Im Fokus des Projektes "Mikrobielle Verockerung in technischen Systemen" standen neutrophile und acidophile Eisenbakterien, die in Leitungen, Brunnen und an und in Pumpen vorkommen und dort Ablagerungen unlöslicher Eisenverbindungen verursachen. In Brunnen, werden diese Ablagerungsprozesse, die den Zustrom behindern und damit die Brunnenleistung mindern, auch als Brunnenalterung bezeichnet. Nach derzeitigem Stand des Wissens weisen in Deutschland dabei rund 80% der gealterten Brunnen biochemisch induzierte Eisenablagerungen auf (Houben & Treskatis 2002). Die Wiederherstellung der Brunnenleistung im Rahmen von Regenerierungen und präventiven Instandhaltungsmaßnahmen ist ressourcen- und energieintensiv, so dass ein besseres Verständnis der Schlüsselparameter und Lebensbedingungen der Eisenbakterien hilft, den Brunnenbetrieb und die Instandhaltungsmaßnahmen zu optimieren und die Brunnenalterung zu reduzieren. Das Kompetenzzentrum Wasser Berlin (KWB) war einer von insgesamt 14 Verbundprojektpartnern in dem interdisziplinären Team aus Wissenschaftlern, Ingenieuren und Technikern. In Teilprojekt 5 standen Probenahmen von Berliner Betriebsbrunnen und das Datenmanagement des Gesamtprojektes im Mittelpunkt der Arbeiten. Inhaltlich knüpften die Felduntersuchungen an das von den Berliner Wasserbetrieben (BWB) initiierte und am KWB koordinierte Forschungsprojekt WELLMA (für 'well management') an. Wesentliche Aufgabe des KWB war der frühzeitige Transfer der bei den Forschungspartnern erarbeiteten Ergebnisse in die Betriebspraxis bei den Berliner Wasserbetrieben (Teilprojekt 6). Dazu wurden Brunnen und Unterwassermotorpumpen aus der Trinkwassergewinnung der BWB durch die Projektpartner der TU Berlin (Teilprojekte 1a und 1b) hinsichtlich des Vorhandenseins und der Zusammensetzung biochemisch induzierter Eisenablagerungen untersucht. Neben Belagsproben von Pumpen bei Instandhaltungsarbeiten wurden dabei auch tiefenorientierte, zielgerichtete Proben aus dem Innenrohr (Vollrohr und Filterrohr) von Brunnen sowie Ablagerungsproben aus Steig- und Rohwassersammelleitungen entnommen und mikrobiologisch und chemisch untersucht. Eigene Feldarbeiten des KWB umfassten daneben in-situ-Messungen des Redoxpotentials im nahen Umfeld eines Brunnens sowie in-situ-Messungen der Feststofffracht (Trübung) in Abhängigkeit betrieblicher Randbedingungen. Wesentliche Ziele waren die Identifizierung von Schlüsselparametern zum Verständnis der Prozesse der Eisenverockerung und -rücklösung und die Quantifizierung des sich daraus ergebenden Verbesserungspotentials im Betrieb und der Instandhaltung aus dem Bezug der Untersuchungen auf die wasserchemischen, baulichen und betrieblichen Eigenschaften der untersuchten Brunnen. Im Ergebnis wurden von März 2012 bis September 2013 Pumpen aus 26 von geplanten 30 Brunnen beprobt. Zu deren Auswertung wurden drei Cluster unterschieden: (i) Brunnen, bei denen die Pumpen stark eisenverockert waren (ii) Brunnen ohne sichtbare Eisenverockerung, aber mit Biofilmen und (iii) Brunnen mit sauberen Pumpen. Der Abgleich mit im Rahmen von Instandhaltungsarbeiten erfolgten Kamerabefahrungen bestätigte einen Zusammenhang zwischen der Stärke der Verockerung der Pumpe und dem Vorhandensein und der Stärke von Ablagerungen im Filterrohrbereich.Schlüsselparameter aus statistisch belastbaren Zusammenhängen zwischen den Eisenbakterien-Gemeinschaften, den chemisch-mineralogischen Ockereigenschaften und den wasserchemischen, baulichen und betrieblichen Parametern konnten jedoch nicht herausgearbeitet werden, da die Diversität der beteiligten Eisenbakterien höher als vermutet war und sich selbst direkt benachbarte Brunnen mit ähnlichen Eigenschaften hinsichtlich der Ocker stark unterschieden. Auch stellten die Probenahmen immer nur Momentaufnahmen der zeitlich hochvariablen Anströmbedingungen dar.

Im Fokus des Projektes "Mikrobielle Verockerung in technischen Systemen" standen neutrophile und acidophile Eisenbakterien, die in Leitungen, Brunnen und an und in Pumpen vorkommen und dort Ablagerungen unlöslicher Eisenverbindungen verursachen. In Brunnen, werden diese Ablagerungsprozesse, die den Zustrom behindern und damit die Brunnenleistung mindern, auch als Brunnenalterung bezeichnet. Nach derzeitigem Stand des Wissens weisen in Deutschland dabei rund 80% der gealterten Brunnen biochemisch induzierte Eisenablagerungen auf (Houben & Treskatis 2002). Die Wiederherstellung der Brunnenleistung im Rahmen von Regenerierungen und präventiven Instandhaltungsmaßnahmen ist ressourcen- und energieintensiv, so dass ein besseres Verständnis der Schlüsselparameter und Lebensbedingungen der Eisenbakterien hilft, den Brunnenbetrieb und die Instandhaltungsmaßnahmen zu optimieren und die Brunnenalterung zu reduzieren. Das Kompetenzzentrum Wasser Berlin (KWB) war einer von insgesamt 14 Verbundprojektpartnern in dem interdisziplinären Team aus Wissenschaftlern, Ingenieuren und Technikern. In Teilprojekt 5 standen Probenahmen von Berliner Betriebsbrunnen und das Datenmanagement des Gesamtprojektes im Mittelpunkt der Arbeiten. Inhaltlich knüpften die Felduntersuchungen an das von den Berliner Wasserbetrieben (BWB) initiierte und am KWB koordinierte Forschungsprojekt WELLMA (für 'well management') an. Wesentliche Aufgabe des KWB war der frühzeitige Transfer der bei den Forschungspartnern erarbeiteten Ergebnisse in die Betriebspraxis bei den Berliner Wasserbetrieben (Teilprojekt 6). Dazu wurden Brunnen und Unterwassermotorpumpen aus der Trinkwassergewinnung der BWB durch die Projektpartner der TU Berlin (Teilprojekte 1a und 1b) hinsichtlich des Vorhandenseins und der Zusammensetzung biochemisch induzierter Eisenablagerungen untersucht. Neben Belagsproben von Pumpen bei Instandhaltungsarbeiten wurden dabei auch tiefenorientierte, zielgerichtete Proben aus dem Innenrohr (Vollrohr und Filterrohr) von Brunnen sowie Ablagerungsproben aus Steig- und Rohwassersammelleitungen entnommen und mikrobiologisch und chemisch untersucht. Eigene Feldarbeiten des KWB umfassten daneben in-situ-Messungen des Redoxpotentials im nahen Umfeld eines Brunnens sowie in-situ-Messungen der Feststofffracht (Trübung) in Abhängigkeit betrieblicher Randbedingungen. Wesentliche Ziele waren die Identifizierung von Schlüsselparametern zum Verständnis der Prozesse der Eisenverockerung und -rücklösung und die Quantifizierung des sich daraus ergebenden Verbesserungspotentials im Betrieb und der Instandhaltung aus dem Bezug der Untersuchungen auf die wasserchemischen, baulichen und betrieblichen Eigenschaften der untersuchten Brunnen. Im Ergebnis wurden von März 2012 bis September 2013 Pumpen aus 26 von geplanten 30 Brunnen beprobt. Zu deren Auswertung wurden drei Cluster unterschieden: (i) Brunnen, bei denen die Pumpen stark eisenverockert waren (ii) Brunnen ohne sichtbare Eisenverockerung, aber mit Biofilmen und (iii) Brunnen mit sauberen Pumpen. Der Abgleich mit im Rahmen von Instandhaltungsarbeiten erfolgten Kamerabefahrungen bestätigte einen Zusammenhang zwischen der Stärke der Verockerung der Pumpe und dem Vorhandensein und der Stärke von Ablagerungen im Filterrohrbereich.Schlüsselparameter aus statistisch belastbaren Zusammenhängen zwischen den Eisenbakterien-Gemeinschaften, den chemisch-mineralogischen Ockereigenschaften und den wasserchemischen, baulichen und betrieblichen Parametern konnten jedoch nicht herausgearbeitet werden, da die Diversität der beteiligten Eisenbakterien höher als vermutet war und sich selbst direkt benachbarte Brunnen mit ähnlichen Eigenschaften hinsichtlich der Ocker stark unterschieden. Auch stellten die Probenahmen immer nur Momentaufnahmen der zeitlich hochvariablen Anströmbedingungen dar.

Approximately 70% of the drinking water in Germany (BGR) and about 50% worldwide (IGREC 2011) are abstracted 2 from groundwater using filter wells. Their implementation and operation are major factors contributing to the costs of drinking water production. Within the joint research project ANTIOCKER , funded by the German Ministry of Research and Education, and coordinated at the Dept. of Applied Microbiology of the Technical University Berlin, the partners Berliner Wasserbetriebe (BWB) and the Berlin Centre of Competence for Water (KWB) focus on the efficient operation of drinking water abstraction wells. One major reason for inefficient wells is so-called well ageing, i.e. the increase in drawdown at constant discharge rate due to biological, chemical and / or physical processes in and around the well. In Berlin, approximately 80% of clogging deposits are described to be of biochemical nature involving iron-related bacteria. Previous studies, i.e. in the scope of the KWB research project WELLMA have revealed that such well ageing phenomena are determined by multiple correlated biological and chemical processes. For this reason, it is the sound understanding of the main processes and key parameters that will provide the basis for the systematic control of iron bacteria occurrence by an optimized well operation. A new approach to a large variety of data from well construction and maintenance of the Berlin drinking water wells focused on the determination of key parameters for monitoring and the identification of hidden variables for ageing by means of probabilistic statistics. Cumulative distribution plots are used to visualize large data amounts and frequency distribution plots filter correlations between e.g. maintenance events in the lifetime of a well and monitoring data. First results indicate that small changes in the discharge rate Q on a daily basis could be used to monitor the well performance on a much higher frequency than the currently used evaluation of the specific capacity. In addition, the electric conductivity proved to be a key variable for clogging. Both parameters are now being verified in field investigations and further data analyses within the research project ANTIOCKER and about 50% worldwide are abstracted 2 from groundwater using filter wells. Their implementation and operation are major factors contributing to the costs of drinking water production.

Im Rahmen der Arbeit soll basierend auf einem gemeinsam mit den Projektpartnern entwickelten Probenahme-Protokoll, siehe Tabelle 11, eine relationale Datenbank zur Erfassung aller Proben und Versuchsergebnisse erstellt werden. Da bis zum jetzigen Zeitpunkt noch keine Datenbank existiert, die in der Lage ist alle Daten der Projektpartner zusammenzuführen, war ein Austausch nur bedingt möglich. Eine Zusammenführung aller Daten für die statistische Auswertung ist somit fast nicht zu verwirklichen. Nur mit Hilfe der Datenbank ist ein einfacher Austausch sowie eine gesicherte Datenzusammenführung möglich. Das Praktikum beinhaltet die Mitarbeit an der Konzeption einer solchen Datenbank sowie die selbständige Umsetzung in Microsoft Access.