Anwendung und Potenziale von Abwasserteichsystemen im internationalen Kontext

Abwasserteiche sind ein seit langem und weltweit in der Abwasserreinigung etabliertes Verfahren. Unter anderem in Entwicklungs- und Schwellenländern stellen Teichanlagen einen großen Anteil aller Abwasserreinigungsanlagen dar. Hier sind Abwasserteiche insbesondere abseits der städtischen Ballungszentren, wo große Flächen vorhanden aber die Energieversorgung unsicher ist, wegen der vergleichsweise geringen Anforderungen an den laufenden Betrieb oftmals die sinnvollste Möglichkeit für eine nachhaltig funktionierende Abwasserentsorgung. Aber auch in vielen Industrieländern bilden Abwasserteichanlagen eine wichtige Komponente in Abwasserkonzepten für den ländlichen Raum. In Deutschland mit seinen schätzungsweise 2.000 Abwasserteichanlagen ist die wissenschaftlich fundierte Weiterentwicklung der Teichtechnologie in den letzten Jahrzehnten weit-gehend zum Erliegen gekommen. Aufbauend auf einem BMBF-geförderten Forschungsvorhaben zu Bemessungs- und Gestaltungsaspekten von Abwasserteichen im Ausland werden in der vorliegenden Dissertation der aktuelle, internationale Stand der Abwasserteichtechnologie dargestellt sowie Empfehlungen für Bau, Betrieb und Optimierung von Abwasserteichanlagen in anderen Ländern abgeleitet. Dabei wird unter anderem die herausragende Bedeutung der Teichhydraulik für eine effiziente Reinigungsleistung dargelegt. Mit Blick auf die zunehmende Bedeutung der Wasserwiederverwendung werden zudem die hohe natürliche Keimreduktion in Abwasserteichanlagen und die Möglichkeiten der UV-Desinfektion des Ablaufs bei besonderen Ablaufanforderungen beschrieben. Neben technischen Aspekten werden auch Fragen zu Einsatzgrenzen, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit behandelt. Potenziale und Randbedingen für den Einsatz von weiterentwickelten Abwasserteichsystemen auch in innovativen Einsatzfeldern wie der Wasserwiederverwendung, Abwasserdesinfektion, Biogasnutzung und Produktion von Algen als Biomasse zur alternativen Energiegewinnung werden aufgezeigt – hier existieren viele Erfolg versprechen-de Ansätze aber auch weiterhin großer Forschungsbedarf. Die Darlegungen zeigen, dass Abwasserteichen aufgrund ihrer betriebstechnischen Robustheit noch lange ein Platz unter den Abwasserreinigungsverfahren, vor allem in Entwicklungsländern und ländlichen Regionen, zuzuschreiben ist. Getrieben von neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen und wirtschaftlichen Vorteilen, die sich auch in Kombination mit anderen Verfahren und durch Aktivierung zusätzlicher Nutzenfunktionen wie der Biogas- und Biomassegewinnung darstellen lassen, wird aber auch ein Aufschwung der Teichtechnologie in neuen Einsatzfeldern erwartet. Die Zukunft gehört in diesem Zusammenhang vor allem der innovativen Algentechnologie, die neue Impulse für den Einsatz von Abwasserteichanlagen erwarten lässt.

Worldwide, wastewater ponds are established as a long-standing and established wastewater treatment process. Especially in developing and emerging countries pond systems cover a large proportion of all wastewater treatment plants. Because of their relatively low requirements for plant operations, in those countries wastewater ponds are often the most reliable way for sustainable sewage disposal, in particular in regions away from the urban centers where power supply is uncertain but large plant areas are available. But even in many industrialized countries wastewater ponds represent an important component of wastewater concepts for rural areas. In Germany, where approximatelly 2,000 wastewater ponds are under operation, the scientifical development of pond technology has largely come to halt in recent decades. Based on a BMBF-funded research project on construction and design aspects of wastewater ponds abroad, in the present thesis the current international state of the wastewater pond technology as well as recommendations for construction, operation and optimization of wastewater pond systems are specified. Amongst others, the out-standing importance of pond hydraulics for efficient treatment performance is shown. In view of the increasing importance of water reuse, the high natural germ reduction in wastewater ponds as well as possibilities of UV disinfection to cope with specific effluent requirements are described. In addition to technical aspects, also questions about efficiency, sustainability and limits of application of wastewater ponds are discussed. Potentials and boundary conditions for the use of enhanced wastewater pond systems in innovative fields of application such as water reuse, wastewater disinfection, utlilisation of biogas and production of algae as biomass for alternative energy production are shown – in those fields there are many promising approaches but also great needs for continuous research. The overall analysis shows that wastewater ponds, due to their operational robustness, will still have its place among the wastewater treatment processes for a long time, especially in developing countries and rural areas. Driven by new scientific knowledge and economic benefits, which are derived from the combination with other treatment methods and by activation of additional utility functions such as biogas and biomass production, a boost of pond technology is expected in new fields of application. In that context, the future lies primarily with the innovative algae technology, which promises a new impetus for the application of wastewater ponds.