Humanarzneimittelreststoffe bei der Wiederverwertung von Abwasser im Rahmen des Braunschweiger Modells ; Ergebnisse aus mehreren Forschungsprojekten 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 1
Gliederung 1. Abwasserverregnung und das Braunschweiger Modell 2. Untersuchungen und Erkenntnisse über Arzneimittelreststoffe im Braunschweiger Abwasser 3. Schlussfolgerungen 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 2
Verregnung Photo: David Taylor Foto: Knut Amtenbrink
1. Abwasserverregnung und das Braunschweiger Modell 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 4
Entwicklung der Abwasserverwertung in Braunschweig 1894 Inbetriebnahme der Rieselfelder 1954 Gründung des Abwasserverbandes Braunschweig 1955 1966 Ausbau der 4 Pumpwerksbezirke auf ca. 3.000 ha 1955 1979 Verregnung von Rohabwasser 1979 1991 Bau des Klärwerks in 4 Bauabschnitten 1985 1990 Umgestaltung der Rieselfelder 2000 Bau der Schlammfaulung 2006 Bau der Biogasanlage 2015 2018 Bau der Prozesswasserbehandlung und Schlammdesintegration 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 5
Kläranlage 17.06.2015 6 Photo: Dieter Heitefuß
Verregnungsgebiet Biogasanlage Betriebshof Rieselfelder Klärwerk Einzugsgebiet 7
Braunschweiger Modell 8
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) 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 9
Ø Nährstofffrachten und Nährstoffbedarf (kg/ha) Zugabe der Nährstoffmengen durch flüssigen ausgefaulten Klärschlamm: Frachten Bedarf Stickstoff NH 4, NO 3 50 142 Phosphor P 2 O 5 69 70 Kalium K 2 O 78 130 Magnesium MgO 38 45 Kalk CaO 318 380 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 10
Das Braunschweiger Modell bietet Nachhaltigkeit durch geschlossene Kreisläufe bei Wasser und Nährstoffen Wertschöpfungsketten von der Pflanzenproduktion bis zur Stromvermarktung Schonung der natürlichen Ressourcen 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 11
2. Untersuchungen und Erkenntnisse über Arzneimittelreststoffe im Braunschweiger Abwasser 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 12
Studie I - Verhalten von endokrin wirkenden Substanzen während der Abwasserverregnung am Standort Braunschweig 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 13
Studie I - Eckdaten Durchführung: ISAH Hannover von 2001 bis 2004 Versuchsaufbau: 4 Lysimeterfelder mit 6 Grundwasserbeobachtungsbrunnen Auftraggeber: Abwasserverband Braunschweig Förderer: Land Niedersachsen 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 14
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 12-15 m, Grundwasserflurabstand: ca 1,5-2 m 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 13
Studie I Untersuchte Substanzen Phthalate Alkylphenole Bisphenole Organozinnverbindungen PCB PAK Röntgenkontrastmittel Antibiotika Sonstige Pharmaka Estrogene 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 16
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 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 17
Studie I - Ergebnisse im Brunnenwasser Estrogene Estron nicht nachgewiesen 17-ß-Estradiol nicht nachgewiesen Ethinylestradiol nicht nachgewiesen Mestranol nicht nachgewiesen 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 18
Projekt Poseidon- Verhalten von Pharmaka und Körperpflegemitteln nach der Verregnung 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 19
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 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 20
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! 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 19
Projekt ROUTES Optimierung der landwirtschaftlichen Verwertung von Abwasser und Klärschlamm in Europa 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 22
ROUTES - Eckdaten Auftraggeber: EU-Forschungsprojekt von 2011 bis 2014 Durchführung: Italien, Schweiz, Polen Frankreich, Spanien, Schweden, Deutschland Versuchsaufbau: Probeentnahmen: 16./17.4.12 und 22./23.5.2012 Die Proben wurden über Festphasenextraktion (SPE) angereichert und mittels HPLC-MS/MS gemessen Daten sind Mittelwerte aus den vier Lysimetern 07.11.2013 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 23
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 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 22
NLWKN 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 25
NLWKN Untersuchung (Stichprobe) Stichprobenentnahme am 24.7.2012 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 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 24
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! 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 25
Zukünftiges Projekt Flex-WAVE (2016 2018) Entwicklung und Bewertung von flexiblen Anwendungsstrategien im Rahmen einer Wasserwiederverwendung 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 28
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 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 27
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 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 28
3. Schlussfolgerungen 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 31
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! 17.06.2015 Abwasserverregnung und Arzneimittelrückstände im Abwasser 30
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 17.06.2015 Braunschweiger Modell 33