Bayerisches Pilotprojekt für sauberes Wasser

Vierte Reinigungsstufe in Weißenburg

Die Stadt Weißenburg in Bayern hat auf ihrer Kläranlage eine vierte Reinigungsstufe zur Elimination von Spurenstoffen errichtet. Es wurde eine zweistufige Verfahrenskombination bestehend aus Ozonung und Filtration realisiert. Der Freistaat Bayern fördert das Pilotprojekt mit 75 Prozent der zuwendungsfähigen Kosten.

Anthropogene Spurenstoffe im Abwasser wie Arzneimittelrückstände und Haushaltschemikalien sind häufig nur bedingt biologisch abbaubar. Kommunale Kläranlagen sind deshalb Eintragspfade in den Wasserkreislauf für viele dieser Spurenstoffe. Insbesondere Arzneimittel, wie beispielsweise das Schmerzmittel Diclofenac, können negative Auswirkungen auf die aquatische Umwelt haben. Um anthropogene Spurenstoffe gezielt aus dem Abwasser zu reduzieren sind weitere Verfahrenstechniken – die vierte Reinigungsstufe – notwendig. Die Errichtung einer Anlage zur Spurenstoffelimination kann in begründeten Einzelfällen und aus Vorsorgegründen sinnvoll sein. Gemäß dem Orientierungsrahmen zur Abwasserentsorgung in der „Spurenstoffstrategie des Bundes“ sind einige Kriterien besonders relevant.

Dazu gehören die allgemeine Belastungssituation und die Schutzbedürftigkeit des Gewässers sowie Nutzungsanforderungen. Aber auch die zu erwartende Spurenstoffentnahme einer solchen Anlage spielt eine wichtige Rolle.

 

Die vierte Reinigungsstufe in Weißenburg wurde im Oktober 2017 in Betrieb genommen.

Die vierte Reinigungsstufe in Weißenburg wurde im Oktober 2017 in Betrieb genommen.

 

Die Kläranlage Weißenburg leitet in die abflussschwache Schwäbische Rezat ein. Aufgrund dieser sensiblen wasserwirtschaftlichen Situation und des hohen Abwasseranteils im Gewässer wurde die Kläranlage als Standort für ein bayerisches Pilotvorhaben ausgewählt. Von Beginn der Planungen 2014 bis etwa ein Jahr nach der Inbetriebnahme 2019 wurde das Projekt intensiv wissenschaftlich und ingenieurtechnisch begleitet. Die Inbetriebnahme der vierten Reinigungsstufe, bestehend aus einer Ozonung und einer zweistraßigen Filtration mit Aktivkohle und Sand, erfolgte im Oktober 2017. Um die Reinigungsleistung beurteilen zu können, wurden chemische, ökotoxikologische und mikrobiologische Parameter vor und nach der Inbetriebnahme analysiert, dokumentiert und bewertet. Die Ergebnisse des umfangreichen Untersuchungsvorhabens sind im Abschlussbericht „Elimination von anthropogenen Spurenstoffe auf der Kläranlage Weißenburg“ dokumentiert.

Für die Anlage zur Spurenstoffelimination in Weißenburg wurde aus wirtschaftlichen Gründen eine Teilstrombehandlung ausgewählt. Mit dem gewählten Bemessungszufluss vom 430 m3/h können rund 86 Prozent der Jahresabwassermenge in der vierten Reinigungsstufe behandelt werden. Dabei soll nach dem emissionsbasierten Ansatz eine Eliminationsrate von 80 Prozent für ausgewählte Indikatorsubstanzen erreicht werden. Zu diesen Substanzen gehören Amisulprid, Benzotriazol, Candesartan, Carbamazepin, Citalopram, Clarithromycin, Diclofenac, Hydrochlorothiazid, Irbesartan, Metoprolol, Tolyltriazol und Venlafaxin.

Die Spurenstoffreduktion der Kläranlage Weißenburg ohne vierte Reinigungsstufe liegt im Mittel bei rund 20 Prozent. Erst durch die zusätzliche oxidative und adsorptive Behandlung des Abwassers in der vierten Reinigungsstufe können Gesamtreduktionraten in der Kläranlage von rund 80 Prozent im Jahresdurchschnitt erreicht werden.

 

Anthropogene Spurenstoffe im Abwasser wie Arzneimittelrückstände und Haushaltschemikalien sind häufig nur bedingt biologisch abbaubar. Um diese gezielt aus dem Abwasser zu reduzieren sind weitere Verfahrenstechniken – die vierte Reinigungsstufe – notwendig.

Anthropogene Spurenstoffe im Abwasser wie Arzneimittelrückstände und Haushaltschemikalien sind häufig nur bedingt biologisch abbaubar. Um diese gezielt aus dem Abwasser zu reduzieren sind weitere Verfahrenstechniken – die vierte Reinigungsstufe – notwendig.

 

In Hinblick auf die Reinigungsleistung in der vierten Reinigungsstufe ist die Kombination von Ozonung mit einer nachgeschalteten Adsorptionsstufe (granulierte Aktivkohle) am wirksamsten. Hier konnte eine gemittelte Elimination der zwölf Indikatorsubstanzen von rund 92 Prozent erreicht werden. Die gemittelte Eliminationsrate für die Ozonung mit anschließender Sandfiltration liegt zwischen 76,1 und 89,8 Prozent. Die gemittelte Eliminationsrate der Ozonung liegt im Bereich von 73,7 bis 89,5 Prozent. Die Konzentrationen der Indikatorsubstanzen werden im Sandfilter nicht weiter reduziert. Die zusätzliche Eliminationswirkung des Aktivkohlefilters nach der Ozonung bewirkt hingegen noch eine weitere Reduktion von rund 47 Prozent. Sowohl die Wirkungsweise als auch die Spurenstoffentnahme eines biologisch aktivierten Aktivkohlefilters (BAK-Filter) konnten in Weißenburg bisher noch nicht belegt und überprüft werden.

Die Investitionskosten der Pilotanlage zur Spurenstoffelimination in Weißenburg belaufen sich inklusive Nebenkosten auf rund 3,7 Millionen Euro brutto. Die spezifischen Jahreskosten wurden mit 18 Cent pro Kubikmeter, also auf 15 Euro pro Einwohner und Jahr ermittelt. Bei den Kostenbetrachtungen muss berücksichtigt werden, dass aufgrund des wissenschaftlichen Pilotcharakters der vierten Reinigungsstufe in Weißenburg und der damit verbundenen zusätzlichen Mess- und Anlagentechnik leicht höhere Investitionskosten angefallen sind. Hinzu kommen die Baupreissteigerungen der letzten Jahre. Eine Senkung der Betriebskosten durch zukünftige Optimierungsmaßnahmen beim Energieverbrauch und Betriebsmitteleinsatz ist möglich. Insgesamt zeigte sich, dass die untersuchte Verfahrenskombination technisch und wirtschaftlich umsetzbar ist. Zudem konnte belegt werden, dass die Kombination aus Ozonung mit nachgeschalteter Aktivkohlefiltration (GAK-Stufe), im Vergleich zu den Einzelverfahren, deutlich höhere Reduktionsraten bei Spurenstoffen, CSB und DOC erzielen kann.

Im Dezember 2018 wurde das Pilotprojekt zur Elimination von Spurenstoffen auf der Kläranlage Weißenburg vom Förderverein KUMAS-Kompetenzzentrum Umwelt e.V. als „Offizielles Leitprojekt 2018“ ausgezeichnet.

Sascha Rödel und Martina Hanke

 

Maschinenkeller mit Zulaufpumpen (blau) und Eintragungssystem, Zugang Ozonreaktor und Kompressoren der Filteranlage

Maschinenkeller mit Zulaufpumpen (blau) und Eintragungssystem, Zugang Ozonreaktor und Kompressoren der Filteranlage

 

Info:  Projektgremium des Pilotprojektes

  • Bau und Betrieb der 4. Reinigungsstufe: Stadt Weißenburg in Bayern
  • Planung und Umsetzung: Ingenieurbüro Dr. Resch + Partner
  • Wissenschaftliche Begleitung: Universität der Bundeswehr München, Dr.-Ing. Steinle Ingenieurgesellschaft
  • Koordination, Untersuchungsprogramm, Analytik: Bayerisches Landesamt für Umwelt
  • Förderung: Wasserwirtschaftsamt Ansbach
  • Projektinitiator, Steuerung: Bayerisches Staatsministerium für Umwelt- und Verbraucherschutz

 

Weitere Informationen auch unter:

https://kommunaltopinform.de/2018/12/13/ein-siegel-fuer-die-umweltkompetenz/

 

Messtopf für Ablauf Ozonung (links) und der Ozongeneratorraum (rechtes Bild)

Messtopf für Ablauf Ozonung (links) und der Ozongeneratorraum (rechtes Bild)

 

Für Rückfragen:

Ansprechpartnerin: Dipl.-Ing. (FH) Martina Hanke

Tel. +49 9141 907-175

entwaesserung@weissenburg.de 


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Web. www.weissenburg.de

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26. August 2019


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