Thomas Hillenbrand

Overview of Material and Energy Flows in Water Infrastructures in Context of Urban Metabolism

Urban water and wastewater infrastructures (UWIS) are an essential part of every city. They manage large flow streams of water, organic substances and nutrients from urban areas. Management of flow streams has a considerable energy demand, while there are large opportunities for energetic reuse of wastewater resources, which are not yet sufficiently exploited. Energetic reuse of wastewater resources can contribute to more sustainable urban energy systems. UWIS are also hot spots for emission of anthropogenic pollutants to the environment. On the way to a sustainable metabolism of cities, restructuring energy systems and reducing emission of anthropogenic pollutants are two important challenges. Both involve UWIS. This paper analyses material and energy flows in UWIS in Germany and explores their contribution to urban metabolism. We conclude by highlighting potential improvements by new technologies.

Bewertung der Umweltgefährlichkeit von Stoffen

ZusammenfassungFür die Branchen Papiererzeugung, Textilveredlung und Ledererzeugung wurden im Rahmen einer flächendeckenden Befragung Daten zur Abwassersituation, zu den eingesetzten Abwasserreinigungsverfahren und zu den spezifischen Abwassermengen in Deutschland erhoben. Diese Werte dienten der Überprüfung von Standardwerten, die in der EU Anwendung bei der Bewertung chemischer Stoffe finden.Berechnet als 10 Perzentilwerte betragen die Volumenströme der industriellen Kläranlagen der Direkteinleiter aller drei Branchen zum Teil nur ein Viertel des EU-Standardwerts von 2.000 m3/d. Dieser Wert bezieht sich auf eine standardisierte Kläranlage in der EU, an die 10.000 Einwohner mit 200 l/d Abwasser angeschlossen sein sollen. Bei den Auswertungen für die gesamten Branchen liegen die Vorfluter-Verdünnungsfaktoren bei 20–70% des EU-Standardwertes, mit Ausnahme der vollgerbenden Lederbetriebe, diese erreichen den Standard-Vorfluter-Verdünnungsfaktor von 10. Der Standardwert für den EU-Volumenstrom für Kläranlagen wird bei den Indirekteinleitern in allen Branchen überschritten.AbstractBy sending a questionnaire to all companies of the pulp and paper, textile finishing and leather industries in Germany a study ascertained wastewater data concerning the general situation, treatment processes and specific amounts. With these data standard figures used in the EU for the assessment of chemical substances were checked.The volume flows of the industrial sewage treatment were determined for the facilities of all three branches which discharge their wastewater directly to the receiving waters. The 10 percentile score of these facilities amounted to only a quarter of the EU standard figure of 2,000 m3/d. This value is related to a standardised waste water treatment plant within the EU, which treated the wastewater of 200 l/d from 10,000 inhabitants. The analyses of the entire branch in each case yield dilution factors of 20–70% of the EU standard value of 10. Only the full tanning leather companies yielded a dilution factor of 10. The volume flows of the sewage treatment plants of the facilities discharging to the sewer system exceeds 2,000 m3/d in call cases.