Mikroverunreinigungen und Mikroplastik in Kläranlagen

Ausgangslage

Unsere Abwasser Reinigungsanlage wird heute mit drei Reinigungsstufen betrieben. Bei der mechanischen Reinigung durchläuft der Abwasserstrom zunächst einen Rechen, der die groben Stoffe herausholt. Als Nächstes folgten das Sandfang- und Fettfang- Becken. Dabei nutzten wir die Physik, indem wir die Breite und Höhe erheblich zu vergrössern. Es entsteht ein Becken, darin fliesst das Abwasser langsamer und mitgeführte Partikel wie Sandkörner setzen sich am Boden ab, Fette und öle steigen hingegen zur Oberfläche hoch. Schliesslich kommt das Abwasser in den 5mal grösseren Vorklärbecken noch mehr zur Ruhe. Nun sinken auch feine Schwebstoffe zu Boden. Mit der mechanischen Reinigung lassen sich rund 30 Prozent aller Verunreinigungen entfernen.

Bei der zweiten Reinigungsstufe kommen Mikroorganismen zum Einsatz, die in den sogenannten Belebtbecken organische, im Abwasser gelöste Stoffe verarbeiten. Unter anderem wird hier bei der Nitrifikation Ammoniak zu Nitrat oxidiert. Nach der biologischen Reinigung gilt das Abwasser als zu rund 90 Prozent gereinigt.

Die dritte Stufe kümmert sich nun um chemische Stoffe wie Stickstoff und Phosphor im Abwasser. Sie werden durch die Zugabe von Fällmitteln zum Ausflocken gebracht und lassen sich später als Klärschlamm weiterverarbeiten, der auch als Rohstoffquelle interessant ist.

Die Abwasser Reinigungsanlage Untermarch in Lachen leitet das gereinigte Abwasser in den oberen Zürichsee. Der Auslauf ist jetzt bereits sauberer als das aufnehmende Gewässer selbst. Trotzdem sind wir seit 2019 intensiv an der Planung der vierte Reinigungsstufe. Unser Ziel ist Mikro Verunreinigungen verschiedener Art zu beseitigen.

Nach den drei oben kurz beschriebenen Reinigungsstufen hat es immer noch Spurenstoffe im gereinigten Abwasser. In erster Linie geht es darum Rückstände, von Arznei Mitteln und anderen Produkten der Human- und Veterinär- Medizin, zu entfernen. Dies trifft auch bei Haushalts- und Industrie- Chemikalien wie Reinigungs- und Körper- Pflegemittel zu. Eine weitere Kategorie sind Pestizide und deren Abbau Produkte.

Bei der Stufe Mikroverunreinigung handelt es sich um ein ganzes Bündel von Anwendungen. Insbesondere Anlagerung (Adsorption) an Aktiv Kohlefilter, Membran Filtration und Entkeimung durch ultraviolettes Licht sowie Ozonierung, stehen derzeit zur Verfügung. Eine Lösung von der Stange gibt es dabei nie. Konkret «Welche Technik» genutzt wird, hängt immer von der lokalen Stoffbelastung und konkreten Gegebenheiten ab. Bei einer durchschnittlichen Jahresmenge des Abwassers in der ARA Untermarch von drei bis vier Millionen Kubikmeter ergibt dies zusätzliche Betriebskosten pro Einwohner von 9 - 10 Franken/Jahr.

Wer soll diese Kosten tragen

Wer finanziert die Investitionen? Die Verbraucher oder die Produzenten, also Pharma- und Pestizid- Hersteller der relevanten Stoffe.

• Ozonierung

• Membranfiltration

• Aktivkohlefiltration

Mit diesen Verfahren können auch hartnäckige Spuren Stoffe erfasst und entsorgt werden. Teilweise wird das schon angewandt.

Welche Massnahmen sind nötig

Um die Ausgaben gering zu halten, muss eine Kehrtwende von der kurzfristigen Reparatur Mentalität zur nachhaltigen Vorsorge Strategie nach dem Verursacher Prinzip, gemacht werden.

Konkret geht es darum, dafür zu sorgen, dass Schad Stoffe erst gar nicht ins Abwasser gelangen. Dann müsste später auch weniger aufwendig eliminiert werden. Die Alterung der Bevölkerung und der steigende «pro Kopf Verbrauch an Medikamenten» führt in den kommenden Jahren zu einem Anstieg des Medikamenten Verbrauchs. Viel davon wird im Abwasser landen, nicht nur auf dem natürlichen Weg durch Ausscheidungen. Aber auch, weil viele Leute abgelaufene oder nicht mehr benötigte Arznei Mittel immer wieder über die Toilette entsorgten.

VSA Plattform Verfahrenstechnik Mikroverunreinigungen

Möchten Sie über das Thema Elimination von Mikro Verunreinigungen in den Abwasser Reinigungsanlagen immer bestens informiert sein?

Dann finden Sie auf der Internetseite Micropoll Plattform des VSA aktuelle Informationen wie Empfehlungen, Faktenblätter, Anlagensteckbriefe, Schlussberichte von Pilotversuchen und Vieles mehr.

Pilotversuch hydraulische Belastung

Mit dem Inkrafttreten der aktualisierten Gewässerschutzverordnung per 1. Januar 2016 hat das AfU Schwyz dem Zweckverband ARA Untermarch die Forderung zur Elimination von Mikroverunreinigungen (MV) erlassen. Weil an der ARA Untermarch mehr als 24'000 Einwohner angeschlossen sind und die ARA in einen See einleitet. Die MV-Stufe wird auf eine Vollstrombehandlung mit einer Wassermenge von 375 l/s ausgelegt. Im Rahmen der Zukunftsstudie 2040 wurde das Netz und die ARA gemeinsam untersucht und ein optimaler maximale Zufluss auf die ARA von 350 l/s definiert. Damit kann die Entlastungsrate ohne eine Erhöhung der Regenbeckenvolumina im Netz auf kleiner 10% reduziert werden. Dazu kommen zukünftig 25 l/s interner Rückläufe aus der Filtration, was schliesslich einem maximalen Zulauf von 375 l/s entspricht. Im heutigen Betrieb wird die ARA mit 280 l/s belastet.

Mit Hilfe von Pilotversuchen soll aufgezeigt werden, dass die ARA bereits heute eine hydraulische Belastung von 375 l/s reinigen kann.

Vorbereitungsarbeiten

1. Damit die Anlage mit 375 l/s belastet werden kann, werden kleinere bauliche Massnahmen umgesetzt

2. Sand-/Fettfang Becken 1 + 2 sind im Betrieb

3. Zwischen den beiden Sandfangbecken und den Vorklärbecken steht nur ein Verbindungskanal zur Verfügung

4. Ein zweiter Verbindungskanal wird beim Bau der ARA 1972 vorbereitet

5. Er wird aber noch nicht fertig gestellt

6. Dieser zweite Verbindungskanal wird im August 2018 geplant und bis im November 2018 realisiert

7. Der Zulauf auf die Vorklärung wird angepasst

8. Vorklärbecken 1 + 2 sind im Betrieb

9. Für den ersten Pilotversuch wird bei der Nachklärung nichts verändert

Pilotversuch 1

1. Bei der Durchführung des Pilotversuches 1 wird festgestellt das der Zulauf in die Nachklärbecken sehr unterschiedlich ist

2. Zusätzlich wird festgestellt dass die Ablauf Kapazität der Nachklärbecken nicht gross genug ist

3. Aufgrund dieser zwei Tatsachen wird Pilotversuch 1 abgebrochen

Pilotversuch 2 + 3

1. Für für den gleichmässigen Zulauf auf die einzelnen Nachklärbecken werden Leitblechen in der Zulaufrinne eingebaut

2. Für die grössere Ablaufkapazität der getauchten Ablaufrohren werden die Öffnungen vergrössert

Resultate Pilotversuche

Den ganzen Bericht Pilotversuch hydraulische Belastung im Betriebjahr 2019 ist im PDF einsehbar

Kleine Teilchen von Medikamenten und Düngemittel schwimmen im Abwasser

• Im Abwasser schwimmt vieles, was da nicht hineingehört

• Die Sorglosigkeit mancher Zeitgenossen, die die Kanalisation als eine erweiterte Mülldeponie betrachten

• Dies kostet die kommunalen Abwasser Betriebe und damit deren Kunden die Frischwasser Verbraucher viel Geld

• Abwasser muss immer aufwendiger gereinigt werden: nicht nur mechanisch und biologisch

• In der Regel durchfliesst das Rohabwasser drei Reiungsstufen

• Dann ist das Abwasser so weit gereinigt, dass es in den natürlichen Kreislauf zurück in die Gewässer eingeleitet werden darf

Bilder der Visualisierung Mikro Verunreinigungs Anlage

Mikro Verunreinigung Visualisierung von der
Übersicht mit Betriebsgebäude MV 600 Westansicht
am 23.09.2020 Bild: Wüthrich K&H St. Gallen

Mikro Verunreinigung Visualisierung von der
Übersicht mit Betriebsgebäude MV 600 Westansicht
am 23.09.2020