Neue Managementlösungen
Verbesserung der Behandlungssysteme
Die Entwicklung innovativer Technologien und Verbesserungen konventioneller Systeme bieten verbesserte Methoden zur Abwasserbehandlung. Einige dieser neuen Managementstrategien zielen darauf ab, die Behandlungseffizienz zu erhöhen, die Qualität des Abwassers zu verbessern oder Gewinn aus einer wertvollen Ressource zu erzielen, die aus Abwasser gewonnen wird.
Verbesserung der septischen Systeme
Die weit verbreitete Verwendung von septischen Systemen hat zur Entwicklung einer Vielzahl von Modifikationen geführt, die auf einzigartige Behandlungsbedürfnisse eingehen. Diese zusätzlichen Behandlungsschritte sorgen dafür, dass das Abwasser, das in die Umwelt gelangt, sauberer ist. Da diese Systeme in der Regel mit Brunnen als Trinkwasserquelle gepaart sind, verbessert dies auch die Trinkwasserqualität.
Kammerseptische Systeme
Ein Kammersystem ist eine Alternative zur herkömmlichen Kies-/Stein-Klärgrube, die einfacher zu bauen ist. Das Drainfield besteht aus einer Reihe von geschlossenen Kammern, die von Erde umgeben sind. Abwasser fließt durch die Klärgrube und dann in die Kammern, wo Mikroben im Boden helfen, Krankheitserreger zu entfernen.
Kammer septisches System. Quelle: US-EPA
Cluster septische Systeme
Eine Cluster- oder kommunale Kläranlage erhöht die Effizienz der Abwasserbehandlung, indem sie das Abwasser einer Häusergruppe zusammenführt. Jedes Haus verfügt über eine eigene Klärgrube für die Erstbehandlung. Das Abwasser kommt zusammen und fließt durch ein gemeinsames Abflussfeld. Diese Systeme funktionieren am besten in ländlichen, wachsenden Gemeinden mit Häusern nahe beieinander.
Cluster septisches System. Quelle: US-EPA
Nährstoffreduzierende septische Systeme
Die Reduzierung der Nährstofffrachten in lokalen Gewässern hat bei der Entwicklung verbesserter Abwasserbehandlungssysteme hohe Priorität. Neue Technologien für Kläranlagen erhöhen die Kapazität zur Nährstoffentfernung aus dem Abwasser vor der Einleitung. Diese Systemverbesserungen werden immer häufiger und an einigen besonders eutrophierungsgefährdeten Orten sogar erforderlich. Sandfilter, wie in der Abbildung unten gezeigt, sorgen für eine hohe Nährstoffentfernung. Sie sind teurer als herkömmliche Systeme, können aber dazu beitragen, den Nährstoffgehalt in nahegelegenen Gewässern zu verringern.
Kläranlage mit Sandfilter. Quelle: US-EPA
Aerobe Behandlungseinheiten
Aerobe Behandlungseinheit. Quelle: US-EPA
An Orten mit aquatischen Ökosystemen, die besonders empfindlich auf Nährstoffbelastungen reagieren, bieten aerobe Behandlungseinheiten eine kleinräumige Version der Behandlungen, die in zentralen Kläranlagen verwendet werden. Die Zugabe von Sauerstoff erhöht die bakterielle Aktivität, um den Nährstoffgehalt zu reduzieren. Einige Systeme verfügen über zusätzliche Behandlungstanks mit einer Desinfektionsstufe zur Entfernung von Krankheitserregern.
Ressourcenwiederherstellung
Ressourcenrückgewinnung bezieht sich auf die Gewinnung und Wiederverwendung von Wasser und Feststoffen aus menschlichen Abfällen. Einige Strategien zur Ressourcenwiederherstellung umfassen:
- Süßwasserrückgewinnung für die Bewässerung und andere nicht trinkbare Zwecke, wodurch auch der Wasserverbrauch für zukünftige sanitäre Einrichtungen und Behandlungen reduziert werden kann
- Biosolids Wird verwendet, um dem Boden als Dünger zuzusetzen, wenn er nach geeigneten Standards behandelt wird (z. Schleife Biosolids Seattle, USA, das Mikroben und Wärme für die Verdauung verwendet, um ein Produkt für Gärten und Wälder zu entwickeln)
- Mikrofiltration, Umkehrosmose, und UV (benutzt von Grundwassernachfüllsystem des Orange County Water Districtfür Trinkwasser in Los Angeles, USA)
- Biogaserzeugung durch anaerobe Gärung und Methanabscheidung - häufig in großen Kläranlagen eingesetzt, um Ressourcen zurückzugewinnen, Biosolide zu behandeln und Treibhausgasemissionen zu verringern
Die Ressourcenrückgewinnung gewinnt als Lösung sowohl für kleine, dezentrale Systeme als auch für große, zentrale Kläranlagen an Bedeutung. Zu den Vorteilen von Ressourcenwiederherstellungsstrategien gehören:
- Entfernung von Nährstoffen und Schadstoffen, die für die Gesundheit von Mensch und Meer gefährlich sind.
- Aus Abfällen wertvolle Ressourcen zurückgewinnen.
- Kann als Sanitärsystem eingesetzt werden, wo es noch keines gab oder ein veraltetes Behandlungssystem verbessern/ersetzen.
Im Folgenden werden zwei Vorgänge ausführlicher vorgestellt, die Beispiele für Innovationen auf Containerbasis und auf kommunaler Ebene enthalten.
SOIL
In Haiti hat die Nichtregierungsorganisation BODEN (Nachhaltige organische integrierte Lebensgrundlagen) setzt Ressourcenrückgewinnungstechnologie ein, um Container-basierte Hygiene bereitzustellen. Dieses System bietet Menschen ohne Zugang sicher Toiletten und bietet eine Lösung gegen Verschmutzung und Erosion. Toiletten leiten Urin um und isolieren feste Abfälle zur wöchentlichen Sammlung.
Illustration des auf SOIL-Containern basierenden Sanierungs- und Ressourcenrückgewinnungsprozesses. Quelle: BODEN
SOIL sammelt und transportiert Abfälle zu einer Kompostieranlage, wo sie nach den von der Weltgesundheitsorganisation festgelegten Standards behandelt werden. Der fertige Dünger wird an Landwirte verkauft, um ihre Ernteerträge zu steigern und die Erosion zu reduzieren.
Janicki Bioenergie
Im Idealfall schafft die Ressourcenrückgewinnung Wert aus Abfall durch ein vollständig geschlossenes Kreislaufsystem, wie am Beispiel des Janicki Omni-Prozessors. Der Omni-Prozessor nimmt menschlichen Abfall und Müll auf und wandelt ihn in Strom und sauberes Trinkwasser um. Es funktioniert wie ein Dampfkraftwerk, eine Verbrennungsanlage und eine Wasserfilteranlage in einem. Obwohl es sich noch immer um einen Prototyp in Dakar, Senegal, handelt, demonstriert das System das Potenzial, die Betriebskosten (da es seine eigene Energie zum Betrieb erzeugt) und die natürlichen Ressourcen (da Abwasser und Müll kostenlos sind) auszugleichen. Angesichts der hohen Anschaffungskosten für den Bau dieses Systems ist der Omni Processor ein potenzieller Ersatz für große Kläranlagen in Städten auf der ganzen Welt.
Janicki Omni-Prozessor. Quelle: Janicki Bioenergie
Naturbasierte Lösungen
Natürliche Aufbereitungsprozesse verwenden Pflanzen und Mikroben, um Schadstoffe in kontaminiertem Wasser abzubauen, zu absorbieren, einzuschließen und/oder mit Sauerstoff anzureichern, während es sich durch die Umwelt bewegt. Diese natürlichen Prozesse fangen und filtern effektiv kontaminiertes Oberflächen- und Grundwasser, einschließlich verschmutzten Abflusses durch Regenfälle, bevor es in den Ozean eingeleitet wird.
Chancen und Vorteile von naturbasierten Lösungen. Quelle: IUCN Wasser
Naturbasierte Lösungen umfassen konstruierte Feuchtgebiete, Biosale, Aktivkohlelagerstätten, Siedlungsteiche, Uferpufferzonen und mehr. Kritiker naturbasierter Lösungen behaupten, dass sie möglicherweise keine angemessene Behandlung und Entfernung von Krankheitserregern bieten. Eine wirksame Strategie zur Verbesserung der Entfernung von Krankheitserregern besteht jedoch darin, sicherzustellen, dass das System eine erweiterte Interaktion mit Sauerstoff und Mikroben bietet, indem die Flussraten verlangsamt und die naturbasierten Lösungen mit zusätzlichen Behandlungsschritten aus einem zentralen oder dezentralen System gekoppelt werden. Diese Strategien haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie Lebensraum zur Unterstützung der biologischen Vielfalt bieten, die Erholung (einschließlich Fischerei und Tourismus) unterstützen und ästhetische Vorteile gegenüber anderen Behandlungstechnologien haben.
Sehen Sie sich diese beiden Beispiele an, um einen genaueren Blick auf natürliche Behandlungsprozesse zu werfen:
- Grüne Infrastruktur wurde verwendet, um die Ableitung von Klärgruben zusätzlich zu behandeln, die Entfernung von Verunreinigungen zu verbessern und die Menge des eintretenden Abwassers erheblich zu reduzieren Guánica-Bucht, Puerto Rico.
- Biokohle (aus organischem Material hergestellte Holzkohle) und Vetivergras wurden zum Erosionsschutz und zur Entfernung von Nährstoffen in Amerikanischen Samoa-Inseln.
Einstellungsvorschriften
Gesetzliche Inkonsistenzen innerhalb und zwischen Gemeinden, Städten, Staaten und Nationen stellen eine komplexe Herausforderung für das Abwassermanagement dar. Es sollten regelmäßige Überwachungen und die Festlegung lokaler Schwellenwerte für Schadstoffe im Abwasser durchgeführt werden, um zu erkennen, wann Verschmutzungsereignisse auftreten. Mit definierten Schwellenwerten können Gemeinden besser bestimmen, wann bestimmte Maßnahmen ergriffen werden sollten, z. Die meisten bestehenden Behandlungsstandards und/oder Abwasserverordnungen stammen aus gemäßigten Regionen, aber diese Standards können als Modell verwendet werden, um Standards für die Überwachung und Interventionen in tropischen Zonen festzulegen. Auch wenn Vorschriften möglicherweise nicht in den Arbeitsbereich der Meeresmanager fallen, können die als Teil der Vorschriften in anderen Ländern entwickelten Instrumente dabei helfen, die Überwachungspläne und Schwellenwerte zur Bekämpfung der Abwasserverschmutzung zu leiten. Entdecken Sie die Seiten 22-28 von Ein Leitfaden für Praktiker zur Verschmutzung des Ozeanabwassers um mehr über bestehende Rahmenbedingungen auf regionaler und Länderebene sowie über verschiedene Kategorien zu erfahren, die für relevante Vorschriften und Kodizes zu berücksichtigen sind.
Die US-Umweltschutzbehörde EPA hat mehrere Instrumente eingeführt, um Schadstoffgrenzwerte für Gewässer und Wasserlebewesen festzulegen. Ein häufig verwendetes Schwellenwertinstrument ist eine maximale tägliche Gesamtfracht oder TMDL, die die Menge eines bestimmten Schadstoffs begrenzt, die in einen Wasserkörper gelangen darf. Dies ist besonders effektiv bei Abwasserverunreinigungen, die von Nichtpunktquellen. TMDLs befassen sich eher mit der Menge der Verunreinigungen, die in ein Gewässer gelangen, als mit deren Quelle (n). Einige der zusätzliche EPA-Tools Nährstoffdatenschichten einschließen (NPDAT), ein Programm zur Modellierung der Wasserqualität (WESPE) und ein diagnostisches Instrument für biologische Beeinträchtigungen (CADDIS).
Gradient des biologischen Zustands
Gradient des biologischen Zustands
Ein aufstrebendes Regulierungsinstrument der US Coral Reef Task Force ist der Biological Condition Gradient (BCG), der auf Wasserqualitätskriterien basiert, die für Riffumgebungen spezifisch sind. Der BCG wurde ursprünglich als Rahmen entwickelt, um die Auswirkungen verschiedener Stressoren auf Süßwasserumgebungen zu interpretieren. Mit neuen Leitlinien speziell für Korallenriff-Ökosysteme kann die BCG Managern dabei helfen, einen Stressgradienten anhand von für ihr Gebiet relevanten Arten zu erstellen: Korallen, Schwämme, Fische, Algen oder Pflanzen. Dieser Gradient sollte die biologische Reaktion beschreiben, wenn die Stressoren von minimal auf schwer ansteigen. Stufe eins stellt den einheimischen Zustand dar und sollte die Population unter normalen Umständen beschreiben. Bei Korallen kann dies das Verhältnis von Arten, von denen bekannt ist, dass sie empfindlich auf Stress reagieren, im Vergleich zu Arten umfassen, die toleranter sind. Mit zunehmendem Spannungsgradient kann sich dieses Gleichgewicht ändern. Das Tool kann in Verbindung mit Beispielen aus Forschungsprojekten Managern dabei helfen, einen Ausgangswert zu definieren und im Laufe der Zeit Daten zu Umweltverschmutzung und Ökosystemen zusammenzustellen. Diese Informationen können verwendet werden, um die Auswirkungen der Verschmutzung auf Ökosysteme zu verstehen und die Auswirkungen einer zukünftigen Verschmutzung oder langfristigen Exposition auf Riffsysteme vorherzusagen.
Australiens Nationale Strategie für das Wasserqualitätsmanagement
Goldküste, Australien. Foto © Marian Frew/TNC Fotowettbewerb 2019
Ein weiterer Leitfaden, der bei der Entwicklung von Vorschriften oder Schwellenwerten als Referenz dienen kann, ist Australiens Nationale Strategie für das Wasserqualitätsmanagement. Diese Strategie wurde entwickelt, um eine Kontamination von Gewässern bei der Einleitung von Wasser aus Kläranlagen zu vermeiden. Während die Behandlungsstandards für in Küstengewässer eingeleitetes Abwasser lokal festgelegt werden, fördern diese nationalen Richtlinien die Überwachung der Wasserqualität in mehreren Schritten während des Behandlungsprozesses, um sicherzustellen, dass die Schadstoffe entfernt werden. Das Dokument identifiziert Wasserkörper, die aufgrund langsamerer Verdünnungsraten besonders anfällig für Kontaminationen sind, wie Buchten und Ästuare, bei denen eine (mindestens) Zweitbehandlung und oft eine zusätzliche Nährstoffentfernung zum Schutz der Ökosysteme erforderlich sind.
Australiens National Outfall Database
Australiens National Outfall Database Karte
Um die Überwachung und das Management zu unterstützen, bildet die National Outfall Database die Menge der Einleitungen zu Outfalls in ganz Australien ab und berichtet über die versorgten Populationen, die Arten der Behandlungen und die verschiedenen Schadstoffkonzentrationen. Abwasserbewirtschaftungsstrategien in Australien werden zunehmend auf den Meeresschutz ausgerichtet, am Beispiel der Modernisierung der Kläranlage der Cleaser Seas Alliance in Cairns.
Diese Datenbank gibt monatliche Durchschnittswerte verschiedener Schadstoffe an, einschließlich pH-Wert, Gesamtmenge an gelösten Feststoffen, Stickstoff, Phosphor und E. coli. Manager können sehen, welche Standorte in ganz Australien gemessen werden und welcher Wertebereich an jedem Standort normal ist.
Abwasserverbände
Regionale Verbände sind wichtige Partner, um Manager mit Regulierungsbehörden und Versorgungsunternehmen zu verbinden. Organisationen wie die Karibischer Wasser- und Abwasserverband, der Pacific Water and Wastewater AssociationUnd der Pacific Water & Wastes Association sind wertvolle Ressourcen für Manager, die sich mit den für sie geltenden regulatorischen Anforderungen auseinandersetzen und auf Daten, Tools und andere Ressourcen zugreifen möchten.
Systemtauglichkeit
Die folgende Tabelle enthält einige Überlegungen zur Entscheidungsfindung im System auf der Grundlage des Abwassers, der Vorschriften und der Empfangsumgebung. Derzeit fehlen Instrumente, die soziale, gesundheitliche und ökologische Kriterien bei der Bestimmung der am besten geeigneten Hygienemaßnahmen berücksichtigen. Bei der Entwicklung zukünftiger Instrumente ist es wichtig, Einblicke in den Behandlungsgrad und die effektivsten Technologien zum Schutz des Ozeans zu erhalten.
Das obige Schema enthält Einzelheiten zu Überlegungen, die integrierte Tools zur Unterstützung der Entscheidung über die Systemeignung umfassen können, um Gesundheit, Ökosysteme, Ressourcen, Wirksamkeit, Akzeptanz und Nachhaltigkeit zu berücksichtigen. Quelle: Nach US EPA
Das Küstengebiet von Massachusetts steht seit Jahrzehnten vor Herausforderungen im Zusammenhang mit der Nährstoffbelastung im Zusammenhang mit der Abwasserverschmutzung. Als Reaktion darauf hat die Cape Cod-Kommission eine interaktive Website mit Sanitärtechnologien zusammengestellt. Technologie-Matrix. Dieses Tool beschreibt die Attribute und Mängel verschiedener Technologien, die sie in unterschiedlichen Kontexten geeignet machen. Besonderes Augenmerk auf Nährstoffentfernung, Küstensanierungund Restaurierung zeigen die Relevanz dieser Website für Meerespraktiker. Durch Klicken auf diese Technologien erhalten Sie weitere Informationen zu verfügbaren Lösungen, die unter bestimmten Umständen am besten kompatibel sind.