The paper presents the build-up of a model for the integrated simulation of the sewage system of Berlin, Germany, focusing on the catchment of the wastewater treatment plant Ruhleben. The Ruhleben catchment, draining 185 km² and a population of 1.38 million inhabitants is characterised by its high portion of combined sewerage. The model comprises the collection system, pump stations, pressurised mains and the wastewater treatment plant. Hydraulic and quality processes are taken into account. A preliminary assessment of the sewage system and the analysis of historical operational data showed a high potential concerning global real-time control of the pump stations. Three different global control scenarios have been studied on the basis of a long time simulation over 50 days and compared with a local control regime. The results show that the coordinated operation leads to a reduction of total emissions. Main improvements can be achieved concerning the discharges from combined sewer overflows. These improvements are of major significance due to the high hazard potential of combined sewer overflows.

Two major points of view prevail in modelling aquatic ecosystems. For practitioners, the key question in modelling aquatic ecosystems is how well models describe system reactions to changes – particularly trophic change and climate change – and in consequence, how useful models are for predicting system responses and for informing water-body management. For researchers, the modelling objective is to investigate functional interactions between ecosystem components, to understand complex causalities and to identify knowledge gaps to close with further lab and field work. Ideally, successful modelling should address both purposes. A need for more intensive communication between modellers of both groups, as well as other model users, was identified at a modellers’ workshop organised by the project “OLIGO” in autumn 2005. OLIGO (2003-2007) was a project of the Berlin Centre of Competence for Water (KWB), executed by researchers of the Federal Environmental Agency (UBA) and the Berliner Wasserbetriebe (BWB) and funded by Veolia Water. Following up on the recommendation of this workshop and in the context of finalising this project, UBA together with KWB organised a 2-day workshop in Berlin, 8-9 November 2007. The workshop was hosted by the Berliner Wasserbetriebe and brought together 60 modellers and model users from 6 countries. The workshop aimed to consolidate and document the state of the art in modelling water quality in reaction to nutrient load or climate change, to discuss how well current lake and reservoir models can support and inform decision-makers, including dealing with the uncertainty of model predictions, and to explore future perspectives and needs for the development of models.

Erfahrungen aus dem Betrieb einer Membranbelebung mit diskontinuierlichem Schlammabzug werden vorgestellt. Das Ziel ist, den Einfluss der Betriebsbedingungen auf Fouling und den Abbau extrazellulärer polymerer Substanzen zu bestimmen sowie mit bekannten Zusammenhängen aus Anlagen mit kontinuierlichem Abzug zu vergleichen.

Since the 1970s, we have known about real-time control of urban drainage systems. However, global real-time control strategies still show a lack of implementation for large drainage systems of high complexity. In Berlin, Germany, a city of 3.5 million inhabitants covering an area of around 900 km2, the demand for enhanced protection of the environment and growing economic pressure have led to an increasing application of control assets and concepts within the sewage system. In the framework of the project "Integrated Sewage Management", the possibilities of a global and integrated control strategy for the Berlin system are examined. The paper is focused on the historical concept and design of the sewerage and the further improvement towards an environment-oriented system that builds the basis for today's considerations. The operational method and functionality of local regulators that have already been implemented are described. Further-more, the model-based methodology for the analysis of the system and the development of global control concepts, as well as the results of system analysis, are stated. On the basis of model simulations, it is shown that a global coordination of pump stations can lead to a reduction of sewer overflows, and consequently to an enhanced water protection.

Ziel dieses Projektes ist es, zur Klärung der derzeitigen Verbreitung und Variabilität des toxischen Cyanobakteriums C. raciborskii und des Toxins Cylindrospermopsin (CYN) in Gewässern der Berliner Region beizutragen und eine Grundlage zu schaffen, auf welcher deren weitere Entwicklung und das damit verbundene Risiko für Mensch und Umwelt abgeschätzt werden kann. Die Verbreitung von C. raciborskii und CYN wurde in einem Pre-Screening Programm im Sommer 2004 untersucht. Für 142 Gewässer, die sich hinsichtlich Morphometrie, Trophie und Mixistypus unterscheiden, wurde die Zusammensetzung der Cyanobakterien einmalig qualitativ und semi-quantitativ analysiert sowie der CYN Gehalt des Sestons ermittelt. C. raciborskii wurde in 27,5 % der 142 untersuchten Gewässer nachgewiesen. Ihre relative Häufigkeit wurde überwiegend als vereinzelt (21,1 %) oder häufig (6,3 %) eingeschätzt. Massenentwicklungen der Art traten zum Zeitpunkt der Untersuchung nicht auf. Als typisches Habitat für C. raciborskii wurden flache eutrophe Gewässer mit niedriger Sichttiefe, und geringen Zeu/Zmix Verhältnissen analysiert. Entgegen bisheriger Annahmen ist die Art jedoch nicht auf Flachseen beschränkt, sondern kann auch in tiefen dimiktischen Gewässern Populationen etablieren. Darüber hinaus wurden vier weitere bedeutende Arten ermittelt. Raphidiopsis curvata und R. mediterranea, die in 5 von 142 Gewässern detektiert wurden. Von beiden Arten ist bekannt, dass sie CYN produzieren können. Anabaena bergii wurde vereinzelt bis häufig in 14,1 % der Gewässer nachgewiesen. Für diese Art wurde der gleiche Habitattyp wie für C. raciborskii festgestellt. Aphanizomenon aphanizomenoides wurde vereinzelt bis häufig in 13,4 % der Gewässer nachgewiesen. Bei beiden Arten handelt es sich wie bei C. raciborskii um Neo-Cyanobakterien, die bisher nur aus tropischen bzw. subtropischen Regionen bekannt waren. Beide produzieren toxische Substanzen, die im Fall von A. aphanizomenoides noch nicht näher identifiziert werden konnten. Im Fall von A. bergii handelt es sich bei einem der Toxine um CYN. Zusammenfassend kann für die hier relevanten Arten festgestellt werden, dass sie weiter verbreitet sind als bisher bekannt war. Die Tatsache, dass C. raciborskii bisher in verhältnismäßig wenigen und A. bergii sowie A. aphanizomenoides bisher gar nicht für das Untersuchungsgebiet beschrieben wurden, wird u.a. auf taxonomische Unklarheiten zurückgeführt. Bislang wurden 96 Sestonproben aus 80 Gewässern auf CYN untersucht. In 63 % der Proben, bzw. 61 % der Seen wurde CYN in Konzentrationen zwischen 0,1 und 100 µg/g TG nachgewiesen und ist somit in Deutschland weiter verbreitet als bisher angenommen. Ein erster Vergleich der Cyanobakterienzusammensetzung mit dem CYNVorkommen zeigt, dass CYN in den untersuchten Gewässern nicht nur von C. raciborskii produziert wird, da es auch in Proben gemessen wurde, in denen die Art nicht nachgewiesen wurde. Derzeit werden die beiden oben beschriebenen Arten A. bergi und A. aphanizomenoides als weitere potentielle CYN-Produzenten in Betracht gezogen sowie eine Reihe weiterer Arten der Gattungen Anabaena und Aphanizomenon. Eine entgültige Klärung wird nach Abschluss der chemischen und molekularbiologischen Analysen der isolierten Stämme erwartet.

In Berliner Gewässern wurden hohe AOI-Konzentrationen nachgewiesen, die auf den Eintrag von iodorganischen Röntgenkontrastmitteln (RKM) zurückzuführen sind. RKM werden bei Röntgenuntersuchungen in Krankenhäusern und in niedergelassenen Praxen jeweils zu 50% verabreicht und innerhalb von 24h über den Urin quasi vollständig ausgeschieden. Diese schlecht abbaubaren Stoffe werden in den Kläranlagen nicht eliminiert und gelangen in die Umwelt. Aufgrund des Vorsorgeprinzips und des Minimierungsgebotes für sauberes Trinkwasser bietet es sich an, die RKM an der Quelle zurückzuhalten. Es wurden drei Erfassungskonzepte entwickelt und systematisch bewertet, um den mit RKM belasteten Urin in Krankenhäusern getrennt zu sammeln und zu entsorgen. Diese Machbarkeitsstudie wurde vom April 2004 bis April 2005 vom KompetenzZentrum Wasser Berlin durchgeführt, in Zusammenarbeit mit der GÖK Consulting AG, den Berliner Wasserbetrieben und zwei Berliner Krankenhäusern, die beispielhaft für das Krankenhauswesen in Deutschland stehen: das Universitätsklinikum Charité - Campus Virchow-Klinikum (CVK) und die Maria Heimsuchung Caritas-Klinik Pankow. Das erste Erfassungskonzept ist die zentrale Sammlung in der Radiologie mit einer Trenntoilette in den ersten 4h nach der Röntgenuntersuchung. Jedoch ist dieses Erfassungskonzept mit einem hohen Personalaufwand und entsprechenden Kosten verbunden. Die Wartezeit stellt aufgrund der erforderlichen Räumlichkeiten und der Qualität der Patientenbehandlung ein wesentliches Hindernis dar. Weiterhin ergab die Stoffstromanalyse, dass innerhalb der Punktquelle Krankenhaus eine Vielzahl an Verbrauchs- und somit Emissionsquellen vorhanden sein können. In der Charité-CVK stellt die Radiologie nur ein Drittel des Verbrauchs im Krankenhaus, so dass bei zentraler Erfassung an dieser Stelle nur ein geringer Erfassungsgrad erreicht wird. Die dezentrale Sammlung stellt eine Alternative dar, um den Urin der Patienten 24h nach der Röntgenuntersuchung zu sammeln, in den Stationen mit einer hohen Anzahl an „RKMPatienten“. Ein erstes dezentrales Konzept ist die Sammlung mit einer Trenntoilette, die beispielsweise in dem Stationsbad eingebaut werden kann. Dadurch wird der Behandlungsablauf wenig verändert und der Personalaufwand ist relativ niedrig, jedoch kann nur der Urin der mobilen Patienten gesammelt werden, so dass der Erfassungsgrad niedrig ist. Weiterhin ist die Umsetzung in weiteren Stationen aufgrund der aufwendigen Umbaumaßnahmen schwierig. Alternativ könnte die Sammlung mit mobilen Urinbehältern erfolgen. Bei diesem zweiten dezentralen Erfassungskonzept ist eine Urinsammlung 24h nach der Röntgenuntersuchung vorgesehen, anhand von Urinflaschen bzw. Steckbecken für die bettlägerigen Patienten sowie Sammelurinbehältern für mobile Patienten. Diese Behälter werden dann vom Stationspersonal in grösseren Behältern in den vorhandenen Unreinräumen gesammelt. Die Sammelbehälter werden vom Reinigungsdienst zur externen Entsorgung bereitgestellt. Neben der Urinaufbereitung und den Möglichkeiten der Iodrückgewinnung aus dem mit RKM belasteten Urin, die im Rahmen von Forschungsprojekten bereits untersucht werden, könnten die Iodverbindungen in Sonderabfallverbrennungsanlagen eliminiert werden. Durch das dezentrale Erfassungskonzept mit mobilen Behältern kann eine höhere Iodmenge gesammelt werden, verbunden mit einem geringen Personalaufwand und wenigen organisatorischen Änderungen. Dieses Konzept beruht auf einfachen Sammlungswegen, die bereits in den Krankenhäusern angewendet werden und ohne erheblichen Aufwand in vielen Bereichen umgesetzt werden könnten. Unter den drei entwickelten Erfassungskonzepten, stellt also die dezentrale Sammlung mit mobilen Behältern die einzige praktikable Möglichkeit dar, um eine getrennte Erfassung umfassend umsetzen

The secondary effluent of Berlin's sewage treatment plant Ruhleben was oxidized by dosages of 2.5-22 mg/L ozone and varying operation conditions to remove pharmaceutical compounds and disinfect water in parallel. The majority of analysed neutral and acidic drugs were efficiently removed to the detection limit at ozone consumptions equal to a dosage of < 10 mg/L O3. However, certain compounds like clofibric acid, ketaprofen and traced metabolites required higher dosages of > 10-15 mg/LO3 for complete removal. A series of four iodinated organic contrast media (ICM) persisted the ozone treatment even at high consumption rates. Related to disinfection, the legal requirements (EU bathing water directive) could be fulfilled by a consumption of < 10 mg/L O3. For a combined oxidation by ozone and H2O2 (perozone) higher conversion rates for clofibric acid, naproxen and ketaprofen could be obtained at lower dosage (6 mg/L O3). For two ICM, namely iopamidol and iohexol, this was the case at higher ozone consumption. The removal of adsorbable organic iodine (AOI) > 10% could not be achieved by any treatment. The initial genotoxicity of the secondary effluent was stated by four independent tests. Due to the application of ozone, this genotoxicity was completely removed. The presented results confirm that ozonation can be a suitable advanced wastewater treatment at varying operation conditions to lower effluent concentrations of pharmaceuticals and active micro-organsisms.