gwf Wasser/Abwasser IT-Branchenlösungen für die Wasserwirtschaft (Vorschau)

Abwasserbehandlung | FACHBERICHTE |
1. Veranlassung und Zielsetzung
Für die meisten im Wasserkreislauf nachgewiesenen
anthropogenen Spurenstoffe, vor allem Arzneimittelrückstände,
können Kläranlagenabläufe als ein be deutender
Eintragsweg in die aquatische Umwelt identifiziert werden
[1–4]. Bislang ist jedoch die Daten lage zur Bewertung von
anthropogenen Spurenstoffen und ihren Abbauprodukten
im Wasserkreislauf noch unvollständig [5].
Auf europäischer und nationaler Ebene gibt es
mittlerweile Bestrebungen, Umweltqualitätsnormen in Gewässern
auch für Arzneimittel rechtlich zu verankern [6]. Bei
Überschreitung dieser Qualitätsziele im Gewässer kann dies
zukünftig Maßnahmen zur Reduzierung notwendig machen.
So fordert die EU-Kommission mit Erweiterung der
Wasserrahmenrichtlinie vom 2. Juli 2013 die Einführung einer
Überwachungsliste. Das neue Gesetz verweist auf das
Risiko, dass die drei weit ver breiteten Arzneistoffe (die Hormonpräparate
17alpha-Ethinylestradiol und 17beta-Estradiol
sowie das Schmerzmittel Diclofenac) darstellen [7].
Bayern verfolgt daher eine schrittweise Vorgehensweise
hinsichtlich des Umgangs mit anthropogenen
Spurenstoffen und der Frage der Notwendigkeit einer
vierten Reinigungsstufe. Die Wahl der Maßnahmen zur
Reduktion von Mikroverunreinigungen ist abhängig
von zu berücksichtigenden Eintragspfaden in die
Gewässer. Eine vierte Reinigungsstufe („End-of-Pipe-
Maßnahme“) kann als einer der Nachklärung nachgeschalteten
Verfahrensstufe (im Anschluss an die konventionelle
Abwasserreinigung) für eine weitergehende
Reduzierung von Spurenstoffen im Abwasser dienen.
Bestandteil der bayerischen Strategie im Umgang
mit anthropogenen Spurenstoffen war das Projekt
„Mikroverunreinigungen in oberirdischen Gewässern: Ermittlung
des Handlungsbedarfs bei kommunalen Kläranlagen“
[8]. Hierzu wurde ein georeferenziertes Modell für das gesamte
bayerische Fließgewässernetz so aufbereitet, dass
es die räumliche Konzentrationsverteilung für ausgewählte
anthropogene Spurenstoffe in allen Gewässerabschnitten
für den mittleren Abfluss und bei Bedarf für den Niedrigwasserabfluss
simulieren und darstellen kann [8]. Auf diese
Weise lassen sich mögliche Belastungsschwerpunkte, bei
denen ggf. Handlungs bedarf bestehen könnte, prognostizieren
und notwendige Messprogramme zur Überprüfung
effizient durchführen [8]. Als wichtiges Ergebnis der
Modellierung lässt sich festhalten, dass in Fließgewässerabschnitten
mit hohem Abwasseranteil für bestimmte Arzneimittel
umweltrelevante Konzentrationen im Gewässer
prognostiziert werden. Eine generelle Notwendigkeit, Kläranlagen
ab einer bestimmten Ausbaugröße landesweit
mit einer vierten Reinigungsstufe nachzurüsten ergibt sich
aufgrund der bisherigen Ergebnisse aber nicht. Es ist jedoch
nicht ausgeschlossen, dass in begründeten Einzelfällen
eine Nachrüstung erforderlich werden kann [9].
Aufbauend auf den Ergebnissen der Modellierung
wurde 2012 ein Messprogramm zur Überprüfung der im
Modell prognostizierten Belastungsschwerpunkte durch
das Bayerische Landesamt für Umwelt (LfU) und den
Wasserwirtschaftsämtern durchgeführt [10]. Ergänzend
hierzu wurden bestehende Kenntnisse zur vierten
Rei nigungsstufe zusammengetragen. Das Projekt
„Be wertung vorhandener Technologien für die Elimination
anthropogener Spurenstoffe auf kommunalen Kläranlagen“
wurde vom Bayerischen Landesamt für Umwelt beauftragt
und durch das Bayerische Staatsministerium
für Umwelt und Gesundheit (StMUG) finanziert.
Derzeit existiert keine kommunale bayerische Kläranlage
mit einer vierten Reinigungsstufe. Daher sind die betrieblichen
Erfahrungen mit einer vierten Reinigungsstufe
in Bayern, die Kenntnisse zum Eliminations verhalten und
den Auswirkungen auf das Gewässer kaum vorhanden.
Ziel der Studie war, für Bayern eine umsetzbare Lösung einer
vierten Reinigungsstufe zu erarbeiten. Hierzu wurden
verschiedene Technologien, die sich derzeit in Deutschland
und in der Schweiz im Einsatz befinden, hinsichtlich
Reinigungsleistung, Wirtschaftlichkeit und Einsatzfähigkeit
verglichen und daraus eine Vorgehensweise (Erarbeitung
einer Vorzugslösung) für Bayern abgeleitet. Dabei wurden
die speziellen Randbedingungen in Bayern berücksichtigt.
2. Methoden
Im Hinblick auf die Zielsetzung des Vorhabens wurden in
einer umfangreichen Literaturrecherche überwiegend die
verschiedenen nachgeschalteten Filtrationsverfahren
(Nanofiltration (NF), Umkehrosmose (UO)), Adsorptionsverfahren
(Pulveraktivkohle (PAK) und Filtration über
granulierte Aktivkohle (GAK)) und Oxidationsverfahren
(Ozon) näher betrachtet. Grundlage für die Zusammenstellung
der bereits gewonnenen Erfahrungen und
Erkenntnisse zu den genannten Reinigungstechnologien
sind veröffentlichte Forschungsberichte, Machbarkeitsstudien
und Projektsteckbriefe. An dieser Stelle wird
u. a. auf folgende Literaturstellen ver wiesen (Auszug der
untersuchten Literaturstellen): [11–25].
Aktuelle Forschungsvorhaben, Erläuterungsberichte
zu geplanten vierten Reinigungsstufen und
Betriebs erfahrungen aus der Schweiz sowie der
Bundesländer Baden-Württemberg und Nordrhein-
Westfalen wurden systematisiert und überschaubar
zusammengefasst. Eine Zusammenstellung der Literaturerhebungen
ist im Abschlussbericht unter:
http://www.unibw.de/ifw/swa/Forschungsvorhaben
zu finden. Zusätzlich können unter nachfolgendem
Link, Steckbriefe zu nationalen und internationalen
Projekten und Forschungsvorhaben zum Thema Elimination
von Mikroschadstoffen in Gewässern downgeloaded
werden: http://www.masterplan-wasser.nrw.de
Um gesicherte Kenntnisse über den Betrieb von
Technologien zur Reduzierung von Mikroverunreinigung
zu erlangen, wurden Kläranlagen mit einer vierten
Reinigungsstufe in Baden-Württemberg und Nord-
Rhein-Westfalen untersucht und die wichtigsten Daten
vor Ort erhoben. Im Zeitraum von August bis Oktober
Mai 2014
gwf-Wasser Abwasser 649