In den letzten Jahren wurde eine steigende Anzahl organischer Spurenstoffe wie beispielsweise Medikamente, Industriechemikalien, usw. im Wasserkreislauf detektiert. Kommunale Kläranlagen stellen dabei einen wichtigen Eintragspfad solcher Stoffe in die Oberflächengewässer dar, weswegen dort ein vermehrter Ausbau der sogenannten 4. Reinigungsstufe zur Elimination der Spurenstoffe durch den Einsatz von Aktivkohle und/oder Ozon stattfindet. Für den praktischen Betrieb einer Ozonanlage sind dabei Aspekte wie Überwachung der Spurenstoffelimination sowie eine bedarfsgerechte Anpassung der Ozondosis an eine variierende Wasserqualität von großer Bedeutung. Praxiserfahrungen der letzten Jahre haben dabei gezeigt, dass der Einsatz von UV-Sonden zur Bestimmung des SAK254 bzw. dessen relative Abnahme durch die Ozonung (delta SAK254) sowohl zur Betriebsüberwachung als auch zur Regulierung der Ozondosis geeignet ist [1], weswegen die Ermittlung des delta SAK254 ergänzend zu einer periodischen Überprüfung der Spurenstoffelimination seitens des Verbands der Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute (VSA) empfohlen wird [2]. Als mögliche Alternative zur Verwendung des SAK254 wird der Einsatz von Fluoreszenzsonden diskutiert, da die Abnahme der Fluoreszenz durch die Ozonung ebenfalls eine Korrelation mit der Elimination von Spurenstoffen aufweist [3]. Derzeit werden Fluoreszenzmessungen beispielsweise zur Detektion von Algenblüten in Seen oder zur Überprüfung von Öl im Wasser eingesetzt, wohingegen nur wenige Erfahrungen zum Einsatz bei Ozonanlagen auf Kläranlagen vorliegen. Im Rahmen dieses Beitrags werden Praxiserfahrungen einer Fluoreszenz-Onlinemessung im Einsatz auf einer Ozonanlage zur Spurenstoffelimination auf Kläranlagen vorgestellt und Vor- bzw. Nachteile gegenüber einer SAK254-Onlinemessung hinsichtlich der Sensitivität, bezüglich Änderungen der Wassermatrix, Einfluss von Fouling sowie Wartungsaufwand herausgearbeitet.

Die Erhöhung der Resilienz urbaner Wasserinfrastrukturen wird oft als wichtiges Ziel genannt. Eine Literaturstudie zeigt, dass dafür konkretisiert werden muss, um welche Infrastruktur es sich handelt, gegenüber welcher Störung sie resilient sein soll und an welcher Leistung sich die Resilienz zeigen soll. Hier wird darauf aufbauend ein quantitativer Ansatz der Resilienzmessung vorgeschlagen, der die Schwere des Leistungsausfalls gegenüber einem Grenzwert über die Zeit integriert und dieses Integral über das Zeitintervall und den gewählten Grenzwert normiert. Eine beispielhafte Anwendung für Stadtentwässerungsstrategien bei Starkregenereignissen zeigt, dass der vorgeschlagene Ansatz den Vorteil hat, dass Dauer und Ausmaß eines Leistungsausfalls in einem Resilienzwert berücksichtigt werden können. Zudem erlaubt der Ansatz eine Evaluation unterschiedlicher Störungen, beispielsweise durch Systemausfälle. Durch die Normierung wird ein Vergleich unterschiedlicher Leistungen von Wasserinfrastruktur ermöglicht. Allerdings ist die normierte Resilienz stark von der Wahl des Zeitintervalls und des festgelegten Grenzwertes abhängig und damit nicht ohne weiteres auf andere Systeme übertragbar.

The increasing application of plastic products during the last 60 years, entailed an undesirable plastic input to the environment. Small plastic particles (microplastic) are able to reach the water cycle by households and urban areas. Microplastics are defined as particles with smaller than 5 mm and could be subdivided into two groups. Primary microplastics are engineered materials used as product additives for cosmetics, peelings and cleaning agents. Secondary microplastics are produced from the embrittlement of common plastic products, due to physical, chemical or biological degradation processes.The project “Optimized materials and processes for the separation of microplastic from the water cycle” – OEMP founded by the German Bmbf intends the development of new restraining materials and separation processes of various microplastic particles (different in size, shape, type of plastic). Different entry pathways of the urban water cycle in city areas (effluent from wastewater treatment plants, combined sewer overflows, street drainage) are investigated for the purposes of optimized technical approaches, to ensure a sustainable water economy with high class standards in protection of the surface waters. Therefore, a proper assurance is needed, that examines the different technical and natural systems with regard to their retention qualities. An integrant is an evaluable methodology for sampling and analytics of microplastic, as well as a first benchmark of the purification processes, which are developed during the project OEMP. For the effluent of the wastewater treatment plant high performance filtration materials were developed. The first field tests are evaluated and show relevant reduction of suspended solids. The cloth filtration media and for sieve filtration show a removal efficiency of more than 70 % for the Materials down to 20 microns. Further test with pore size materials down to 6 microns will follow. The following figures explain the principle of the cloth filtration media and the sieve filtration. For the fine materials fare higher reduction rates are expected. To analyze the samples a thermal extraction method was developed as well as a sampling technique for high sampling volumes up to 2 m3 to measure the amount of microplastics in the frictions of 500, 100, 50, and 6 microns. Plastics and microplastics will be preserved in the environment for many years, therefore systematic studies in the field of urban water management are reasonable. To implement promising technics for separating microplastics from the effluent of wastewater treatment plant and mixes sewage water at existing infrastructure the municipality, the industry, the research and the citizen/consumer are requested to collaborate. The Project OEMP is founded by the German Bmbf: MachWas – Materialien für eine nachhaltige Wasserwirtschaft“

Bank filtration schemes for the production of drinking water are increasingly affected by constituents such as sulphate and organic micropollutants (OMP) in the source water. Within the European project AquaNES, the combination of bank filtration followed by capillary nanofiltration (NF) is being demonstrated as a potential solution for these challenges at pilot scale. As the bank filtration process reliably reduces total and dissolved organic carbon (TOC/DOC), biopolymers, algae and particles, membrane fouling is reduced resulting in a long term stability of operation of the NF. With the new developed membrane module for capillary NF a reduction of sulphate, selected micropollutants (depending on size & charge) and hardness can be achieved together with further removal of DOC. Dissolved iron and manganese concentrations in bank filtrate were not a problem for the capillary NF under anoxic conditions with a good cleaning concept including backwash with anoxic permeate, forward flush and chemical cleaning.

Combined sewer systems are one of the major sources of microbiological contamination in urban water bodies. However, identification of hotspots for pathogen emissions is not straightforward, especially in large and complex drainage systems. To determine the relevance of different CSO outlets for bathing water quality a simple tracer approach which uses wastewater volume as a proxy for pathogen emissions has been developed and tested for the city of Berlin, Germany. The approach reveals that the average wastewater ratio in CSO varies largely between different river outlets (0 to 15%). Hence, the outlets with the largest CSO volumes are not automatically the greatest wastewater emitters and assumed hotspots for pathogen contamination do not coincide with hydraulic hotspots. This is verified with own measurements that show enormous differences in pathogen concentrations between waste and stormwater of 4 orders of magnitude. As a result, wastewater which represents only 5% of the CSO volume contributes > 99% of the pathogen loadings to the river. The study highlights the relevance of wastewater volumes for the identification of point sources for the hygienic impairment of water bodies.

As in most of the cities around the world, in the last 30 years Latin-American ones have focused on investing in building infrastructure to provide sewer and water services to the communities. However, these infrastructures are going aging day to day. The municipalities need to extend management activities by the development of support tools such as deterioration models to face the aging problem. In the literature of sewer asset management, SVM has been a useful tool to predict and forecast the structural condition of pipes. In this work, the use of differential evolution method as optimization tool was implemented to find the optimal hyper-parameters for SVM models. The SVM models were applied in the main cities of Colombia (Bogota and Medellin) given as a result that the optimized SVM model provides less than 5% of deviation in the prediction of structural conditions in both cities.

Im Rahmen einer etwa zweijährigen Studie wurde für Berlin erstmals das Ausmaß der Belastung von Regenabfluss mit Spurenstoffen durch ein einjähriges Monitoringprogramm in Einzugsgebieten unterschiedlicher Stadtstrukturtypen (Altbau, Neubau, Gewerbe, Einfamilienhäuser, Straßen) untersucht. Insgesamt wurden über 90 volumenproportionale Mischproben auf etwa 100 Spurenstoffe analysiert (z.B. Phthalate, Pestizide/Biozide, Flammschutzmittel, PAK, Schwer-metalle), von denen ein Großteil (>70) detektiert wurde. Die höchsten Konzen-trationen an organischen Spurenstoffen wurden für Phthalate gefunden (DIDP+DINP: Ø 12 µg/L), während Schwermetalle von Zink dominiert wurden (Ø 950 µg/L). Für die Mehrzahl der Stoffe gab es dabei signifikante Unterschiede zwischen den Stadtstrukturen. In einem Fließgewässer genommene Proben zeigen, dass für einige Substanzen (z.B. DEHP, Carbendazim, einige PAK) Umweltqualitätsnormen im Gewässer bei Regen überschritten werden können. Eine Hochrechnung der über das Regenwasser in die Gewässer gelangenden Spurenstofffrachten für Gesamt-Berlin hat ergeben, dass Frachten regenwasserbürtiger Spurenstoffe in der gleichen Größenordnung wie schmutzwasserbürtige Spurenstoffe liegen können.

Durch systematische Geländeuntersuchungen über 15 Monate an zwei Brunnengalerien der Berliner Wasserbetriebe wurde untersucht, ob und inwieweit kontinuierliche Temperaturmessungen entlang der Fließstrecke des Grundwassers geeignet sind, die Aufenthaltszeit so zuverlässig zu bestimmen, dass ein kritisches Unterschreiten der 50-Tage-Linie erkannt und entsprechende betriebliche Gegenmaßnahmen im Routinebetrieb eingeleitet werden können. Die Temperaturmessung erfolgte kontinuierlich mittels Datenloggern in Entnahmebrunnen und Grundwassermessstellen und zusätzlich manuell bei wöchentlichen Probenahmen. Zeitreihen konservativer Tracer (Chlorid, Bromid, d18O und d2H) dienten der Validierung der aus den Temperaturmessungen bestimmten thermischen Retardations- und Dispersionskoeffizienten. Trotz signifikanter Unterschiede zwischen den beiden untersuchten Standorten erwiesen sich die Temperaturmessungen als geeignetes Instrument zur Bestimmung der Verweilzeiten. Aus den untersuchten Tracern konnten darüber hinaus Aussagen zum Mischungsverhältnis von angereichertem und autochthonem Grundwasser abgeleitet werden.