Colin Reynolds exquisitely consolidated our understanding of driving forces shaping phytoplankton communities and those setting the upper limit to biomass yield, with limitation typically shifting from light in winter to phosphorus in spring. Nonetheless, co-limitation is frequently postulated from enhanced growth responses to enrichments with both N and P or from N:P ranging around the Redfield ratio, concluding a need to reduce both N and P in order to mitigate eutrophication. Here, we review the current understanding of limitation through N and P and of co-limitation. We conclude that Reynolds is still correct: (i) Liebig's law of the minimum holds and reducing P is sufficient, provided concentrations achieved are low enough; (ii) analyses of nutrient limitation need to exclude evidently non-limiting situations, i.e. where soluble P exceeds 3-10 (my)g/l, dissolved N exceeds 100-130 (my)g/l and total P and N support high biomass levels with self-shading causing light limitation; (iii) additionally decreasing N to limiting concentrations may be useful in specific situations (e.g. shallow waterbodies with high internal P and pronounced denitrification); (iv) management decisions require local, situation-specific assessments. The value of research on stoichiometry and co-limitation lies in promoting our understanding of phytoplankton ecophysiology and community ecology. © The Author(s) 2020
Nach wie vor ist in den Berliner Gewässern die Anreicherung mit Pflanzen-Nährstoffen, vor allem mit Stickstoff- und Phosphorverbindungen, sehr hoch. Damit verbunden ist das Auftreten von beträchtlichen Schwankungen im Sauerstoffgehalt, die durch erhöhtes Wachstum bzw. Abbau von Algen verursacht werden. Im allgemeinen ist die Nährstoffkonzentration stark von der Wasserführung (Abfluß) abhängig. In niederschlagsreichen Jahren ist deshalb die Wassergüte grundsätzlich besser als in Jahren mit nur geringem Niederschlag. Ein ”Verdünnungseffekt” durch hohe Abflüsse tritt in Großstädten jedoch nur bedingt auf, da hier der Eintrag von Nähr- und Schadstoffen mit den Niederschlägen steigt. Das Jahr 1991 ist durch eine sehr geringe Abflußmenge gekennzeichnet (Sommermittelwert am Pegel Sophienwerder = 15,17 m 3 /s). Einfluß der Klärwerke Das Hauptgewässer Berlins, die Spree, erreicht das Stadtgebiet relativ mäßig belastet. Die Stadtspree, die kleinen Nebenflüsse und die Kanäle in Berlin werden durch Industrie, Großkläranlagen und Regenwassereinleitungen stark bis übermäßig belastet. Außerordentlich stark belastet sind die Gewässer, die von den Klärwerksabläufen unmittelbar betroffen sind. Besonders hohe Belastungen weisen dabei die Gewässer auf, deren Abflüsse im Vergleich zu den Einleitungsmengen gering sind, wie z. B. Neuenhagener Mühlenfließ, Wuhle, Nordgraben, Panke und auch Teltowkanal. Gut die Hälfte der von Klärwerksabläufen beeinflußten Gewässer mündet in die Spree. Die Stadtspree und die von ihr abhängenden Kanäle weisen daher ebenfalls hohe Belastungswerte auf. Belastungen durch Rieselfeldabläufe haben für die Gewässer aufgrund umfangreicher Stillegungen nur noch eine untergeordnete bzw. keine Bedeutung mehr. Nach Inbetriebnahme des Klärwerkes Schönerlinde und der Erweiterung des Klärwerkes Ruhleben werden nur noch wenige Rieselfelder betrieben. Der Teltowkanal ist Aufnahmegewässer der Klärwerksabläufe Waßmannsdorf, Marienfelde, Ruhleben und Stahnsdorf. Die Phosphat-Reduzierungsmaßnahmen in den Klärwerken führen zwar zu einer verringerten Phosphatbelastung; das Nährstoffüberangebot im Teltowkanal bleibt dennoch gegeben. Die hohen E. coli-Werte zeugen von einer relativ hohen Fäkalwasserbelastung. Die Wasserbeschaffenheit der Havel unterhalb der Spreemündung ist geprägt von der erheblich höheren Abflußmenge der Spree. Durch die seit Mitte der 80er Jahre in Berlin (Ost- und Westteil der Stadt) vorgenommenen Gewässerschutzmaßnahmen, wie Einbau von Simultanfällungsanlagen in den Klärwerken, Inbetriebnahme der Phosphat-Eliminationsanlage am Zufluß des Nordgrabens in den Tegeler See und Umleitung des Ablaufes der Kläranlage Ruhleben von der Spree in den Teltowkanal, konnten die zuvor übermäßig hohen Phosphatfrachten der Stadtspree und der Berliner Unterhavel deutlich reduziert werden. Gegenüber dem in der ersten Ausgabe des Umweltatlasses dargestellten vergleichbaren Abflußjahr 1976 wurde bei der Phosphatbelastung eine Verbesserung um etwa eine Bewertungsklasse erreicht. Eine weitere Reduzierung ist jedoch notwendig, da sich die Phytoplankton-Massenentwicklung nicht merklich verringert hat. Von allen Berliner Gewässern sind die als Badegewässer genutzten, seenartigen Bereiche der Unterhavel am stärksten durch die intensive Entwicklung des Phytoplanktons beeinträchtigt. Gemessen an der Eutrophierungsschwelle von 0,01 mg/l PO 4 -P ist der Grad der Eutrophierung der Unterhavel immer noch zu hoch. Hinsichtlich der Ammoniumbelastung ist für das dargestellte Abflußjahr 1991 gegenüber 1980 sowie im Vergleich mit den Abflußjahren 1986 und 1989 noch keine signifikante Verbesserung der Gütebeschaffenheit erkennbar. Die in Tabelle 1 ausgewiesenen NH 4 -N-Konzentrationen belegen ein seit Jahren konstant hohes Niveau. An der Nährstoffbelastung dieser Gewässerabschnitte läßt sich besonders deutlich erkennen, daß der Hauptanteil der Nährstoffeinträge über die Klärwerke in und um Berlin erfolgt, da sich nahezu alle Abschnitte unterhalb von Klärwerksabflüssen befinden. Aufgrund der zukünftig zu erwartenden höheren Abwassermengen und der damit einhergehenden steigenden Ablaufmenge der Klärwerke in dem wachsenden Ballungsraum Berlin wird sich der Anteil der Einleitungen in die Berliner Gewässer erhöhen. Verschärfend für das Mißverhältnis zwischen natürlichem Wasserdargebot und dem nährstoffreichen Einleitungswasser kommt hinzu, daß sich in den kommenden Jahren die Abflußmenge der Spree durch geringere Zuführung von Sümpfungswasser aus dem Braunkohletagebau verringern wird. Nur durch konsequente Anwendung modernster Klärwerkstechnologie (Phosphat-Fällung, Stickstoffelimination, Ablauffiltration) in allen Klärwerken im Raum Berlin, Durchführung umfangreicher Sanierungs- und Erweiterungsarbeiten im Bereich der Abwasserkanalisation und Eindämmung der Einleitungsmengen aus der Regen- und Mischwasserkanalisation in die Gewässer ist eine spürbare Reduzierung der derzeit noch zu hohen Nährstoffbelastung in den Berliner Gewässern in den kommenden Jahren denkbar.
High nitrate concentrations in wastewater treatment plant effluents and aquifers can challenge sequential biofiltration systems in preventing nitrite and gas formation in the sand bed, as well as to achieve the regulated limit value for nitrate in potable water reuse applications. This study investigates the introduction of electron donors in the form of organic fixed bed materials as an in-situ anoxic zone into sequential biofiltration systems. Laboratory batch and column tests with straw, soft wood, peat, polylactic acid (PLA), and polycaprolacton (PCL) revealed incomplete denitrification with a hydraulic retention time below 10 h, high organic carbon leaching, especially during the first three months, and gas accumulation within the filter bed. Therefore, ex-situ denitrification prior to oxic biofilters or in a defined side-stream treatment is recommended. No enhanced transformation of trace organic chemicals was observed under nitrate reducing conditions. Peat revealed a sorption potential for 5-methyl-benzotriazole, carbamazepine, benzotriazole, and metoprolol. © 2020 The Authors
Der Abwasserzweckverband „Meckesheimer Cent“ betreibt seit 1981 eine Verbandskläranlage auf der Gemarkung Meckesheim mit Einleitung des gereinigten Abwassers der 11 Verbandsgemeinden Epfenbach, Eschelbronn, Schönbrunn-Haag, Sinsheim-Hoffenheim, Lobbach mit den Ortsteilen Lobenfeld und Waldwimmersbach, Meckesheim mit Ortsteil Mönchzell, Neidenstein, Spechbach und Zuzenhausen in die Elsenz. Für die Einleitung des behandelten Abwassers besitzt der Abwasserzweckverband eine wasserrechtliche Erlaubnis, (zuletzt erteilt im Rahmen des Erlaubnis- und Genehmigungsbescheids des Regierungspräsidiums Karlsruhe für den Umbau der Verbandskläranlage zur Erhöhung der Stickstoffelimination und die Anpassung der wasserrechtlichen Erlaubnis vom 29.04.1998), die wie der ursprüngliche Planfeststellungsbeschluss unbefristet war. Die Schmutzfrachtberechnung für das Einzugsgebiet Meckesheimer Cent vom 15.11.2013 ergab für den Prognosezustand hydraulische Defizite. Demnach werden die Anforderungen an die Regenwasserbehandlung nur erfüllt, wenn über die Kläranlage eine größere Wassermenge abgearbeitet werden kann. Der Abwasserzweckverband beantragte daher am 22.09.2014 die Genehmigung von Maßnahmen zur Erhöhung der hydraulischen Kapazität sowie die entsprechende Anpassung der wasserrechtlichen Erlaubnis zur Einleitung des gereinigten Abwassers in die Elsenz. Für eine Kläranlage dieser Größenordnung ist nach § 1 Abs. 1 UVPG in Verbindung mit § 9 Abs. 3 Nr. 2 und Anlage 1 Nr. 13.1.2 des UVPG die allgemeine Vorprüfung des Einzelfalls gemäß § 7 Abs. 1, S. 1 UVPG vorgesehen, da für die bestehende Kläranlage noch keine UVP-Vorprüfung durchgeführt wurde.
Der Zweckverband (ZVWAB) Wasserversorgung und Abwasserbeseitigung Insel Usedom (Zum Achterwasser 6, 17459 Ückeritz) betreibt die Kläranlage (KA) Zinnowitz mit mechanischer und biologischer Abwasserreinigung und Phosphor- und Stickstoffelimination. Die Ausbaugröße beträgt 20.000 Einwohnerwerte (EW). Die KA befindet sich auf der Insel Usedom südlich des Ostseebades Zinnowitz in der Gemarkung Zinnowitz, Flur 1, Landkreis Vorpommern-Greifswald. Im Zuge der schrittweisen Umsetzung des Abwasserbeseitigungskonzeptes für den Entsorgungsraum „Insel Usedom Mitte-West“ plant der ZVWAB den Ausbau der KA Zinnowitz auf eine Ausbaugröße von 35.000 EW, da die derzeitige KA in den Sommermonaten bereits überlastet ist. Die Ausbaugröße berücksichtigt auch den zusätzlichen Kapazitätsbedarf durch die Stilllegung und den Rückbau der Kläranlagen Krummin und Mölschow. Der ZVWAB Insel Usedom hat mit Datum vom 12. Februar 2021 den Antrag auf Feststellung der UVP-Pflicht gemäß § 5 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) in der Fassung der Bekanntmachung vom 18. März 2021 (BGBl. I S. 540, für das Vorhaben „Erweiterung Kläranlage Zinnowitz“, Landkreis Vorpommern-Greifswald an das Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg-Vorpommern (LUNG M-V) gestellt. Folgende Maßnahmen sind für die Erweiterung geplant: - Umbau der biologischen Reinigungsstufe - Neubau zweiter Sandfang - Neubau Vorklärung - Neubau Faulanlage mit Blockheizkraftwerk (BHKW) - Neubau Schlammeindickung und Schlammentwässerung mit Schlammlagerhalle - Neubau Co-Substratannahme Das LUNG M-V als zuständige Behörde für die Feststellung der UVP-Pflicht gemäß § 60 Absatz 3 Nummer 1 des Gesetzes zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasserhaushaltsgesetz – WHG) vom 31. Juli 2009 (BGBl. I S. 2585), zuletzt geändert durch Artikel 1 des Gesetzes vom 19. Juni 2020 (BGBl. I S. 1408), § 107 Absatz 3 Nummer 3 des Wassergesetzes des Landes Mecklenburg-Vorpommern (LWaG) vom 30. November 1992 (GVOBl. M-V S. 669), zuletzt geändert durch Artikel 2 des Gesetzes vom 5. Juli 2018 (GVOBl. M-V S. 221, 228), hat eine allgemeine Vorprüfung gemäß § 9 Absatz 2 Satz 1 Nummer 2 in Verbindung mit Nummer 13.1.2 Anlage 1 UVPG durchgeführt. Die überschlägige Prüfung der Kriterien für die Vorprüfung nach Anlage 3 UVPG hat ergeben, dass keine UVP-Pflicht für das Änderungsvorhaben besteht. Die Prüfung hat zu dem Ergebnis geführt, dass von dem Vorhaben keine erheblichen nachteiligen Umweltauswirkungen zu erwarten sind. Eine Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) ist für die Maßnahme „Erweiterung Kläranlage Zinnowitz“ nicht erforderlich.
Der Ruhrverband betreibt die Kläranlage Rahmedetal seit 1985 in der Rahmedestraße 306, 58763 Altena. Der letzte Umbau zur weitergehenden Stickstoffelimination erfolgte 1994. Die Stickstoffeliminationsleistung ist aktuell als mäßig einzustufen und muss aufgrund erhöhter Anforderungen an die Gewässerverträglichkeit der Kläranlageneinleitung verbessert werden. Weitere Umbauten und Erneuerungen sind bei der Rechenanlage, der Elektrotechnik sowie für die Aufnahme von externem Klärschlamm zur weiteren Verbesserung der Abwasserreinigung vorgesehen.
Einleiten von Abwasser aus der "Kläranlage Metten", Landkreis Deggendorf, durch den Zweckverband Abwasserbeseitigung Metten-Offenberg, 94526 Metten, Krankenhausstr. 22 Der Zweckverband Abwasserbeseitigung Metten-Offenberg beantragt die Generalsanierung der bestehenden Kläranlage im Bereich der Fl.Nrn. 294/14 und 249/5, Gemarkung Metten und die Neuerteilung der wasserrechtlichen Erlaubnis. Die Sanierung ist notwendig, da der Abbaugrund bei den organischen Belastungen, der Stickstoffoxidation (Nitrifikation) und Stickstoffelimination (Denitrifikation) zeitweise unbefriedigend ist.
Die Westsächsische Abwasserentsorgungs- und Dienstleistungsgesellschaft mbH plant die Errichtung einer Prozesswasserbehandlung auf der Zentralkläranlage Weidensdorf zur gezielten Behandlung des anfallenden Prozesswassers durch Einbindung eines Deammonifikationsverfahrens und damit die Eliminierung von Stickstoff über die Bildung von Nitrit. Im Ergebnis sollen vor allem Energie und externe Kohlenstoffquellen eingespart. Im Rahmen der im Jahr 2023 erstellten Machbarkeitsstudie konnte dargelegt werden, dass die Umsetzung des Vorhabens maßgeblich zur Senkung der Betriebskosten beiträgt und die Reinigungsleistung der Zentralkläranlage Weidensdorf verbessert.
Das kommunale Klärwerk Eisenhüttenstadt liegt im Landkreis Oder-Spree, Land Brandenburg. Es behandelt das Abwasser der Stadt Eisenhüttenstatt und der umliegenden Gemeinden. Die konventionelle Kläranlage besteht aus der Vorklärung (Rechen, Sandfang, Vorklärbecken), der Belebungsstufe (Parallelbetrieb von 3 Straßen mit Denitrifikation/Nitrifikation im Kaskadenbetrieb) und der Nachklärung (ebenfalls 3-straßig). Der Schlamm wird im Faulturm behandelt und das Gas im BHKW verwertet. Ein Rückgang der Einwohnerzahlen und die Stilllegung von Industriebetrieben und Gewerbestandorten führte dazu, dass die Abwassermenge im Zeitraum von 1997 bis 2010 von über 3 Millionen Kubimeter pro Jahr auf ca. 2 Millionen Kubikmeter pro Jahr gesunken ist und die wasserrechtliche Genehmigung der Kläranlage von 99.000 Einwohnerwerten auf 66.000 Einwohnerwerten geändert worden ist. Die ursprünglich 3-straßige Belebung und Nachklärung wurden auf zwei Straßen reduziert. Die Becken wurden dazu stillgelegt. Der jährliche Gesamstromverbrauch der Kläranlage lag im Jahr 2010 bei knapp 2 Millionen Kilowattstunden, wovon ca. 700.000 Kilowattstunden für die Belüftung benötigt wurden. Etwa drei Viertel des Stromverbrauches wurden durch den Bezug von Fremdstrom gedeckt und ein Viertel kam aus der Eigenstromerzeugung (Blockheizkraftwerke). Ziel des Vorhabens war es durch Verfahrensumstellung die konventionelle dreistufige Kläranlage mit hoher Ammoniumfracht im Zulauf auf einen energieautarken Betrieb umzustellen. Eine Energiereduzierung im Betrieb sowie eine Erhöhung der Faulgasproduktion dienen der Zielerreichung. Künftig sollten weder Strom noch Brennstoffe von außen zugeführt werden. Für die Realisierung sollten auf der Kläranlage das Adsorptions-Belebungs-Verfahren (A-B-Verfahren) mit der Demammonifikation kombiniert werden (EssDE®-Verfahren der Firma Cyklar-Stulz). Die Deammonifikation soll dabei zur Behandlung des Zentrats aus der Faulschlammentwässerung eingesetzt werden (Nebenstrombehandlung) sowie – erstmalig – zur Stickstoffentfernung in der Belebung dienen (Hauptstrombehandlung). Die Einführung des Verfahrens im Nebenstrom ist gelungen. Der Einsatz im Hauptstrom konnte noch nicht erreicht werden, da die erforderliche Abbauleistung von Ammonium im DEMON-Reaktor aufgrund spezieller, anspruchsvoller Mikroorganismen noch nicht erreicht werden konnte. Das Projekt wurde daher ohne Messprogramm beendet. Der TAZV führt die Umstellung weiter durch. Die Verfahrensumstellung führte bislang dazu, dass der Gesamtstromverbrauch seit dem Jahr 2010 von 55,7 kWh/EW*a auf 37,5 kWh/EW*a reduziert werden konnte. Der Zielwert von 18 kWh/EW*a konnte noch nicht erreicht werden. Die CO 2 -Emission reduzierte sich um ca. 8,66 kg CO 2 /EW*a. Im Jahr 2016 wurde die CO 2 -Emmission um ca. 486 Tonnen reduziert Die Eigenstromerzeugung durch Steigerung der Faulgasproduktion konnte noch nicht erzielt werden. Das Vorhaben wird außerhalb des Förderprojekts im Umweltinnovationsprogramm weiter geführt. Die Umsetzung des Vorhabens kann die Machbarkeit einer energieautarken Kläranlage dieser Größenordnung ohne zusätzliche Aufnahme von Biomasse (Co-Fermentation) zeigen und legt die Basis für eine grundsätzliche Übertragbarkeit auf einen nennenswerten Anteil von ca. 2.000 Anlagen in Deutschland. Dieses Vorhaben wurde im Förderschwerpunkt „Energieeffiziente Abwasseranlagen“ des Umweltinnovationsprogramms gefördert. Mit dem Förderschwerpunkt wurden innovative Projekte unterstützt, die energetische Ressourcen sowohl bei der Behandlung von Abwasser und Klärschlamm, als auch bei der Eigenenergieerzeugung erschließen. Branche: Wasser, Abwasser- und Abfallentsorgung, Beseitigung von Umweltverschmutzungen Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Trink- und Abwasserzweckverband Oderaue Bundesland: Brandenburg Laufzeit: 2012 - 2015 Status: Abgeschlossen Förderschwerpunkt: Energieeffiziente Abwasseranlagen
The present laboratory study tests the hypothesis that straw-bark mulch bioreactors are capable of concurrently retaining nitrate (NO3-) and the herbicides atrazine or bentazone at short hydraulic residence times (HRT). In a 1 year column experiment at HRT of ~4 h three organiccarbon sources, straw of common wheat (Triticum aestivumL.), bark mulch of pine tree (Pinus sp.) and a mixture of both materials, showed high reduction of continuously dosed NO3-(100 mg L-1) with average denitrification rates of 23.4 g-N d-1 m-3, 8.4 g-N d-1 m-3and 20.5 g-N d-1 m-3, respectively. Under denitrifying conditions, fast and substantial retention of continuously dosed atrazine (20 ìg L-1) was observed with estimated dissipation times (DT50) between 0.12 and 0.49 days in the straw-bark mulch bioreactor. In parallel batch experiments, it could be confirmed that atrazine retention is based on adsorption to bark mulch and on degradation processes supplied by the organic materials as continual sources of carbon. In contrast, bentazone was not significantly reduced under the experimental conditions. While aging of materials was clearly observed in a reduction of denitrification by 60-70% during the experiment, systems still worked very well until the end of the experiment. The results indicate that the combined use of straw and bark mulch could increase the efficiency of mitigation systems, which are installed to improve the quality of drainage water before its release to surface waters. Further, the addition of these materials has the potential of parallel retention of NO3- and less mobile herbicides like atrazine, even during high flow events, as expected at the outlet of agricultural drainage systems. High removal is expected for mitigation system designed to remain saturated most of the time, whereas bioreactors that run periodically dry are not covered by this study. However, further experiments with the tested materials at technical or field scale under more realistic climate conditions need to be carried out.<BR>© www.sciencedirect.com
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