Zurückgewonnenes Wasser – Wikipedia
Umwandlung von Abwasser in Wasser, das für andere Zwecke wiederverwendet werden kann
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Zurückgefordert oder recyceltes Wasser (auch genannt Wiederverwendung von Abwasser oder Wasserrückgewinnung) ist der Prozess der Umwandlung von Abwasser in Wasser, das für andere Zwecke wiederverwendet werden kann.[1] Die Wiederverwendung kann die Bewässerung von Gärten und landwirtschaftlichen Feldern oder das Nachfüllen von Oberflächenwasser und Grundwasser (dh Grundwasserneubildung) umfassen. Wiederverwendetes Wasser kann auch dazu verwendet werden, bestimmte Bedürfnisse in Wohngebäuden (z. B. Toilettenspülung), Unternehmen und der Industrie zu erfüllen, und kann sogar aufbereitet werden, um die Trinkwasserstandards zu erreichen. Diese letzte Option wird je nach verwendetem Ansatz entweder als “direkte Wiederverwendung von Trinkwasser” oder als “Wiederverwendung von indirektem Trinkwasser” bezeichnet.[2]
Die Rückgewinnung von Wasser für Wiederverwendungsanwendungen anstelle der Verwendung von Süßwasser kann eine wassersparende Maßnahme sein. Wenn verbrauchtes Wasser schließlich wieder in natürliche Wasserquellen eingeleitet wird, kann es weiterhin Vorteile für die Ökosysteme haben, den Stromfluss verbessern, das Pflanzenleben nähren und die Grundwasserleiter im Rahmen des natürlichen Wasserkreislaufs wieder aufladen.[3]
Die Wiederverwendung von Abwasser ist eine seit langem etablierte Praxis für die Bewässerung, insbesondere in ariden Ländern. Durch die Wiederverwendung von Abwasser als Teil eines nachhaltigen Wassermanagements bleibt Wasser eine alternative Wasserquelle für menschliche Aktivitäten. Dies kann die Knappheit verringern und den Druck auf das Grundwasser und andere natürliche Gewässer verringern.[4]
Hintergrund[edit]
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Um eine nachhaltigere Abwasserentsorgung zu erreichen, müssen Maßnahmen im Zusammenhang mit dem Ressourcenmanagement im Vordergrund stehen, z. B. die Wiederverwendung von Abwasser oder die Wiederverwendung von Exkrementen, um wertvolle Ressourcen für produktive Zwecke verfügbar zu halten.[4] Dies wiederum unterstützt das Wohlbefinden des Menschen und eine breitere Nachhaltigkeit.
Einfach ausgedrückt ist aufbereitetes Wasser Wasser, das mehr als einmal verwendet wird, bevor es in den natürlichen Wasserkreislauf zurückkehrt. Fortschritte in der Abwasserbehandlungstechnologie ermöglichen es den Gemeinden, Wasser für viele verschiedene Zwecke wiederzuverwenden. Das Wasser wird je nach Quelle und Verwendung des Wassers und Art der Abgabe unterschiedlich behandelt.
Das gesamte Wasser auf der Erde, das wiederholt durch die planetare Hydrosphäre geleitet wird, ist recyceltes Wasser. Die Begriffe “recyceltes Wasser” oder “aufbereitetes Wasser” bedeuten jedoch normalerweise Abwasser, das von einem Haus oder Unternehmen über ein Abwassersystem zu einer Kläranlage geleitet wird, wo es behandelt wird auf ein Niveau, das seinem Verwendungszweck entspricht.
Die Weltgesundheitsorganisation hat die folgenden Hauptantriebskräfte für die Wiederverwendung von Abwasser erkannt:[5][6]
- zunehmende Wasserknappheit und Stress,
- wachsende Bevölkerung und damit verbundene Fragen der Ernährungssicherheit,
- zunehmende Umweltverschmutzung durch unsachgemäße Abwasserentsorgung und
- Zunehmende Anerkennung des Ressourcenwerts von Abwasser, Ausscheidungen und Grauwasser.
Das Recycling und die Wiederverwendung von Wasser gewinnen nicht nur in ariden Regionen, sondern auch in Städten und kontaminierten Umgebungen zunehmend an Bedeutung.[7]
Die Grundwasserleiter, die von mehr als der Hälfte der Weltbevölkerung genutzt werden, werden bereits überzogen.[8] Die Wiederverwendung wird weiter zunehmen, da die Weltbevölkerung zunehmend urbanisiert und in Küstennähe konzentriert wird, wo die lokale Süßwasserversorgung begrenzt ist oder nur mit hohen Investitionen zur Verfügung steht.[9][10] Durch die Wiederverwendung und das Recycling von Abwasser können große Mengen an Süßwasser eingespart werden, wodurch die Umweltverschmutzung verringert und der CO2-Fußabdruck verbessert wird.[7] Die Wiederverwendung kann eine alternative Wasserversorgungsoption sein.
Für das Ziel 6 der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung heißt es in Ziel 6.3: “Halbierung des Anteils unbehandelten Abwassers und erhebliche Steigerung des weltweiten Recyclings und der sicheren Wiederverwendung bis 2030”.[11]
Typen, Methoden und Anwendungen[edit]
Die meisten Anwendungen der Wasserrückgewinnung sind nicht trinkbare Anwendungen wie das Waschen von Autos, das Spülen von Toiletten, das Kühlen von Wasser für Kraftwerke, das Mischen von Beton, künstliche Seen, die Bewässerung von Golfplätzen und öffentlichen Parks sowie das Aufbrechen von Wasser. Gegebenenfalls betreiben Systeme ein Doppelrohrsystem, um das recycelte Wasser vom Trinkwasser zu trennen.
Die wichtigsten Anwendungen für aufbereitetes Wasser in der Welt sind nachstehend aufgeführt:[12][13][14]
De-facto-Wiederverwendung von Abwasser (ungeplante Wiederverwendung von Trinkwasser)[edit]
De facto bezieht sich eine nicht bestätigte oder ungeplante Wiederverwendung von Trinkwasser auf eine Situation, in der die Wiederverwendung von behandeltem Abwasser zwar praktiziert wird, jedoch nicht offiziell anerkannt wird.[15] Beispielsweise kann eine Kläranlage aus einer Stadt Abwässer in einen Fluss einleiten, der als Trinkwasserversorgung für eine andere Stadt stromabwärts verwendet wird.
Ungeplante indirekte Trinknutzung[16] existiert schon lange. Große Städte an der Themse stromaufwärts von London (Oxford, Reading, Swindon, Bracknell) leiten ihr aufbereitetes Abwasser (“nicht trinkbares Wasser”) in die Themse, die London stromabwärts mit Wasser versorgt. In den Vereinigten Staaten dient der Mississippi sowohl als Ziel für das Abwasser von Kläranlagen als auch als Trinkwasserquelle.
Städtische Wiederverwendung[edit]
- Uneingeschränkt: Die Verwendung von aufbereitetem Wasser für nicht trinkbare Anwendungen in kommunalen Umgebungen, in denen der öffentliche Zugang nicht eingeschränkt ist.
- Eingeschränkt: Die Verwendung von aufbereitetem Wasser für nicht trinkbare Anwendungen in kommunalen Umgebungen, in denen der öffentliche Zugang durch physische oder institutionelle Hindernisse wie Zäune, Hinweisschilder oder zeitliche Zugangsbeschränkungen kontrolliert oder eingeschränkt wird.[17]
Wiederverwendung in der Landwirtschaft[edit]
Die Verwendung von recyceltem Wasser zur Bewässerung bietet Vorteile, einschließlich der im Vergleich zu einigen anderen Quellen geringeren Kosten und der Konsistenz der Versorgung, unabhängig von Jahreszeit, klimatischen Bedingungen und den damit verbundenen Wassereinschränkungen. Wenn aufbereitetes Wasser zur Bewässerung in der Landwirtschaft verwendet wird, hat der Nährstoffgehalt (Stickstoff und Phosphor) des behandelten Abwassers den Vorteil, als Dünger zu wirken.[18] Dies kann die Wiederverwendung von im Abwasser enthaltenen Exkrementen attraktiv machen.[5]
Das Bewässerungswasser kann auf verschiedene Arten auf verschiedene Arten verwendet werden:
- Rohfrüchte, die roh verzehrt werden sollen: Nutzpflanzen, die für den menschlichen Verzehr bestimmt sind, müssen roh oder unverarbeitet verzehrt werden.
- Verarbeitete Nahrungspflanzen: Pflanzen, die für den menschlichen Verzehr bestimmt sind, dürfen nicht roh, sondern nach dem Behandlungsprozess verzehrt werden (dh gekocht, industriell verarbeitet).
- Non-Food-Pflanzen: Pflanzen, die nicht für den menschlichen Verzehr bestimmt sind (z. B. Weiden, Futter, Ballaststoffe, Zierpflanzen, Saatgut, Wald- und Rasenpflanzen).[19]
In Entwicklungsländern nutzt die Landwirtschaft zunehmend unbehandeltes Abwasser zur Bewässerung – oft auf unsichere Weise. Städte bieten lukrative Märkte für frische Produkte und sind daher für Landwirte attraktiv. Da die Landwirtschaft jedoch mit der Industrie und den kommunalen Nutzern um immer knapper werdende Wasserressourcen konkurrieren muss, bleibt den Landwirten oft keine andere Wahl, als mit Siedlungsabfällen verschmutztes Wasser direkt zur Bewässerung ihrer Pflanzen zu verwenden.
Die Verwendung von unbehandeltem Abwasser in der Landwirtschaft kann erhebliche Gesundheitsrisiken mit sich bringen. Abwasser aus Städten kann eine Mischung aus chemischen und biologischen Schadstoffen enthalten. In Ländern mit niedrigem Einkommen gibt es häufig einen hohen Anteil an Krankheitserregern aus Ausscheidungen. In Schwellenländern, in denen die industrielle Entwicklung die Umweltvorschriften übertrifft, steigen die Risiken durch anorganische und organische Chemikalien. Die Weltgesundheitsorganisation hat in Zusammenarbeit mit der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) und dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) 2006 Leitlinien für die sichere Verwendung von Abwasser entwickelt.[5] Diese Richtlinien befürworten einen Abwassernutzungsansatz mit mehreren Barrieren, indem sie beispielsweise die Landwirte dazu ermutigen, verschiedene risikomindernde Verhaltensweisen anzuwenden. Dazu gehört, die Bewässerung einige Tage vor der Ernte einzustellen, damit Krankheitserreger im Sonnenlicht absterben können, Wasser vorsichtig aufzutragen, damit Blätter, die wahrscheinlich roh verzehrt werden, nicht kontaminiert werden, Gemüse mit Desinfektionsmittel zu reinigen oder Fäkalienschlamm, der in der Landwirtschaft verwendet wird, vor der Verwendung trocknen zu lassen als menschlicher Mist.[18]
Wiederverwendung in der Umwelt[edit]
Die Verwendung von aufbereitetem Wasser zur Schaffung, Verbesserung, Erhaltung oder Erweiterung von Gewässern, einschließlich Feuchtgebieten, aquatischen Lebensräumen oder Flussströmen, wird als “Wiederverwendung in der Umwelt” bezeichnet.[17] Beispielsweise bieten mit Abwasser versorgte Feuchtgebiete sowohl Abwasserbehandlung als auch Lebensräume für Flora und Fauna.
Industrielle Wiederverwendung[edit]
Verwendung von aufbereitetem Wasser zum Aufladen von Grundwasserleitern, die nicht als Trinkwasserquelle verwendet werden.[17]
Geplante Wiederverwendung von Trinkwasser[edit]
Die geplante Wiederverwendung von Trinkwasser wird öffentlich als beabsichtigtes Projekt zur Rückführung von Trinkwasser anerkannt. Es gibt zwei Möglichkeiten, wie Trinkwasser zur Wiederverwendung geliefert werden kann: “Indirekte Wiederverwendung von Trinkwasser” (IPR) und “Direkte Wiederverwendung von Trinkwasser”. Diese beiden Formen der Wiederverwendung werden nachstehend beschrieben und umfassen üblicherweise ein formelleres öffentliches Verfahren und ein öffentlicheres Konsultationsprogramm als dies bei de facto oder nicht bestätigter Wiederverwendung der Fall ist.[17][20]
Einige Wasserversorgungsunternehmen verwenden hochaufbereitetes Abwasser aus kommunalen Abwasser- oder Ressourcenrückgewinnungsanlagen als zuverlässige, dürreresistente Trinkwasserquelle. Durch fortschrittliche Reinigungsverfahren produzieren sie Wasser, das alle geltenden Trinkwassernormen erfüllt. Systemzuverlässigkeit und häufiges Überwachen und Testen sind unerlässlich, um strenge Kontrollen zu erfüllen.[2]
Der Wasserbedarf einer Gemeinde, Wasserquellen, Vorschriften für die öffentliche Gesundheit, Kosten und die Art der vorhandenen Wasserinfrastruktur wie Verteilungssysteme, künstliche Stauseen oder natürliche Grundwasserbecken bestimmen, ob und wie zurückgewonnenes Wasser Teil sein kann die Trinkwasserversorgung. Einige Gemeinden verwenden Wasser wieder, um die Grundwasserbecken wieder aufzufüllen. Andere legen es in Oberflächenwasserreservoirs. In diesen Fällen wird das zurückgewonnene Wasser mit anderen Wasserversorgungen gemischt und / oder für eine bestimmte Zeit gelagert, bevor es herausgezogen und in einem Wasseraufbereitungs- oder -verteilungssystem erneut behandelt wird. In einigen Gemeinden wird das wiederverwendete Wasser direkt in Rohrleitungen geleitet, die zu einer Wasseraufbereitungsanlage oder einem Verteilungssystem führen.
Moderne Technologien wie Umkehrosmose und UV-Desinfektion werden häufig eingesetzt, wenn aufbereitetes Wasser mit der Trinkwasserversorgung gemischt wird.[2]
Indirekte Wiederverwendung von Trinkwasser[edit]
Indirekte Wiederverwendung von Trinkwasser (IPR) bedeutet, dass das Wasser indirekt an den Verbraucher geliefert wird. Nach der Reinigung mischt sich das wiederverwendete Wasser mit anderen Vorräten und / oder befindet sich eine Weile in einer künstlichen oder natürlichen Lagerung, bevor es an eine Rohrleitung geliefert wird, die zu einer Wasseraufbereitungsanlage oder einem Verteilungssystem führt. Dieser Speicher könnte ein Grundwasserbecken oder ein Oberflächenwasserreservoir sein.
Einige Gemeinden verwenden und andere untersuchen die indirekte Wiederverwendung von Trinkwasser (IPR). Beispielsweise kann zurückgewonnenes Wasser in Grundwasserleiter gepumpt (unterirdische Wiederauffüllung) oder in Grundwasserleiter (Oberflächenaufladung) versickert, abgepumpt, erneut behandelt und schließlich als Trinkwasser verwendet werden. Diese Technik kann auch als bezeichnet werden Grundwasserneubildung. Dies schließt langsame Prozesse weiterer mehrfacher Reinigungsschritte über die Schichten Erde / Sand (Absorption) und Mikroflora im Boden (biologischer Abbau) ein.
In vielen Ländern wird IPR oder sogar die ungeplante Verwendung von aufbereitetem Abwasser in Trinkwasser verwendet, wobei letzteres in das Grundwasser eingeleitet wird, um das Eindringen von Kochsalzlösung in Küstengrundwasserleiter zu verhindern. IPR hat im Allgemeinen eine Art Umweltpuffer enthalten, aber die Bedingungen in bestimmten Bereichen haben einen dringenden Bedarf an direkteren Alternativen geschaffen.[21]
IPR erfolgt durch die Erhöhung der Trinkwasserversorgung mit kommunalem Abwasser, das auf ein für IPR geeignetes Niveau behandelt wurde, gefolgt von einem Umweltpuffer (z. B. Flüsse, Dämme, Grundwasserleiter usw.), der der Trinkwasseraufbereitung vorausgeht. In diesem Fall durchläuft das städtische Abwasser eine Reihe von Behandlungsschritten, die Membranfiltrations- und -trennprozesse (z. B. MF, UF und RO) umfassen, gefolgt von einem fortschrittlichen chemischen Oxidationsprozess (z. B. UV, UV + H.2Ö2Ozon).[17] Bei “indirekten” Anwendungen zur Wiederverwendung von Trinkwasser wird das zurückgewonnene Abwasser direkt verwendet oder mit anderen Quellen gemischt.
Direkte Wiederverwendung von Trinkwasser[edit]
Direkte Wiederverwendung von Trinkwasser (DPR) bedeutet, dass das wiederverwendete Wasser direkt in Rohrleitungen geleitet wird, die zu einer Wasseraufbereitungsanlage oder einem Verteilungssystem führen. Die direkte Wiederverwendung von Trinkwasser kann mit oder ohne „technische Lagerung“ erfolgen, z. B. unterirdische oder oberirdische Tanks.[17] Mit anderen Worten, DPR ist die Einführung von aufbereitetem Wasser aus häuslichem Abwasser nach umfassender Behandlung und Überwachung, um sicherzustellen, dass die strengen Anforderungen an die Wasserqualität jederzeit direkt in ein kommunales Wasserversorgungssystem erfüllt werden. Die direkte Wiederverwendung von Trinkwasser wird auch als “Toilette zum Zapfen” bezeichnet.[citation needed]
Wiederverwendung im Weltraum[edit]
Die Rückgewinnung von Abwasser kann im Zusammenhang mit der bemannten Raumfahrt besonders wichtig sein. 1998 gab die NASA bekannt, dass sie einen Bioreaktor zur Rückgewinnung menschlicher Abfälle gebaut hat, der für den Einsatz in der Internationalen Raumstation und eine bemannte Marsmission ausgelegt ist. Menschlicher Urin und Kot werden in ein Ende des Reaktors und reiner Sauerstoff, reines Wasser und Kompost (Humanure) in das andere Ende abgegeben. Der Boden könnte für den Anbau von Gemüse verwendet werden, und der Bioreaktor erzeugt auch Strom.[22][23]
An Bord der Internationalen Raumstation konnten Astronauten aufgrund der Einführung des ECLSS-Systems recycelten Urin trinken. Das System kostet 250 Millionen US-Dollar und ist seit Mai 2009 in Betrieb. Das System recycelt Abwasser und Urin wieder in Trinkwasser, das zum Trinken, zur Zubereitung von Nahrungsmitteln und zur Sauerstofferzeugung verwendet wird. Dies reduziert die Notwendigkeit, die Raumstation so oft nachzufüllen.[24]
Leistungen[edit]
Die Wiederverwendung von Wasser / Abwasser als alternative Wasserquelle kann erhebliche wirtschaftliche, soziale und ökologische Vorteile bieten, die für die Umsetzung solcher Wiederverwendungsprogramme von entscheidender Bedeutung sind. Insbesondere in der Landwirtschaft kann die Bewässerung mit Abwasser dazu beitragen, die Produktionserträge zu verbessern, den ökologischen Fußabdruck zu verringern und sozioökonomische Vorteile zu fördern.[25] Diese Vorteile umfassen:[26][17]
- Erhöhte Wasserverfügbarkeit
- Trinkwassersubstitution – Trinkwasser zum Trinken und zurückgewonnenes Wasser zum Nichttrinken (z. B. Industrie, Reinigung, Bewässerung, Hausgebrauch, Toilettenspülung usw.) aufbewahren.
- Reduzierte Überentnahme von Oberflächen- und Grundwasser
- Reduzierter Energieverbrauch im Zusammenhang mit der Produktion, Aufbereitung und Verteilung von Wasser im Vergleich zur Nutzung tiefer Grundwasserressourcen, zur Einfuhr oder Entsalzung von Wasser
- Reduzierte Nährstoffbelastung der aufnehmenden Gewässer (dh Flüsse, Kanäle und andere Oberflächenwasserressourcen)
- Reduzierte Herstellungskosten für die Verwendung von hochwertigem aufbereitetem Wasser
- Erhöhte landwirtschaftliche Produktion (dh Ernteerträge)
- Reduzierte Ausbringung von Düngemitteln (dh Erhaltung der Nährstoffe, Verringerung des Bedarfs an Kunstdünger (z. B. Bodenernährung durch die in den behandelten Abwässern vorhandenen Nährstoffe))
- Verbesserter Umweltschutz durch Wiederherstellung von Bächen, Feuchtgebieten und Teichen
- Mehr Beschäftigung und lokale Wirtschaft (z. B. Tourismus, Landwirtschaft).
Entwurfsüberlegungen[edit]
Verteilung[edit]
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7c/Nonpotable_water_pipeline_in_Mountain_View.gk.jpg/220px-Nonpotable_water_pipeline_in_Mountain_View.gk.jpg)
Nicht trinkbares aufbereitetes Wasser wird häufig mit einem doppelten Rohrleitungsnetz verteilt, das die zurückgewonnenen Wasserleitungen vollständig von den Trinkwasserleitungen getrennt hält.
In vielen Städten, in denen aufbereitetes Wasser verwendet wird, ist es mittlerweile so gefragt, dass Verbraucher es nur an bestimmten Tagen verwenden dürfen. Einige Städte, die zuvor unbegrenzt pauschal aufbereitetes Wasser anboten, berechnen den Bürgern jetzt den Betrag, den sie verbrauchen.[citation needed]
Behandlungsprozesse[edit]
Für viele Arten von Wiederverwendungsanwendungen muss das Abwasser zahlreiche Abwasserbehandlungsschritte durchlaufen, bevor es verwendet werden kann. Schritte können Screening, primäres Absetzen, biologische Behandlung, tertiäre Behandlung (zum Beispiel Umkehrosmose) und Desinfektion umfassen. Es ist möglich, Stickstoff aus dem Abwasser zu gewinnen[27] und Ammoniumnitrat produzieren. Dies generiert Einnahmen und einen nützlichen Dünger für die Landwirte. Es gibt verschiedene Technologien zur Behandlung von Abwasser zur Wiederverwendung. Eine Kombination dieser Technologien kann strenge Behandlungsstandards erfüllen und sicherstellen, dass das aufbereitete Wasser hygienisch unbedenklich ist, dh frei von Bakterien und Viren. Im Folgenden sind einige der typischen Technologien aufgeführt: Ozonisierung, Ultrafiltration, aerobe Behandlung (Membranbioreaktor), Vorwärtsosmose, Umkehrosmose, fortgeschrittene Oxidation.[2]
Abwasser wird in der Regel nur zur Sekundärbehandlung behandelt, wenn es zur Bewässerung verwendet wird.
Eine Pumpstation verteilt aufbereitetes Wasser an Benutzer in der ganzen Stadt. Dies kann Golfplätze, landwirtschaftliche Nutzungen, Kühltürme oder Deponien umfassen.
Alternative Optionen[edit]
Anstatt Abwasser für Wiederverwendungszwecke zu behandeln, können andere Optionen ähnliche Auswirkungen von Süßwassereinsparungen erzielen:
Kosten[edit]
In vielen Regionen der Welt, in denen es reichlich Frischwasser gibt, übersteigen die Kosten für aufbereitetes Wasser die Kosten für Trinkwasser. Aufbereitetes Wasser wird jedoch in der Regel zu einem günstigeren Preis an die Bürger verkauft, um seine Verwendung zu fördern. Da die Frischwasserversorgung aufgrund von Verteilungskosten, gestiegenem Bevölkerungsbedarf oder Quellen, die den Klimawandel verringern, begrenzt wird, werden sich auch die Kostenquoten weiterentwickeln. Bei der Bewertung von aufbereitetem Wasser muss das gesamte Wasserversorgungssystem berücksichtigt werden, da dies einen wichtigen Wert für Flexibilität in das Gesamtsystem bringen kann [28]
Rückgewonnene Wassersysteme erfordern normalerweise ein Doppelrohrleitungsnetz, häufig mit zusätzlichen Speichertanks, was die Kosten des Systems erhöht.
Hindernisse für die Umsetzung[edit]
- Die vollständige Umsetzung und Durchführung von Wasserwiederverwendungsprogrammen steht weiterhin vor regulatorischen, wirtschaftlichen, sozialen und institutionellen Herausforderungen.[29]
- Wirtschaftlichkeit von Wasserwiederverwendungssystemen.[29]
- Kosten für die Überwachung der Wasserqualität und die Identifizierung von Schadstoffen.[30] Schwierigkeiten bei der Identifizierung von Kontaminanten können die Trennung von anorganischen und organischen Schadstoffen, Mikroorganismen, Kolloiden und anderen umfassen.[31]
- Volle Kostendeckung aus Wasserwiederverwendungssystemen – Fehlen finanzieller Wasserpreissysteme, vergleichbar mit bereits subventionierten konventionellen Kläranlagen.[32]
- Psychologische Barrieren, die manchmal als “Yuck-Faktor” bezeichnet werden, können auch ein Hindernis für die Umsetzung sein, insbesondere für Pläne zur direkten Wiederverwendung von Trinkwasser. Diese psychologischen Faktoren scheinen eng mit Ekel verbunden zu sein, insbesondere mit der Vermeidung von Krankheitserregern.[33]
Gesundheitsaspekte[edit]
Aufbereitetes Wasser gilt bei sachgemäßer Verwendung als sicher. Aufbereitetes Wasser, das zur Wiederauffüllung von Grundwasserleitern oder zur Aufbereitung von Oberflächenwasser vorgesehen ist, wird vor dem Mischen mit natürlich vorkommendem Wasser und bei natürlichen Wiederherstellungsprozessen angemessen und zuverlässig behandelt. Ein Teil dieses Wassers wird schließlich Teil der Trinkwasserversorgung.
In einer 2009 veröffentlichten Wasserqualitätsstudie wurden die Unterschiede in der Wasserqualität von aufbereitetem / recyceltem Wasser, Oberflächenwasser und Grundwasser verglichen.[34] Die Ergebnisse zeigen, dass aufbereitetes Wasser, Oberflächenwasser und Grundwasser in Bezug auf die Bestandteile eher ähnlich als unähnlich sind. Die Forscher testeten auf 244 repräsentative Bestandteile, die typischerweise in Wasser vorkommen. Bei der Entdeckung lagen die meisten Bestandteile im Bereich von Teilen pro Milliarde und Teilen pro Billion. DEET (ein Insektenschutzmittel) und Koffein wurden in allen Wassertypen und praktisch in allen Proben gefunden. Triclosan (in antibakterieller Seife und Zahnpasta) wurde in allen Wassertypen gefunden, jedoch in höheren Mengen (Teile pro Billion) in aufbereitetem Wasser als in Oberflächen- oder Grundwasser nachgewiesen. In den Proben wurden nur sehr wenige Hormone / Steroide nachgewiesen, und wenn sie nachgewiesen wurden, waren sie in sehr geringen Mengen vorhanden. Halogenessigsäuren (ein Desinfektionsnebenprodukt) wurden in allen Arten von Proben gefunden, sogar im Grundwasser. Der größte Unterschied zwischen aufbereitetem Wasser und den anderen Gewässern scheint darin zu bestehen, dass aufbereitetes Wasser desinfiziert wurde und somit Desinfektionsnebenprodukte (aufgrund des Chlorverbrauchs) aufweist.
Eine Studie aus dem Jahr 2005 mit dem Titel “Bewässerung von Parks, Spielplätzen und Schulhöfen mit aufbereitetem Wasser” ergab, dass weder durch mikrobielle Krankheitserreger noch durch Chemikalien Krankheiten oder Krankheiten aufgetreten sind und sich das Risiko der Verwendung von aufbereitetem Wasser zur Bewässerung nicht messbar von der Bewässerung unterscheidet mit Trinkwasser.[35]
Eine 2012 vom National Research Council in den Vereinigten Staaten von Amerika durchgeführte Studie ergab, dass das Risiko der Exposition gegenüber bestimmten mikrobiellen und chemischen Kontaminanten durch das Trinken von aufbereitetem Wasser nicht höher zu sein scheint als das Risiko, das zumindest bei einigen derzeitigen Trinkwasseraufbereitungen besteht Systeme und kann um Größenordnungen niedriger sein.[36] In diesem Bericht werden Anpassungen des föderalen Rechtsrahmens empfohlen, die den Schutz der öffentlichen Gesundheit sowohl für geplante als auch für ungeplante (oder de facto) Wiederverwendungen verbessern und das Vertrauen der Öffentlichkeit in die Wiederverwendung von Wasser stärken könnten.
Viele Menschen assoziieren ein Gefühl des Ekels mit zurückgewonnenem Wasser und 13% einer Umfragegruppe sagten, sie würden nicht einmal daran nippen.[37]
Das größte Gesundheitsrisiko für die Verwendung von aufbereitetem Wasser in Trinkwasser besteht jedoch darin, dass pharmazeutische und andere Haushaltschemikalien oder deren Derivate (umweltbeständige pharmazeutische Schadstoffe) in diesem Wasser verbleiben können.[38] Dies wäre weniger besorgniserregend, wenn menschliche Ausscheidungen durch die Verwendung von Trockentoiletten oder Systemen, die Schwarzwasser getrennt von Grauwasser behandeln, aus dem Abwasser ferngehalten würden.
Um diese Bedenken hinsichtlich des Quellwassers auszuräumen, verwenden die Anbieter von aufbereitetem Wasser Verfahren zur Aufbereitung mehrerer Barrieren und eine ständige Überwachung, um sicherzustellen, dass aufbereitetes Wasser sicher ist und für den beabsichtigten Endverbrauch ordnungsgemäß aufbereitet wird.
Umweltaspekte[edit]
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Es gibt Debatten über mögliche Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt. Um diese Bedenken auszuräumen, wurde von der WateReuse Research Foundation eine Risikobewertungsstudie zu potenziellen Gesundheitsrisiken von recyceltem Wasser und Vergleiche mit herkömmlichen Expositionen gegenüber Pharmazeutika und Körperpflegeprodukten (PPCP) durchgeführt. Für jedes der vier Szenarien, in denen Menschen mit recyceltem Wasser zur Bewässerung in Kontakt kommen – Kinder auf dem Spielplatz, Golfer und Landschaftsarbeiter sowie Landarbeiter – deuten die Ergebnisse der Studie darauf hin, dass es einige Jahre bis Millionen dauern kann jahrelange Exposition gegenüber nicht trinkbarem recyceltem Wasser, um die gleiche Exposition gegenüber PPCPs zu erreichen, die wir an einem einzigen Tag durch Routinetätigkeiten erhalten.
Die Verwendung von aufbereitetem Wasser für nicht trinkbare Zwecke spart Trinkwasser zum Trinken, da weniger Trinkwasser für nicht trinkbare Zwecke verwendet wird.[39]
Es enthält manchmal höhere Mengen an Nährstoffen wie Stickstoff, Phosphor und Sauerstoff, die bei der Bewässerung etwas zur Düngung von Garten- und landwirtschaftlichen Pflanzen beitragen können.
Die Verwendung von Wasserrückgewinnung verringert die Verschmutzung, die in empfindliche Umgebungen gelangt. Es kann auch Feuchtgebiete verbessern, was der Tierwelt in Abhängigkeit von diesem Ökosystem zugute kommt. Es hilft auch, die Wahrscheinlichkeit einer Dürre zu stoppen, da das Recycling von Wasser die Nutzung der Frischwasserversorgung aus unterirdischen Quellen verringert. Zum Beispiel hat die Wasserverschmutzungsbekämpfungsanlage in San Jose / Santa Clara ein Wasserrecyclingprogramm eingeführt, um die natürlichen Salzwassersümpfe der San Francisco Bay zu schützen.[39]
Die wichtigsten potenziellen Risiken, die mit der Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser für Bewässerungszwecke verbunden sind, wenn die Behandlung nicht angemessen ist, sind folgende:[40][41]
- Kontamination der Nahrungskette mit Mikrokontaminanten, Krankheitserregern (dh Bakterien, Viren, Protozoen, Helminthen) oder Determinanten der Antibiotikaresistenz;
- Bodenversalzung und Anreicherung verschiedener unbekannter Bestandteile, die die landwirtschaftliche Produktion beeinträchtigen könnten;
- Verteilung der einheimischen Bodenmikrobengemeinschaften;
- Veränderung der physikochemischen und mikrobiologischen Eigenschaften des Bodens und Beitrag zur Anreicherung chemischer / biologischer Verunreinigungen (z. B. Schwermetalle, Chemikalien (dh Bor, Stickstoff, Phosphor, Chlorid, Natrium, Pestizide / Herbizide), natürliche Chemikalien (dh Hormone), Kontaminanten von neuem Interesse (CECs) (dh Arzneimittel und ihre Metaboliten, Körperpflegeprodukte, Haushaltschemikalien und Lebensmittelzusatzstoffe sowie deren Transformationsprodukte) usw.) und deren anschließende Aufnahme durch Pflanzen und Pflanzen;
- übermäßiges Wachstum von Algen und Vegetation in Abwasserkanälen (dh Eutrophierung);
- Verschlechterung der Grundwasserqualität durch die verschiedenen zurückgewonnenen Wasserverschmutzungen, die im Boden und in den Grundwasserleitern wandern und sich ansammeln.
Geschichte[edit]
Die Wiederverwendung von Abwasser (geplant oder ungeplant) ist eine alte Praxis, die seit Beginn der Menschheitsgeschichte angewendet wird und eng mit der Entwicklung der Sanitärversorgung verbunden ist.[42]
UNS[edit]
In den USA sah der Clean Water Act von 1972 die Beseitigung der Einleitung unbehandelter Abfälle aus kommunalen und industriellen Quellen vor, um das Wasser für Fischerei und Erholung sicher zu machen. Die US-Bundesregierung gewährte Zuschüsse in Milliardenhöhe für den Bau von Kläranlagen im ganzen Land. Moderne Kläranlagen, die üblicherweise zusätzlich zur Primär- und Sekundärbehandlung Oxidation und / oder Chlorierung verwendeten, mussten bestimmte Standards erfüllen.[43]
Die Sanitärbezirke des Los Angeles County begannen 1929 mit der Bereitstellung von aufbereitetem Abwasser für die Landschaftsbewässerung in Parks und Golfplätzen. Die erste aufbereitete Wasseranlage in Kalifornien wurde 1932 im Golden Gate Park von San Francisco gebaut. Der Water Replenishment District in Südkalifornien war die erste Grundwasserbehörde 1962 die erlaubte Verwendung von recyceltem Wasser zur Grundwasserneubildung zu erhalten.
Demonstrationsprojekt zur direkten Wiederverwendung von Trinkwasser in Denver[44] untersuchten die technischen, wissenschaftlichen und öffentlichen Akzeptanzaspekte von DPR von 1979 bis 1993. Eine chronische lebenslange Studie über die Auswirkungen auf die Gesundheit ganzer Tiere mit dem Produkt 1 MGD Advanced Treatment Plant hat eine umfassende Bewertung der chemischen und mikrobiologischen Wasserqualität ergänzt. Die 30-Millionen-Dollar-Studie ergab, dass das produzierte Wasser alle Gesundheitsstandards erfüllt und im Vergleich zu Denver’s hochwertigem Trinkwasser günstig ist. Darüber hinaus waren die prognostizierten Kosten niedriger als die Schätzungen für die Beschaffung entfernter neuer Wasserversorgungen.
Orange County liegt in Südkalifornien, USA, und beherbergt ein klassisches Beispiel für die indirekte Wiederverwendung von Trinkwasser.[45] In der Region gibt es ein umfangreiches System zur künstlichen Grundwasserneubildung, das eine dringend benötigte Süßwassersperre für das Eindringen von Meerwasser darstellt.[46] Ein Teil des eingespritzten Wassers besteht aus recyceltem Wasser, das 1976 mit der Water Factory 21 begann, die RO und Hochkalk zur Reinigung des Wassers verwendete (Produktionskapazität von 19.000 m)3 pro Tag).[47] Diese Anlage wurde 2004 stillgelegt und hat seitdem Platz für ein neues Projekt mit einer höheren Kapazität (265.000 m) gemacht3 pro Tag mit einer Endkapazität von 492.000 m3 pro Tag) unter dem Namen Grundwassernachfüllsystem.[45]
Richtlinien und Vorschriften[edit]
Internationale Organisationen[edit]
- Weltgesundheitsorganisation (WHO): „Richtlinien für die sichere Verwendung von Abwasser, Ausscheidungen und Grauwasser“ (2006).[5]
- Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP): „Leitlinien für die Wiederverwendung von kommunalem Abwasser im Mittelmeerraum“ (2005).
- Wasserdekadenprogramm der Vereinten Nationen zur Kapazitätsentwicklung (UNW-DPC): Verfahren zum UNWater-Projekt „Sichere Nutzung von Abwasser in der Landwirtschaft“ (2013).
Europäische Union[edit]
Die Gesundheits- und Umweltsicherheitsbedingungen, unter denen Abwasser wiederverwendet werden kann, sind auf EU-Ebene nicht speziell geregelt. Auf EU-Ebene gibt es keine Richtlinien oder Vorschriften zur Wasserqualität für die Wiederverwendung von Wasser. In der Wasserrahmenrichtlinie wird die Wiederverwendung von Wasser als eine der möglichen Maßnahmen zur Erreichung der Qualitätsziele der Richtlinie genannt. Dies bleibt jedoch eher eine relativ vage Empfehlung als eine Anforderung: Anhang VI Teil B bezieht sich auf die Wiederverwendung als eine der „Ergänzungen“ Maßnahmen, die die Mitgliedstaaten in jedem Flussgebietsbezirk im Rahmen des nach Artikel 11 Absatz 4 erforderlichen Maßnahmenprogramms ergreifen können. “[48]
Darüber hinaus besagt Artikel 12 der Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser über die Wiederverwendung von behandeltem Abwasser, dass „behandeltes Abwasser gegebenenfalls wiederverwendet werden soll“, nicht spezifisch genug ist, um die Wiederverwendung von Wasser zu fördern, und lässt zu viel Raum für Interpretationen darüber, was sein kann wird als „angemessene“ Situation zur Wiederverwendung von behandeltem Abwasser angesehen.
Trotz des Fehlens gemeinsamer Kriterien für die Wiederverwendung von Wasser auf EU-Ebene haben mehrere Mitgliedstaaten (MS) ihre eigenen rechtlichen Rahmenbedingungen, Vorschriften oder Richtlinien für verschiedene Anwendungen zur Wiederverwendung von Wasser herausgegeben (z. B. Zypern, Frankreich, Griechenland, Italien und Spanien).
Nach einer von der Europäischen Kommission (EG) durchgeführten Bewertung der Standards für die Wiederverwendung von Wasser in mehreren Mitgliedstaaten wurde jedoch der Schluss gezogen, dass sie sich in ihrem Ansatz unterscheiden. Es gibt wichtige Unterschiede zwischen den verschiedenen Standards hinsichtlich der zulässigen Verwendungen, der zu überwachenden Parameter und der zulässigen Grenzwerte. Diese mangelnde Harmonisierung der Standards für die Wiederverwendung von Wasser könnte zu Handelshemmnissen für landwirtschaftliche Güter führen, die mit aufbereitetem Wasser bewässert werden. Sobald sie auf dem Gemeinsamen Markt sind, wird das Sicherheitsniveau in den produzierenden Mitgliedstaaten von den Einfuhrländern möglicherweise nicht als ausreichend angesehen.[49] Die repräsentativsten Standards für die Wiederverwendung von Abwasser aus europäischen Mitgliedstaaten sind folgende:[48]
- Zypern: Gesetz 106 (I) 2002 Kontrolle der Wasser- und Bodenverschmutzung und damit verbundene Vorschriften (KDP 772/2003, KDP 269/2005) (ausstellende Institutionen: Ministerium für Landwirtschaft, natürliche Ressourcen und Umwelt, Abteilung Wasserentwicklung).
- Frankreich: Jorf num.0153, 4. Juli 2014. Verordnung von 2014 über die Verwendung von Wasser aus aufbereitetem städtischen Abwasser zur Bewässerung von Kulturpflanzen und Grünflächen (ausstellende Institutionen: Ministerium für öffentliche Gesundheit, Ministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Fischerei, Ministerium für Ökologie, Energie und Nachhaltigkeit).
- Griechenland: CMD Nr. 145116. Maßnahmen, Grenzwerte und Verfahren für die Wiederverwendung von behandeltem Abwasser (ausstellende Institutionen: Ministerium für Umwelt, Energie und Klimawandel).
- Italien: DM 185/2003. Technische Maßnahmen zur Wiederverwendung von Abwasser (ausstellende Institutionen: Umweltministerium, Landwirtschaftsministerium, Gesundheitsministerium).
- Portugal: NP 4434 2005. Wiederverwendung von aufbereitetem Stadtwasser zur Bewässerung (ausstellende Institutionen: Portugiesisches Institut für Qualität).
- Spanien: RD 1620/2007. Der rechtliche Rahmen für die Wiederverwendung von behandeltem Abwasser (ausstellende Institutionen: Umweltministerium, Ministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Fischerei, Gesundheitsministerium).
UNS[edit]
Aufbereitetes Wasser wird nicht von der Environmental Protection Agency (EPA) reguliert, aber die EPA hat Richtlinien für die Wiederverwendung von Wasser entwickelt, die zuletzt 2012 aktualisiert wurden.[50][51] Die EPA-Richtlinien für die Wiederverwendung von Wasser stellen den internationalen Standard für bewährte Verfahren bei der Wiederverwendung von Wasser dar. Das Dokument wurde im Rahmen eines Kooperationsabkommens für Forschung und Entwicklung zwischen der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde (EPA), der US-amerikanischen Agentur für internationale Entwicklung (USAID) und der globalen Beratungsfirma CDM Smith entwickelt. Die Leitlinien bieten den Staaten einen Rahmen für die Entwicklung von Vorschriften, die die besten Praktiken einbeziehen und die lokalen Anforderungen berücksichtigen.
Andere Länder[edit]
- Kanada: „Kanadische Richtlinien für inländisches aufbereitetes Wasser zur Verwendung in Toiletten- und Urinalspülungen“ (2010).
- China: China National Reclaimed Water Quality Standard; China National Standard GB / T 18920-2002, GB / T 19923-2005, GB / T 18921-2002, GB 20922-2007 und GB / T 19772-2005.
- Israel: Regulierung des Gesundheitsministeriums (2005).
- Japan: Nationales Institut für Land- und Infrastrukturmanagement: Bericht des Projekts zur mikrobiellen Wasserqualität über aufbereitetes Abwasser und aufbereitetes Abwasser (2008).
- Jordanien: Jordanische technische Basis n. 893/2006 Jordanien-Plan zur Wiederverwendung von Wasser (Politik).
- Mexiko: Mexikanischer Standard NOM-001-ECOL-1996 zur Wiederverwendung von Abwasser in der Landwirtschaft.
- Südafrika-Richtlinien: Die letzte Überarbeitung des Water Services Act von 1997 in Bezug auf Grauwasser und aufbereitetes Abwasser (Ministerium für Wasser- und Forstwirtschaft, 2001).
- Tunesien: Standard für die Verwendung von behandeltem Abwasser in der Landwirtschaft (NT 106-109 von 1989) und Liste der Pflanzen, die mit behandeltem Abwasser bewässert werden können (Landwirtschaftsministerium, 1994).
- USA National: US-Umweltschutzbehörde (USEPA) „Richtlinien für die Wiederverwendung von Wasser“ (2012).
- Richtlinien auf nationaler Ebene in Australien: Regierung von Australien (Ministerrat für Management natürlicher Ressourcen, Rat für Umweltschutz und Kulturerbe und Konferenz der australischen Gesundheitsminister (NRMMC-EPHC-AHMC)): Richtlinien für das Wasserrecycling: Management von Gesundheits- und Umweltrisiken “Phase 1, 2006.[48]
Beispiele[edit]
Australien[edit]
Wenn es in Australien Dürren gibt, steigt das Interesse an wiedergewonnenen Abwasseroptionen. Brisbane wurde als führend in diesem Trend angesehen, und andere Städte werden das Western Corridor Recycled Water Project nach Abschluss überprüfen.[52][7]
Während es in Australien derzeit keine vollständigen direkten Wiederverwendungssysteme für Trinkwasser gibt, prüft die australische Antarktisabteilung die Möglichkeit, ein System zur Wiederverwendung von Trinkwasser an ihrer Davis-Forschungsbasis in der Antarktis zu installieren. Um die Qualität der Meeresentladung aus der Davis-Kläranlage zu verbessern, wurden verschiedene bewährte Technologien ausgewählt, die in Zukunft eingesetzt werden sollen, wie Ozonisierung, UV-Desinfektion, Chlor sowie UF, Aktivkohlefiltration und RO.[7]
Israel[edit]
Ab 2010 ist Israel in Bezug auf den Anteil des recycelten Wassers weltweit führend.[53] Israel behandelt 80% seines Abwassers (400 Milliarden Liter pro Jahr) und 100% des Abwassers aus der Metropolregion Tel Aviv wird behandelt und als Bewässerungswasser für Landwirtschaft und öffentliche Arbeiten wiederverwendet. Bis heute wird das gesamte in Israel zurückgewonnene Abwasser für landwirtschaftliche Zwecke und zur Verbesserung des Bodens verwendet.
Namibia[edit]
Ein Beispiel für die direkte Wiederverwendung von Trinkwasser ist Windhoek (Namibia, New Goreangab Water Reclamation Plant (NGWRP)), wo behandeltes Abwasser seit mehr als 40 Jahren mit Trinkwasser gemischt wird. Es basiert auf dem Konzept der Mehrfachbehandlungsbarrieren (dh Vorozonierung, verbesserte Koagulation / Flotation in gelöster Luft / schnelle Sandfiltration und anschließendes Ozon, biologische Aktivkohle / körnige Aktivkohle, Ultrafiltration (UF), Chlorierung), um die damit verbundenen Risiken zu verringern die Wasserqualität verbessern.[52] Das zurückgewonnene Abwasser macht heutzutage etwa 14% der Trinkwasserproduktion der Stadt aus.[54]
Singapur[edit]
In Singapur heißt aufbereitetes Wasser NEWater und wird zu Bildungs- und Feierzwecken direkt aus einer fortschrittlichen Wasseraufbereitungsanlage abgefüllt. Obwohl der größte Teil des wiederverwendeten Wassers in Singapur für die High-Tech-Industrie verwendet wird, wird eine kleine Menge in Trinkwasserreservoirs zurückgeführt.
Ende 2002 hatte das Programm – erfolgreich als NEWater gebrandmarkt – eine Akzeptanzrate von 98 Prozent erreicht, wobei 82% der Befragten angaben, das wiederverwendete Wasser direkt zu trinken, weitere 16% nur, wenn es mit Reservoirwasser gemischt wird.[55] Der nach der Stabilisierung hergestellte NEWater (Zugabe von alkalischen Chemikalien) entspricht den Anforderungen der WHO und kann in ein breites Anwendungsspektrum geleitet werden (z. B. Wiederverwendung in der Industrie, Einleitung in ein Trinkwasserreservoir).[56]NEWater macht jetzt rund 30% des Gesamtverbrauchs Singapurs aus. Bis 2060 plant die National Water Agency in Singapur, die derzeitige NEWater-Kapazität zu verdreifachen, um 50% des zukünftigen Wasserbedarfs in Singapur zu decken.[57]
Südafrika[edit]
In Südafrika sind Dürrebedingungen der Haupttreiber für die Wiederverwendung von Abwasser.[7]
In Beaufort West beispielsweise wurde Ende 2010 in Südafrika eine direkte Abwasseraufbereitungsanlage (WRP) zur Erzeugung von Trinkwasser aufgrund akuter Wasserknappheit (Produktion von 2.300 m) errichtet3 pro Tag).[58][59] Die Prozesskonfiguration basiert auf dem Multi-Barriere-Konzept und umfasst die folgenden Behandlungsprozesse: Sandfiltration, UF, zweistufiger RO und durch ultraviolettes Licht (UV) desinfiziertes Permeat.
UNS[edit]
Die führenden Anbieter von aufbereitetem Wasser in den USA sind Florida und Kalifornien.[60]
In einem Bericht des US National Research Council vom Januar 2012 wurde[61] Ein Ausschuss unabhängiger Experten stellte fest, dass die Ausweitung der Wiederverwendung von kommunalem Abwasser zur Bewässerung, industriellen Nutzung und Trinkwasseraufstockung die gesamten verfügbaren Wasserressourcen der Vereinigten Staaten erheblich erhöhen könnte.[62]
Ein Beispiel ist Orange County in Südkalifornien, USA, und ein klassisches Beispiel für die indirekte Wiederverwendung von Trinkwasser.[45] In der Region gibt es ein umfangreiches System zur künstlichen Grundwasserneubildung, das eine dringend benötigte Süßwassersperre für das Eindringen von Meerwasser darstellt.[46]
Siehe auch[edit]
Verweise[edit]
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