Spurenstoffelimination auf Kläranlagen 16. Mai 2017 - Dr. Steffen Metzger
Inhalt Spurenstoffvorkommen auf Kläranlagen Technische Möglichkeiten zur Spurenstoffelimination auf Kläranlagen und Stand Ausbau Kläranlagen
Inhalt Spurenstoffvorkommen auf Kläranlagen Bestandsaufnahme der Spurenstoffsituation auf Kläranlagen in Baden-Württemberg UM-Vorhaben 367/2014 Durchführung: 2014-2016
Übersicht über die beprobten Kläranlagen Ausbaugröße [E] 1.000 50.000 > 50.000 100.000 > 100.000 200.000 > 200.000 500.000 > 500.000 40 beprobte Kläranlagen Auswahl der Standorte erfolgte durch die Regierungspräsidien
Ausbaugröße [E] Übersicht über die beprobten Kläranlagen Ausbaugröße [E] 1.000 50.000 > 50.000 100.000 1.000.000 100.000 > 100.000 200.000 > 200.000 500.000 > 500.000 10.000 Anzahl der Kläranlagen 1.000 GK I: 1 100 0 10 20 30 40 Anzahl an Kläranlagen GK II: 2 GK III: 0 GK IV: 17 GK V: 20
0 100.000 200.000 300.000 400.000 Belastung* [E] Übersicht über die beprobten Kläranlagen Hinweis: Auswertungen zu einwohnerspezifischen Angaben Berechnung mit tatsächlicher Belastung 400.000 Ausbaugröße [E] 1.000 50.000 > 50.000 100.000 > 100.000 200.000 300.000 > 200.000 500.000 > 500.000 200.000 100.000 0 Ausbaugröße [E] Anzahl der Kläranlagen GK I: 1 GK II: 2 GK III: 0 GK IV: 17 GK V: 20 *Basierend auf den DWA-Daten der Jahre 2011-2014 Belastung = CSB Zulauf, Mittel x (Jahresabwassermenge / 365 d) 120 g CSB/(E x d)
Vorgehensweise Probennahme: Nutzung von auf den Kläranlagen vorhandenen Probennehmern durchflussproportionale 24-h Abwassermischproben (Zu- und Ablauf) drei aufeinander folgende Trockenwettertage, Ausschluss von Sonntag & Montag Probenbehandlung: Volumenproportionale Mischung zu 72-h Abwassermischproben Filtration mittels Membranfilter der Porenweite 0,45 µm Probenanalyse: Forschungslabor der Landeswasserversorgung, Langenau Labor des DVGW Technologiezentrum Wasser, Karlsruhe Liste von insgesamt 50 Substanzen
Vorgehensweise 14 Humanarzneimittel Ibuprofen, Metoprolol, Carbamazepin, Diclofenac, Sulfamethoxazol, Gabapentin, Metformin, Guanylharnstoff, Erythromycin A, Dehydrato - Erythromycin A, Clarithromycin, Azithromycin, Ciprofloxacin, 10,11-Dihydro-10,11-dihydroxycarbamazepin 5 Röntgenkontrastmittel Amidotrizoesäure, Iohexol, Iomeprol, Iopromid, Iopamidol 3 Estrogene 17-alpha-Ethinylestradiol, 17-beta-Estradiol, Estron 12 Biozide /PSM-Wirkstoffe Carbendazim, Mecoprop, DEET, Terbutryn, Methiocarb, Imidacloprid, Thiacloprid, Thiamethoxam, Clothianidin, Acetamiprid, Oxadiazon, Triallat 2 Korrosionsschutzmittel Benzotriazol, Ʃ4, 5-Methylbenzotriazol 2 Komplexbildner EDTA, NTA 3 Industriechemikalien Melamin, 2,6- Di-tert.-butyl-4-methylphenol, 2- Ethylhexyl-4-methoxycinnamat 4 perfluorierte Tenside PFBA, PFOA, PFBS, PFOS 2 synthetische Duftstoffe AHTN, HHCB 2 Flammschutzmittel TCEP, TCPP 1 synthetischer Süßstoff Acesulfam Substanzen der EU-Watchliste Anzahl: 17
17-alpha-Ethinylestradiol Acetamiprid Methiocarb Oxadiazon Triallat Clothianidin Thiacloprid 2- Ethylhexyl-4-methoxycinnamat 2,6- Ditert-butyl-4-methylphenol PFBA (Perfluorbutanoat) Imidacloprid Thiametoxam PFBS (Perfluorbutansulfonat) Dehydrato - Erythromycin A MCPP (Mecoprop) AHTN PFOA (Perfluoroctanoat) PFOS (Perflouroctansulfonat) TCEP (Tris-(2-chlorethyl)-phosphat) Carbendazim Terbutryn Erythromycin A Iopamidol Iohexol Amidotrizoesäure Iopromid DEET Azithromycin HHCB Ʃ4+5-Methylbenzotriazol Ciprofloxacin 10,11-Dihydro-10,11-dihydroxycarbamazepin 17-beta-Estradiol Acesulfam Benzotriazol Carbamazepin Clarithromyzin Diclofenac EDTA (Ethylendinitrilotetraacetat) Estron Gabapentin Guanylharnstoff Ibuprofen Iomeprol Melamin Metformin Metoprolol NTA (Nitrilotriacetat) Sulfamethoxazol TCPP (Tris-(2-chlorpropyl)-phosphat) Positive Befunde im Zulauf [%] Zulauf Häufigkeit des Vorkommens 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Substanz der EU-Watchliste
17-alpha-Ethinylestradiol Acetamiprid Methiocarb Oxadiazon Triallat Clothianidin Thiacloprid 2- Ethylhexyl-4-methoxycinnamat 2,6- Ditert-butyl-4-methylphenol PFBA (Perfluorbutanoat) Imidacloprid Thiametoxam PFBS (Perfluorbutansulfonat) Dehydrato - Erythromycin A MCPP (Mecoprop) AHTN PFOA (Perfluoroctanoat) PFOS (Perflouroctansulfonat) TCEP (Tris-(2-chlorethyl)-phosphat) Carbendazim Terbutryn Erythromycin A Iopamidol Iohexol Amidotrizoesäure Iopromid DEET Azithromycin HHCB Ʃ4+5-Methylbenzotriazol Ciprofloxacin 10,11-Dihydro-10,11-dihydroxycarbamazepin 17-beta-Estradiol Acesulfam Benzotriazol Carbamazepin Clarithromyzin Diclofenac EDTA (Ethylendinitrilotetraacetat) Estron Gabapentin Guanylharnstoff Ibuprofen Iomeprol Melamin Metformin Metoprolol NTA (Nitrilotriacetat) Sulfamethoxazol TCPP (Tris-(2-chlorpropyl)-phosphat) Positive Befunde im Zulauf [%] Zulauf Häufigkeit des Vorkommens 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 24 Substanzen wurden im Zulauf nahezu immer quantitativ nachgewiesen 50 % Humanarzneimittel 4 % Röntgenkontrastmittel 9 % Estrogene 4 % Biozide/ PSM- Wirkstoffe 9 % Korrosionsschutzmittel 9 % Komplexbildner 4 % Industriechemikalien 0 % PFT 4 % synthetische Duftstoffe 4 % Flammschutzmittel 4 % synthetische Süßstoffe 0 Substanz der EU-Watchliste
17-alpha-Ethinylestradiol Acetamiprid Methiocarb Oxadiazon Triallat Clothianidin Thiacloprid 2- Ethylhexyl-4-methoxycinnamat 2,6- Ditert-butyl-4-methylphenol PFBA (Perfluorbutanoat) Imidacloprid Thiametoxam PFBS (Perfluorbutansulfonat) Dehydrato - Erythromycin A MCPP (Mecoprop) AHTN PFOA (Perfluoroctanoat) PFOS (Perflouroctansulfonat) TCEP (Tris-(2-chlorethyl)-phosphat) Carbendazim Terbutryn Erythromycin A Iopamidol Iohexol Amidotrizoesäure Iopromid DEET Azithromycin HHCB Ʃ4+5-Methylbenzotriazol Ciprofloxacin 10,11-Dihydro-10,11-dihydroxycarbamazepin 17-beta-Estradiol Acesulfam Benzotriazol Carbamazepin Clarithromyzin Diclofenac EDTA (Ethylendinitrilotetraacetat) Estron Gabapentin Guanylharnstoff Ibuprofen Iomeprol Melamin Metformin Metoprolol NTA (Nitrilotriacetat) Sulfamethoxazol TCPP (Tris-(2-chlorpropyl)-phosphat) Positive Befunde im Zulauf [%] Zulauf Häufigkeit des Vorkommens 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 12 Substanzen wurden im Zulauf häufig quantitativ nachgewiesen 8 % Humanarzneimittel 33 % Röntgenkontrastmittel 0 % Estrogene 25 % Biozide/ PSM- Wirkstoffe 0 % Korrosionsschutzmittel 0 % Komplexbildner 0 % Industriechemikalien 17 % PFT 8 % synthetische Duftstoffe 8 % Flammschutzmittel 0 % synthetische Süßstoffe 0 Substanz der EU-Watchliste
17-alpha-Ethinylestradiol Acetamiprid Methiocarb Oxadiazon Triallat Clothianidin Thiacloprid 2- Ethylhexyl-4-methoxycinnamat 2,6- Ditert-butyl-4-methylphenol PFBA (Perfluorbutanoat) Imidacloprid Thiametoxam PFBS (Perfluorbutansulfonat) Dehydrato - Erythromycin A MCPP (Mecoprop) AHTN PFOA (Perfluoroctanoat) PFOS (Perflouroctansulfonat) TCEP (Tris-(2-chlorethyl)-phosphat) Carbendazim Terbutryn Erythromycin A Iopamidol Iohexol Amidotrizoesäure Iopromid DEET Azithromycin HHCB Ʃ4+5-Methylbenzotriazol Ciprofloxacin 10,11-Dihydro-10,11-dihydroxycarbamazepin 17-beta-Estradiol Acesulfam Benzotriazol Carbamazepin Clarithromyzin Diclofenac EDTA (Ethylendinitrilotetraacetat) Estron Gabapentin Guanylharnstoff Ibuprofen Iomeprol Melamin Metformin Metoprolol NTA (Nitrilotriacetat) Sulfamethoxazol TCPP (Tris-(2-chlorpropyl)-phosphat) Positive Befunde im Zulauf [%] Zulauf Häufigkeit des Vorkommens 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 9 Substanzen wurden im Zulauf selten quantitativ nachgewiesen 11 % Humanarzneimittel 0 % Röntgenkontrastmittel 0 % Estrogene 44 % Biozide/ PSM- Wirkstoffe 0 % Korrosionsschutzmittel 0 % Komplexbildner 22 % Industriechemikalien 22 % PFT 0 % synthetische Duftstoffe 0 % Flammschutzmittel 0 % synthetische Süßstoffe 0 Substanz der EU-Watchliste
17-alpha-Ethinylestradiol Acetamiprid Methiocarb Oxadiazon Triallat Clothianidin Thiacloprid 2- Ethylhexyl-4-methoxycinnamat 2,6- Ditert-butyl-4-methylphenol PFBA (Perfluorbutanoat) Imidacloprid Thiametoxam PFBS (Perfluorbutansulfonat) Dehydrato - Erythromycin A MCPP (Mecoprop) AHTN PFOA (Perfluoroctanoat) PFOS (Perflouroctansulfonat) TCEP (Tris-(2-chlorethyl)-phosphat) Carbendazim Terbutryn Erythromycin A Iopamidol Iohexol Amidotrizoesäure Iopromid DEET Azithromycin HHCB Ʃ4+5-Methylbenzotriazol Ciprofloxacin 10,11-Dihydro-10,11-dihydroxycarbamazepin 17-beta-Estradiol Acesulfam Benzotriazol Carbamazepin Clarithromyzin Diclofenac EDTA (Ethylendinitrilotetraacetat) Estron Gabapentin Guanylharnstoff Ibuprofen Iomeprol Melamin Metformin Metoprolol NTA (Nitrilotriacetat) Sulfamethoxazol TCPP (Tris-(2-chlorpropyl)-phosphat) Positive Befunde im Zulauf [%] Zulauf Häufigkeit des Vorkommens 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 5 Substanzen wurden im Zulauf keiner Kläranlage quantitativ nachgewiesen 0 % Humanarzneimittel 0 % Röntgenkontrastmittel 20 % Estrogene 80 % Biozide/ PSM- Wirkstoffe 0 % Korrosionsschutzmittel 0 % Komplexbildner 0 % Industriechemikalien 0 % PFT 0 % synthetische Duftstoffe 0 % Flammschutzmittel 0 % synthetische Süßstoffe 0 Substanz der EU-Watchliste
Anzahl Anzahl an Substanzen im im Zulauf Zulauf Zulauf Häufigkeit des Vorkommens 30 25 20 15 10 5 0 30 25 20 15 10 5 0 0 <30 90-30 >90 0 % > 0 <30-30 % > 90-30 - % > >90 % Humanarzneimittel Röntgenkontrastmittel Estrogene Estrogene Biozide/ PSM-Wirkstoffe Biozide/ PSM-Wirkstoffe Korrosionsschutzmittel Korrosionsschutzmittel Komplexbildner Komplexbildner Industriechemikalien Industriechemikalien PFT PFT Duftstoffe Duftstoffe Flammschutzmittel Flammschutzmittel Süßstoff Süßstoff Häufigkeitsklasse Häufigkeitsklasse
Metformin NTA EDTA Iomeprol Acesulfam Benzotriazol Ibuprofen Ʃ4+5-Methylbenzotriazol Guanylharnstoff Gabapentin Melamin Diclofenac Metoprolol Ciprofloxacin 10,11-Dihydro-10,11- dihydroxy-carbamazepin TCPP Carbamazepin Sulfamethoxazol HHCB Estron Konzentration im Zulauf [µg/l] Zulauf Konzentrationen 450 45 12 1,2 0,12 400 350 300 40 35 30 10 8 1,0 0,8 0,10 0,08 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 6 4 2 0 1 2 3 4 5 6 0,6 0,4 0,2 0,0 1 2 3 0,06 0,04 0,02 0,00 1 90-%-Quantil 75-%-Quantil Median 25-%-Quantil 10-%-Quantil Konzentrationsspannweite der Substanzen, welche typischerweise im Zulauf aller Kläranlagen quantitativ bestimmt werden können
Anzahl Substanzen im Zulauf [-] [-] Zulauf Unterschiede im Vorkommen aufgrund der Größe der KA 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1.000 10.000 100.000 1.000.000 Mittlere Belastung der Kläranlagen [E] [E]
Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Metoprolol Zulauf 7,0 6,0 5,0 4,0 Unterschiede im Vorkommen aufgrund der Größe der KA 3,0 2,0 1,0 0,0 4+5-Methylbenzotriazol 1,0 2,5 Acesulfam 0,8 Diclofenac 2,0 1,5 TCPP Datenbasis Bestandsaufnahme 0,6 0,4 0,0 1.000 10.000 100.000 1.000.000 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 0,2 Mittlere Belastung der Kläranlage [E] 1,0 0,5 Mittlere Belastung der Kläranlage[E] Maximum Median Vergleichsmessungen Minimum 0,0 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 Mittlere Belastung der Kläranlage [E]
Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Metoprolol Zulauf 7,0 6,0 5,0 4,0 Unterschiede im Vorkommen aufgrund der Größe der KA 3,0 2,0 1,0 0,0 4+5-Methylbenzotriazol Acesulfam 1,0 15 0,8 12 Diclofenac Acesulfam 2,5 2,0 1,5 TCPP Datenbasis Bestandsaufnahme 0,6 0,4 0,0 1.000 10.000 100.000 1.000.000 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 0,2 9 6 Mittlere Belastung der Kläranlage [E] 3 1,0 0,5 Mittlere Belastung der Kläranlage[E] Maximum Median Vergleichsmessungen Minimum 0,0 100 0 1.000 10.000 100.000 1.000.000 100 1.000 10.000 100.000 Mittlere Belastung der Kläranlage [E] 1.000.000 Mittlere Belastung der Kläranlage [E]
Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Metoprolol Zulauf 7,0 6,0 5,0 4,0 Unterschiede im Vorkommen aufgrund der Größe der KA 3,0 2,0 1,0 0,0 4+5-Methylbenzotriazol Acesulfam 1,0 15 0,8 12 70 60 Diclofenac Acesulfam EDTA* 2,5 2,0 1,5 TCPP Datenbasis Bestandsaufnahme 0,6 0,4 0,0 1.000 10.00030 100.000 1.000.000 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 0,2 50 9 40 6 Mittlere Belastung der Kläranlage [E] 3 20 1,0 0,5 Mittlere Belastung der Kläranlage[E] Maximum Median Vergleichsmessungen Minimum 0,0 10 100 0 1.000 10.000 100.000 1.000.000 100 0 1.000 10.000 100.000 1.000.000 Mittlere Belastung der Kläranlage [E] 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 Mittlere Belastung der Kläranlage [E] Mittlere Belastung der Kläranlage [E] *Ethylendiamintetraessigsäure Quelle: Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie
Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Spezifische Zulauffracht [mg/(e*d)] Metoprolol Zulauf 7,0 6,0 5,0 4,0 Unterschiede im Vorkommen aufgrund der Größe der KA 3,0 2,0 1,0 0,0 4+5-Methylbenzotriazol 1,0 15 Acesulfam 70 0,8 2,5 12 60 0,6 0,4 0,0 1.000 10.00030 100.000 1.000.000 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 0,2 50 2,0 9 40 1,5 6 Mittlere Belastung der Kläranlage [E] 3 1,0 20 Diclofenac Acesulfam EDTA TCPP* 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 TCPP Mittlere Belastung der Kläranlage[E] Datenbasis Bestandsaufnahme Maximum Median Vergleichsmessungen Minimum 0,0 10 0,5 100 0 1.000 10.000 100.000 1.000.000 100 0 1.000 10.000 100.000 1.000.000 Mittlere Belastung der Kläranlage [E] 100 0,0 1.000 10.000 100.000 1.000.000 Mittlere Belastung der Kläranlage [E] 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 Mittlere Belastung der Kläranlage [E] Mittlere Belastung der Kläranlage [E] *Tris(2-chlorisopropyl)phosphat Flammschutzmittel sollen die Entflammbarkeit von Gegenständen verringern und so die Entstehung von Bränden verzögern.
Imidacloprid (n=6) Mecoprop (n=11) Amidotrizoesäure (n=30) Melamin (n=34) Carbamazepin (n=34) Terbutryn (24) 10,11-Dihydro-10,11-dihydroxycarbamazepin (n=34) AHTN (n=14) HHCB (n=33) Dehydrato - Erythromycin A (n=9) PFBA (n=5) EDTA (n=34) PFOA (n=14) Iopamidol (n=26) TCPP (n=34) Azithromycin (n=26) Sulfamethoxazol (n=34) Diclofenac (n=34) TCEP (n=15) Metoprolol (n=34) Carbendazim (n=21) Erythromycin A (n=25) PFBS (n=7) PFOS (n=12) Clarithromycin (n=34) Gabapentin (n=34) Ʃ4+5-Methy lbenzotriazol (n=33) Thiacloprid (n=2) Clothianidin (n=1) Benzotriazol (n=34) DEET (n=31) Acesulfam (n=34) Ciprofloxacin (n=33) Iohexol (n=26) Iomeprol (n=34) Iopromid (n=30) Thiametoxam (n=6) 2,6- Di-tert.-butyl-4-methylphenol (n=4) 2- Ethylhexyl-4-methoxycinnamat (n=3) NTA (n=34) Estron (n=34) Metformin (n=34) Eliminationsrate [%] 17-beta-Estradiol (n=34) Ibuprofen (n=34) Elimination in der Kläranlage 100 90 100 Schlecht (< 25 %) Mäßig (25-75 %) Gut (> 75-90 %) Sehr gut (> 90 %) 80 80 70 60 60 50 40 40 30 20 20 10 0-20 -40-60 -80 75 %-Quantil Mittelwert 25 %-Quantil -100
Imidacloprid (n=6) Mecoprop (n=11) Amidotrizoesäure (n=30) Melamin (n=34) Carbamazepin (n=34) Terbutryn (24) 10,11-Dihydro-10,11-dihydroxycarbamazepin (n=34) AHTN (n=14) HHCB (n=33) Dehydrato - Erythromycin A (n=9) PFBA (n=5) EDTA (n=34) PFOA (n=14) Iopamidol (n=26) TCPP (n=34) Azithromycin (n=26) Sulfamethoxazol (n=34) Diclofenac (n=34) TCEP (n=15) Metoprolol (n=34) Carbendazim (n=21) Erythromycin A (n=25) PFBS (n=7) PFOS (n=12) Clarithromycin (n=34) Gabapentin (n=34) Ʃ4+5-Methy lbenzotriazol (n=33) Thiacloprid (n=2) Clothianidin (n=1) Benzotriazol (n=34) DEET (n=31) Acesulfam (n=34) Ciprofloxacin (n=33) Iohexol (n=26) Iomeprol (n=34) Iopromid (n=30) Thiametoxam (n=6) 2,6- Di-tert.-butyl-4-methylphenol (n=4) 2- Ethylhexyl-4-methoxycinnamat (n=3) NTA (n=34) Estron (n=34) Metformin (n=34) Eliminationsrate [%] 17-beta-Estradiol (n=34) Ibuprofen (n=34) Elimination in der Kläranlage 100 90 100 Schlecht (< 25 %) Mäßig (25-75 %) Gut (> 75-90 %) Sehr gut (> 90 %) 80 80 70 60 60 50 40 40 30 20 20 10 0-20 -40-60 -80 75 %-Quantil Mittelwert 25 %-Quantil -100
Schlecht Mäßig Stoffgruppe Elimination in der Kläranlage (< 25 %) (25-75 %) Humanarzneimittel Carbamazepin Diclofenac Sulfamethoxazol Guanylharnstoff Dehydrato - Erythromycin A Azithromycin 10,11-Dihydro- 10,11-dihydroxycarbamazepin Metoprolol Gabapentin Erythromycin A Clarithromycin Gut (> 75-90 %) Ciprofloxacin Ibuprofen Sehr gut (> 90 %) Metformin Röntgenkontrastmittel Amidotrizoesäure Iohexol Iopamidol Iomeprol Iopromid Estrogene 17-beta-Estradiol Estron Biozide / PSM Wirkstoffe Mecoprop Terbutryn Carbendazim DEET Thiamethoxam Imidacloprid Clothianidin Thiacloprid Korrosionsschutzmittel Benzotriazol Ʃ4, 5- Methylbenzotriazol Komplexbildner EDTA NTA Industriechemikalien Melamin 2,6-Di-tert-butyl-4- methylphenol 2-Ethylhexyl-4- methoxycinnamat PFT PFBA PFOA PFBS PFOS synthetische Duftstoffe AHTN HHCB Flammschutzmittel TCPP TCEP synthetische Süßstoffe Acesulfam Substanzen der EU-Watchliste sind durch einen weißen Unterstrich gekennzeichnet Anzahl an Substanzen: 19 14 8 4
Spurenstoffvorkommen auf Kläranlagen Technische Möglichkeiten zur Spurenstoffelimination auf Kläranlagen und Stand Ausbau Kläranlagen
Medien zur Spurenstoffentfernung Ozon Quelle: www.neugut.ch Granulierte Quelle: Firmenprospekt Norit Quelle: Firmenprospekt Norit Pulveraktivkohle
Funktionsprinzip Ozon Oxidation Adsorption Quelle: Firmenprospekt Norit Spurenstoffe werden durch Ozon zerstört, aber nicht mineralisiert Spurenstoffe werden an die angelagert
DOC [mg/l] DOC DOC DOC [mg/l] [mg/l] SAK 254 [1/m] SAK 254 [1/m] Funktionsprinzip Ozon Oxidation Adsorption 12 12 18 18 10 10 15 15 SAK 254 [mg/l] 8 8 6 6 4 4 12 12 9 9 6 6 SAK 254 [mg/l] 2 2 3 3 spez. Ozonzugabe [mg O 3 / mg DOC] 0 0 Nullprobe 55 10 10 15 15 20 20 30 30 40 40 -Dosiermenge [mg/l] Pulveraktivkohledosiermenge [mg/l] 0 0 Quelle: PILOTOX, Berlin, Darstellung modifiziert Quelle: KomS, Ergebnisse Rührversuch mit Spurenstoffe werden durch Ozon zerstört, aber nicht mineralisiert Spurenstoffe werden an die angelagert
Umsetzung der Verfahren Ozon Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung granulierte Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter Biologische Stufe Filter pulverförmige Biologische Stufe Filter Biologische Stufe Adsorptionsstufe Filter
Verfahrenstechniken Ozonung Umsetzung: KA Bad Sassendorf Ozon granulierte Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter Biologische Stufe Filter pulverförmige Biologische Stufe Filter Biologische Stufe Adsorptionsstufe Filter KA Duisburg-Vierlinden ARA Neugut
Verfahrenstechniken Ozonung Umsetzung: Ozon Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung KA Bad Sassendorf großtechnischer Versuchsbetrieb - Bad Sassendorf - Schwerte - Duisburg Vierlinden - Köln-Rodenkirchen granulierte pulverförmige Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter Biologische Stufe Filter Biologische Stufe Filter Biologische Stufe Adsorptionsstufe Filter Dauerbetrieb KA Duisburg-Vierlinden - Neugut [CH] - Oberwynental [CH] - Warburg Ausbau von Kläranlagen - Aachen-Soers - Dinslaken - Espelkamp - Detmold - Paderborn-Sende - Weißenburg - Altenrhein [CH] - Bassersdorf [CH] - Werdhölzli [CH] ARA Neugut
Verfahrenstechniken granulierte granulierte Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter durchströmtes filterbett kontinuierlich betriebener filter Luft Zulauf Zulauf Spülabwasser Ablauf Spülwasser GAK GAK Ablauf
Verfahrenstechniken granulierte Ozon Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung Umsetzung: granulierte Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter Biologische Stufe Filter pulverförmige Biologische Stufe Filter Biologische Stufe Adsorptionsstufe Filter Bildquelle: P. Wunderlin, eawag; Untersuchungen zum Einsatz von granulierter auf der ARA Bülach [CH]
Verfahrenstechniken granulierte Ozon Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung Umsetzung: granulierte Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter großtechnischer Versuchsbetrieb Kläranlage Name Ausbaugröße als EW Zustand Zeitraum der Untersuchungen Biologische Stufe granulierter pulverförmige filter max. behandelte Zulaufwassermenge Biologische Stufe Anzahl Filter Filter Biologische Stufe Adsorptionsstufe Filter betriebene Filterkammern mit GAK Wuppertal Buchenhofen 600.000 E in Betrieb 2013 bis dato 600 L/s 2 (von 28) Wuppertal Buchenhofen 600.000 E in Betrieb 2013 bis dato 600 L/s 2 (von 28) Emmingen-Liptingen 7.500 E in Betrieb 12/2013 bis dato 9 L/s 1 Bülach [CH] 45.000 E in Betrieb 12/2014 bis dato k.a. k.a. Köln Rodenkirchen 88.000 E in Bau seit 02/2017 58 L/s 1 Harsewinkel 57.000 E in Bau gepl. 2018 83 L/s 4 bis 6 Bildquelle: P. Wunderlin, eawag; Untersuchungen zum Einsatz von granulierter auf der ARA Bülach [CH]
Verfahrenstechniken granulierte Ozon Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung Umsetzung: granulierte Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter großtechnischer Dauerbetrieb Versuchsbetrieb Biologische Stufe Biologische Stufe Filter Kläranlage granulierter pulverförmige filter Kläranlage granulierter filter Name Ausbaugröße Zustand Zeitraum max. behandelte Biologische Stufe Anzahl Adsorptionsstufe Filter Name der Zulaufwasser- betriebeneanzahl als EW Untersuchungen menge behandelbare Ausbaugröße Inbetriebnahme Jahr der Filterkammern betriebene Zustand Zulaufwassermenge mit GAK Filterkammern mit GAK Wuppertal Buchenhofen 600.000 E in Betrieb 2013 bis dato 600 L/s 2 (von 28) Obere Lutter 380.000 E in Betrieb 2011 444 L/s 5 Wuppertal Buchenhofen 600.000 E in Betrieb 2013 bis dato 600 L/s 2 (von 28) in Betrieb Gütersloh-Putzhagen 150.600 E 2013 117 L/s 2 Emmingen-Liptingen 7.500 E in Betrieb +Ausbau 12/2013 bis dato 9 L/s 1 2 mit je 6 Rietberg 46.500 E in Betrieb 2014 100 L/s Bülach [CH] 45.000 E in Betrieb 12/2014 bis dato k.a. k.a. Spüleinheiten in Betrieb Bad-Oeynhausen 78.500 E 2015 51 L/s 1 (+2 Ausbau) Köln Rodenkirchen 88.000 E in Bau + Ausbau seit 02/2017 58 L/s 1 Harsewinkel Westerheim 57.0005.500 E in EBau in Betrieb gepl. 20182016 83 L/s 22 L/s 4 bis 6 4 Glessen 9.000 E in Bau 2018 9 L/s 2 Filter Bildquelle: P. Wunderlin, eawag; Untersuchungen zum Einsatz von granulierter auf der ARA Bülach [CH]
Verfahrenstechniken Pulveraktivkohle Ozon Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung granulierte Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter Biologische Stufe Filter pulverförmige Biologische Stufe Filter Biologische Stufe Adsorptionsstufe Filter
Verfahrenstechniken Pulveraktivkohle Ozon granulierte Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter Erfahrungen Simultandosierung pulverförmige Biologische Stufe Biologische Stufe Filter Filter Biologische Stufe Adsorptionsstufe Filter großtechnischer Versuchsbetrieb KA Emmingen-Liptingen ARA Wetzikon PAK-Dosiermengen: Dauer: 5 30 mg/l 6 Monate PAK-Dosiermengen: Dauer: 7,5 20 mg/l 1,5 Jahre
Verfahrenstechniken Pulveraktivkohle Ozon granulierte Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter Erfahrungen Direktdosierung auf den Filter pulverförmige Biologische Stufe Biologische Stufe Filter Filter Biologische Stufe Adsorptionsstufe Filter großtechnischer Versuchsbetrieb KA ARA Kloten-Opfikon ARA Ergolz, Sissach KA Buchenhofen, Wuppertal darüber hinaus halbtechnische Untersuchungen vorhanden Ausbau von ersten Kläranlagen mit diesem Verfahren in Planung
Verfahrenstechniken Pulveraktivkohle Ozon granulierte Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter Umsetzung Ulmer Verfahren pulverförmige Biologische Stufe Biologische Stufe Filter Filter Biologische Stufe Adsorptionsstufe Filter
Verfahrenstechniken Pulveraktivkohle Ozon granulierte Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter Umsetzung Ulmer Verfahren pulverförmige Biologische Stufe Biologische Stufe Filter Filter Anlagen in Betrieb Biologische Stufe Adsorptionsstufe Filter Kläranlage separate Adsorptionsstufe Nachbehandlung Nr. Name, Land maximale Oberflächenbeschickung Ausbaugröße als EW Jahr der Inbetriebnahme Voll-/ Teilstrom behandelbare Zulaufwassermenge Kontaktbecken minimale Aufenthaltszeit Sedimentationsbecken minimale Aufenthaltszeit Filtertyp Nachbehandlung 1 Albstadt-Ebingen 125.000 E 1992 Vollstrom 980 L/s 78 min 0,6 h 6,7 m/h Raumfilter 2 Lautlingen 36.000 E 1992 Vollstrom 225 L/s 27 min 0,4 h * k.a. Raumfilter 3 Hechingen 57.200 E 1999 Vollstrom 400 L/s 27 min 0,3 h * 1,5 m/h Raumfilter 4 Kressbronn-Langenargen 24.000 E 2011 Vollstrom 250 L/s 35 min 2,6 h 1,6 m/h Raumfilter 5 Stockacher Aach 43.000 E 2011 Teilstrom 250 L/s 57 min 1,0 h * 0,8 m/h Raumfilter 6 Sindelfingen 250.000 E 2011 Teilstrom 1.000 L/s 30 min 2,0 h 2,0 m/h Raumfilter 7 Langwiese 184.000 E 2013 Vollstrom 1.100 L/s 57 min 2,1 h 1,9 m/h Raumfilter 8 Steinhäule 440.000 E 2014 Teilstrom + 1.600 L/s 42 min 2,5 h 1,7 m/h Raumfilter 9 Lahr 100.000 E 2015 Teilstrom 350 L/s 47 min 2,8 h 1,4 m/h Tuchfilter 10 Dülmen 55.000 E 2015 Teilstrom 200 L/s 22 min k.a. 2,0 m/h Raumfilter 11 Herisau Bachwis [CH] 34.000 E 2015 Teilstrom 170 L/s 30 min 2,0 h 2,0 m/h Raumfilter 12 Laichingen 35.000 E 2015 Teilstrom 150 L/s 30 min 1,4 h * 1,7 m/h Tuchfilter 13 Mannheim 725.000 E 2016 Teilstrom 1.500 L/s 41 min 2,2 h 1,1 m/h Raumfilter 14 Öhringen 46.700 E 2017 Teilstrom 270 L/s k.a. k.a. k.a. Raumfilter weitere Anlagen in Bau oder Planung
Mittlere mittlere Eliminationsrate* [%] [%] Mittlere Eliminationsrate [%] (3 Substanzen) mittlere Eliminationsrate* [%] Verfahrenstechniken Pulveraktivkohle Erfahrungen zur Reinigungsleistung Betrachung der Eliminationsleistung über die Gesamtkläranlage [Zulauf-Ablauf] Ozon granulierte pulverförmige Biologische Stufe Ozonung Nachbehandlung Biologische Stufe Filter (optional) GAC-Filter Biologische Stufe Filter Biologische Stufe Filter Biologische Stufe Adsorptionsstufe Filter 100 Ergebnisse der Bestandsaufnahme Max 100 100 Ergebnisse einer Messkampagne im Sommer 2016 90 75-Quantil 90 80 Mittelwert 80 80 70 25-Quantil 70 60 Min 60 60 50 50 40 40 40 30 30 20 20 20 KA A 10 10 KA B 0 Kläranlagen ohne 4. Reinigungsstufe 4. Reinigungsstufe Zulauf - Ablauf 0 0 5 0 10 5 15 10 15 20 Pulveraktivkohledosiermenge Pulveraktivkohledosiermenge [mg/l] [mg/l] * mittlere Elimination der Substanzen Metoprolol, Carbamazepin und Diclofenac (Ø (η Metopr. + η Carba. + η Diclo. )), 48-Std. Proben
Kläranlagen mit einer Reinigungsstufe zur gezielten Spurenstoffelimination in BW Pforzheim (250.000 EW) Stuttgart-Mühlhausen (1.200.000 EW) Zustand in Planung Mannheim (725.000 EW) Öhringen (46.700 EW) in Bau in Betrieb Karlsruhe (700.000 EW) Wendlingen (170.000 EW) Westerheim (5.500 EW) Verfahrenswahl Pulveraktivkohle granulierte Darmsheim (13.800 EW) Laichingen (35.000 EW) Ozon Verfahren offen Sindelfingen (250.000 EW) Ulm (440.000 EW) Hinweis: JAM = Jahresabwassermenge Lahr (100.000 EW) Albstadt (125.000 EW) Hechingen (57.200 EW) Lautlingen (36.000 EW) Bildquelle Karte: LUBW Stockacher Aach (43.000 EW) Kressbronn (24.000 EW) Ravensburg (184.000 EW) Stand 04 / 2017
Aktivitäten auf Bundesebene Quelle: Fraunhofer ISI - IKU Übergabe an Bundesumweltministerin: 27.06.2017
Vorgehen Schweiz Änderung in der Gewässerschutzverordnung vorgenommen seit 01. Januar 2016 Ausbau von bestimmten Kläranlagen (ARA) Pflicht gemäß Voruntersuchungen müssen rund 100 der 700 vorhandenen Kläranlagen in den kommenden 20 Jahren ausgebaut werden
Gegenwärtiger Stand Ausbau von Kläranlagen in der Schweiz in Betrieb 3 Kläranlagen in Bau 4 Kläranlagen Verfahren gewählt 15 Kläranlagen Stand: Mai 2017
Zusammenfassung Spurenstoffvorkommen und -elimination auf Kläranlagen Vielzahl an unterschiedlichen Stoffen im Abwasser vorhanden Grundbelastung unabhängig der Größe der Kläranlagen gegeben einzelne Stoffe werden bereits heute zu hohem Umfang entfernt, der Großteil der Stoffe wird mit den heutigen Verfahren nur mäßig bis hin zu gar nicht aus dem Abwasser eliminiert
Zusammenfassung Spurenstoffvorkommen und -elimination auf Kläranlagen Vielzahl an unterschiedlichen Stoffen im Abwasser vorhanden Grundbelastung unabhängig der Größe der Kläranlagen gegeben einzelne Stoffe werden bereits heute zu hohem Umfang entfernt, der Großteil der Stoffe wird mit den heutigen Verfahren nur mäßig bis hin zu gar nicht aus dem Abwasser eliminiert Technische Möglichkeiten zur Spurenstoffelimination und Stand des Ausbaus von Kläranlagen Ozonung und anwendung derzeit Verfahren der Wahl, mittlerweile vielfältige großtechnische Erfahrungen gegeben Schweiz: gesetzliche Regelung zum Ausbau von Kläranlagen Deutschland: Stakeholderdialog Spurenstoffstrategie des Bundes
Veranstaltungshinweis
VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT www.koms-bw.de