AOP Versuchsanlage für die Eliminierung von Mikroverunreinigungen in Kläranlagen
Mikroverunreinigungen durch Abwasseraufbereitung in Kläranlagen eliminieren
Anthropogene Spurenstoffe, die in Kläranlagen nicht vollständig abgebaut werden und in Gewässer gelangen, stehen immer mehr im Fokus der Öffentlichkeit, der Politik und Medien. Sind diese in geringen Konzentrationen vorkommende Substanzen einmal im Wasserkreislauf vorhanden, können sie nicht nur Oberflächengewässer, sondern auch andere Trinkwasserressourcen, wie z.B. Grundwässer, beeinträchtigen.
Der Nachweis diverser Mikroverunreinigungen im Ablauf der konventionellen kommunalen Abwasserbehandlung kann größtenteils auf den zunehmenden Verbrauch von Arzneimitteln, Pflegeprodukte, Hormone und Tenside zurückgeführt werden. Die toxikologische Wirksamkeit, beispielsweise von endokrin wirkenden Hormonen auf Wasserlebewesen, ist mittlerweile zweifelsfrei nachgewiesen.
In der EU regelt die Wasserrahmenrichtlinie die erforderliche Reduktion der Belastung mit gefährlichen und toxikologisch bedenklichen Schadstoffen in Oberflächengewässern.
Bisher sind Mikroverunreinigungen aus Pharmazeutika, Pflegeprodukten und Industriechemikalien noch nicht in der Liste der prioritären Stoffe vertreten.
Vorschläge für die jeweiligen Umweltqualitätsnormen werden bereits rege in den Gremien diskutiert.
So befindet sich beispielsweise das Schmerzmittel Diclofenac auf der sog. „Watch List“ und soll ggf. in den nächsten Jahren mit einem Grenzwert von 100 µg/l festgeschrieben werden.
Zweckverbände, Städte und Kommunen – vor allem in NRW- haben sich der Problematik angenommen und nutzen seit einigen Jahren das Förderprogramm des Landesumweltministeriums für Machbarkeitsstudien und Pilotversuche für die Erprobung folgender Verfahrenstechniken:
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Ozonung
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AOP (Advanced Oxidation Process)
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Einsatz von Aktivkohle
In Zusammenarbeit mit dem Schweizer Unternehmen Ozonia, dem Marktführer im Bereich der industriellen Ozontechnik, bieten wir Studien, Pilotversuche und Anlagenauslegung für die Ozon- und AOP-Anlagentechnik zur effektiven Abwasseraufbereitung an.
Der Schwerpunkt unserer aktuellen Aktivitäten liegt auf dem Mietbetrieb des 20“ AOP Containers, der über eine komplett ausgestattete Versuchsanlage für die variable Ozonung, UV-Bestrahlung und Wasserstoffperoxid-Dosierung zur oxidativen Abwasserbehandlung verfügt.
Der Container ist mit einem OZAT® Ozongenerator und autarker Sauerstoffversorgung zur Erzeugung von max. 50 g/h Ozon bei bis zu 12 Gew% Konzentration ausgestattet.
Zusätzlich verfügt die Anlage über ein Aquaray® LPHO UV System mit 60 W Strahlerleistung.
Kombiniert werden diese beiden Systeme mit einer Wasserstoffperoxid (H2O2) Dosieranlage und einer Dosieranlage zur pH-Wert-Einstellung.
Die Pilotanlage bietet die Möglichkeit, fünf verschiedene AOP Verfahren über unterschiedliche Reaktorsysteme zu erproben. Der Betrieb und die Messung aller wichtigen Prozessparameter – gelöstes Ozon,
UV-Transmission, H2O2-Konzentration, Redox und pH-Wert – erfolgt automatisch und wird auf der Anlagensteuerung übersichtlich visualisiert.
Sämtliche Betriebsdaten werden auf einem Industrie-PC gespeichert und können für die weitere Dokumentation auf Datenträger übertragen werden.
Der CSB Wert kann diskontinuierlich mittels vorhandenem CSB-Analysenset an diversen Probenahmestellen bestimmt werden. Die Wirkung des Oxidationsprozesses und der Zustand der Wasserqualität kann somit während des Behandlungsprozesses kontinuierlich überprüft werden.
Im chemischen Reaktor kann Wasserstoffperoxid über verschiedene Dosierstellen dem ozonhaltigen Wasser zugegeben werden, um eine effektive Ausbeute an Hydroxylradikalen zu gewährleisten.
Ozon und Hydroxylradikale sind sehr starke Oxidationsmittel, wirken im Wasser hochreaktiv und eliminieren sehr effektiv vorhandene Spurenstoffe bis unter der analytischen Nachweisgrenze.
Die beiden Reaktoranlagen sind für einen zu behandelnden Wasserdurchfluss von 30 – 1200 l/h ausgelegt.
Die Zufuhr aus einer im Container vorhandenen Tankvorlage lässt sich automatisch regeln.
Die auf den Durchfluss und der Verweilzeit des Wassers im Reaktor einzustellende Ozondosis liegt zwischen ca. 0,5 und 1500 mg/l. Eine Wasserstoffperoxid-Dosierung ist von ca. 1 – 5000 mg/l möglich.
Die UV-Bestrahlungsdosis in Abhängigkeit von UV-Transmission und Durchflussmenge des Wassers liegt zwischen ca. 300 und 2000 J/m2.
Die Kontaktzeiten für die Behandlung in beiden Reaktoren lassen sich somit je nach Prozessbedingungen zwischen ungefähr 1 und 60 Minuten einstellen.
Der klimatisierte 20“ Container verfügt über alle sicherheitstechnischen Einrichtungen für den automatischen Betrieb und die Überwachung der Prozessbedingungen. Betreiberseitig muss nur elektrischer Strom und das zu behandelnde Wasser angeschlossen werden.
Im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts wurde der Container vom Institut für Siedlungswasserwirtschaft ISA der RWTH Aachen ein Jahr erfolgreich auf der Versuchskläranlage Neuss betrieben.
Es wurde der Abbau von Mikroverunreinigungen im Kläranlagen-Ablauf untersucht und eindeutig nachgewiesen, dass die Oxidationsverfahren bestens für die Eliminierung von Arzneimittelrückständen und Industriechemikalien geeignet sind.
Aktuell wird die Containeranlage für die Ozonung des Ablaufwassers auf einer weiteren kommunalen Kläranlage in NRW eingesetzt. Im Versuchsprogramm wird vor allem die Wirkung verschiedener Ozon-Dosen und Kontaktzeiten auf die Abbaudynamik von Mikroverunreinigungen untersucht.
Eliminierung von Mikroverunreinigungen in der Wasseraufbereitung von Kläranlagen
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