F&E-Projekte zur Abwasserbeseitigung

Neuere Forschungsergebnisse bestätigen, dass kommunale Kläranlagen zwar viele Mikroschadstoffe aus dem Abwasser eliminieren können, die konventionellen Verfahren aber keine ausreichende Barriere für einige dieser Stoffe darstellen. Um den Rückhalt dieser Schadstoffe dennoch zu erreichen, ist eine Erweiterung der kommunalen Kläranlagen durch eine zusätzliche Eliminationsstufe erforderlich. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass hierzu insbesondere Ozonung und Aktivkohleadsorption geeignet sind. Die großtechnische Umsetzung dieser Technologien als sogenannte 4. Reinigungsstufe erfolgt derzeit an ausgesuchten Stellen mit finanzieller Förderung des Landes NRW. Hierbei zeigt sich, dass neben wichtigen ungelösten technischen Fragestellungen die Wirtschaftlichkeit der Umsetzung im Vordergrund steht und zunehmend diskutiert wird. Eine Kosten-Nutzen-Optimierung der Verfahrenstechnik und eine Verbesserung der Reinigungsleistung würde daher einen entscheidenden Beitrag für eine umfassendere Umsetzung der 4. Reinigungsstufe liefern.

Genau dies ist das Ziel des Projekts „Optimierter Einsatz von Pulveraktivkohle und Ultrafiltration als 4. Reinigungsstufe (UF/PAK 4.0)“. Die Reinigungsleistung von Kläranlagen soll durch eine hybride Prozesskombination hinsichtlich Mikroverunreinigungen und weiterer relevanter Parameter optimiert werden. Es sollen Synergien bei der Zusammenschaltung von Prozessen ausgenutzt werden, die es erlauben, den Gesamtprozess bei mindestens gleicher Leistungsfähigkeit wirtschaftlich günstiger zu gestalten.

Realisiert werden soll dies durch eine Pulveraktivkohle (PAK)-Adsorptionsstufe mit nachgeschalteter Ultrafiltrationsanlage zur Partikelseparation. Vorteil dieser Verfahrenskombination ist eine effizientere Mikroschadstoffelimination, gegeben durch die Möglichkeit, deutlich feiner vermahlene PAK verwenden zu können. Eine derartige PAK weist günstigere Eigenschaften in Bezug auf die Kinetik auf. Dadurch kann auf zusätzliche Behälter zur Erhöhung der Aufenthaltszeit der PAK verzichtet werden. Trotz ihrer Feinheit werden die Aktivkohlepartikel durch die folgende Membranfiltration vollständig entfernt und damit nicht der aquatischen Umwelt zugeführt. Beim Einsatz von Ultrafiltrationsmembranen kann zudem eine gleichzeitige Hygienisierung des gereinigten Abwassers in Bezug auf mikrobiologische Parameter und ggf. im Wasser befindlicher Mikroplastikpartikel erfolgen. Durch die Dosierung einer geringen Menge Flockungsmittel in den Zulauf der 4. Stufe kann zusätzlich die Phosphatelimination gezielt gesteigert werden.

Im Projekt UF/PAK 4.0 wird mittels Laboruntersuchungen und einer halbtechnischen Pilotierung die technologische Machbarkeit dieser hybriden Verfahrenskombination untersucht. Die ermittelten Daten werden außerdem verwendet, die Wirtschaftlichkeit einer Großanlage darzustellen. UF/PAK 4.0 dient damit der Weiterentwicklung des Stands der Technik im Bereich der Abwasserbehandlung und trägt maßgeblich dazu bei, die Qualität des gereinigten Abwassers und damit die Gewässerqualität nachhaltig zu verbessern.

Die Laborversuche im kleintechnischen Maßstab dienen dazu, wesentliche Rahmenbedingungen für die geplanten halbtechnischen Versuche zu ermitteln, um dadurch den Umfang der folgenden Pilotversuche auf ein Mindestmaß reduzieren zu können. Die Pilotversuche werden im Technikum der Emschergenossenschaft unter Verwendung einer PAK-UF-Pilotanlage durchgeführt. Dadurch können die Versuche unter realen Bedingungen mit gereinigtem kommunalem Abwasser durchgeführt werden, um eine möglichst hohe technische Vergleichbarkeit mit existierenden Anlagen zu gewährleisten. Zuletzt werden im Upscaling die bauliche Umsetzbarkeit, die Wirtschaftlichkeit inklusive der Investitions- und Betriebskosten  einer großtechnischen Umsetzung ermittelt.

Ansprechpartner

• Prof. Dr.-Ing. Stefan Panglisch, stefan.panglisch(at)uni-due.de
• Grit Hoffmann, grit.hoffmann(at)uni-due.de
• Universität Duisburg-Essen
  Fakultät für Ingenieurwissenschaften
  Lehrstuhl Mechanische Verfahrenstechnik/ Wassertechnik

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• Projektsteckbrief
• Kurzbericht
• Abschlussbericht