Mikroschadstoffe in unserem Wasser








Seit einigen Jahren ist bekannt, dass es Stoffe in unseren Gewässern und Abwässern gibt, die während der Abwasserreinigung in der kommunalen Kläranlage lediglich geringfügig bis gar nicht entfernt werden können. Die Rede ist von anthropogenen Spurenstoffen oder Mikroschadstoffen.
Was sind Mikroschadstoffe?

Mikroschadstoffe sind synthetisch hergestellte, nicht natürliche Mikroverunreinigungen, welche in geringsten Konzentrationen von milliardstel (Nano) bis millionstel (Mikro) Gramm pro Liter gefunden werden. Zu ihnen gehören Substanzen wie Pharmazeutika, Pestizide, PFAS (PFC) sowie Mikroplastik.



Man unterscheidet die

Gesamtheit der organisch-chemischen Belastungen in gelöste und ungelöste oder nicht lösliche organisch-chemische Verbindungen

. Jede Verbindung hat in Wasser eine bestimmte Reaktionsart, wird entweder vollständig oder teilweise abgebaut, umgewandelt oder verlässt ungehindert z.B. die drei Reinigungsstufen einer Kläranlage und gelangt wieder ins Ökosystem.
Übersichtsgrafik über organisch-chemische Wasserverschmutzungen und die <br> Anwendungs- und Lösungsorientierte Herangehensweise von Wasser 3.0 im Bereich der verantwortungsbewussten Forschung

Mikroschadstoffe und Umweltrelevanz



Um eine qualifizierte Aussage über das

Verhalten dieser Verunreinigungen in der Umwelt und deren Umweltrelevanz

treffen zu können, betrachtet man neben den

chemischen und physikalischen auch die kombinierten umweltspezifischen Eigenschaften und ermittelt die (öko-)toxikologischen Einflüsse in Abhängigkeit der Umweltfaktoren (Persistenz, Abbaubarkeit, etc.).



Der

Verdünnungsfaktor senkt im Allgemeinen den (öko-)toxikologischen Einfluss,

die Stoffe gelten dann als vermindert (öko-)toxikologisch relevant. In den letzten Jahren werden jedoch vermehrt

Mikroschadstoffe im Wasserkreislauf

detektiert, von denen bekannt ist, dass sie das

Ökosystem nachhaltig stören

können.

Mikroschadstoffe und die vierte Reinigungsstufe in kommunalen Kläranlagen



Aufgrund der Tatsache, dass viele Mikroschadstoffe ungehindert die

drei Reinigungsstufen einer kommunalen Kläranlage passieren können, wird der Wunsch nach einer zusätzlichen

vierten Reinigungsstufe für die zentrale Abwassersanierung

lauter, die sich genau um die Substanzen kümmern soll, die vorher nicht entfernt werden konnten, aber potentiell als gefährlich eingestuft werden.

Die

Anforderungen an diese vierte Reinigungsstufe

sind komplex. Mit dem Stand der Technik und geringfügigen Anpassungen gelangt man sehr häufig schneller als Limit der Reinigungsleistung.

Einerseits muss die Reinigungsstufe ein breites Spektrum an

problematischen Substanzen, den Mikroschadstoffen

, weitgehend entfernen können, andererseits gilt es auch,

unerwünschte Nebenprodukte

, die beispielsweise durch chemische oder biologische Umwandlungen entstehen, zu vermeiden oder für den Kläranlagenbetreiber kontrollierbar zu gestalten.

Zusätzlich muss die

vierte Reinigungsstufe für geschultes Personal einfach zu bedienen

sowie in eine bestehende Anlage integrierbar sein. Ein angemessener, vertretbarer,

Kosten/Nutzen-Faktor

ist zugrunde zu legen.

Verfahren für die Spurenstoffelimination



Zum aktuellen Zeitpunkt stehen verschiedene

Verfahren zur Entfernung von Mikroschadstoffen

, die sogenannte Spurenstoffelimination, zur Verfügung. Diese können aufgrund ihrer jeweiligen Wirkmechanismen in vier Gruppen unterteilt werden: Adsorptiv, biologisch, oxidativ und physikalisch.
Übersicht über Möglichkeiten der Spurenstoffeliminierung aus Abwässern (modifiziert nach Kompetenzzentrum Spurenstoffe Baden-Württemberg, Deutschland)
Alle Verfahren sind miteinander kombinierbar, jedoch gilt es zu berücksichtigen, dass jedes für sich betrachtet limitierende Faktoren besitzt, die auch durch die Kombination zweier Verfahrensansätze nicht gänzlich eliminiert werden können.

Beispiele für verfahrenstechnische Grenzen sind

  • die Ungewissheit über Nebenprodukte bei oxidativen Verfahren,
  • Schlupf und Desorption von Pulveraktivkohle,
  • hohe Verbräuche chemischer Hilfsmittel,
  • hohe Wartungskosten,
  • personelle und/oder räumliche Kapazität.

Auch hohe Investitionskosten, auf Grund des baulichen Aufwands, sind für Kläranlagen mit weniger günstigen Rahmenbedingungen limitierende Faktoren.

Innerhalb der aktuellen Forschungs-und Entwicklungsarbeiten im Bereich remove beschäftigen wir uns mit Lösungen für die simultane Entfernung von Mikroplastik und Mikroschadstoffen. Einsatzgebiet ist u.a. die

vierte Reinigungsstufe auf Kläranlagen

.