Die Nutzung von Oberflächenwasser, das signifikante Anteile an aufbereitetem kommunalem Abwasser (Klarwasser) enthält, zur Grundwasseranreicherung (GWA) ist in Deutschland bzw. Europa bei der Trinkwassergewinnung seit vielen Jahrzehnten bewährte Praxis. Beispielhaft seien Wasserwerke an der Ruhr, am Neckar, am Rhein sowie in Berlin genannt (1). Auch die direkte Verwendung von Klarwasser zur landwirtschaftlichen Bewässerung bzw. in Einzelfällen sogar für die die GWA zur Trinkwassergewinnung ist seit langem üblich (2).
International wird Abwasser an zahlreichen Standorten und für verschiedene Anwendungen wiederverwendet. Im Hinblick auf die im vorliegenden Projekt geplante GWA-Technologie sind u. a. Anlagen in den USA (z. B. City of Mesa), Zypern (Ezousa, Akrotiri) und Israel (Dan Region Metropolitan Area) von besonderem Interesse.
1https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/dynamik-der-klarwasseranteile-in
2Mindestanforderungen an eine Wasserwiederverwendung: Hinweise aus Sicht der WavE Forschungsprojekte des BMBF, Jörg E. Drewes et al, gwf-Wasser Abwasser 12, 2018
Tropfkörper zählen zu den energetisch günstigen biologischen Abwasserreinigungsverfahren. Sie zeichnen sich durch eine einfache Betriebsführung und geringen Wartungsaufwand sowie durch geringen Verschleiß bzw. eine hohe Lebensdauer der Anlagenkomponenten aus. Somit sind Tropfkörper vor allem in Regionen geeignet, in denen der Aufbau von Abwasserreinigungssystemen erst beginnt oder keine sichere und belastbare Energieversorgung, aber ausreichendes hydraulisches Gefälle und Platz besteht. Sie können sowohl das Reinigungsziel wie die Kohlenstoffelimination und Prozesse der Nitrifikation bis hin zur Stickstoffelimination erfüllen. Im Rahmen des vom BMBF geförderten Verbundprojekts „Exportorientierte Forschung und Entwicklung im Bereich Abwasser – Validierung an technischen Anlagen“ (EXPOVAL) wurden Bemessungsgrundlagen für unterschiedliche Klimazonen erarbeitet, so dass es nun möglich ist in Peru eine mit europäischen Standards vergleichbare Anlagenbemessung durchzuführen.
Von zentraler Bedeutung für das Projekt NEWA-LIMA sind die Errichtung einer Tropfkörper-Pilotanlage zur Behandlung von kommunalem Abwasser sowie von Infiltrationsanlagen zur Grundwasseranreicherung (GWA) mit entsprechend behandeltem Abwasser sowie ggf. auch mit Flusswasser.
Bislang kommt die Tropfkörpertechnologie zur energiesparenden Reinigung von kommunalem Abwasser in Peru nur vereinzelt zum Einsatz. Aus diesem Grund ist der Bau einer Pilotanlage als eine geeignete Alternative anzusehen, um mögliche Verbesserungen zu analysieren, die an bestehenden Systemen vorgenommen werden können, und so als Beispiel auch für weitere Länder dienen. Tropfkörperanlagen zur Abwasserreinigung (Kohlenstoff- und Stickstoffelimination) zeichnen sich durch eine einfache Betriebsführung, geringen Wartungsaufwand sowie durch eine hohe Lebensdauer aus und können problemlos modular aufgebaut werden. Sie haben einen niedrigen Energieverbrauch, da der für die Mikroorganismen notwendige Sauerstoff ohne Zwangsbelüftung zugeführt wird. Bei gutem Betrieb treten keine Probleme wie Blähschlamm, Schwimmschlamm oder Schaumbildung auf. Der Überschussschlamm lässt sich zudem gut entwässern. Tropfkörper können zudem leicht in Kaskaten, d.h. in Reihe geschaltet werden, um unterschiedlich hohe Reinigungsstufen zu erfüllen.
Kläranlage Manchay
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Im Projektgebiet sind vier kommunale Kläranlagen vorhanden, die für das Wasser- und Abwasserunternehmen SEDAPAL Referenzcharakter hinsichtlich des künftigen Ausbaus der Abwasserbehandlung im Großraum Lima haben.
Es handelt sich um zwei Belebtschlammanlagen (Cieneguilla: einstufige Anlage, Manchay: Aufstaubetrieb-SBR) sowie zwei Abwasserteichanlagen (Jose Galvez und San Bartolo). Die Anlagen in Cieneguilla und Jose Galvez sowie Maßnahmen zu deren Optimierung sind im TRUST-Abschlussbericht detailliert beschrieben. Die Kläranlagen Manchay und Cieneguilla haben eine guten Reinigungsleistung, so dass das Klarwasser nach einer abschließenden Sandfiltration und Chlorung zur Bewässerung eingesetzt werden kann. Allerdings werden die Investitions- und Betriebskosten des SBR-Verfahrens, und insbesondere der Strombedarf für die Gebläse zur Belüftung, als sehr hoch bewertet. Bei der Kläranlage San Bartolo handelt es sich um eine sehr große Anlage (Nennleistung 1,5 m³/s), die im Jahr 2007 errichtet wurde (Invest. 500 Mil. US$). Über eine rd. 30 km lange Leitung wird Abwasser aus dem Stadtzentrum Limas der Kläranlage zugeführt. Das Abwasser gelangt anschließend in den Río Lurín über eine etwa 5 km lange Leitung in Küstennähe. Ein kleinerer Teil wird in nahegelegenen Obstplantagen zur Bewässerung eingesetzt.