Humanarzneimittelreststoffe bei der Wiederverwertung von Abwasser im Rahmen des Braunschweiger Modells ; Ergebnisse aus mehreren Forschungsprojekten

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1 Humanarzneimittelreststoffe bei der Wiederverwertung von Abwasser im Rahmen des Braunschweiger Modells ; Ergebnisse aus mehreren Forschungsprojekten Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 1

2 Gliederung 1. Abwasserverregnung und das Braunschweiger Modell 2. Untersuchungen und Erkenntnisse über Arzneimittelreststoffe im Braunschweiger Abwasser 3. Schlussfolgerungen Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 2

3 Verregnung Photo: David Taylor Foto: Knut Amtenbrink

4 1. Abwasserverregnung und das Braunschweiger Modell Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 4

5 Entwicklung der Abwasserverwertung in Braunschweig 1894 Inbetriebnahme der Rieselfelder 1954 Gründung des Abwasserverbandes Braunschweig Ausbau der 4 Pumpwerksbezirke auf ca ha Verregnung von Rohabwasser Bau des Klärwerks in 4 Bauabschnitten Umgestaltung der Rieselfelder 2000 Bau der Schlammfaulung 2006 Bau der Biogasanlage Bau der Prozesswasserbehandlung und Schlammdesintegration Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 5

6 Kläranlage Photo: Dieter Heitefuß

7 Verregnungsgebiet Biogasanlage Betriebshof Rieselfelder Klärwerk Einzugsgebiet 7

8 Braunschweiger Modell 8

9 Abwassermengen / Klärschlamm ABWASSERMENGEN Reinigung in der Kläranlage 21 Mio.m³/Jahr Verregnung im Verbandsgebiet 12 Mio.m³/Jahr Nachreinigung im Rieselfeld 9 Mio.m³/Jahr Zusatzwasserbedarf der landw. Kulturen im Verbandsgebiet (ca. 120mm auf 3.000ha) Ausgebrachte Wassermenge zur Rückführung in den Wasserkreislauf KLÄRSCHLAMM 3,6 Mio.m³/Jahr 8,4 Mio.m³/Jahr Verregnung von 60% im Verbandsgebiet 2.750t TS/Jahr Verwertung von 40% außerhalb des Verbandsgebietes 2.000t TS/Jahr (landwirtschaftlich verwertet) Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 9

10 Ø Nährstofffrachten und Nährstoffbedarf (kg/ha) Zugabe der Nährstoffmengen durch flüssigen ausgefaulten Klärschlamm: Frachten Bedarf Stickstoff NH 4, NO Phosphor P 2 O Kalium K 2 O Magnesium MgO Kalk CaO Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 10

11 Das Braunschweiger Modell bietet Nachhaltigkeit durch geschlossene Kreisläufe bei Wasser und Nährstoffen Wertschöpfungsketten von der Pflanzenproduktion bis zur Stromvermarktung Schonung der natürlichen Ressourcen Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 11

12 2. Untersuchungen und Erkenntnisse über Arzneimittelreststoffe im Braunschweiger Abwasser Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 12

13 Studie I - Verhalten von endokrin wirkenden Substanzen während der Abwasserverregnung am Standort Braunschweig Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 13

14 Studie I - Eckdaten Durchführung: ISAH Hannover von 2001 bis 2004 Versuchsaufbau: 4 Lysimeterfelder mit 6 Grundwasserbeobachtungsbrunnen Auftraggeber: Abwasserverband Braunschweig Förderer: Land Niedersachsen Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 14

15 Studie I Schema des untersuchten Feldes Probenahme: Brunnen (Tiefe 2.5 m), Lysimeter (Tiefe 0.4, 0.8, 1.2m) Geringe Beregnungsintensität hohe Beregnungsintensität Brunnen 4 Brunnen 5 Brunnen 6 Lysimeter D Lysimeter C Feld Brunnen 1 Lysimeter A Brunnen 2 Brunnen 3 Lysimeter B Weg Weg Windschutzhecke Lysimeter Ausbautiefe m, Grundwasserflurabstand: ca 1,5-2 m Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 13

16 Studie I Untersuchte Substanzen Phthalate Alkylphenole Bisphenole Organozinnverbindungen PCB PAK Röntgenkontrastmittel Antibiotika Sonstige Pharmaka Estrogene Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 16

17 Studie I - Ergebnisse im Brunnenwasser Röntgenkontrastmittel vorhanden, führen aber zu keinen Gefährdungen Antibiotika nur Sulfamethoxazol mit < 100 ng/l im GW Sonstige Pharmaka Diclofenac nicht oberhalb von 50 ng/l Ibuprofen nur sporadisch Carbamazepin regelmäßig nachgewiesen 282,5 ng/l < 1 µg/l Bezafibrat nicht nachgewiesen Clofibrinsäure nicht oberhalb 50 ng/l Propiphenazon nicht nachgewiesen Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 17

18 Studie I - Ergebnisse im Brunnenwasser Estrogene Estron nicht nachgewiesen 17-ß-Estradiol nicht nachgewiesen Ethinylestradiol nicht nachgewiesen Mestranol nicht nachgewiesen Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 18

19 Projekt Poseidon- Verhalten von Pharmaka und Körperpflegemitteln nach der Verregnung Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 19

20 Poseidon- Eckdaten Auftraggeber: EU-Forschungsprojekt von 2000 bis 2003 Teilnehmer: Spanien, Finnland, Frankreich, Österreich, Schweiz, Polen, Deutschland Untersuchung über Arzneimittelreststoffe im Wasserkreislauf Koordinator: Dr. Ternes BfG Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 20

21 Poseidon- Ergebnisse Untersuchung von 56 unterschiedlichen Stoffen 50 PPCP nicht nachweisbar 6 PPCP in Brunnen nachweisbar Östrogene, Betablocker, Makrolid-Antibiotika Duftstoffe Antiphlogistika Bronchospasmolytika Lipidsenker Antiepileptika: Carbamazepin Sulfonamide Antibiotika: Sulfamethoxazol Kontrast Mittel Diatrizoat, Iothalamic acid, Iohexol, Iopamidol Die Abbauprodukte (Mineralisation) sind noch unbekannt, Sorption kann relevant sein für Duftstoffe und Östrogene! Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 19

22 Projekt ROUTES Optimierung der landwirtschaftlichen Verwertung von Abwasser und Klärschlamm in Europa Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 22

23 ROUTES - Eckdaten Auftraggeber: EU-Forschungsprojekt von 2011 bis 2014 Durchführung: Italien, Schweiz, Polen Frankreich, Spanien, Schweden, Deutschland Versuchsaufbau: Probeentnahmen: 16./ und 22./ Die Proben wurden über Festphasenextraktion (SPE) angereichert und mittels HPLC-MS/MS gemessen Daten sind Mittelwerte aus den vier Lysimetern Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 23

24 ROUTES - Ergebnisse Bestätigung der Ergebnisse aus dem Projekt Poseidon Abbau und Mineralisierung eines Großteils der untersuchten Stoffe im Boden Bildung von Transformationsprodukten durch einige Stoffe, danach Mineralisation Kein Abbau einiger Stoffe, bspw. RKM, Sulfamethoxazol, Carbamazepin Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 22

25 NLWKN Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 25

26 NLWKN Untersuchung (Stichprobe) Stichprobenentnahme am in Wolfsburg und Braunschweig Untersuchung von 48 Arzneimitteln in 4 Brunnen im Beregnungsgebiet Braunschweig 28 Stoffe nicht nachweisbar Überschreitung der GOW (gesundheitliche Orientierungswerte für Trinkwasser) bei 7 Stoffen Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 24

27 NLWKN - Untersuchung 4 Überschreitungen bei Röntgenkontrastmittel 1 Überschreitung bei Lipidsenker (Fenofibrinsäure) 1 Überschreitung bei Antiepileptikum (Carbamazepin) 1 Überschreitung bei Antibiotika (Sulfamethoxazol) Die Existenz dieser Stoffe war nach den bisherigen Erfahrungen zu erwarten und ist für alle Experten keine neue Erkenntnis! Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 25

28 Zukünftiges Projekt Flex-WAVE ( ) Entwicklung und Bewertung von flexiblen Anwendungsstrategien im Rahmen einer Wasserwiederverwendung Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 28

29 Flex-WAVE - Eckdaten Ausschreibung des BMBF über 30 Mio. Partner im Projekt Flex-WAVE KWB Berlin Bundesanstalt für Gewässerkunde Koblenz TU München Uni Oldenburg Condias (Sondenhersteller) XYLEM Wedeco (Ozon) Abwasserverband Braunschweig Wolfsburger Entwässerungsbetriebe Stadtentwässerung Braunschweig NLWKN Landwirtschaftskammer Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 27

30 Flex-WAVE - Ziele Konzepte für optimierte Kreislaufführung von Wasser, Nährstoffen und Energie Entwicklung von flexiblen Betriebsstrategien zum Wassermengen- und Nährstoffmanagement Zukunftsweisende Strategien zur Risikominimierung für Mensch und Umwelt (mikrobielle Belastung, Eintragsminderung von Nitrat und Spurenstoffen) Bewertung von Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit der Wiederverwertung und Aufbereitung sowie die Schaffung von Exportmöglichkeiten Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 28

31 3. Schlussfolgerungen Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 31

32 Schlussfolgerungen Bodenpassage baut Stoffe im hohen Maße ab Daher erscheint es besser, diese zu nutzen, als Stoffe über die Kläranlagen direkt in die Gewässer einzuleiten. Optimierung der Beregnung möglicherweise notwendig (weitere Reduzierung Winterberegnung, kein Schlamm in die Verregnung) Der Einbau technischer Behandlungsstufen vor die Beregnung ist nicht notwendig, aber auch finanziell nicht darstellbar! Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 30

33 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Braunschweiger Modell 33