Abwasseraufbereitung Synthetikkugeln gegen Pharmareste

Autor / Redakteur: Jan Raiser* / Wolfgang Ernhofer

Die Rückstände pharmazeutischer Spurenstoffe waren bisher vor allem ein Problem der Trinkwasseraufbereitung. Jetzt machen neue spezifische Adsorbenzien es möglich, diese Rückstände schon aus dem Abwasser zu entfernen.

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Adsorbenzien, die aus synthetischen Rohstoffen hergestellt werden, haben gegenüber herkömmlicher Pulveraktivkohle einige Vorteilen.
Adsorbenzien, die aus synthetischen Rohstoffen hergestellt werden, haben gegenüber herkömmlicher Pulveraktivkohle einige Vorteilen.
(Bild: Blücher)

Pharmazeutische Spurenstoffe sind ohne Frage eines der drängendsten Probleme der Wasseraufbereitung. Schon länger diskutiert die Branche, wie die Rückstände von Arzneimitteln und Pharmazeutika bei der Trinkwassergewinnung entfernt werden können.

Jetzt bringen neue Erkenntnisse über Eintragspfade und das Verhalten solcher Fremdstoffe im Wasserkreislauf zusätzlich Bewegung in die Diskussion: Wasserversorger, Kläranlagenbetreiber, Fachverbände und Forschungseinrichtungen arbeiten daran, diese Rückstände bereits im Abwasserstrang der kommunalen Kläranlage zu eliminieren. Erste Feldversuche, darunter auch solche in großtechnischen Anlagen, bei denen Aktivkohle zur Adsorption pharmazeutischer Spurenstoffe genutzt wurde, erreichten bereits gute bis sehr gute Entfernungsleistungen. Doch muss Aktivkohle nicht das Maß aller Dinge bleiben: Die Zukunft gehört synthetischen Adsorbenzien, glauben Experten.

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Weiter entwickelte Pulveraktivkohle

So hatte die Firma Blücher in der Vergangenheit gute Erfahrungen beim Einsatz kugelförmiger Saratech-Adsorbenzien, einer Weiterentwicklung der bekannten Pulveraktivkohle (PAK), zum Entfernen von Pharmazeutika-Rückständen im Trinkwasser gemacht. Die Idee, diese Methode auch in zur Abwasseraufbereitung zu nutzen, lag daher nahe.

Adsorbenzien wie Saratech, die aus synthetischen Rohstoffen hergestellt werden, weisen gegenüber herkömmlicher PAK eine Reihe von Vorteilen auf: Durch die Einstellung verschiedenster Parameter im Herstellungsprozess können Porenvolumen, BET-Oberfläche und Oberflächenchemie der Adsorberkugeln so angepasst werden, dass es den speziellen Anforderungen zur Entfernung organischer Spurenstoffen entgegen kommt. Zusätzlich kann mittels weiterer Prozesschritte auch die Partikelgrößenverteilungen sehr genau bestimmt werden.

Dazu wird im Rahmen der Herstellung, ausgehend von einem polymeren Rohstoff in Kugelform, in einem definierten und kontrollierten Prozess die Textur der Adsorbenzien eingestellt. Dadurch erhält man Adsorbenzien, die zu einem hohen Anteil aus reinem Kohlenstoff bestehen (Anteil C > 98 Masse-%), mechanisch sehr stabil sind (Abriebhärte > 98 %) und eine spezielle Oberflächenchemie aufweisen.

Überdurchschnittliche Rückhalteleistung

Die Eignung dieser Adsorbenzien zur Entfernung von Spurenstoffen wurde in einer Reihe statischer Versuche mit realem Abwasser aus einer kommunalen Kläranlage bestätigt. Dazu wurde das biologisch gereinigte Abwasser mit geeigneten Maßnahmen vorkonditioniert und mittels zwei verschiedener synthetischer Adsorbenzien wie auch mit konventioneller Aktivkohle behandelt.

Die beiden getesteten synthetischen Adsorbenzien entfernten die Spurenstoffe in vielen Fällen deutlich besser als konventionelle Aktivkohle. So konnte z.B. die doppelte Menge des Entzündungshemmers Diclofenac zurückgehaltten werden, was darauf hindeutet, dass bei polaren Stoffen synthetische Adsorbenzien hinsichtlich des adsorptiven Verhaltens ihr Potenzial voll entfalten.

Leichtes Handling und mehrfache Verwendung

Aus prozesstechnischer Sicht haben diese Adsorbenzien noch weitere Vorteile zu bieten: Aufgrund ihrer hohen Abriebfestigkeit generieren sie kaum Staub, sodass die Handhabung deutlich sauberer und damit störungsfreier abläuft. Die kugelige Form sorgt für ein gutes Fließverhalten, und das sowohl im nassen wie auch im trockenen Zustand.

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Des Weiteren lassen sich die Adsorberpartikel leicht durch eine nachgeschaltete Filtration wieder aus dem behandelten Abwasser entfernen. Dadurch kann unter Umständen auf ein Absetzbecken verzichtet werden, womit ein erheblicher Vorteil beim Flächenverbrauch und der Prozessführung erreichbar ist. Nach erfolgter Reinigung müssen die beladenen Kugeln nicht entsorgt werden: Die zurückgewonnenen Adsorbenzien lassen sich grundsätzlich durch eine geeignete Technik mit äußerst geringen Masseverlusten regenerieren und reaktivieren. So können sie über viele Zyklen eingesetzt werden und unterstützen den Gedanken der Nachhaltigkeit.

Im Gegensatz zur Verwendung von PAK verbinden die Saratech-Adsorbenzien die positiven Leistungen bei der Entfernung von Spurenstoffen mit der Möglichkeit einer nachhaltigen Versorgung des Reinigungsprozesses mit adsorptivem Material. Die zur Regenerierung bzw. Reaktivierung notwendige Energie kann durch die thermische Verwertung des Klärschlamms aufgebracht werden.

Aktuell werden dynamische Beladungsversuche an einer Pilotanlage durchgeführt, bei der pharmazeutische Spurenstoffe und Hormone aus dem Abwasser einer MBR-Anlage entfernt werden sollen. Obwohl die Auswertungen noch ausstehen, erwarten die Experten, basierend auf ersten Erfahrungswerten sehr gute Ergebnisse. Immerhin lässt sich durch die Verbesserung der Qualität des in die Vorfluter eingeleiteten Wassers ein erheblicher Beitrag zur Verringerung der anthropogenen Spurenstoffe in der aquatischen Umwelt leisten und schwerwiegendere Folgen in der Fauna und Flora der Gewässer mildern.

* * Der Autor ist Project Engineer Industry bei Blücher. Kontakt: Tel. +49-211-92440

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