Zusammenfassung

Die Notwendigkeit einer weitergehenden Spurenstoffelimination wird aufgrund der Problematik der in Gewässern nachweisbaren Spurenstoffe sowohl in der Öffentlichkeit als auch in der Fachwelt intensiv diskutiert. Die demographische Entwicklung innerhalb der nächsten Jahre bzw. Jahrzehnte mit einem höheren Anteil älterer Menschen wird den Eintrag von Medikamenten, wie Pharmaka und Röntgenkontrastmitteln, als eine Gruppe von Spurenstoffen deutlich erhöhen. Für die Spurenstoffelimination auf kommunalen Kläranlagen stehen als erprobte Verfahren die Adsorption an Aktivkohle und die Oxidation durch Ozon (O₃) zur Verfügung. Beide Verfahren sind intensiv untersucht und werden bereits auf einer größeren Anzahl von Kläranlagen erfolgreich für die Spurenstoffelimination eingesetzt. Alternativen bestehen in oxidativen Verfahren (advanced oxidation processes, AOP), bei denen durch H₂O₂ in Verbindung mit einer UV- Bestrahlung (Photooxidation) oder Zugabe von zweiwertigem Eisen (Fenton-Prinzip) freie Hydroxyl-Radikale erzeugt werden, die die Spurenstoffe und im Abwasser enthaltenen Rest-Kohlenstoff weitgehend oxidieren. Ein neuerer Ansatzpunkt für kleinere Kläranlagen ist die bisher wenig erforschte Behandlung des gereinigten Abwassers in Retentionsbodenfiltern. Im Hinblick auf das in diesem Vorhaben vorgesehene Verfahren mit Adsorption und elektro- chemischer Oxidation/Regeneration ist insbesondere der Energieverbrauch der Verfahren von Interesse.

Die Elektro-Oxidation in dem sogenannten Nyex™️-Verfahren verbindet die Adsorption von CSB und Spurenstoffen an einem grafitbasierten Material mit einer elektrochemischen Oxidation/Mineralisierung der adsorbierten Stoffe in einer einzigen, modular aufgebauten Einheit (siehe Bild unten). Die im Abwasser enthaltenen Spurenstoffe werden auf dem Grafitmaterial, welches nicht porös ist und eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, angelagert und konzentriert. Gleichzeitig wird ein niedriger elektrischer Strom durch das Material geleitet, durch den die angelagerten Stoffe vollständig zu N₂O, H₂ und CO₂ mineralisiert werden. Das Grafitmaterial wird hierdurch in-situ regeneriert und steht kontinuierlich für die Spurenstoffelimination zur Verfügung. Im Gegensatz zu Aktivkohle ist kein Austausch bzw. eine externe Regeneration erforderlich. Ebenfalls sind nahezu keine zusätzlichen Betriebsmittel neben der Stromzufuhr erforderlich. Dadurch verringert sich auch der Personal- und Wartungsaufwand. Ziel des Projektes ist es, den Energieverbrauch weiter zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu optimieren.