Zur Ermittlung der zu testenden neuen, nachhaltigen Sanitärkonzepte wurde eine Vorstudie durchgeführt. Diese Studie beinhaltet einen Kostenvergleich zwischen zwei neuen Sanitärkonzepten mit Schwerkraft- und Vakuumseparationstoiletten und dem konventionellen System. Es konnte gezeigt werden, dass die neuen Sanitärsysteme, abhängig von den Rahmenbedingungen, Kostenvorteile haben. Aus diesem Grund wurde das Pilotprojekt zum Test der oben genannten neuen Sanitärkonzepte unter realistischen Bedingungen in Berlin/Brandenburg gestartet. Das Sanitärkonzept mit Schwerkrafttrenntoiletten wird voraussichtlich im Sommer 2003 in Betrieb gehen.

Berliner Wasserbetriebe has started a pilot project about new sanitation concepts in conjunction with Vivendi Water in the framework of the Kompetenzzentrum Wasser Berlin. In order to define the experiments for testing new, sustainable sanitation con-cepts a pre-study has been done. This study includes a cost comparison between two new sanitation concepts with gravity and vacuum separation toilets and the conven-tional system. It could be demonstrated that the new sanitation concepts may have cost advantages depending on the situation. This was a further motivation starting a pilot project in Berlin/Brandenburg testing the above mentioned toilet systems under realistic conditions. The operation of the gravity separation toilets concept will start in the summer 2003.

Eine MBR-Laboranlage (210L) wurde mit zwei verschiedenen Reaktor-konfigurationen zur vermehrten biologischen PElimination (Bio-P) mit kommunalem Abwasser betrieben. Die beiden Reaktorkonfigurationen zeichneten sich neben einer vorgeschalteten anaeroben Zone für den Bio-P Prozess durch eine vorgeschaltete Denitrifikation bzw. eine nachgeschaltete Denitrifikation aus. Beide Reaktor-konfigurationen wurden bei einem Schlammalter von 15 Tagen mit vorgesiebtem (1mm) Rohwasser parallel zu einer konventionellen Kläranlage betrieben. Für Phosphor wurden sehr niedrige und stabile Ablaufkonzentrationen von 0,05-0,15 mgP/L mit beiden Konfigurationen erreicht. Die Phosphorgehalte der Schlämme lagen bei 2,4-3% P/TS. Während mit der vorgeschalteten Denitrifikation erwartete Ergebnisse von 86-90% Stickstoffentfernung erzielt wurden, erreichte die nachgeschaltete Denitrifikation eine unerwartet hohe N-Elimination von bis zu 96% (ohne zusätzliche C-Quelle). Eine Betriebsphase mit Phosphoraufstockung des Zulaufes (~40 mgP/L) führte bei einer Elimination von 20-25 mgP/L zu P-Gehalten im Schlamm von 67%P/TS. Neben dem Bio-P-Mechanismus waren hier jedoch auch Fällungs- und Adsorptionsmechanismen für die P-Aufnahme relevant.

Im Berliner Stadtgebiet gibt es Siedlungsgebiete, die bisher nicht an ein Klärwerkangeschlossen sind, da eine zentrale Erschließung nicht wirtschaftlich ist. Für dieseGebiete könnte eine dezentrale Lösung mit dem Membranbelebungsverfahreneingesetzt werden. Dann würden die gleichen Überwachungsanforderungen wie inder Abwasserreinigung in Berlin bereits gültig, sicher erfüllt bzw. überschritten. FürPhosphor könnten sogar zukünftig zu erwartende strengere Überwachungswertebereits erreicht werden (50 µg/L). Das Membranbelebungsverfahren wird bereitsseit den 90er Jahren eingesetzt und hat den Stand der Technik erreicht. Für diePhosphorelimination wird in Membranbelebungen eine Simultanfällung durchgeführt,wodurch zuverlässig Ablaufwerte <1mg/L erreicht werden können. Die Fällung führtjedoch zu einer um ca. 25% erhöhten Schlammproduktion (für ß~1,5), einem hohenChemikalienbedarf und einer Aufsalzung des Vorfluters. Das Ziel des Forschungsprojektes ist es die vermehrte biologischePhosphorentfernung (Bio-P) im Membranbelebungsverfahren bei einemSchlammalter von 8 bis 26 Tagen zu untersuchen. Die Zielkonzentration fürGesamtphosphor wurde mit 50µgP/L festgelegt. Auch der Prozess der Stickstoffentfernung sollte optimiert werden. Dabei wird die vorgeschalteteDenitrifikation mit der nachgeschalteten Denitrifikation ohne Kohlenstoffdosierung Post-Denitrifikation) verglichen.

Veolia Water und die Berliner Wasserbetriebe betreiben im Klärwerk Berlin-Ruhleben zwei Membranbelebungsanlagen zur biologischen Phosphor- und Stickstoffelimination, die mit dem gleichen Abwasser belastet werden. Die zwei parallelen Pilotanlagen werden mit identischen Betriebsbedingungen aber unterschiedlicher Anordnung der anoxen Zone gefahren. Im Betrieb der Anlagen kann trotz identischen Betriebsbedingungen stets ein Unterschied im Fouling-verhalten zwischen beiden Pilotanlagen und über die Zeit beobachtet werden. Aus zwei Jahren Betriebserfahrung mit den beiden Pilotanlagen wurde deutlich, dass die Unterschiede nicht auf Trockensubstanzkonzentration oder Schlammalter sondern vorwiegend auf andere Parameter, wie z.B. den eingestellten Permeatflux, zurückzuführen sind. Neben den im belebten Schlamm enthaltenen Feststoffen können im biologischen Prozess produzierte Kolloide und gelöste Substanzen die Filtrations-leistungen von Membranen beeinflussen. Da die Feststoffkonzentration beider Anlagen weitestgehend identisch ist, werden im Rahmen dieses Projektes vor allem Kolloide und gelöste Substanzen in der Klarphase des belebten Schlammes untersucht und mit der Foulingrate der eingesetzten Module verglichen. Die vorgestellten Untersuchungen sind Teil eines umfassenden Projektes von Anjou Recherche zum Foulingverhalten von Membranen in Membranbelebungsreaktoren.

In den letzten Jahren hat die Untersuchung des Vorkommens und Verhaltens von Arzneistoffen und endokrin wirksamen Substanzen in der Umwelt zunehmend an Bedeutung gewonnen (Daughton and Ternes, 1999; Kümmerer, 2001; Heberer, 2002). Verschiedene Studien zeigten, dass abwasserbürtige Verbindungen zum Teil nicht oder nicht vollständig durch die Behandlung des Abwassers entfernt werden (Heberer, 2002; Ternes, 1998; Daughton and Ternes, 1999). Somit können unter anderem Humanpharmazeutika und deren Metabolite über Kläranlagenabläufe in die aquatische Umwelt gelangen. Da die Wirkschwelle solcher Verbindungen zum Teil schon in sehr geringer Konzentration erreicht wird (z.B. Ethinylestradiol - Purdom et al., 1994) oder die Datenlage hierzu unzureichend ist, gewinnt die Entfernung der Spurenstoffe während der Abwasserbehandlung immer mehr an Bedeutung. Membranbelebungsanlagen könnten hier einen verbesserten Rückhalt bewirken. Neben der biologischen Phosphor- und Stickstoffentfernung (Gnirss et al., 2003; Lesjean et al., 2002) war es Ziel dieses Forschungsprojektes, die Entfernung von ausgewählten organischen Spurenstoffen in zwei Membranbelebungsanlagen im Vergleich zu einem konventionellen Klärwerk zu untersuchen.

Die Steuerung von Entwässerungssystemen erlaubt bislang ungenutzte Kapazitäten, sowohl zur Speicherung, wie auch zur Reinigung von Abwasser, zu aktivieren. Die historisch gewachsene Struktur der Berliner Mischkanalisation mit ihren oben aufgeführten Eigenschaften erlaubt per se eine gezielte Bewirtschaftung der Teilentwässerungssysteme. Im Zuge von Sanierungsarbeiten wurden mittels lokaler Steuerungsorgane bereits zusätzliche Speicherreserven in den Kanalnetzen erschlossen. Um die Effizienz des Systems weiter zu erhöhen, wird im Rahmen des Projektes „Integrated Sewage Management“ das Potenzial einer Verbundsteuerung von Kanalnetzen, Pumpwerken und Kläranlagen untersucht. Erste Ergebnisse bezüglich möglicher Effekte einer globalen Steuerung von vernetzten Systemkomponenten werden für Ende 2003 erwartet, wenn anhand des entwickelten Modells verschiedene, realisierbare Steuerungsstrategien simuliert und auf ihre Auswirkungen hin getestet und evaluiert werden. Bezüglich der Umsetzung von geplanten Strategien und der Entwicklung von ersten Applikationen für den Betrieb des Abwassersystems wird an dieser Stelle auf [Mannel, 2003] verwiesen.

The T-He age dating method uses the ratio of the concentration of radioactive tritium (3H) derived from atmospheric nuclear bomb testing and its decay product Helium (3He) in the groundwater to determine a groundwater age, i.e. the time passed since the water had its last contact with the atmosphere. At the Free University of Berlin, hydraulic and hydrochemical processes accompanying bank-filtration are currently examined at two very different locations: In metropolitan Berlin and the rural Oderbruch polder region. The city of Berlin enhances bank-filtration through well galleries located adjacent to the surface water system. The spatial and temporal development of the bank filtrate is studied in cooperation with the Berlin Waterworks and the Berlin Centre of Competence for Water at several exemplary piezometer transects. The system generally behaves highly transient due to continuously changing pumping regimes. At the gallery Lake Wannsee, the well filter screens are pumping water from 3 different glacial sand layers separated by aquitards. The well water is a mixture of very old deeper groundwater, medium old water from the middle layer and very young bank-filtered water. The Oderbruch is located north-east of Berlin aside the river Oder. Intensive melioration activities in the past 250 years converted the former swamp into a fertile, agricultural region and lead to the permanent infiltration of river water into the shallow, confined aquifer. Compared to Berlin, the infiltration is a long-term, very stable process. The groundwater is getting older with increasing distance and travel-time from the river. The concentration of “stable” tritium (sum of 3H and tritiogenic 3He) increase from the river inland reflecting the decrease of 3He in the atmosphere from the early 60’s onwards. Peak concentrations are encountered in 2.1 km river distance whereas further inland (3.4 km river distance) old water which infiltrated prior to the nuclear bombing peak is encountered. In addition, the groundwater has a high radiogenic 4Heterr concentration which also indicates that the groundwater is more than a few decades old. Even further inland, in the central polder areas, the groundwater is unconfined and continuously recharged to some extend by percolating water infiltrating through shrinkage fissures in the overlying dried alluvial loam. The water is a mixture of young seepage water and very old bank filtrate, the resulting “mixed” T-He age is getting younger again. The T-He method was successfully applied to support estimated groundwater ages derived from tracer analysis (e.g. 2H, 18O, EDTA, Gd) at both locations. In the Oderbruch, the T-He ages were used to calibrate a flow model. The method also proved to be a very good indicator for the identification of mixing processes.

The city of Berlin is using bank filtered surface water and artificially recharged water for drinking water production. As far as some hydrological trends and development of anthropogenic pollutants may threat the future of the ground water resource in Berlin, it is important to measure the capacity of ground filtration to answer to such developments, and to secure the use of this systems through the development of the most appropriate practices and the related technologies. This was an obvious reason to initiate a multidisciplinary cooperation project at the Berlin Centre of Competence with the topic "bank filtration and artificial recharge" named Natural and Artificial Systems for Recharge and Infiltration (NASRI). It will focus, for example on questions of the emergence and removal of pharmaceutical residues during bank filtration. The fate and the destination of other specific trace substances as well as of bacteria and viruses are other objectives of the research programme (KWB 2002).

The occurrence and fate of pharmaceutically active compounds (PhACs) in the aquatic environment has been recognized as one of the emerging issues in environmental chemistry. In some investigations carried out in Austria, Brazil, Canada, Croatia, England, Germany, Greece, Italy, Spain, Switzerland, The Netherlands, and the U.S., more than 80 compounds, pharmaceuticals and several drug metabolites, have been detected in the aquatic environment. Several PhACs from various prescription classes have been found at concentrations up to the µg/l-level in sewage influent and effluent samples and also in several surface waters located downstream from municipal sewage treatment plants (STPs). The studies show that some PhACs originating from human therapy are not eliminated completely in the municipal STPs and are, thus, discharged as contaminants into the receiving waters. Under recharge conditions, polar PhACs such as clofibric acid, carbamazepine, primidone or iodinated contrast agents can leach through the subsoil and have also been detected in several groundwater samples in Germany. Positive findings of PhACs have, however, also been reported in groundwater contaminated by landfill leachates or manufacturing residues. To date, only in a few cases PhACs have also been detected at trace-levels in drinking water samples.