Arbeitspakete
Bevor Änderungen der biologischen Stabilität erfasst werden können, muss der mikrobiologische IST-Zustand der Wässer bestimmt werden. AP 1 stellt damit die Grundlage der nachfolgenden Erfassung von Veränderungen dar. Einheitliche durchflusszytometrische Messungen werden in einem Standardisierungsworkshop sichergestellt. Hierdurch wird nicht nur die Vergleichbarkeit der Daten zwischen verschiedenen Laboren gewährleistet, sondern auch die Reproduzierbarkeit durch ein Labor zu verschiedenen Zeitpunkten. Der mikrobiologische Status des Wassers wird entlang der Aufbereitung und der Verteilung bis hin zu den Übergabepunkten ausgewählter Trinkwasserinstallationen erfasst. Bei allen drei Praxispartnern (LW, GW und AW) sind vier Probenahmerunden geplant, um jahreszeitliche Schwankungen abzudecken. Die durchflusszytometrischen Daten werden im Fall des Projektpartners Landeswasserversorgung durch hochauflösende Sequenzierungen ergänzt. Die Daten geben Auskunft über Änderungen des Wassermikrobioms über die Aufbereitung und Verteilung sowie über zeitliche Veränderungen. Sie dienen als Grundlage zur Bewertung der Aufbereitungsprozesse. Zudem erfolgt eine mikrobiologische Kartierung der drei Verteilnetze. Die Kartierung beinhaltet die Erfassung des Ist-Zustandes und des bakteriellen Aufkeimungspotentials.
Im Wasserwerk Langenau wird direkt entnommenes Flusswasser aus der Donau mittels Flockungssedimentation, Ozonung, Flockungsfiltration und Aktivkohlefiltration aufbereitet. Endständig erfolgt eine UV-Desinfektion und die Zugabe von Chlordioxid (vor Speicherung und Verteilung). In AP2 als zentralem Projektbestandteil soll auf dem Werksgelände der Landeswasserversorgung eine Versuchsanlage gebaut und betrieben werden. Diese dient der biologischen Stabilisierung des Wassers. Bei der Versuchsanlage handelt es sich um eine Schnellfilteranlage, die bevorzugt u.a. mit Aktivkohle als Filtermaterial als biologische (und nicht adsorptive) Stufe betrieben werden soll (Stabilisierung am Ende der Aufbereitung). Die Versuchsanlage beinhaltet vier Filtersäulen mit Unterschieden im Filtermaterial und der Betriebsweise zur Beantwortung der Frage, wie biologische Stabilisierung am effizientesten erreicht werden kann und welche Parameter zu beachten sind. Ergänzend zur Versuchsfilteranlage soll in einer zweiten Phase eine Versuchsstrecke mit drei Rohrleitungen (HDPE, DN 50, jeweils ca. 100 m Länge) aufgebaut werden, an deren Ende sich Biofilmmesstrecken befinden. In diese Strecke sollen Prozesswässer mit verschiedenen biologischen Stabilitäten eingespeist werden können.
Die Motivation der biologischen Stabilisierung besteht vorwiegend in der Senkung hygienischer Risiken durch Minimierung unkontrollierter Aufkeimung in Verästelungen eines Wasserverteilungsnetzes oder in der Trinkwasserinstallation. Zentraler Punkt des BioStabil-Ansatzes ist die mikrobiologische Prägung des Wassers innerhalb der Aufbereitung unter kontrollierten Bedingungen und die Schaffung einer mikrobiologischen Konkurrenzsituation. Die Besetzung ökologischer Nischen durch autochthone (standorteigene) Bakterien soll die Etablierung hygienisch relevanter Mikroorganismen verhindern.
Das Konzept wird in AP3 für die drei Wassertypen der Versuchsanlage (AP2) durch Batch-Versuche (zur Simulation von Stagnation) bzw. mit Hilfe von kontinuierlichen Reaktoren validiert. Dazu werden die verschiedenen Wassertypen von AP2 für mikrobiologische Vermehrungstests mit hygienisch relevanten bzw. für Aufkeimungserscheinungen bekannten Bakterien verwendet. Unterschiedlich biologisch stabile Wasserproben werden einzeln mit geringen Konzentrationen von relevanten Bakterien angeimpft. Die Fragestellung ist, inwieweit sich zufällig eingetragene relevante Bakterien im jeweiligen Wasser vermehren können.
Die Einhaltung der biologischen Stabilität in Trinkwasser mit unterschiedlicher Verweilzeit im Leitungs- und Speichersystem erfordert kontinuierliche Überwachung. Die Durchflusszytometrie stellt schnell und unkompliziert Informationen über die Zusammensetzung einer mikrobiellen Gemeinschaft aus dem Trinkwasser als Fingerprint bereit. Wenn für jede Probe 100.000 Zellen gemessen werden, setzt sich dieser Fingerprint aus mindestens 200.000 Datenpunkten zusammen und ist unverwechselbar. Für dynamische Untersuchungen oder Vergleiche zwischen Lokationen (unterschiedlichen Probenahmestellen) muss garantiert werden, dass die Proben identisch vermessen werden. Kleinste Veränderungen im Fingerprint, die auf Grund technischer Variationen entstehen, können die anschließende Auswertung erheblich negativ beeinflussen. Daher sind der Einsatz von sicheren und reproduzierbaren Methoden und vor allem eine Standardisierung wichtig. Dies wird mit einem Ringversuch in AP1 sichergestellt.
Die ökonomisch-ökologische Bewertung adressiert die Aspekte Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit in zwei parallel laufenden Teilarbeitspaketen und fügt diese Ergebnisse in ein Transferkonzept zusammen. Im ersten Teilarbeitspaket wird untersucht, welche Ausprägungen die Ressourcenschonung, Energieeinsparung und Kreislauffähigkeit des BioStabil-Ansatzes gegenüber dem derzeitigen Status quo in der Trinkwasseraufbereitung und -verteilung aufweisen. Die Nachhaltigkeitsmerkmale basieren dabei auf adäquaten spezifischen Kriterien. Die Bewertungskriterien werden als sog. Nachhaltigkeitsindikatoren z. B. in Form von Steckbriefen (grafisch, tabellarisch), dokumentiert und im Vergleich zur IST-Situation (Status quo) gegenübergestellt.
Es erfolgt zudem eine einzelwirtschaftliche Betrachtung aus der jeweiligen Betreiberperspektive in Form einer Wirtschaftlichkeitsbewertung. Im Rahmen einer dynamischen Kostenanalyse wird spezifisch in Zusammenarbeit mit der Landeswasserversorgung der Einfluss auf die Gesamtkosten der Trinkwasserversorgung analysiert und die Wirtschaftlichkeit auf Basis zu verändernder Anlagen, Betriebsweisen und Ressourceneinsätze modelliert und im Vergleich zum Status quo wirtschaftlich bewertet. Abschließend werden die Perspektiven Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit über eine Kosten-Wirksamkeits-Betrachtung zusammengeführt, um Erkenntnisse für die wirtschaftliche Umsetzbarkeit, relevante Rahmenbedingungen für ein mögliches Geschäfts-/Betriebsmodell abzuleiten sowie ein erstes Transferkonzept zu entwickeln.
Als Koordinator koordiniert IWW das Berichtswesen mit allen Projektpartnern und ist erster Ansprechpartner für den Fördermittelgeber, übernimmt die Projektkommunikation, das Projektmanagement sowie die Organisation und Betreuung eines projektbegleitenden Beirats.
