Ergebnisse der Studie

Grundsätzlich in Frage kommende Technologien

  • Für eine gezielte Reduktion von Mikroverunreinigungen ist der konventionelle Kläranlagenprozess nicht ausreichend. Für einige Spurenstoffe kann jedoch durch die biologische Abwasserreinigung mit einem höheren Schlammalter eine höhere Eliminationsrate erzielt werden.
  • Grundsätzlich können mit den, der konventionellen Abwasserreinigung nachgeschalteten, Verfahren der Nanofiltration (NF), der Umkehrosmose (UO), der Adsorption mittels Pulveraktivkohle (PAK) oder granulierter Aktivkohle (GAK) und der Ozonierung Mikroverunreinigungen ausreichend reduziert werden.
  • Für den praktischen Einsatz scheiden die NF und die UO allerdings aufgrund ihrer im Vergleich hohen Kosten und der ungelösten Entsorgungsproblematik der Filtrate aus.
  • Die Mikrofiltration, wie sie z.B. beim Membranbelebungsverfahren eingesetzt wird, weist ein unzureichendes Rückhaltevermögen für Spurenstoffe auf.

Elimination von Spurenstoffen mit Ozon

  • Ozon (O3) ist ein starkes Oxidationsmittel. Durch Einbringen von Ozon in den Abwasserstrom lassen sich organische sowie anorganische Abwasserinhaltsstoffe in kleinere Verbindungen transformieren oder im Idealfall mineralisieren.
  • Die Ozonierungsstufe befindet sich in Anschluss an die konventionelle Abwasserreinigung und besteht im Wesentlichen aus einem Kontaktreaktor und dem Ozongenerator. Zum Abbau der entstehenden Transformationsprodukte wird üblicherweise eine biologische Stufe (z.B. biologisch aktiver Sandfilter) nachgeschaltet.
  • Für eine 80% Verminderung sind Konzentrationen von etwa 2-5g O3/m3 notwendig.
  • Der in verschiedenen Literaturstellen angegebene Energiebedarf für eine Ozonierung liegt im Be-reich von etwa 0,1 bis 0,3 kWh/m³ (z.T. inklusive nachgeschalteter biologischer Stufe).
  • Die in der ausgewerteten Literatur angegebenen spezifischen Kosten schwanken aufgrund unterschiedlicher Berechnungsannahmen (mit und ohne Sandfilter) stark und liegen im Bereich von 0,02€/m3 und 0,2€/m3.
  • Großtechnische Erfahrungen mit dem Betrieb einer Ozonierung zur Spurenstoffelimination liegen bisher nur in geringem Umfang vor.

Aktivkohleverfahren

  • Beim Aktivkohleverfahren erfolgt die Elimination von Spurenstoffen durch die Adsorption an Aktivkohle. Die Verwendung kann granuliert oder pulverförmig erfolgen.
  • Bei Verfahren mit PAK wird i.d.R. die Aktivkohle dem gereinigten Abwasser zugemischt. Die nachgeschaltete Adsorptionsstufe bei einer PAK Anlage besteht aus einem Kontaktreaktor, dem ein Sedimentationsbecken und eine Sandfiltration zur Abtrennung der Aktivkohle nachgeschaltet sind.
  • Betriebserfahrungen zeigen, dass mit einer PAK Dosis von 12-15mg/l im Durchschnitt eine Elimination von über 80% erzielt werden kann.
  • Der in verschiedenen Literaturstellen angegebene Energiebedarf für eine Aktivkohle-Adsorption liegt etwa im Bereich von etwa 0,01 bis 0,06 kWh/m3.
  • Die in der ausgewertete Literatur angegebenen spezifischen Kosten schwanken aufgrund unterschiedlicher Berechnungsannahmen (z.B. Kläranlagengröße) stark und liegen im Bereich von 0,02€/m3 und 0,35€/m3.
  • Insbesondere in Baden Württemberg wurden, v.a. im Einzugsgebiet des Bodensees, bereits einige Anlagen mit nachgeschalteten PAK-Stufen umgesetzt und betrieben.

Empfehlungen zur Verfahrenswahl

  • Grundsätzlich befinden sich die Kosten für die Adsorptionsverfahren und die für eine Ozonierung in einer vergleichbaren Größenordnung. Die Vorgabe einer generellen Vorzugslösung für die technische Realisierung einer 4. Reinigungsstufe ist nicht sinnvoll. Vielmehr ist das geeignetste und wirtschaftlichste Verfahren im Einzelfall zu bestimmen. Insbesondere ist zu prüfen inwieweit z.B. nutzbare Verfahrensstufen auf der Anlage vorhanden sind. (z.B. Sandfilter oder nicht benötigte Beckenvolumina).
  • Unter Berücksichtigung von Wirtschaftlichkeit und Machbarkeit werden von der Uni BW folgende Stufen empfohlen:
    • Adsorptionsstufe mit PAK Dosierung
    • Adsorptionsstufe mit GAK Filtration
    • Ozonierung mit nachgeschalteter biologischer Stufe / GAK Filtration (ggf. bei Pilotanlage)