Planungsoptionen und Technologien der Wasserwiederverwendung zur Stu tzung der Trinkwasserversorgung in urbanen Wasserkreisläufen

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1 Planungsoptionen und Technologien der Wasserwiederverwendung zur Stu tzung der Trinkwasserversorgung in urbanen Wasserkreisläufen Jörg E. Drewes Technische Universität München WavE Statusseminar April 2018, Frankfurt/M. 1

2 Outline 1. Prinzipund Vorteile einer sequentiellen Grundwasseranreicherung (Sequential Managed Aquifer Recharge Technology SMART) 2. Ergebnisse aus Feldversuchen mit SMART Weiterentwicklung des Konzeptes zu SMART plus 4. Anforderungen an den Betrieb/behördliche Aspekte 2

3 Geplante Wasserwiederverwendung Stützung der Trinkwasserversorgung durch Wasserwiederverwendung via Grundwasseranreicherung Die Wasserwiederverwendung zur Trinkwassergewinnung ist nicht im Regelwerk abgebildet, aber auch nicht explizit verboten Handlungsempfehlungen für die Etablierung einer geplanter Wasserwiederverwendung und Schutz der öffentlichen Gesundheit und der Umwelt unter Einsatz innovativer Aufbereitungsverfahren Benchmarking der Wasserqualität; Ableitung von Behandlungszielen Berliner Wasserbetriebe/Technische Universität München 3

4 Funktionsprinzip von SMART Kombination von zwei sequentiellen Infiltrationssschritten mit einer Zwischenbelüftung (Elektronenakzeptorzuführung) Regnery et al. (2016). Chemosphere 154, 8-16.

5 Funktionsprinzip SMART

6 SMART am Tegeler See in Berlin SMART vs. Konventionelle GWA

7 SMART vs. konventionelle GWA - Gelöstes O 2 und org. Summenparameter SMART - Baumwerder Konventionelle GWA - Saatwinkel c [mg/l] c [mg/l] Überstau 100 cm TEG367 TEG369 Redoxbedingungen: oxisch bis TEG 386 (suboxisch nitratreduzierend) Kohlenstoff limitierte Bedingungen Redoxbedingungen: oxisch bis 1 m, 2 m (suboxisch nitratreduzierend), Grundwasser suboxisch anoxisch Höhere BDOC Konzentration

8 SMART vs. konventionelle GWA - Ausgewählte Spurenstoffe SMART - Baumwerder Konventionelle GWA - Saatwinkel λ < 0.06 d -1 λ < 0.06 d -1 λ < 0.06 d-1 λ = 11.5 d -1 λ = 11.0 d -1 λ = 4.6 d -1 n>19 n>19 C " #$% = 0.46 ± 0.08 µg/l C " '#% = 0.21 ± 0.07 µg/l C " )*+ = 1.21 ± 0.20 µg/l Ähnliches Verhalten wie Oxipurinol, Olmesartan und Candesartan

9 SMART vs. konventionelle GWA - Ausgewählte Spurenstoffe - Entfernung aller gemessenen Spurenstoffe in SMART ähnlich oder besser als in der konventionellen GWA - Einige Spurenstoffe werden signifikant besser abgebaut stabilere Redoxbedingungen geringerer BDOC

10 Von SMART 1.0 zu SMART plus SMART 1.0 SMART plus Hydrologisch abgeschlossenes System Hohe Infiltrationsraten durch Sickerschlitzgrabentechnologie Adäquate Vor- und Nachbehandlung Gezielte Redoxsteuerung In situ Belüftungs-/ Oxidationsverfahren Einsatz reaktiver/sorptiver Medien 10

11 SMART plus Sickerschlitzgraben Technologie? Hydraulik? Plug Flow? Eintrag von Elektronen Akzeptoren? Demonstrationsmaßstab 11

12 SMART plus 12

13 Konservative Transport Simulation Stationary flow: hydraulic heads 4 hours [KBr] : minutes [KBr] : hours [KBr] : hours [KBr] : hours [KBr] : µs/cm

14 Prozesskombinationen unter Einsatz von SMART plus Option 1 Abwasser Biolog. Abw.- Reinigung RSF SMART plus GAK UV-LED Rohwasser für uneingeschränkte, spätere Nutzung Desinfektion als TW Ressource NF Option 2 Abwasser Biolog. Abw.- Reinigung RSF SMART plus BAK O3 GAK UV-LED Desinfektion Rohwasser für uneingeschränkte, spätere Nutzung als TW Ressource Option 3 Abwasser Biolog. Abw.- Reinigung RSF SMART plus GAK UV-LED Desinfektion Rohwasser für uneingeschränkte, spätere Nutzung als TW Ressource O3

15 Bewertung einer geplanten, technisch kontrollierten Wasserwiederverwendung - die technische Anlage Point of compliance (POC) Point of exposure (POE) Abwasser Biolog. Abw.- Reinigung RSF SMARTplus UV-LED Desinfektion GWA WW Verschlechterung des Grundwassers kann ausgeschlossen werden, wenn bilanziell mehr Wasser entnommen als angereichert wird Hydraulische Entkopplung ist gegeben Das SMART Plus Konzept erfordert keine wasserrechtliche Erlaubnis Effizienz der Behandlung kann über Surrogatparameter, Indikatorchemikalien sowie Bioassays abgebildet werden

16 Bewertung einer geplanten, technisch kontrollierten Wasserwiederverwendung Environmental Buffer Point of compliance (POC) Point of exposure (POE) Abwasser Biolog. Abw.- Reinigung RSF SMARTplus UV-LED Desinfektion GWA WW Rechtlich ist es unerheblich, ob behandeltes Abwasser oder Oberflächenwasser zur Grundwasseranreicherung verwendet wird, maßgebend sind die rechtlichen Anforderungen der betroffenen Schutzgüter; Einleitung bedarf Erlaubnis Betroffene Regelwerke/gesetzliche Vorgaben: WHG 47(1), Verschlechterungsverbot des chem. Zustandes des Grundwassers Schutz des Bodens (BBodSchG) Schutz des Grundwassers: GrundwV; Geringfügigkeitsschwellenwerte (LAWA, 2017) Schutz der Oberflächenwässer (nur wenn hydraulisch gekoppelt, nach GrwV 7)

17 Bewertung einer geplanten, technisch kontrollierten Wasserwiederverwendung der Verbraucher Point of compliance (POC) Point of exposure (POE) Abwasser Biolog. Abw.- Reinigung RSF SMARTplus UV-LED Desinfektion GWA WW Betroffene Regelwerke/gesetzliche Vorgaben: Gesundheitsschutz: TrinkwV GOW-Konzept (UBA)

18 Bewertung der gegenwärtigen Praxis Geplante Wasserwiederverwendung ( Indirect Potable Reuse ) xxxxxxxxx Ungeplante (de facto) Wasserwiederverwendung Berliner Wasserbetriebe/Technische Universität München 18

19 Bewertung der gegenwärtigen Praxis Ungeplante (de facto) Wasserwiederverwendung Lessons learned : Uferfiltrat ist rechtlich kein Abwasser (auch nicht teilweise) Keine rechtliche Regelung zum Verlust der Abwassereigenschaft Für die rechtliche Beurteilung ist der Schadstoffgehalt des Wassers entscheidend, nicht die Frage, ob es Wasser oder Abwasser ist Einleitung von behandeltem (Ab-)Wasser in das Grundwasser unterliegt den gleichen Anforderungen wie die Grundwasseranreicherung mit Oberflächenwasser (nach Dr. Martin Spieler, avr Rechtsanwälte, München) Berliner Wasserbetriebe/Technische Universität München 19

20 TrinkWave Referenzstandorte Abwasser Biolog. Abw.- Reinigung RSF Oberflächenwasser ~5-10% MAR Uferfiltration/ künstl. GWA >50 d Belüftung/ Filtration Trinkwasser - BWB, WW Tegel, Tegeler See - Würzburg, Main Landseitiges Grundwasser Oberflächenwasser ~5-10% <50 d Belüftung/ Filtration Ozon GAK Trinkwasser - Düsseldorf, Rhein - Torgau, Elbe Landseitiges Grundwasser Benchmark der Wasserqualität für Wiederverwendung Ableitung von Behandlungszielen 20

21 Zusammenfassung Geplante Wiederverwendung von gebrauchtem Wasser kann sicher praktiziert werden und eine Trinkwasserversorgung stützen Praxis muss höchsten Anforderungen genügen, dafür braucht es umfassenden Bewertungsansatz SMART Systeme zeigen deutliche Leistungssteigerung für Spurenstoffe und pathogene Keime gegenüber konventionellen Verfahren der Grundwasseranreicherung Kombination mit weiteren Prozessen (Ozon, GAK, UV) ist nötig, um Anforderung zu erfüllen

22 Vielen Dank! Kontakt: Jörg E. Drewes 22