Abwasserreinigung: Moderne Kläranlagen halten auch Spurenstoffe zurück

26.11.2014 - Rund 100 Kläranlagen in der ganzen Schweiz werden in den kommenden Jahren technisch aufgerüstet. Dank einer zusätzlichen Reinigungsstufe sollen sie künftig problematische Mikroverunreinigungen unschädlich machen. Dazu zählen unter anderem Rückstände von Medikamenten, Reinigungsmitteln und Pflegeprodukten. Diese gefährden empfindliche Wasserorganismen und die Fortpflanzung von Fischen.

ARA-Geschäftsführer Max Schachtler im Kontrollraum der interkommunalen ARA in Dübendorf. Für die Elimination der Mikroverunreinigungen gibt es vorderhand nur wenige praktische Erfahrungswerte.

Text: Kaspar Meuli, Bild: Flurin Bertschinger/Ex-Press

Über Nacht hat im Zürcher Oberland Niederschlag eingesetzt, und auch am Morgen regnet es Bindfäden. Der Wetterumschwung lässt sich auf den Bildschirmen im Kontrollraum der Abwasserreinigungsanlage (ARA) Neugut in Dübendorf (ZH) gut mitverfolgen. Die hellblaue Kurve etwa, die den Ozonverbrauch aufzeichnet, ist deutlich angestiegen. «Im Moment blasen wir etwa drei kg Ozon pro Stunde ins Wasser ein», erklärt der ARA-Geschäftsführer Max Schachtler. «Unser Ziel ist, die grösste Wirkung mit möglichst wenig Ozon zu erzielen. Noch tasten wir uns aber an die optimalen Mengen für verschiedene Lastfälle heran.» Erstaunlich ist dieses Herantasten nicht, denn aus abwassertechnischer Sicht betreten die Betreiber der drittgrössten Kläranlage im Kanton Zürich Neuland. 1964 war sie eine der ersten kommunalen ARAs der Schweiz, und heute verfügt sie als vorderhand einzige über eine grosstechnische Ozonungsanlage, mit der sich Mikroverunreinigungen aus dem Abwasser entfernen lassen. Nach der mechanischen und biologischen Reinigung sowie der Phosphatelimination und Sandfiltration ist die sogenannte Ozonung eine weitere Stufe der Abwasserreinigung.

International beachtete Pionierarbeit

In Pilotanlagen ist die Ozonung zwar bereits erfolgreich getestet worden, doch in Dübendorf kommt die Technologie nun erstmals in einer Schweizer Kläranlage im grossen Stil zur Anwendung. Die vom nahe gelegenen Wasserforschungsinstitut Eawag wissenschaftlich begleiteten Ergebnisse stossen weit über die Landesgrenzen hinaus auf Interesse. Seit die Anlage im März 2014 ihren Betrieb aufgenommen hat, empfängt der ARA-Geschäftsführer regelmässig ausländische Besucherdelegationen. «Die Auswertung unserer Analysen wird auch international als Basis für die Auslegung von Anlagen zur Elimination von Mikroverunreinigungen dienen», sagt Max Schachtler. Mikroverunreinigungen sind ein Sammelbegriff für organische Spurenstoffe und Schwermetalle. Hierzulande fallen im täglichen Gebrauch über 30‘000 solche Stoffe an, denn sie sind Bestandteile von unzähligen Produkten in Industrie und Gewerbe, im Haushalt sowie in der Landwirtschaft. Weil diese in herkömmlichen Kläranlagen kaum entfernt werden, gelangen mit dem gereinigten Abwasser zum Beispiel Inhaltsstoffe von Medikamenten und Körperpflegeprodukten, aber auch von Reinigungs-, Pflanzenschutz- und Flammschutzmitteln in die Gewässer. Trotz ihrer sehr tiefen Konzentrationen wirken sie sich zum Teil nachteilig auf die Umwelt aus.

Das technische Innenleben der Abwasserreinigungsanlage (ARA) Neugut in Dübendorf (ZH) mit dem Ozonungsreaktor (links) und den neusten Steuerungselementen (zwei Bilder in der Mitte): Als schweizweit erste Kläranlage verfügt sie über eine grosstechnische Anlage zur Behandlung von organischen Mikroverunreinigungen.

Die Problematik der MikroverunreinigungenIn grossen Mengen eingesetzte langlebige Stoffe erweisen sich insbesondere für Bäche und kleinere Flüsse mit geringer Wasserführung als problematisch. «Bereits im Bereich von wenigen Mikro- oder Nanogramm pro Liter können diese Stoffe empfindliche Wasserlebewesen schädigen und die Fortpflanzung der Fische gefährden», gibt Michael Schärer, Sektionschef Gewässerschutz beim BAFU, zu bedenken. So haben wissenschaftliche Untersuchungen beispielsweise nachgewiesen, dass Spuren des weit verbreiteten Schmerzmittels Diclofenac bei Forellen Nierenschäden verursachen können.Und wie wirken sich Mikroverunreinigungen auf die Gesundheit des Menschen aus? «Von einer Gefährdung zu sprechen, wäre übertrieben», sagt Michael Schärer, «die im Grundwasser und in den Oberflächengewässern nachgewiesenen Konzentrationen sind nach heutigen Erkenntnissen unbedenklich.» Doch die Belastung der Gewässer durch Abwässer nehme zu, und damit gelangten vermehrt auch Spurenstoffe in die Trinkwasservorkommen. «Diese langlebigen Substanzen haben in unseren Wasserressourcen nichts zu suchen», betont Michael Schärer. «Die Belastung des Trinkwassers sollte aus vorsorglichen Gründen möglichst vermieden werden.»Gezielte NachrüstungAus all diesen Überlegungen hat das Parlament im März 2014 beschlossen, ausgewählte Kläranlagen in der Schweiz für die Elimination von Mikroverunreinigungen aufzurüsten. Die dazu erforderliche Technologie wird vom Bund nicht vorgeschrieben. Im Rahmen von Praxisversuchen erzielten sowohl die Ozonung als auch eine Behandlung des Abwassers mit Pulveraktivkohle gute Resultate. Um die für den Ausbau nötigen finanziellen Mittel möglichst effizient einzusetzen, sollen nur die wichtigsten sowie bestimmte Kläranlagen mittlerer Grösse ausgebaut werden. Dafür rechnet man in den kommenden 20 Jahren mit Kosten von total 1,2 Mrd. CHF. Betroffen sind ARAs mit mehr als 80‘000 angeschlossenen Einwohnern und solche, die das gereinigte Abwasser in besonders sensible Gewässer einleiten. Das sind zwar nur rund 100 von 700 öffentlichen Kläranlagen im Inland. Zusammen reinigen sie jedoch über die Hälfte des gesamten Abwassers. Finanziert wird der Ausbau hauptsächlich über eine bei allen ARAs erhobene Abwasserabgabe von 9 CHF pro Einwohner und Jahr.Chemische Reaktion hinter MauernZurück nach Dübendorf. Auf einem Rundgang durch die neue Anlage erklärt ARA-Geschäftsführer Max Schachtler die Ozonierung: «Die Mikroverunreinigungen werden durch die Behandlung mit Ozon nicht etwa aus dem Abwasser entfernt, sondern durch einen Oxidationsprozess chemisch verändert und so unwirksam gemacht.» Wir betreten eine grosse Halle und kommen an zwei - mehrere Stockwerke hohen - Tanks vorbei, die als nachgeschalteter Sandfilter dienen. Hier werden auch die Oxidationsprodukte aus der Ozonung zurückgehalten. Tosend fliesst das gereinigte Abwasser nach dieser letzten Station durch mächtige Rohre in die Glatt. Direkt neben den Filtern - und nicht weniger imposant - liegt der vor Kurzem fertiggestellte Ozonungsreaktor: eine gewaltige Betonkammer mit einem Volumen von 530 Kubikmetern, in welcher dem durchfliessenden Abwasser Ozon beigemischt wird. Von der chemischen Reaktion hinter den massiven Mauern ist nichts zu sehen. Auch hinter dem Bullauge der Zugangstüre, die nur für Wartungsarbeiten geöffnet wird, bleibt alles schwarz.Vorsichtsmassnahmen gegen aggressives OzonUmso farbiger erzählt der ausgebildete Maschineningenieur Max Schachtler von den technischen Herausforderungen beim Bau der Anlage: «Es gab in der Schweiz nur ein einziges Werk, das uns Beton in der geforderten Qualität liefern konnte. Ozon ist ein sehr aggressives Gas, und wir mussten alle möglichen Vorkehrungen treffen, damit es nicht etwa die Armierungseisen angreift und dadurch die Statik des Reaktors schwächt.» Welche Vorsichtsmassnahmen beim Bau tatsächlich nötig sind, wird sich erst sagen lassen, wenn klar ist, wie der Beton längerfristig auf die Ozonbelastung reagiert. «Erfahrungswerte gibt es nur sehr wenige», sagt Max Schachtler. «Wir müssen uns schrittweise an die Qualitätsanforderungen herantasten.»Das gilt nicht nur für die Beschaffenheit der Baumaterialien. Noch ist auch unklar, wie lange das Abwasser dem Ozon überhaupt ausgesetzt sein muss, um die Mikroverunreinigungen unschädlich zu machen. Fürs Erste geht man bei trockenem Wetter von einer Verweilzeit von 34 Minuten aus. Diese Aufenthaltszeit hat nicht zuletzt finanzielle Konsequenzen, denn je kürzer die Ozonbehandlung sein muss, desto kleiner lässt sich der Reaktor dimensionieren. Dies ist ein wichtiger Kostenfaktor, kommt eine ARA-Aufrüstung doch schätzungsweise auf 5 bis 7 Mio. CHF zu stehen.Neue Messtechnologie ist gefragtAber nicht nur für den Bau der Klärstufe zur Elimination von Spurenstoffen liefert die neue Anlage in Dübendorf wertvolle Erfahrungen, sondern ebenso für den Betrieb und die Qualitätskontrolle. So gilt es zum Beispiel, neue Messmethoden zu entwickeln. Noch werden die Wasserproben aus der ARA Neugut nämlich in einem externen Labor analysiert, und die Ergebnisse liegen frühestens nach zwei Wochen vor - nicht eben ein praxistaugliches System. Um zu wissen, wie gut die Ozonung tatsächlich funktioniert, braucht es Messgeräte, die vor Ort zeigen, ob sich das Ziel einer Reduktion der Mikroverunreinigungen um mindestens 80 % erreichen lässt.Doch was genau soll eigentlich gemessen werden? Im behandelten Abwasser nach Rückständen der 30‘000 verbreiteten Spurenstoffe zu suchen, ist ein Ding der Unmöglichkeit. Die Lösung des Problems liegt darin, ausgewählte Substanzen zu finden, die stellvertretend für ganze Stoffgruppen stehen. Gegenwärtig erforschen die Wasserfachleute der Eawag, welche davon sich am besten für die Qualitätskontrolle eignen. «Aufgrund unserer Erfahrungen wird sich zeigen, welche 5 bis 12 Stoffe künftig in den aufgerüsteten Kläranlagen der ganzen Schweiz gemessen werden müssen», sagt Max Schachtler.Die technische Nachrüstung zur Elimination von Spurenstoffen ist übrigens schon in diversen anderen Abwasserreinigungsanlagen in Planung: 2015 geht in Herisau (AR) eine Pulveraktivkohle-Anlage in Betrieb, und auch weitere Ozonungsanlagen werden zurzeit projektiert.

Weiterführende Informationen

Kontakt
Letzte Änderung 26.11.2014

Zum Seitenanfang

https://www.bafu.admin.ch/content/bafu/de/home/themen/wasser/dossiers/abwasserreinigung-moderne-klaeranlagen.html