Die Verfahren zur Entfernung von Spurenstoffen aus dem Kläranlagenablauf gehören inzwischen weitgehend zum Stand der Technik. Technisch durchgesetzt haben sich mittlerweile zwei Verfahren zur Elimination:- Oxidation der Spurenstoffe mit Ozon
- Adsorption der Spurenstoffe an Aktivkohle.
Beide Verfahren sind mit dem kostenintensiven Einsatz von Betriebsmitteln verbunden. Die kontinuierliche Sicherstellung der Eliminationsleistung einerseits und die kontrollierte Dosierung der Betriebsmittel Ozon und Aktivkohle andererseits sind unverzichtbare Forderungen einer verfahrenstechnischen Einbeziehung der Stufen in den Klärwerksbetrieb. An dieser Stelle wird aussagekräftige, zuverlässige und schnelle Analysenmesstechnik benötigt.
Nach heutigem Stand der Technik sind die Spurenstoffe nicht kontinuierlich messbar und stehen daher für die direkte Prozesssteuerung nicht zur Verfügung. Um die Prozesse in den Griff zu bekommen, muss auf Anlagen zur Spurenstoffelimination auf Standardparameter zurückgegriffen werden.
Gemeinsamkeit aller mit einer 4. Reinigungsstufe entfernbarer Spurenstoffe ist, dass sie zur Substanzgruppe der organischen Stoffe gehören. Folglich haben sich mit dem Einsatz von Ozon und Aktivkohle Verfahren zur Elimination der Spurenstoffe durchgesetzt, die schon seit Jahrzehnten zur Verringerung gelöster, biologisch nicht weiter abbaubarer organischer Inhaltsstoffe zum Beispiel in der Trinkwasseraufbereitung genutzt werden.
Der Spektrale Absorptionskoeffizient SAK ist hier eine einfache und schnelle Möglichkeit, die organischen Substanzen summarisch in geringen Konzentrationen zu erfassen. Die optische Messung im UV-Licht bei einer Wellenlänge von 254nm wird seit langem als Überwachungsparameter speziell in der Trinkwasseraufbereitung sowohl im Labor als auch im Prozess zur kontinuierlichen Messung eingesetzt. Dieser Parameter eignet sich damit auch für Anlagen der Spurenstoffelimination.
Als erster Parameter für die Reinheit von Wasser fungiert nicht nur im Trinkwasser der Parameter Trübung. Er lässt sofort eine Aussage über die Restverschmutzung durch partikuläre Stoffe zu.
Genau diese Messtechnik wurde in der Versuchsanlage des KomS – Kompetenzzentrum Spurenstoffe – Baden Württemberg, welche aus zwei parallel betriebenen Adsorptionsstufen besteht (Bild 1), umgesetzt.
Bild 2: Leitparameter
Der verfahrenstechnische Aufbau der beiden Adsorptionsstufen ist identisch mit den derzeit grosstechnisch realisierten Anlagen in BW. Die Kontaktreaktoren fassen jeweils ein Volumen von 255 L, die Sedimentationsbecken weisen jeweils ein Volumen von 2.000 L auf. Die Beschickung der Anlage (500 L/h je Strasse) erfolgt mit dem Ablauf des Lehr- und Forschungsforschungsklärwerks Büsnau. Ziel ist es mit der Versuchsanlage unterschiedliche Bedingungen in zwei parallel laufenden gleichen Anlagen zu untersuchen – wie z.B. die Reinigungsleistung zweier unterschiedlicher Aktivkohlen oder auch die Wirkung von unterschiedlichen Aktivkohledosiermengen im Vergleich. Die Anlage ist Februar 2015 in Betrieb gegangen.
Die Ergebnisse der Versuchsanlage zeigen, dass die eingesetzten SAK-Sonden Viomax CAS51D von Endress+Hauser im niedrigen Messbereich sehr stabil kleine Veränderungen beobachten und zudem einfach und wartungsarm eingesetzt werden können. In Bild 2 zu sehen sind im Zulauf und Ablauf kleine regelmässig auftretende Spitzen in den ungedämpften und ungefilterten Verläufen. Diese lassen sich zurückführen auf die eingesetzte Druckluftreinigung, die einen nahezu wartungsfreien stabilen Betrieb der Sensoren im kontinuierlichen Einsatz ermöglichen.
Kein anderes Messverfahren bietet zurzeit diese umfänglichen Möglichkeiten der Prozesskontrolle in Anlagen der 4. Reinigungsstufen. Dies belegen weitere Einsätze der Sonden in großtechnischen Anlagen in der Schweiz. Auch kann mit der SAK-Messung im Zu- und Ablauf einer Ozonungsanlage kontinuierlich die Eliminationsleistung überwacht und auf eventuelle Einbrüche sofort reagiert werden.
Auch der Trübung im Ablauf kommt, wie in den Verläufen in Bild 2 zu sehen ist, prozessentscheidende Bedeutung zu. Ein Zeitraum nicht vollständiger Feststoffelimination ist auf den ersten Blick zu erkennen. Da der Parameter schnell und stabil mit der eingesetzten Messtechnik erfasst werden kann, eignet sich die Messung ebenfalls für eine schnelle Kontrolle und Eingriffe in den Prozess. Fehler, wie z.B. der Ausfall der Polymerdosierung werden sofort sichtbar und können unmittelbar behoben werden.
Fazit:
Damit ist eine sinnvolle Ausstattung mit Messtechnik für Anlagen mit Spurenstoffelimination gefunden
Auf allen in der nächsten Zeit zu realisierenden Anlagen zur Spurenstoffelimination sollte daher auf die Installation der Messtechnik wie SAK-Sonden im Zu-und Ablauf, TS-Messung im Kontaktreaktor, Schlammspiegel in den Absetzbecken und Trübungsmessung im Ablauf zum Vorfluter nicht verzichtet werden.
Darüber hinaus empfiehlt es sich, hohe Aufmerksamkeit auf eine saubere, vorzugsweise ereignisgesteuerte Probennahme und eine Kontrolle der sehr niedrigen erreichbaren Phosphatwerte mit Analyzern der Blaumethode zu legen.