Department Urban Water Management

Im Rahmen eines Umwelttechnologieförderungsprojekts des Schweizerischen Bundesamts für Umwelt (BAFU) wurden verschiedene Werkzeuge für die bessere Ausnutzung der vorhandenen Abwasserinfrastruktur entwickelt. Als Kernstück des Projektes wurde ein generischer Abflussregler für die Bewirtschaftung von Entwässerungssystemen entwickelt und durch den Praxispartner eine Entwicklungsumgebung für konkrete Umsetzungen von Abflussregelungen geschaffen. Es stehen dabei verschiedene Zielfunktionen für die Abflussregelung zur Verfügung, darunter auch eine selbst-adaptierende Funktion. Des Weiteren wurden konkrete Software-Werkzeuge entwickelt, welche die praktische Projektierung und Implementation unterstützen. Dazu gehören zum Beispiel ein Screening-Tool zur Potenzialabschätzung und zur automatischen Datenanalyse von Betriebsdaten. Die Ergebnisse deuten auf ein beträchtliches Potential für Abflussregelungen in der Schweiz hin. Eher wissenschaftlich-orientierte Untersuchungen zeigen erstens, dass Schmutzfracht-basierte Regelung anhand von Ersatzparametern wie beispielswiese Temperatur oder Leitfähigkeit möglich sein können. Zweitens scheinen zur Leistungsüberprüfung von Abflussregelungen die Reduktion von Entlastungsvolumen alleine ungeeignet, da sie die Wirkung der Behandlungsanlagen auf den Gewässerschutz vermutlich unterschätzen.

Recent studies have demonstrated the role of biofilms on the stability of drug residues in wastewater. These factors are pertinent in wastewater-based epidemiology (WBE) when estimating community-level drug use. However, there is scarce information on the biotransformation of drug residues in the presence of biofilms and the potential use of transformation products (TPs) as biomarkers in WBE.
The purpose of this work was to investigate the formation of TPs in sewage reactors in the presence of biofilm mimicking conditions during in-sewer transport. Synthetic cathinones (methylenedioxypyrovalerone, methylone, mephedrone) and phenethylamines (4-methoxy-methamphetamine and 4-methoxyamphetamine) were incubated in individual reactors over a 24 h period. Analysis of parent species and TPs was carried out using liquid chromatography coupled to quadrupole time-of-flight mass spectrometry (LC-QToFMS). Identification of TPs was done using suspect and non-target workflows.
In total, 18 TPs were detected and identified with reduction of β-keto group, demethylenation, demethylation, and hydroxylation reactions observed for the synthetic cathinones. For the phenethylamines, N- and O-demethylation reactions were identified. Overall, the experiments showed varying stability for the parent species in wastewater in the presence of biofilms. The newly identified isomeric forms of TPs particularly for methylone and mephedrone can be used as potential target biomarkers for WBE studies due to their specificity and detectability within a 24 h residence time.

The activation of available in-sewer storage volume has been suggested as a low-cost flood and combined sewer overflow mitigation measure. However, it is currently unknown what the attributes for suitable objective functions to identify the best location for flow control devices are and the impact of those attributes on the results. In this study, we present a novel location model and efficient algorithm to identify the best location(s) to install flow limiters. The model is a screening tool that does not require hydraulic simulations but rather considers steady state instead of simplistic static flow conditions. It also maximises in-sewer storage according to different reward functions that also considers the potential impact of flow control device failure. We demonstrate its usefulness on two real sewer networks, for which an in-sewer storage potential of approximately 2,000 m³ and 500 m³ was estimated with five flow control devices installed.