wwt 4/2022

DIE ERSTE AUTOMATISIERTE EXZENTERSCHNECKENPUMPE DER WELT. Praxismagazin für Trink- und Abwassermanagement Verfahrenstechnik: Verfahren optimieren, Kreisläufe schließen, Energie gewinnen Mit 41 Seiten IFAT-Special: Klärtechnik 4 April 2022 Anlagensteuerung: In der Kläranlage fließen Abwasser und Daten wasserwirtschaft wassertechnik

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1 4/2022 Die Abwasserentsorgung hat eine lange Geschichte. Bereits vor 4.000 Jahren befanden sich im Industal entsprechende Ver- und Entsorgungsanlagen mit Kanälen und Abwurfschächten. Dort wo keine Kanäle vorhanden waren, dienten Latrinen zur Erfassung, die dann in Gruben entleert wurden. Die so aufgefangenen Exkremente nutzen Bauern und Gärtner. Im Mittelalter ging dieses Wissen verloren. Kot, Urin und Abfälle wurden auf die Straßen geworfen und sorgten für katastrophale seuchenhygienische Zustände; die Cholera und andere Seuchen brachen aus und konnten erst mit Einführung der Spültoilette und dem Bau der Kanalisationen Mitte des 19. Jahrhunderts gestoppt werden. Die Schmutzwasserableitung führte dabei zur erheblichen Verunreinigung der Gewässer (Verschlammung, Fäulnis infolge Sauerstoffarmut etc.). Diese Umstände bildeten den Auftakt zur Entwicklung und zum Einsatz von Technologien zur Abwasserreinigung. Zunächst wurden Siebe und Rechen, aber auch zeitgleich Absetzbecken installiert. Die Abwassereinigung erfolgte dabei in erster Linie unter ästhetischen und hygienischen Aspekten. Biologisch wurde das Abwasser anfangs in Bodenfilteranlagen gereinigt. Später wurden Füllkörperverfahren eingesetzt, aus denen 1893 / 94 Corbett in England das Tropfkörperverfahren entwickelte, das auch in Deutschland weite Verbreitung fand. Im Jahr 1914 wurde dann schließlich das deutlich effizientere und vielseitig einsetzbare Belebungsverfahren erfunden. Es findet bis heute breite Anwendung, da es sowohl CSB und BSB entfernt als auch die Stickstoff- und die Phosphorelimination gewährleistet und somit die geltenden Anforderungen an die Abwasserreinigung erfüllt. Rückwirkend betrachtet erscheint der Wassersektor wenig innovativ. Jedoch muss man berücksichtigten, dass Kläranlagen langfristig finanziert und abgeschrieben werden und dass Innovationen für erhöhte Reinigungsleistungen vorwiegend aufgrund verschärfter Anforderungen (z. B. Spurenstoffe, Antibiotikaresistenzen) entstehen. Unter diesen Randbedingungen wurden in den letzten Jahren vielfach neuartige Technologien entwickelt und in die Praxis umgesetzt. Dazu zählen Maschinen- und Regeltechnik (neue Belüftungstechnik, Rührwerke etc.), um bestehende Verfahren effizienter zu machen und zum anderen neue Technologien wie beispielsweise Schwebebettreaktoren, granulierter Schlamm, MBR-Systeme, hinterlüftete Membranen und Anamox. Als nachgeschaltete Stufen wurden GAK, PAK und Ozonanlagen entwickelt und bereits zahlreich großtechnisch realisiert. In der Schlammbehandlung sind verschiedenste Verfahren zum P-Recycling in der Erprobung. Damit sind die Technologien der Abwassertechnik, analog zum jeweiligen Kenntnisstand über das Vorhandensein und die Umweltwirkungen von Substanzen in den Ökosystemen, im ständigen Wandel und in der Entwicklung. Die vorliegende Ausgabe soll Ihnen dazu schon einen Vorgeschmack und Einblick in aktuelle Aktivitäten von Anlagenbetreibern und Herstellern vermitteln. Mittendrin im IFAT-Geschehen finden Sie dann auch Ihr Fachmagazin wwt in Halle A4 am Stand 303. Klärtechnik imWandel Die Anfang Juni endlich wieder stattfindende Umwelttechnologiemesse IFAT bietet eine sehr gute Möglichkeit, alle Fortschritte in der Technologieentwicklung vor Ort kennen zu lernen, mit den Herstellern direkt zu diskutieren und sich mit anderen Fachkollegen auszutauschen. Kommentar Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch, Leiter des Fachgebiets Siedlungswasserwirtschaft an der TU Berlin und Mitglied des Herausgeberbeirats der wwt Quelle: privat

2 www.umweltwirtschaft.com DIE ERSTE AUTOMATISIERTE EXZENTERSCHNECKENPUMPE DER WELT. Inhalt Kommentar 1 Klärtechnik im Wandel Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch Wasserszene 4 IFAT 2022 - Zukunftsaufgabe wasserbewusste Stadtentwicklung Messe München Kläranlage Friedrichshafen mit Ozonungsanlage: Was ist bei der Spurenstoffelimination zu beachten? Quelle: Tobias Walter, Hach 10 IFAT-Special: Klärtechnik Projekte und Verfahren 10 Spurenstoffelimination – Verfahren, Auslegung und Kosten Dr.-Ing. Heinrich Herbst; Susanne Tettinger; Tilmann Vorhoff; Dr. Sebastian Platz; Dr. Demet Antakyali; Linda Richter 17 Ausbau der Kläranlage Flerzheim Luk Beyerle; Christian Hakenes; Christoph Brepols 22 Automatisierung und Digitali- sierung von Steuerungsaufgaben Andreas Biesenbach; Thomas Bauer 26 Weniger Schlamm, mehr Strom mit anaerober Schlammstabili- sierung Ralf Seeßelberg 30 Vakuumentgasung von Faul- schlamm Dr. Elke Sellering; Maria Dittmann; Ulrich Knörle Titelbild: Alles Einstellungssache. SCT AutoAdjust ist die erste automatisierte Exzenterschneckenpumpe der Welt. Für konstante Förderleistung und hohe Produktivität: Die Statorklemmung der SCT AutoAdjust Pumpe ist automatisiert, hydraulisch und hochpräzise auf Knopfdruck verstellbar. Quelle: Seepex Kombinierte Lösungen zur Vermeidung von Methanemissionen und Phosphatfällung Quelle: Eliquo Technologies 5 Talsperren und Staubereiche als Senken für Mikroplastik Helmholtz-Zentrum für Umwelt- forschung 6 Aus dem Vollen schöpfen? Umweltministerium Brandenburg 7 Parlamentarischer Abend Wasserwirtschaft BDE e. V. 8 Wenn der zweite vor dem ersten Schritt getan wird … Im Gespräch mit André Bähler 30

3 4/2022 36 Trommelmotoren für kleine Klär- anlagen und Abwasserteiche Johannes Hilsdorf; Mark Bucher; Michael Schacht Praxisberichte 39 In der Kläranlage fließen die Daten Seepex GmbH 42 Vernetzt in die Zukunft ABB Motion Deutschland 44 RakeMax – Flaggschiff unter den Rechen- und Siebanlagen Huber SE Veranstaltungen 46 FILTECH 2022 war ein Erfolg Marius Schaub 48 Nutzungskonflikte um das Wasser nehmen weiter zu Prof. Dr. Andreas Hoffjan; Prof. Dr. Mark Oelmann; Dr. Axel Bergmann; Siegfried Gendries 16 Mess- und Analysetechnik Projekte und Verfahren 51 Effiziente, automatisierte Prozess- kontrolle bei der Klärschlamm- faulung Stefanie Kuss 54 PCR-Abwassermonitoring erkennt SARS-CoV-2 Hotspots Uwe Manzke Markt & Trends Produkte zur IFAT 55 Polymat V9 mit neuer Steuerung und Überwachung Alltech Dosieranlagen GmbH 55 Neue ultrakompakte Druckschalter Krohne Messtechnik GmbH 56 XD-Serie punktet mit Kosten- effizienz und höchstem Niveau Tintometer GmbH 56 Von Geräten zum Komplettsystem Nivus GmbH 57 Durchflussmessung in Druck- leitungen GWU-Umwelttechnik GmbH 57 Modularer Basisgriff CAPBs device mit TFT-Farbdisplay und Daten- logger Afriso-Euro-Index GmbH Umwelt Praxisbericht 58 Klare Sache: Nur sauberes Wasser darf ins Grundwasser Finger Beton Unternehmensgruppe Gewässerschutz 60 Ströme der Erde: Teil 8: Die Donau Dr. Wolfgang Berger Rubriken 41 Impressum 50 Adressen für Fachleute Compressed air, gas and vacuum solutions Registrieren Sie sich jetzt für Ihr kostenloses Messeticket www.aerzen.com/ifat Produkt Launch 30. Mai 2022 Halle A3 | Stand 351/450 WORKING TOGETHER FOR A MORE EFFICIENT WORLD Performance³ - The new generation Die innovativen Drehkolben-, Schrauben- und Turbogebläse DIN A5-IFAT-2022-performance3.indd 1 07.04.2022 16:36:17

4 www.umweltwirtschaft.com wasserbewussten Zukunftsstadt optimiert werden“, so Lohaus. Unter anderem müsse im Wasserhaushaltsgesetz ein klarer ge- setzlicher Auftrag zur Entwicklung der dezentralen Niederschlagsbewirtschaftung normiert werden. Ergänzend sollten die Bundesländer wasserrechtlich Möglichkeiten der Entgelt- oder Gebühren(mit)finanzierung des Starkregenrisikomanagements schaffen. Diese Möglichkeit sehen die Landesgesetze nach Einschätzung des DWA-Experten derzeit noch nicht ausreichend vor. Wasserbewusste Städte – Kernthema der IFAT Munich 2022 Die wasserwirtschaftliche Anpassung von Städten und Gemeinden an den Klimawandel ist eines der Kernthemen der Weltleitmesse für Wasser, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft IFAT Munich 2022. So werden Partnerinstitutionen der Messe, wie das Bayerische Umweltministerium, die DWA und die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU), dazu passende Veranstaltungen im Konferenzprogramm der Messe organisieren. Zusätzlich plant der Verband kommunaler Unternehmen (VKU), bei Messe-Touren gezielt Lösungen zu Starkregen und Überflutungsvorsorge zu präsentieren.  IFAT Munich 2022 https://ifat.de Nebenfluss des Rheins, zusammen mit dem Wasserwirtschafts- verband Emschergenossenschaft gemeinsam an der blau-grünen Transformation. Innerkommunale Kooperation als wesentliche Voraussetzung Damit dieser Wandel in Zukunft in möglichst vielen weiteren Städten und Gemeinden gelingen kann, ist es wichtig, dass die verschiedenen Fachabteilungen der jeweiligen Kommune – neben der Stadtentwässerung vor allem die Raum- und Verkehrsplanung sowie das Grünflächenamt – aufs Engste kooperieren. „Diese Zusammenarbeit beginnt idealerweise bereits in der Phase Null, also vor dem eigentlichen Projektbeginn“, betont Johannes Lohaus, Sprecher der Bundesgeschäftsführung der Deut- schen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA). Auch die möglichen Investoren sollten seiner Einschätzung nach schon zu diesem Zeitpunkt ins Boot geholt werden. Juristisch sind entsprechende Projekte auf der Grundlage des geltenden Rechts bereits heute möglich. Das Abwasserrecht des Wasserhaushaltsgesetzes undder Landeswassergesetze sowie das Baugesetzbuch erkennen der dezentralen Niederschlagswasser- bewirtschaftung Priorität zu. „Der rechtliche Rahmen muss aber noch weiter im Sinne einer Wasserszene IFAT Munich 2022, 30. Mai bis 3. Juni 2022: Zukunftsaufgabe wasser- bewusste Stadtentwicklung Viele Kommunen weltweit müssen sich den Herausforderungen von temporär zu viel oder zu wenig Niederschlagswasser stellen. Im Zuge des Klimawandels werden aller Voraussicht nach auch Städte und Gemeinden in Deutschland künftig noch häufiger und stärker von Starkregen, Hochwasser, Hitzeperioden und Trockenheit betroffen sein. Als eine der zielführenden Anpassungsstrategien gilt das Konzept der „Sponge-City“, also der Schwammstadt. Dahinter steht die stadtplanerische Idee, möglichst viel Regenwasser durch urbane Grünzonen, Feuchtgebiete, Wasser- und Überflutungsflächen sowie MultifunktionsSpeicherräume aufzunehmen, statt es sofort und direkt in Kanäle und Vorfluter abzuleiten. Im Idealfall gelingt es dadurch, nicht nur die Folgen von Unwettern abzudämpfen, sondern Regenwasser für nachfolgende Trockenzeiten zu speichern. Mit dem kostbaren Nass lassen sich dann Bäume und Grünflächen am Leben erhalten, die zusammen mit begrünten Dächern und Fassaden zur Kühlung und Luftverbesserung der Stadt beitragen. Europäische Pioniere sind Kopenhagen undWien Nach asiatischen Vorreitern, wie Singapur und diversen südchinesischen Metropolen, gibt es mittlerweile auch etliche europäische Städte, die ambitionierte Schwammstadt-Projekte vorweisen können. Als Pioniere gelten hier Kopenhagen und Wien. In der dänischen Hauptstadt wird bereits seit dem Jahr 2014 eine entsprechende Wasserbewirtschaftung umgesetzt. Dazu gehört zum Beispiel ein Netzwerk aus unterirdischen Entlastungstunneln oder die Bewässerung von Stadtgrün mit Wasser aus zentral gelegenen Kläranlagen. In der österreichischen Kapitale entsteht auf dem ehemaligen Flugfeld Aspern ein neuer Stadtteil namens Seestadt. Zu den hier realisierten wasserbewussten Maßnahmen zählen unter anderem großzügige, zusammenhängend gestaltete Wurzelräume, die Niederschlagswasser speichern und über lange Zeiten an die Stadtbäume abgeben. Außerdem agieren in die Baumgruben integrierte und mit streusalzresistenten Stauden bepflanzte Sicker-, Filter- und Absetzbecken wie dezentrale Kleinstkläranlagen. Vorreiter auch in Deutschland In Deutschland ist Hamburg ein prominentes Beispiel. In der Hansestadt konnten nach Angaben des Wasserversorgungsunternehmens Hamburg Wasser in den letzten Jahren zum Beispiel Neubaugebiete geschaffen werden, in denen das Regenwasser fast komplett von der Kanalisation abgekoppelt ist. Münster, Berlin, München, Ludwigsburg, Leipzig – auch vielen andere Städte haben schon unterschiedlich umfangreiche Schwammstadt-Projekte realisiert. Zahlrei- che weitere sind – oft wissenschaftlich begleitet – in Planung und Durchführung. Und das auch in interkommunaler Vernetzung: In der Zukunftsinitiative Klima.Werk arbeiten 16 Städte entlang der Emscher, einem Bild 1 Nicht gegen, sondern im Einklang mit der Natur entwickelt: Das Schumacher Quartier in Berlin-Tegel soll ab 2017 als Beispiel für eine wasserbewusste Stadtentwicklung stehen. Quelle: Tegel-Projekt-GmbH/Macina

5 4/2022 rung solche Teilchen gefressen oder muss die Nahrung zwischen den unverdaulichen Partikeln gesucht werden, können die Tiere weniger Nahrung aufnehmen. Zudem hat die gestörte Nahrungsaufnahme auch Auswirkungen auf die Reproduktionsleistung der Organismen, da sie sich weniger gut vermehren können“, erklärt Wendt-Potthoff weiter. Wie stark derartige Effekte von Mikroplastik in der freien Natur auftreten, ist noch unbekannt. Man weiß bisher zu wenig über die genaue Verteilung von kleinem Mikroplastik und seine Verbindung mit natürlichen Stoffen in den Ökosystemen. Das liegt nicht zuletzt daran, dass die verfügbaren Nachweismethoden zu komplex und aufwendig sind.  Helmholtz Zentrum für Umweltforschung (UFZ) www.ufz.de Verfügung stellen“, erläutert UFZ-Biologin Dr. Katrin WendtPotthoff, Leiterin des Projekts. Die Forscher untersuchten auch das Entstehen und die Rolle von Mikroorganismen-Gemeinschaften (sogenannten Biofilmen), die sich auf den Plastikpartikeln bilden können. So hängt ihre Qualität als Nahrungsgrundlage für Wasserlebewesen wie Schnecken vom Plastiktyp ab, auf dem sie wachsen. Bei Laborversuchen mit Fadenwürmern und Rädertierchen zeigte sich, dass die Gesamtfläche der schwebenden Plastikpartikel bestimmt, ob sie toxisch auf die exponierten Organismen wirken – unabhängig davon, ob die Partikel von den Organismen aufgenommen wurden. Denn die Verfügbarkeit der Nahrung sinkt vor allem dann, wenn sich in der direkten Umgebung Mikroplastikpartikel befinden. „Werden mit der NahHelmholtz-Zentrum für Umweltforschung: Talsperren und Staubereiche als Senken für Mikroplastik Mikroplastik lässt sich mittlerweile nicht nur in Meeren, sondern auch in vielen Binnengewässern finden. Das gilt auch für Talsperren und Staubereiche, auf deren Gewässergrund sich winzige Plastikteilchen ablagern können. Das zeigen die Ergebnisse zum Abschluss des vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) koordinierten Verbundprojekts MikroPlaTaS, das über dreieinhalb Jahre vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wurde. Wie sich diese Ablagerungen jedoch langfristig auf die Ökosysteme auswirken, ist nicht abschließend geklärt. Verbundprojekt MikroPlaTaS beendet Das Forschungsteam des Verbundprojekts MikroPlaTaS (Mikroplastik in Talsperren und Staubereichen) hat während der Projektlaufzeit drei Brauchwasser-Talsperren in Sachsen (Bautzen, Quitzdorf und Malter) und drei gestaute Flussbereiche in Nordrhein-Westfalen (Abschnitte der Ems und der Lippe sowie die ehemaligen Rieselfelder der Stadt Münster) untersucht, um das dortige Vorkommen und Verhalten von Mikroplastik näher zu bestimmen. Dabei zeigte sich, dass strömungsberuhigte Gewässersysteme wie Talsperren und Stauhaltungen als Senken für Mikroplastik fungieren. Das heißt: Die meisten eingetragenen Plastikpartikel verbinden sich im Laufe der Zeit mit natürlichen Stoffen, sinken zu Boden und werden durch verschiedene biogeochemische Prozesse dauerhaft in den Sedimenten gebunden. Dass die gefundenen Plastikpartikel vorrangig aus Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) bestehen, war für die Wissenschaftler angesichts der massenhaften Verwendung dieser beiden Substanzen, etwa für die Herstellung von Einweg- und Verpackungsmaterial, wenig überraschend. Auswirkungen auf Ökosysteme Wie sich dies langfristig auf die Ökosysteme auswirkt, ist jedoch noch offen. „Auf Basis unserer Erkenntnisse diskutieren wir gemeinsam mit unseren Praxispartnern, was der Mikroplastikeintrag für Talsperren bedeutet und welche Vorkehrungen künftig getroffen werden sollten, um eine Remobilisierung und damit auch einen Eintrag in andere Gewässer und letztlich ins Meer zu begrenzen. Daraufhin möchten wir Handlungsempfehlungen erarbeiten und diese der Politik sowie weiteren Akteuren zur Projekte Bild 1 Die Quitzdorf-Talsperre war eine der drei Brauchwasser-Talsperren in Sachsen, die im Projekt untersucht wurden. Quelle: ProfessorX CC BY-SA 3

6 www.umweltwirtschaft.com Wasserszene kungen der Klimakrise werden künftig die Grundwasserressourcen jedoch in einem geringeren Umfang zur Verfügung stehen. Langfristig kann klimafolgenbedingt mit einer verminderten Grundwasserneubildung gerechnet werden, die in einem Großteil der Bilanzgebiete bis zu 25 % erreichen kann. Damit die Wasserbehörden dies bei ihrer wasserrechtlichen Zulassungspraxis berücksichtigen können, wird im Bericht anhand von Klimamodellen das verringerte Grundwasserdargebot berechnet. Bereits in diesem Jahr soll auf diese Prognosen reagiert und ein Klimaabschlag auf künftige Grundwasserentnahmen eingeführt werden. „Zur Nutzung soll lediglich ein Teil des jährlich neu gebildeten Grundwassers zugelassen sein, das nach derzeitigen Abschätzungen der klimatischen Änderungen im Zeitraum 2031 bis 2060 noch zur Verfügung stehen wird“, so Axel Vogel. „Von der Grundwasserneubildungsrate ist also ein Mengenanteil als zusätzlicher Sicherheitsabschlag, als Klimaabschlag, zurückzuhalten. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für die nachhaltige Nutzung der Grundwasservorräte und zugleich auch der Schlüssel für den Schutz unserer Gewässer und der grundwasserabhängigen Landökosysteme, beispielsweise der Moore.“ Neben der Software für die Wasserbehörden, mit der sie die Grundwasserbilanzierungen bei ihrer wasserrechtlichen Zulassungspraxis berücksichtigen können, zielen weitere Maßnahmen auf verbesserte fachliche Grundlagen für die Bewertung der Grundwasserressourcen ab.  Umweltministerium Brandenburg https://mluk.brandenburg.de Sinkende Niederschlagshöhen, fallende Grundwasserstände Während die durchschnittliche Niederschlagshöhe für Brandenburg bei jährlich circa 560 mm liegt, fielen 2018 gerade einmal 390 und 2019 nur 505 mm. Davon verdunsten rund 70 bis 80 %. Für jedes der 73 Gebiete hat das Landesamt umfangreiche Datensätze, unter anderem zu Grundwasserständen, Wasser- entnahmen, Zu- und Abflüssen sowie meteorologische Daten, ausgewertet. Von den etwa 3,7 Mrd. m3 sich erneuernden Grundwasserdargebots im Jahr sind aktuell rund 2 Mrd. m3 pro Jahr nutzbar. Die Differenz ergibt sich unter anderem daraus, dass Grundwasser zu einem erheblichen Anteil die Oberflächengewässer speist und ein Teil der Grundwasserneubildung für den ökohydrologisch begründeten Mindestabfluss der Oberflächengewässer benötigt wird. Das nutzbare Grundwasserdargebot wird im überwiegenden Teil der Bilanzgebiete maximal zur Hälfte ausgeschöpft. Für die Zulassung von konkreten Wasserentnahmen müssen die Wasserbehörden jedoch zusätzlich weitere, lokale Informationen, beispielsweise bestehende Wasserschutzgebiete oder die Auswirkungen auf Feuchtgebiete, berücksichtigen.Denn Grundwasser als unverzichtbare Ressource und Teil des Wasserkreislaufs speist nicht nur die Oberflächengewässer wie Seen und Flüsse, sondern auch Feuchtgebiete wie die Moore. Klimaabschlag für künftige Grundwasserentnahmen Wegen perspektivisch steigender Wasserbedarfe und der AuswirUmweltministerium Brandenburg: Aus dem Vollen schöpfen? Im Vorfeld des Weltwassertages am 22. März 2022 stellte Brandenburgs Umweltminister Axel Vogel eine Bilanzierung sowie Trends und geplante Maßnahmen für die Grundwasserbewirtschaftung in Brandenburg vor. „Erstmals seit Beginn der 1990er Jahre wurde das Grundwasserdargebot landesweit flächendeckend bilanziert“, sagte Axel Vogel im Rahmen einer Pressekonferenz. „Die Daten und Entwicklungstrends sind Grundlage für den künftigen Umgang mit Grundwasser.“ 73 Grundwasserbilanzgebiete untersucht In der „Wasserversorgungsplanung Brandenburg – Sachlicher Teilabschnitt mengenmäßige Grundwasserbewirtschaftung“ hat das fachlich zuständige Landesamt für Umwelt in den 73 Brandenburger Grundwasserbilanzgebieten untersucht, welche Grundwasservorräte vorhanden sind, wie sie sich verändert haben und sich künftig entwickeln könnten. Für die Ermittlung von Trends hat die Fachbehörde Daten von 1.250 Grundwassermessstellen ausgewertet, für die mindestens 30-jährige Jahresreihen zur Verfügung stehen. Der Bericht ist ein weiterer Baustein im Gesamtkonzept des Landes zur Anpassung an die Klimaveränderungen. „Seit den 1970er Jahren verzeichnen wir insgesamt fallende Grundwasserstände, vor allem in den Hochflächenbereichen wie dem Fläming oder im Barnim, in der Prignitz und auf dem Teltow. In den Niederungsbereichen überwiegen noch die Flächen ohne negativen Trend“, so Axel Vogel. „Nachdem sich die Situation Anfang der 2010er Jahre aber zunächst entspannte, erlebten wir in den drei aufeinander folgenden Trockenjahren 2018, 2019 und 2020, dass Fließgewässer austrockneten und die Wasserspiegel zahlreicher Seen auf Tiefststände fielen. Wir müssen davon ausgehen, dass sich der Trend sinkender Grundwasserpegel klimafolgenbedingt fortsetzt. Unsere Modelle prognostizieren zwar, dass die Niederschlagsmengen in Zukunft wohl zunehmen werden – diese Zunahme wird aber durch eine höhere Verdunstung aufgrund steigender Temperaturen und stärkerer Sonneneinstrahlung wieder aufgezehrt.“ Bild 1 Die Wasserspiegel zahlreicher Seen in Brandenburg sind klimafolgenbedingt in den letzten Jahren auf Tiefststände gefallen. Quelle: Andritschke

7 4/2022 Projekte BDE e. V.: Parlamentarischer Abend Wasserwirtschaft munen Anreize fehlen, um Projekte zum Phosphorrecycling oder zur vierten Reinigungsstufe voranzutreiben. Auch eine Beschleunigung von Genehmigungsverfahren zur Umsetzung der Transformation der Kreislaufwirtschaft sei zu prüfen. Ein übergreifendes Planbeschleunigungsgesetz werde es wohl nicht geben, jedoch seien im Osterpaket der Bundesregierung Beschleunigungsverfahren für sektorenbezogene Vorhaben zu erwarten. Dennoch sei auf geltende Umweltstandards und den Naturschutz zu achten, gab Jan-Niclas Gesenhues (Grüne) zu bedenken. BDE e. V. www.bde.de zurückzugewinnen. Ab 2029 gilt diese Pflicht für Kläranlagen > 100.000 EW und ab 2032 für Kläranlagen > 50.000 EW. Während der Diskussion zu den aktuellen und künftigen Herausforderungen der Wasserpolitik waren sich die wasserpolitischen Berichterstatter der Bundestagsfraktionen einig. Diskutiert wurden unter anderem Maßnahmen gegen die Wasserknappheit, zur Erhöhung der Versorgungssicherheit und zum Bürokratieabbau. Als stellvertretender Betriebsleiter der Abwasserbeseitigung eines kommunalen Unternehmens kennt Muhanad Al-Halak (FDP) die Probleme der Kommunen. Er wies darauf hin, dass den KomÜber Ziele und Herausforderungen der deutschen Wasserpolitik in der neuen Legislaturperiode diskutierte der Bundesverband der Deutschen Entsorgungs-, Wasser- und Rohstoffwirtschaft e.V. (BDE) am 16. März 2022 zum ersten Mal im eigenen Haus. Knapp 40 Teilnehmer, darunter die zuständigen neugewählten Abgeordneten im Deutschen Bundestag, Lösungsanbieter und Branchenkenner, trafen sich in Berlin.Die Referenten stellten aktuelle Themenfelder der Wasserwirtschaft wie den zunehmenden Anteil an Mikroplastik, den Klimawandel oder das Phosphorrecycling in den Vordergrund. Für Dr. Matthias Staub (Veolia Umweltservice GmbH) steckt die Digitalisierung in der Abwasserwirtschaft bis auf wenige Ausnahmen noch immer in den Kinderschuhen. Die Klärschlammverwertung wird zum Phosphorrecycling, ist sich An- dreas Rak (Remondis Aqua GmbH & Co. KG) sicher. Phosphor für die Versorgung der Landwirtschaft und Industrie werde zu fast 100 % importiert. Er gibt zu bedenken, dass Kläranlagenbetreiber bereits 2023 darlegen müssen, wie sie der Phosphor-Rückgewinnungspflicht nachkommen wollen. Größere Kläranlagenbetreiber sind ab 2023 verpflichtet, den enthaltenen Phosphor im kommunalen Abwasser bzw. Klärschlamm

8 www.umweltwirtschaft.com Wasserszene Im Gespräch mit André Bähler Wenn der zweite vor dem ersten Schritt getan wird … Industrielle Großansiedlungen sind im Osten der Republik selten. Das Projekt Tesla- Gigafactory darf deshalb aus Sicht der Politik nicht scheitern. Ein Brandenburger Wasser- verband steht zwischen Versorgungsauftrag, Klimawandel und Nutzungskonflikten. Es ist ein industrielles Neubauprojekt der besonderen Art auf märkischem Boden. Befürworter erwarten einen starken Schub für die E-Mobilität und ein Beispiel für ökologische Produktion. Gegner sehen die Projektansiedlung in einer wasserarmen Gegend und im Trinkwasserschutzgebiet kritisch. Auch genehmigungsrechtlich wird hier anders als bislang verfahren. Der Investor erhebt 2019 den Anspruch, sein Werk für Elektroautos in Freienbrink bei Berlin innerhalb von nur zwei Jahren in Betrieb nehmen und anschließend jährlich 500.000 Elektroautos produzieren zu wollen. Letztlich wird mit 19 Vorabzulassungen das Werk gebaut. Erst während der Bauphase wird das Projekt sukzessive entwickelt. Als Anfang 2020 der Bau der Fabrik startet, sind deren Wasserbedarf und die Versorgung mit Trinkwasser völlig ungeklärt. Der prognostizierte Wasserbrauch wird zunächst mit über 3 Mio. m3/a angegeben, die der Wasserverband Strausberg-Erkner (WSE) aufgrund begrenzter Fördermengen nicht liefern kann. Der Investor reduziert daraufhin seinen Bedarf auf circa 1,4 Mio. m3/a. Nach einer durch das Landesamt für Umwelt (LfU) erteilten wasserrechtlichen Bewilligung für eine erhöhte Grundwasserentnahme im Wasserwerk Eggersdorf billigt die Verbandsversammlung des WSE im September 2020 den Erschließungsvertrag mit Tesla. Die abschließende umweltrechtliche Genehmigung erfolgt am 4. März 2022 durch das LfU. Am selben Tag erklärt ein Gericht die wasserrechtliche Erlaubnis für den WSE als nicht vollziehbar. Tesla startet die Produktion am 22. März 2022. wwt befragte André Bähler zum Streit um die Ressource Wasser, zu den Folgen für die Region und zum Umgang mit Nutzungskonflikten. wwt: Herr Bähler, nach dem Entscheid des Verwaltungsgerichts Frankfurt (Oder) vom 4. März 2022 sprechen Sie von einem Fiasko für den Verband. Warum, und was ist der Hintergrund des Rechtstreits? Bähler: Mit Bescheid vom 28. Februar 2020 erteilte das Landesamt für Umwelt als obere Wasserbehörde dem Wasserverband Strausberg-Erkner eine wasserrechtliche Bewilligung zur Entnahme von Grundwasser in der Fassung Eggersdorf für die öffentliche Wasserversorgung. Eben dieser Bescheid im Umfang von 3.759.500 m³/a wurde vollumfänglich beklagt. Das Gericht hat der Klage zum Teil stattgegeben und die Bewilligung für rechtswidrig und nicht vollziehbar erklärt. Damit stand für uns die gesamte Grundwasserentnahme für unser Wasserwerk in Eggersdorf infrage. Bei einer Jahresförderung von rund 11 Mio. m³ hätte uns damit ein Drittel für die Trinkwasserversorgung im gesamten Verbandsgebiet gefehlt. wwt: Welche Folgen hat das Urteil und welche Optionen hat der Wasserverband? Bähler: Dank der Vermittlung von Staatskanzlei und Wirtschaftsministerium Brandenburg konnte inzwischen mit dem Landesamt für Umwelt eine Duldung in Höhe der rund 3,8 Mio. m³/a vereinbart werden, die den Verband für das Jahr 2022 in die Lage versetzt, die Trinkwasserversorgung für die Bevölkerung und die erste Ausbaustufe von Tesla zu ermöglichen. Wie es mit der Klage nun weitergeht, können wir im Moment nicht sagen, da die Urteilsbegründung noch nicht vorliegt. Sowohl die Umweltverbände als Kläger als auch das Landesamt für Umwelt als Beklagter haben die Möglichkeiten, Rechtsmittel einzulegen. Wir sind in diesem Verfahren nur als Beigeladener beteiligt – die Auswirkungen des Urteils betreffen uns allerdings direkt. wwt: Die umstrittene Ansiedlung der TeslaFabrik war von Beginn an ein Streit um die Ressource Wasser. Anwohner befürchten Gefährdungen des Grundwassers (Wasserschutzgebiet), der Wasserverband schätzt die Wasserversorgung des Werkes mengenmäßig als kritisch ein. Ist es eine industrielle Großansiedlung am falschen Ort, die nur politisch gewollt ist? Bähler: Es ist nicht unsere Aufgabe, das zu beurteilen. Wir haben Behörden, die diese Fragen beantworten müssen. Unsere Aufgabe als Zweckverband ist die Sicherstellung der Trinkwasserversorgung und Schmutzwasserentsorgung für alle Kunden im Verbandsgebiet. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Eigenheimbesitzer, Gewerbetreibende oder Industriebetriebe sind. Für uns bleibt die Gesamtsituation weiterhin angespannt. Bild 1 André Bähler, Vorsteher des Wasserverbandes Strausberg-Erkner Foto: Cathrin Bach

9 4/2022 Unsere Prognoserechnungen ergeben, dass durch die Entwicklung in den bereits vorhandenen Gebieten unsere verbleibenden Reserven gänzlich ausgeschöpft werden. Darüber hinausgehende Bebauungspläne, Gewerbe- und Industrieansiedlungen sind damit wegen fehlender Grundwasserentnahmemengen derzeit nicht möglich. Es bleibt die Frage, wie die Wasserversorgung zukünftiger Entwicklungen sichergestellt werden soll. wwt: Die Region ist gewässerreich, aber wasserarm, wie z. B. das IGB in einem wissenschaftlichen Gutachten warnte. Vor Ihrer Haustür liegt der Straussee, dessen Wasserspiegel schon in den letzten Jahren bedrohlich sank. Ist das nicht ein Signal, dass die natürlichen Ressourcen dem Wachstum an Bevölkerung und Wirtschaft nicht standhalten? Bähler: Wie schon gesagt, wir sind ein Trinkwasserversorger. Sinkende Seepegel gibt es in ganz Brandenburg, das ist ein klimaindiziertes, flächendeckendes Problem in unserer sehr trockenen Region. Was uns in diesem Zusammenhang immer wieder fehlt, ist eine eindeutige Positionierung zum Vorrang der Trinkwasserversorgung. Wir sind als Versorger lediglich einer von vielen Nutzergruppen der Ressource Wasser. wwt: Fachleute prognostizieren einen Anstieg des Wasserbedarfs im Berliner Umland bis 2050 um die Hälfte. Die Nutzungskonflikte werden weiter zunehmen. Wie ist damit regional und in der Metropolenregion BerlinBrandenburg umzugehen? Bähler: Für uns als Verband, der direkt an Berlin angrenzt, muss die Entwicklung zunächst ehrlich und anhand der Realität prognostiziert werden. Durch eine Reduzierung der Verfügbarkeit von Wasser bei deutlich steigendem Bedarf werden Konflikte erzeugt, die zur Limitierung der Entwicklung führen. Zur Lösung braucht es Gesamtkonzepte und Betrachtungen der Länder Berlin und Brandenburg, die uns als Trinkwasserversorger auch in Zukunft in die Lage versetzen, die Versorgung sicherzustellen. Für uns ist dieser Punkt durch die Ansiedlung des Großverbrauchers Tesla bereits jetzt erreicht, will heißen, wir sind bereits ins Jahr 2050 katapultiert worden. wwt: Brandenburg veröffentlichte kürzlich Bilanzen, Trends und Maßnahmen zur Grundwasserbewirtschaftung. Kennen Sie die Kerndaten für Ihr Bilanzgebiet und wie bewerten Sie die vorgesehene Einführung eines Klimaabschlags zum Schutz des Grundwassers? Bähler: Wir sind froh, dass es nun endlich einen Wasserversorgungsplan für das Land Brandenburg gibt. Ausgehend von einer Datenbasis aus dem Jahr 2015 ist für uns die Aktualität der Daten nicht ganz schlüssig. Zum Beispiel prognostiziert das Konzept eine stagnierende bis rückläufige Bevölkerungsentwicklung für die Landkreise in unserem Verbandsgebiet. Das können wir für unsere Mitgliedsgemeinden eindeutig nicht bestätigen und sicher geht es anderen berlinnahen Verbänden ebenso. Die Einführung eines Klimaabschlages ist grundsätzlich gut und richtig. Für die realistische Gesamtbilanzierung der Situation ist es elementar wichtig, dass wirklich alle Nutzer mit ihren tatsächlichen Verbräuchen erfasst werden. Ehrlicherweise gehört dann aber auch eine klare Positionierung zum Vorrang der öffentlichen Trinkwasserversorgung in diesen Zusammenhang. wwt: Abwasserseitig soll der WSE auch ein Klärwerk für die Gigafactory errichten. Wie ist der aktuelle Stand dazu? Bähler: Die Grundstücksfrage ist nach wie vor nicht final geklärt. Außerdem ist für die Errichtung einer Kläranlage die endgültige Festlegung eines Einleitgewässers von entscheidender Bedeutung. Auch das ist ungeklärt. Diese Entscheidung hat länderübergreifende Folgen und betrifft auch das Land Berlin. Insgesamt irritiert uns die Tatsache, dass nach über zwei Jahren viele offene Punkte noch immer nicht geklärt worden sind. In der zeitlichen Abfolge wird in diesem Projekt der zweite Schritt vor dem ersten gemacht und grundlegende Voraussetzungen werden durch die Genehmigungsbehörden nicht geschaffen. Die Klärung infrastruktureller Fragen sollte als Erstes erfolgen – dazu gehört die Versorgung mit Trinkwasser ebenso wie die sichere Entsorgung anfallenden Schmutzwassers. Was ist es für ein Zeichen an den Investor, dass nach mehr als zwei Jahren derart elementare Fragen noch immer unbeantwortet sind? Hinzu kommt, dass die Entwicklung der Region mit der Fa- brikeröffnung nicht beendet ist. Das zeigt die im Raum stehende weitere Entwicklung des Gewerbegebiets Freienbrink und folgende Ausbaustufen von Tesla. Das Gespräch führte Nico Andritschke.  André Bähler Wasserverband Strausberg-Erkner (WSE) info@w-s-e.de Interview Bild 2 Die Filterhalle imWasserwerk Spitzmühle: Nachdem das Grundwasser (Rohwasser) mit Sauerstoff angereichert wurde, wird in den großen blauen Filterkesseln Eisen und Mangan herausgefiltert, um es so zu Trinkwasser (Reinwasser) aufzubereiten. Quelle: WSE Bild 3 Das aufbereitete Wasser wird in Reinwasserkammern gespeichert. Die Pumpen in der Maschinenhalle imWasserwerk Spitzmühle befördern das Trinkwasser von dort ins weitverzweigte Leitungsnetz des WSE. Quelle: WSE

10 IFAT-Special: Klärtechnik www.umweltwirtschaft.com Gelangen Spurenstoffe in das Abwasser und letztendlich in die Gewässer, können sie dort als sogenannte Spurenstoffe nachgewiesen werden. Aufgrund der in den letzten Jahren immer weiter vorangeschrittenen Analytik sind wir in der Lage, auch niedrigste Konzentrationen dieser Stoffe und Substanzen nachzuweisen. Die Spurenstoffe können sich jedoch bereits in niedrigen Konzentrationen negativ (cancerogene, mutagene, reproduktionstoxische und östrogene Effekte) auf die Dr.-Ing. Heinrich Herbst; Susanne Tettinger; Tilmann Vorhoff; Dr. Sebastian Platz; Dr. Demet Antakyali; Linda Richter Spurenstoffelimination – Verfahren, Auslegung und Kosten Um die Gewässer nicht weiter mit schwer abbaubaren Substanzen aus Arzneimitteln, Kosmetika, Pestiziden, Bioziden oder Industriechemikalien zu belasten, wird auf größeren Kläranlagen eine 4. Reinigungsstufe gebaut bzw. erwogen. Was ist zu beachten? Mechanismus Verfahren Nachbehandlung Oxidativ Physikalisch Ozonung Adsorptiv Zentratbehandlung Nanofiltration Umkehrosmose Nachbehandlung (biologisch) z. B. mittels • Sandfiltration • Wirbelbett • Festbett • … AOP Abtrennung der PAK (physikalisch), z. B. mittels • Tiefenfiltration (Flockungsfiltration, kontinuierlich gespülter Filter, kompressible synthetische Kollektoren …) • Flächenfiltration (Membran-, Tuchfiltration, Mikrosiebung …) Pulverisierte Aktivkohle Regeneration extern durchgeführt Granulierte Aktivkohle Regeneration (z. B. oxidativ) Sonstige Adsorbentien Bild 1 Einteilung der angewandten Hauptverfahren zur Mikroschadstoffelimination und Nachbehandlungsverfahren Quelle: Sweco

11 4/2022 (aquatische) Umwelt auswirken und so z. B. eine Verweiblichung der Fische hervorrufen. Um dies zu verhindern, wird auf vielen Kläranlagen in Deutschland überlegt, eine 4. Reinigungsstufe zur Entfernung von Spurenstoffen zu bauen. Bei einer ganzheitlichen Nachhaltigkeitsbetrachtung sollte Mikroplastik genauso wie Spurenstoffe betrachtet werden. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften bedarf es bei der Entfernung von Spurenstoffen jedoch anderer Verfahren als bei der Entfernung von Mikroplastik, sodass im weiteren Verlauf der Fokus auf Verfahren zur Spurenstoffelimination gelegt wird. Verfahrensmöglichkeiten Bei der Elimination von Spurenstoffen sind derzeit verschiedene Verfahren im Einsatz (Bild 1). In umfangreichen Studien der letzten Jahre haben sich insbesondere die Ozonung sowie die Behandlung mit Aktivkohle (pulverisiert oder granuliert) als großtechnisch und wirtschaftlich umsetzbar herausgestellt. Für eine noch weitergehende Reinigung wird die Technologie des Membranbioreaktors mit simultaner PAK-Dosierung oder alternativ mit nachgeschalteter GAK oder Ozonung eingesetzt. Bei einer Hygienisierung wird derzeit eine UV-Behandlung vorgesehen. Wichtige Parameter bei der Anlagenauslegung Die Auswahl der Verfahrenstechnik erfordert i. d. R. einen Vergleich technischer Verfahrensvarianten im Hinblick auf die ortsspezifischen bzw. die sich aus den Abwassereigenschaften ergebenen Randbedingungen, die im Rahmen einer Machbarkeitsstudie durchgeführt werden können. Dabei sollten mindestens die großtechnisch erprobten Verfahren Ozonung, Pulveraktivkohle (PAK) und granulierte Aktivkohle (GAK) in Betracht gezogen werden. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie sind aus technischer und betrieblicher Sicht u. a. die Eliminationsgrade hinsichtlich relevanter Mikroschadstoffe oder biologischer (bakteriologischer / virologischer) Anforderungen sowie ggf. eine zusätzliche Reinigungsleistung hinsichtlich klassischer Parameter wie CSB, AFS und Pges, die Einbindung der Anlage in das bestehende Anlagenkonzept der bestehenden Kläranlage und der Betriebsaufwand zu bewerten. Auf der monetären Seite sind Jahreskosten zu berücksichtigen. Wichtige Kriterien bei der Verfahrenswahl können u. a. sein: • Eliminationsgrade der Verfahren hinsichtlich relevanter Spurenstoffe und die Zusammensetzung des Kläranlagenablaufs • vorhandene nutzbare Verfahrens- und Bautechnik, z. B. Filtrationsanlage oder freie Beckenkapazität • bauliche Ausgestaltung und Optimierung hinsichtlich der Durchströmung (CVD-Simulation) oder auch des Stoffübergangs (erweiterte CVD-Simulation) • Platzbedarf und Flächenverfügbarkeit • Bromatbildungspotenzial des Abwassers bei Berücksichtigung eines Ozonungsverfahrens, insbesondere wenn eine oberflächengewässergestützte Trinkwassergewinnungsstelle in der Nähe liegt und zusätzlich die Vorbelastung des Gewässers mit Bromat gegeben ist • Klärschlammentsorgungswege • Absicht zur Verbesserung der Reinigungsleistung der Kläranlage, z. B. für CSB, AFS (Feststoffgehalt des Abwassers, u. a. Mikroplastik), Pges oder Entkeimung • ganzheitliche energetische Betrachtung (CO2 Footprint), d. h., Aufwendungen für die Herstellung oder Reaktivierung von Aktivkohle, Aufwendungen bei der Reinsauerstofferzeugung oder Sauerstoffanreicherung mittels einer PSA (Pressure Swing Adsorption)-Anlage und unterschiedliche Transportwege im Hinblick auf die CO2-Bilanz müssen in die Betrachtungen einfließen • zusätzlicher Bedarf an Personal. Die Eignung der Verfahren für einzelne Kläranlagen ist durch unterschiedliche Methoden zu untersuchen. Für die Verfahrenstechnik Ozonung ist das Ozonzehrungsverhalten des Abwassers in Laborbatch-Tests zu bestimmen, um die erforderliche Kontaktzeit festzulegen. Zudem ist die Eignung der Ozonung auch anhand der Bromidkonzentration bzw. des Bromatbildungspotenzials zu untersuchen. Für die Verfahrenstechnik Aktivkohle ist das Adsorptionsverhalten verschiedener Aktivkohlesorten bezüglich ausgewählter Spurenstoffe und des Summenparameters CSB (ggf. auch DOC-gelöster organischer Kohlenstoff) zu betrachten. Das Adsorptionsverhalten kann für die Pulveraktivkohle durch Batch-Tests (Schüttelversuch) und für die granulierte Aktivkohle durch Säulenversuche oder Kleinfilterschnelltests (RSSCT) bestimmt werden. Bei der Verfahrenswahl Ozonung ist zu beachten, dass problematische Stoffe, die sogenannten Transformationsprodukte, gebildet werden können. Der im August 2014 erschienene DWA-Themenband stellt die Transformationsprodukte in den Mittelpunkt und betrachtet insbesondere die Stoffe, die aus gut wasserlöslichen und mäßig sorbierenden Spurenstoffen durch abiotische oder biotische Veränderungen in der Umwelt oder während technischer Prozesse gebildet werden können /4/. Deshalb wird aus Vorsorgegründen eine Nachbehandlung des ozonierten Abwassers weiterhin als erforderlich erachtet /1, 3, 4, 7/. Bisher großtechnisch zum Einsatz gekommene Nachbehandlungsverfahren sind die Sandfiltration, das Wirbelbettverfahren und als Sonderfall eines Untersuchungsvorhabens die Nachbehandlung mittels eines bestehenden Schönungsteiches. Die Ozonungsanlage auf der Kläranlage Aachen-Soers nutzt als Nachbehandlungsverfahren eine Nachnitrifikation mittels Wirbelbett und anschließender Fil- tration. Vorreiterrolle bei der Spurenstoffelimination Die Sweco GmbH kann national wie auch international langjährige und umfangreiche Erfahrungen im Bereich von Forschung und Entwicklung, der Erstellung von Machbarkeitsstudien sowie der Planung (LPH 1–4 und die Umsetzung LPH 5–8) von Anlagen zur Spurenstoffelimination vorweisen. Des Weiteren ist zu erwähnen, dass das Unternehmen gemeinsam mit dem Umweltministerium des Landes Nordrhein-Westfalen (NRW) das Kompetenzzentrum Mikroschadstoffe NRW im Jahr 2012 aufgebaut und ca. 6 Jahre geleitet hat. Durch das Kompetenzzentrum konnten nationale Verbindungen zwischen Wirtschaft, Wissenschaft und Politik geknüpft werden. Diese Sonderstellung führte zudem zu Erprobungen von neuen Technologien in Kooperation mit den Herstellerfirmen, zur Untersuchung und Begleitung von Versuchsanlagen (PAK-Dosierung in einem Membranreaktor /5/) sowie zur Zusammenführung von ingenieurtechnischen Erkenntnissen aus den zahlreichen Projekte und Verfahren

12 IFAT-Special: Klärtechnik www.umweltwirtschaft.com Hetlingen (840.000 EW) Münster Geist (18.000 EW) Münster Loddenbach (45.000 EW) Rheda (103.050 EW) Warburg (70.000 EW) Neuss Ost (260.000 EW) Lippstadt (130.000 EW) Emsdetten (150.000 EW) Duisburg (30.000 EW) Aachen (485.000 EW) Hürth-Stotzheim (90.000 EW) St. Augustin (210.000 EW) Kessenich (132.000 EW) Balingen (124.000 EW) Friedrichsdorf (87.500 EW) Kressbronn (24.000 EW) Bodman-Ludwigshafen/ Stockacher Aach (43.000 EW) Machbarkeitsstudien Bodman-Ludwigshafen/ Stockacher Aach (43.000 EW) Friedrichsdorf (87.500 EW) Kressbronn (24.000 EW) Duisburg (30.000 EW) Aachen (485.000 EW) Rheda (103.050 EW) Warburg (70.000 EW) Lippstadt (130.000 EW) Planungsprojekte Ozon + biologische Nachbehandlung + Tuchfiltration Ozon + biologische Nachbehandlung Aktivkohle + Filtration Ozon + Aktivkohle Bild 2 Übersichtskarte zu den Machbarkeitsstudien und Planungsprojekten von Sweco in Deutschland Quelle: Sweco

13 4/2022 Projekte und Verfahren FuE-Projekten des Landes NRW in ersten Bemessungs- und Auslegungshinweisen, einschließlich Kostenabschätzungen des Landes NRW für derartige Anlagen /6/. Die Umsetzung zahlreicher Anlagen in den unterschiedlichsten Größen und auch Technologien erlaubt es, nach einer Abwassercharakterisierung und Zieldefinition hinsichtlich der zu erreichenden biologischen wie chemischen Parameter ein optimales Verfahren vorzuschlagen und – so gewünscht und erforderlich – strömungstechnisch optimiert zu planen. Einen Überblick über durchgeführte Studien und umgesetzte Projekte bietet Bild 2, aus dem auch die langjährige Historie der Arbeiten von Sweco in diesem Themenfeld erkennbar ist. Hinweise zur Planung und Auslegung von Anlagen zur Spurenstoffelimination Aufgrund der durch das Ingenieurbüro Sweco durchgeführten zahlreichen Forschungsprojekte und Studien zum Thema der Spurenstoffelimination können zur Auslegung und Bemessung von entsprechenden Behandlungsanlagen empirische Hinweise gegeben werden. Abwasserozonung In einem ersten Schritt ist bei der Abwasserozonung das Ozonzehrungspotenzial des zu behandelnden Abwassers zu ermitteln. In einem weiteren Schritt ist die Bromat-Konzentration des vorliegenden Abwassers zu ermitteln und es ist zu prüfen, inwieweit die Bromat-Konzentration oberhalb eines zu berücksichtigenden Bemessungsgrenzwertes von 100 mg/l liegt. Sollte sich im Abwasser Bromat befinden, wird durch freies Ozon dieses Bromat automatisch zu Bromid oxidiert und die Bromid-Konzentration kann auf größer 10 µg/l ansteigen und somit diesen Grenzwert überschreiten. Um das Entstehen von Bromid zu unterbinden, sind entsprechende Vorkehrungen zu treffen, die insbesondere den Ozoneintrag und damit das Eintragssystem betreffen. Somit sind die Beaufschlagung der einzelnen Belüfterplatten sowie die Auswahl und Installation des Eintragssystems so zu wählen, dass das Ozon direkt an den Spurenstoffen angreifen kann und somit kein freies Ozon im Abwasser mehr vorhanden ist. Aufgrund der vielfältigen Projekte liegen bei der Sweco GmbH ausreichende Referenzen und umgesetzte Projekte und damit Betriebserfahrungen vor, wie derartige Systeme zu installieren sind, um auch bei erhöhten Bromat-Konzentrationen eine Ozonung des Abwassers durchführen zu können. Neben der zu wählenden Ozondosis ist die zu behandelnde Abwassermenge von großer Bedeutung, da sie zum einen die Aufenthaltszeit und zum anderen die zu erzeugende Ozongasmenge bestimmt. Bei der zu behandelnden Abwassermenge ist zu berücksichtigen, dass für eine Vollstrom(-Regenwasser)-Behandlung, d. h. maximaler Abwasserzufluss, nur unwesentliche Mehrkosten im Vergleich zu einer Teilstrom(-Trockenwetter)-Behandlung entstehen. In der Regel können mit einer Halle A2 | Stand 327/426 30. Mai - 3. Juni 2022 Messe München WWW. INVENT-UV.DE WAS S ER- UND ABWAS S ERRE INIGUNG Rührwerke Rühr- und Begasungssysteme Membran-Belüftungssysteme Wasserfilter &Dekanter Systemlösungen Strömungssimulation & Engineering INVENT Umwelt- und Verfahrenstechnik AG Am Pestalozziring 21 91058 Erlangen Tel 09131 690 98-0 E-Mail info@invent-uv.de ... der Industriestandard in der Wasser- und Abwasserreinigung! Strömungsmechanisch optimiert sorgt es für hervorragende Suspendier- und Homogenisiereigenschaften, wodurch der Energieverbrauch um bis zu 30 % gesenkt werden kann. Eine robuste Konstruktion, ein geringer Wartungsaufwand und niedrige Betriebskosten machen dieses Rührwerk zur ersten Wahl für Ihre Wasser- und Abwasserreinigungsanlage. DAS HYPERC LAS S I C® - RÜHRWERK E VOLUT I ON 7

14 IFAT-Special: Klärtechnik www.umweltwirtschaft.com Behandlungskapazität von ca. 90 % der täglichen Abwassermenge auch die Regen- ereignisse mit abgedeckt werden, wenn das Becken eine ausreichende Aufenthaltszeit von ca. 30 Minuten aufweist. Im Regenwetter-Fall sollte die Aufenthaltszeit im Becken nicht kleiner als 15 Minuten sein. Bemessungsgröße für die Ozongeneratoren ist der Parameter z-spezifisch, der das Verhältnis zwischen Ozon-Dosis und DOC-Konzentration beschreibt. In der Regel wird eine Dosierung von z-spezifisch = 0,7 bezogen auf einen DOC von ca. 10 mg/l angenommen, d. h., die Ozondosis beträgt 7 mg/l. Die Betriebserfahrungen haben gezeigt, dass höhere Dosierraten von z = 1 oder größer nicht erforderlich sind, um eine Eliminationsleistung von 80 % über die Summe aller Parameter zu erzielen. Ein weiterer wichtiger Punkt bei der Anlagendimensionierung ist die Beckengeometrie. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass eine optimale Durchströmung und möglichst lange Aufenthaltszeit, d. h. Fließzeit im Becken, sichergestellt sind. Klassisch ist der laufende Reaktor, der erfolgreich bei der Trinkwasserozonung eingesetzt wird. Im Bereich der Abwasserozonung sind aber auch aus Betriebsgründen andere Beckengeometrien, wie ein horizontaler Schlaufenreaktor, bereits erfolgreich umgesetzt worden. Bei der Abwasserbehandlung ist zu berücksichtigen, dass immer noch Schwebstoffe aus der Nachklärung in die Abwasserozonung eingetragen werden können. Diese Stoffe müssen regelmäßig einmal jährlich entfernt werden. Bei einem klassischen Ozonreaktor wie bei der Trinkwasserozonung ist dies mit einem erhöhten Aufwand verbunden, da die senkrecht angeordneten Leitwände einen erhöhten Aufwand an Einstiegsmöglichkeiten in die Ozonung sowie die Beckenbereiche erforderlich machen. Die Ozonbecken müssen abgedeckt werden, da kein freies Ozon in die Luft entweichen darf. Daher bietet es sich an, auch um die Rohrleitungswege kurz zu halten, oberhalb der Ozonbecken die Ozongeneratoren in einem Gebäude anzuordnen. Somit kann man gleichzeitig die kurzen Wege in die Reaktionsräume sicherstellen und auch das eigentliche Reaktionsbecken zur Kühlung der Ozongeneratoren heranziehen. Bei anderen Beckengeometrien, zu denen uns keine Referenzen aus dem eigenen Haus vorliegen, empfehlen wir den Kunden eine CFD-Simulation zur Sicherstellung der optimalen Durchströmung der Reaktionsbecken. Weitere Bemessungshinweise finden sich in den einschlägigen Papieren zur Auslegung und Dimensionierung von Anlagen zur Abwasserozonung der DWA, des Landes Nordrhein-Westfalen beziehungsweise der VSA Schweiz und des Landes Baden-Württemberg. Durch eine Ozon (n = 16) PAK (n = 11) GAK (n = 9) Spezifische Betriebskosten €/m³ behandeltes Abwasser 0,05 0,04 0,03 0,04 0,09 0,04 0,02 0,16 0,12 0,08 0,04 0,00 0,16 0,12 0,08 0,04 0,00 0,16 0,12 0,08 0,04 0,00 Elektrische Energie Personal Wartung / Unterhalt Material Entsorgung Max 75-Percentil Median 25-Percentil Min Betriebskosten gesamt Bild 3 Spezifische Betriebskosten der Verfahren Ozon, PAK und GAK Quelle: /2/

15 4/2022 Abwasserozonung werden keine weiteren Schadstoffe wie CSB, Stickstoff oder Phosphor reduziert bzw. eliminiert und von daher ist mit einer Ozonung auch keine weitere Qualitätssteigerung des Ablaufs einer Kläranlage möglich bzw. sind die Kosten einer Ozonung mit der Abwasserabgabe nicht verrechenbar. Der Betrieb einer Abwasserozonung verursacht im Vergleich zu anderen Technologien der Spurenstoffelimination wenig Wartungsaufwand, da die Anlagen weitestgehend automatisch gesteuert werden und entsprechende Sicherheitseinrichtungen vorweisen. Sie stellen sicher, dass kein Ozon überdosiert wird bzw. aus der Anlage austritt. Aus Sicherheitsaspekten ist einer Ozonung eine biologische Nachbehandlung nachzuschalten. Hierbei sollen Restozon und Rest-(OH-)Radikale, die im Abwasser noch vorhanden sind, abgebaut werden. Als technische Lösungen haben sich hier insbesondere Wirbelbettreaktoren mit Aufwuchskörpern als sinnvoll erwiesen. Ist bereits eine Abwasserfiltration vorhanden, kann auch sie als Nachbehandlungsstufe genutzt werden. Hinweise zur Auslegung von PAK Bei der Errichtung einer Anlage zur Spurenstoffelimination mit Pulveraktivkohle (PAK) ist zunächst das Adsorptionsverhalten des Abwassers durch entsprechende Versuche mit unterschiedlichen Aktivkohlen zu ermitteln. Hieraus kann die spezifische Dosiermenge ermittelt werden. Im nächsten Schritt wird festgelegt, wie die Dosierung erfolgen soll. Hierbei gibt es unterschiedliche Varianten. So ist es möglich, die PAK direkt in die Biologie zu dosieren oder im Nachgang nach einer biologischen Stufe und einem nachfolgenden Nachklärbecken ein entsprechendes Mischbecken und Sedimentationsbecken mit nachgeschalteter Abwasserfiltration zu errichten. Eine weitere Variante ist die Dosierung über ein Mischbecken und die Abscheidung der PAK in einer Abwasserfiltrationsstufe. Hierzu können klassische Sandfilter oder auch Tuchfilter eingesetzt werden. Derzeit wird die Dosierung von PAK in Membranbioreaktoren mit einer Abscheidung der Aktivkohle vor den Membranen erprobt. Die Ergebnisse hierzu sind sehr positiv zu bewerten, da neben den Spurenstoffen auch Mikroplastik und eine Reduzierung der mikrobiellen Belastung des Abwassers vorgenommen wird. Die üblichen Dosierungsmengen von Aktivkohle schwanken zwischen 5 und 15 mg PAK/l. Im Gegensatz zu den Ozonbehandlungsanlagen kann mithilfe der PAK insbesondere der Parameter CSB weiter reduziert werden. Dies führt in der Regel dazu, dass ein niedrigerer CSB-Ablaufwert gegenüber den Aufsichtsbehörden benannt werden kann, Projekte und Verfahren Ozon (n = 17) PAK (n = 11) GAK (n = 9) Spezifische Kosten €/m³ behandeltes Abwasser 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0,12 0,09 0,06 Alle (n = 37) Max 75-Percentil Median 25-Percentil Min Vorzugsvarianten der Machbarkeitsstudien Spezifische Jahreskosten nach behandeltem Abwasser 0,11 0,07 0,05 0,12 0,10 0,08 0,12 0,08 0,06 Bild 4 Spezifische Jahreskosten für Ozonung, GAK und PAK Quelle: /2/

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