Elimination von Spurenstoffen

Mit der hier betrachteten modularen Systemlösung kann flexibel auf stark schwankende Abwassermengen und Zusammensetzungen reagiert werden. Kläranlagen erreichen damit das gleiche oder ein besseres Reinigungsergebnis mit geringerem Aufwand und zu reduzierten Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichen Ozonanlagen.

Kommunalabwasserrichtlinie

Voraussichtlich im Herbst 2024 wird die Neufassung der Richtlinie für alle EU-Mitgliedstaaten in Kraft treten. Im vorliegenden Beitrag wird der daraus resultierende Handlungsbedarf für Kläranlagenbetreiber in Deutschland hinsichtlich der Viertbehandlung von Abwasser erörtert. Artikel 8 der Richtlinie definiert die Anforderungen zur Elimination von Spurenstoffen bis zum Jahr 2045 für Kläranlagen der Größen- klasse 5 (über 150.000 Einwohner; bundesweit rund 240 Kläranlagen) sowie für Kläranlagen kleinerer Gemeinden, welche in sensitive Gewässer einleiten.

Spurenstoffe im Abwasser

Zu den anthropogenen Spurenstoffen, auch als Mikroverunreinigungen oder Mikroschadstoffe bezeichnet, zählen Arznei-, Pflanzenschutz- und Reinigungsmittel, Kosmetikprodukte sowie Industriechemikalien. In den meisten Kläranlagen werden diese Spurenstoffe zurzeit noch nicht oder nicht vollständig abgebaut und zurückgehalten. Auch wenn die human- und ökotoxikologische Wirkung einzelner Stoffe in Studien bereits untersucht wurde, ist bisher noch sehr wenig bekannt, welche Auswirkungen der „Cocktail“ verschiedener Stoffe im Wasser haben könnte. Die Richtlinie hat jetzt 12 Leitsubstanzen als Richtwert festgelegt. Demzufolge müssen bei der Abwasserbehandlung mindestens sechs der aufgeführten Subs- tanzen um mindestens 80 Prozent reduziert werden. Exemplarisch seien hier das Schmerzmittel Diclofenac und das Korrosionsschutzmittel Benzotriazol genannt.

Deutliche Verringerung der Kontaktzeiten

Bisher sind für eine wirksame Elimination von Spurenstoffen bei maximalem Durchfluss Kontaktzeiten von 20 bis 30 Minuten üblich. Das erfordert große Kontaktbehälter aus Beton und Stahl, die hohen Baukosten verursachen und erheblichen Platz benötigen. Das Pilotprojekt in einer luxemburgischen Kläranlage mit dem modularen System hingegen liefert positive Ergebnisse trotz deutlich geringeren Kontaktzeiten. Dabei ist die Zusammensetzung des Abwassers aufgrund der unterschiedlichen Quellen (privat und industriell) eine enorme Herausforderung, da es organisch und chemisch mit hohen Bromidkonzentrationen belastet ist.

Entscheidend für die Eliminationsleistung ist die Kombination aus effizienter Einmischung und einer bedarfsgesteuerten Ozonerzeugung. Dies ermöglicht eine deutliche Reduktion der Kontaktzeit auf nur noch fünf Minuten ohne jegliche Einbußen bei der Reduktionsleistung.

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Positive Ergebnisse mit modularem System

Die Auswertungen der laufenden Pilotprojekte belegen die Effizienz von modularen Ozonanlagen als Viertbehandlung. Systeme, die Ozonung und Aktivkohle kombinieren, erreichen eine Abbaurate der Spurenstoffe von über 80 Prozent. Die im vorliegenden Praxisbeispiel eingesetzte Ozonanlage von ProMinent in Kombination mit einer effizienten Einmischung ermöglicht eine deutliche Verkürzung der Kontaktzeit. Das bedeutet eine deutliche Einsparung bei den Baukosten und letztlich auch der CO2-Emissionen.

Je nach Abwassermatrix und Anforderungen an die Reinigungsleistung kann das betrachtete System aufgrund der zu- und abschaltbaren Module jederzeit an Schwankungen flexibel angepasst werden. Dank der modularen Bauweise können bestehende Anlagen einfach erweitert, ausgetauscht oder nachgerüstet werden. Die kompakte Bauweise ermöglicht nachweislich bis zu 70 Prozent weniger Platz. Die genannten Vorteile führen somit zu einer signifikanten Minimierung der Investitions- und Betriebskosten.

Die Pilotanlage in Luxemburg zeigt zudem einen besonders positiven Nebeneffekt: Das eingeleitete Abwasser aus dem Industriegebiet enthält Bromid. Bei der Behandlung mit Ozon kann potenziell schädliches Bromat entstehen. Die bisherigen Ergebnisse zeigen jedoch, dass durch die gute Regelung der Ozonanlage in Verbindung mit dem Drallmischer zum Ozoneintrag und der vorliegenden Wassermatrix trotz der hohen Bromid-Konzentrationen die Bromat-Bildung vernachlässigt werden kann.