Spurenstoffe sind chemische Verbindungen, die in sehr geringen Konzentrationen (im Bereich von Mikro- bis Nanogramm pro Liter) in Wasser- und Abwassersystemen vorkommen. Sie stammen aus vielfältigen Quellen, wie zum Beispiel Medikamentenrückständen, Pestiziden, Industriechemikalien oder Kosmetika. Trotz ihrer geringen Konzentrationen können sie erhebliche Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit haben, da viele Spurenstoffe persistent sind, sich in Organismen anreichern oder hormonelle Wirkungen entfalten.
Herkunft und Eintragspfade
- Pharmazeutische Rückstände: Diese gelangen über Ausscheidungen oder die Entsorgung abgelaufener Medikamente ins Abwasser.
- Pestizide und Herbizide: Durch landwirtschaftliche Anwendungen gelangen sie in Oberflächen- und Grundwasser.
- Industriechemikalien: Verbindungen wie per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) stammen aus industriellen Prozessen.
- Konsumprodukte: Substanzen aus Kosmetika oder Haushaltschemikalien tragen ebenfalls zur Spurenstoffbelastung bei.
Technische Herausforderungen
Spurenstoffe stellen eine besondere Herausforderung dar, da sie in geringen Konzentrationen schwer zu detektieren und mit herkömmlichen Verfahren oft nicht ausreichend zu entfernen sind. Sie können Ökosysteme stören, indem sie beispielsweise die Fortpflanzung von Wasserlebewesen beeinträchtigen oder Resistenzen bei Mikroorganismen fördern.
Inhaltsverzeichnis
Behandlungsverfahren zur Entfernung von Spurenstoffen
1. Aktivkohleadsorption
Aktivkohle, insbesondere in Granulatform (GAK) oder als Pulver (PAK), wird häufig zur Entfernung von Spurenstoffen eingesetzt. Die poröse Struktur der Aktivkohle bietet eine große spezifische Oberfläche, auf der die Moleküle der Spurenstoffe adsorbieren können. Dieses Verfahren ist besonders effektiv für organische Verbindungen und lipophile Stoffe.
Foto: Unsere Aktivkohlefilter ALMA FIL AK
2. Ozonierung
Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, das organische Spurenstoffe in weniger schädliche Verbindungen umwandeln oder vollständig mineralisieren kann. Die Ozonierung eignet sich besonders für Spurenstoffe wie Hormone, Pharmazeutika und Pestizide.
3. Advanced Oxidation Processes (AOP)
AOPs kombinieren Oxidationsmittel wie Ozon oder Wasserstoffperoxid mit UV-Strahlung, um Hydroxylradikale zu erzeugen. Diese hochreaktiven Radikale oxidieren eine breite Palette von organischen Spurenstoffen effizient.
Foto: UV-Reaktor in Verbindung mit der Dosierung von Ozon oder Wasserstoffperoxid unserer ALMA OXI UV-Anlage
4. Membranverfahren
- Nanofiltration (NF) und Umkehrosmose (RO) bieten eine physikalische Barriere gegen Spurenstoffe. Sie trennen die gelösten Moleküle aufgrund ihrer Größe und Ladung.
- Mikro- und Ultrafiltration können in Kombination mit Adsorptionsverfahren oder biologischen Systemen eingesetzt werden, um die Effizienz zu erhöhen.
Foto: Unsere Umkehrosmoseanlage ALMA OSMO Process zur Entfernung von PFAS, installiert im Technikraumcontainer ALMA MODUL
5. Biologische Verfahren
- Belebtschlammverfahren und MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor): Einige Mikroorganismen sind in der Lage, bestimmte Spurenstoffe abzubauen.
- Biofiltration: In Biofiltersystemen wie der ALMA BHU BioFil können Biofilme gezielt zur Elimination spezifischer Spurenstoffe eingesetzt werden.
Foto: 3D-Konstruktion unserer Biofiltration ALMA BioFil Compact
6. Chemisch-Physikalische Behandlung
CP-Anlagen kombinieren mehrere physikalisch-chemische Prozesse, um Spurenstoffe effektiv aus Abwässern zu entfernen. Dabei kommen Verfahren wie Fällung, Flockung, Neutralisation, Filtration und Oxidation zum Einsatz. Besonders bei der Vorbehandlung industrieller Abwässer, die hohe Schadstoffkonzentrationen aufweisen, zeigt sich die Effizienz dieser Methode.
Vorteile:
- Hohe Flexibilität bei der Entfernung von organischen und anorganischen Spurenstoffen.
- Effektive Vorbehandlung für nachgeschaltete Verfahren wie Membrantechnik oder biologische Systeme.
Foto: Unsere Fällungs- und Flockungsanlage, auch CP-Anlage genannt, ALMA CHEM MCW
Anwendungen in verschiedenen Industrien
- Pharmazeutische Industrie
Die Abwässer sind häufig mit Arzneimittelrückständen belastet, die durch Membranverfahren oder AOP behandelt werden. - Chemische Industrie
Hier treten diverse organische Spurenstoffe auf, die durch Kombinationen aus Ozonierung und Aktivkohle effizient entfernt werden können. - Kommunale Kläranlagen
Eine vierte Reinigungsstufe wird zunehmend implementiert, um Spurenstoffe zu entfernen und die Wasserqualität nachhaltig zu verbessern. - Plastikherstellung und Recycling
Abwässer aus der Kunststoffproduktion enthalten oft Additive und Mikroplastik. Spurenstoffe wie Weichmacher oder Flammschutzmittel können effektiv durch kombinierte Verfahren wie Aktivkohleadsorption und Membrantechnik entfernt werden. - Entsorgungsunternehmen
Bei der Behandlung von flüssigen Sonderabfällen wie Altölen oder Lösungsmitteln spielen CP-Anlagen und AOPs eine entscheidende Rolle, um gefährliche Spurenstoffe abzubauen. - Galvanikindustrie
Die Galvanik produziert Abwässer mit Spuren von Schwermetallen und organischen Komplexbildnern, die durch chemisch-physikalische und Membranverfahren entfernt werden. - Oberflächenbearbeitung
Die Oberflächenbearbeitung umfasst Verfahren wie Lackieren, Beschichten und Metallveredelung, bei denen Abwässer mit Spurenstoffen wie Lösemitteln, Schwermetallen und organischen Verbindungen anfallen. Vor allem in der Galvanotechnik werden Chemikalien wie Cyanide oder Chromate eingesetzt. Hier kommen chemisch-physikalische Verfahren wie CP-Anlagen sowie Membranverfahren zum Einsatz.
Fazit
Spurenstoffe stellen eine zentrale Herausforderung für die moderne Wasser- und Abwassertechnik dar. Sie erfordern den Einsatz fortschrittlicher Technologien und eine gezielte Kombination von Verfahren, um ihre umweltschädlichen Wirkungen zu minimieren. ALMAWATECH bietet umfassende Lösungen zur Entfernung von Spurenstoffen, angepasst an die spezifischen Anforderungen verschiedener Industrien und Anwendungen.
Für weiter Informationen zu unseren Produkten können Sie uns gerne jederzeit kontaktieren!