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Phosphatmanagement in ländlichen Flusseinzugsgebieten

Bryony Bowman, Senior Process Engineer bei United Utilities, bespricht die Bemühungen zur Verbesserung der Wasserqualität in unseren Flüssen und untersucht ein innovatives Pilotprojekt am Fluss Petteril in Cumbria, das eine bessere Phosphatreduktion erzielen könnte als herkömmliche Abwasserbehandlungsverfahren allein.

Bryony-Bogenschütze

Bryony Bowman, Senior Process Engineer bei United Utilities

Mit der Wasserrahmenrichtlinie wird von 2027 angestrebt, in England und Wales einen "guten ökologischen" Status in allen Flüssen zu erreichen. Ein gesunder Fluss kann uns viele Vorteile bringen, und sauberes Wasser ist nur ein Teil davon. Das Flusseinzugsgebiet selbst versorgt uns mit Hochwassermanagement, produziert aus Landwirtschaft, Biodiversität und Landschaft, um uns in Körper und Geist fit zu halten.

Gegenwärtig erreicht nur eine kleine Anzahl dieses Ziel, wobei die Phosphorkonzentrationen der Hauptgrund für einen mäßigen oder schlechten Zustand eines Flusses sind. Die Anwesenheit von Phosphor kann zu Eutrophierung und Algenblüten führen, die sich auf Fische und Wildtiere auswirken, indem sie den Sauerstoffgehalt im Fluss verringern. Woher kommt Phosphor? Es kommt in Seifen und Reinigungsmitteln, Düngemitteln sowie in menschlichen und tierischen Abfällen vor. Je nach Flusseinzugsgebiet variiert der Anteil an Phosphor aus den einzelnen Quellen: In ländlichen Einzugsgebieten kann die Phosphormenge aus Quellen außerhalb des Wassersektors von Bedeutung sein.

Vor der derzeitigen Investitionsphase der Wasserindustrie (AMP6) wurden Phosphorgenehmigungen durch die Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser, die sich auf große Gebiete in städtischen Gebieten konzentriert, vorangetrieben. Nach dieser Richtlinie hätten Standorte mit einem Einwohnerwert von weniger als 10,000 keine Phosphorgenehmigung. Die Wasserrahmenrichtlinie hat zu einer verstärkten Konzentration auf Phosphor in ländlichen Einzugsgebieten geführt und dazu geführt, dass immer mehr Kleinkläranlagen mit Phosphorgenehmigungen entstanden sind.

Die Modellierung der Flusswasserqualität kann Genehmigungen von weniger als 0.1mg / l Gesamt-P bei sehr kleinen Arbeiten vorhersagen, um einen "guten" Zustand im Wasserlauf zu erreichen. Ist das ein erreichbarer Standard? Jüngste, branchenweite Studien zu erreichbaren Phosphorentfernungsraten bei Abwasserbehandlungsanlagen haben einen Standard von 0.25mg / l Gesamtphosphor als den niedrigsten technisch erreichbaren Grenzwert festgelegt.

Die zur Erfüllung dieser Norm verwendeten Technologien wurden jedoch zur Nutzung von Größenvorteilen entwickelt und konzentrieren sich daher auf größere städtische Abwasserbehandlungsanlagen. Sobald diese auf kleine Werke mit einem Bevölkerungsäquivalent von weniger als 1000 herunterskaliert wurden, bieten diese Technologien keinen Kostenvorteil mehr. Wie können wir die Flussqualität in diesen ländlichen Einzugsgebieten verbessern?


Der konventionelle Ansatz zum Phosphatmanagement


Herkömmliche Ansätze zur Entfernung von Phosphor aus Abwasser haben sich auf Interventionen bei Abwasserbehandlungsanlagen konzentriert, die entweder auf einer biologischen oder chemischen Entfernungsroute standen. Diese Ansätze umfassen große Tiefbauarbeiten und sind entweder energie- oder chemikalienintensive Prozesse. Die biologische Phosphorentfernung ist bei kleinen ländlichen Behandlungsanlagen praktisch nicht erreichbar, so dass eine chemische Behandlung als praktikable Methode zur Entfernung verbleibt.

Die chemische Phosphorentfernung beinhaltet die Zugabe von Metallsalzkoagulanzien zu Rohabwasser, Metallionen bilden einen Phosphorniederschlag, der dann durch Absetzen in der Primärbehandlung entfernt wird. Die Wirkung der Zugabe des Koagulationsmittels verbraucht im Abwasser vorhandene Alkalinität, was in Bereichen mit weichem Wasser, wie Cumbria, von besonderer Bedeutung ist.

Die Einführung von Chemikalien in kleinen, ländlichen Betrieben hat auch Auswirkungen auf die Anzahl der Fahrzeugbewegungen, die für Chemikalienlieferungen benötigt werden; Dies kann auch zu Bedenken in Bezug auf Zugangswege führen, die derzeit nicht für häufige Lieferungen geeignet sind. Die Zugabe von Chemikalien zu einem Standort führt zu zusätzlichen Anforderungen in Bezug auf die Wasserversorgung für Sicherheitsduschen und die erhöhte Häufigkeit von Teambesuchen vor Ort.

Ist das wirklich der beste Weg, das Problem anzugehen, besonders in ländlichen Gebieten? Überarbeiten wir die Lösung - mit einem Vorschlaghammer eine Nuss knacken? Bauen wir teure Anlagen und hinterlassen unseren Kunden große zukünftige Betriebskosten?

Fluss Petteril

Abbildung 1: Der Fluss Petteril in Cumbria

Wie kann es anders aussehen, wenn man es besser betrachtet?

United Utilities hat eine Fallstudie über den Fluss Petteril in Cumbria erstellt, um die Probleme in ländlichen Einzugsgebieten zu verstehen und einen alternativen Ansatz zur Verbesserung der Flussqualität zu entwickeln. Basierend auf partnerschaftlicher Zusammenarbeit wird es effektivere Interventionen ermöglichen und die Investitionskosten für die Kunden reduzieren.

Der Fluss Petteril beginnt bei Motherby in der Nähe von Penrith und fließt nach Norden durch Ackerland und ländliche Gemeinden, bis er den Fluss Eden in Carlisle verbindet. Auf dem Gelände befinden sich 10-Kläranlagen, 10-Mischwasserüberläufe und 12-Abwasserpumpwerke. Es gibt auch mehr als 100-Farmen, zahlreiche private Klärgruben und eine Autobahntankstelle.

integrierte Einzugsgebietsstrategie

Abbildung 2: Partnerschaftskonzept als Teil der Strategie für integrierte Einzugsgebiete

Laut der Umweltbehörde stammt der Großteil des Phosphors im Fluss Petteril aus nicht wasserwirtschaftlichen Ressourcen. So wurde klar, dass ein nicht-traditioneller Ansatz erforderlich war, um greifbare Vorteile in der Flusswasserqualität zu erzielen. Wir wollten sehen, wie innovative Behandlungslösungen und Einzugslösungen eine bessere Option in der Runde bieten könnten. Um das Verständnis für den Petteril-Fluss zu verbessern, haben wir die Probenahme und Modellierung von Einzugsgebieten durchgeführt, um zu ermitteln, wo wirksame Eingriffe vorgenommen werden können.

In einer der Kläranlagen im Einzugsgebiet Petteril haben wir innovative Behandlungsmethoden erprobt. Dies beinhaltet die Verwendung von reaktiven Medien, um eine nachhaltige Phosphorreduktion ohne chemische Dosierung oder signifikanten Energieverbrauch zu erreichen. Die Medien fangen Phosphor in einer bioverfügbaren Form mit langsamer Freisetzung ein, was Möglichkeiten eröffnet, diese als Alternative zu herkömmlichem Düngemittel zu Land zu recyceln. Die Ergebnisse sind ermutigend und zeigen, dass das erforderliche Niveau der Phosphorreduktion durch dieses Behandlungsverfahren ohne die Notwendigkeit einer chemischen Zugabe erreicht werden kann.

reaktive Medien

Abbildung 3: Ein Beispiel für reaktive Medien, die getestet wurden

Interventionen, die sich ausschließlich auf die Kläranlagen konzentrieren, werden sich mit diesen punktuellen Einleitungen befassen, es wurde jedoch festgestellt, dass dies der Ursprung von weniger als einem Drittel des Phosphors ist, der in den Petteril gelangt. Es werden auch Interventionen benötigt, die andere Phosphorquellen im Einzugsgebiet reduzieren.

Hier haben wir auf Best Practice und Fallstudien aus anderen Teilen unserer Region aufgebaut. Seit 2005 sind wir führend bei einer Reihe von Einzugsgebieten, die alle darauf abzielten, das Vieh von den Fliessgewässern fernzuhalten, die Nährstoffzugabe aus dem Abfluss zu reduzieren und die Verbesserung der lokalen Badegewässer beizubehalten.

Durch das Petteril-Projekt und die Zusammenarbeit mit Partnern wie der Environment Agency, dem Eden Rivers Trust und dem Carlisle City Council erhalten wir das Buy-in, um all diese Ideen in einem Ansatz mit vielen Vorteilen zusammenzuführen.

Und was bedeutet das für unsere Kunden? Die ursprünglichen Kosten für die Installation und den Betrieb der traditionellen Phosphatentfernungstechnologie bei allen unseren Anlagen entlang des Petteril hätten den Großteil des Problems verfehlt. Die Kosten für die integrierte Bewirtschaftungsstrategie für das Einzugsgebiet sind deutlich niedriger und werden Phosphor im gesamten Einzugsgebiet angehen. Es kann auch zusätzliche Vorteile durch die Verlangsamung des Hochwasserflusses und die Verringerung des Risikos für Wasserversorgungsbohrungen geben. Dies ist der Beginn eines dreijährigen Pilotprojekts, aber es zeigt, wie partnerschaftliche Arbeit zu exponentiellen Verbesserungen führen kann.

Der aktuelle 25-Jahresplan von DEFRA sieht vor, "die erste Generation zu sein, die die Umwelt in einem besseren Zustand verlässt als wir es vorgefunden haben". Teil ihres Ansatzes, "Pioneer", bringt verschiedene Agenturen zusammen, um Umweltherausforderungen auf eine neue Art und Weise anzugehen Erhalten Sie die bestmöglichen Ergebnisse zu den geringsten Kosten.

Wir teilen mit Pioneer, was wir aus dem Petteril-Projekt lernen, um die Umweltpolitik Großbritanniens in den kommenden Jahren mitzugestalten.

Bryony Bowman, Senior Process Engineer bei United Utilities, bespricht die Bemühungen zur Verbesserung der Wasserqualität in unseren Flüssen und untersucht ein innovatives Pilotprojekt am Fluss Petteril in Cumbria, das eine bessere Phosphatreduktion erzielen könnte als herkömmliche Abwasserbehandlungsverfahren allein.

Mit der Wasserrahmenrichtlinie wird von 2027 angestrebt, in England und Wales einen "guten ökologischen" Status in allen Flüssen zu erreichen. Ein gesunder Fluss kann uns viele Vorteile bringen, und sauberes Wasser ist nur ein Teil davon. Das Flusseinzugsgebiet selbst versorgt uns mit Hochwassermanagement, produziert aus Landwirtschaft, Biodiversität und Landschaft, um uns in Körper und Geist fit zu halten.

Gegenwärtig erreicht nur eine kleine Anzahl dieses Ziel, wobei die Phosphorkonzentrationen der Hauptgrund für einen mäßigen oder schlechten Zustand eines Flusses sind. Die Anwesenheit von Phosphor kann zu Eutrophierung und Algenblüten führen, die sich auf Fische und Wildtiere auswirken, indem sie den Sauerstoffgehalt im Fluss verringern. Woher kommt Phosphor? Es kommt in Seifen und Reinigungsmitteln, Düngemitteln sowie in menschlichen und tierischen Abfällen vor. Je nach Flusseinzugsgebiet variiert der Anteil an Phosphor aus den einzelnen Quellen: In ländlichen Einzugsgebieten kann die Menge an Phosphor aus Quellen außerhalb der Wasserwirtschaft erheblich sein.

Vor der derzeitigen Investitionsphase der Wasserindustrie (AMP6) wurden Phosphorgenehmigungen durch die Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser, die sich auf große Gebiete in städtischen Gebieten konzentriert, vorangetrieben. Nach dieser Richtlinie hätten Standorte mit einem Einwohnerwert von weniger als 10,000 keine Phosphorgenehmigung. Die Wasserrahmenrichtlinie hat zu einer verstärkten Konzentration auf Phosphor in ländlichen Einzugsgebieten geführt und dazu geführt, dass immer mehr Kleinkläranlagen mit Phosphorgenehmigungen entstanden sind.

Die Modellierung der Flusswasserqualität kann Genehmigungen von weniger als 0.1mg / l Gesamt-P bei sehr kleinen Arbeiten vorhersagen, um einen "guten" Zustand im Wasserlauf zu erreichen. Ist das ein erreichbarer Standard? Jüngste, branchenweite Studien zu erreichbaren Phosphorentfernungsraten bei Abwasserbehandlungsanlagen haben einen Standard von 0.25mg / l Gesamtphosphor als den niedrigsten technisch erreichbaren Grenzwert festgelegt. Die zur Erfüllung dieser Norm verwendeten Technologien wurden jedoch zur Nutzung von Größenvorteilen entwickelt und konzentrieren sich daher auf größere städtische Abwasserbehandlungsanlagen. Sobald diese auf kleine Werke mit einem Bevölkerungsäquivalent von weniger als 1000 herunterskaliert wurden, bieten diese Technologien keinen Kostenvorteil mehr. Wie können wir die Flussqualität in diesen ländlichen Einzugsgebieten verbessern?

Der konventionelle Ansatz

Herkömmliche Ansätze zur Entfernung von Phosphor aus Abwasser haben sich auf Interventionen bei Abwasserbehandlungsanlagen konzentriert, die entweder auf einer biologischen oder chemischen Entfernungsroute standen. Diese Ansätze umfassen große Tiefbauarbeiten und sind entweder energie- oder chemikalienintensive Prozesse. Die biologische Phosphorentfernung ist bei kleinen ländlichen Behandlungsanlagen praktisch nicht erreichbar, so dass eine chemische Behandlung als praktikable Methode zur Entfernung verbleibt.

Die chemische Phosphorentfernung beinhaltet die Zugabe von Metallsalzkoagulanzien zu Rohabwasser, Metallionen bilden einen Phosphorniederschlag, der dann durch Absetzen in der Primärbehandlung entfernt wird. Die Wirkung der Zugabe des Koagulationsmittels verbraucht im Abwasser vorhandene Alkalinität, was in Bereichen mit weichem Wasser, wie Cumbria, von besonderer Bedeutung ist.

Die Einführung von Chemikalien in kleinen, ländlichen Betrieben hat auch Auswirkungen auf die Anzahl der Fahrzeugbewegungen, die für Chemikalienlieferungen benötigt werden; Dies kann auch zu Bedenken in Bezug auf Zugangswege führen, die derzeit nicht für häufige Lieferungen geeignet sind. Die Zugabe von Chemikalien zu einem Standort führt zu zusätzlichen Anforderungen in Bezug auf die Wasserversorgung für Sicherheitsduschen und die erhöhte Häufigkeit von Teambesuchen vor Ort.

Ist das wirklich der beste Weg, das Problem anzugehen, besonders in ländlichen Gebieten? Überarbeiten wir die Lösung - mit einem Vorschlaghammer eine Nuss knacken? Bauen wir teure Anlagen und hinterlassen unseren Kunden große zukünftige Betriebskosten?

Wie kann es anders aussehen, wenn man es besser betrachtet?

TALITA - BILD 1 HIER BITTE
Abbildung 1: Der Fluss Petteril in Cumbria

United Utilities hat eine Fallstudie über den Fluss Petteril in Cumbria erstellt, um die Probleme in ländlichen Einzugsgebieten zu verstehen und einen alternativen Ansatz zur Verbesserung der Flussqualität zu entwickeln. Basierend auf partnerschaftlicher Zusammenarbeit wird es effektivere Interventionen ermöglichen und die Investitionskosten für die Kunden reduzieren.

Der Fluss Petteril beginnt bei Motherby in der Nähe von Penrith und fließt nach Norden durch Ackerland und ländliche Gemeinden, bis er den Fluss Eden in Carlisle verbindet. Auf dem Gelände befinden sich 10-Kläranlagen, 10-Mischwasserüberläufe und 12-Abwasserpumpwerke. Es gibt auch mehr als 100-Farmen, zahlreiche private Klärgruben und eine Autobahntankstelle.

TALITA - BILD 2 HIER BITTE
Abbildung 2: Partnerschaftskonzept als Teil der Strategie für integrierte Einzugsgebiete

Laut der Umweltbehörde stammt der Großteil des Phosphors im Fluss Petteril aus nicht wasserwirtschaftlichen Ressourcen. So wurde klar, dass ein nicht-traditioneller Ansatz erforderlich war, um greifbare Vorteile in der Flusswasserqualität zu erzielen. Wir wollten sehen, wie innovative Behandlungslösungen und Einzugslösungen eine bessere Option in der Runde bieten könnten. Um das Verständnis für den Petteril-Fluss zu verbessern, haben wir die Probenahme und Modellierung von Einzugsgebieten durchgeführt, um zu ermitteln, wo wirksame Eingriffe vorgenommen werden können.

In einer der Kläranlagen im Einzugsgebiet Petteril haben wir innovative Behandlungsmethoden erprobt. Dies beinhaltet die Verwendung von reaktiven Medien, um eine nachhaltige Phosphorreduktion ohne chemische Dosierung oder signifikanten Energieverbrauch zu erreichen. Die Medien fangen Phosphor in einer bioverfügbaren Form mit langsamer Freisetzung ein, was Möglichkeiten eröffnet, diese als Alternative zu herkömmlichem Düngemittel zu Land zu recyceln. Die Ergebnisse sind ermutigend und zeigen, dass das erforderliche Niveau der Phosphorreduktion durch dieses Behandlungsverfahren ohne die Notwendigkeit einer chemischen Zugabe erreicht werden kann.

TALITA - BILD 3 HIER BITTE

Abbildung 3: Ein Beispiel für reaktive Medien, die getestet wurden

Interventionen, die sich ausschließlich auf die Kläranlagen konzentrieren, werden sich mit diesen punktuellen Einleitungen befassen, es wurde jedoch festgestellt, dass dies der Ursprung von weniger als einem Drittel des Phosphors ist, der in den Petteril gelangt. Es werden auch Interventionen benötigt, die andere Phosphorquellen im Einzugsgebiet reduzieren.

Hier haben wir auf Best Practice und Fallstudien aus anderen Teilen unserer Region aufgebaut. Seit 2005 sind wir führend bei einer Reihe von Einzugsgebieten, die alle darauf abzielten, das Vieh von den Fliessgewässern fernzuhalten, die Nährstoffzugabe aus dem Abfluss zu reduzieren und die Verbesserung der lokalen Badegewässer beizubehalten. Durch das Petteril-Projekt und die Zusammenarbeit mit Partnern wie der Environment Agency, dem Eden Rivers Trust und dem Carlisle City Council erhalten wir das Buy-in, um all diese Ideen in einem Ansatz mit vielen Vorteilen zusammenzuführen.

Und was bedeutet das für unsere Kunden? Die ursprünglichen Kosten für die Installation und den Betrieb der traditionellen Phosphatentfernungstechnologie bei allen unseren Anlagen entlang des Petteril hätten den Großteil des Problems verfehlt. Die Kosten für die integrierte Bewirtschaftungsstrategie für das Einzugsgebiet sind deutlich niedriger und werden Phosphor im gesamten Einzugsgebiet angehen. Es kann auch zusätzliche Vorteile durch die Verlangsamung des Hochwasserflusses und die Verringerung des Risikos für Wasserversorgungsbohrungen geben. Dies ist der Beginn eines dreijährigen Pilotprojekts, aber es zeigt, wie partnerschaftliche Arbeit zu exponentiellen Verbesserungen führen kann.

Der aktuelle 25-Jahresplan von DEFRA sieht vor, "die erste Generation zu sein, die die Umwelt in einem besseren Zustand verlässt, als wir es vorgefunden haben". Teil ihres Ansatzes, "Pioneer", bringt verschiedene Organisationen zusammen, um Umweltherausforderungen auf eine neue Art und Weise anzugehen Erhalten Sie die bestmöglichen Ergebnisse zu den geringsten Kosten Wir werden das, was wir aus dem Petteril-Projekt mit Pioneer lernen, teilen, um die Umweltpolitik Großbritanniens in den kommenden Jahren mitzugestalten.

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