Arzneimittelrückstände aus Krankenhäusern

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1 Fachtagung Arzneimittel und Mikroschadstoffe in Gewässern Belastungen Minderungsstrategien Maßnahmen Rheinterrasse Düsseldorf 18. und Arzneimittelrückstände aus Krankenhäusern Reduktionsmöglichkeiten und Umsetzungsbeispiele in Deutschland, den Niederlanden und Dänemark Dr. Heinrich Herbst, Sweco GmbH Angelika Boekels, Sweco GmbH Jans Kruit, Sweco Nederland B.V. Christa Morgenschweis, Sweco Nederland B.V. Ulf Nielsen, DHI-Group MünsterFoto/ Heiner Witte

2 Behandlung von Krankenhausabwasser Warum Krankenhausabwasser behandeln? Relativ kleine Abwassermenge mit hochkonzentrierten Stoffen, wie Röntgenkontrastmittel, Antibiotika, Zytostatika Bei diesen Arzneimitteln sind Krankenhäuser Haupteintragsquelle mit einem Anteil von ca. 70 % am Gesamtverbrauch Hot-Spot für bestimmte Arzneimittel mit teilweise potenziellen umweltschädlichen Wirkungen Krankenhausabwasser enthält multiresistente Bakterien und Resistenzgene sowie pathogene Keime 2

3 Behandlung von Krankenhausabwasser Anteil von Arzneimittelwirkstofffrachten am Kläranlagenzulauf ~ 100% 14% Röntgenkontrastmittel Antibiotikum IUTA, 2018 Teilweise sehr hohe Frachtanteile des Krankenhausabwassers am Kläranlagenzulauf Abwasseranteil des Krankenhauses am Kläranlagenzulauf lediglich 0,2 % 3

4 Behandlung von Krankenhausabwasser Welche technischen Möglichkeiten gibt es? Nanofiltration; Elektrodialyse Ozonung Ozonung Technische M aßnahmen Eindampfung Verbrennungstoilette Vakuumtoilette Urinsammlung AOP-Prozess Umkehrosmose UV-Strahlung UV- Strahlung MBR Separationstoilette Nanofiltration Aktivkohle Aktivkohlefiltration (-filtration) lokale M aßnahmen Teilstrom Vollstrom Kläranlage ARGE Analyse der Eliminationsmöglichkeiten von Arzneimitteln in den Krankenhäusern NRW (08/58.1-TP3)

5 Motivation und Regularien Deutschland und NRW

6 Motivation und Regularien Deutschland Indirekteinleiter Vorgaben für Krankenhäuser Krankenhäuser mit nuklearmedizinisch-therapeutischen Stationen unterliegen dem 7 des Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und der Strahlenschutzverordnung (StrSchVO) Vorgegebene Einstufungen: Anhang 1: Liste der nicht wassergefährdenden Stoffe Anhang 2: Liste der wassergefährdenden Stoffe Eigenverantwortliche Einstufungen der Wirtschaft: Anhang 3: Bestimmung und Einstufung von Stoffen auf Grundlage von R-Sätzen und Vorgabewerten Anhang 4: Einstufung von Gemischen nach Mischungsregel oder anderen Methoden Vorgaben für Mikroschadstoffe: bislang KEINE 6

7 Motivation und Regularien Deutschland Herkunft des Trinkwassers NRW Anteil oberflächenwasserbeeinflusstes Trinkwasser > 50 % Datenquelle: LANUV Daten aus WasEG-Erhebung

8 Motivation und Regularien Deutschland Wassergewinnungsanlagen in NRW mit Oberflächenwassereinfluss Legende Wassergewinnungsanlagen mit Oberflächenwassereinfluss Insgesamt Anlagen Auswahlkriterien:... Oberflächenwasser beeinflusste Wassergewinnungsanlagen: Talsperren Uferfiltratanteil > 25% künstlich angereichertes Grundwasser > 33% ca. 50 % Rohwasser mit Oberflächenwassereinfluss 120 Anlagen insgesamt Datenquelle: WASEG-Daten; Datenbank: HygrisC (LANUV, Stand ) 8

9 Motivation und Regularien Deutschland Zentrale Abwasserbehandlungsanlagen in NRW Legende Kläranlagen Wassergewinnungsanlagen mit Oberflächenwassereinfluss Insgesamt 667 Anlagen Auswahlkriterien: in Betrieb im Einzugsgebiet von Oberflächenwasser beeinflussten Wassergewinnungsanlagen verbleiben 431 Kläranlagen (65 % der Kläranlagen) Datenquelle: Datenbank NIKLAS-KOM (MKULNV, Stand ) 9

10 Motivation und Regularien Deutschland Krankenhäuser in NRW Legende Krankenhäuser Kläranlagen Wassergewinnungsanlagen mit Oberflächenwassereinfluss Insgesamt 474 Krankenhäuser Auswahlkriterien: im Bereich von Kläranlagen, die sich im Zustrom von oberflächenwasserbeeinflussten Wassergewinnungsanlagen befinden verbleiben 361 Krankenhäuser (76 % der Krankenhäuser) Datenquelle: Datenbank MAGS NRW Trinkwasser ist auch in NRW das bestüberwachteste Lebensmittel und UNBEDENKLICH zum Verzehr Um diese Ressource auch für die Zukunft zu schützen Relevanz zur Reduzierung der Mikroschadstoffe gegeben! 10

11 Motivation und Regularien Deutschland Daten zu Krankenhäusern und Betten NRW liegt im Deutschlandtrend! Krankenhäuser und Betten Land Krankenhäuser Betten Fälle Verweildauer Betten- Personal* in Tagen auslastung Deutschland ,5 77,3% NRW ,6 76,3% Deutschland ,3 77,9% NRW ,2 76,7% * Die Beschäftigten ergeben sich aus den hauptamtlichen Ärzten/-innen (ohne Belegärzte und ohne Zahnärzte), dem nichtärztlichen Personal (ohne Personal der Ausbildungsstätten), einschließlich der Schüler/-innen und Auszubildenden. Destatis, 2018 Weniger Krankenhäuser (- 6%) Höhere Fallzahlen (+ 5%) Erhöhung Bettenauslastung 11

12 Wo gibt es Umsetzungsbeispiele? Deutschland stepmap

13 Umsetzungsbeispiele Deutschland Marienhospital Gelsenkirchen Eines der größten Krankenhäuser im Ruhrgebiet Dezentrale Abwasserbehandlung seit 2012 Im Rahmen des EU-Projekts PILLS errichtet und betrieben (gefördert durch: EU Interreg Projekt) Grunddaten: 580 Betten Patienten /a m³ Abwasser /a Q max = 20 m³/h (MBR+O 3 /PAK) O 3max = 20 mg/l PAK max = 20 mg/l Emschergenossenschaft, 2011 Technik: Membranbioreaktor Ozonung, Aktivkohleadsorption Sandfiltration Emschergenossenschaft,

14 Umsetzungsbeispiele Deutschland Kreiskrankenhaus Waldbröl Seit 2012 in Betrieb Gefördert durch MKULNV NRW Ablauf wird in das öffentliche Kanalnetz der Stadt Waldbröl eingeleitet Grunddaten 340 Betten m³/a Q max = 20 m³/h O 3max = 12,5 mg/l Reaktionszeit O 3 : 15 Min Technik MBR + Ozonung RWTH Aachen, 2009 geändert nach Mauer Elimination von Spurenstoffen

15 Wo gibt es Umsetzungsbeispiele? Niederlande maps Netherlands

16 Umsetzungsbeispiele Niederlande Motivation und Regularien in den Niederlanden Keine Regularien oder Vorgaben zur Behandlung von Krankenhausabwasser Keine finanzielle Unterstützung durch das Land Motivation ist hier die Kombination aus Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit Nachhaltigkeit z.b. durch Verwendung von Produkten aus nachwachsenden Rohstoffen Imageverbesserung Einsparungen bei der Abwasserabgabe Wirtschaftlichkeit ist für jedes Krankenhaus individuell zu ermitteln 16

17 Umsetzungsbeispiele Niederlande Isala Klinieken Zwolle Grunddaten: Betten m³ Abwasser /a Technik: Membranbioreaktor (MBR) Teilstrombehandlung UV/H 2 O 2 oder O 3 Aktivkohlefilter für Vollstrombehandlung verschiedene Regelmöglichkeiten isala.nl 17

18 Umsetzungsbeispiele Niederlande Krankenhaus Reinier de Graaf, Delft Pharmafilter Grundlagen 600 Betten m³/a Pharmafilter kombiniertes Verfahren zur Abfall- und Abwasserbehandlung Quelle: Pharmafilter Technik MBR, Ozonung, Pulveraktivkohle großtechnischer Maßstab Hohe Eliminationsleistung insbesondere von Röntgenkontrastmitteln und Hormonen 18

19 Wo gibt es Umsetzungsbeispiele? Dänemark DHI 2016

20 Umsetzungsbeispiele Dänemark Motivation und Regularien in Dänemark Seit 2009 erhöhter Druck der Umweltminister zur Regulierung des Abwassers aus Krankenhäusern Notwendigkeit der Reduzierung von Arzneimittelrückständen in den Gewässern Limitierung der Verbreitung von antibiotikaresistenten Bakterien Krankenhäuser werden wie Industriebetriebe behandelt Guideline for municipal regulation of industrial wastewater Verpflichtung zur Erteilung einer Einleiterlaubnis zur Indirekteinleitung in das Kanalnetz für alle Krankenhäuser durch die Kommunen 20

21 Umsetzungsbeispiele Dänemark Motivation und Regularien in Dänemark 2013 Richtlinie zur Vereinheitlichung der Regulierung der Krankenhausabwassereinleitung 40 Substanzen max. Konzentration zur Einleitung in das Kanalnetz angegeben (Basis ökotoxikologischen Daten) DHI Full scale advanced wastewater treatment at Herlev Hospital 2016 Klassifizierung der Krankenhäuser Bedeutung als Punktquelle Stoffeintrags: Minor, Medium, Major Source Stoffkategorie: A: Highly hazardous B: hazardous 21

22 Umsetzungsbeispiele Dänemark Herlev Hospital Kopenhagen Pilotanlage Grunddaten 850 Betten m³/a 2 x 13,5 m³/h Technik Membranbioreaktor, danach 2-straßige Teststraßen o Straße 1: GAK + Ozon + UV o Straße 2: Ozon + GAK + UV DHI 2016 DHI 2016 DHI Erkenntnisse der Pilotierung Höhere Leistungsfähigkeit der Straße 2 Umrüstung der Straße 1 auf Ozon + GAK + UV Betrieb der beiden Straßen mit 22 mgo 3 /L bzw. 2,9 mgo 3 /mg DOC DHI Full scale advanced wastewater treatment at Herlev Hospital

23 Wieviel kostet die Behandlung des Krankenhausabwassers? Thomas Francois / Fotolia.com

24 Kosten der Behandlung von Krankenhausabwasser Kostenvergleich Kreiskrankenhaus Waldbröl ähnliche Techniken Deutschland Marienhospital Gelsenkirchen Isala Klinieken Zwolle nur Abwasserbehandlung in NRW, Niederlanden und Dänemark Projekt ReAs - "Reduzierung der Gewässerbelastungen mit Rückständen von Arzneistoffen in Pharmafilter, 2018 zusätzlich mit Abfallbehandlung ausgewählten Pilotgebieten", in den 2017 Niederlanden Durchsatzleistungen von 5 bis 30 m³/h Bettenzahlen von 340 bis Betten Reinier de Graaf Delft Einheit Verfahrenstechnik MBR+O 3 MBR + O 3 + AK MBR+AK+UV+ H 2 O 2 Pharmafilter + oder O 3 MBR + O 3 + AK + Fermenter Sint Franciscos Klinikum Rotterdam Pharmafilter + MBR + O 3 + AK + Fermenter stark schwankende Wassermengen, die nicht mit der Krankenhausgröße korrespondieren Erasmus MC Rotterdam Pharmafilter + MBR + O 3 + AK + Fermenter Dänemark Herlev Hospital ** MBR + GAK + O 3 + UV Bettenzahl Fallzahl Abwassermenge m³/a Durchfluss m³/h Investitionskosten *³ *³ *³ * Investiver Anteil der Jahreskosten /a Betriebskosten /a Jahreskosten /a spezifische Jahreskosten /m³ 4,03 3,22 3,46 6,06 4,35 3,60 2,29 Informationsquelle DHI-Group, 2018 und Pharmafilter, 2018 Niederlande * Umrechnung DKK in (Stand: ) ** Kosten wurden aus dem Pilotprojekt hergeleitet *³ Kosten einschließlich Abfallzerkleinerung 24

25 Kosten der Behandlung von Krankenhausabwasser Kostenvergleich Kreiskrankenhaus Waldbröl Deutschland Marienhospital Gelsenkirchen Isala Klinieken Zwolle Reinier de Graaf Delft Einheit Verfahrenstechnik MBR+O 3 MBR + O 3 + AK MBR+AK+UV+ H 2 O 2 Pharmafilter + oder O 3 MBR + O 3 + AK + Fermenter Niederlande Sint Franciscos Klinikum Rotterdam Pharmafilter + MBR + O 3 + AK + Fermenter Erasmus MC Rotterdam Pharmafilter + MBR + O 3 + AK + Fermenter Dänemark Herlev Hospital ** MBR + GAK + O 3 + UV Bettenzahl Fallzahl Abwassermenge m³/a Durchfluss m³/h Investitionskosten *³ *³ *³ * Bautechnik Maschinentechnik EMSR Nebenkosten Investiver Anteil der Jahreskosten /a Laufende Kosten /a * Wartung/Service /a * * * 4 Betriebskosten /a Jahreskosten /a spezifische Jahreskosten /m³ 4,03 3,22 3,46 6,06 4,35 3,60 2,29 spezifische Jahreskosten /Fall 11,94 9,07 7,57 12, Informationsquelle Projekt ReAs - "Reduzierung der Gewässerbelastungen mit Rückständen von Arzneistoffen in ausgewählten Pilotgebieten", 2017 und Pharmafilter, 2018 Pharmafilter, 2018 DHI-Group, 2018 * Umrechnung DKK in (Stand: ) ** Kosten wurden aus dem Pilotprojekt hergeleitet *³ Kosten einschließlich Abfallzerkleinerung * 4 Kosten einschließlich Servicepersonal 25

26 Kosten der Behandlung von Krankenhausabwasser Kostenvergleich Kreiskrankenhaus Waldbröl Deutschland Marienhospital Gelsenkirchen der gewählten Anlagentechnik den örtlichen Randbedingungen Isala Klinieken Zwolle Reinier de Graaf Delft Einheit Verfahrenstechnik MBR+O 3 MBR + O 3 + AK MBR+AK+UV+ H 2 O 2 Pharmafilter + oder O 3 MBR + O 3 + AK + Fermenter Sint Franciscos Klinikum Rotterdam Pharmafilter + MBR + O 3 + AK + Fermenter Erasmus MC Rotterdam Pharmafilter + MBR + O 3 + AK + Fermenter Dänemark Herlev Hospital ** MBR + GAK + O 3 + UV Bettenzahl Fallzahl Abwassermenge m³/a Durchfluss m³/h Investitionskosten *³ *³ *³ * Investiver Anteil der Jahreskosten /a Betriebskosten /a Jahreskosten /a spezifische Jahreskosten /m³ 4,03 3,22 3,46 6,06 4,35 3,60 2,29 Informationsquelle Projekt ReAs - "Reduzierung der Gewässerbelastungen mit Rückständen von Arzneistoffen in ausgewählten Pilotgebieten", 2017 und Pharmafilter, 2018 Pharmafilter, 2018 DHI-Group, 2018 * Umrechnung DKK in (Stand: ) ** Kosten wurden aus dem Pilotprojekt hergeleitet *³ Kosten einschließlich Abfallzerkleinerung Kosten sehr stark abhängig von Niederlande 26

27 Kosten der Behandlung von Krankenhausabwasser Kostenvergleich Aufsteigende Bettenzahl (PF) Erasmus MC Rotterdam Isala Klinieken Zwolle Herlev Hospital 2,11 1,80 2,29 1,41 3,60 3,46 spez. Jahreskosten spez. Betriebskosten (PF) Sint Franciscos Klinikum Rotterdam 2,38 4,35 (PF) Reinier de Graaf Delft 2,86 6,06 Marienhospital Gelsenkirchen 1,01 3,22 Kreiskrankenhaus Waldbröl PF: Pharmafilter 4,03 0, Spezifische Kosten [ /m³] Keine Abhängigkeiten zwischen Abwasseranfall und Bettenzahl bzw. Fallzahl, Ausnahme Pharmafilteranlagen 27

28 Schlussfolgerung Motivation Möglichkeiten Schutz der Gewässer (Trinkwasserressource) Schutz vor multiresistenten Keimen Wirtschaftliche Vorteile Biologische Stufe + adsorptiv / oxidativ Membranbioreaktor PAK GAK O 3 H 2 O 2 In Dänemark: rechtliche Vorgaben Monetäre Moneten Aspekte Abhängig von den örtlichen Randbedingungen und dem gewählten Verfahren Breite Spanne von 2,3 bis 6 /m³ Zahlreiche großtechnische Pilotprojekte in Deutschland, den Niederlanden und Dänemark erfolgreich in Betrieb Wichtiger Baustein im Multibarrierenkonzept 28

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Dr.-Ing. Heinrich Herbst Angelika Boekels Sweco GmbH Jans Kruit Christa Morgenschweis Sweco Nederland B.V. Ulf Nielsen DHI-Group Sweco GmbH