Elimination von Spurenstoffen aus Abwasser

Hintergrund: Vorkommen und Verbreitung von Spurenstoffen

Die Anforderungen an eine zeitgemäße Abwasserbehandlung in Deutschland nehmen aufgrund des gestiegenen Umweltbewusstseins und der verbesserten Abwasseranalytik stetig zu. Eine Verringerung der Konzentration an anthropogenen Spurenstoffen im Kläranlagenablauf ist derzeit in vielen Ländern in der Diskussion bzw. bereits in der großtechnischen Umsetzung (insbesondere in den Bundesländern NRW und Baden-Württemberg). Spurenstoffe (z.B. Arzneimittel, Pflanzenschutzmittel, Industriechemikalien) sind größtenteils organische Stoffe, die im µg/l-Bereich in Gewässern nachweisbar sind und bereits in geringen Konzentrationen Auswirkungen auf die Umwelt haben.

Um diesen aktuellen Herausforderungen der Abwasserreinigung zu begegnen, hat die Hochschule Darmstadt in Zusammenarbeit mit der Mann+Hummel Water & Fluid Solutions GmbH das PAK/UF-Verfahren, bestehend aus einer Adsorption mittels Pulveraktivkohle (PAK) und einer Ultrafiltrationsmembran (UF) entwickelt. Das System wird seit September 2022 nun auch auf der Kläranlage Mainspitze erprobt.

Prozessbeschreibung

Das PAK/UF-Verfahren bietet als nachgeschaltetes Verfahren zur weitergehenden Abwasserreinigung, die Möglichkeiten durch die adsorptive Wirkung der PAK Spurenstoffe sowie Feststoffe und Bakterien durch die physikalische Barriere der Ultrafiltrationsmembran aus dem Abwasser zu eliminieren. Zusätzlich kann optional durch Dosierung von Fällmittel (FM) eine weitergehende Elimination von Phosphor (P) ermöglicht werden. Das vorgereinigte Abwasser aus der Nachklärung dient dem Verfahren als Zulauf und wird im freien Gefälle oder mittels Feedpumpe in den Kontaktreaktor befördert, in dem sich das getauchte UF-Modul befindet. Dort wird dem Prozess PAK zur Spurenstoffelimination dosiert.

Um die Leistungsfähigkeit der Membran zu erhalten und um Verblockungen vorzubeugen wird mit der unter dem Modul angeordneten Belüftungseinrichtung eine Crossflow-Strömung erzeugt und die Membran in Zyklen betrieben. Die Betriebszyklen bestehen aus Filtrations-, Rückspül- und Pausen-Phasen zur Relaxation der Membranen. Bevor das gereinigte Abwasser im freien Gefälle ablaufen kann, wird es mit einer Pumpe in den Permeatbehälter befördert, welcher der Anlage als Puffer für Rückspülungen und chemische Reinigungen dient. Die halbtechnische Versuchsanlage soll bis August 2023 betrieben werden.

Projekt- und Kooperationspartner

Das Projekt wird von der Abwasser- und Servicebetrieb Mainspitze (ASM) finanziert.

Weitere Kooperationspartner sind die Mann+Hummel Water & Fluid Solutions GmbH und das Ingenieurbüro Dr. K. Seiler.

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