Abwasserrecycling schützt vor Dürre

Wenn es darum geht, den enormen Wasserhunger Südkaliforniens zu stillen, suchen immer mehr Kommunalverwaltungen nach einer Lösung für ihre eigenen Abwasserleitungen.

Angesichts der schlimmen Dürre investieren Städte und Wasserbehörden jetzt massiv in große Abwasserrecyclinganlagen – Systeme, die die Milliarden Gallonen behandelten Abwassers reinigen, die derzeit ins Meer gespült werden.

Zu den massiven Wasserrecyclinginitiativen, die derzeit im Los Angeles County entwickelt werden, gehören eine 3,4-Milliarden-Dollar-Anlage im Joint Water Pollution Control Plant in Carson und Operation Next – ein rund 16-Milliarden-Dollar-Plan des Los Angeles Department of Water and Power zur Reinigung 100 % des Abwassers der Hyperion-Wasseraufbereitungsanlage aufbereiten und sinnvoll nutzen.

„Unser Ziel ist es, die größte Einleitung von aufbereitetem Abwasser in Südkalifornien in einen Motor zur Grundwasserauffüllung zu verwandeln“, sagte Brad Coffey vom Metropolitan Water District in Südkalifornien. „Das ist ein Versuch, den von der Schneedecke abhängigen Wasserkreislauf in weiten Teilen Kaliforniens und im Westen zu unterbrechen, der durch den Klimawandel bedroht ist.“

Kalifornien

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Der Vorstoß, kommunales Abwasser zu recyceln, damit es in Reservoirs, unterirdische Grundwasserleiter und sogar kommunale Wasserleitungen eingespeist werden kann, begann während der letzten schweren Dürre des Staates. Neben anderen Vorteilen sagen Wassermanager, dass das Abwasserrecycling die Abhängigkeit der Region von importiertem Wasser aus Nordkalifornien oder dem Colorado River verringern wird.

Das landesweite Potenzial für Wasserrecycling ist riesig. Derzeit werden nur 23 % des kalifornischen Abwassers recycelt. In der hydrologischen Region an der Südküste, zu der Los Angeles und die Hälfte der Bevölkerung des Staates gehören, ist die Recyclingrate laut einem Bericht des Pacific Institute, einer Wasser-Denkfabrik in Oakland, mit 29 % etwas höher.

Damit bleiben in der Südküstenregion 1,1 Millionen Acre-Fuß pro Jahr oder etwa 981 Millionen Gallonen pro Tag ungenutztes Abwasser übrig, das möglicherweise recycelt werden könnte, wenn man das Wasser berücksichtigt, das zur Aufrechterhaltung der Flussflüsse benötigt oder für Umweltzwecke eingeleitet wird, sagen Experten.

Die größte Hürde beim Aufbau umfangreicher Wasserrecyclingprojekte war jedoch die Art und Weise, wie Abwassersysteme organisiert sind.

„Wir haben ein sehr stark zentralisiertes System aufgebaut, und es ist eine Art Einmal-Durchlauf-System“, sagte Heather Cooley, Forschungsdirektorin am Pacific Institute. „Wir bauen Recycling-Abwasseraufbereitungsanlagen oft an einem Tiefpunkt im Wassereinzugsgebiet … und alle Rohre sind irgendwie darauf ausgerichtet.“

Klima & Umwelt

Wiederkehrende Dürren und steigende Temperaturen haben bereits begonnen, die Landschaft Kaliforniens und des amerikanischen Südwestens zu verändern, warnen Forscher.

Doch anstatt das Abwasser aufzubereiten und ins Meer einzuleiten, müssen die Behörden über neue Rohre und Fördersysteme nachdenken, um das gereinigte Wasser an verschiedene Orte zu pumpen, sei es zur Grundwasserneubildung oder zur Wiederverwendung von nicht trinkbarem Wasser.

Dies unterstreicht auch die notwendige Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Gruppen, die im Widerspruch zur „Fragmentierung“ des Wassers in unserem aktuellen System steht.

„In vielen Fällen gibt es einen Wasserversorger und einen Abwasserversorger, und das sind getrennte Gruppen“, sagte Cooley. „Die Leute, die das recycelte Abwasser bekommen, sind normalerweise nicht Leute, die die Gemeinde mit Wasser versorgen.“

Die Joint Water Pollution Control Plant in Carson leitet täglich 260 Millionen Gallonen gereinigtes Abwasser ein und behandelt dabei Abwasser aus so weit entfernten Gebieten wie Pomona. Es handelt sich um einen effizienten Betrieb, der vollständig mit Biogas betrieben wird, das aus der Behandlung von Abwasser und festen Abfällen entsteht. Überschüssige Energie wird an das örtliche Stromnetz verkauft.

Derzeit betreibt das MWD dort eine Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von einer halben Million Gallonen pro Tag. Letztendlich hofft man, eine vollwertige Anlage betreiben zu können, die schließlich 150 Millionen Gallonen Wasser pro Tag liefern wird – genug, um mehr als 500.000 Haushalte zu versorgen.

Wasserbehörden in Süd-Nevada und Zentral-Arizona haben Gelder für den laufenden Umweltplanungsprozess bereitgestellt, in der Hoffnung, dass die geringere Abhängigkeit Südkaliforniens vom Wasser des Colorado River dazu führt, dass mehr Wasser für ihre Nutzung übrig bleibt, sagte Coffey. Bundesbeamte haben die westlichen Staaten, die auf den Fluss angewiesen sind, aufgefordert, ihre Wasserentnahme drastisch zu reduzieren, da die Wasserstände am Lake Mead und am Lake Powell, den beiden größten Stauseen des Landes, kritisch niedrig sind.

Eine Kostenschätzung aus dem Jahr 2018 ergab, dass sich das Gesamtprojekt auf 3,4 Milliarden US-Dollar belaufen würde, mit zusätzlichen 129 Millionen US-Dollar pro Jahr für Wartung und Betrieb, obwohl eine aktualisierte Schätzung wahrscheinlich höher ausfallen wird. Der Bau wird voraussichtlich im Jahr 2024 beginnen und im Jahr 2031 enden, wobei die Anlage im darauffolgenden Jahr betriebsbereit sein wird.

Die für Hyperion geplante neue Abwasserrecyclinganlage soll nach Angaben der Stadtverwaltung von Los Angeles bis 2035 in Betrieb gehen. Derzeit behandelt Hyperion das Abwasser nur so weit, dass es in die Santa Monica Bay eingeleitet werden kann. Die fortschrittliche Wasseraufbereitungsanlage wird jedoch Wasser produzieren, das sauber genug ist, um es zu trinken und bis zu 230 Millionen Gallonen Wasser pro Tag zu verarbeiten.

„Es ist eine so schwere Aufgabe, weil es sich um eine so große Anlage handelt“, sagte Traci Minamide, Chief Operating Officer von LA Sanitation and Environment. „Es ist ein enormes Unterfangen.“

Zusätzlich zu den Modernisierungen bei Hyperion muss die Stadt jedoch neue Pumpstationen, Einrichtungen zur Wasserspeicherung, Rohre und andere notwendige Infrastruktur bauen, um das Wasser dorthin zu bringen, wo es benötigt wird.

Klima & Umwelt

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Das Wasser, das aus diesen Kläranlagen kommt, wird so sauber sein, dass Mineralien hinzugefügt werden müssen, damit die Menschen es trinken können.

Der Reinigungsprozess umfasst mehrere Schritte:

Das erste ist der Membranbioreaktorprozess, bei dem Mikroorganismen die im behandelten Abwasser verbleibenden giftigen Stickstoffverbindungen wie Ammoniak abbauen und sie in Nitrate und schließlich in harmloses Stickstoffgas umwandeln.

Als nächstes filtern Bündel strohähnlicher Membranen das Wasser durch Löcher, die kleiner als 1/100 eines Sandkorns sind. Durch die Umkehrosmose werden dann mehr als 99 % aller Verunreinigungen wie Bakterien, Arzneimittel und Salze entfernt.

Schließlich erzeugen ultraviolettes Licht und ein Oxidationsmittel „freie Radikale“, die herumfliegen und alle Viren oder chemischen Verbindungen zerstören, die es schaffen, durch sie hindurchzudringen, indem sie sie wie eine Machete durchschneiden.

Es handelt sich um ein ähnliches Verfahren wie das, das seit 2019 vom Albert Robles Center for Water Recycling and Environmental Learning in Pico Rivera eingesetzt wird. (Das Zentrum verwendet ein Verfahren namens Ultrafiltration, während die Werke Carson und Hyperion ein Membranbioreaktorsystem verwenden werden wird noch getestet und wartet auf die formelle Genehmigung.)

Die Anlage bezieht Wasser aus Kläranlagen in Whittier und Pomona und kann 14,8 Millionen Gallonen Wasser pro Tag reinigen. Es wird vom Water Replenishment District of Southern California betrieben, der wenig bekannten Behörde, die die Wasserrechte für Grundwasserleiter unterhalb des südlichen Los Angeles County verwaltet.

Seit 1962 verwendet das WRD eine Mischung aus recyceltem und importiertem Wasser, um die regionalen Grundwasservorräte wieder aufzufüllen. Mit dem Bau des Albert Robles Centers verwendet die Agentur nun jedoch 100 % recyceltes Wasser, um dieselben Grundwasserleiter wieder aufzufüllen.

Jetzt möchte die Agentur anderen dabei helfen, ihre Wasserversorgung unabhängig zu gestalten.

Sie haben mit der Stadt Los Angeles an einem gemeinsamen Masterplan für ihre Operation Next-Initiative gearbeitet, um zu untersuchen, wie gereinigtes recyceltes Wasser aus Hyperion in lokale Grundwasserleiter geleitet werden kann.

Sie arbeiten auch mit MWD zusammen, um herauszufinden, was mit dem gesamten recycelten Wasser geschehen soll, das von der modernen Reinigungsanlage in Carson produziert wird, sobald diese in Betrieb ist.

Die letztendliche Produktion von Milliarden Gallonen recyceltem Abwasser wirft viele Probleme auf, die noch geklärt werden müssen, sagte Rob Beste, stellvertretender Generaldirektor und Chief Operating Officer von WRD.

„Welche Beförderungsmöglichkeiten haben Sie? Wie groß müssen sie sein? Wo würden Sie sie hinstellen?“ Beste fragte. „Und dann müssen Sie sich die Nachfrageseite ansehen – wie viel Wasser benötigen Sie in bestimmten Gebieten, wo könnten Sie es abpumpen, wo könnten Sie es in Ihr System einspeisen?“