Gröschke, M. , Frommen, T. , Grützmacher, G. , Schneider, M. (2014): Development of Ammonium Concentrations at a Riverbank Filtration Site in Delhi (India) – Water-Sediment Interactions from Infiltration to Production.

p 25 In: Tagung der Fachsektion Hydrogeologie der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften 29-31 May 2014. Bayreuth, Germany. 2014-05-30

Abstract

Das Projekt Nitrolimit hatte das Ziel, sich mit der Stickstofflimitation in Binnengewässern zu beschäftigen. Die Frage „Ist Stickstoffreduktion ökologisch sinnvoll und wirtschaftlich vertretbar?“ war zu beantworten. Das KWB arbeitete als einer der Projektpartner in Nitrolimit an der Modellierung der Gewässergüte von Flusssystemen am Beispiel der Berliner Stadtspree mittels QSim. Es wurde gezeigt, dass das Phytoplanktonwachstum dort derzeit nicht durch Nährstoffe, sondern vorwiegend durch Licht limitiert ist. Dennoch kann Phosphor bei einem entsprechend niedrigen Nährstoff- und Phytoplankton-Grundniveau zur steuernden Größe werden. Damit bestätigt das Modell die Hypothese, dass auch in urbanen, stark nährstoffbelasteten Gewässern eine Nährstofflimitation erreicht werden kann. Obwohl aus der Arbeit keine konkrete Grenzkonzentration abgeleitet werden kann, bedeutet das Ergebnis für die Praxis, dass bei entsprechenden Gewässern eine bedeutende Nährstoffreduktion notwendig ist, um einen positiven Effekt auf die Gewässergüte zu erreichen. Bei der Suche nach einer geeigneten Strategie für die Verbesserung des ökologischen Zustandes eines Gewässers wurde in Nitrolimit am Beispiel der unteren Havel die Strategie verfolgt, sowohl ökologische wie auch sozioökonomische Aspekte zu berücksichtigen. Wichtige Grundlage dafür waren Informationen zu Kosten und Wirksamkeit von einzelnen Maßnahmen zur Reduktion der Stickstoffeinträge aus den Bereichen Landwirtschaft und urbane Systeme. Diese Informationen wurden in Form eines Maßnahmenkatalogs in einer Datenbank zusammengefasst. Das KWB war hier verantwortlich für die Maßnahmen aus dem urbanen Bereich und veröffentlichte diese Ergebnisse separat als Nitrolimit Diskussionspapier Band 2. Über eine Ökobilanz wurden zudem nicht-monetäre ökologische Auswirkungen von weitergehenden Stickstoffeliminierungsverfahren für Großkläranlagen beschrieben. Dabei wurden alle direkten und indirekten ökologischen Auswirkungen von fünf Verfahren auf Großkläranlagen in einer ganzheitlichen Betrachtungsweise untersucht und verglichen. So konnten die direkten Effekte der verbesserten Ablaufqualität hinsichtlich der N-Fracht den zusätzlichen Aufwendungen durch die vorgelagerten Prozesse (resultierend aus dem veränderten Strom- und Chemikalienverbrauch und der benötigten Infrastruktur) gegenübergestellt werden. Es zeigte sich, dass die einzelnen Maßnahmen bei vergleichbaren Wirkungen auf die N-Fracht sehr unterschiedliche zusätzliche Aufwendungen in Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen erfordern. Letztendlich war es möglich, Szenarien für die Verbesserung des Zustandes der Unteren Havel vorzuschlagen und zu analysieren. Es haben dafür mehrfach Gespräche mit den Stakeholder aus Berlin und Brandenburg (SenStadtUm, BWB, LUGV) stattgefunden, um die Entwicklung der Szenarien abzustimmen. Das KWB prüfte und validierte in enger Zusammenarbeit mit dem IGB und der TUB die Ergebnisse des Nährstoffmodells MONERIS für die verschiedenen Szenarien.

Caradot, N. (2014): What is the reliability of sewer deterioration models?.

In: IWA World Water Congress. Lisbon, Portugal. 21-26.09. 2014

Caradot, N. (2014): Wie zuverlässig sind Kanalalterungsmodelle.

In: DWA Inspektions- und Sanierungstage. Dortmund, Germany. 12-13.11. 2014

Abstract

The wash out of agricultural auxiliary chemicals like fertilizer and pesticides via surface run-off or subsurface leaching into drainage systems or ground waters, which discharge into surface waters, presents an increasing risk for drinking water production and biodiversity in rivers and lakes. Mitigation zones are important measures to attenuate contamination at the source and relieve surface waters downstream. Under high flow conditions, as they occur during rainy seasons and snow melt, the effectiveness of such facilities is restricted due to bypass of untreated waters or very short contact times. This study of the Aquisafe 2 project focus on drainage water decontamination and examines mitigation zone designs with organic substrates for their potential to reduce a set of herbicides and nitrate (NO3-), concurrently and efficiently, at short hydraulic residence times (0.2 to 2.5 days) to prepare their implementation in contamination hot spots. The herbicides bentazone, atrazine and isoproturon were classified as most relevant for drinking water production. On the basis of comprehensive literature studies the organic substrates bark mulch and straw and the design of bioretention swales emerged to be of high potential for decontamination of drainage waters in mitigation zones. In laboratory scale studies the substrates were tested in degradation-, sorption- and leaching-experiments at temperatures around 21 °C for their potential to ensure long- lasting hydraulic permeability, denitrification and attenuation of the selected herbicides. The selected organic substrates provide a high and long term stable permeable conductivity to realize and maintain high flow. The effective porosity yielded around 0.45 and reduced within 1.5 years by only 25 %. Straw is a readily available organic carbon source, which can support effective and efficient denitrification at short hydraulic residence times. Bark mulch contains more resistant carbon species, but contributes also to NO3- removal. In mixture with straw the performance of bark mulch as organic carbon source for denitrification increases (co-metabolic decomposition). Organic substrates are characterized by strong wash out of dissolved organic carbon (DOC) and high denitrification rates (15 to 45 g-N m-3 d-1) in the start phase and successive decrease of denitrification performance due to loss of readily available organic carbon. Despite decline of performance, denitrification rates stabilized after one year of operation at constant conditions at a level of 4 to 10 g-N m-3 d-1 (10 to 25 % of input). The potential of the organic substrate to retain the selected herbicides is very different for each compound and bases on different dissipation paths. Denitrifying conditions are in general disadvantageous for retention of the selected herbicides. Bentazone is too persistent and mobile to be considerably retained under high flow conditions. Atrazine can be substantially removed from drainage waters. It is suspected to be attenuated predominantly by formation of bound residues at the organic substrate, especially bark mulch, and partially by degradation to hydroxy-atrazine. Isoproturon seems to be effectively retained under suboxic conditions by degradation to metabolites. At technical scale parallel retention of NO3- and atrazine and NO3- and isoproturon was investigated. The potential of the organic carbon source (mixture of bark mulch and

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