Kontamination durch kommunale Abfälle
Im Haushalt anfallendes Abwasser, das in Kläranlagen eingeleitet wird, enthält Verunreinigungen wie Seifen, Reinigungsflüssigkeiten, Pharmazeutika, Medikamente und Körperpflegeprodukte.
Wirkstoffe (APIs) gelten insbesondere als schwer aus Abwasser zu entfernen, da ältere oder weniger ausgeklügelte Behandlungssysteme bei ihrer Entfernung weit weniger effektiv sind. Diese umfassen eine ganze Reihe pharmazeutischer und veterinärmedizinischer Produkte, die zu neu aufkommenden Schadstoffen geworden sind.
Zu diesen Produkten gehören Antibiotika, Antidepressiva, Antikonvulsiva, Antimikrobika, Antihistaminika, Antikonvulsiva, Entzündungshemmer, Herzmedikamente, Lipidregulatoren und Diabetesbehandlungen.
Pharmazeutische Verbindungen können in die natürliche Umwelt gelangen, nachdem eine Person das Medikament eingenommen und es ausgeschieden hat, durch unsachgemäße Entsorgung ungenutzter Medikamente oder durch die Anwendung bei Tieren. Nach dem Spülen in die Kanalisation werden diese Verbindungen dann über den standardmäßigen Abwasserbehandlungsprozess oder über einen Mischwasserüberlauf (CSO) in Flüsse freigesetzt. Diese Überlaufsysteme sind besonders besorgniserregend, da unbehandeltes Abwasser eine wahrscheinlich erhebliche Quelle dieser Verbindungen darstellt.
Viele dieser Pharmazeutika oder medizinischen Rückstände, die in städtisches Abwasser eingeleitet werden, können daher potenziell den ökologischen Zustand unserer Flüsse und Bäche nachteilig beeinflussen. Es wurden Konzentrationen gefunden, die als ökotoxikologisch bedenklich für aquatische Lebewesen gelten. Dies ist auch ein Problem für die menschliche Gesundheit, da diese pharmazeutische Verschmutzung flussabwärts wandern und zur Zuflussquelle für unsere Trinkwasseraufbereitungsanlagen werden kann. Sie können dann aufgrund möglicher Bioakkumulation in der Nahrungskette gefährliche Auswirkungen auf das menschliche und aquatische Leben haben.
Einige dieser Schadstoffe können als persistente, bioakkumulative und toxische Substanzen (PBTs) eingestuft werden, d. h. Verbindungen, die eine hohe Beständigkeit gegen den Abbau aufweisen.
Obwohl das Abwasser in den Kläranlagen bis zu einem gewissen Grad behandelt werden kann, wird das verbleibende feste Produkt als „Klärschlamm“ bezeichnet. Dieser Klärschlamm ist reich an Nährstoffen und wird in einigen Regionen von Landwirten als Dünger auf die Felder ausgebracht, um den Boden zu verbessern.
Es wächst jedoch die Besorgnis, dass dieser Klärschlamm immer noch einen Cocktail von Verunreinigungen enthält, darunter Pharmazeutika und PFAS-Chemikalien, die dann leichter in die Flusssysteme gelangen können.
Vorschriften zur städtischen Abwasserbehandlung
Die Vorschriften zur Wasser- und Abwasserbehandlung in Europa wurden in den letzten Jahren erheblich geändert, um Substanzen zu berücksichtigen, die in städtischen und häuslichen Abwassereinleitungen gefunden werden.
Die Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser – 91/271/EWG wurde erstmals 1991 verabschiedt und betraf die Behandlung und Einleitung von kommunalem Abwasser und bestimmten Industriesektoren.
Diese Richtlinie wurde nun aktualisiert, um neue Quellen der städtischen Verschmutzung und neue Schadstoffe, wie pharmazeutische und kosmetische Mikroschadstoffe, zu berücksichtigen.
Die aktualisierte Richtlinie gilt für einen breiteren Bereich, und für Mikroschadstoffe werden neue Standards angewendet, einschließlich einer nun erforderlichen systematischen Überwachung von PFAS. Das neue Gesetz zielt darauf ab, sicherzustellen, dass die Kosten für jede fortgeschrittene Behandlung größtenteils von der verantwortlichen Industrie getragen werden, anstatt durch Wassertarife oder die öffentliche Hand.
Während die ursprüngliche Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) 2000/60/EG die EU-Wasserpolitik festlegte, bot die Grundwasserrichtlinie (GWD) 2006/118/EG einen Rahmen für den Schutz des Grundwassers vor Verschmutzung. Die Richtlinie 2008/105/EG legte dann die Umweltqualitätsnormen für Wasser fest. Diese wurden alle im Jahr 2022 geändert, um neue Standards für eine Reihe besorgniserregender chemischer Substanzen festzulegen, um die chemische Verschmutzung des Wassers zu bekämpfen. Insbesondere die Anhänge dieses Vorschlags enthalten weitere Details zu den spezifischen besorgniserregenden Substanzen.
Eine Methode zur Bestimmung des zulässigen Schwellenwerts für diese Produkte ist die vorhergesagte Konzentration ohne Wirkung (PNEC). PNEC ist die Konzentration der Chemikalie, die die Grenze markiert, unterhalb derer keine nachteiligen Auswirkungen ihrer Exposition in einem Ökosystem gemessen werden.
PNEC-Werte werden als gezieltes Behandlungsziel oder als Umweltbewertungsinstrument verwendet. PNEC wird in Europa von der Europäischen Chemikalienagentur, dem Programm zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH) und anderen Toxikologieagenturen umfassend zur Bewertung von Umweltrisiken eingesetzt.
Abwasserbehandlung mit Aktivkohle
Aktivkohle besitzt eine extrem poröse Struktur mit einer riesigen Oberfläche, die es ihr ermöglicht, eine Vielzahl von Schadstoffen zu adsorbieren, bevor diese potenziell in die Umwelt gelangen. Aktivkohle gilt daher als sehr effektive Methode zur Entfernung von Spurenstoffen wie Pharmazeutika und Medikamenten aus Abwasser.
Aktivkohle wird typischerweise im vierten Behandlungsschritt in Kläranlagen eingesetzt, wobei der Einsatz von granulierter Aktivkohle für diese Anwendung zunimmt. Granulierte Aktivkohle wird typischerweise in Filterbetten oder -behältern, manchmal auf Sand- oder Kiesmedien, installiert, wobei das zu behandelnde Wasser typischerweise im Abwärtsstrom hindurchfließt. Sobald granulierte Kohle mit den adsorbierten organischen Stoffen gesättigt ist und/oder im Betrieb weniger effektiv ist, kann sie durch thermische Reaktivierung zur Wiederverwendung recycelt werden, was den CO2-Fußabdruck der Reinigungsbehandlung reduziert.
Historisch gesehen wurde für diese Anwendung pulverisierte Aktivkohle (PAK) verwendet, die aus sehr kleinen Aktivkohlepartikeln – typischerweise zwischen 1 und 100 μm Durchmesser – besteht. Die PAK wurde direkt dem Abwasser zugesetzt, gerührt, für eine gewisse Zeit in Kontakt mit der Lösung gelassen und anschließend durch Filtration abgetrennt.
PAK hat den Vorteil, dass sie leicht für kurze Zeiträume eingesetzt werden kann, z. B. wenn Spitzenprobleme auftreten, und dann gestoppt werden kann, wenn eine solche Behandlung nicht mehr benötigt wird. PAK kann jedoch nicht wiederverwendet werden und wird durch biologische Klärschlammvergasung oder Verbrennung entsorgt. Daher hat PAK einen größeren CO2-Fußabdruck im Vergleich zur Verwendung von wiederverwendbarer granulierter Aktivkohle.
Die Produktpalette von Chemviron an neuen, reaktivierten und erneuerbaren Kohlesorten ist darauf ausgelegt, hochwirksam bei der Entfernung von Spurenverunreinigungen zu sein. Wir beraten Sie gerne bei der Auswahl der am besten geeigneten Kohle für Ihre spezifischen Anforderungen.
Welche pharmazeutischen und medizinischen Schadstoffe können mit Aktivkohle entfernt werden?
Aktivkohle, in granularer oder pulverförmiger Form, ist hochwirksam bei der Entfernung einer Vielzahl von organischen und Kohlenwasserstoff-Schadstoffen, nicht biologisch abbaubaren Verbindungen und Mikroschadstoffen aus Abwasser.
Einige der in Abwässern gefundenen und mit Aktivkohletechnologie entfernbaren Wirkstoffe, medizinischen und Körperpflegeprodukte sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
| Paracetamol | Diclofenac | Ketoprofen |
| Amisulprid | Erythromycin | Metformin |
| Atenolol | Estron | Methylbenzotriazol |
| Azithromycin | Ethinylestradiol | Metoprolol |
| Benzotriazol | Fexofenadin | Naproxen |
| Benzoylecgonin | Fluoxetin | Norfluoxetin |
| Beta-Estradiol | Furosemid | Orlistat |
| Koffein | Gabapentin | Paracetamol |
| Candesartan | Hydrochlorothiazid | Primidon |
| Carbamazepin | Hydrochinon | Propranolol |
| Carbamazepin-Epoxid | Irbesartan | Simvastatin |
| Cetirizin | Ibuprofen | Sotalol |
| Citalopram | Iohexol | Sulfamethoxazol |
| Clarithromycin | Iomeprol | Sulfanilamid |
| Kokain | Iopamidol | Trimethoprim |
| Cyclophosphamid | Iopromid | Venlafaxin |
| Diatrizoat |
Da viele API-Substanzen recht schwer aus Abwasser zu entfernen sind, kann Chemviron technische Beratung und Unterstützung bezüglich der wahrscheinlichen Wirksamkeit von Aktivkohle als geeignete Lösung anbieten.
Wie kann Chemviron Ihnen helfen?
Die Auswahl der am besten geeigneten Aktivkohle kann von mehreren Faktoren abhängen. Dazu gehören die Arten und die Bandbreite der zu entfernenden Verbindungen oder Verunreinigungen, deren Konzentrationen, das beteiligte Behandlungsschema und auch der pH-Wert des beteiligten Abwasserstroms.
Als Hersteller von Aktivkohlen aus Kohle, Kokosnuss und Holz in granularer und pulverförmiger Form ist Chemviron in der Lage, das am besten geeignete Produkt für die erforderliche Behandlungslösung herzustellen und auszuwählen.
Leistungsbewertung zur Sicherstellung der effektivsten Lösung
Da jede Wasserquelle unterschiedliche Kombinationen von Schadstoffen enthalten kann, kann es angebracht sein, einen Labortest an einer repräsentativen Wasserprobe durchzuführen. Solche Tests können die wahrscheinliche Wirksamkeit von Aktivkohle zur Erfüllung der erforderlichen Behandlungsanforderungen bewerten und uns ermöglichen, die am besten geeignete technische Lösung vorzuschlagen.
Isothermentests sind eine schnelle Labormethode zur Bewertung der Entfernung organischer Stoffe aus Wasser. Pilotversuche sind wesentlich effektiver bei der Abschätzung des wahrscheinlichen Kohleverbrauchs, können aber zeitaufwändig sein. Chemviron kann jedoch Unterstützung und Beratung mit unseren Pilotanlagen anbieten, zu denen auch unsere kleineren mobilen Kohlefilter gehören.
Alternativ gibt es den Accelerated Column Test (ACT), der von unserem eigenen Team aus Wissenschaftlern und Ingenieuren entwickelt wurde. Dies ist ein verbessertes Verfahren im Labormaßstab, das die Geschwindigkeit eines Isothermentests mit der Genauigkeit einer Pilotkolonne kombiniert. Der ACT simuliert ein vollständiges Behandlungssystem, um Durchbruchsdaten für die Entfernung der definierten organischen Verunreinigungen zu liefern, jedoch in wesentlich kürzerer Zeit.
Der ACT kann auf alle Arten von Wasser angewendet werden, und da Chemviron diese Tests seit weit über vierzig Jahren durchführt, verfügen wir über eine umfangreiche Referenzbibliothek. Mit dieser umfassenden technischen Erfahrung kann Chemviron mit Ihnen zusammenarbeiten, um das optimal funktionierende Produkt für Ihre spezifische Anwendung zu beraten und zu empfehlen.
Recycling von verbrauchter Kohle und mobile Kohlefilter für Nachhaltigkeit und Kosteneinsparungen
Bei der Verwendung von granulierter Aktivkohle kann die im Filter installierte Kohle, sobald sie im Betrieb weniger effektiv geworden ist, durch thermische Reaktivierung zur Wiederverwendung recycelt werden. Die Reaktivierung beinhaltet die Behandlung der verbrauchten Kohle in einem Hochtemperaturofen, wo die unerwünschten organischen Stoffe auf der Kohle thermisch zerstört werden. Das Recycling von Aktivkohle durch thermische Reaktivierung ist eine nachhaltige und umweltfreundliche Technologie, die alle unsere Ziele zur Minimierung von Abfall und zur Reduzierung der CO2-Emissionen erfüllt.
Wenn es sich um eine neue oder lokalisierte Behandlungsanwendung handelt, warum nicht unsere mobilen Kohlefilter in Betracht ziehen, die zur Miete verfügbar sind? Diese können vor Ort als Behandlungsbehälter und dann zum Transport von Kohle zum und vom Standort verwendet werden, ohne dass ein Kohleaustausch vor Ort erforderlich ist. Chemviron verfügt über eine Reihe dieser mobilen Kohlefilter unterschiedlicher Größen und Kapazitäten, einschließlich solcher für den Einsatz in Umgebungen mit niedrigem pH-Wert.
Wenn Sie technische Unterstützung bei der Bewertung Ihrer möglichen Behandlungsoptionen, Hilfe bei der Auswahl der Aktivkohle, der Nutzung unseres Reaktivierungsservices, der Unterstützung unseres mobilen Kohlefilterservices oder einfach nur weitere Beratung benötigen, kontaktieren Sie uns bitte – kontaktieren Sie unser technisches Team.