Alternative Water Supply Systems

Owing to climate change related uncertainties and anticipated population growth, different parts of the world (particularly urban areas) are experiencing water shortages or flooding and security of fit-for-purpose supplies is becoming a major issue. The emphasis on decentralized alternative water supply systems has increased considerably. Most of the information on such systems is either scattered or focuses on large scale reuse with little consideration given to decentralized small to medium scale systems. Alternative Water Supply Systems brings together recent research into the available and innovative options and additionally shares experiences from a wide range of contexts from both developed and developing countries. Also covered are the technical, social, financial and institutional aspects associated with decentralized alternative water supply systems. These include systems for greywater recycling, rainwater harvesting, recovery of water through condensation and sewer mining

Alternative Water Supply Systems

This is the final version. Available on open access from IWA Publishing via the DOI in this recordOwing to climate change related uncertainties and anticipated population growth, different parts of the developing and the developed world (particularly urban areas) are experiencing water shortages or flooding and security of fit-for-purpose supplies is becoming a major issue. The emphasis on decentralized alternative water supply systems has increased considerably. Most of the information on such systems is either scattered or focuses on large scale reuse with little consideration given to decentralized small to medium scale systems. Alternative Water Supply Systems brings together recent research into the available and innovative options and additionally shares experiences from a wide range of contexts from both developed and developing countries. Alternative Water Supply Systems covers technical, social, financial and institutional aspects associated with decentralized alternative water supply systems. These include systems for greywater recycling, rainwater harvesting, recovery of water through condensation and sewer mining. A number of case studies from the UK, the USA, Australia and the developing world are presented to discuss associated environmental and health implications. The book provides insights into a range of aspects associated with alternative water supply systems and an evidence base (through case studies) on potential water savings and trade-offs. The information organized in the book is aimed at facilitating wider uptake of context specific alternatives at a decentralized scale mainly in urban areas. This book is a key reference for postgraduate level students and researchers interested in environmental engineering, water resources management, urban planning and resource efficiency, water demand management, building service engineering and sustainable architecture. It provides practical insights for water professionals such as systems designers, operators, and decision makers responsible for planning and delivering sustainable water management in urban areas through the implementation of decentralized water recycling

Multifunctional Land Uses in Africa

This book presents contemporary case studies of land use, management practices, and innovation in Africa with a view to exploring how multifunctional land uses can alleviate food insecurity and poverty. Food security and livelihoods in Africa face multiple challenges in the form of feeding a growing population on declining land areas under the impacts of climate change. The overall question is what kind of farming systems can provide resilient livelihoods? This volume presents a selection of existing farming systems that demonstrate how more efficient use of land and natural resources, labour and other inputs can have positive effects on household food security and livelihoods. It examines how aquaculture, integrated water management, peri-urban farming systems, climate-smart agriculture practices and parkland agroforestry contribute multiple benefits. Drawing on case studies from Kenya, Ethiopia, Nigeria and Burkina Faso, contributed by young African scientists, this book provides a unique perspective on multifunctional land use in Africa and illustrates how non-conventional uses can be profitable while promoting social and environmental sustainability. Tapping into the global discussion on land scarcity and linking food security to existing land use change processes, this volume will stimulate readers looking for diversified land uses that are compatible with both household and national food security ambitions. This book will be of great interest to students and scholars of African development, agriculture, food security, land use and environmental management, as well as sustainable development more generally, in addition to policymakers and practitioners working in these areas

Circular cities: planning for circular development in European cities

Circular development could produce more resource efficient, ecologically regenerative and resilient cities. This development pathway offers many ecological, social and economic benefits. However, there are also many challenges to implementation, not least a heavy reliance on the market to transform urban systems of provision. A regulatory and policy framework is essential for a circular transformation, until circular activities become competitive within existing markets. Spatial and land-use planning can offer this framework. This paper provides insight into the circular development process. It discusses the role of planning in delivering circular development, using examples from four European cities. It identifies the tools for delivery and discusses the inherent limitations of using planning tools to deliver a circular transformation

2017 Scientific Consensus Statement: land use impacts on the Great Barrier Reef water quality and ecosystem condition. Chapter 4: management options and their effectiveness

This chapter seeks to answer the following questions: 1. What are the values of the Great Barrier Reef? 2. How effective are better agricultural practices in improving water quality? 3. How can we improve the uptake of better agricultural practices? 4. What water quality improvement can non-agricultural land uses contribute? 5. How can Great Barrier Reef water quality improvement programs be improved? Each section summarises the currently available peer reviewed literature and comments on implications for management and research gaps. This chapter has a wider scope than previous Scientific Consensus Statements, including, for the first time, the social and governance dimensions of management and the management of non-agricultural land uses. These new sections are constrained by a lack of Great Barrier Reef–specific data and information. The relevance of information from other locations must be carefully considered. In comparison, the agricultural practice change and economics sections provide an update on material compiled as part of the 2013 Scientific Consensus Statement. This report has been confined to peer reviewed literature, which is generally published in books and journals or major reports. There is additional evidence in grey literature, such as project and program reports, that has not been included here. Each section of this chapter has been compiled by a writing team and then revised following a series of review processes

Integrated Water Resources Management (IWRM) Implementation based on a Case Study in the Mara River Basin, Kenya

Die unzureichende Umsetzung von Integriertem Wasserressourcenmanagement (IWRM) in Flusseinzugsgebieten hat, insbesondere in den Entwicklungsländern, zu einer anhaltenden Verschlechterung der bestehenden Initiativen zum Wassermanagement sowie zu einer Eskalation diplomatischer Krisen in grenzüberschreitenden Flusseinzugsgebieten geführt. Wasserknappheit und die zunehmende nicht genehmigte Einleitung von Abwässern sowie die Entsorgung fester Abfälle in Gewässern und auf offenen Feldern haben die Verwirklichung einer guten Wasserbewirtschaftung weiter erschwert. Schlechte Planung, Bau, Betrieb und Wartung der Infrastruktur (wie zum Beispiel Wasserversorgungsnetz, Aufbereitungsanlagen, Wasserspeicher und Systeme zur Wiederverwendung von Wasser) haben zu einem gescheiterten Wasser- und Abwassermanagement beigetragen. Der Einsatz von moderner und innovativer Wasser- und Abwassertechnologie ist von großer Bedeutung für die Verbesserung der aktuellen Situation und die Prognose zukünftiger Entwicklungen. Planung, Bau, Betrieb und Wartung von „High-Tech“ – Abwasserbehandlungssystemen sind nach wie vor eine Herausforderung für Entwicklungs- und Schwellenländer, insbesondere für diejenigen mit einer großflächigen ländlichen Siedlungsstruktur, die gekennzeichnet ist durch einen Mangel an zuverlässigen Energiequellen, komplexen Schwierigkeiten beim Anschluss von verstreut liegenden Haushalten, Gewerbe und Industrie an die Infrastruktur (z.B. Stromnetz, Leitungen für ungeklärtes und geklärtes Abwasser) und großen landwirtschaftlichen Flächen. Solche Projekte sind insbesondere bei Betrieb und Wartung aufgrund unzureichenden technischen Know-hows fehlender finanzieller Mittel und dem Mangel an Elektrifizierung oder Energiealternativen in ländlichen Gebieten weitgehend gescheitert. Der Fokus dieser Forschungsarbeit liegt daher auf Abwasserstabilisierungsteichen (WPS) und dem Potenzial für die Wiederverwendung des so behandelten Abwassers in ariden und semiariden Gebieten. Die Vorteile von WPS gegenüber anderen Abwasserbehandlungssystemen wurden bereits weltweit erforscht und demonstriert. Der Kern dieser Arbeit besteht darin, einen Plan zur Wiederverwendung von Wasser innerhalb eines guten Wassermanagements zu entwickeln, das auf die Mikro-Ebene der Wasserwirtschaftung zugeschnitten und mit ihr kompatibel ist, um die unverzichtbare Rolle von Akteuren an der Basis zu veranschaulichen, die nachhaltig gestärkt werden müssen, z.B. technologisch, finanziell, durch aktive Einbeziehung und Kapazitätsaufbau, und deren Funktionsweise und Integrität durch regionale und nationale Interessengruppen geschützt werden muss. In dieser Arbeit werden zwei Fallstudien vorgestellt, nämlich das Mara River Basin (MRB) in Kenia und das Olifants River Basin (ORB) in Südafrika. Ein Vergleich zwischen Fallstudie 1 (MRB) und Fallstudie 2 (ORB) zeigt eine starke Parallele in Bezug auf Landnutzung /wirtschaftliche Aktivitäten sowie auf die Herausforderungen, die sich aus anthropogenen Aktivitäten usw. ergeben, wie insbesondere das Problem des zunehmenden Abwasservolumens und die daraus resultierende Notwendigkeit der Wiederverwendung von Wasser. Water Governance sollte einen Multiplikatoreffekt auf grenzüberschreitender Ebene haben, wobei der Schwerpunkt auf Mikro-Governance (lokalen Interventionen) liegt. Dies ist ein überschaubarer Ansatz, der zunächst auf lokaler Ebene überprüft werden sollte, bevor er auf regionaler, nationaler und internationaler Ebene angewandt wird. Die Einbeziehung der Akteure in den Mikroeinheiten garantiert ein hohes Maß an Eigenverantwortung und Wertschätzung für die verfügbaren Wasserressourcen und Ökosystemdienstleistungen sowie die Sicherstellung, dass oben genannte Einrichtungen keinen Schaden nehmen. In der Studie wurden die Herausforderungen im Zusammenhang mit der Formulierung, Umsetzung und Überwachung der Leistung eines funktionierenden Wassermanagements im grenzüberschreitenden Flusseinzugsgebiet sowie die Möglichkeiten zur Verbesserung der derzeitigen Ansätze weiter untersucht. Verschiedene Ansätze der Wasserpolitik auf lokaler und internationaler Ebene wurden auf ihre praktische Vereinbarkeit mit den lokalen Gegebenheiten geprüft. Ein neues interaktives Water Governance-Modell, das Umbrella Programm wurde entwickelt. Interessen und Vorlieben verschiedener Wasserverbraucher sind spezifisch, vielfältig und heterogen und sollten daher eine essenzielle Rolle bei der Formulierung der Wasser-Governance-Modelle spielen. Die grenzüberschreitende Wasser-Governance ist daher ein umfassender diplomatischer Diskurs, der von allen Beteiligten innerhalb und außerhalb der Grenzen, einschließlich der lange Zeit ausgeschlossenen und sogenannten „unbedeutenden“ indigenen Gruppen und Minderheiten, geführt werden muss, um ihren Durst nach Wasserressourcen und anderen Umweltdienstleistungen zu stillen. Eine gute Wasser-Governance ist ein hochdynamisches System, das versagt oder ins Stocken gerät, wenn keine Echtzeitüberwachung und tatsächliche Synchronisation seiner Dynamik stattfindet. Es gibt keine Integration des Wasserressourcenmanagements ohne eine gute Wasserbewirtschaftung und keine gute Wasserregierung ohne ein ausgezeichnetes Mikro-Management. Abwasser wird als vielfältig wiederverwendbare Ressource angesehen, die genutzt und für verschiedene Zwecke wie zur Bewässerung von Pflanzen, als landwirtschaftlicher Dünger, für die Aquakultur und zur Biogasherstellung als Quelle erneuerbarer Energie verwendet werden kann. Die Nutzung der wiederverwendbaren Elemente des Abwassers unter Einhaltung öffentlicher Gesundheitsstandards und -richtlinien zum Schutz der Arbeiter und Verbraucher der Endprodukte sowie der Umwelt ist ein Schritt in Richtung der Verwirklichung des IWRM-Paradigmas. Leider wird der größte Teil des Abwassers aus Abwasserbehandlungsanlagen in Kenia nur teilweise behandelt oder rohes Abwasser wird direkt in offene und ungeschützte künstlich errichtete Becken, auf offenen Felder, in Flüsse und andere aufnehmende Gewässer eingeleitet. Pläne zur Wiederverwendung von Wasser sollten der Weg in die Zukunft sein, um die Herausforderungen sowohl der nicht genehmigten Einleitung von Abwasser oder von Fäkalien als auch der des Wasserstresses zu bewältigen und eine „Win-Win-Situation“ zu erreichen. Das behandelte Abwasser, z.B. aus Abwasserstabilisierungsteichen (WPS) könnte den Landwirten zugeteilt werden, deren Ernte insbesondere in ariden und semiariden Gebieten des Mara River Basin unter Wasserknappheit leidet. Dies könnte durch einen integrierten Plan zur Zuweisung von behandeltem Abwasser und Exkrementen (TEA-Plan) erreicht werden, um die bestehenden Pläne zur Zuteilung von Wasser zu erweitern und in diese zu integrieren, und das Problem des Wasserstresses und der Wasserknappheit insbesondere auf der Ebene von Teileinzugsgebieten anzugehen. Der TEA-Plan beinhaltet ein detailliertes Konzept für die Wiederverwendung des Abwassers, das bestimmte Qualitätsstandards erfüllt, die international oder lokal definiert wurden und weitergehend akzeptiert werden, anstatt es willkürlich in aufnehmende Gewässer abzuleiten, wie dies weitgehend der aktuellen Situation im Einzugsgebiet des Flusses Mara entspricht. Diese Standards können nicht erreicht werden, ohne ein verbessertes Behandlungssystem sowie örtliche, abgestimmte und genau überwachte Maßnahmen vor und nach der Abwasserbehandlung, die die spezifische Situation vor Ort berücksichtigen. Der TEA-Plan beinhaltet die Maximierung der Wiederverwendung von Abwasser, wodurch ein positiver Beitrag zur Minimierung der Frischwasserentnahme für landwirtschaftliche Tätigkeiten geleistet wird, ohne die Qualität des Endprodukts zu beeinträchtigen. Die Anpassung an und Einbeziehung des TEA-Plans in strategische Pläne für Wasserressourcen in Flusseinzugs- oder Untereinzugsgebieten erfordert eine genaue Beachtung der folgenden wesentlichen Punkte: (i) die typischen Verbreitungswege von Abwasser und Exkrementen, (ii) ein integrierter TEA-Plan-Modellierungsrahmen, (iii) spezifische Ziele des TEA-Plans, (iv) die Bausteine des TEA-Plans, (v) ein Plan zur Überwachung und Bewertung (M & E) für die Wiederverwendung des behandelten Abwassers und der Exkremente, (vi) ein Plan zur Bewertung von Unsicherheitsfaktoren etc. Der TEA-Plan als Ansatz zur Verbesserung der Wasserresourcenmanagements auf Einzugsgebietsebene und sein Beitrag zu guter Wasser-Governance sind in dieser Arbeit ausführlich dargestellt