Nachhaltige Wassernutzung in der Landschaft in Berlin

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1 Nachhaltige Wassernutzung in der Landschaft in Berlin Florian Wode*, Regina Gnirss*, Uwe Dünnbier*, Klaus Möller**, Fabian Hecht***, Thomas Taute*** * Berliner Wasserbetriebe, Cicerostrasse 24, Berlin, Germany ** Umweltvorhaben Dr. Klaus Möller GmbH, Berlin, Germany *** Freie Universität Berlin, Institute for Geological Sciences, Hydrogeology Group, Berlin, Germany Re-Water Braunschweig,

2 Einleitung Re-Water Braunschweig 2013 Gliederung Rieselfeldstandort Hobrechtsfelde, Berlin Ergebnisse Hydrologie Reinigungsteiche Nährstoffe Spurenstoffe Oberflächenwasser Nährstoffe Spurenstoffe Keime Grundwasser Nährstoffe Spurenstoffe Zusammenfassung 2

3 Rieselfeldstandort Hobrechtsfelde im Lietzengrabeneinzugsgebiet, Berlin Fläche ca 54 km 2 3 getrennte, sandige Grundwasserleiter Reinigungsteiche: Klarwasseraufleitung Alte Rieselfeldgräben 3

4 Rieselfeldstandort Hobrechtsfelde, Berlin Geschichte: Behandlung des Berliner Abwassers von Nur mechanisch vorbehandelt Seit ca Intensivfilterbetrieb Hoher Eintrag von Nährstoffen, Schwermetallen und organischen Spurenstoffen 4

5 Prinzip Rieselfeld 1) Standrohr: Verteilung des ankommenden Abwassers 2) Absetzbecken: Absetzen v. Feststoffen Ackerfeld/Grünland: zyklische Überflutung 3) Rieselstück: Reinigung durch Bodenpassage Drainage 5

6 1985 Inbetriebnahme Kläranlage Schönerlinde Nach Einstellung der Verrieselung: Trockenfallen des Gebiets, Migration von Schadstoffen aus dem Boden ins GW Überschreitung der Werte der BBodSchV für Cd, Cr, PCB Ab 1998 Einbringen von Mergel in Oberboden (Bucher Verfahren) Verbesserung Bodenqualität (neutraler ph, Wasserspeicherkapazität) Immobilisierung Schwermetalle Ab 2005 Aufleitung von Klarwasser auf künstliche Reinigungsbiotope Seit 2011 ELaN Projekt 6

7 Vergleich historischer und aktueller Aufleitung Volumenfluss [m³/d] TP Fracht [kg/d] CSB Fracht [kg/d] TN Fracht [kg/d] Zulauf Klärwerk Schönerlinde Historischer Zulauf Rieselfeld* Ablauf Klärwerk Schönerlinde Heutiger Zulauf Rieselfeld *geschätzt TP: Gesamtphosphor, CSB: chemischer Sauerstoffbedarf, TN: Gesamtstickstoff 7

8 Ziele ELaN Projekt: Erhalt und Entwicklung des Ökosystems Lietzengraben 2005 Stabilisierung Landschaftswasserhaushalt Naherholungsgebiet für Bevölkerung Immobilisierung der Schwermetalle Nachbehandlung des Klarwassers 2008 Anbau von Energiepflanzen 8

9 Verteilung des Klarwassers Bis m³/tag Klarwasser Verteilung über neu hergestellte Reinigungsteiche und vorhandenes Grabensystem Oberflächenwasser Probenahme Fliessrichtung Klarwasser 9

10 Ergebnisse Hydrologie: Abfluss Oberflächenwasser Stabilisierung Landschaftswasserhaushalt erfolgreich Ohne zusätzliche Bewässerung teilweises Trockenfallen des Lietzengrabens im Sommer Aufwertung von Natur- und Landschaftsschutzgebieten (Artenvielfalt) 10

11 Ergebnisse Hydrologie: Grundwasserspiegel Höhe [m NHN] 56 GOK BU32 Lage Messstellen an Teich GW1/06 BU32 x Grundwasser Messstelle Fließweg Klarwasser Start Klarwasseraufbringung 01/2005 Teich 11 x GW1/06 x BU32 Anhebung der Grundwasseroberfläche um 0.5 m im Mittel Schwankungen durch Niederschläge und jahreszeitliche Veränderungen bis 0.5 m 11

12 Stoffgeschehen in den Reinigungsteichen Am Beispiel Teich 11: ungedichteter, unbepflanzter Sukzessionsteich Nährstoffe Werte x Maximum 90-Perzentil Median 25-Perzentil Nitrat- -N [mg/l L] s. L] P ges [mg/l x Minimum n=10-34 Nitratabbau durch Denitrifikation Keine Phosphorreduktion 12

13 Stoffgeschehen in den Reinigungsteichen Spurenstoffe Werte x Maximum Carbamazepin [µg/l] Diclofenac [µg/l] x 90-Perzentil Median 25-Perzentil Minimum AMDOPH [µg/l] Benzotriazol [µg/l] einige Spurenstoffe persistent einige zeigen signifikanten Abbau n=

14 Nährstoffe Re-Water Braunschweig 2013 Stoffgeschehen im Oberflächenwasser OW1 OW10 NH + 4 -N [mg/l] P ges. [mg/l] OW2 NO - 3 -N [mg/l] TOC [mg/l] OW6 OW8 Lietz zengraben OWPu OWPo Panke n=10-26 Keine Erhöhung von Ammonium und Nitrat in Panke Erhöhung Gesamtphosphor von 0.1 auf 0.2 mg/l in Panke Erhöhung TOC von 6 auf 10 mg/l in Panke (bedingt durch hohen TOC an OW1) 14

15 Stoffgeschehen im Oberflächenwasser Spurenstoffe Carbamazepin [µg/l] AMDOPH [µg/l] Diclofenac [µg/l] Benzotriazo ol [µg/l] OW1 OW2 OW6 OW8 Lietz zengraben OWPu OWPo OW10 Panke n=16-18 Konzentrationserhöhung in Panke auf 0.2, 0.1 und 0.7 µg/l für abwasserbürtige Stoffe Carbamazepin, Diclofenac und Benzotriazol Analgetikum Metabolit AMDOPH aus Exfiltration aus kontaminiertem Grundwasser 15

16 Hygienische Aspekte: Keime im Oberflächenwasser Enterokokken [MPN/100 ml] Escherichia Coli [MPN/100 ml] n=1 OW1 OW2 OW6 OW8 Lie etzengraben OWPu OWPo Teich 11 Zu- / Ablauf Panke E-Coli Reduktion in Teich 11 um 1 Log- Stufe Erhöhung bei E-Coli u. Enterokokken im Verlauf des Lietzengrabens durch Beweidung mit Großvieheinheiten Keine Erhöhung der Keimzahl in Panke 16

17 Stoffgeschehen im Grundwasser Nährstoffe Ammonium-N Nitrat-N Grundwassertransekte Teich 11 x Grundwasser Messstelle Fließweg Klarwasser Gesamtphosphor n=4-7 Teich 11 T11_1 x BU32 x T11_4 x T11_6 x x T11_7 17

18 Stoffgeschehen im Grundwasser Nährstoffe Ammonium-N Nitrat-N Gesamtphosphor n=4-7 Ammoniumwerte im GW überschreiten teilweise deutlich Schwellenwert der GrwV (Altlasten aus Rieselfeldbetrieb) weitere Nitratreduktion während Bodenpassage Höhere Phosphorkonzentrationen im GW als im KA-Ablauf (Altlasten aus Rieselfeldbetrieb) 18

19 Schwermetalle Re-Water Braunschweig 2013 Stoffgeschehen im Grundwasser Arsen Cadmium n=1-2 Schwellenwerte der GrwV für As und Cd an 4 MS überschritten Eine MS zeigt deutlich höhere Werte bei allen Schwermetallen (BU30) 19

20 Schwermetalle Re-Water Braunschweig 2013 Stoffgeschehen im Grundwasser Kupfer Nickel n=1-2 4 MS Kupferwerte >15 µg/l, 3 MS Nickelwerte >50 µg/l Eine MS zeigt deutlich höhere Werte bei allen Schwermetallen (BU30) 20

21 Stoffgeschehen im Grundwasser Aktuelle Spurenstoffe Diclofenac Grundwassertransekte Teich 11 Historische Spurenstoffe Meprobamat x Grundwasser Messstelle Fließweg Klarwasser Carbamazepin T11_1 x BU32 Pond 11 x Propyphenazon T11_4 x T11_6 x x T11_7 Inverses Verteilungsmuster aktueller u. historischer Stoffe n=5-7 21

22 Zusammenfassung Erfolgreiche Stabilisierung des Landschaftswasserhaushalts Anhebung GW-Spiegel um bis zu 1.2 m, damit pflanzenverfügbar Reinigungsteiche als zusätzliche Reinigungsstufe (Reduktion von Nitrat, einigen Spurenstoffe u. E-Coli) Im GW Ammonium-, Phosphor- und Schwermetallbelastung an einigen MS Unterscheidung zwischen historischen und aktuellen organischen Spurenstoffen im GW Wiederbewässerung führt zu leichtem Anstieg v. Spurenstoffkonzentrationen und Gesamtphosphor im Fluss Panke Im Vergleich zur direkten Einleitung in den Vorfluter vorteilhaft! 22