Vierte Reinigungsstufe: So bereiten Sie sich auf neue Anforderungen vor
Pharmaindustrie
Wie lassen sich pharmazeutische Spurenstoffe aus dem Abwasser entfernen? In einer Pilotanlage werden Ozonbehandlung und Biofiltration für eine künftige vierte Reinigungsstufe getestet.
Neue Anforderungen an die Entfernung von Spurenstoffen
Wie lassen sich pharmazeutische Spurenstoffe wirksam aus industriellem Abwasser entfernen? Vor dieser Frage stehen Pharmaunternehmen angesichts steigender Anforderungen an die Abwasserbehandlung. Für ein deutsches Pharmaunternehmen entwickelt und betreibt DAS Environmental Experts eine Pilotanlage, die Ozonierung mit biologisch aktivierter Filtration kombiniert. Ziel ist es, unter Praxisbedingungen belastbare Daten zur Reinigungsleistung und zum Betriebsverhalten der eingesetzten Verfahren zu gewinnen und damit eine Grundlage für die Auslegung einer zukünftigen vierten Reinigungsstufe zu schaffen.
Arzneimittelrückstände, Hormone, Biozide und andere organische Spurenstoffe stellen die Abwasserbehandlung vor besondere Herausforderungen. Sie kommen teilweise in sehr geringen Konzentrationen vor und werden in konventionellen biologischen Reinigungsstufen nicht vollständig entfernt.
Gleichzeitig steigen die regulatorischen Anforderungen. Mit der novellierten EU-Kommunalabwasserrichtlinie rückt die weitergehende Entfernung von Mikroschadstoffen stärker in den Fokus. Für die Pharmaindustrie ist diese Entwicklung besonders relevant: Neben möglichen Einleitungsbegrenzungen sieht die Regulierung eine erweiterte Herstellerverantwortung für Pharma- und Kosmetikunternehmen vor.
Für Industrieunternehmen stellt sich damit nicht erst bei Inkrafttreten konkreter Anforderungen die Frage nach der geeigneten Technologie. Neue Behandlungskonzepte müssen frühzeitig bewertet, getestet und auf die jeweilige Abwasserzusammensetzung abgestimmt werden.
DAS Environmental Experts wurde von einem deutschen Pharmaunternehmen mit der Planung und Umsetzung einer Pilotanlage beauftragt. Im Rahmen dieses Pilotprojekts soll untersucht werden, wie aktive pharmazeutische Inhaltsstoffe (API), die mit konventionellen Verfahren nur schwer abbaubar sind, aus dem Abwasser entfernt werden können. Der Schwerpunkt liegt auf einer Kombination aus Ozonierung und nachgeschalteter biologisch aktivierter Filtration.
Die zentrale Aufgabe der Pilotierung geht dabei über den Nachweis der grundsätzlichen Wirksamkeit hinaus: Unter realitätsnahen Bedingungen sollen belastbare Daten zu Reinigungsleistung, Betriebsverhalten und Anlagenintegration gewonnen werden. Sie bilden anschließend die Grundlage für die verfahrenstechnische und wirtschaftliche Auslegung einer möglichen großtechnischen vierten Reinigungsstufe.
Von der regulatorischen Herausforderung zur konkreten Anlagenplanung
Ozonierung und Biofiltration intelligent kombinieren
Im ersten Verfahrensschritt wird Ozon über einen Venturi-Injektor in das Abwasser eingebracht. Durch die intensive Durchmischung verteilt sich das Oxidationsmittel homogen im Wasser. Anschließend steht eine definierte Reaktionszeit zur Verfügung.
Die Ozonierung verändert oder baut schwer abbaubare organische Spurenstoffe oxidativ ab. Dabei können jedoch Transformationsprodukte entstehen. Deshalb endet die Behandlung nicht mit der Ozonierung.
Eine nachgeschaltete biologisch aktivierte Filtration übernimmt die weitere Behandlung. Damit verbindet das Anlagenkonzept drei Wirkprinzipien: Oxidation, Adsorption und biologischen Abbau.
Drei Filtermedien im direkten Vergleich
Welche Filtration sich für das konkrete Abwasser am besten eignet, lässt sich nicht allein anhand theoretischer Auslegungswerte entscheiden. Deshalb ermöglicht die Pilotanlage den parallelen Betrieb mit drei unterschiedlichen Filtermedien:
Sand dient insbesondere als Trägermedium für biologische Abbauprozesse.
Aktivkohle verbindet biologische Prozesse mit zusätzlicher Adsorption.
Blähton wird als alternatives Trägermaterial mit spezifischen Oberflächen- und Besiedlungseigenschaften untersucht.
Die Filter können sowohl mit als auch ohne vorgeschaltete Ozondosierung betrieben werden. Dadurch lässt sich untersuchen, welchen Anteil die Ozonierung an der Gesamtelimination hat und wie sie die anschließende biologische Behandlung beeinflusst.
Statt eine Technologie bereits vorab festzulegen, schafft die Pilotierung damit eine belastbare Entscheidungsgrundlage für das spätere Anlagenkonzept.
DAS-Technologie für Pharma, Biotech und Health Care
Von der Planung über den Bau der Schaltanlage bis hin zur Qualitätssicherung haben die Umweltexperten aus Dresden die hohen Anforderungen der pharmazeutischen Industrie erfolgreich erfüllt.
Messen, vergleichen, optimieren
Während der Versuchsphase betreibt DAS Environmental Experts die Pilotanlage und wertet die relevanten Betriebs- und Analysedaten aus. Die organische Belastung wird unter anderem über den spektralen Adsorptionskoeffizienten (SAK254) erfasst. Ergänzende Probenahmen und Bio-Arrays liefern weitere Erkenntnisse zur Wasserqualität und zur Ökotoxizität vor und nach der Biofiltration. So lässt sich bewerten, wie wirksam die einzelnen Verfahrensstufen und Filtermedien unter realen Betriebsbedingungen sind.
Pilotierung als Grundlage für die Investitionsentscheidung
Laborversuche können zeigen, ob ein Verfahren grundsätzlich funktioniert. Für die Planung einer industriellen Anlage sind jedoch weitere Fragen entscheidend: Wie stabil arbeitet der Prozess unter realen Bedingungen? Welche Dosierung ist erforderlich? Welches Filtermedium eignet sich? Wie verhalten sich die Verfahrensstufen im Zusammenspiel? Und wie lässt sich das Konzept später in die bestehende Infrastruktur integrieren?
Genau hier setzt die Pilotierung im technischen Maßstab an. Die gewonnenen Betriebs- und Analysedaten ermöglichen es, unterschiedliche Varianten anhand ihrer Eliminationsleistung, ihres Betriebsverhaltens und ihrer langfristigen Anwendbarkeit zu bewerten. Damit reduziert die Pilotierung Unsicherheiten bei der späteren Auslegung und schafft eine fundierte Grundlage für technische und wirtschaftliche Investitionsentscheidungen.
Von der Idee bis zum Betrieb der Pilotanlage
DAS Environmental Experts begleitet das Projekt über den gesamten Prozess. Der Leistungsumfang umfasst das Prozessdesign, die mechanische und elektrische Planung sowie die Softwareprogrammierung. Hinzu kommen Lieferung und Montage der Komponenten, Projektmanagement, Bauleitung und Bauüberwachung sowie die Inbetriebnahme.
Während der Versuchsphase übernimmt DAS den Betrieb der Pilotanlage, führt die Versuche und Probenahmen durch, unterstützt per Fernwartung und wertet die gewonnenen Ergebnisse aus.
Damit verbindet das Projekt verfahrenstechnische Entwicklung mit praktischer Betriebserfahrung – mit dem Ziel, aus einem vielversprechenden Behandlungskonzept eine belastbare Lösung für den industriellen Dauerbetrieb zu entwickeln.
Heute testen, was morgen im großen Maßstab funktionieren soll
Die Entfernung von Mikroschadstoffen wird die industrielle Abwasserbehandlung in den kommenden Jahren zunehmend prägen. Welche Lösung für einen konkreten Standort technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist, hängt jedoch stark von der Zusammensetzung des Abwassers und den betrieblichen Rahmenbedingungen ab.
Pilotanlagen ermöglichen es, diese Fragen zu beantworten, bevor eine großtechnische Investitionsentscheidung getroffen wird.
Das Projekt zeigt, wie sich Ozonierung und biologisch aktivierte Filtration unter realen Bedingungen untersuchen und optimieren lassen – und wie aus regulatorischen Anforderungen ein individuell ausgelegtes Behandlungskonzept für die vierte Reinigungsstufe entstehen kann.
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Director Sales Water Treatment
