Neue Managementlösungen

Abwasserleitung. Foto © Joe Miller

Es entstehen innovative Technologien und neue Managementstrategien zur Verbesserung und Entwicklung von Abwasserbehandlungssystemen. Einige Beispiele sind unten aufgeführt.

Nährstoffentfernung in fortschrittlichen Abwasserbehandlungssystemen vor Ort (OWTS)

Verbesserungen des Abwassersystems zur Erhöhung der Kapazität zur Nährstoffentfernung aus dem Abwasser vor der Einleitung sind eine neue Strategie für Abwasserbehandlungssysteme (OWTS) vor Ort in Gebieten, die für Eutrophierung anfällig sind. Um die Nährstoffbelastung zu reduzieren, werden neue Technologien wie z öffnet sich in einem neuen FensterUmlaufsandfilter sind weit verbreitet und an einigen Stellen sogar erforderlich.

Sandfilter-Klärgrube

Sandfilter-Klärgrube. Quelle: öffnet sich in einem neuen FensterUSEPA

Zu den führenden Institutionen, die sich mit der Entwicklung von Nährstoffentfernungsstrategien für OWTS befassen, gehören:

Ressourcenwiederherstellung

Die Rückgewinnung von Ressourcen bezieht sich auf die Erfassung und Wiederverwendung von Wasser und Feststoffen aus Abwasserabfällen. Die Rückgewinnung von Ressourcen gewinnt als Lösung sowohl für kleine OWTS als auch für große, zentralisierte Kläranlagen an Bedeutung. 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. öffnet sich in einem neuen FensterSchleife 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  öffnet sich in einem neuen FensterGrundwassernachfüllsystem des Orange County Water District, Los Angeles, USA), lesen Sie die Fallstudie
  • Biogaserzeugung durch anaerobe Gärung und Methanabscheidung - häufig in großen Kläranlagen eingesetzt, um Ressourcen zurückzugewinnen, Biosolide zu behandeln und Treibhausgasemissionen zu verringern

Mangelnde sanitäre Einrichtungen sind nicht der einzige Grund für die Umsetzung von Strategien zur Wiederherstellung von Ressourcen. Veraltete Behandlungssysteme und nicht entfernte Nährstoffe und neu auftretende Kontaminanten sind ebenfalls gefährlich für die Gesundheit von Mensch und Ozean. ref Darüber hinaus können aus Abwasserabfällen gewonnene Ressourcen wertvoll sein, von Süßwasser bis zu knappen Metallen. Wenn dies gut gemacht wird, kann die Rückgewinnung von Ressourcen Wert aus Abfall schaffen und zu vollständig geschlossenen Kreisläufen beitragen, indem Strom, Wasser und Wärmeenergie erzeugt werden, die für die Behandlung benötigt werden, wie am Beispiel des Janicki-Omniprozessors (siehe Beschreibung unten). Diese Technologie kann bestehende unzureichende Behandlungssysteme verbessern oder ersetzen.

Im Folgenden werden zwei Vorgänge ausführlicher vorgestellt, die Beispiele für Innovationen auf Containerbasis und auf kommunaler Ebene enthalten.

Boden Haiti

Quelle: Boden Haiti

Ökologische Hygiene SOIL Haiti

Das Konzept der Verwendung ökologischer Verfahren zur Behandlung von Abwasserabfällen ist nicht neu, aber eine sichere Vorgehensweise bei der Bereitstellung von Toiletten für Personen ohne Zugang bietet eine Lösung für Verschmutzung und Erosion in Haiti.  öffnet sich in einem neuen FensterBODEN (Nachhaltige organische integrierte Lebensgrundlagen) ist eine NGO, die sanitäre Anlagen auf Containerbasis anbietet. Sie verwenden Urinumleitungstoiletten, um feste Abfälle für die wöchentliche Sammlung zu isolieren, und transportieren sie dann zur Behandlung zu einer Kompostierungsanlage. Durch die Kompostierung werden Abfälle nach den von der Weltgesundheitsorganisation festgelegten Standards behandelt und ein fertiger Dünger an die Landwirte verkauft, um ihre Erträge zu steigern.

Janicki Bioenergie

Mit Unterstützung der Bill & Melinda Gates Foundation ist der Omniprozessor ein potenzieller Ersatz für große Kläranlagen, die Städte auf der ganzen Welt bedienen. Diese Technologie wandelt Abwasser in Dampf und Asche um, die für den Betrieb der Anlage verwendet werden. Süßwasser wird entnommen und zur Wiederverwendung von Trinkwasser aufbereitet. Obwohl das System in Dakar, Senegal, immer noch ein Prototyp ist, betrachtet es Komponenten des Abwassers als Ressourcen und zeigt das Potenzial, Betriebskosten und Rohstoffeinträge auszugleichen. Sehen Sie sich ein Video an, in dem es darum geht, Verschwendung in Wohlstand umzuwandeln.

Naturbasierte Lösungen

Das Abwassermanagement erinnert oft an eine graue Infrastruktur: Zementrohre und unterirdische Lagertanks. Natürliche (grüne) Infrastruktur und naturbasierte Lösungen (NBS) bieten einen zusätzlichen Schutz gegen Abwassereinflüsse und erfassen kontaminiertes Oberflächen- und Grundwasser effektiv, bevor es in den Ozean eingeleitet wird. Natürliche Behandlungsprozesse, einschließlich einer längeren Exposition von kontaminiertem Wasser gegenüber mikrobieller Aktivität, Pflanzenaufnahme und Sauerstoffanreicherung, fördern die Entfernung von Nährstoffen und Krankheitserregern sowie die potenzielle Absorption anderer schädlicher Abwasserverbindungen. ref Klicken Sie auf das Bild unten, um die Möglichkeiten und Vorteile von NBS anzuzeigen.

Natürliche Infrastruktur für das Wassermanagement

Chancen und Vorteile für naturbasierte Lösungen. Quelle: IUCN

Vorteile, die Feuchtgebiete

Vorteile, die natürliche und bebaute Feuchtgebiete bieten Ökosysteme und Wasserqualität. Die Wasserqualität wird durch die Bewegung durch diese Systeme und vor dem Eintritt in andere Gewässer wie den Ozean verbessert. Quelle: öffnet sich in einem neuen FensterTibet Nature Environmental Conservation Network

Es gibt viele Beispiele für NBS-Bemühungen, einschließlich Ridge to Reefs 'Verschmutzungsreduzierung in Amerikanisch-Samoa Verwendung von Biokohle und Vetivergras zur Bioretention und zum Erosionsschutz zur Entfernung von Nährstoffen. Andere Beispiele sind Feuchtgebiete, Bioswales, Aktivkohlevorkommen, Mangroven und Uferpufferzonen. Eine Kritik an naturbasierten Lösungen (NBS) ist, dass sie möglicherweise selbst keine angemessene Behandlung und Entfernung von Krankheitserregern bieten. In Verbindung mit einer zusätzlichen Behandlung und einer längeren Wechselwirkung mit Sauerstoff und Mikroben kann diese Herausforderung jedoch überwunden werden, und NBS bietet möglicherweise eine wirksame Strategie zur Verbesserung anderer Behandlungsmechanismen. Schau dir das an Fallstudie aus Guánica Bay, Puerto Rico Hier wurde eine grüne Infrastruktur genutzt, um die Klärgrubenentladung zusätzlich zu behandeln, die Schadstoffentfernung zu verbessern und das in die Bucht eintretende Abwasservolumen erheblich zu reduzieren.

Rechtliches

Regulatorische Inkonsistenzen innerhalb und zwischen Gemeinden, Städten, Staaten und Nationen stellen das Abwassermanagement vor eine komplexe Herausforderung. Die regelmäßige Überwachung und Festlegung von Schwellenwerten für durch Abwasser übertragene Kontaminanten birgt jedoch das Potenzial, Verschmutzungsereignisse zu messen und Maßnahmen zur Reaktion und Prävention zu motivieren. Die meisten Beispiele für bestehende Behandlungsstandards oder Abwasservorschriften stammen aus gemäßigten Regionen, aber auch in Gebieten ohne abwasserspezifische Richtlinien können Strategien angepasst werden, um die Messung bestehender Kontaminationen zu verbessern, Interventionen zu informieren und die zukünftige Überwachung zu ergänzen.

Die US-amerikanische EPA hat verschiedene Instrumente implementiert, um Schadstoffschwellen für Gewässer und Wasserlebewesen festzulegen. Ein häufig verwendetes Schwellenwertwerkzeug ist eine maximale tägliche Gesamtlast (TMDL), die die Menge einer bestimmten Verunreinigung begrenzt, die in ein Gewässer gelangen darf. Dies ist besonders effektiv für Abwasserverunreinigungen, aus denen abgeleitet wird Nichtpunktquellen. TMDLs befassen sich eher mit der Menge der Verunreinigungen, die in ein Gewässer gelangen, als mit deren Quelle (n). Einige der öffnet sich in einem neuen Fensterviele zusätzliche EPA-Tools Nährstoffdatenschichten einschließen ( öffnet sich in einem neuen FensterNPDAT), ein Programm zur Modellierung der Wasserqualität ( öffnet sich in einem neuen FensterWESPE) und ein diagnostisches Instrument für biologische Beeinträchtigungen ( öffnet sich in einem neuen FensterCADDIS).

Ein aufstrebendes Regulierungsinstrument der US Coral Reef Task Force (USCRTF) ist der Biological Condition Gradient (BCG), der auf Wasserqualitätskriterien basiert, die für Riffumgebungen spezifisch sind. Das BCG präsentiert eine Strategie zum Verständnis der Auswirkungen der Verschmutzung auf Korallenriff-Ökosysteme, indem eine Basislinie erstellt und Verschmutzungs- und Ökosystemdaten im Laufe der Zeit zusammengestellt werden. Dieses Tool kann verwendet werden, um die Auswirkungen zukünftiger Kontaminationen vorherzusagen und den Einfluss anzuzeigen, den eine langfristige Exposition auf Riffsysteme haben kann.

Das konzeptionelle BCG-Modell zeigt grafisch die Anfälligkeit und Reaktion von Korallenriffen gegenüber Lebensraumstressoren, insbesondere Verschmutzung, und zeigt den Zusammenhang zwischen Verschmutzung, Abweichung von natürlichen Lebensräumen sowie der Integrität und Funktionalität von Ökosystemen und der biologischen Vielfalt. Quelle: US Coral Reef Task Force

In den australischen Richtlinien für Abwassersysteme, Abwassermanagement, wird die Notwendigkeit anerkannt, Umweltparameter vor der Ableitung von Abwässern zu berücksichtigen. Während die Aufbereitungsstandards für Abwässer, die in Küstengewässer eingeleitet werden, lokal festgelegt werden, empfiehlt die Regierung die Überwachung der Wasserqualität vor und nach der Einleitung, die Nachbehandlung zur Reduzierung von Krankheitserregern und die Desinfektion. Buchten und Flussmündungen gelten aufgrund langsamerer Verdünnung als besonders kontaminationsempfindlich und erfordern (mindestens) eine Sekundärbehandlung und häufig eine zusätzliche Nährstoffentfernung. ref Abwassermanagementstrategien in Australien orientieren sich zunehmend am Meeresschutz, wie z öffnet sich in einem neuen FensterModernisierung der Kläranlage der Cleaser Seas Alliance in Cairnsöffnet die PDF-Datei .

Systemtauglichkeit

Die folgende Tabelle enthält einige Überlegungen zur Entscheidungsfindung des Systems 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 künftiger Instrumente ist es wichtig, den Meerespraktikern Einblicke in den Grad der Behandlung und die wirksamsten Technologien zum Schutz des Ozeans zu gewähren.

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 ist seit Jahrzehnten mit Herausforderungen im Zusammenhang mit der Nährstoffbelastung im Zusammenhang mit Abwasser konfrontiert. Als Reaktion darauf hat die Cape Cod-Kommission eine interaktive Website mit Sanitärtechnologien zusammengestellt. öffnet sich in einem neuen FensterTechnologies 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.

Wettbewerbe und Herausforderungen

Hygiene kann auf viele Arten erreicht werden, erfordert eine breite Palette von Ressourcen und liefert unterschiedliche Erfolgsniveaus. Die Bill & Melinda Gates Foundation hat Innovationen zur Verbesserung der Sanitärtechnologien Priorität eingeräumt und finanziert jährlich  öffnet sich in einem neuen FensterDie Toilettenherausforderung neu erfinden Ideen zu erbitten und die Entwicklung modularer Sanitärsysteme zu unterstützen, die den Wasser-, Strom- und Geldeinsatz minimieren. öffnet sich in einem neuen FensterDie Lösungssuche 2020 von RARE konzentrierte sich auf Strategien zur Verhaltensänderung, um den Klimabedürfnissen gerecht zu werden. Das zunehmende Interesse an sanitären Einrichtungen als Voraussetzung für Gesundheits- und Umweltschutz wird weiterhin neue Ideen anregen.

Chancen wie diese weisen auf den interdisziplinären Charakter der Abwasserverschmutzung hin. Während Technologie-, Regulierungs- und Managementstrategien unerlässlich sind, erfordern dauerhafte Lösungen eine branchenübergreifende Zusammenarbeit. Die Einbeziehung von Meeresmanagern in diese Bemühungen ist für den Schutz des Ozeans und seiner Ressourcen von wesentlicher Bedeutung.

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