Reduktion Stoffeinträge Abwasser

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: 8T20/19.0071.PJ

Schlüsselwörter (Deutsch)

Schadstoffeinträge, Industrieabwasser,Produktionsdynamik, Onlinebiotests, Toxizitätskataster, Mikroplastik, BetriebKanalisation – ARA, Reaktionsprodukte oxidative Abwasserbehandlung, Situationsanalysen

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Stoffeinträge aus dem Abwasser von Industrie und Gewerbe, Siedlungen und Verkehrswegen müssen minimiert werden.

Der Bundesrat empfiehlt im Bericht «Massnahmen an der Quelle zur Reduktion von Mikroverunreinigungen in den Gewässern» vom 16. Juni 2017 zur Beantwortung des Postulats Hêche (12.3090), dass das Wissen zu Stoffeinträgen aus Industrie und Gewerbe erweitert und mögliche Massnahmen zur Reduktion der Stoffeinträge geprüft werden sollen. Auf diese Weise soll der Rahmen für Folgearbeiten in Zusammenarbeit mit Kantonen, Fachverbänden, der Forschung und der Privatwirtschaft geschaffen werden. In der Situationsanalyse zu Stoffeinträgen aus Industrie und Gewerbe, die in Zusammenarbeit des Verbands Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute (VSA) mit dem Bundesamt für Umwelt (BAFU) erarbeitet wurde, zeigte sich u.a., dass weiterer Wissensaufbau in Form von Messkampagnen bei priorisierten Branchen nötig ist. Die Belastung des Abwassers aus Industrie und Gewerbe ist aufgrund der eingesetzten Stoffe, Produktionsdynamik und Abwassermanagement der Betriebe sehr komplex. In aktuellen Studien wurden teilweise hohe Stofffrachten oder toxische Stoffe in Industrieabwasser beobachtet. Eine systematische Erhebung solcher Einträge ist mit den heute verfügbaren Methoden schwierig. Daher bestehen noch viele Wissenslücken zur Belastung des Abwassers verschiedener Branchen mit Stoffen und der damit verbundenen Toxizität. Durch die Entwicklung von Untersuchungsmethoden soll der Wissensstand verbessert werden. Die Resultate der Studien sollen anschliessend Fachleuten kommuniziert werden. Ebenso sollen Konzepte erarbeitet werden, um Kantone, Gemeinden und Betriebe bei Problemanalysen und der Ermittlung der Ursachen einer Gewässerverunreinigung zu unterstützen. Darauf aufbauend sollen Strategien zur Reduktion der Stoffeinträge entwickelt werden.

Auch bei Stoffeinträgen aus Siedlungen (Regenüberläufe, Optimierung Betrieb Netz - ARA, Reaktionsprodukte oxidativer Verfahren der Abwasserbehandlung) und aus Verkehrswegen (Mikroplastik aus Reifenabrieb) bestehen Wissenslücken. Insbesondere Reifenabrieb ist gemäss aktueller Berechnungen vermutlich die wichtigste Quelle für Mikroplastik. Es fehlen jedoch Untersuchungsmethoden und weitergehende Erkenntnisse. Auch diese Wissenslücken sollen im Rahmen von Forschungsprojekten geschlossen werden.

Projektziele (Deutsch)

Charakterisierung von Stoffeinträgen aus Abwasser- und Entwässerungsinfrastrukturen

• Entwicklung von Messmethoden und neuer Diagnosetools wie z.B. Onlinebiotests zur Identifikation toxischer Abwasserströme
• Vorgehensweise zur Identifikation relevanter Stoffeinträge mit innovativen Untersuchungsmethoden wie z.B. spurenanalytische Screeningmethoden, Biotests
• Durchführung von Messkampagnen zur Problemanalyse, Identifikation der Art und Dynamik von Stoffeinträgen von prioritären Industrie- und Gewerbebranchen und -prozessen (Kühlung, Desinfektion) sowie aus Entwässerungssystemen (Siedlungsentwässerung, Regenwasserentsorgung etc)
• Entwicklung eines Konzepts zur Erstellung eines Toxizitätsinventars auf einem Industrieareal mit komplexen Abwasserströmen
• Beurteilung von Stoffeinträgen (Partikel, Mikroorganismen, Antibiotikaresistenzen)
• Entwicklung innovativer Methoden zur Optimierung des Gesamtsystems Kanalisationsnetz und ARA
• Untersuchung von Handlungsoptionen zur Förderung von integralen Betrachtungen von Kanalisationsnetz und ARA

Charakterisierung der Einträge von Mikroplastik aus Reifenabrieb in die Gewässer

• Entwicklung von analytischen Methoden zur Identifikation von Reifenabrieb im Abwasser und in gewässern
• Abschätzung der Einträge von Reifenabrieb in die Gewässer über Stoffbilanzierung
• Beurteilung des Handlungsbedarfs für Massnahmen zur Entfernung des Reifenabriebs aus dem Strassenabwasser

Entwicklung von Methoden und Konzepten zur Beurteilung der Bildung von Reaktionsprodukten bei der oxidativen Abwasserbehandlung

• Entwicklung von Messmethoden und Konzepten zur Identifikation problematischer Reaktionsprodukte
• Evaluation neuartiger Messverfahren, z.B. anhand von Messkampagnen

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

• Mischwasserentlastungen: Hochaufgelöste Messungen in Mischwasserentlastungen zeigen, dass eine grosse Zahl organischer Mikroverunreinigungen mit stark variierender zeitlicher Dynamik und teils hohem ökotoxikologischem Risiko eingetragen wird. Die Vielfalt an Quellen und Substanzen erschwert Messung, Bewertung und gezielte Risikominderung. Effektive Ansätze erfordern Kombination aus optimierter Rückhaltung, Regulierung an der Quelle und weiterentwickelten Bewertungsmethoden.
• Stossbelastung der Gewässer aus Pharmabetrieben mit galenischer Produktion (GalPro): Die schweizweite GalPro-Studie zeigt, dass Abwasser aus der Arzneimittelformulierung in allen untersuchten Betrieben zu kurzzeitigen Spitzenkonzentrationen an Wirkstoffen in kommunalen ARA führt, unabhängig von der Darreichungsform. Ohne wirksame Vorbehandlung lagen die Verluste oft bei 0,1–1,5 % der verarbeiteten Menge, während Aktivkohlefiltration oder gezielte Teilstromerfassung (First-Flush) die Einträge um das 10- bis 100-Fache reduzierten. Eine repräsentative Langzeitbeprobung ist entscheidend, um Hauptquellen zu identifizieren und wirksame Massnahmen umzusetzen
• Machbarkeitsstudie zur Messung von Mikroverunreinigungen in Galvanikabwässern: In der Galvanikbranche sind - wie in anderen Branchen auch -  Inhaltsstoffe von Additiven oft unvollständig deklariert. Anhand der Verfahren Nickel-Glanz und Zink-Nickel wurde der Weg einzelner Substanzen vom Prozess über die Abwasserbehandlung bis zur Einleitung in Oberflächengewässer labortechnisch simuliert und spurenanalytisch verfolgt. Die Ergebnisse zeigen, dass Einzelsubstanzen nachweisbar sind, Transformationsprodukte jedoch nur unzureichend bekannt sind und damit die Bewertung von Umweltauswirkungen und Kläranlageneffizienz erschweren.
• Gesamtbetrachtung Weiterentwicklung Reinigungsleistung ARA: Aufgrund der Motionen 20.4261 und 20.4262 werden die ARA in der Schweiz ihre Reinigungsleistung in Bezug auf Stickstoff und Spurenstoffe erhöhen müssen. Die vorliegende Studie dokumentiert sowohl das Steigerungspotenzial als auch die Auswirkungen und Kosten dieser Leistungsverbesserungen. Durch den Ausbau und die Optimierung der ARA könnte die Stickstoffelimination von heute rund 50 % auf 75–85 % erhöht werden. Zusätzlich müssten rund 300 ARA neue Massnahmen zur Entfernung von Mikroverunreinigungen umsetzen. Die Studie zeigt zudem, dass auch bei weiteren Abwasserparametern wie z.B. Phosphor, Steigerungspotenzial besteht. Dieses kann teilweise als Nebeneffekt der verbesserten Stickstoff- und Spurenstoffelimination realisiert werden.
• Neuentwicklung eines Abbautests für Industrieabwasser: Der neu entwickelte Alternative Inhärente Abbautest (AIA-Test) ermöglicht eine schnellere (3–7 Tage) und realitätsnähere Beurteilung der biologischen Abbaubarkeit von Industrieabwässern als der etablierte Zahn-Wellens-Test. Er liefert robuste, mit Praxisanlagen vergleichbare Ergebnisse, erkennt Hemmungen von Nitrifikation und Kohlenstoffabbau und dient als Grundlage für Entscheidungen zur Einleitung oder Vorbehandlung industrieller Abwässer.
• Biotests zur Einschätzung der Belastung von Industrieabwasser mit Schadstoffen: Eine Übersichtsstudie der FHNW zeigt, dass Biotests grundsätzlich eine wichtige Ergänzung zur chemischen Analytik darstellen, um Industrieabwässer mit unbekannter oder komplexer Zusammensetzung auf ökotoxisches Potenzial zu prüfen. Durch die Kombination von Abbau- und Biotests lassen sich problematische, nicht abbaubare Stoffrückstände identifizieren und bis zur Quelle zurückverfolgen. Für eine breite Anwendung in der Schweiz fehlen jedoch noch konkrete Vorgehensempfehlungen und Interpretationshilfen, weshalb neue Tools wie ABIScreen entwickelt wurden.
• Die von der FHNW entwickelte Methode "ABIScreen" kombiniert einen Abbautest mit einer Biotestbatterie, um Industrieabwässer systematisch auf nicht biologisch abbaubare und potenziell toxische Substanzen zu prüfen. Die Methode identifiziert problematische Abwasserströme bereits vor der Einleitung in die ARA und ermöglicht so gezielte Prozessanpassungen an der Quelle. Ein breiterer Einsatz soll nun helfen, Toxizitätsschwellenwerte festzulegen und ein schweizweites Vorgehenskonzept zu etablieren.
• Online-Toxizitätsüberwachung für Industrieabwasser: Der praktische Einsatz einer Online-Toxizitätsüberwachung für Industrieabwasserzuflüsse in kommunale ARA wurde geprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass geeignete Systeme in der Lage sind, akute toxische Belastungen frühzeitig zu erkennen und so eine schnelle Reaktion zu ermöglichen. Für eine flächendeckende Einführung sind jedoch klare Schwellenwerte, technische Standardisierung und betriebliche Einbindung erforderlich.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Projekt	Massnahmen zur Inwertsetzung und Kommunikation + Links auf Publikationen
Mischwasserentlastungen: Hochaufgelöste Messungen in Mischwasserentlastungen zeigen, dass eine grosse Zahl organischer Mikroverunreinigungen mit stark variierender zeitlicher Dynamik und teils hohem ökotoxikologischem Risiko eingetragen wird. Die Vielfalt an Quellen und Substanzen erschwert Messung, Bewertung und gezielte Risikominderung. Effektive Ansätze erfordern Kombination aus optimierter Rückhaltung, Regulierung an der Quelle und weiterentwickelten Bewertungsmethoden.	Paper 1: https://doi.org/10.1016/j.wroa.2023.100202 Paper 2: https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123416 Paper 3: https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123318
Stossbelastung der Gewässer aus Pharmabetrieben mit galenischer Produktion (GalPro): Die schweizweite GalPro-Studie zeigt, dass Abwasser aus der Arzneimittelformulierung in allen untersuchten Betrieben zu kurzzeitigen Spitzenkonzentrationen an Wirkstoffen in kommunalen ARA führt, unabhängig von der Darreichungsform. Ohne wirksame Vorbehandlung lagen die Verluste oft bei 0,1–1,5 % der verarbeiteten Menge, während Aktivkohlefiltration oder gezielte Teilstromerfassung (First-Flush) die Einträge um das 10- bis 100-Fache reduzierten. Eine repräsentative Langzeitbeprobung ist entscheidend, um Hauptquellen zu identifizieren und wirksame Massnahmen umzusetzen	Artikel Aqua & Gas 3 / 2024 Abwaser aus der Formulierung von Arzneimitteln    Webinar 1.6.2023 und Veröffentlichung der Aufnahme des Webinars auf der Webseite des VSA: Webinar «Gewässerschutz und formulierende Pharmabetriebe: Wie viel Wirkstoff gelangt ins Gewässer?» | 01.06.2023 – Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute
Machbarkeitsstudie zur Messung von Mikroverunreinigungen in Galvanikabwässern: In der Galvanikbranche sind - wie in anderen Branchen auch - Inhaltsstoffe von Additiven oft unvollständig deklariert. Anhand der Verfahren Nickel-Glanz und Zink-Nickel wurde der Weg einzelner Substanzen vom Prozess über die Abwasserbehandlung bis zur Einleitung in Oberflächengewässer labortechnisch simuliert und spurenanalytisch verfolgt. Die Ergebnisse zeigen, dass Einzelsubstanzen nachweisbar sind, Transformationsprodukte jedoch nur unzureichend bekannt sind und damit die Bewertung von Umweltauswirkungen und Kläranlageneffizienz erschweren.	Masterarbeit Roland Ratschiller
Gesamtbetrachtung Weiterentwicklung Reinigungsleistung ARA: Aufgrund der Motionen 20.4261 und 20.4262 werden die ARA in der Schweiz ihre Reinigungsleistung in Bezug auf Stickstoff und Spurenstoffe erhöhen müssen. Die vorliegende Studie dokumentiert sowohl das Steigerungspotenzial als auch die Auswirkungen und Kosten dieser Leistungsverbesserungen. Durch den Ausbau und die Optimierung der ARA könnte die Stickstoffelimination von heute rund 50 % auf 75–85 % erhöht werden. Zusätzlich müssten rund 300 ARA neue Massnahmen zur Entfernung von Mikroverunreinigungen umsetzen. Die Studie zeigt zudem, dass auch bei weiteren Abwasserparametern wie z.B. Phosphor, Steigerungspotenzial besteht. Dieses kann teilweise als Nebeneffekt der verbesserten Stickstoff- und Spurenstoffelimination realisiert werden.	Parlament will Gewässerschutz stärken 240313_Schlussbericht_Weiterentwicklung_ARA_BAFU.pdf
Neuentwicklung eines Abbautests für Industrieabwasser: Der neu entwickelte Alternative Inhärente Abbautest (AIA-Test) ermöglicht eine schnellere (3–7 Tage) und realitätsnähere Beurteilung der biologischen Abbaubarkeit von Industrieabwässern als der etablierte Zahn-Wellens-Test. Er liefert robuste, mit Praxisanlagen vergleichbare Ergebnisse, erkennt Hemmungen von Nitrifikation und Kohlenstoffabbau und dient als Grundlage für Entscheidungen zur Einleitung oder Vorbehandlung industrieller Abwässer.	Schlussbericht Entwicklung eines reproduzierbaren und zeiteffizienten Ab-bautests für Industrieabwasser Artikel Aqua & Gas 4/ 2023 Alternativer inhärenter Abbautest für Industrieabwasser Webinar 7.11.2023 und Veröffentlichung der Aufnahme des Webinars auf der Webseite des VSA: Webinar «AIA und ABIScreen – Neue Tools für die Charakterisierung von Industrieabwasser» | 07.11.2023 – Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute
Biotests zur Einschätzung der Belastung von Industrieabwasser mit Schadstoffen: Eine Übersichtsstudie der FHNW zeigt, dass Biotests grundsätzlich eine wichtige Ergänzung zur chemischen Analytik darstellen, um Industrieabwässer mit unbekannter oder komplexer Zusammensetzung auf ökotoxisches Potenzial zu prüfen. Durch die Kombination von Abbau- und Biotests lassen sich problematische, nicht abbaubare Stoffrückstände identifizieren und bis zur Quelle zurückverfolgen. Für eine breite Anwendung in der Schweiz fehlen jedoch noch konkrete Vorgehensempfehlungen und Interpretationshilfen, weshalb neue Tools wie ABIScreen entwickelt wurden.	Schlussbericht Einsatz von Biotests zur Beurteilung von Industrieabwasser Artikel Aqua & Gas 4 / 2023 Biotest und Industrie Webinar 7.11.2023 und Veröffentlichung der Aufnahme des Webinars auf der Webseite des VSA: Webinar «AIA und ABIScreen – Neue Tools für die Charakterisierung von Industrieabwasser» | 07.11.2023 – Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute
Die von der FHNW entwickelte Methode "ABIScreen" kombiniert einen Abbautest mit einer Biotestbatterie, um Industrieabwässer systematisch auf nicht biologisch abbaubare und potenziell toxische Substanzen zu prüfen. Die Methode identifiziert problematische Abwasserströme bereits vor der Einleitung in die ARA und ermöglicht so gezielte Prozessanpassungen an der Quelle. Ein breiterer Einsatz soll nun helfen, Toxizitätsschwellenwerte festzulegen und ein schweizweites Vorgehenskonzept zu etablieren.	Schlussbericht Charakterisierung von Industrieabwässer durch den Einsatz von Abbautests und Biotests Artikel Aqua & Gas 4 / 2023 ABIScreen - Kennen Sie Ihr Abwasser? Webinar 7.11.2023 und Veröffentlichung der Aufnahme des Webinars auf der Webseite des VSA: Webinar «AIA und ABIScreen – Neue Tools für die Charakterisierung von Industrieabwasser» | 07.11.2023 – Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute
Online-Toxizitätsüberwachung für Industrieabwasser: Der praktische Einsatz einer Online-Toxizitätsüberwachung für Industrieabwasserzuflüsse in kommunale ARA wurde geprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass geeignete Systeme in der Lage sind, akute toxische Belastungen frühzeitig zu erkennen und so eine schnelle Reaktion zu ermöglichen. Für eine flächendeckende Einführung sind jedoch klare Schwellenwerte, technische Standardisierung und betriebliche Einbindung erforderlich.	Schlussbericht Prüfung einer Online-Toxizitätsüberwachung von Zuflüssen aus In-dustrieabwasser auf kommunale ARA für die Praxis

Zugehörige Dokumente

• WR X 21 (2023) Micropollutant concentration fluctuations in combined sewer overflows require short sampling intervals [PDF] 2'323 kB
• WR 278 (2025) Realistic exposure scenarios in combined sewer overflows: how temporal resolution and selection of micropollutants impact risk assessment [PDF] 7'192 kB
• WR 279 (2025) Source-specific dynamics of organic micropollutants in combined sewer overflows [PDF] 5'571 kB
• Artikel Aqua & Gas 3 / 2024 Abwaser aus der Formulierung von Arzneimitteln [PDF] 10'082 kB
• Masterthesis Roland Ratschiller [PDF] 5'850 kB
• 240313_Schlussbericht_Weiterentwicklung_ARA_BAFU.pdf [PDF] 5'319 kB
• Schlussbericht Entwicklung eines reproduzierbaren und zeiteffizienten Ab-bautests für Industrieabwasser [PDF] 1'346 kB
• Artikel Aqua & Gas 4/ 2023 Alternativer inhärenter Abbautest für Industrieabwasser [PDF] 1'056 kB
• Schlussbericht Einsatz von Biotests zur Beurteilung von Industrieabwasser [PDF] 2'489 kB
• Artikel Aqua & Gas 4 / 2023 Biotest und Industrie [PDF] 1'099 kB
• Schlussbericht Charakterisierung von Industrieabwässer durch den Einsatz von Abbautests und Biotests [PDF] 665 kB
• Artikel Aqua & Gas 4 / 2023 ABIScreen - Kennen Sie Ihr Abwasser? [PDF] 1'412 kB
• Schlussbericht Prüfung einer Online-Toxizitätsüberwachung von Zuflüssen aus In-dustrieabwasser auf kommunale ARA für die Praxis [PDF] 1'651 kB