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Natur hilft Technik bei Verbesserung von Wasseraufbereitungsprozessen

Die Wasserversorger Europas sind zunehmend unter Druck, für eine wachsende Bevölkerung bessere und erschwinglichere Wasserdienstleistungen zu erbringen. Gleichzeitig müssen sie auch die eingesetzte Energiemenge reduzieren, um die Umweltauswirkungen ihrer Aktivitäten zu senken, damit die Auswirkungen auf den Klimawandel gelindert werden.

Klimawandel und Umwelt
Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Das EU-finanzierte Projekt AquaNES führte Demonstrationen von innovativen Wasseraufbereitungs- und Abwasserbehandlungsprozessen und einer Wasserbewirtschaftung auf der Grundlage von verbesserten kombinierten naturnahen und technischen Systemen (combined Natural and Engineered Systems, cNES) durch. „Die natürliche Komponente kann aus einer Grundwasseraufbereitung in Kombination mit einer Bewirtschaftung durch Auffüllung von Grundwasserleitern, angelegten Feuchtgebieten oder einer Uferfiltration bestehen“, sagt Projektkoordinator Thomas Wintgens. Zu typischen Anwendungsbereichen von kombinierten naturnahen und technischen Systemen zählt unter anderem die Uferfiltration in der Trinkwasserproduktion aus Oberflächenwasser, die Bewirtschaftung durch Auffüllung von Grundwasserleitern für die Vergrößerung der Grundwasserressourcen und das Anlegen von Feuchtgebieten zur Abwasseraufbereitung und zur Schaffung zusätzlicher Pufferkapazitäten in Drainagesystemen. „Solche Kombinationen können sich gegenseitig ergänzen, indem das Niveau an organischen Stoffen reduziert wird, das bei der Nachbehandlung mit Membrananlage abträglich ist, oder indem Umwandlungsprodukte, die in den Schritten der erweiterten Oxidation erzeugt wurden, zersetzt oder adsorbiert werden“, erklärt Wintgens.

Unter verschiedenen Bedingungen getestet

Die Projektpartner fokussierten sich auf 13 Demonstrationsstandorte in ganz Europa, Indien und Israel, an denen verschiedene kombinierte naturnahe und technische Wasseraufbereitungssysteme unter repräsentativen regionalen, klimatischen und hydrogeologischen Bedingungen getestet wurden, die eine Antwort auf Probleme wie Wasserknappheit, den Wasserüberschuss in Städten und Mikroschadstoffe im Wasserkreislauf sind. Die Demonstrationsstandorte befinden sich in dicht besiedelten Gebieten mit halbgeschlossenem Wasserkreislauf sowie in ländlicheren Gebieten und Regionen mit Saisonbevölkerungen aufgrund von Tourismus. Diese wurden 12 bis 14 Monate lang betrieben und überwacht. Alle AquaNES-Demonstrationsaktivitäten verbesserten die Wahrscheinlichkeit einer maßstabsgetreuen Implementierung von kombinierten naturnahen und technischen Systemen und förderten dies im Rahmen eines ganzheitlichen Ansatzes. Die Projektpartner entwickelten auch Richtlinien, um sicherzustellen, dass der ganze Nutzen von kombinierten Aufbereitungssystemen berücksichtigt wird. Hierzu zählte ein Rahmen für die Bewertung der Wasserqualität zur Ermittlung relevanter Wasserqualitätsparameter. Ferner umfasste dies ein internetbasiertes Instrument für die Bewertung des quantitativen mikrobiellen Risikos, um Versorgungswerken und Behörden dabei zu helfen, die Aufbereitungsleistung und die damit verbundenen Gesundheitsrisiken besser verstehen zu können.

Vielfältige Vorteile

Ausgehend von den Demonstrationsaktivitäten passte das Projektkonsortium Konstruktionsleitfäden für Systeme auf der Basis von angelegten Feuchtgebieten, Wasserwiederverwendungssysteme oder Einrichtungen zur Mikroschadstoffentfernung an. Es wurden überdies Verfahren für die Analyse von Ökosystemdienstleistungen entwickelt, die durch kombinierte naturnahe und technische Systeme erbracht werden, und demonstriert, dass natürliche Aufbereitungssysteme wie angelegte Feuchtgebiete oder Retentionsbodenfilter als energieschonende Alternativen zu rein technischen Systemen fungieren können. Das Projekt offenbarte, wie Uferfiltrationssysteme unter Verwendung von Syphonquellen mit etwa 20 bis 50 % weniger Pumpenergie betrieben werden können – und wie ein solches System konstruiert werden kann. Die meisten Ergebnisse wurden in das AquaNES-System zur Entscheidungsfindung bezüglich Planungsverfahren integriert. Dies half dabei, potenziellen Anwendern wie lokalen Behörden und Fördereinrichtungen die Machbarkeit von kombinierten naturnahen und technischen Systemen zu überprüfen. Die Erderwärmung und schmelzende Polkappen in Kombination mit unvorhersehbaren Witterungsbedingungen haben verdeutlicht, dass der Umstieg auf eine nachhaltige, umweltfreundlichere Lebensweise erforderlich ist – bei diesem Vorhaben könnten die Lösungen von AquaNES eine wichtige Rolle spielen. „Das Projekt wird cNES wettbewerbsfähig mit traditionelleren Lösungen werden lassen, während die Umwelt unterstützt wird, da wieder an die Natur angeknüpft und Erholungsraum geschaffen wird“, lautet das Fazit von Wintgens.

Schlüsselbegriffe

AquaNES, kombinierte naturnahe und technische Systeme (combined natural and engineered systems, cNES), angelegte Feuchtgebiete (constructed wetlands, CW), Grundwasserleiter, Uferfiltration (bank filtration, BF), Bewirtschaftung durch Auffüllung von Grundwasserleitern (managed aquifer recharge, MAR), Wasseraufbereitung

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