MicroStop: Elimination von Mikroschadstoffen aus kommunalem Abwasser durch Nanofiltration und Festbettreaktor

Da die konventionelle mechanisch-biologische Abwasserreinigung nicht darauf ausgelegt ist, Mikroschadstoffe (wie Arzneimittelwirkstoffe, Hormone, Röntgenkontrastmittel, Pestizide und Mikroplastik) effektiv zu eliminieren, stellen kommunale Kläranlagen einen der bedeutendsten Eintragspfade von Mikroschadstoffen in Oberflächengewässer (und dadurch in einigen Regionen in das Trinkwasser) dar. Eine Gefährdung für den Menschen durch das Trinkwasser konnte bisher bei den nachgewiesenen Konzentrationen (noch) nicht nachgewiesen werden, wobei Langzeitwirkungen kaum absehbar sind. Jedoch wurden in diversen Oberflächengewässern Deutschlands bereits multiresistente Keime gefunden, welche zu einer hohen Wahrscheinlichkeit aus dem Ablauf kommunaler Kläranlagen stammen und eine Gefahr für den Menschen darstellen. Erste ökotoxikologische Auswirkungen wie zum Beispiel eine Verweiblichung männlicher Tiere in Fischpopulationen oder die Beeinträchtigung des Wachstums von Nutzpflanzen durch Arzneimittel sind bereits bekannt. Folglich stellen Mikroschadstoffe im Ablauf kommunaler Kläranlagen ein besonderes Problem dar.

Das Projekt MicroStop untersucht eine Kombination von einem Festbettreaktor und einer Nanofiltration zur Elimination von Mikroschadstoffen, dessen Fließbild in der Abbildung dargestellt wird.

Das Abwasser gelangt nach der Vorklärung als chemisch-physikalisch gereinigtes Abwasser zunächst in den Festbettreaktor. Der Überschussschlamm wird aus dem Reaktor abgeführt. Daraufhin wird das Abwasser über die Vorfiltration zur Nanofiltration weitergeleitet. Das gewonnene Permeat kann in den Ablauf der Kläranlage eingeleitet werden, während das Retentat (Konzentrat) in den Festbettreaktor zurückgeführt wird. Durch eine Rückführung des Retentats in den Festbettreaktor erfolgt eine Steigerung der Konzentration an Mikroschadstoffen im Reaktor. Durch die Maßnahmen werden das Erreichen der Induktionsschwellen-Konzentration und dadurch eine Transformation des Nahrungsspektrums der Bakterien erreicht. Dadurch wird ein großer Teil der Schadstoffe biologisch abgebaut werden. Der Retentatstrom kann gegebenenfalls um eine Ozonung erweitert werden, um Stoffe, welche im Reaktor nicht biologisch abgebaut werden könnten, zu eliminieren.

Zum jetzigen Forschungszeitpunkt werden die beiden Anlagen separat betrieben.Eine Zusammenführung beider Anlagen mit einem kontinuierlichen Betrieb wird mittelfristig angestrebt.

Publikationen

• Bünning, B.; Löhn, S.; Rechtenbach, D.; Behrendt, J.; Otterpohl, R: Konzept und erste Ergebnisse zur Elimination von Mikroschadstoffen durch Nanofiltration und Festbettreaktor (MicroStop), , S. 15-27. GFEU e. V., , 2018. ISBN 978-3-942768-22-1 .