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06.10.11 Behandlung von Abwässern mit Ozon führt zur Reduktion chemischer Verunreinigungen

Ozonierung macht Abwasser sauberer

Mit der Zufuhr von Ozon können problematische Mikroverunreinigungen wie Pharmaka, Pflanzenschutzmittel oder Kosmetika erfolgreich aus Abwässern entfernt werden

Der Nachweis der Wirksamkeit gelingt mit einer Methode des Instituts für Umweltwissenschaften der Universität Koblenz-Landau, die in Zusammenarbeit mit dem Schweizerischen Bundesamt für Umwelt im Rahmen des Schweizerischen Pilotprojektes „Strategie MicroPoll“ entwickelt wurde.

Abb. 1: Anhand der Laubfraßrate des Flusskrebses Gammarus fossarum untersuchten Wissenschaftler, wie wirksam Abwässer durch Ozonierung gereinigt werden.
Quelle: Uschi Schmidt, Universität Koblenz-Landau

Mit einer Test-Methode des Instituts für Umweltwissenschaften der Universität Koblenz-Landau, die auf einem ganzheitlichen ökologischen Ansatz basiert, wird anhand der Laubfraßrate des Bachflohkrebses Gammarus fossarum ermittelt, wie wirksam Abwässer durch die Ozonierung gereinigt werden. Bislang wird diese Reinigungstechnologie aufgrund fehlender gesetzlicher Grundlagen in der Europäischen Union und der Bildung möglicherweise toxischer Reaktionsprodukte, die aus Sicht des Gewässerschutzes unerwünscht sind, nicht verbreitet eingesetzt. Dabei ist es, wie Untersuchungen zeigen, besonders in dicht besiedelten Regionen aufgrund des hohen Abwasseraufkommens notwendig, Mikroverunreinigungen aus diesen zu entfernen. Technologien wie Ozonierung oder Aktivkohle werden daher auf ihre Eignung hin evaluiert. Das Ergebnis der vorliegenden Studie bescheinigt der Ozonierung überwiegend positive Eigenschaften.

Moderne Kläranlagen haben es möglich gemacht: In Flüsse, die vor wenigen Jahrzehnten noch als stark verschmutzte Kloaken durch die Landschaft strömten, kehrte die Natur zurück. Dieser Erfolg basiert zu einem wesentlichen Teil auf der dreistufigen Reinigung der Abwässer: Grober Dreck wird mechanisch mit Rechen und Absetzbecken entfernt, in der biologischen Stufe fressen Milliarden von Mikroorganismen gelöste Stoffe und schließlich wird Phosphat chemisch durch Fällung entfernt. Doch Mikroverunreinigungen wie Medikamente, Kosmetika und Industriechemikalien werden in den Kläranlagenausläufen noch in einer Konzentration im Nano- und Milligramm-pro-Liter-Bereich gemessen. Insbesondere in dicht besiedelten Regionen können Fließgewässer einen hohen Anteil an biologisch gereinigtem Abwasser aufweisen. In solch belasteten Gewässern wirken sich die Mikroverunreinigungen nachteilig auf die Gesundheit der Wasserlebewesen aus und belasten Trinkwasservorkommen. Daher werden geeignete Technologien zur Reduzierung dieser Mikroverunreinigung gesucht, um Einträge in das Ökosystem und somit negative Auswirkungen auf Gesundheit des Menschen oder Umwelt zu verhindern.

Bei der Ozonierung wird Ozon in der dritten Reinigungsstufe in die weitestgehend geklärten Abwässer geleitet. Dort reagiert Ozon hauptsächlich mit organischen Substanzen und oxidiert diese auf, heißt, bei dieser chemischen Reaktion werden die Substanzen aufgebrochen und verlieren damit ihre ursprüngliche Wirkweise.

Abb. 2: Um andere Einflussgrößen als die Mikroverunreinigung auf das Fressverhalten der Gammariden ausschließen zu können, wurden zahlreiche Tests im Labor und im Freiland durchgeführt.
Quelle: Mirco Bundschuh, Universität Koblenz-Landau

Die Methode

Im Zentrum der Untersuchungen stand der ökologische Prozess rund um den Bachflohkrebs Gammarus fossarum, ein in mitteleuropäischen Gewässern sehr verbreitetes wirbelloses Lebewesen. Dieser typische Bachbewohner hat die wichtige Aufgabe im Gewässerökosystem, die im Falllaub gebundene Energie anderen Organismen nutzbar zu machen. Welche Auswirkungen Mikroverunreinigungen und die Ozonierung von Abwasser auf dieses Mikrosystem der Energiebereitstellung hat, untersuchten die Landauer Wissenschaftler anhand der Laubfraßrate der Gammariden, also wie eifrig die Tierchen das Laub verspeisten oder eben nicht. In zahlreichen Experimenten im Labor und im Freiland zeigte sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen Ozonierung, Schadstoffgehalt und dem Fressverhalten der Gammariden. In Wasser, das nicht mit Ozon behandelt war und somit eine erhöhte Schadstoffbelastung aufwies, war die Laubfraßrate gering, wohingegen die Gammariden in ozoniertem Wasser eifrig fraßen. Andere Einflussgrößen auf das Fressverhalten wie veränderter Geschmack der Blätter oder der Anteil von gelöstem Kohlenstoff im Gewässer konnten die Wissenschaftler als Ursache ausschließen.

Mit diesem Testsystem zeigt sich darüber hinaus ganz deutlich: „Mikroverunreinigungen können die chemische und ökologische Beschaffenheit von Gewässern stark beeinflussen“, unterstreicht Dr. Mirco Bundschuh, Leiter der Studie am Landauer Institut für Umweltwissenschaften. Damit die Vorgaben der europäischen Wasserrahmenrichtlinie eingehalten werden können, die bis 2015 eine gute chemische und ökologische Qualität in Gewässern vorsieht, sollten die Einträge von Mikroverunreinigungen durch Kläranlagen dringend reduziert werden, so Bundschuh weiter. Mit den derzeitigen Reinigungstechnologien in Kläranlagen könne nicht ausreichend sichergestellt werden, dass das Abwasser hinreichend sauber und frei von Schadstoffen werde. „Die effiziente Reinigung von Abwassern ist ein Zukunftsthema“, betont Bundschuh. Denn aufgrund des Klimawandels wird es künftig teilweise weniger Niederschlag im Sommer geben, so dass der Anteil an Abwasser in Oberflächengewässern aufgrund der mangelnden Verdünnung durch Regenwasser prozentual, zumindest lokal, zunehmen wird..

Quelle:

Ozonation of secondary treated wastewater reduces ecotoxicity to Gammarus fossarum (Crustacea; Amphipoda)
M. Bundschuh, et. al., Water Research. 2011. DOI: 10.1016/j.watres.2011.05.007

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Behandlung von Abwässern mit Ozon führt zur Reduktion chemischer Verunreinigungen
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2011/okt/ozonierung.shtm)

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