New approaches of emission reduction measures for emerging compounds in wastewater. Program Reine Ruhr Masterplan water. Düsseldorf,

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1 New approaches of emission reduction measures for emerging compounds in wastewater Program Reine Ruhr Masterplan water Düsseldorf, V.Mertsch, Düsseldorf

2 Mikroschadstoffe entfernenwarum? 50 Millionen organischen chemischen Verbindungen Substanzen als potenziell umweltrelevant (Rat von Sachverständigen für Umweltfragen) Aufgrund verbesserter Analytik Nachweis in immer geringeren Konzentrationen (z.b. Arzneimittelwirkstoffe) In der industrialisierten Welt ist der Einsatz von anthropogenen Stoffen unverzichtbar! Besondere Relevanz in NRW Trinkwassergewinnung aus Uferfiltrat Hohe Industriedichte Hohe Besiedlungsdichte Hoher Versiegelungsgrad Hoher Altersdurchschnitt Akuter Handlungsbedarf (PFT, TOSU, Sulfolan)

3 Besondere Relevanz NRW - PFT Chrombad mit schäumenden Spezialnetzmittel

4 Strategie Reine Ruhr / Beispiel Gemessene TOSU-Werte ab dem Jahr 2008: Risikomanagement und Bewertungsstrategie Strategie Reine Ruhr Beispiel: TOSU-Befunde im Trinkwasser im Jahr 2008 Einstufung nach dem Bewertungssystem Reine Ruhr. Toxikologische Bewertung: Das beauftragte Gutachten erbrachte keine Hinweise, dass TOSU im menschlichen Körper langfristig verbleibt oder sich in einem Teil des Körpers so anreichern könnte. Die Trinkwasserkommission des Bundesministeriums für Gesundheit hat in einer Stellungnahme vom den gesundheitlichen Orientierungswert (GOW) des Umweltbundesamtes vom 14. März 2008 für TOSU in Höhe von 0,3 Mikrogramm pro Liter bestätigt. Als langfristigen Zielwert, der allein aus Vorsorgegründen anzustreben ist (VWa), empfiehlt die Trinkwasserkommission für TOSU einen Wert in Höhe von 0,1 Mikrogramm pro Liter, der durch weitere Optimierungsmaßnahmen erreicht werden soll. Maßnahme an der Quelle: Umgehend nach vorliegender Bewertung hat das einzige einleitende Unternehmen eine Umkehrosmose-Anlage zur Aufbereitung seines Abwassers in Betrieb genommen. Auf Drängen des Umweltministeriums wurde die Maßnahme so ausgerichtet, dass der GOW und langfristig der VWa im Gewässer eingehalten wird. Ergebnis: siehe Entwicklung der Trinkwasser Konzentrationen (Abbildung >>> ). Bewertung im März 2008 Daraufhin war ein umgehendes Eingreifen möglich und Bemessung der Maßnahmen am Vorsorgewert (im Gewässer) konnte erfolgreich umgesetzt werden!

5 Kommunale Kläranlagen > EW in NRW im Bereich vontrinkwasserentnahmen

6 Besondere Relevanz NRW - Trinkwassergewinnung und Abwasserbehandlung im Ruhreinzugsgebiet Soest WW Echthausen, Wickede Brilon-Scharfenberg Dortmund Bochum WW Hengstey WW Möhnebogen Duisburg Mülheim Essen WW Stiepel WW Überruhr Arnsberg WW Stockhausen WW Essen-Kettwig WW Mengesohl Wasserwerke Kläranlagen Städte

7 :Programm Reine Ruhr-Materplan Wasser Gewährleistung eines umfassenden und vorsorgenden Gewässer- und Trinkwasserschutz Forschung Überwachung/ Identifikation Verzahnung Abwasser-, Oberflächenwasser-, Rohwasser- und Trinkwasserüberwachung Bewertung Schnelle Bewertung von Stoffen hinsichtlich ihrer Trinkwasser- und Gewässerrelevanz Maßnahmen nach dem Multibarrierenprinzip an der Quelle (vorrangig), bei der Abwasserableitung und behandlung und bei der Trinkwasseraufbereitung unter Einbezug ökonomischer Aspekte Kommunikation

8 Programm Reine Ruhr ( ) - Zielsetzung: Vorsorgender Gewässer- und Verbraucherschutz Keine Beeinträchtigung von Wassernutzungen, Schutz der Ökosysteme Maßnahmen: Analyse der wasserwirtschaftlichen Situation Identifikation von Belastungen Bewertung!!!! Ursachen der Belastungen Entwicklung von Konzepten Konkrete Maßnahmen

9 Konzentration in ng/l Metoprolol Atenolol Sotalol Diclofenac Ibuprofen Naproxen Carbamazepin Bezafibrat Dehydrato-Erythromycin Roxithromycin Clindamycin Sulfamethoxazol Trimethoprim Iopamidol Iopromid Iomeprol Amidotrizoesäure Arzneimittelkonzentrationen im kommunalen Abwasser (Quelle: TZW)

10 Analyse - Überwachung Mikroschadstoffe- Beispiel Ruhr 300 Einzelverbindungen 77 Verbindungen Ruhr-relevant 19 Verbindungen im Trinkwasser nachgewiesen Beispiele: EDTA Jahresfracht 2008: DTPA Jahresfracht 2008: Röntgenkontrastmittel -JF 08: Antibiotika -JF 08: PFC -JF 08: FSM -JF 08: Humanpharmaka -JF 08: 23,2 t/a 17,0 t/a kg/a kg/a kg/a kg/a kg/a

11 Befunde in Gewässern Flammschutzmittel:Phosphorsäure-tris-(2-chlorpropyl)ester bis 0,56 µg/l Arzneimittel: Carbamazepin und RKM: Iopamidol Ibuprofen, Metoprolol, Diclofenac bis 0,3 µg/l Amidotrizoesäure, Iomeprol und bis 2,0 µg/l Perfluorierte Tenside: PFT (PFOS+PFOA) bis 0,6 µg/l Komplexbildner: TOSU, Sulfolan: NTA, EDTA und DTPA bis 60 µg/l bis 30 µ/l bzw. bis 70 µg/l

12 Ökotoxikologische Bewertung Mengenbilanzierung am Beispiel Ruhr Wirkstoff Wirkungsdaten EC 50 LC 50 NOEC UF MEC max PNEC MEC/PNEC µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l Carbamazepin A,C,F ,37 2,5 0,15 Sulfamethoxazol B, A,C ,32 0,1 3,2 Diclofenac A,C,F , ,002 Bezafibrat F ,39 6,0 0,07 Ibuprofen C,F , ,002 Erythromycin B,A,C ,033 0,02 1,65 Trimethoprim B,A,C,F ,053 3,0 0,02 Atenolol 0,074 k.a. Clofibrinsäure A,C,F ,048 24,6 0,002 Clarithromycin B,A,C,F ,044 0, Metoprolol A,C,F ,22 7,3 0,03 Sotalol 0,28 k.a. Phenazon F , ,0001 B = Bakterien, A = Algen, C = Crustaceen, F = Fische UF = Unsicherheitsfaktor

13 GOW-Konzept Bezeichnung Höhe µg/l Erläuterung GOW 1 GOW 2 GOW 3 GOW 4 GOW 5 GOW QSAR GOW 6 VW S 0,1 0,01 bis < 0,1 0, ,1 bis < 3 > 3 10 für schwach bis nicht gentoxische oder noch nicht entsprechend bewertete Stoffe in Abwesenheit weiterer experimenteller Daten für nachweislich stark bis schwach gentoxische Stoffe für nachweislich nicht gentoxische Stoffe, für die darüber hinaus auch aussagekräftige Daten zum oralen neurotoxischen, immuntoxischen und zum keimzell-schädigenden Potential vorliegen, deren Bewertung aber nicht auf einen Wert < 0,3 µg/l führt für Stoffe, die in dieser Konzentration weder ein gen-toxisches, noch ein keimzellschädigendes, neurotox-isches oder immuntoxisches Potenzial besitzen und für die darüber hinaus auch Daten aus mindestens einer Studie zur subchronischoralen Toxizität vorliegen, der-en Bewertung aber nicht auf einen Wert < 1 µg/l führt für Stoffe, für die zusätzlich lediglich eine chronisch-orale Toxizitätsstudie vorliegt, deren Bewertung aller-dings nicht auf einen Wert < 3 µg/l führt Analogie- und (Q)SAR-Betrachtungen aus ein-schlägigen toxikologischen Datenbanken erlauben die Nennung strukturund/oder stoffgruppen-spezifischer Maximalwerte, z. B. gemäß Cramer-Klassen des TTC-Konzepts wie GOW 5 ; zusätzlich führen Daten aus mindestens einer weiteren aussagekräftigen chronisch-oralen Toxizitätsstudie nicht auf den Wert < GOW 5. Meist ist ein solcher GOW ein wissenschaftlich abgeleiteter gesundheitlicher Leitwert Vorsorgliche Beschränkung der Konzentration eines per LW > 10 µg/l vollständig bewertbaren Einzelstoffes, es sei denn, selbst per ALARA Prinzip wäre nur ein höherer VWs LW technisch umzusetzen.

14 Bewertungsstrategie Reine Ruhr ja > 50 µg/l Sofortmaßnahme nein > 0,1 µg/l ja GOW-Konzept > GOW Temporäre Behelfsmaßnahme Bewirtschaftungsentscheidung unter Berücksichtigung des Gesamtsystems

15 Strategie Reine Ruhr und Anwendung Überwachung Früherkennung & Risikobewertung Handlungsplan unter Berücksichtigung Kosten/ Wirkungsanalyse Forschung Risikokommunikation & Ergreifen von Maßnahmen (Verursacher-/ Verhältnismäßigkeitsprinzip

16 Maßnahmen an der Quelle - sinnvoll? - möglich? - was ist das? -wo? Verbote Einschränkungen Rückhaltung an der Quelle Anreizsysteme Sensibilisierung der Benutzter (Hersteller, Produzent, Verbraucher) Konzepte Überwachung

17 Fa. Humbert: Vakuumverdampfer

18 Fa. Humpert: Ionenaustauscherkreislaufanlage 1 /2 mit integriertem Aktivkohlefilter

19 Fa Perstorp: Tosu - Umkehrosmose

20 Kläranlage für Krankenhausabwasser (Marienhospital Gelsenkirchen) 650 Betten Patienten pro Jahr Frischwasserbezug: m³/a - MBR + O3/PAC - ca EW (N ges - ca EW (BSB 5 - Q max : 20 m 3 /h - t ts = 25 d inkl. Denitr. - Ozondosis 5-20 mg/l - A-Kohle: mg/l Invest.: ca. 1,6 Mio. Förderung 50% EU Inbetriebnahme: Ende 2010 verschiedene Verfahrenskombination Vorzugsvariante: - 100% über A-Kohle - Rezirkulation über Ozonstufe je nach hydraul. Kapazität MBR

21 Maßnahmen an kommunalen Kläranlagen Inbetriebnahme 2009 KA Bad Sassendorf KA Duisburg-Vierlinden KA Schwerte KA Hünxe EW - Ozonung EW - Ozonung 1,6 Mio EW Ozonung -Aktivkohle 1,7 Mio EW - Membrankläranlage 3.9 Mio.

22 Zukünftige Maßnahmen an Kommunalen Kläranlagen 1. Ertüchtigung bestehender Flockungsfiltrationsanlagen Beispiel Mannheim In NRW sind 88 Flockungsfilter in Betrieb EW angeschlossen von EW (653 KA) 2. Ertüchtigung von Kläranlagen mit Co-Fermentation 3. Ertüchtigung von Kläranlagen im Einzugsgebiet der Trinkwassergewinnung

23 Kosten Ozonbehandlung: 0.05 /m³ Aktivkohlebehandlung: 0.13 /m³ Aktivkohlebehandlung: 0.06 /m³ (vorhandene Sandfiltration, 81 in NRW) Nanofiltration: 0.20 /m³ Durchschnittliche Abwassergebühren in NRW: 2.50 /m³ Schmutzwasser 0.80 /m³ Niederschlagswasser

24 Anreize: Förderung - Investitionsprogramm Abwasser NRW Kommunale Kläranlagen Elimination von gefährlichen Stoffen 70 % der Investitionskosten Elimination von Keimen 50% der Investitionskosten Industrielle Abwasserbehandlung (Produktionsintegrierter Umweltschutz)

25 Forschung und Entwicklung 9 Forschungsthemen zur Elimination von Arzneimitteln und organischen Spurenstoffen: Entwicklung von Konzeptionen und innovativen, kostengünstigen Reinigungsverfahren wurden vergeben. u.a. Betriebswirtschaftliche und volkswirtschaftliche Bewertung 5 Mio.

26 Mikroschadstoffe entfernen? wer bezahlt das? Was kostet Trinkwasser? Trinkwasser 2 /m Tafelwasser 1000 /m Was kostet die Entfernung von Mikroschadstoffen in kommunalen Kläranlagen? 0,05 /m Ist die Enfernung an der Quelle kosteneffizienter?

27 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit!

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