Durch welche Einflüsse werden Gewässer und Grundwasser verschmutzt?
Wasserverschmutzung entsteht auf vielfältige Weise. So können zum Beispiel Oberflächengewässer durch über die Luft eingebrachte Schadstoffe und Pflanzenschutzmittel verunreinigt werden. Auch Industrie- oder Verkehrsunfälle können die aquatischen Ökosysteme verschmutzen: Hierzu zählen etwa Industriegroßbrände oder Tankerhavarien. Außerdem ist auch ungeklärtes Abwasser dafür verantwortlich, dass die Schadstoffkonzentration in Gewässern ansteigt. Nicht zuletzt belastet die allgemeine Umweltverschmutzung wie das unsachgemäße Entsorgen von Abfall Flüsse, Seen und Meere.
Die Verunreinigung des Grundwassers geschieht überwiegend durch wasserlösliche oder flüssige Bestandteile von illegal deponierten Abfällen oder Schadstoffen aus privaten Haushalten, dem Gewerbe oder der Industrie. Auch in der Landwirtschaft eingesetzte Düngemittel und Pestizide führen zur Verschlechterung der Wasserqualität. Ferner kann auch hier Abwasser bzw. Schmutzwasser aus undichten Kanalleitungen in das Grundwasser eindringen und es verunreinigen.
Selbstverständlich existieren noch weitere Einflüsse, die dem Wasserkreislauf unseres Planeten schaden. Ziel des Gewässerschutzes ist es, sämtliche dieser zu unterbinden oder zumindest zu mindern, damit sowohl Menschen als auch Tieren weiterhin sauberes Trinkwasser zur Verfügung steht.
Maßnahmen des Gewässerschutzes
Um die Wasserreinhaltung zu gewährleisten und Verschmutzungen zu stoppen oder zu verringern, existieren verschiedene Bemühungen. So wird Gewässerschutz in der Industrie und Landwirtschaft zum einen durch eine Anpassung der Arbeitsweise und Umstellung von Prozessen umgesetzt. Hierbei erfolgt zum Beispiel bewusst der Verzicht auf wassergefährdende oder allgemein umweltschädliche Stoffe. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die gefährlichen Stoffe durch mechanische, biologische und chemische Aufbereitungsmaßnahmen (Filter, Flockung, Aktivkohle) vor der Abscheidung zu neutralisieren. Die Unfallprävention sowie eine ordnungsgemäße Abfallentsorgung spielen auch eine wichtige Rolle. Die Entsorgung und Aufbereitung von Abwasser ist ebenfalls ein zentraler Aspekt des Gewässerschutzes. Hierfür bildet die moderne Siedlungsentwässerung und damit die Infrastruktur aus Abwasserkanälen und Kläranlagen das Rückgrat.
Privatpersonen können ebenfalls zum Gewässerschutz beitragen, indem sie etwa keinen Müll in Gewässern entsorgen, im Umkehrschluss bei Gewässersäuberungen mithelfen und selbstverständlich auch ausgewiesene Schutzgebiete beachten und respektieren. Ferner sollten sie kein Wasser verschwenden, keine hydrophoben Stoffe wie Öl oder Fett ins Wasser kippen und im eigenen Haushalt auf umweltfreundliche Reinigungsmittel setzen.
Das Abwassersystem als Kernelement des Umwelt- und Gewässerschutzes
Wie bereits erwähnt, stellt die Wiederaufbereitung des Abwassers die wohl wichtigste Rolle im Gewässerschutz in unserer modernen Gesellschaft dar, denn Abwasser fällt tagtäglich in immensen Mengen in Privathaushalten, Gewerbe und Industrie an. Nur durch den Einsatz von Abwasserkanälen und Kläranlagen und deren Wartung lässt sich eine übermäßige Verschmutzung unserer Gewässer verhindern und eine ausreichende Trinkwasserversorgung sicherstellen.
Bei der Abwasserklärung gelangt das verbrauchte Wasser über Rohrleitungen und den Hausanschluss in die Kanalisation. Moderne Kanalnetze trennen dabei das von Menschen produzierte Schmutzwasser vom Regen- oder anderweitigen Fremdwasser. Da Regenwasser in der Regel kaum verschmutzt ist, leiten es separate Kanäle ohne größere Aufbereitung in natürliche Gewässer wie Flüsse und Bäche ein. Das entlastet die Klärwerke. Das Schmutzwasser befördern die unterirdisch verlaufenden Kanäle schließlich in das nächstgelegene Klärwerk, wo es durch biologische Prozesse von Verunreinigungen befreit und letztendlich wieder in den natürlichen Wasserkreislauf eingebracht wird. Für die Funktion dieses Systems bedarf es jedoch einer Menge Energie, etwa um die nötigen Betriebstemperaturen von rund 40° C bei der Abwasserbehandlung bereitzustellen. Die Produktion des dafür aufgewendeten Stroms kann die Umwelt ebenfalls belasten, etwa wenn fossile Brennstoffe in Kraftwerken verfeuert werden.
Umweltfreundliche Energie durch Abwasserwärmerückgewinnung
Allerdings liegt im Abwasser selbst viel Energie verborgen. Die Nutzbarmachung dieser Abwasserenergie stellt einen zusätzlichen Gewinn für die Umwelt dar. Im Klärwerk fallen einerseits Faulgas und Klärschlamm an. Sie lassen sich in Biogasanlagen rückverstromen. Den Schlamm kann die Landwirtschaft am Ende des Prozesses sogar als unschädliches Düngemittel verwenden. Das größte Energiepotential des verbrauchten Wassers steckt jedoch in seiner thermischen Energie. Da gebadet, gewaschen oder gekocht wird, weist das von Menschen produzierte Abwasser ganzjährig Temperaturen von etwa 10 bis 20° C auf. Diese sind damit höher als die von anderen natürlichen Wärmequellen wie Erdwärme, Grundwasser oder Umgebungsluft. Abwasser bietet sich deshalb für die Wärmerückgewinnung durch Wärmepumpen geradezu an. Hierbei wird dem Abwasser über einen im Abwasserrohr oder im Ausfluss eines Klärwerks installierten Wärmetauscher ein Teil seiner thermischen Energie entzogen und an eine Abwasserwärmepumpe weitergeleitet. Diese erhöht durch Verdampfung und Verdichtung des genutzten Wärmeträgers dessen Temperaturniveau, sodass die Wärmeenergie für Heizungssysteme oder Wärmenetze nutzbar wird.
Die Wärmerückgewinnung aus dem Abwasser hat verschiedene Vorteile: Zum einen arbeiten Abwasserwärmepumpen besonders effektiv, da sie im Gegensatz zu Luft- oder Erdwärmepumpen auf eine vergleichsweise hochtemperierte Wärmequelle zurückgreifen. Folglich benötigen sie auch weniger Energie, um die thermische Restenergie aus der Kanalisation aufzubereiten und für Heizzwecke nutzbar zu machen. Zudem entsteht Abwasser überall dort, wo Menschen auch Wärme zum Heizen benötigen. Die Sammlung des Abwassers in der Kanalisation ermöglicht eine einfache Erschließung der Wärmequelle. Der Einbau eines Systems zur Energierückgewinnung ist sogar meist noch nachträglich problemlos möglich. Durch die Erzeugung der Heizenergie in unmittelbarer Nähe der Abnehmer ergeben sich außerdem kurze Transportwege, was Wärmeverluste weiter minimiert. Nicht zuletzt funktionieren Wärmepumpen ohne fossile Brennstoffe, sondern nur mit elektrischem Strom, was ihren Betrieb sehr umweltfreundlich macht. Stammt die genutzte elektrische Energie dann auch noch aus erneuerbaren Energiequellen wie Windkraft, Photovoltaik oder Biomasse, arbeiten sie sogar vollkommen CO2-neutral. Bei der Abwasserwärmepumpen-Technik gehen Gewässerschutz und Klimaschutz Hand in Hand.
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