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Forschungsprojekt soll Eliminierung von Arzneimitteln in Kläranlagen untersuchen

Spurensuche im Wasserlauf

Pharmazeutika sind oftmals eine notwendige Sache. Was aber, wenn Arzneimittel unsere Kläranlagen ungehindert passieren? Wie lassen sich diese und andere organische Reststoffe feststellen und herausfiltern? Welche Rolle kann dabei die Dosierung von Kalkhydrat spielen? Um diese Fragen praxisgerecht zu beantworten, startet der Bundesverband der Deutschen Kalkindustrie jetzt ein aufwendiges wissenschaftliches Forschungsprojekt an einer Versuchskläranlage.

Wasserökologie einfach geregelt

Der Wasserkreislauf in Europa unterliegt strengen Richtlinien, nicht nur, was die Qualität des Trinkwassers angeht. Die europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) regelt auch, unter welchen ökonomisch sinnvollen und ökologisch notwendigen Bedingungen Kläranlagenabläufe in Oberflächengewässer gelangen dürfen. Ob und wie weit eine Substanz aus dem Abwasser eliminiert werden kann, hängt dabei von unterschiedlichen Faktoren ab. Für die Reduzierung von organischen Schadstoffen gibt es drei unterschiedliche Möglichkeiten:

  • Adsorption an den Belebtschlamm
  • chemische Umsetzung
  • biologischer Abbau.

Belebtschlammflocken sind entscheidend

Nicht nur aus der Literatur, sondern auch durch viele wissenschaftliche Arbeiten, von denen einige über den Bundesverband Kalk angestoßen und durchgeführt worden sind, ist bekannt, dass der gute Zustand der Belebtschlammflocken für die Eliminierung organischer Schadstoffe wesentlich mitverantwortlich ist. Eine optimale Flockenbildung wird u. a. auch durch eine ausreichende Säurekapazität erreicht. Diese wiederum ist abhängig von der Versauerung des Klärprozesses und wird hauptsächlich durch eine geregelte Zugabe von Kalkhydrat beeinflusst. Dabei spielen folgende Kriterien eine Rolle:

  • die Verbesserung der Milieubedingungen und Erhöhung der Artenvielfalt der Mikroorganismen (Arbeitstiere)
  • die Stabilisierung der Belebtschlammstruktur (Wohnung)
  • die verstärkte Anlagerung organischer Schadstoffe an die Belebtschlammflocke
  • die Erhöhung des Carbonatanteils in der Belebtschlammflocke sorgt für eine verbesserte Sedimentation der Flocken (Trennung Arbeitstier vom gereinigten Abwasser)

Forschungsergebnisse geben neue Forschungsziele vor

Wie im letzten Newsletter (I.2007) bereits berichtet, haben erste Forschungsergebnisse an der Versuchsanlage in Viechtach (Bayerischer Wald) gezeigt, dass die Säurekapazität auf den Abbau anorganischer Schadstoffe einen großen Einfluss hat. In dem nun beginnenden neuen Forschungsvorhaben, das zusammen mit dem Institut für Wasserwesen der Universität der Bundeswehr München und dem Institut für Energie und Umwelttechnik e. V. in Duisburg durchgeführt wird, soll der Einfluss der Säurekapazität auf die Reduzierung organischer Spurenverunreinigungen ermittelt werden. Ziel ist es, mit einfachen Mitteln die Optimierung vorhandener Klärtechnik ohne Installation neuer, kostenintensiver und zusätzlicher Verfahrensstufen zu realisieren.

Innovation im Forschungsvorhaben

Wieder steht bei dieser Untersuchung die gezielte Beeinflussung des Kalk-Kohlensäure-Systems im Mittelpunkt. Es soll gezeigt werden, welche Abhängigkeiten zwischen Eingangskonzentration, Adsorption und Abbaubarkeit von organischen Schadstoffen bestehen, um eine Anleitung für die Fahrweise der biologischen Klärstufe in der Praxis geben zu können. Vereinfacht gesagt: wo, wann und wie der Eintrag von Kalkhydrat den Adsorptions- und Abbauerfolg beeinflusst.

Forschungsreaktoren in Viechtach stehen bereit

Wie schon im vorangegangenen Forschungsvorhaben (Newsletter I.2007), kommt auch diesmal die Versuchsanlage in Viechtach zum Einsatz. Hier ist der größte Teil der notwendigen Messtechnik bereits vorhanden, und die Kenndaten der Anlage sind bekannt, sodass eine zeitaufwendige Einjustierung entfällt.

Vier Phasen leiten das aktive Projektmanagement

Selbstverständlich gehört zu einem derart detaillierten Forschungsvorhaben, in dem organische Stoffe in kleinsten Dosen aufgespürt und analysiert werden, auch ein genau durchdachtes Arbeitsprogramm. Das untergliedert sich in vier Phasen:

Phase 1: Detailplanung und Festlegung der Zugabebedingungen. Inbetriebnahme und Feinjustierung der Messtechnik und der Analysenmatrix.

Phase 2: Inbetriebnahme und Einfahren der Reaktoren mit Belebtschlamm aus der Kläranlage Viechtach. Messung der Eingangs- und Endkonzentration organischer Verunreinigungen im stabilen Ausgangszustand.

Phase 3: Beeinflussung und Optimierung des Kalk-Kohlensäure-Systems im Versuchsreaktor bei gleichzeitigen Messungen der Abbauraten im Referenz- und Versuchsreaktor.

Phase 4: Auswertung der Ergebnisse und Übertragung in ein praxisgerechtes Simulationsmodell.

Die wirtschaftliche Bedeutung praxisnaher Forschung

„Kalk in Kläranlagen ist immer gut“ – so könnte die These von Seiten der Kalkindustrie lauten. Im Prinzip richtig – nur wo, wann und wie viel von welchem Kalkprodukt dosiert werden muss, kann nur über entsprechende Forschungsarbeiten beantwortet werden. Allein über die Zusammenarbeit aller Beteiligten kann die ökonomischste Anwendung von Kalkprodukten in Kläranlagen zum ökologischen Nutzen intakter Gewässer ermittelt werden. Wie in der Pharmazie, so gilt auch in der Abwasserreinigung: Auf die Dosis kommt es an!