Theoretically the Berlin River Spree could be under pressure from depressions in dissolved oxygen (DO) and high concentration of fish toxic ammonia following overflows of the combined sewer system. However, monitoring results indicate that the Spree is only under pressure from depressions in dissolved oxygen (DO). Consequently, a sewer model, a river water quality model and an impact assessment tool were calibrated and validated for representation of DO depressions. The three elements are joined in a planning tool, which will be used to test the effect of CSO management approaches for the current situation and with altered boundary conditions to account for expected climate change.

In this study the applicability of the microsieve technology together with coagulation and flocculation for advanced phosphorus removal was investigated. A pilot unit including a microsieve with 10 µm mesh size is operated continuously with secondary effluent. By applying a pretreatment of 0.07-0.09 mmol/L coagulant and 1.5-2 mg/L cationic polymer total phosphorus values below 80 µg/L were achieved. Coagulation with polyalumium chloride (PACl) produced better effluent quality compared to FeCl3 as less suspended solids and less residual coagulant were found in the microsieve effluent. Also the transmittance of UV radiation through the water is improved by using PACl. The amount of backwash water was very low (< 3 %). Results after rebuilding the chemical pre-treatment showed that under optimized mixing conditions polymer doses << 1 mg/L are possible without losses in water quality and filtration performance. In total microsieving with chemical pretreatment is a viable option for high quality effluent polishing.

Niederdruckmembranen (Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen) stellen eine leistungsfähige Technik zur weitergehenden Behandlung kommunaler Abwässer dar. Neben den Vorteilen eines kleinen Flächenbedarfs und eines verlässlichen Betriebes, birgt vor allem die hohe Ablaufqualität das Potential, die aufnehmenden Gewässer zu entlasten. Ein großes Problem beim Einsatz solcher Membranen ist das Membranfouling. Dieses führt zur raschen Abnahme der Filtrationsleistung, zur Erhöhung der Reinigungsfrequenz und des Chemikalieneinsatzes, was insgesamt hohe Betriebskosten verursacht. Sowohl gelöste organische Stoffe, als auch kolloidale und partikuläre Wasserinhaltsstoffe wurden als Hauptverursacher des Foulings von Niederdruckmembranen identifiziert. Durch gezielte Vorbehandlungen des Wassers kann das Membranfouling deutlich reduziert werden. Verschiedene Studien zeigen, dass eine vorgeschaltete Flockung zur Ausbildung eines porösen, hydraulisch gut rückspülbaren Filterkuchens führt. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass eine Kombination aus Ozonung und Flockung durch den Effekt der Mikroflockung eine Bildung größerer, stabilerer Flocken bewirkt und somit eine verbesserte Filtrierbarkeit des Wassers erreicht werden kann. Bisher fehlt jedoch die Möglichkeit, verlässliche Vorhersagen über das Foulingpotential von gereinigtem Abwasser zu treffen. Das Ziel dieser Studie ist es, auf Grundlage von Partikelgrößenanalysen im nm-Bereich, Abschätzungen über das Foulingverhalten von Kläranlagenablauf zu treffen. Darauf aufbauend soll die Vorbehandlung aus Ozonung und anschließender Flockung für die Minimierung des Foulingpotenzials der im Wasser enthaltenen Substanzen optimiert werden.

Der Einsatz von Niederdruckmembranen (Mikro- und Ultrafiltration) zur Aufbereitung von biologisch behandeltem Abwasser ermöglicht eine weitergehende Entfernung von Mikroorganismen und damit eine verbesserte hygienische Ablaufqualität. Membranfouling, also die Ablagerung von Wasserinhaltsstoffen auf oder in der Membran und eine damit verbundene Verringerung der Membranpermeabilität gelten dabei als ein wesentliches Problem. Gerade das irreversible Fouling verhindert einen vermehrten Einsatz dieser Aufbereitungstechnik. Untersuchungen zeigen, dass organische Makromoleküle in erheblichem Maße für das Fouling verantwortlich sind. Mittels Fluoreszenzanalytik und Größenausschlusschromatographie konnten Proteine hierbei als stark foulingverursachende Fraktion identifiziert werden. Filtrationsversuche mit Standard-Proteinlösungen über Niederdruckmembranen bestätigen deren Foulingpotenzial. Dies wird auf elektrostatische und hydrophobe Wechselwirkungen zwischen Membran und Protein (Porenverblockung /einschnürung) zurückgeführt bzw. mit intermolekularen Wechselwirkungen zwischen den Proteinen erklärt (Deckschichtbildung). Weiterhin hat der pH-Wert einer Proteinlösung starken Einfluss auf die Filtrierbarkeit. Bisherige Untersuchungen zeigen hier jedoch unterschiedliche Ergebnisse. Während Koehler et al. (1997) in Fouling-Maximum im Bereich des isoelektrischen Punktes (IEP) feststellen, zeigt Salgin (2007) ein stärkeres Fouling bei pH100mg/L deutlich über dem Bereich des Klarlaufs einer kommunalen Kläranlage liegen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss unterschiedlicher Faktoren (pH-Wert, Hintergrundmatrix) auf die Filtrationseigenschaften und das Proteinfouling im geringeren Konzentrationsbereich (5 mg/L) untersucht. Bei der Untersuchung kam auch erstmals ein hochmodernes MALDI-TOF-MS mit zusätzlichem HighMassDetektor für die direkte Analyse der verwendeten Membranen zum Einsatz.

Within this research project different treatments (ozonation, coagulation) of secondary effluent and the fouling behavior during subsequent ultrafiltration were investigated at labscale. Coagulation with 4 mg Fe3+/L leads to a significant removal of fouling resistance and moreover pre-ozonation up to a dosage of 15 mg O3/L can clearly enhance the filtration process. In contrast rising ozone dosages produce more hydraulically irreversible fouling. The subsequent coagulation can only compensate ozone-induced stronger irreversible fouling to some extent.