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<strong>Dr</strong>.-<strong>Ing</strong>. <strong>Götzelmann</strong> + <strong>Partner</strong>, Stuttgart – Balingen - Izmir<br />
Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen<br />
durch<br />
zusätzliche Behandlungsstufen<br />
in<br />
kommunalen Kläranlagen<br />
<strong>Dr</strong>.-<strong>Ing</strong>. R. Rölle, <strong>Ing</strong>enieurgesellschaft <strong>Götzelmann</strong> + <strong>Partner</strong>, Stuttgart
<strong>Dr</strong>.-<strong>Ing</strong>. <strong>Götzelmann</strong> + <strong>Partner</strong>, Stuttgart – Balingen - Izmir<br />
Gliederung<br />
Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
� Entwicklung der Reinigungsstufen<br />
kommunaler Kläranlagen<br />
� Auftreten von Spurenstoffen<br />
� Entscheidung zur Spurenstoffentnahme<br />
� Verfahrenswahl<br />
� Beispiel KA Kressbronn<br />
� Betriebsergebnisse<br />
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Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Gesamtphosphorgehalt im Bodensee-Obersee 1951 – 2011 Quelle: IGKB 2011<br />
Entwicklung<br />
1. RiLi IGKB<br />
2. RiLi IGKB<br />
Aktuelle RiLi IGKB<br />
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Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Die Reinigungsstufen kommunaler Kläranlagen 1960 - 1980<br />
Kohlenstoffelimination<br />
Entwicklung<br />
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Entwicklung<br />
Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Erstinbetriebnahmen biologischer Anlagenstufen (Bsp.)<br />
Kläranlage<br />
Erstinbetrieb-<br />
nahme<br />
KA Kressbronn 1967<br />
KA Lindau 1964<br />
KA Friedrichshafen 1965<br />
KA Überlingen 1971<br />
KA Stockach 1966<br />
KA Radolfzell 1965<br />
KA Biberach 1974<br />
KA Koblenz 1965<br />
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Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Die Reinigungsstufen kommunaler Kläranlagen 1980 - 1995<br />
Phosphorelimination<br />
In B-W steigt die Zahl der<br />
mech. biologischen KAs<br />
von ~ 500 auf ~ 1.200<br />
Entwicklung<br />
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Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Die Reinigungsstufen kommunaler Kläranlagen 1990 - 2000<br />
Stickstoffelimination<br />
Entwicklung<br />
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Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Pläne des ISF zur ‚Bodenseedüngung‘ mit Gülle in den 30er Jahren<br />
Entwicklung<br />
……….<br />
zur Hebung des Fischertrags<br />
Quelle: R. Duelli<br />
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Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Die Reinigungsstufen kommunaler Kläranlagen 1990 - 2000<br />
Stickstoffelimination<br />
Entwicklung<br />
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Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Die Reinigungsstufen kommunaler Kläranlagen 1995 - 2005<br />
Weitergehende AB<br />
Weitergehende Abwasserbehandlung<br />
auch in<br />
� HKW Stuttgart<br />
� München II<br />
� Düsseldorf<br />
Entwicklung<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Die meisten Kläranlagen im Bodenseeeinzugsgebiet erzielen<br />
Ablaufwerte für<br />
P ges von 0,2 mg/L i.M. bzw. ≤ 0,3 mg/L<br />
KA Immenstaad<br />
KA Ried (Isny) KA Langwiese (RV)<br />
... Aber leider keine ausreichende Spurenstoffelimination<br />
Entwicklung<br />
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Arzneimittelrückstände nach Gruppen<br />
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zu 1) Von den Die Arzneimittelrückständen Entfernung von Spurenstoffen sind vier durch Gruppen zusätzliche zu berücksichtigen, Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
welche jeweils gemeinsam untersucht werden können:<br />
Gruppe I Analgetika, Antiphlogistika, Antipyretika:<br />
Diclofenac<br />
Ibuprofen<br />
Ketoprofen<br />
Naproxen<br />
Lipidsenker <strong>und</strong> Metabolite:<br />
Clofibrinsäure<br />
Bezafibrat<br />
Antiepileptika:<br />
Carbamazepin<br />
Durchblutungsförderer:<br />
Pentoxifyllin<br />
Psychopharmaka:<br />
Diazepam<br />
Gruppe II Betablocker:<br />
Metoprolol<br />
Atenolol<br />
Sotalol<br />
Analgetika<br />
Penazon<br />
Gruppe III Iodierte Röntgenkontrastmittel (RKM):<br />
Iopamidol<br />
Iopromid<br />
Diatrizoat<br />
Iohexol<br />
Amidotrizoesäure<br />
Iomeprol<br />
Gruppe IV Antibiotika:<br />
Dehydrato-Erythromycin<br />
Clarithromycin<br />
Metronidazol<br />
Sulfamethoxazol<br />
Trimethoprim<br />
zu 2) Hormonell wirksame Verbindungen<br />
Natürliche <strong>und</strong> synthetische Steroidhormone:<br />
- 17�-Estradiol<br />
- Estriol<br />
Diclofenac<br />
Carbamazepin<br />
Sotalol<br />
Iopamidol<br />
Sulfamethoxazol<br />
Leitsubstanzen, welche am häufigsten <strong>und</strong> in den höchsten<br />
13<br />
Konzentrationen nachgewiesen werden:
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ng/l<br />
10000<br />
1000<br />
100<br />
10<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Zulauf Kläranlage<br />
Ablauf Nachklärung<br />
Untersuchung von Spurenschadstoffen im Zu- <strong>und</strong> Ablauf der Kläranlage (Ulm-Steinhäule)<br />
Auftreten von Spurenstoffen<br />
GOW<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Die Bodenseeregion ist ein intensiv betriebenes<br />
Erwerbsobstbau- <strong>und</strong> Weinanbaugebiet<br />
� Einsatz in Deutschland ca. 30.000 Mg PBSM/a<br />
� Im Ablauf von KAs werden seit Jahren PBSM festgestellt<br />
� Eintrag in Gewässer ca. 30 Mg PBSM/a<br />
Auftreten von Spurenstoffen<br />
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Wie kommt PBSM zur Kläranlage ?<br />
Auftreten von Spurenstoffen<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Entnahme-<br />
raten<br />
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Bef<strong>und</strong>e im Ablauf von KAs der BoRe<br />
Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Gruppe der Pflanzen-<br />
behandlungs- <strong>und</strong><br />
Schädlingsbekämpfungs-<br />
mittel (PBSM)<br />
Auftreten von Spurenstoffen<br />
Wirkstoff<br />
KA-Abläufe 2001 [15]<br />
(Maximalwerte)<br />
ng/L<br />
KA-Ablauf Stockach<br />
2011(Maximalwerte)<br />
Herbizide Atrazin 8.800 < BG<br />
ng/L<br />
Dimethenamid n. b. 140<br />
Isoproturon 1.315 < BG<br />
MCPA 99.200 1.790<br />
Mecoprop-P 900 890<br />
Metazachlor 5.000 220<br />
Insektizide Imidacloprid 610 < BG<br />
Pirimicarb 4.260 170<br />
Fungizide Boscalid n. b. 60<br />
Myclobutanil 250 130<br />
Penconazol 580 140<br />
Pentachlorphenol n. b. 70<br />
Pyrimethanil 6.800 < BG<br />
Propiconazol n.b. 30<br />
Tebuconazol n.b. 40<br />
Terbutryn n. b. 240<br />
Tetrahydrophthalimid (M) n. b. 760<br />
Triademenol 180 < BG<br />
Insektenrepellent N,N´-Diethyltoluamid n. b. 120<br />
Mit (M) bezeichnet sind Metabolite<br />
der PBSM<br />
n.b. nicht bestimmt BG Bestimmunggrenze<br />
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Konzentration in ng/L<br />
4.000<br />
3.500<br />
3.000<br />
2.500<br />
2.000<br />
1.500<br />
1.000<br />
500<br />
0<br />
Auftreten von Spurenstoffen<br />
Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Ablauf KA Stockach<br />
Summenparameter PBSM<br />
Grenzwert TrinkwV<br />
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Konzentration in ng/L<br />
4.000<br />
3.500<br />
3.000<br />
2.500<br />
2.000<br />
1.500<br />
1.000<br />
500<br />
0<br />
P01<br />
P02<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
P03<br />
P04<br />
P05<br />
P07<br />
P08<br />
P10<br />
Dimethenamid Terbutryn Penconazol Myclobutanil Pirimicarb Boscalid THPI<br />
P09<br />
DEET Propiconazol PCP Mecoprop MCPA Metazachlor Tebuconazol<br />
Auftreten von Spurenstoffen<br />
P11<br />
P12<br />
P13<br />
Ablauf KA Stockach<br />
Einzelsubstanzen PBSM<br />
P14<br />
P15<br />
P16<br />
P17<br />
P18<br />
P19<br />
P20<br />
19
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Konzentration in ng/L<br />
4.000<br />
3.500<br />
3.000<br />
2.500<br />
2.000<br />
1.500<br />
1.000<br />
500<br />
0<br />
Auftreten von Spurenstoffen<br />
Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Ablauf KA Stockach<br />
Summenparameter PBSM<br />
Grenzwert TrinkwV<br />
Summe ABL Summe ABL+PAK<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Warum errichtet ein Verband (Kommune) eine Stufe zur<br />
Spurenschadstoffverminderung?<br />
� Umweltbewusstsein<br />
� Vorsorgewille von (Fremdenverkehrs)Gemeinden<br />
� Temporäres Alleinstellungsmerkmal/Image<br />
� Förderung als Anreiz<br />
� Generationenverpflichtung<br />
Entscheidung zur Spurenstoffentnahme<br />
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Institut für<br />
Seenforschung<br />
Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Entscheidung zur Spurenstoffentnahme<br />
Zweckverband Abwasserreinigung<br />
Kressbronn–Langenargen, Krs. FN<br />
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Verfahrenswahl<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Verfahrenswahl<br />
Quelle: M. Schärer, BAFU, 2008<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Entscheidungsgründe zur Verfahrenswahl<br />
� Mehrjährige Anwendungserfahrungen<br />
� Anwendungsvielfalt in den Behandlungsstufen einer KA<br />
� Aus der Trinkwasseraufbereitung bewährte Verfahrenstechnik<br />
� Vermeidung von Transformationsprodukten<br />
� Entnahmewirksamkeit auch bei perfluorierten Tensiden (PFT)<br />
� keine besonderen Materialanforderungen an die maschinelle<br />
Ausrüstung<br />
� der untergeordnete Zuwachs an Schlamm<br />
� die entwässerungseigenschaftförderliche Wirkung von Kohle<br />
� die bei der Schlammverwertung prinzipiell positive Auswirkung<br />
auf den Heizwert des Klärschlammes<br />
Verfahrenswahl<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Verfahren zur Spurenschadstoffverminderung<br />
KB » Kontaktbecken<br />
SB » Sedimentationsbecken<br />
Verfahrenswahl<br />
PAK Pulveraktivkohle<br />
FHM Flockungshilfsmittel<br />
FM Flockungsmittel<br />
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Zulauf Langenargen<br />
Einleitung<br />
Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Verfahrens-<br />
wahl<br />
Ablauf zum Bodensee<br />
Rand-<br />
bedingungen<br />
Kosten-<br />
betrachtung<br />
Zusammen-<br />
fassung<br />
Zulauf Kressbronn<br />
Kontakt<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Lageplanausschnitt KA Kressbronn/Langenargen - Adsorptionsstufe<br />
Beispiel KA Kressbronn<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Dosiermittel <strong>und</strong> -mengen in der Adsorptionsstufe (Ersteinsatz)<br />
1 A 3040 L (0,1 %ig)<br />
Beispiel KA Kressbronn<br />
Adsorptionsstufe<br />
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Entnahme in %<br />
100<br />
�<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Eliminationserwartungen durch PAK-Adsorption<br />
AM RKM DOC PBSM<br />
Quelle: Metzger 2010<br />
Betriebsergebnisse<br />
� � �<br />
Summenparameter<br />
PAK-Dosierung<br />
10 mg/L<br />
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Betriebsergebnisse<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Betriebsergebnisse<br />
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Chemischer Sauerstoffbedarf in mg/L<br />
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Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Einfluss der Adsorptionsstufe dargestellt anhand des CSB<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez<br />
Ergebnisse der Felduntersuchungen<br />
Ablauf der Kläranlage Kressbronn<br />
Mittelwert 16 mg/L<br />
2011<br />
Anschluss PAK-Stufe Inbetriebnahme<br />
Mittelwert 6,5 mg/L<br />
Betrieb<br />
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Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Zusammenfassung<br />
� Entwicklung der Reinigungsstufen geht mit der techn. Entwick-<br />
lung <strong>und</strong> den Notwendigkeiten einher<br />
� Bestehende Abwasserbehandlungstechnik entnimmt die Spuren-<br />
stoffe nur unwesentlich – also ungenügend<br />
� Neue Reinigungsstufe erforderlich<br />
� Nicht nur die Anwendungserfahrung spricht für Pulveraktivkohle<br />
� PAK Stufe in Kressbronn ist auf Vollstrombehandlung ausgelegt<br />
� Elimination je nach Wirkstoffklassen verschieden<br />
� AM ~ 85 %<br />
� RKM ~ 70 %<br />
� PBSM ~ 60 %<br />
� Optimierungspotentiale vorhanden <strong>und</strong> auf Zielwerte anpassbar<br />
Zusammenfassung<br />
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<strong>Dr</strong>.-<strong>Ing</strong>. <strong>Götzelmann</strong> + <strong>Partner</strong>, Stuttgart – Balingen - Izmir<br />
Kolloquien im Institut für Seenforschung am 20. Juli 2012, Langenargen<br />
Die Entfernung von Spurenstoffen durch zusätzliche Reinigungsstufen in kommunalen Kläranlagen<br />
Verfasser <strong>und</strong> Kontakt:<br />
<strong>Dr</strong>.-<strong>Ing</strong>. R. Rölle<br />
<strong>Dr</strong>.-<strong>Ing</strong>. W. <strong>Götzelmann</strong> + <strong>Partner</strong> <strong>GmbH</strong><br />
Friolzheimer Straße 3<br />
70499 Stuttgart<br />
R.Roelle@goetzelmann-partner.de<br />
Die Realisierung der<br />
Adsorptionsstufe Kressbronn wurde<br />
durch das Land gefördert<br />
Besichtigung<br />
der Adsorptionsstufe<br />
ist möglich<br />
35
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