In Berlin wird Trinkwasser ohne aufwändige technische Aufbereitung über naturnahe Verfahren gewonnen. Ca. 80% des geförderten Rohwassers stammen aus Uferfiltration oder künstlich angereichertem Grundwasser (Möller & Burgschweiger 2008). Nach der Entfernung von Eisen und Mangan über Belüftung und Filtration wird im Routinebetrieb grundsätzlich auf eine chemische Desinfektion verzichtet. Zur Gewährleistung der hygienischen Sicherheit haben die Wasserschutzgebiete und hier insbesondere die engere Schutzzone (Zone II) daher eine wichtige Bedeutung. Deren Ausdehnung reicht von der Fassungsanlage bis zu der Linie, von der aus das genutzte Grundwasser 50 Tage im Grundwasserleiter fließt, bevor es über Brunnen zum Wasserwerk gefördert wird (DVGW 2006). Durch die Einhaltung dieser 50-Tage-Richtlinie wird v.a. der Schutz vor mikrobiellen Verunreinigungen angestrebt. Die Aufenthaltszeit des Wassers in der Untergrundpassage kann direkt durch Markierungsversuche ermittelt werden. Da solche Tracer-Untersuchungen zeitlich und technisch aufwändig sind, wurde im Rahmen verschiedener gemeinsamer Forschungsprojekte der Berliner Wasserbetriebe und des Kompetenzzentrums Wasser Berlin geprüft, mit welchen einfachen, kostengünstigen Methoden die Fließzeiten und die Auswirkungen sich ändernder klimatischer Randbedingungen im Betrieb der Grundwasseranreicherung und der Trinkwasserbrunnen überwacht werden können (Sprenger et al. 2016). Dabei wurden unter anderem kontinuierlich messende Temperatur-Druck-Sonden eingesetzt, sowie Geräte zur Quasi-Echtzeitmessung mikrobiologischer Parameter. Parallel wurde für einen Wasserwerksstandort in Berlin ein vereinfachtes numerisches Modell erstellt, mit dem Anreicherungsszenarien in Abhängigkeit der Temperatur des angereicherten Wassers gerechnet und bewertet werden können. Außerdem wurde der Einfluss der Wassertemperatur auf betriebliche Parameter der Oberflächenwasseraufbereitung untersucht. Die Untersuchungen sind ebenfalls Grundlage für risikobasierte Bewertungsansätze für hydraulische und mikrobiologische Parameter und die Ableitung betrieblicher Maßnahmen gegen eine Unterschreitung der 50-Tage-Verweilzeit.

Niederdruckmembranen (Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen) stellen eine leistungsfähige Technik zur weitergehenden Behandlung kommunaler Abwässer dar. Neben den Vorteilen eines kleinen Flächenbedarfs und eines verlässlichen Betriebes, birgt vor allem die hohe Ablaufqualität das Potential, die aufnehmenden Gewässer zu entlasten. Ein großes Problem beim Einsatz solcher Membranen ist das Membranfouling. Dieses führt zur raschen Abnahme der Filtrationsleistung, zur Erhöhung der Reinigungsfrequenz und des Chemikalieneinsatzes, was insgesamt hohe Betriebskosten verursacht. Sowohl gelöste organische Stoffe, als auch kolloidale und partikuläre Wasserinhaltsstoffe wurden als Hauptverursacher des Foulings von Niederdruckmembranen identifiziert. Durch gezielte Vorbehandlungen des Wassers kann das Membranfouling deutlich reduziert werden. Verschiedene Studien zeigen, dass eine vorgeschaltete Flockung zur Ausbildung eines porösen, hydraulisch gut rückspülbaren Filterkuchens führt. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass eine Kombination aus Ozonung und Flockung durch den Effekt der Mikroflockung eine Bildung größerer, stabilerer Flocken bewirkt und somit eine verbesserte Filtrierbarkeit des Wassers erreicht werden kann. Bisher fehlt jedoch die Möglichkeit, verlässliche Vorhersagen über das Foulingpotential von gereinigtem Abwasser zu treffen. Das Ziel dieser Studie ist es, auf Grundlage von Partikelgrößenanalysen im nm-Bereich, Abschätzungen über das Foulingverhalten von Kläranlagenablauf zu treffen. Darauf aufbauend soll die Vorbehandlung aus Ozonung und anschließender Flockung für die Minimierung des Foulingpotenzials der im Wasser enthaltenen Substanzen optimiert werden.

Pre-treatments minimizing membrane fouling are extensively studied, to extend membrane life span and decrease the operating costs. In this study, the effect of several pre-treatment options before tertiary membrane treatment was investigated with a submicron particle counter from Nanosight (UK). This device using the Nanoparticle Tracking Analysis method is able to measure the particle size distribution and the absolute particle concentration of particles between 50 and 1000 nm in secondary effluent. The goal of this study is to enhance the understanding of MF/UF membrane fouling by monitoring the submicron particle fraction in the water. Experiments were carried out at lab-scale. Reliability and reproducibility of the device were determined as well as the impact of the pre-filtration on the measurements. The impact of ozonation (0-15 mg O3/L) and/or coagulation (0-12 mg Fe3+/L) on particle size distribution and on the filtration performance was studied on a polyethersulfone ultrafiltration membrane. Results showed a clear relationship between the amount of nanoparticles below 200 nm and the filtration behavior. Lower particle concentrations in this size range resulted in lower flux decline due to reversible fouling. Coagulation and ozonation pre-treatment decreased the particle concentration below 200 nm. The combination of ozonation/coagulation shows synergistic effects and leads to an additional decrease of submicron particle content and further improvement of the filtration performance. Long term impact on hydraulic irreversible fouling still needs to be clarified.