Biosolids – Wikipedia

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Kürbissämlinge, die auf Schwaden kompostierter Biosolide gepflanzt wurden

Biosolids sind feste organische Stoffe, die aus einem Abwasserbehandlungsprozess gewonnen und als Dünger verwendet werden.[1] In der Vergangenheit war es üblich, dass Landwirte Tierdung verwendeten, um ihre Bodenfruchtbarkeit zu verbessern. In den 1920er Jahren begann die Bauerngemeinde auch, Klärschlamm aus örtlichen Kläranlagen zu verwenden. Wissenschaftliche Forschungen über viele Jahre haben bestätigt, dass diese Biosolids ähnliche Nährstoffe enthalten wie Tierdünger. Biosolids, die in der Landwirtschaft als Dünger verwendet werden, werden normalerweise behandelt, um die Ausbreitung krankheitsverursachender Krankheitserreger in der Öffentlichkeit zu verhindern.[2]

Terminologie[edit]

Biosolids können als organische Abwasserfeststoffe definiert werden, die nach geeigneten Klärschlammbehandlungsprozessen wiederverwendet werden können, was zu einer Schlammstabilisierung wie anaerober Vergärung und Kompostierung führt.[3]

Alternativ kann die Definition von Biosoliden durch lokale Vorschriften nur dann auf Abwasserfeststoffe beschränkt werden, wenn diese Feststoffe eine bestimmte Behandlungssequenz abgeschlossen haben und / oder Konzentrationen von Krankheitserregern und toxischen Chemikalien unter festgelegten Werten liegen.[4]

Die United States Environmental Protection Agency (EPA) definiert die beiden Begriffe – Klärschlamm und Biosolids – im Code of Federal Regulations (CFR), Titel 40, Teil 503, wie folgt: Klärschlamm bezieht sich auf die Feststoffe, die während der Behandlung von kommunalem Abwasser (einschließlich häuslicher Kläranlage) abgetrennt werden, während Biosolids bezieht sich auf behandelten Klärschlamm, der die EPA-Anforderungen an Schadstoffe und Krankheitserreger für die Landnutzung und Oberflächenentsorgung erfüllt.[4] Eine ähnliche Definition wurde international verwendet, beispielsweise in Australien.[5]

Die Verwendung des Begriffs “Biosolids” kann offiziell behördlichen Vorschriften unterliegen. Die informelle Verwendung beschreibt jedoch eine breite Palette von halbfesten organischen Produkten, die aus Abwasser oder Klärschlamm hergestellt werden. Dies kann alle Feststoffe, Schleimfeststoffe oder flüssigen Aufschlämmungsrückstände umfassen, die während der Behandlung von häuslichem Abwasser entstehen, einschließlich Schaum und Feststoffe, die während primärer, sekundärer oder fortgeschrittener Behandlungsprozesse entfernt werden.[6] Materialien, die nicht der gesetzlichen Definition von “Biosoliden” entsprechen, können alternative Begriffe wie “Abwasserfeststoffe” erhalten.

Charakteristisch[edit]

Mengen[edit]

Prüfung auf menschliche Krankheitserreger in Getreidekulturen nach Anwendung von Biosoliden.

Im Jahr 2004 wurden in rund 16.500 kommunalen Kläranlagen in den USA rund 7,1 Millionen Tonnen Biosolids erzeugt.[7]

In den USA werden ab 2013 rund 55% der Abwasserfeststoffe zu Düngemitteln verarbeitet.[8] Zu den Herausforderungen bei der zunehmenden Verwendung von Biosoliden zählen das für den Bau anaerobe Fermenter erforderliche Kapital und die Komplexität der Einhaltung der Gesundheitsvorschriften. Es gibt auch neue Bedenken hinsichtlich Mikroverunreinigungen im Abwasser (z. B. umweltbeständige pharmazeutische Schadstoffe), die den Prozess der Herstellung hochwertiger Biosolide komplex machen.[9] Einige Gemeinden, Staaten oder Länder haben die Verwendung von Biosoliden auf Ackerland verboten.[9]

Nährstoffe[edit]

Durch die Förderung der Verwendung von Biosoliden in der Landwirtschaft soll verhindert werden, dass Deponien mit nährstoffreichen organischen Materialien aus der Behandlung von häuslichem Abwasser gefüllt werden, das recycelt und als Dünger verwendet werden kann, um produktive Böden zu verbessern und zu erhalten und das Pflanzenwachstum zu stimulieren.[7] Biosolids können ein idealer landwirtschaftlicher Conditioner und Dünger sein[10] Dies kann dazu beitragen, das Pflanzenwachstum zu fördern, um die wachsende Bevölkerung zu ernähren. Biosolids können die Makronährstoffe Stickstoff, Phosphor, Kalium und Schwefel mit den Mikronährstoffen Kupfer, Zink, Calcium, Magnesium, Eisen, Bor, Molybdän und Mangan enthalten.[5]

Industrielle und künstliche Verunreinigungen[edit]

Die United States Environmental Protection Agency (EPA) und andere haben gezeigt, dass Biosolide messbare Mengen an synthetischen organischen Verbindungen, Radionukliden und Schwermetallen enthalten können.[5][11][12] Die EPA hat numerische Grenzwerte für Arsen, Cadmium, Kupfer, Blei, Quecksilber, Molybdän, Nickel, Selen und Zink festgelegt, die Dioxinwerte jedoch nicht reguliert.[7][13]

Kontaminanten aus Pharmazeutika und Körperpflegeprodukten sowie einige Steroide und Hormone können auch in Biosoliden enthalten sein.[14] Im Jahr 2001 wurden in Biosoliden erhebliche Mengen an persistenten, bioakkumulativen und toxischen (PBT) polybromierten Diphenylethern nachgewiesen.[15]

Der United States Geological Survey analysierte 2014 neun verschiedene Verbraucherprodukte, die Biosolids als Hauptbestandteil für 87 organische Chemikalien enthalten, die in Reinigungsmitteln, Körperpflegeprodukten, Pharmazeutika und anderen Produkten enthalten sind. Diese Analyse ergab 55 der 87 organischen Chemikalien, die in mindestens einer der neun Biosolid-Proben gemessen wurden, wobei bis zu 45 Chemikalien in einer einzelnen Probe gefunden wurden.[16]

Im Jahr 2014 entdeckte die Stadt Charlotte, North Carolina, extreme PCB-Gehalte in ihren Biosoliden, nachdem sie darauf aufmerksam gemacht wurde, dass in regionalen Kläranlagen im ganzen Bundesstaat illegale PCB-Deponien durchgeführt wurden.[17]

Die Landanwendung von Biosoliden in South Carolina wurde 2013 eingestellt, nachdem das Ministerium für Gesundheit und Umweltkontrolle von South Carolina (SCDHEC) eine Notfallverordnung erlassen hatte, die die Anwendung von PCB-kontaminierten Biosoliden unabhängig von der Klasse A oder Klasse B untersagte.[18] Sehr bald danach erweiterte SCDHEC die Empfehlungen zum PCB-Fischkonsum für nahezu alle an Biosolids angrenzenden Wasserstraßen.[19]

Krankheitserreger[edit]

In den Vereinigten Staaten schreibt die EPA bestimmte Behandlungsverfahren vor, mit denen die Gehalte bestimmter sogenannter Indikatororganismen in Biosoliden signifikant gesenkt werden sollen.[7] Dazu gehören: “… Betriebsstandards für fäkale Coliforme, Salmonellen sp. Bakterien, enterische Viren und lebensfähige Helminthen-Eizellen. “[20]

Die in den USA ansässige Water Environment Research Foundation hat jedoch gezeigt, dass einige Krankheitserreger die Klärschlammbehandlung überleben.[21]

Die EPA-Vorschriften erlauben nur die breite Anwendung von Biosoliden ohne nachweisbare Krankheitserreger. diejenigen mit verbleibenden Krankheitserregern sind in der Verwendung eingeschränkt.[22]

Verschiedene Arten von Biosoliden[edit]

  1. Anaerobe Vergärung: Mikroorganismen zersetzen den Schlamm in Abwesenheit von Sauerstoff entweder bei mesophilen (bei 35 ° C) oder thermophilen (zwischen 50 ° und 57 ° C) Temperaturen.
  2. Aerobe Vergärung: Mikroorganismen zersetzen den Schlamm in Gegenwart von Sauerstoff entweder bei Umgebungs- und mesophilen (10 ° C bis 40 ° C) oder autothermischen (40 ° C bis 80 ° C) Temperaturen.
  3. Kompostierung: Ein biologischer Prozess, bei dem sich organische Stoffe unter Zugabe von trockenem Schüttgut wie Sägemehl, Holzspänen oder zerkleinerten Gartenabfällen unter kontrollierten aeroben Bedingungen zu Humus zersetzen.
  4. Alkalische Behandlung: Der Schlamm wird mit alkalischen Materialien wie Kalk- oder Zementofenstaub oder Flugasche der Verbrennungsanlage gemischt und 24 Stunden (für Klasse B) oder 30 Minuten bei einer Temperatur von 70 ° C (für Klasse A) auf einem pH-Wert über 12 gehalten. .
  5. Hitzetrocknung: Zum Trocknen der Biosolids werden entweder konventionelle oder Leitungstrockner verwendet
  6. Entwässerung: Die Trennung des Wassers von Biosoliden erfolgt unter Verwendung einer Entwässerungstechnologie (Zentrifugen, Bandfilterpressen, Platten- und Rahmenfilterpressen sowie Trockenbetten und Lagunen), um ein halbfestes oder festes Produkt zu erhalten.[23]

Klassifizierungssysteme[edit]

Vereinigte Staaten[edit]

Im US-amerikanischen Code of Federal Regulations (CFR), Titel 40, regelt Teil 503 das Management von Biosoliden. Innerhalb dieser Bundesverordnung werden Biosolide im Allgemeinen unterschiedlich klassifiziert, abhängig von der Menge der enthaltenen Schadstoffe und dem Grad der Behandlung, der sie unterzogen wurden (wobei letztere sowohl den Grad der Verringerung der Vektoranziehung als auch den Grad der Verringerung der Krankheitserreger bestimmt). Diese Faktoren wirken sich auch darauf aus, wie sie verbreitet werden können (lose oder verpackt) und wie hoch die Überwachungsaufsicht ist, die wiederum bestimmt, wo und in welcher Menge sie angewendet werden dürfen.[24]

Europäische Union[edit]

Die Europäische Union (EU) hat als erste Vorschriften für die Landnutzung von Biosoliden erlassen. Ziel war es, das Risiko von Krankheitserregern und Umweltverschmutzung zu begrenzen.[25] Diese Risiken ergeben sich aus der Tatsache, dass einige Metaboliten nach Abwasserbehandlungsprozessen intakt bleiben.[26] Die Debatten über die Verwendung von Biosolid unterscheiden sich in der EU in ihrer Schwere.[27]

Geschichte[edit]

Als öffentliche Besorgnis über die Entsorgung erhöhter Feststoffmengen in den Vereinigten Staaten aufkam, die während der vom Clean Water Act vorgeschriebenen Abwasserbehandlung aus dem Abwasser entfernt wurden. Die Water Environment Federation (WEF) suchte nach einem neuen Namen, um das saubere, landwirtschaftlich tragfähige Produkt, das durch die moderne Abwasserbehandlung erzeugt wird, von früheren Formen von Klärschlamm zu unterscheiden, von denen allgemein bekannt ist, dass sie beleidigende oder gefährliche Bedingungen verursachen. Von dreihundert Vorschlägen, Biosolids wurde Dr. Bruce Logan von der University of Arizona zugeschrieben und 1991 vom WEF anerkannt.[28]

Beispiele[edit]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ “Definition von BIOSOLID”. www.merriam-webster.com. Abgerufen 2020-05-01.
  2. ^ “Vorteilhafte Wiederverwendung von kommunalen Biosoliden in der Landwirtschaft | UGA Cooperative Extension”. extension.uga.edu. Abgerufen 2020-05-01.
  3. ^ Abwassertechnik: Behandlung und Wiederverwendung (4. Aufl.). Metcalf & Eddy, Inc., McGraw Hill, USA. 2003. p. 1449. ISBN 0-07-112250-8.
  4. ^ ein b “Klärschlamm / Biosolids-Programm”. Ministerium für Umweltschutz der Vereinigten Staaten. Abgerufen 24. April 2015.
  5. ^ ein b c “Was sind Biosolide?”. Australian Water Association. Archiviert von das Original am 23. April 2015. Abgerufen 24. April 2015.
  6. ^ Turovskiy, Izrail S. “Biosolids oder Schlamm? Die Semantik der Terminologie”. Wasser- und Abfallverdauung. Abgerufen 24. April 2015.
  7. ^ ein b c d “Fragen und Antworten zur Landanwendung von Biosoliden” (PDF). Wasserumweltverband. Archiviert von das Original (PDF) am 4. April 2015. Abgerufen 24. April 2015.
  8. ^ Städte verwandeln Abwasser in ‘Schwarzes Gold’ für lokale Bauernhöfe (2013)
  9. ^ ein b Smith, SR (2009). Organische Verunreinigungen in Klärschlamm (Biosolids) und ihre Bedeutung für das landwirtschaftliche Recycling. Philosophische Transaktionen der Royal Society of London A: Mathematik, Physik und Ingenieurwissenschaften, 367 (1904), 4005-4041
  10. ^ Frank, R. (1998). Verwendung von Biosoliden aus Kläranlagen in der Landwirtschaft. Umweltmanagement und Gesundheit, 9 (4), 165-169.
  11. ^ “Gezielter nationaler Klärschlamm-Erhebungsbericht”. Biosolids. EPA. 2009.
  12. ^ “ISCORS-Bewertung der Radioaktivität in Klärschlamm: Empfehlungen zur Bewirtschaftung radioaktiver Stoffe in Klärschlamm und Asche in öffentlichen Kläranlagen” (PDF). Umweltschutzbehörde der Vereinigten Staaten (EPA). Interagency Steering Committee on Radiation Standards. April 2004.
  13. ^ “Letzte Maßnahme zur Nichtregulierung von Dioxinen in Klärschlamm”. water.epa.gov. Abgerufen 2015-05-18.
  14. ^ “CWA Analytical Methods: Kontaminanten von neuem Interesse”. epa.gov. Abgerufen 2017-02-25.
  15. ^ Hale RC, La Guardia MJ, Harvey EP, Gaylor MO, Mainor TM, Duff WH (2001). “Flammschutzmittel: Persistente Schadstoffe in Landschlämmen”. Natur. 412 (6843): 140–141. Bibcode:2001Natur.412..140H. doi:10.1038 / 35084130. PMID 11449259. S2CID 4395266.
  16. ^ “Landanwendung von kommunalen Biosoliden”. Umweltgesundheit – Giftige Substanzen. Geologische Untersuchung der Vereinigten Staaten. Archiviert von das Original am 17. November 2020. Abgerufen 24. April 2015.
  17. ^ “Task Force zur Untersuchung des Chemiedumpings benannt”. Charlotte Observer. 07.02.2014.
  18. ^ “DHEC erlässt Notfallverordnung und erweitert Untersuchung von PCBs in Wasseraufbereitungsanlagen”. Pressemitteilungen. Abteilung für Gesundheits- und Umweltkontrolle in South Carolina (SCDHEC). 2013-09-25. Archiviert von das Original am 26.09.2013.
  19. ^ “Hinweise zum Fischkonsum”. Lebensmittelsicherheit. SCDHEC. Abgerufen 2018-08-09.
  20. ^ Auf Land angewendete Biosolids: Weiterentwicklung von Standards und Praktiken. Nationale Akademie der Wissenschaften. 2002. p. 22. ISBN 0-309-08486-5.
  21. ^ “Bewertung des Schicksals neu auftretender Krankheitserreger in Biosoliden”. Stiftung für Wasserumweltforschung. Abgerufen 2015-05-18.
  22. ^ “Biosolids FAQ, Fragen 17-18”. water.epa.gov. Abgerufen 2015-06-21.
  23. ^ Hydromantis, Inc. (2010). “Neue bedenkliche Substanzen in Biosoliden: Konzentrationen und Auswirkungen von Behandlungsprozessen” (PDF). Kanadischer Umweltministerrat.
  24. ^ “Ein einfacher englischer Leitfaden zur EPA Part 503 Biosolids Rule, Kapitel 2” Landanwendung von Biosolids“”“” (PDF). water.epa.gov. p. 31. Abgerufen 2015-05-20.
  25. ^ R. Iranpour, HHJ Cox, RJ Kearney, JH Clark, AB Pincince & GT Daigger (2004). Vorschriften für die Landnutzung von Biosoliden in den USA und der Europäischen Union. Journal of Residuals Science & Technology, 1 (4), 209-22.
  26. ^ Clarke, RM & Cummins, E. (2015). Bewertung von „klassischen“ und neu auftretenden Kontaminanten, die sich aus der Anwendung von Biosoliden auf landwirtschaftlichen Flächen ergeben: Eine Überprüfung. Bewertung des menschlichen und ökologischen Risikos: An International Journal, 21 (2), 492-513.
  27. ^ Iranpour, R., Cox, HHJ, Kearney, RJ, Clark, JH, Pincince, AB und Daigger, GT (2004). Vorschriften für die Landnutzung von Biosoliden in den USA und der Europäischen Union. Journal of Residuals Science & Technology, 1 (4), 209-22.
  28. ^ “Biosolids: Eine kurze Erklärung und Diskussion” (PDF). WEF / US EPA Biosolids Fact Sheet Projekt. Wasserumweltverband. Abgerufen 24. April 2015.
  29. ^ “Über uns”. Milorganite / Milwaukee Metropolitan Sewerage District. Abgerufen 27. April 2015.
  30. ^ “Was ist Schleife?”. Abteilung für Abwasserbehandlung in King County. Abgerufen 20. Juni 2015.
  31. ^ Wesseler, Sarah (20.11.2019). “In King County, Washington, ist menschlicher Abfall eine Klimalösung”. Yale Climate Connections. Abgerufen 2019-12-11.
  32. ^ “Über TAGRO”. Stadt von Tacoma. Abgerufen 20. Juni 2015.
  33. ^ “TAGRO”. Stadt von Tacoma. Abgerufen 2019-12-11.
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