Wassermanagement, Wassernutzung und Abwasserreinigung

Technische Maßnahmen zur Wassernutzung

Die Bewirtschaftung der Wasserressourcen wird für Regierungen immer wichtiger. Wasser ist eine lebenswichtige Ressource, die aufgrund von Umweltproblemen, die durch seine Nutzung entstehen, zunehmend knapper wird.

Als Folge des Bevölkerungswachstums und wirtschaftlicher Bedürfnisse steigt der Wasserverbrauch kontinuierlich an. Dies führt zu Problemen wie Übernutzung und Verschmutzung, was wiederum die Quantität und Qualität des verfügbaren Wassers mindert.

Die Steuerung des Angebots durch menschliche Eingriffe in den Wasserkreislauf basiert auf einer Reihe von technischen Maßnahmen sowie einer Preispolitik, die den bewussten Verbrauch steuert.

Die wichtigsten Maßnahmen sind:

• Förderung einer Preispolitik im Wassermanagement, um den Verbrauch zu steuern und nachhaltige Nutzung zu belohnen.
• Nutzung wissenschaftlicher und technologischer Erkenntnisse, um die Menge des verfügbaren Wassers zu erhöhen.
• Kontinuierliche Überwachung der Wasserqualität zusätzlich zu diesen Maßnahmen.

Anwendungen des Wassers durch den Menschen

• a) Konsumtive Nutzung: Diese führt zu einer Verringerung des Wasservolumens oder zumindest zu einem Qualitätsverlust, der eine direkte Wiederverwendung unmöglich macht. Es gibt drei Hauptarten der konsumtiven Nutzung:
  • Häusliche Nutzung im urbanen Raum: für das Überleben, sanitäre Einrichtungen, Kochen, Dienstleistungen etc.
  • Industrielle Nutzung: für Kühlung, Herstellung von Lösungen, Reinigung, Entsorgung von Abfällen etc.
  • Landwirtschaftliche Nutzung: für Bewässerung und Tierhaltung.
• b) Nicht-konsumtive Nutzung: Dies sind Nutzungsarten, bei denen kein Wasser verbraucht wird (z. B. Schifffahrt oder Freizeitaktivitäten).
• c) Wasser als Energiequelle: Da der Wasserkreislauf von der Sonne angetrieben wird, sind die verschiedenen Formen der Nutzung der mechanischen Energie des Wassers erneuerbar. Dazu gehören: Wasserkraft, Gezeiten- und Wellenenergie.

Die Phänomene El Niño und La Niña

Hier wird das zyklische Phänomen El Niño erklärt, das sich auf die Ostküste von Zentral- und Südamerika auswirkt und dort Hurrikane und schwere Regenfälle verursacht.

In der normalen Situation (auch als La Niña bezeichnet) treiben die Passatwinde das warme Oberflächenwasser des Pazifiks nach Westen. Dies führt zu Trockenheit an den amerikanischen Küsten und bringt starke Bewölkung an die Ostküsten Asiens. Gleichzeitig verursacht dies das Aufsteigen von kaltem Tiefenwasser (Upwelling). Die Thermokline (Sprungschicht) bricht auf und nährstoffreiches Wasser düngt die Küstengewässer Südamerikas, insbesondere Perus, dessen Fischbestände dadurch außergewöhnlich reichhaltig sind.

Phasen der Abwasserreinigung

Die Abwasserreinigung soll die Auswirkungen der Wasserverschmutzung auf natürliche Ökosysteme minimieren. Mit anderen Worten: Sie unterstützt die Natur beim Reinigungsprozess, um negative Auswirkungen und potenzielle Risiken zu vermeiden.

Die Schadstoffe im Abwasser lassen sich in drei Typen unterteilen: physikalische, chemische und biologische. Dies erfordert komplexe Reinigungsverfahren, die eine Kombination dieser drei Klassen darstellen. Es ist zu beachten, dass diese Reinigung nicht nur teure Investitionen in technische Ausrüstung und qualifiziertes Personal erfordert, sondern auch einen erheblichen Energieaufwand. Dieser steigt, je höher der gewünschte Reinigungsgrad ist, und hängt von der Art und dem Grad der Verschmutzung des Wassers ab. Dessen Herkunft kann häuslich, landwirtschaftlich, industriell oder eine Kombination dieser Arten sein.

Grundsätzlich werden folgende Phasen unterschieden:

1. Vorbehandlung: Dies ist die Abtrennung von Feststoffen und schwimmenden Nicht-Fettstoffen durch Rechen (Siebe), Sandfang und Fettabscheider.
2. Primärbehandlung (mechanische Reinigung): Sedimentation in Absetzbecken, bei der sich feste Schwebstoffe mit höherer Dichte durch die Schwerkraft absetzen. Anschließend können Flockungsmittel (Chemikalien) hinzugefügt werden, um kolloidale Stoffe zu binden und durch weitere Sedimentation zu entfernen. Danach erfolgt eine chemische Neutralisation des pH-Werts, da dessen Kontrolle für die nächste Phase wichtig ist. Diese Prozesse erzeugen Schlamm, der für die weitere Verarbeitung gesammelt wird.
3. Sekundärbehandlung (biologische Reinigung): Dies ist eine biologische Behandlung zur Entfernung organischer Stoffe. Das Abwasser wird in ein Belebungsbecken geleitet, in das Sauerstoff eingeblasen wird. Dadurch oxidieren Bakterien die organischen Stoffe unter aeroben Bedingungen sowie unter Kontrolle von pH-Wert und Temperatur. Zur Vermeidung von Risiken für die menschliche Gesundheit wird das Wasser vor der Rückführung in Flüsse oder Meere durch Chlorung oder Ozonisierung desinfiziert.
4. Tertiärbehandlung (weitergehende Reinigung): Wenn das Wasser mit Stoffen wie Nitraten, Phosphaten, Schwermetallen oder Salzen verunreinigt ist, die durch die vorherigen Verfahren nicht entfernt werden konnten, und wenn das Wasser für die Bewässerung wiederverwendet werden soll oder die Schadstoffkonzentration sehr hoch ist, müssen diese Stoffe durch spezifische chemische oder physikalische Verfahren entfernt werden, um den Reinigungsgrad des Wassers weiter zu erhöhen.
5. Schlammbehandlung: Als Ergebnis der vorherigen Prozesse wird Klärschlamm gewonnen. Nach der Entwässerung wird dieser durch den Abbau organischer Stoffe in speziellen Behältern, den sogenannten Faulbehältern (Faultürmen), stabilisiert. Das Ergebnis ist ein humusreiches Material, das als Kompost oder landwirtschaftlicher Dünger verwendet werden kann, sofern es keine giftigen Stoffe wie Schwermetalle enthält.
6. Gasnutzung (Klärgas): Das bei der anaeroben Zersetzung des Klärschlamms entstehende Gas ist reich an Methan. Es kann energetisch verwertet werden, um zur Strom- und Wärmeversorgung der Kläranlage selbst beizutragen.