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Sicherung des Wasserwerks Johannisthal

Nutzungsgeschichte

Bildvergrößerung: Betriebsgebäude des Wasserwerks Johannisthal
Betriebsgebäude des Wasserwerks Johannisthal
Bild: BWB

Die Wasserläufe Spree und Dahme sowie der Britzer Zweigkanal und der Teltowkanal umrahmen das Einzugsgebiet des Wasserwerkes Johannisthal. Im Jahre 1901 wurde das Wasserwerk mit 26 Förderbrunnen und zwei Heberleitungen schrittweise in Betrieb genommen. In den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts waren weit als 100 Förderbrunnen, primär Heberleitungsbrunnen in Betrieb. Für das Wasserwerk wurde ein Grundwasservorrat (Q365) von 65.000 m³ pro Tag bilanziert. Diese Wassermenge ist ausreichend, um über 300.000 Einwohner Berlins mit Trinkwasser zu versorgen. Auf Grund sinkenden Wasserbedarfs verringerte sich die Grundwasserförderung der Wasserwerksgalerien in den Nachwendejahren deutlich.

2001 wurde die Trinkwassergewinnung vorübergehend eingestellt. Der Zeitpunkt der Wiederaufnahme der Trinkwassergewinnung ist gegenwärtig nicht vorhersehbar. Bis zum Wasserwerksneubau, einschließlich der technischen Infrastruktur (Brunnen, Leitungen) erfolgt die Grundwasserförderung unter der Zielsetzung der Altlastensanierung und der Gewährleistung eines umwelt- und siedlungsverträglichen Grundwasserstandes.

Dabei werden ca. 25.000 m³ Grundwasser pro Tag durch ca. 18 eigenbewirtschaftete Brunnen sowie 7 Abwehrbrunnen gefördert und das gereinigte Wasser in die Vorflut abgeleitet (Stand 2019). Gesetzliche Grundlage hierfür ist das Wasserhaushaltsgesetz, das Bundes-Bodenschutzgesetz und die “Grundwassersteuerungsverordnung” des Landes Berlin.

Schadenssituation

Im Einzugsgebiet des Wasserwerks stellen im Wesentlichen die Einträge von Arsen, Cyaniden sowie LCKW aus Altlastengrundstücken und Pflanzenschutzmitteln aus dem Uferfiltrat des Teltowkanals eine akute Gefahr für die Rohwassergüte der Förderbrunnen dar. Erstmals wurde 1991 im Reinwasser des Wasserwerks eine erhebliche Verunreinigung mit LCKW festgestellt.

Bildvergrößerung: Standort des Wasserwerks Johannisthal, anströmende Schadstofffahnen aus Altlasten-Standorten und Abwehrbrunnen zur Fahnensanierung
Standort des Wasserwerks Johannisthal, anströmende Schadstofffahnen aus Altlasten-Standorten und Abwehrbrunnen zur Fahnensanierung
Bild: SenUVK
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Standort des Wasserwerks Johannisthal, anströmende Schadstofffahnen aus Altlasten-Standorten und Abwehrbrunnen zur Fahnensanierung
Bild: SenUVK

Der Schadstofftransfer zur Fördergalerie “Neue Königsheide” (NKH) erfolgt ausgehend von einem Standort ehemaliger Farbenproduktion sowie einem Standort zur Herstellung technischer Gase. Die Belastungen erstrecken sich im Hauptgrundwasserleiter über eine Mächtigkeit von mehr als 30 m. Quelle für die Schadstofffahne zum nördlichen Teil der Galerie „Alte Königsheide“ (AKH) sind primär Betriebe der metallverarbeitenden Industrie. Nutzungstypisch gelangten chlorierte Kohlenwasserstoffe ins Grundwasser und strömten den Förderbrunnen lateral zu. Der östliche Anstrom zum Wasserwerk Johannisthal ist ebenfalls durch das Auftreten chlorierter Lösemittelverbindungen im Grundwasserleiter geprägt. Verantwortlich für die LCKW-Einträge sind 3 Hauptemittenten des Motoren- und Kühlaggregatebaus, der Medizintechnik und ein Bahnreparaturwerk. Das östliche Transfergebiet weist das mit Abstand höchste Schadstoffpotential aus. Das in der horizontalen Ausdehnung deutlich größere kontaminierte Transfergebiet weist in Wasserwerksnähe fast ausschließlich die biotischen Abbauprodukte cis-1,2-Dichlorethen und Vinylchlorid auf. Der Teltowkanal ist hydraulisch an den genutzten Aquifer des Wasserwerks angebunden. Im Sediment lagernde Organochlorpestizideund ihre Metabolite wurden sukzessive mit dem Uferfiltrat in Richtung der Teltowkanalgalerie transportiert. Westlich des Wasserwerkes, ca. 300 m südlich des Zusammenflusses von Teltowkanal und Britzer Zweigkanal befindet sich ein LCKW-Schaden (Bodenfilter, BAB 113), der sich jedoch nur mit geringen Konzentrationen an VC dem Transfergebiet des Wasserwerkes mitteilt.

Seit 1993 werden am Standort seitens der für die Umwelt zuständigen Senatsverwaltung Gefahrenabwehrmaßnahmen durchgeführt mit dem Ziel der Minimierung der Schadstoffpotentiale, die sich im direkten Anstrom auf das Wasserwerk Johannisthal befinden.

Gefahrenabwehr- und Sanierungsmaßnahmen

Grundwasserreinigungsanlage 1
Reinigungsanlage 1 für Grundwasser
Bild: IUP

1991 stellte die Galerie “Alte Königsheide” (ca. 30 Förderbrunnen) die Rohwasserförderung zur Trinkwassergewinnung ein. Abwehrbrunnen wurden daraufhin in der Alten Königsheide Süd errichtet und fördern seit 1993 das kontaminierte Grundwasser, das in der neu errichteten Grundwasserreinigungsanlage (GWRA) 1 über zwei Stripkolonnen gereinigt wird. Die Prozessluft wird über Luftaktivkohlefilter und seit 2006 nach der 1. Stripkolonne aufgrund hoher Gehalte an Vinylchlorid zusätzlich durch eine katalytische Oxidationsstufe gereinigt. Seit dem 3. Quartal 2018 wird die VC haltige Abluft über eine neu in Betrieb genommenen UV-Oxidationsanlage gereinigt. Die Reinigungszielwerte Wasser konnten stets eingehalten werden. Das Förderregime wurde im Laufe der Jahre mehrfach dem Schadstoffanstrom angepasst. Die maximale Durchsatzleistung der GWRA 1 betrug zu Beginn der Grundwassersanierungsmaßnahme ca. 250 m³/h. Seit dem 4. Quartal 2018 fördern insgesamt 4 Abwehrbrunnen ca. 145 m³/h Grundwasser. Die Quellensanierung und die Grundstückssicherung im östlichen Wasserwerksanstrom erfolgte bzw. erfolgt durch den Betrieb von 5 Grundwasser- und 7 Bodenluftreinigungsanlagen auf den drei Eintragsgrundstücken. Seit Dezember 2008 wird zusätzlich im Transferbereich des Bahnbetriebswerkes in Richtung des Wasserwerkes eine weitere Grundwasserreinigungsanlage betrieben. Die Betreiberpflichten obliegen seit 01/2009 der DB AG als einer der Hauptschadensverursacher mit einem Eigenanteil der Kosten von 95 % für die Gefahrenabwehrmaßnahmen. Seit dem Jahr 2014 finanziert die DB AG zu 100% die Kosten für Maßnahmen der Gefahrenabwehr.

Grundwasserreinigungsanlage 2
Reinigungsanlage 2 für Grundwasser
Bild: IUP

Nach erfolgreicher Reinigung des nördlichen Wasserwerksanstroms der Galerie Alte Königsheide Nord im Zeitraum 1995 bis 1999 und der Teildekontamination der Eintragsherde konnte die GWRA 2 im Jahre 2000 zum Schutz der nördlichen Teltowkanalgalerie umgesetzt werden. Hierzu wurden zwei neue Abwehrbrunnen errichtet und an die Anlage angeschlossen. Aufgrund der sich reduzierenden Schadstoffsituation reinigte die GWRA 2 bis 2013 noch ca. 80 m³/h Grundwasser und wurde dann im Januar 2014 vollständig außer Betrieb genommen.

Die Trinkwassergewinnung im nördlichen Abschnitt der Fördergalerie “Neue Königsheide” ist seit 1995 durch die GWRA 3 gesichert. Die GWRA 3 besteht aus Reinigungsstufen zur Reinigung von Cyaniden, LCKW und Arsen und hat einen Durchsatz von max. 200 m³/h. Auf Grund veränderter Schadstoffzusammensetzung im Zulauf der GWRA 3 wurde die Verfahrenstechnik der GWRA 3 optimiert und seit 2012 nur noch mit einer Reinigungsstufe (Sandfiltern mit Gebläse) betrieben. Derzeit fördern drei Abwehrbrunnen in der Neuen Königsheide Nord insgesamt ca. 150 m³/h kontaminiertes Grundwasser (Stand 2018). Zusätzlich zur Fassung der Schadstofffahne in Richtung Wasserwerk Johannisthal erfolgt die Quellensanierung sowie Grundstückssicherung im nördlichen Wasserwerksanstrom. Dabei wird das Grundwasser aus zurzeit 19 aktiven Sanierungsbrunnen in einer Grundwasserreinigungsanlage gereinigt. Im Jahr 2019 ist eine Optimierung der hydraulischen Sicherung im 1. und 2. GWL vorgesehen.

Als Planungsgrundlage für die Gesamtsicherung des Wasserwerkes Johannisthal wurde in den Jahren 1993/94 der Aufbau eines ortdiskreten dreidimensionalen Mengen- / Beschaffenheitssimulationsmodells gemeinsam mit den Berliner Wasserbetrieben beschlossen. Dieses Modell wurde kontinuierlich aktualisiert und die beschriebenen Sicherungsmaßnahmen angepasst. Im Zeitraum von 1994 bis 2002/2004 wurde als unterstützende Maßnahme das gereinigte Grundwasser aus den drei GWRA auf einer Fläche von 25.000 m² in der Königsheide reinfiltriert. Die Reinfiltration war integraler Bestandteil des umfassenden hydraulischen Sicherungskonzeptes des Wasserwerkes. Seit dem Jahr 2010 werden die Sicherungs- und Sanierungsmaßnahmen zusätzlich durch ein Stofftransportmodell modifiziert.

Grundwasserreinigungsanlage 3
Reinigungsanlage 3 für Grundwasser
Bild: IUP

Die Schadstoffverteilung im Einzugsgebiet wird mittels halbjährlicher Monitoringkampagnen auf Basis eines engmaschigen Messstellennetzes überwacht. In Verbindung mit der Herausnahme des Wasserwerkes aus der Trinkwasserversorgung waren Optimierungen der bestehenden Sicherungsstrategie erforderlich. Diese beinhaltete die Beendigung der Infiltration des Reinwassers der GWRA 1 und 3 in den Versickerungsbecken, um die Fließgeschwindigkeiten im Anstrom weiter zu erhöhen. Außerdem wurden zwei neue Abwehrbrunnen im Bereich des nördlichen Anstroms der Fördergalerie “Neue Königsheide” errichtet und das Förderregime der Abwehrbrunnen angepasst.

Zur weiteren Entlastung der Schadstoffsituation durch LCKW im westlichen Einzugsgebiet des Wasserwerkes wird seit 2010 eine weitere Grundwasserreinigungsanlage im Bereich der Bundesautobahn BAB 113 (Bodenfilter) mit einem Durchsatz von ca. 20 m3/h betrieben. Über 4 aktive Entnahmebrunnen und 5 Infiltrationsbrunnen mit kombinierter Einleitmöglichkeit in eine Rigole bzw. in den Teltowkanal wird das hydraulische Sanierungskonzept umgesetzt.

Im gesamten Sicherungszeitraum (1993 bis 2018) reinigten die Grundwasserreinigungsanlagen bisher ca. 130 Mio. m³ kontaminiertes Grundwasser. Dabei konnten ca. 7.000 kg LCKW, 750 kg Cyanide und 344 kg Arsen entfernt werden. Die Weiterführung der Maßnahmen zur Sicherung der Trinkwasserressourcen ist weiterhin notwendig.

Das Schadstoffpotential im Sediment des Teltowkanals konnte durch eine Entschlammung in den Jahren 1993 bis 1999 dauerhaft um > 99% reduziert werden. Es wurden etwa 150.000 m³ pestizidhaltiger Schlamm entsorgt. Seitdem dienen gezielte Pestiziduntersuchungen des Teltowkanalwassers und des Uferfiltrates bis hin zu den Förderbrunnen der Teltowkanalgalerie einerseits der Erfolgskontrolle der Entschlammung und zur Bewertung des Restpotentials anderseits der Erarbeitung von Prognosen durch ein Stofftransportmodell zum Schadstoffabbau und Stoffausbreitung im Grundwasserleiter. Auch Forschungsvorhaben mit universitären Einrichtungen zum biotischen Schadstoffabbau dieser Stoffverbindungen wurden durchgeführt.

Bildvergrößerung: Standort des Wasserwerks Johannisthal, Sicherung der anströmenden Schadstofffahnen aus Altlasten-Standorten und Abwehrbrunnen zur Fahnensanierung mit 2 GWRA; Stand: 2015 und Folgejahre
Standort des Wasserwerks Johannisthal, Sicherung der anströmenden Schadstofffahnen aus Altlasten-Standorten und Abwehrbrunnen zur Fahnensanierung mit 2 GWRA; Stand: 2015 und Folgejahre

Kosten

Für die Sicherungsmaßnahmen direkt am Wasserwerk Johannisthal wurden im Zeitraum von 1994 bis 2018 ca. 18,0 Mio. € aufgewendet. Hinzu kamen Kosten in Höhe von 11,2 Mio. € für die Beseitigung kontaminierter Gewässersedimente im Teltowkanal. Für die Sicherungsmaßnahmen am Wasserwerk (u.a. Betrieb der GWRA 3 und Sicherungsbrunnen, Brunnenregenerierungsarbeiten, Ingenieur- und Analytikleistungen) werden gegenwärtig etwa 250.000 € pro Jahr veranschlagt (Stand 2018).

Zur Gewährleistung der Gefahrenabwehrmaßnahmen wurden von 2014 bis 2017 jährlich je fünf neue Brunnen als Ersatz der Altbrunnen der Fördergalerie Neue Königsheide errichtet. Die Errichtung der Ersatzbrunnen war notwendig, da die Ergiebigkeit der Altbrunnen deutlich sank. Für die erfolgreiche Fahnensanierung durch die Grundwasserreinigungsanlagen sowie die Minimierung der Schadstoffpotentiale im direkten Anstrom auf das Wasserwerk Johannisthal ist es notwendig, die Förderbrunnen der Neuen Königsheide entsprechend der modellierten Förderraten zu betreiben. Für den Neubau der insgesamt 14 Ersatzbrunnen der Fördergalerie Neue Königsheide und eines neuen Abwehrbrunnens im Bereich der GWRA 3 wurden insgesamt ca. 1,1 Mio. € (Brutto) finanziert.

Zukünftige Nutzung

Die gegenwärtige Funktion des Wasserwerks Johannisthal und seiner Fördergalerien ist die Gewährleistung der Altlastensanierung und damit einhergehend die Einhaltung eines umwelt- und siedlungsverträglichen Grundwasserstandes. Weiterhin weist das Wasserversorgungskonzept für Berlin und das von den Berliner Wasserbetrieben versorgte Umland das Wasserwerk Johannisthal als Standort der Trinkwasserversorgung aus. Dieses Konzept wurde vom Senat und den Berliner Wasserbetrieben (BWB) im Jahr 2008 einvernehmlich verabschiedet.

Der Betrieb und die Laufzeit der Grundwasserreinigungsanlagen am Wasserwerk sind abhängig vom Sanierungs- und Sicherungserfolg auf den Einzelgrundstücken und in den großflächigen Transfergebieten.