Langwieriger Prozess zur Wasseraufbereitung

Um Abwasser in etwas zu verwandeln, das sauber genug ist, um in einen Fluss eingeleitet zu werden, sind mehrere Behandlungsstufen erforderlich.

Und bevor Grund-, Lagerstätten- oder Flusswasser als Trinkwasser genutzt werden kann, muss es einen separaten, mehrstufigen Aufbereitungsprozess durchlaufen. Die Intensität der Behandlung hänge maßgeblich von der Quelle des Wassers ab, sagen Experten.

So funktionieren die Klär- und Trinkwasseraufbereitungsanlagen in North Jersey normalerweise.

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Die Kläranlage der Bergen County Utilities Authority in Little Ferry am Ufer des Hackensack River verarbeitet täglich 65 Millionen Gallonen Rohabwasser von 500.000 Einwohnern in 47 Städten im Bergen County.

Das ankommende Abwasser durchläuft zunächst Siebe aus vertikalen Stahlstangen, um große Abfälle wie Lumpen, Glas und Steine ​​aufzufangen. Anschließend wird es in Kammern gepumpt, in denen das Abwasser verlangsamt wird, sodass kleine anorganische Materialien wie Sand und Kies auf den Boden sinken können.

Das Abwasser wird in einer Reihe von 16 großen, rechteckigen Primärbehandlungstanks, etwa 100 Fuß lang und fast 8 Fuß tief, weiter verlangsamt, sodass schweres organisches Material – ja, Kot – auf den Boden sinkt, während leichtere Feststoffe wie Öl, Fett- und Seifenreste schwimmen nach oben. Durch diesen Schritt werden etwa 40 Prozent der Schadstoffe entfernt, sagte Stephen Askew, Direktor für Wasserverschmutzungskontrolle der Behörde.

Der schwimmende Schaum wird mit mechanisch gesteuerten horizontalen Metallstäben von der Wasseroberfläche abgeschöpft und auf eine Mülldeponie verbracht. Ein Teil wird zurückgehalten und in anaerobe Fermenter gegeben, wo Mikroorganismen ihn abbauen und Methan, ein Erdgas, produzieren. Das Methan wird aufgefangen und in mehreren Einheiten verbrannt, die genug Strom erzeugen, um etwa 40 Prozent des Energiebedarfs der Kläranlage zu decken.

In der Zwischenzeit werden die schweren Feststoffe am Boden der 16 Primärtanks entfernt, entwässert und zu einer anderen Kläranlage in Newark transportiert, die Schlamm verarbeitet. Eine Million Gallonen Abwasser erzeugen etwa 250 Pfund Feststoffe, sagte Askew.

Anschließend wird das teilweise gereinigte Abwasser zu einer Reihe von Betonkanälen oder Belüftungstanks geleitet, in die Bakterien und andere natürlich vorkommende Mikroorganismen sowie Sauerstoff eingespritzt werden. Diese Methode wird als Belebtschlammverfahren bezeichnet. Der Sauerstoff hilft den Organismen im Abwasser, zu gedeihen, sich zu vermehren und organische Stoffe im Abwassereintopf zu verbrauchen. Der injizierte Sauerstoff wirbelt das Abwasser auf und lässt die Laufbahnen wie Flüsse aus sprudelnder Schokolade in einer Willie-Wonka-Fabrik aussehen.

Das Abwasser-Bakterien-Gemisch fließt von den Belebungsbecken in Absetzbecken, wo sich Mikrobenkolonien am Boden absetzen. Die Mikroben werden in die Belebungsbecken zurückgeführt, um den Prozess fortzusetzen.

Am Ende dieser zweiten Stufe, in der 50 Prozent der Schadstoffe entfernt werden, sieht das Abwasser so klar wie Trinkwasser aus, wenn auch nicht ganz so sauber. Zu diesem Zeitpunkt wird dem Abwasser Chlor zugesetzt, um es zu desinfizieren und alle krankheitserregenden Bakterien und Viren abzutöten. Die Anlage verbraucht täglich etwa 5.000 Gallonen Chlor.

Da Chlor jedoch Fischen und anderen Wasserlebewesen im Fluss schaden kann, wird eine zusätzliche Chemikalie, Natriumbisulfat, hinzugefügt, um einen Großteil des Chlors zu neutralisieren.

Der gesamte Vorgang dauert sechs Stunden.

Das behandelte Abwasser wird dann in den Hackensack River eingeleitet.

„Wir behandeln es so, dass es keine Auswirkungen auf den Fluss hat“, sagte Askew. „Wenn das Flusswasser makellos ist, besteht meine Aufgabe darin, es makellos zu halten. Manchmal ist das Abwasser sogar sauberer als das Flusswasser.“

Um sicherzustellen, dass Industriekunden nichts in den Abfluss leiten, was die Kläranlage nicht verarbeiten kann, erteilt ihnen die Behörde Genehmigungen und überwacht regelmäßig die Einleitungen der Industriestandorte. In einigen Fällen müssen die Standorte das Abwasser vor der Einleitung in das öffentliche System vorbehandeln.

Der Aufbereitungsprozess in der Anlage der Two Bridges Sewerage Authority in Lincoln Park ist ähnlich, umfasst jedoch weitere Schritte, da Two Bridges sein Abwasser in den Pompton River leitet, einen Süßwasserkörper, der weniger Volumen als der Hackensack hat. Darüber hinaus befindet sich die Pumpstation, die Flusswasser zurück zum Wanaque-Reservoir leitet, nur einen Steinwurf flussabwärts vom Abwasserauslassrohr von Two Bridges.

Das Abwasser von Two Bridges durchläuft den Belebtschlammprozess zweimal. Nach der Siebung zur Entfernung von Sand wird das Abwasser mit Schlamm vermischt, der aus dem vorherigen Abwasser entfernt wurde, um eine Kombination zu erzeugen, die von der Industrie als „Mischlauge“ bezeichnet wird. Außerdem wird Sauerstoff hinzugefügt. Durch das Einbringen des Schlamms werden auch Bakterien eingeführt, die sich schnell vermehren können, da er neben dem eingebrachten Sauerstoff auch reichlich Nahrung enthält. Nach mehreren Stunden haben die Bakterien einen Großteil der organischen Substanz im Abwasser verbraucht und die Organismen setzen sich am Boden des Tanks ab und trennen sich vom klareren Wasser.

Die Two Bridges-Anlage durchläuft diesen Prozess zweimal für jede Rohabwassercharge, die sie behandelt.

Darüber hinaus wird Polyaluminiumchlorid zugesetzt, um Phosphor zu entfernen, einen Nährstoff, der Algenblüten verursachen und den Sauerstoffgehalt senken kann, wenn er mit dem Abwasser in das Flusswasser gelangt.

Nachdem sich die Organismen abgesetzt haben, wird das gereinigte Abwasser durch große, raumgroße Filter gepumpt, die aus Sand, Kies und Anthrazitkohle bestehen und dabei helfen, verbleibende Feststoffe aufzufangen. Das behandelte Abwasser sei sauber genug, um die Genehmigungsstandards zu erfüllen, bevor es durch die Filter geleitet werde. Sie seien jedoch ein zusätzlicher Schritt, um das Abwasser noch sauberer zu machen, sagte Ernest DeGraw, der Leiter der Anlage.

Anstatt Chlor zur Desinfektion zu verwenden, bestrahlt die Two Bridges-Anlage das behandelte Abwasser schließlich mit ultraviolettem Licht. Dadurch wird die Möglichkeit ausgeschlossen, dass Chlor mit dem Abwasser in den Fluss gelangt, und es entfällt die Notwendigkeit, eine zusätzliche Chemikalie zur Neutralisierung des Chlors zu verwenden.

Die Anlage investiert 17,5 Millionen US-Dollar in die Modernisierung der Versorgungs- und Notstromversorgung sowie in eine neue Pumpstation und eine Kopfwerksanlage – den Bereich, in dem das Abwasser die Anlage zuerst erreicht. Der Plan sieht eine neue Sandentfernungsanlage mit Stabsieben vor, um anorganisches Material, wie zum Beispiel Einweg-Babytücher, besser zu entfernen. Obwohl Tücher oft als spülbar beworben werden, zersetzen sie sich nicht wie Toilettenpapier und können die Pumpmechanismen verstopfen, was den Behandlungsprozess teurer macht und das Personal gefährden kann.

Obwohl Trinkwasseraufbereitungsanlagen einige sehr ähnliche Schritte befolgen, müssen einige mehr tun als andere, um die Trinkwasserqualitätsstandards basierend auf der Quelle ihres Wassers zu erfüllen. „Jede Anlage ist auf ihre Wasserquelle ausgerichtet“, sagte Joseph Bella, Direktor der Passaic Valley Water Commission.

Während das Wasser den Hackensack River hinunter fließt und den Oradell-Stausee erreicht, saugen Pumpen im Winter bis zu 80 Millionen Gallonen pro Tag und im Sommer das Doppelte in die Kläranlage am Ufer des Stausees, die von Suez, dem gewinnorientierten Wasserunternehmen, betrieben wird das den größten Teil des Bergen County bedient.

Der erste Teil der Aufbereitung in der Anlage ist recht einfach: Das Wasser fließt durch große Siebe, die alles auffangen, was in der Pumpmaschinerie verstopfen könnte – Zweige, Blätter, sogar Fische.

Dann wird Schwefelsäure eingeführt, um den pH-Wert des Wassers zu senken, sagte Rick Tecchio, Leiter der Systemunterstützung für den Betrieb von Suez in New Jersey. Wenn der pH-Wert zu hoch ist, ist das Wasser alkalischer, was den Geschmack beeinträchtigen und die Leitungen angreifen kann.

Als nächstes wird dem Wasser ein Gerinnungsmittel zugesetzt, damit sich kleine Feststoffe verbinden und sich leichter entfernen lassen, sagte Tecchio.

Zur Entfernung von Eisen und Mangan wird Ozon zugesetzt. Dann fließt das Wasser in Becken und Luft wird hineingepumpt. Dieser Prozess, Flotation mit gelöster Luft genannt, drückt verbleibende Feststoffe an die Oberfläche, sodass sie abgeschöpft werden können. Nach dem Flotationsprozess mit gelöster Luft wird Natriumhypochlorit zur Desinfektion hinzugefügt.

Das Wasser wird in große rechteckige Tanks gepumpt, die als Filter dienen und jeweils mit drei Schichten Material gefüllt sind – Stückchen Anthrazitkohle, grobem Sand und feinem Sand. Alle verbleibenden Feststoffe binden sich an das Granulat, während das Wasser durch die Materialien sickert.

Abschließend wird dem Wasser, wenn es die Anlage verlässt, eine kleine Menge Natriumhypochlorit und Natriumhydroxid zugesetzt.

Der gesamte Vorgang dauert etwa fünf Stunden.

Einige Behandlungsstellen verwenden Chlor oder ultraviolettes Licht, um das Wasser zu desinfizieren.

Die meisten Standardanlagen zur Abwasser- und Trinkwasseraufbereitung sind nicht für die Entfernung von besorgniserregenden Verunreinigungen wie in den Abfluss gespülten Steroiden und Arzneimitteln sowie Mikrokügelchen in Körperpflegeprodukten ausgestattet.

Trinkwasseraufbereitungsanlagen, die Abwasser verwenden, müssen weitere Schritte unternehmen, um das Wasser sauber genug zum Trinken zu machen. Die Anlage des Orange County Water District in Kalifornien verwendet beispielsweise einen Prozess namens Umkehrosmose. Das Wasser wird unter hohem Druck durch Membranen aus semipermeablem Kunststoff gepresst, wodurch gelöste Chemikalien, Blei, Pestizide, Viren und Arzneimittel aus dem Wasser entfernt werden.