Ziel dieser Arbeit Ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Aufbereitung von Schwarzwasser zu einem Toilettenspülwasser, welches allen hygienischen und ästhetischen Anforderungen genügt (Schwarzwasserkreislauf). Zusätzlich sollen die Nährstoffe im Schwarzwasser einer Nutzung zugeführt werden können, anstatt wie bei konventionellen Systemen in einer Kläranlage aufwändig vernichtet zu werden. Im Rahmen dieser Dissertation wurden alle erforderlichen Aufbereitungstechnologien dafür ausgewählt und auf Ihre Eignung hin überprüft. Die generelle technische Machbarkeit sowie das Zusammenspiel der Komponenten wurden anhand einer halbtechnischen Anlage demonstriert, welche eigens für dieses Projekt Im Institut für Abwasserwirtschaft und Gewässerschutz der Technischen Universität Hamburg-Marburg (TUHH) installiert und über einen Zeitraum von ca. 16 Monaten betrieben wurde.Die Untersuchungen lassen vier zentrale Schlüsse zu: Trotz hoher Stickstoffzulauffrachten ist eine stabile biologische Behandlung von Gelb- bzw. Schwarzwasser mit dauerhaft stabiler Nitrifikation möglich. Durch die biologische Aufbereitung lässt sich ein geruchsfreier Ablauf dieses hoch konzentrierten Abwasserteilstroms erreichen. Eine Entfärbung des Mediums war unter den getesteten Verfahren nur durch eine Behandlung mit Ozon bzw. UV-C Bestrahlung (inklusive Strahlung der Wellenlänge von 185 nm) möglich. Keimuntersuchungen belegen, dass durch die verwendeten Aufbereitungsverfahren die hygienischen Anforderungen gewährleistet werden können. Interne Befragungen der Nutzer ergaben ein hohes Maß an Akzeptanz für das System. Mit Hilfe einer Kostenvergleichsrechnung wird die Wirtschaftlichkeit des Schwarzwasserkreislaufs gegenüber dem klassischen End-of-Pipe-System verdeutlicht. Hierbei werden auch Kombinationen mit Verfahren zur Grauwasseraufbereitung untersucht. Abschließend werden Möglichkeiten für zukünftige Verfahrensoptimierungen aufgezeigt und Hinweise für das Up-Scaling und entsprechende Systemanpassungen gegeben.

Objective of this thesis is to develop a system for purification of black water for its reuse as a toilet flush water, which fulfils all hygienic as well as aesthetic needs (black water loop). Additionally the nutrients contained in the black water stream should be reused, instead to be eliminated in a complex process on a waste water treatment plant. Within this dissertation all necessary purification technologies are selected and tested regarding their applicability. The overall technical feasibility as well as the interaction of all components was investigated and proved by operation of a pilot plant, which was constructed at the Institute of Waste Water Management and Water Protection of the Hamburg University of Technology (TUHH). It was operated over a period of time of approximately 16 months duration. These investigations resulted in four basic statements: Despite high nitrogen concentrations in the Inflow a stable biological treatment of black and yellow water with a stable nitrification is possible. Even for this highly concentrated waste water stream the removal of the odour Is possible simply by biological treatment. Among all tested technologies just the treatment by ozone respective by UV-C irradiation (including wavelengths of 185 nm) was successful in colour removal for the investigated circumstances. Control of germs showed that the hygienic needs are completely fulfilled by the selected purification steps. An internal conducted survey led to very good results regarding the user acceptance of the systems. The economic benefits were investigated by a cost comparison of combinations of the black water loop with two different systems for grey water purification on the one and the conventional end-of-pipe system on the other hand. Finally possibilities for future system optimisations are listed as well as hints for the up-scaling and related system adjustments.