlammaufbereitung
Zur Aufbereitung des Klärschlamms, der bei der Abwasseraufbereitung entsteht, werden biologische, mechanische und thermische Methoden eingesetzt, um das Volumen und die möglichen Umweltauswirkungen des Schlamms zu reduzieren. So kann er entsorgt oder zu verwertbaren Produkten verarbeitet werden.
Biologische Aufbereitung (Kompostierung, Faulen und Fermentation)
Die biologische Aufbereitung umfasst alle aeroben und anaeroben biologischen Klärschlammaufbereitungsverfahren.
Entwässerung und Trocknung
Die Entwässerung und Trocknung umfasst alle Verfahren, mit denen Wasser aus dem bei der biologischen Abwasseraufbereitung entstandenen Schlamm entfernt wird.
Wärmebehandlung
Die thermische Behandlung umfasst alle Verfahren, die Wärme zur Bearbeitung des Klärschlamms verwenden (thermische Trocknung, Pyrolyse, Feuchtoxidation, thermische Aufbereitung, Pasteurisierung und hydrothermale Karbonisierung).
Verwertung
Verwertungsverfahren sind Verfahren, mit deren Hilfe nützliche Produkte aus Klärschlamm gewonnen werden (Dünger, Betonadditive usw.).
Tertiäre (erweiterte) Abwasseraufbereitung
Die tertiäre Abwasseraufbereitung konzentriert sich auf die Desinfektion und die Entfernung von Schadstoffen, die zunehmend Anlass zur Sorge geben, z. B. endokrine Disruptoren, per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) und Pharmazeutika. So wird sichergestellt, dass das aufbereitete Wasser sicher entsorgt oder erneut genutzt werden kann.
Desinfektion durch ultraviolette Strahlung
Verfahren zur ultravioletten Wasseraufbereitung, bei denen Licht mit einer Wellenlänge von etwa 100 – 400nm verwendet wird.
Filtrationsverfahren
Bei der Wasserfiltration werden Substanzen physisch aus dem Wasser entfernt.
Membranfiltration durch Umkehrosmose
Bei der Umkehrosmose wird Wasser mit Hilfe externen Drucks durch eine halbdurchlässige Membran mit Poren von etwa 1 Nanometer gedrückt.
Membranfiltration durch Nanofiltration
Bei Nanofiltrationsverfahren läuft Wasser durch eine halbdurchlässige Membran mit Poren von etwa 1 – 10 Nanometer.
Membranfiltration durch Mikrofiltration
Bei Mikrofiltrationsverfahren läuft Wasser durch eine halbdurchlässige Membran mit Poren von etwa 0,1 – 10 Mikrometer.
Membranfiltration durch Großfilteranlagen
In Großfilteranlagen werden große Mengen an industriellem Abwasser durch einen Filter geleitet, um Feststoffe zu entfernen. Es handelt sich häufig um die erste Aufbereitungsphase von mehreren.
Sonstige
Alle sonstigen Filterarten
Entfernung von Spurenstoffen
Spurenstoffe sind persistente organische Verschmutzungsstoffe, die in kleinen Mengen vorhanden sind. Dazu gehören unter anderem Waschmittel, endokrine Disruptoren, Pflanzenschutzmittel, polyaromatische Kohlenwasserstoffe und Organohalogene wie PFAS.
Oxidationsverfahren
Oxidationsverfahren sind Verfahren, bei denen Spurenstoffe chemisch in Gegenwart eines starken Oxidans wie Ozon oder Hydrogenperoxid in eines oder mehr harmlose Produkte zersetzt werden.
Sorptionsverfahren
Sorptionsverfahren sind Verfahren, bei denen der Spurenstoff durch ein in der Regel solides Sorbens abgeschieden wird. Der Spurenstoff kann auf verschiedene Arten abgeschieden werden, z. B. durch chemische Sorption oder Komplexierung.
- Effiziente Wasseraufbereitung
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"Effiziente Wasseraufbereitung" bezieht sich auf den Einsatz erneuerbarer Energien in der Wasseraufbereitung, auf energieeffiziente Verfahren für die Wasseraufbereitung oder auf die Optimierung von Wasseraufbereitungsverfahren mit Hilfe fortgeschrittener Steuerungsstrategien und Datenanalysen.
Dazu gehört z. B. der Einsatz von Fotovoltaikmodulen oder Windturbinen als autonome Stromquelle für mobile Wasseraufbereitungsanlagen. Solche mobilen Wasseraufbereitungsanlagen können für die Abwasserreinigung oder für die Trinkwassererzeugung aus Meerwasser verwendet werden und sind typischerweise auf einem Anhänger oder einem Wasserfahrzeug montiert.
Energierückgewinnung bezieht sich auf Anwendungen, bei denen die für die Wasseraufbereitung benötigte Energie zurückgewonnen wird, z. B. durch Druckrückgewinnungsgeräte bei Umkehrosmose.
Die Optimierung von Wasseraufbereitungsverfahren mit Hilfe moderner Steuerungsstrategien und Datenanalyse fällt ebenfalls in diesen Abschnitt. Dazu gehört der Einsatz von künstlicher Intelligenz, neuronalen Netzen usw. für eine effizientere Automatisierung und Steuerung der Wasseraufbereitung.
Erneuerbare Energiequellen und Energieeffizienz
Einsatz von erneuerbaren Energiequellen zur Wasseraufbereitung, vor allem in mobilen Anwendungen wie z. B. tragbaren Geräten.
Nutzung von Solarenergie; Photovoltaik
Stromerzeugung durch Solarenergie, z. B. durch Photovoltaikmodule.
Nutzung von Windenergie
Stromerzeugung durch Windenergie, z. B. durch Windturbinen.
Nutzung von Wellenenergie
Stromerzeugung durch Wellenkraftwerke.
Wasserkraft
Stromerzeugung durch Wasserkraft, z. B. durch Turbinen.
Energierückgewinnung
Rückgewinnung von Energie aus Wasseraufbereitungsverfahren.
Automatisierungs- und Steuerungstechnologien
Control processes specific to water treatment.
Künstliche Intelligenz, neuronale Netze, Algorithmen, Internet der Dinge
Nutzung von künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen, besonderen Algorithmen für die Steuerung von Wasseraufbereitungsverfahren.
Konventionelle Steuerungs- und Automatisierungstechnologien
Alle sonstigen Steuerungstechnologien zur Automatisierung von Wasseraufbereitungsverfahren.
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Sonstige Technologien
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Dieses technische Gebiet umfasst Methoden und Geräte zur Verhinderung von und Säuberung nach Ölaustritten sowie von Mikroplastik, was zum Gewässerschutz dient.
Verhinderung oder Abmilderung von Oberflächenwasserverschmutzung
Natürliche Gewässer wie Flüsse, Seen, Meere und Ozeane sind anfällig. Zu ihrem Schutz muss entweder der Eintritt unerwünschter Substanzen in den Wasserkörper verhindert oder es müssen unerwünschte Substanzen aus dem Wasserkörper entfernt werden.
Verhinderung von und Entfernung von Ölaustritten
Als Ölaustritt wird nicht nur der Austritt von Öl, sondern der Austritt aller fettigen oder öligen Substanzen oder ähnlichen aufschwimmenden Stoffe bezeichnet. Sie können durch verschiedene Geräte entfernt werden, z. B. Fettabscheider, Öl-Wasser-Separatoren, Ölskimmer.
Verhinderung und Entfernung von Mikroplastik
Als Mikroplastik werden Plastikpartikel mit einem Durchmesser von weniger als 5mm bezeichnet. Sie stammen aus vielen verschiedenen Quellen, darunter Kosmetika, Bekleidung und Lebensmittelverpackungen.
Verhinderung von Algenwachstum
Übermäßiges Algenwachstum muss verhindert werden, damit ein Ökosystem in optimalem Zustand erhalten bleibt. Wenn die Algenkonzentration zu hoch ist, dringt nicht genügend Sonnenlicht zu anderen Organismen vor, wodurch der Sauerstoffgehalt des Wassers sinkt. Zudem können andere Lebensformen durch ausgeschiedene Toxine Schaden nehmen.
Aufbereitung von Ballastwasser
Aufbereitung von Ballastwasser oder Bilgenwasser von Fracht- und Personenschiffen und Booten. Dies geschieht vor allem, um die Ausbreitung invasiver exotischer Arten zu verhindern.
- Gewässerschutz; Effiziente Wasserversorgung und -nutzung
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Dieser Bereich umfasst Wassersparlösungen wie effiziente Bewässerungsmethoden und -geräte sowie intelligente Lösungen für die Bewässerungssteuerung in der Landwirtschaft sowie in kleinen und kommunalen Strukturen.
Dazu gehören auch Wassersparlösungen im Alltag, z. B. im Bad.
Auch der Schutz der Wasserressourcen gehört hierher, z. B. Schutz von Flüssen, Installation von Salzwasserbarrieren und Schutz der Wasserreserven durch Verringerung bzw. Entdeckung von Versickerungsverlusten.
Effiziente Bewässerung
Bewässerungssteuerung in der Landwirtschaft und in den Kommunen.
Bewässerungsarrangements – Anbau in Gefäßen, Spalieren oder Gewächshäusern
Bewässerung in geschlossenen Anbaustrukturen im Gegensatz zum offenen Feld.
Bewässerung von Gärten, Feldern, Sportanlagen oder ähnlichen Anlagen durch Tropfen-, Sprinkler- oder Sprühbewässerung
Bewässerungsverfahren in bebautem Umfeld …
Bewässerungssteuerung auf offenem Feld
Bewässerungssteuerung in der Landwirtschaft, z. B. auf Feldern.
Verringerung und Entdeckung von Versickerungsverlusten
Die Verringerung bzw. Entdeckung von Versickerungsverlusten umfasst auch Leitungsbauteile, die ein Platzen von Leitungen durch Frostschäden verhindern, sowie Tanks für die Wasserversorgung, Hydranten und Versorgungsleitungen.
Schutz von Wasserressourcen
Noch vor dem Schutz vor Wasserverschmutzung bzw. Maßnahmen zu deren Abmilderung ist es sinnvoll, in den Gewässerschutz von Anfang an zu investieren. Die folgenden Suchabfragen beziehen sich auf entsprechende Methoden.
Flussrenaturierung
Schutz und Renaturierung von Flüssen und Flussufern.
Barrieren gegen das Eindringen von Salzwasser
Verfahren und Systeme zur Überwachung und Vermeidung des Eindringens von Salz- (Meer-)wasser in Süßwasser.
Auffüllen von Aquiferen
Grundwasserreserven werden künstlich durch zusätzliches Wasser aufgefüllt.
Maßnahmen gegen eine unbefugte Nutzung von Trinkwasserressourcen
Hydranten und Pumpanlagen in Brunnen, einschließlich Maßnahmen zum Schutz z. B. gegen Vandalismus oder Beschädigung.
Wasserspartechniken auf Nutzerebene
Nicht nur die Wasseranbieter müssen innovativ werden – Wasser sparen beginnt auf der Ebene der einzelnen Nutzer. An dieser Stelle bieten die Suchabfragen der Plattform Einblicke in die Technologien, die zum Wassersparen auf der Ebene der Endnutzer bestehen – also jedes einzelnen.
Rezirkulation von noch nicht gezapftem Trinkwasser
Trinkwasser, das bereits gezapft wurde, aber immer noch Trinkwasserqualität hat, wird wieder genutzt oder rezirkuliert.
Rezirkulation von noch nicht gezapftem Trinkwasser
Trinkwasser wird in einem sicheren Umwelt zirkuliert, bevor es gezapft wird, um kein Warmwasser zu verschwenden, das "noch nicht warm genug" ist, also die gewünschte Warmwassertemperatur noch nicht erreicht hat.
Wasserspararmaturen
Armaturen werden mit einem Sprudler versehen, der den Wasserfluss mit Luft anreichert. Dadurch wird das verbrauchte Wasservolumen reduziert. So wird auch der Wasserdruck gemindert; Geräte zur Minderung des Wasserdurchflusses und Anti-Tropf-Einrichtungen werden ebenfalls berücksichtigt.
Wassersparende Toilettenspülungen
Wasser kann auch dort effizient gespart werden, wo man es kaum bemerkt: auf der Toilette.
Zwei-Mengen-Toilettenspülungen
Nutzer können durch Zwei-Mengen-Spülungen Wasser sparen; dabei wird je nach Bedarf mit weniger bzw. mehr Wasser gespült.
Niedrigspültoiletten
Noch mehr Spülwasser kann durch spezielle Spülsysteme eingespart werden, die bis zu 4 Liter Wasser benötigen. Solche Toiletten werden auch als Niedrigspültoiletten bezeichnet.
Nutzung von Grauwasser
Leicht verschmutztes Haushaltswasser kann für andere Zwecke (nicht als Trinkwasser) wiederverwendet werden; es ist nicht mehr ganz sauber, aber immer noch brauchbar.
Nutzung von Bad- und Duschwasser
Systeme, die Grauwasser aus Haushaltsgeräten erneut nutzen und/oder rezirkulieren.
Nutzung von Regenwasser
Systeme, die Grauwasser aus Regenwasser erneut nutzen und/oder rezirkulieren.
Grauwasser zur Toilettenspülung
Systeme, die Grauwasser aus dem Haushalt oder aus Regenwasser zur Toilettenspülung nutzen.
Sonstige Aspekte, z. B. Heizung
Systeme, die Energie aus (noch warmem) Grauwasser zurückgewinnen, z. B. aus Duschwasser.