Mikroverunreinigungen

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1 Abwasserreinigung Mikroverunreinigungen Fortschrittliche Technologien für die Entfernung von Mikroverunreinigungen: BIOZONE, PACOPUR, CARBOPUR sustainable solutions. for a better life.

2 Spurenstoffe: Kleine Ursache, große Wirkung. Seit etwa dem Jahr 2000 wird das Thema Mikroverunreinigungen, also Substanzen, die in sehr niedrigen Konzentrationen (ng/l bis µg/l) in den Gewässern vorkommen, diskutiert. Diese Spurenstoffe sind meist nicht neu, konnten aber erst mit der Verfügbarkeit von immer besseren Analysemethoden nachgewiesen werden. Mit zunehmender Industrialisierung, einer steigenden Bevölkerungsdichte und verstärktem Verbrauch von Medikamenten gelangen heute vermehrt Spurenstoffe u.a. hormonell aktive Substanzen, pharmazeutische Wirkstoffe, Chemikalien und Pestizide vor allem über die Abwasserentsorgung in unsere Ökosysteme und können hier Schäden verursachen. Kommunale Kläranlagen sind damit zwar nicht der einzige, aber der maßgebliche punktuelle Eintragspfad in die Gewässer. Vor allem in industrialisierten und dicht besiedelten Ländern übersteigen in vielen Gewässern die Konzentrationen an Mikroverunreinigungen die gesetzlich vorgegebenen Umweltqualitätsnormen. Allen voran in der Schweiz, Deutschland, Österreich Italien, Frankreich, England, den Niederlanden und Skandinavien gibt es deshalb bereits Gesetze bzw. Untersuchungen und Diskussionen für die Spurenstoffelimination in den Gewässern mit dem Ziel des Schutzes der aquatischen Ökosysteme sowie der Trinkwasserressourcen. Mikroverunreinigungen umfassen ein breites Spektrum an Stoffen mit vorwiegend anthropogenem Ursprung und gelangen auf unterschiedliche Weise in die ober- und unterirdischen Gewässer. Obwohl Mikroverunreinigungen nur in geringsten Konzentrationen in unseren Flüssen und Seen auftreten, können sie Organismen und ganze Ökosysteme aus dem Gleichgewicht bringen. Ein bekanntes Beispiel: Hormonaktive Substanzen können den Hormonhaushalt der Fische durcheinanderbringen und zu einer Verweiblichung bei männlichen Tieren führen. 2

3 Zeit zu handeln. Weitergehende Abwasserreinigung für die Entfernung von Mikroverunreinigungen. Wir hinterlassen einen Cocktail an chemischen Verbindungen im Abwasser. Die Grafik rechts zeigt eine Analyse von Spurenstoffen des Abwassers einer kommunalen Kläranlage in der Schweiz. Die schlechte Nachricht: Während mechanisch/biologische Kläranlagen Anlagen nach dem Stand der Technik - bisher hauptsächlich auf die Elimination von Nährstoffen (Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor) ausgerichtet waren, sind diese Barrieren gegen organische Spurenstoffe unzureichend. Betablocker (Beruhigungsmittel) 5% Biozid/Pestizid/Herbizid 1% Korrosionsschutzmittel 16% Lipidsenker (Cholesterinsenker) 1% Röntgenkontrastmittel 4% Antiepileptika 1% Antibiotika + -metabolit 3% Die gute Nachricht: Es gibt bereits erprobte Technologien, die hier wirkungsvoll eingesetzt werden: oxidative, adsorptive, physikalische Verfahren und deren Kombination und WABAG ist Experte in allen Bereichen. Industriechemikalie BPA 6% Schmerzmittel 63% Beispiel Diclofenac: Ein vielfach eingesetzter Wirkstoff bei Schmerzmitteln die Verbindung kann am Belebtschlamm nicht adsorbiert werden und ist biologisch nur zu einem geringen Teil abbaubar und daher mit klassischen Reinigungstechnologien nicht quantitativ entfernbar. Pionierarbeit von WABAG Seit mehr als 10 Jahren engagieren wir uns in der Forschung und Entwicklung im Bereich der Elimination von Mikroverunreinigungen. Als Ergebnis kann WABAG heute als eines der wenigen Unternehmen alle relevanten Technologien anbieten: Ozonung, Aktivkohle-Adsorptionsverfahren und deren Kombination. Ozonung BIOZONE Adsorption PACOPUR CARBOPUR Ozonung & Adsorption BIOZONE - PACOPUR BIOZONE - CARBOPUR 3

4 Die Erfahrung macht uns sicher. Fortschrittliche Prozesse, die wir bereits seit knapp 50 Jahren in der Trinkwasseraufbereitung für die Spurenstoffentfernung einsetzen - vor allem Oxidationsverfahren, Aktivkohleadsorption und innovative Filtrationstechnologien - kommen jetzt auch in adaptierter Form bei der Abwasserreinigung zur Anwendung. Alle WABAG Technologien erfüllen die Anforderungen an Anlagen zur Entfernung von Mikroverunreinigungen: Hohe Breitbandwirkung Hohe Effizienz der Spurenstoffelimination Vermeidung von problematischen Nebenprodukten bzw. großen Abfallmengen Gute Integration in bestehende Verfahrensketten Einfache Betriebsführung Was macht WABAG zum bevorzugten Partner? Pionier im Bereich Entfernung von Mikroverunreinigungen im Abwasser - mit verfahrenstechnischen, baulichen und betrieblichen Erfahrungen. Umfassende Expertise im Bereich Oxidationsverfahren (inkl. AOP), Adsorptionsverfahren, Filtrationsverfahren sowie Membrantechnologie und biologischen Hochleistungsverfahren. Anbieter von Gesamtlösungen - profundes Verständnis der gesamten Prozesskette Ausgewiesene Erfahrung im Bau und Betrieb von Anlagen mit innovativen Technologien. Hohe Qualitätsstandards in der Ausführung Spezialist für Nach- und Aufrüstung bestehender Kläranlagen Lifecycle-Partner von Beratung, Planung, Engineering, Errichtung und Inbetriebnahme bis zur Betriebsführung Internationale, umfassende Kompetenzen in der Trink- und Abwasserbehandlung (mehr als Anlagen seit 1995 installiert) 4

5 Innovative Technologien im Rahmen von Gesamtlösungen. Die Verfahren im Überblick. Ozonung Durch Zugabe von Ozon werden die komplexen Verbindungen der Spurenstoffe aufgebrochen, verlieren ihre schädliche Wirkung und können teilweise anschließend biologisch abgebaut werden. BIOZONE Ozonung Filtration Aktivkohle-Adsorption Mikroverunreinigungen adsorbieren an der großen Oberfläche der Aktivkohle (dem Adsorbens) und werden danach zusammen mit der Aktivkohle eliminiert. PACOPUR CARBOPUR Adsorption Filtration Ozonung & Aktivkohle-Adsorption Eine Kombination der beiden o.a. Verfahren. Die Adsorption nach der Ozonung erfolgt entweder mittels Pulveraktivkohle (PAK) oder granulierter Aktivkohle (GAK). BIOZONE -PACOPUR BIOZONE -CARBOPUR Ozonung Adsorption Filtration Alle Verfahren sind sowohl für den Neubau als auch für die nachträgliche Erweiterung von bestehenden Kläranlagen geeignet. Nachrüstung bestehender Anlagen: Die Technologien können relativ einfach bei bestehenden Kläranlagen nachgerüstet werden. Die Auswahl erfolgt abhängig von: Wasserinhaltsstoffen Platzangebot vorhandener Infrastruktur. Zusätzliche Benefits: Als positiver Nebeneffekt werden durch die zusätzlichen Stufen teilweise deutlich verbesserte Reinigungsleistungen bezüglich Trübung, AFS, CSB, NH 4, NO 2 und Phosphor erzielt. Water Reuse: Die eingesetzten Verfahren können für ein Wasserrückgewinnungssystem einen technisch relevanten Teil bilden bzw. verbessern die Voraussetzungen für Water Reuse. 5

6 BIOZONE OZONUNG MERKMALE: Chemische Oxidation der Mikroverunreinigungen, v.a. von aromatischen Verbindungen. Reaktionsprodukte der Ozonung werden in einer nachgeschalteten biologischen Stufe, vorzugsweise einer bioaktiven Raumfiltration, entfernt. VORTEILE: Kompaktes Verfahren, geringer Platzbedarf Relativ niedrige Betriebskosten Einfache Bedienbarkeit Robustes Verfahren Keine Bildung von Abfallstoffen Weitgehende Desinfektion des Abwassers VERFAHREN Ozonung & Filtration ANLAGEN St. Pourçain (F) Reinach (CH) Regensdorf (CH) Lausanne (CH) KomOzAk (AT) O 3 ANWENDUNG: Kommunales Abwasser ohne problematische Inhaltsstoffe für eine Ozonung (z.b. Bromid) Bei hohen CSB-Konzentrationen (selektive Oxidation) Kläranlage St. Pourçain-sur-Sioule, Frankreich Neubau einer Kläranlage für kommunale und industrielle Abwässer inklusive einer Stufe für die Elimination von Mikroverunreinigungen. Die ARA St. Pourçain ist eine der ersten großtechnischen Anlagen zur Entfernung von Spurenstoffen. Kapazität: EGW Zulauf: m 3/ d / max m 3/ d Inbetriebnahme: 2013 VERFAHRENSTECHNIK: Rechen, Sand-Fettfang Belebtschlammbiologie (aerob stabilisierend) Phosphatfällung Ozonung-Filtration Da der Klärschlamm landwirtschaftlich verwertet wird, wurden Verfahrensführungen auf Basis von Aktivkohle von Beginn an ausgeschieden. Für die Anwendung einer Ozonung haben zudem die einfache, kompakte und ökonomische Umsetzung gesprochen. Mech. Reinigung Belebung Nachklärung Ozonung Filtration 6

7 PACOPUR, CARBOPUR Adsorptionsverfahren mit Pulveraktivkohle (PAK) oder Granulierter Aktivkohle (GAK) O3 VERFAHREN PAK & Raumfiltration: PACOPUR-SF ANLAGEN Kloten-Opfikon (CH), Ergolz (CH), Herisau (CH), Thunersee (CH) VERFAHREN PAK & Membranfiltration PAK FM / MBR: PACOPUR-MF, PACOPUR-MBR ANLAGEN Birs (CH), Rez. zur Le Biologie Locle (CH) VERFAHREN GAK-Filtration: CARBOPUR GAK-Filtration ANLAGEN Bülach (CH), Altenrhein (CH), Projekt KomOzAk (AT) PAK FM GAK-Filtration PACOPUR-SF : PAK-Adsorption + Filtration ab VKB Biologie MERKMALE ab Elimination von mehrheitlich unpolaren Verbindungen: VKB Spurenstoffe werden an der Aktivkohle adsorbiert. Die beladene Aktivkohle wird entsorgt oder regeneriert und wieder eingesetzt. VORTEILE Geringer Stromverbrauch Robustes Verfahren mit geringem Wartungs- und Personalaufwand Zusätzliches Einsparpotenzial bei den Betriebskosten bietet die Rückführung der Aktivkohle in die Biologie. PAK Membranfiltration PAK-Adsorption + MBR (getauchte Membranen) PAK ANWENDUNG Abwasser mit problematischen Inhaltsstoffen für eine Ozonung (z.b. Bromid) CSB/DOC Reduktion Kläranlage Ergolz I, Sissach, Schweiz (PACOPUR-SF ) GAK-Filtration CARBOPUR : GAK-Filtration Nachrüstung einer mechanisch/biologischen Kläranlage mit Pulveraktivkohle- Adsorption und Filtration im Rahmen einer großtechnischen Pilotanlage. Kapazität: EGW Zulauf (Pilot): m 3 /d VERFAHRENSTECHNIK: Rechen, Sandfang, Vorklärung Belebtschlammbiologie Phosphatfällung PAK-Adsorption & Raumfiltration (Sandfilter) Spurenstoffelimination über PAK- Raumfiltration und Gesamt ARA Im Durchschnitt kann ein 80%-iger Abbau mit moderater PAK-Dosierung erreicht werden. Die Elimination wird hauptsächlich von der Raumfiltration geleistet. PAK-Dosierung: 11.8 mg/l DOC-Entfernung: 31 % GUS im PAK-Filter-: <1 mg/l in % Sulfamethoxazol Entfernungsziel 80% Entfernung Gesamt ARA Entfernung PAK-Filter Quelle: Aqua&Gas 1/2016 7

8 Aktuelle Kundenprojekte: BIOZONE, PACOPUR, CARBOPUR BIOZONE : Kläranlage Reinach, Schweiz Neubau einer mechanisch/ biologischen Kläranlage mit Ozonung und Raumfiltration. Kapazität: m 3 /d Inbetriebnahme: 2016 VERFAHRENSTECHNIK Mechanische Vorreinigung Belebtschlammbiologie Phosphatfällung Ozonung & bioaktive Raumfiltration Foto: Raumfiltration in Reinach - Fiilterzelle vor Inbetriebnahme PACOPUR : Kläranlage Thunersee, Schweiz Ausbau einer mechanisch/ biologischen Kläranlage mit PAK- Adsorption, Sedimentation und Filtration. CARBOPUR : Kläranlage Altenrhein, Schweiz Kapazität: m 3 /d Inbetriebnahme: 2018 VERFAHRENSTECHNIK Rechen, Sandfang, Vorklärung Belebtschlammbiologie (Nitrifikation, Denitrifikation, Bio-P) PAK-Adsorption & Sedimentation Raumfiltration Ausbau einer mechanisch/biologischen Kläranlage mit Ozonung und GAK-Adsorption/Filtration. WABAG realisiert das Los Adsorption/Filtration. Kapazität: m 3 /d Inbetriebnahme: 2018 VERFAHRENSTECHNIK: Rechen, Sandfang, Vorklärung Belebtschlammbiologie/Biofiltration Sandfilter inkl. Phosphatfällung Ozonung GAK-Filtration 8

9 BIOZONE & CARBOPUR / PACOPUR Ozonung & Adsorption MERKMALE Kombination von chemischer Oxidation und Adsorption. Große Breitbandwirkung bei der Spurenstoffelimination. Bei Einsatz von Pulveraktivkohle dient die Raumfiltration sowohl dem Rückhalt der Kohle als auch der biologischen Nachreinigung. O 3 GAK-Filtration VORTEILE Die Verfahrenskombination ergibt eine hohe Eliminationsrate für die meisten Mikroverunreinigungen. Möglichkeit der Optimierung der Betriebskosten AUSWAHL Wenn die Abwassermatrix eine hohe Anzahl von organischen Spurenstoffen aufweist, z.b. aufgrund von Industrieabwasser. VERFAHREN Ozonung und GAK: BIOZONE /CARBOPUR Ozonung und PAK: BIOZONE /PACOPUR ANLAGEN Bülach (CH), KomOzAk (AT) Projekt KomOzAk, Österreich Großtechnische Pilotanlage für die weitergehende Abwasserreinigung mittels Ozon inkl. drei verschiedener Nachbehandlungsschritte sowie granulärer Aktivkohle (im halbtechnischen Maßstab). Beide Verfahren wurden parallel zueinander betrieben. ANLAGENDATEN: Kapazität Ozonanlage: max m³/d Kapazität GAK-Anlage: max. 96 m³/d Inbetriebnahme: 2013 Betrieb: 24 Monate ( ) Als Rohwasser wurde der einer Großkläranlage (C/N/P Entfernung) herangezogen. WABAG war in diesem Gemeinschaftsprojekt unter Führung der TU Wien federführend beteiligt und verantwortlich für die verfahrenstechnische Auslegung sowie sämtliche Planungs-, Engineering- und Montage-Arbeiten. Zusätzlich war WABAG für Wartung und Betrieb über die Projektlaufzeit von 24 Monaten der hauptverantwortliche Projektpartner. Pilotanlage aus zwei Einheiten, die parallel betrieben wurden: 1. Ozonung mit drei unterschiedlichen nachgeschalteten Verfahrensschritten: Abklingbehälter Granulärer Aktivkohlefilter (GAK-Filter) biologisch aktiver Filter. 2. Ein Filter mit granulärer Aktivkohle (GAK) - CARBOPUR. 9

10 Entwickelt, geprüft, gebaut. Mit WABAG auf der sicheren Seite. Seit mehr als 10 Jahren engagieren wir uns in der Forschung und Entwicklung im Bereich der Elimination von Mikroverunreinigungen. WABAG Projekte zur Entwicklung und Optimierung von Technologien zur Spurenstoffentfernung: 2007/2008: Ausrüster für eine großtechnische Studie zur Ozonung von gereinigtem Abwasser auf der KA Regensdorf, Schweiz ( EGW) im Rahmen des Projektes "Strategie Micropoll" des Bundesamtes für Umweltschutz (BAFU). 2009/2010: Partner bei weiteren Pilotversuchen im Rahmen von "Micropoll" auf der ARA Vidy in Lausanne, Schweiz für die Verfahrensstufen Ozonung und bioaktive Filtration (Sandfiltration). 2012/2013: Partner und Ausrüster für Versuche zur Verfahrenskombination Pulveraktivkohle und Membranfiltration im Forschungsprojekt "Aquapure" an der ARA Birs. Umwelttechnologieförderung des Bundesamtes für Umweltschutz (BAFU). 2014: Partner und Ausrüster für Versuche auf der KA Le Locle, Schweiz zur Erforschung des Einsatzes von Pulveraktivkohle in einem Membranbioreaktor, Forschungsprojekt des Kantons Neuenburg. 2014/2015: Partner und Ausrüster für die großtechnische Versuche auf der KA Ergolz, Schweiz ( EGW) zur Erforschung der Erweiterung bestehender Raumfiltersysteme um eine Aktivkohleadsorption im Forschungsprojekt "Aktifilt", Projekt der Umwelttechnologieförderung des Bundesamtes für Umweltschutz (BAFU). 2014/2015: Partner und Ausrüster für Versuche zur biologischen Nachreinigung nach einer Ozonung im Forschungsprojekt "ReTREAT", Kläranlage Neugut, Dübendorf (Schweiz). Projekt der Umwelttechnologieförderung des Bundesamtes für Umweltschutz (BAFU) : Hauptpartner (verantwortlich für Verfahrenstechnik, Engineering und Montagearbeiten sowie Betriebsführung) für eine großtechnische Pilotanlage auf einer Kläranlage in Österreich; Einsatz von Ozonung mit drei unterschiedlichen Verfahren zur Nachbehandlung sowie GAK-Filter. Projekt KomOzAk - in Kooperation mit Lebensmittelministerium, TU Wien und Industriepartnern : Hauptpartner und Ausrüster für großtechnische Versuche auf der KA Bülach, Schweiz ( m 3 /d) zum Einsatz von Ozonung und nachgeschalteter Adsorption an granulierter Aktivkohle, Projekt des Bundesamtes für Umweltschutz (BAFU). Mit jedem Tag steigt die Anzahl von Chemikalien, die wir täglich verwenden - und in unseren Gewässern werden immer mehr Rückstände von Substanzen in tiefen Konzentrationen nachgewiesen verschiedene Chemikalien sind zurzeit in der EU registriert. Bis zu sind davon im täglichen Gebrauch. In der Schweiz sind es über

11 Forschung & Entwicklung BIOZONE : Kläranlage Wüeri, Regensdorf, Schweiz Großtechnischer Pilotversuch mit Ozonung im Vollstrombetrieb - erste großtechnischer Ozonungsanlage auf einer kommunalen ARA der Schweiz. Betrieb: 16 Monate (Juli 2007 Oktober 2008) Kapazität: EGW VERFAHRENSTECHNIK Rechen, Sandfang, Vorklärung Belebtschlammbiologie mit Teildenitrifikation und Nitrifikation Phosphatfällung Ozonung Raumfiltration Effekt der Ozonung auf die Anzahl und die Gesamtkonzentration der gemessenen Mikroverunreinigungen nach dem Sandfilter vor (ohne OZ) und während (mit OZ) des Pilotversuchs. Anzahl messbarer Stoffe ohne OZ mit OZ Gesamtkonzentration (µg/l) ohne OZ mit OZ ohne OZ mit OZ PACOPUR-MF : Kläranlage Birs, Birsfelden, Schweiz PAK FM PAK-Adsorption + Membranfiltration (Druck-Membran) Pilotversuche für Aktivkohle-Adsorption mit verschiedenen Membran-Systemen: Vergleich von zwei verschiedenen MBR-Systemen getauchte Membran und Druck-Membran Untersuchung der mechanischen Belastung der Membranen durch PAK Untersuchung der Elimination von Mikroverunreinigungen in Abhängigkeit der PAK-Dosierung PACOPUR-MBR : Kläranlage Le Locle, Schweiz PAK Pilotversuche auf der Kläranlage Le Locle mit Aktivkohleadsorption in MBR-System: ab VKB Biologie Membranfiltration Vergleich eines Systems mit getauchten Membranen mit und ohne PAK-Dosierung Untersuchung der Elimination von Mikroverunreinigungen in Abhängigkeit der PAK-Dosierung PAK-Adsorption + MBR (getauchte Membranen) 11

12 sustainable solutions. for a better life. Als internationaler Systemanbieter realisiert WABAG nachhaltige Lösungen in den Bereichen: Trinkwasseraufbereitung Industrie- und Prozesswasseraufbereitung Meer- und Brackwasserentsalzung Wasserrückgewinnung Kommunale Abwasserreinigung Industrielle Abwasserreinigung Schlammbehandlung Betriebsführung (DBO, BOT, BOOT) Wartung & After Sales Services Inbetriebnahme Errichtung Beratung Finanzierung WABAG ist dabei eines der weltweit innovativsten Unternehmen mit fundiertem Know-how in spezifi schen und in-house entwickelten Verfahren: Lieferung Planung Feinsiebung MICROPUR Biofi ltration BIOPUR Wirbelbettverfahren FLUOPUR Belebtschlammverfahren MICROPUR-CAS, HYBRID Sequenching Batch Reactor (SBR) CYCLOPUR Membranbioreaktor MARAPUR, MICROPUR-MBR Membranfi ltration RO, MF, UF, NF CERAMOPUR, CERAMOZONE Denitrifi kation BIODEN, ENR Oxidationsverfahren ADOX, BIOZONE Adsorptionsverfahren CARBOPUR, PACOPUR Anammox DAMOPUR Thermische Entsalzung MED, TVC, MVC, MSF MED XXL Raumfi ltrationssysteme in diversen Ausführungen Energieeffi ziente Schlammbehandlung ENOPUR, BIOZONE-AD Winterthur (CH) Wien (AT) Design & Engineering HQ Chennai, Indien Die WABAG Gruppe ist ein führendes multinationales Unternehmen mit Gesellschaften und Büros in 25 Ländern und einem Fokus auf Emerging Markets in Europa, Afrika, Lateinamerika, im Mittleren Osten und Asien. VA TECH WABAG Ltd. WABAG House No. 17, 200 Feet Thoraipakkam Pallavaram Main Road Sunnambu Kolathur Chennai , Indiien Tel.: wabag@wabag.in VA TECH WABAG GmbH Dresdner Straße Wien, Österreich Tel.: contact@wabag.com WABAG Wassertechnik AG Bürglistrasse 31 CH-8401 Winterthur, Schweiz Tel.: water@wabag.net