Im Verbundvorhaben TrinkWave wurden neue Multibarrieren-Aufbereitungsprozesse für eine Wasserwiederverwendung zur Stützung der Trinkwasserversorgung entwickelt. Schwerpunkt waren dabei die Inaktivierung von hygienisch relevanten Viren, Bakterien sowie Antibiotikaresistenzen und die Reduktion von gesundheitsrelevanten Spurenstoffen und Transformationsprodukten.
Insbesondere in ariden Regionen dient gereinigtes Abwasser als wichtige Ressource. Aber auch in klimatisch moderaten Gegenden wie Deutschland kann regional die Wiederverwendung von Abwasser ökonomisch und ökologisch sinnvoll sein. Um dabei eine ausreichende Trinkwasserqualität sicherzustellen, müssen die Inaktivierung von Krankheitserregern (insbesondere Viren) und Antibiotikaresistenzen sowie die Reduktion von anthropogenen Spurenstoffen gewährleistet sein.
Im BMBF-geförderten Forschungsvorhaben TrinkWave wurden innovative Multi-Barrieren-Konzepte für eine Abwasser-Wiederverwendung durch sequentielle Grundwasser-Anreicherung (SMART - sequential managed aquifer recharge technology) entwickelt. Grundprinzip dieser Technologie ist das Einbringen von Sauerstoff in den anoxischen Bereich eines Filtersystems, um eine zweite, sauerstoffangereicherte aber nährstoffarme Zone zu erzeugen. Dieses Prinzip wurde am TZW im Labormaßstab in Säulenversuchen mit Kläranlagenablauf untersucht und der Rückhalt humanpathogener Viren, antibiotikaresistenter Bakterien, Fäkalindikatoren und Antibiotikaresistenzgenen mit molekularbiologischen Methoden und Kulturverfahren gemessen. Zur Bewertung der Prozesse wurden die am TZW etablierten, molekularbiologischen Methoden erweitert, um die Elimination von hygienisch-relevanten Bakterien (u.a. antibiotikaresistente Bakterien) und Viren genauer beurteilen zu können.
Die Ergebnisse der Versuche zeigen deutlich, dass die Reduktion von Viren, Bakterien (incl. antibiotikaresistente Bakterien) und Antibiotikaresistenzgenen in einem Sandfilter durch das Einbringen von Sauerstoff in einer sequenziellen Filtration deutlich verbessert werden kann. Untersuchungen an der Filteranlage der Projektpartner zeigen, dass vergleichbare Reduktionswerte ebenfalls im halbtechnischen Maßstab erreicht werden können. Der hygienische Zustand des geklärten Abwassers konnte somit durch die sequenzielle Filtration deutlich verbessert werden.
Die Projektergebnisse zeigen die Möglichkeiten der Aufbereitungsprozesse einer SMART-Anlage und setzen die Basis einer einfachen und gleichzeitig innovativen Technologie zur Wasseraufbereitung.
Veröffentlichungen
Ho J., Bühler J., Rien C., Selinka H., Hübner U., Drewes J., Tiehm A.: Sequential bio filtration of WWTP effluent for elimination of antibiotic resistant bacteria, viruses and indicator bacteria. In: 20th Symposium on Health-Related Water Microbiology (HRWM), Wien, Österreich, 15.-20. September 2019. ISBN 978-3-9503828-3-9, Book of Abstracts: 83 (2019)
Ho J., Hübner U., Bühler J., Drewes J., Tiehm A.: Elimination of antibiotic resistant bacteria, viruses and indicator bacteria in sequential bio filtration for purification of WWTP effluent. In: IWA Water Reuse 2019, 12th IWA International Conference on Water Reclamation and Reuse, Berlin, 16.–20. Juni 2019, Book of Abstracts: 2 pages (2019)
Ho J., Stange C., Bühler J., Tiehm A.: Elimination of indicator bacteria, antibiotic resistant bacteria and antibiotic resistance genes in sequential biofiltration for purification of WWTP effluent. In: EDAR 2019 – 5th International Symposium on Environmental Dimension of Antibiotic Resistance, Hong Kong, China, 09.-14.06.2019, Book of abstracts: 1 page (2019)
Ho J., Seidel M., Niessner R., Eggert J., Tiehm A.: Long amplicon (LA)-qPCR for the discrimination of infectious and noninfectious phiX174 bacteriophages after UV inactivation. Water Research 103: 141-148 (2016) DOI 10.1016/j.watres.2016.07.032
Stange C.,Sidhu J.P.S.,Tiehm A.,Toze S.: Antibiotic resistance and virulence genes in coliform water isolates. International Journal of Hygiene and Environmental Health 219: 823-831 (2016) DOI 10.1016/j.ijheh.2016.07.015
