Spülstoßeffekt gelöster und feststoffgebundener Antibiotika und resultierendes Umweltrisiko bei Mischwasserentlastungen

Zusammenfassung

Hintergrund

Der Eintrag von Antibiotika in das Abwassersystem ist unvermeidbar, sodass die schadlose Ableitung bis zur Abwasserreinigungsanlage sowohl im Trocken- als auch Regenwetterfall gewährleistet sein muss. Aufgrund des Überschreitens der hydraulischen Kapazität des Kanalnetzes kann es jedoch dazu kommen, dass überschüssiges Mischwasser, welches belastet mit Schadstoffen ist, abgeschlagen werden muss. Entsprechende Maßnahmen müssen vorgehalten werden, um den Stoffeintrag in das Gewässer zu reduzieren.

Methoden

Der Zulauf zum Abwasserpumpwerk Stetzsch (im Einzugsgebiet der Briesnitz innerhalb der Stadt Dresden) wurde als Untersuchungs-Standpunkt gewählt. Dabei wurden die im Abwasser vorhandenen Antibiotikafrachten über automatisierte Probenehmer (Abwasserqualität) und mobile Durchflussmessgeräte (Abwasserquantität) ermittelt. Die labortechnische Analyse hinsichtlich der Antibiotikakonzentrationen wurde von der Medizinischen Fakultät der Technischen Universität durchgeführt. Im weiteren Verlauf des Projektes wurde vor dem Abwasserpumpwerk Stetzsch, eine Online-Messstation installiert, um die Dynamik des Wasser- und Stofftransports genauer analysieren zu können.

Ergebnisse und Diskussion

Im Fall von Regenereignissen kann eine erhöhte Fracht an Schmutz- und anhängenden Schadstoffen im vorderen Teil der abfließenden Welle (Wellenausstoßeffekt) beobachtet werden. Im Entlastungsfall entsteht daher ein Umweltrisiko für das Ökosystem im angrenzenden Oberflächengewässer. Die Kombination aus erhöhter Schadstoffbelastung im vorderen Teil der Welle, der Eigenschaft, dass die Antibiotika nicht oder nur schwer biologisch abbaubar sind und dass die im Abwasser vorzufindenden Antibiotika-Konzentrationen temporär höher als die zulässigen PNEC-Werte sind, ergibt, dass Entlastungen zu vermeiden bzw. ihre Intensität zu verringern sind.

Schlussfolgerung

Aufgrund der aufgeführten Faktoren ist es erforderlich, technologisch und wirtschaftlich effiziente Maßnahmen, wie z. B. die Schaffung von Rückhalteräumen (Speicherbecken) sowie die Implementierung einer Kanalnetzsteuerung umzusetzen, sodass einerseits die Abflusssicherheit gewährleistet und andererseits der Umwelteinfluss minimal gehalten wird.

Abstract

Background

Excreting antibiotics in the sanitary system is unavoidable, caused by the metabolism of the human body and the characteristics of antibiotics itself. Therefore we have to ensure drainage safety starting from the input in the sewer system until the wastewater treatment plant for both cases, dry- and rain weather. The hydraulic capacity of the drainage system is however limited during extreme rainfall events. In this particular case, polluted excess water (including micro pollutants) may be directly discharged into the adjacent surface water body via combined sewer overflow structures. Hence, it is necessary to minimize this impact with appropriate arrangements.

Methods

The focus of our analysis was put on a sampling point near a main pumping station in the catchment area of Briesnitz of the city of Dresden. The loads of antibiotics within the sewage was estimated through field sampling using an automatic sampler and mobile flow sensors. The laboratory analysis was accomplished by the medicine faculty of Technische Universität Dresden. In the course of the analysis we installed an online monitoring station, to allow a better monitoring of flow and pollutant dynamics during the dry and wet weather conditions.

Results

The occurrence of high pollutant loads within the frontal part of the wave (‘first flush phenomenon’) was observed during online measurements. Due to low bio-degradability of antibiotics and the fact that antibiotic-concentrations within sewage temporarily exceed PNEC-values, it is important to minimize discharges into surface waters to protect the adjacent aquatic ecosystem.

Conclusion

Driven by these aspects it is necessary to implement technically and economically efficient arrangements, e.g. constructing in-sewer retention tanks or implement an online control system to ensure drainage safety with a minimum environmental impact.