Legionellen, Spurenstoffe Was kommt auf unsere Kläranlagen zu?

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1 Legionellen, Spurenstoffe Was kommt auf unsere Kläranlagen zu? Univ.-Prof. Dr.-Ing. F.W. Günthert Dipl.-Ing. Sascha Rödel Universität der Bundeswehr München Institut für Wasserwesen Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik KA-Schwerte (PAK und Ozonierung)

2 WC-Spülung Körperpflege Haushaltsreinigung Industrieabwasser Fremdwasser Moschusstoffe Medikamente Tenside, Chlor Schwermetalle Regenwasser Kläranlage - Gewässer Abwasserzusammensetzung WVU Phenole, Cyanide Urin, Fäzes Krankheitserreger, Nährstoffe: N und P 2

3 Aufbau einer Kläranlage Quelle: Gujer,

4 Wofür sind Kläranlagen ausgelegt? Mechanische Reinigung, Entfernung partikulärer Stoffe Biologischer Abbau, Entfernung organischer Stoffe und Nährstoffe (CSB, P, N) Ggf. weitergehende Reinigung (Filtration, Hygienisierung) 4

5 Stoffe im Abwasser, die nur teilweise oder kaum zurück gehalten werden Viren, Krankheitserreger, allg. Keime, Legionellen Anthropogene Spurenstoffe, Arzneimittelrückstände (Pharmazeutika) 5

6 Was sind Legionellen und wo kommen sie vor? Legionellen sind ubiquitäre Außenweltkeime (8 Spezies + Untergruppen) über Monate in Wasser und Erde lebensfähig und können sich massenhaft vermehren derwesten.de Nachweis in Seen, Flüssen, Kalt- und Warmwasserleitungen, Klimaanlagen, Kühltürmen Infektionen durch Einatmung (Zerstäuben von Wasser) ndr.de Krankheiten (Legionärskrankheit, Lungenentzündung) bei Personen mit geschwächtem Immunsystem bis erkrankte Personen pro Jahr, davon bis Todesfälle ruhrnachrichten.de 6

7 Schlagzeilen September 2013, 165 Menschen erkrankt, 3 Todesfälle 7

8 Besondere Randbedingungen: warmer Sommer mit hohen Abwassertemperaturen Legionellenfall Brauerei Warsteiner Brauerei Kläranlage Nachweis von Legionellen in der Brauerei- Kläranlage Kläranlage Warstein Fluss Wester Nachweis von Legionellen im Belebungsbecken und im Ablauf der Kläranlage Warstein Nachweis der Legionellen aufgrund der Erkrankungen im Einzugsgebiet Kühlwasserentnahme Kühlanlage legionellenbehaftete Aerosole in den Kühlanlagen 8

9 Legionellen auf Kläranlagen Umgang mit pathogenen Keimen für Abwasserfachleute alltäglich Legionellen spielen in den Arbeitsschutzvorschriften der Unfallversicherer keine Rolle Hygienemaßnahmen ausreichend Kaum Hinweise auf Legionellen im Abwasser in der Fachliteratur Betrieb von Kühlanlagen muss eine Verbreitung und Vermehrung von Legionellen vermeiden 9

10 Maßnahmen & Überlegungen im Umgang mit Legionellen auf Kläranlagen Allgemein: Technische Richtlinien für die Errichtung und den Betrieb von Verdunstungskühlanlagen regelmäßige Untersuchungen auf Legionellen im Kühlwasser Kläranlage Warstein: Umstellung Oberflächenbelüftung auf Reinsauerstoffbegasung Abdeckung Belebungsbecken Desinfektion im Ablauf mit UV Nordrhein-Westfalen: In Nordrhein-Westfalen laufen Monitoring Programme an 27 Kläranlagen kein flächendeckendes Legionellenproblem für kommunale Kläranlagen 10

11 Maßnahmen & Überlegungen im Umgang mit Legionellen auf Kläranlagen Bayern: Monitoring Programm an ausgewählten Kläranlagen (LGL) Nachweis von Legionellen bestätigt 2014 startet durch das LGL ein weiteres Untersuchungsprogramm, insbesondere auf Kläranlagen mit Oberflächenbelüftern Arbeitsschutz: Minderung der Aerosolbildung bei Oberflächenbelüftern durch Einhausung Atemschutz erforderlich, wenn Inhalation durch technische Maßnahmen nicht verhindert werden kann 11

12 Maßnahmen & Überlegungen im Umgang mit Legionellen auf Kläranlagen Analytik: Weiterentwicklung der Analytik erforderlich, bisher im Abwasserbereich nicht etabliert siehe Artikel in wwt, 03/2014 Detektion von Legionellen in nur einer Stunde (Keserue, H.; Bertsch, D.; Schaffhauser, D.) Kreislaufführung, Brauchwasser: Wasserwiederverwendung neu überdenken 12

13 Weiterführende Infos zum Thema Legionellen DWA Hintergrundinformation Hintergrundinformation für DWA-Mitglieder zu den Legionellen- Erkrankungen in Warstein Deutscher Bundestag Drucksache 18/28 und 18/67 Vermehrung und Freisetzung von Legionellen in kommunalen Kläranlagen und industriell-gewerblichen Vorreinigungsanlagen KA Korrespondenz Abwasser, Abfall 2013 (60), Nr. 11 Artikel (Bode, H.): Zwischenkenntnisse zum Legionellenfall Warstein 13

14 Was sind anthropogene Spurenstoffe? Begriffsbestimmung nach ÖWAV Positionspapier (Stand: ) Unter dem Begriff anthropogene Spurenstoffe werden nach ÖWAV Positionspapier primär vom Menschen direkt oder indirekt in den Wasserkreislauf eingebrachte organische Substanzen verstanden, die in der aquatischen Umwelt in äußerst geringen Konzentrationen vorkommen. 14

15 Was sind anthropogene Spurenstoffe? Gewässer- und trink- und abwasserrelevante Mikroverunreinigungen können folgenden Stoffgruppen zugeordnet werden (DWA, 2008; Bode et al., 2009; Bergmann und Panglisch, 2011): Pharmazeutika Industrie- und Haushaltschemikalien Pflanzenschutz- und Schädlingsbekämpfungsmittel Körperpflegemittel, Duftstoffe, Desinfektionsmittel Additive in der Abwasser- und Klärschlammbehandlung Nahrungsmittel- und Futterzusatzstoffe Textilbehandlungsmittel Feuerlöschmittel 15

16 Vorkommen von anthropogenen Spurenstoffen Exfiltration Quelle: nach BAFU, 2009 Die Wahl der Maßnahmen zur Reduktion von Mikroverunreinigungen ist abhängig von zu berücksichtigenden Eintragspfaden in die Gewässer. 16

17 Verfahrensmöglichkeiten zur Elimination Strippung Adsorption an Schlamm Biologischer Abbau, MBR Filtration (MF, NF, UO) Adsorption (PAK, GAK) Oxidation (Ozon) Andere Verfahren (u.a. AOP, Chlor, UV, Ferrat) 17

18 Verfahrensmöglichkeiten zur Elimination PAK GAK Quelle: Cornel & Günthert,

19 Verfahrensmöglichkeiten zur Elimination Ozonung (Oxidationsverfahren) Quelle: Cornel & Günthert,

20 Anthropogene Spurenstoffe im Wasserkreislauf Strategie für Bayern schrittweise Vorgehensweise I. Stoffflussmodellierung II. Monitoring III. Bewertung bestehender Technologien IV. Pilotkläranlage in Bayern (ab 2014) 20

21 Bewertungskriterien für die Auswahl eines geeigneten Verfahrens diverse Einflussfaktoren & spezifische Randbedingungen (vor Ort) Wirtschaftlichkeit (Kostenbetrachtung, Energieverbrauch) Eliminationsleistung (gegenüber ausgewählten Leitsubstanzen) Betriebsstabilität (Einflussgrößen auf die Verfahrenstechnik und den Eliminationsprozess) Anwendbarkeit (Handhabung, betrieblicher Aufwand, Sicherheitsvorkehrungen) 21

22 Energiebedarf von Adsorptionsverfahren nach verschiedenen Literaturangaben Quelle: Bolle et al.,

23 Energiebedarf der Ozonung nach verschiedenen Literaturangaben Quelle: Bolle et al.,

24 Anthropogene Spurenstoffe im Wasserkreislauf Strategie für Bayern Vorschlag für Pilotkläranlage in Bayern Ozonung mit nachgeschalteter biologischer Stufe (GAK-Stufe) Vorteil GAK: weiterer biologischer Abbau von Oxidationsprodukten weitergehende Reduktion (Feststoffe, Phosphat) hohe Adsorptionskapazität Reaktivierung der Aktivkohle Flexibilität im Betrieb, einfache Umsetzbarkeit Vorteil Ozonung: Desinfektion Breitbandwirkung Entfärbung Erhöhung der biol. Abbaubarkeit (Rest-CSB) Dämpfung von Nitritspitzen Aussage StM Dr. Marcel Huber am : Keine flächendeckende Ausstattung bayerischer Kläranlagen mit einer vierten Reinigungsstufe. 24

25 Weiterführende Infos zum Thema anthropogene Spurenstoffe Bayerisches Landesamt für Umwelt Infoseite index.htm Universität der Bundeswehr München Abschlussbericht DWA Tagungsband Seminar am in Augsburg: Anthropogene Spurenstoffe im Wasserkreislauf - Strategie für Bayern 25

26 Schlussfolgerungen Technische und betriebliche Anpassungen der Kläranlagen aufgrund zukünftiger Herausforderungen notwendig Um Abwasseranlagen ordnungsgemäß und risikofrei zu betreiben, ist geschultes und qualifiziertes Fachpersonal (Technik + Arbeitsschutz) erforderlich 26

27 Legionellen, Spurenstoffe Was kommt auf unsere Kläranlagen zu? Prof. Dr.-Ing. F. Wolfgang Günthert Institut für Wasserwesen Professur für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik Universität der Bundeswehr München Werner-Heisenberg-Weg Neubiberg Tel.: 089/ Fax: 089/ Dipl.-Ing. Sascha Rödel Institut für Wasserwesen Professur für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik Universität der Bundeswehr München Werner-Heisenberg-Weg Neubiberg Tel.: 089/ Fax: 089/ Veranstaltungshinweise: IFAT "Research and Education"-Area, Halle B Abwassertechnisches Seminar, Garching Bürgerhaus Seminar Wasserversorgung an der UniBw München Münchner Runde, Garching Bürgerhaus