Veranstaltungsprogramm

J.-H. Hein¹, T. Hensel², W. Pinkoss¹, F. Jenn¹, R. Bloch², P. Simmons², Dr. F. Zietzschmann²

¹ GCI GmbH, Bahnhofstr. 19, 15711 Königs Wusterhausen; ² Berliner Wasserbetriebe - Labor, Motardstr. 35, 13629 Berlin

Der Rohrpassivsammler ist eine innovative Messeinrichtung, die unter Nutzung der Anreicherung von Wasserinhaltsstoffen an Kollektormaterialien (Passivsammler) eine zeitintegrative Überwachung bei variierenden Konzentrationen für Spurenstoffe über lange Zeiträume ermöglicht. Ein weiterer Aspekt ist der sichere Ausschluss von Belastungen durch Permanentüberwachung. Der optimierte Messwasserstrom und die stoffspezifische Kalibrierung ermöglichen eine hohe Sensitivität mit quantitativer Auswertung der Kollektionsbefunde. Der Vorteil liegt in der lückenlosen und integralen Überwachung über lange Zeiträume bei gleichzeitig geringem Aufwand für Laboranalysen.

Das patentierte Messprinzip (Patent-Nr. DE 10 2016 003 8430, 2017) kann an allen Wasservorkommen eingesetzt werden. Insbesondere ist eine Verwendung in unter-Druck-stehenden Anlagen realisierbar. Vielseitig erprobt ist der Einsatz im Bypass von Brunnen- und geklärten Abwasserförderströmen (s. Abb. 1), zur Detektion von sprengstofftypischen Verbindungen (STV), Industriechemikalien und Pharmaka. Die Beschaffenheitsüberwachung industrieller Indirekteinleiter wurde erfolgreich getestet. Derzeit wird u. a. die Anwendung für die Erfassung von PFAS an einem Wasserwerksstandort vorbereitet. Ziel ist die langfristige Überwachung der Einhaltung zulässiger Grenzwerte im Reinwasser am Werksausgang des WW. Die Kalibrierung wird an einem durch PFAS-belasteten Brunnenförderstrom durchgeführt. Betriebs- und Begleitparameter werden digital erfasst und mittels Datenfernübertragung aus dem Feldeinsatz an die WEB-Domain der GCI (Rohrpassivsammler.de) übertragen.

Entwicklungs- und Forschungspartner sind die Berliner Wasserbetriebe (BWB), das Fraunhofer Institut (IZI-BB), die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), die Technische Hochschule Wildau (TH Wildau) und das Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik (IBA). Die Entwicklungen wurden und werden durch Forschungsgelder des Bundes (ZIM) und des Landes Brandenburg (BIG ILB) gefördert.

Infolge des Bergbaus im Lausitzer Revier traten im letzten Jahrzehnt erhöhte Sulfatkonzentrationen in der Spree auf. Dies kann für Wasserwerke entlang der Spree eine Belastung darstellen. Für das davon betroffene Wasserwerk Briesen wurde deshalb vom Ministerium für Wirtschaft und Energie Brandenburg eine Gefährdungsbeurteilung hinsichtlich des Parameters Sulfat beauftragt. Unterstützt durch ein Strömungsmodell wurden anschließend verschiedene Maßnahmen zur Risikobeherrschung bewertet.

Das Wasserwerk vorsorgt ca. 65.000 Einwohner, u. a. die Stadt Frankfurt (Oder), aus zwei Wasserfassungen: eine Gruppe von Vertikalfilterbrunnen mit Uferfiltratanteil und eine Heberbrunnenanlage. Da das verfügbare Grundwasserdargebot den Bedarf nicht deckt, wird das Grundwasser im Anstrom der Heberbrunnen mit Spreewasser angereichert. Uferfiltrat und künstliche Grundwasseranreicherung stellen einen wesentlichen Anteil an der Gesamtförderung da, so dass das Trinkwasser von der Beschaffenheit des Spreewassers stark beeinflusst wird. Sulfat wird deshalb seit dem Jahr 2013 als Belastungsparameter betrachtet. Entsprechend der Prognosen [1] ist auch weiterhin mit einer hohen bzw. steigenden Konzentration zu rechnen. Da Sulfat mit der vorhandenen Aufbereitung nicht entfernt werden kann, ist es möglich, dass die Konzentration im Trinkwasser den Grenzwert der Trinkwasserverordnung zukünftig überschreiten wird.

Auf Grundlage der DIN EN 15975-­2:2013 [2] wurde deshalb die Gefährdung der Grenzwertüberschreitung für den Parameter Sulfat in folgenden Schritten beurteilt (Abb. 1):

• Beschreibung der Rahmenbedingungen des Trinkwassersystems
• Gefährdungsanalyse
• Risikoabschätzung
• Entwicklung von Maßnahmen zur Risikobeherrschung

Darauf kann der Wasserversorger ein vollständiges prozessorientiertes Risikomanagement im Sinne der DIN aufbauen. Die Gefährdungsbeurteilung wurde in einer interdisziplinären Gruppe aus Vertretern der zuständigen Ministerien und Fachämter, des Wasserversorgers und der beratenden Ingenieurbüros erarbeitet. Die Risikoabschätzung bietet ein nachvollziehbares Werkzeug, um die Gefährdungsszenarien zu vergleichen, zu priorisieren und geeignete Maßnahmen zur Risikobeherrschung zu ermitteln. Eine wesentliche Grundlage dafür ist die Berechnung der in den Szenarien zu erwartenden Sulfatkonzentrationen. Dazu wurde ein hydrogeologisches Strukturmodell aus vorhandenen Daten abgeleitet und darauf aufbauend ein numerisches Grundwasserströmungsmodell (Planungsmodell im Sinne der Technischen Regel DVGW W 107 [4]) mit dem Simulator FEFLOW erstellt. Dieser objektive Ansatz zur Berechnung der Szenarien stieß bei den Projektbeteiligten auf große Akzeptanz und ermöglichte eine sachorientierte Diskussion der Gefährdungsszenarien. Abschließend wurde ein Katalog von 14 Maßnahmen zusammengestellt und mit einer Nutzwertanalyse bewertet.

[1] DHI-WASY GmbH (2019): Ermittlung von Zielwerten für die Spree für den Parameter Sulfat als Grundlage für einen Bewirtschaftungserlass zum Umgang mit bergbaubedingten stofflichen Oberflächengewässerbelastungen

[2] DIN EN 15975-2:2013: Leitlinien für das Risiko- und Krisenmanagement, Teil 2: Risikomanagement

[3] GCI GmbH (2020): Gefährdungsbeurteilung für den WW-Standort Briesen bezüglich des chemischen Parameters Sulfat. Abschlussbericht. Online unter https://lbgr.brandenburg.de/sixcms/media.php/9/VERS_VEROEFF_20200928.pdf

[4] DVGW (2016): Technische Regel W 107 – Aufbau und Anwendung numerischer Grundwassermodelle in Wassergewinnungsgebieten