Forschende des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT entwickeln mit ARKON ein Verfahren zur Entfernung von Mikroschadstoffen aus kommunalem Abwasser. Das Verfahren kombiniert Adsorption, Regeneration und Konzentration und soll als vierte Reinigungsstufe eingesetzt werden. Nach Versuchen im Labor und Technikum ist als nächster Schritt eine Demonstrationsanlage auf der Kläranlage Wolfsburg vorgesehen.

Hintergrund sind die gestiegenen Anforderungen der EU-Kommunalabwasserrichtlinie (KARL). Große Kläranlagen müssen schrittweise um eine vierte Reinigungsstufe erweitert werden, um Mikroschadstoffe wie Arzneimittelrückstände, Pestizide und Industriechemikalien stärker aus dem Abwasser zu entfernen.

Schadstoffe werden vom Harz wieder abgelöst

Bei ARKON strömt das biologisch gereinigte Abwasser zunächst durch ein Harzbett. Mikroschadstoffe und ein Teil der PFAS lagern sich an der Oberfläche des Harzes an. Anschließend werden die gebundenen Stoffe mithilfe zweier unterschiedlicher Regenerationsmedien wieder vom Harz gelöst.

Durch Filtration werden die Regenerationsmedien weiter aufkonzentriert. Aus dem ursprünglichen Abwasserstrom entsteht so ein kleinvolumiges Spurenstoffkonzentrat, das anschließend entsorgt werden kann. Die Regenerationsmedien verbleiben weitgehend im Prozess, außerdem wird Wärme zurückgewonnen.

„Im Unterschied zu konventionellen Adsorptionsverfahren muss das Material nicht laufend ausgetauscht und kostenintensiv extern regeneriert werden. Bei ARKON führen wir es im Kreislauf. So verbinden wir eine leistungsfähige Adsorption mit einer ressourcenschonenden Regeneration“, so Dr.-Ing. Lukas Rüller, Abteilung Circular Water and Biomass Utilization bei Fraunhofer UMSICHT.

Demonstrationsanlage mit bis zu 50 Kubikmetern pro Stunde

Die einzelnen Verfahrensschritte wurden bereits im Labor und Technikum untersucht. Nun soll ARKON auf der Kläranlage Wolfsburg in größerem Maßstab erprobt werden. Geplant ist eine Teilstromanlage mit einem Durchsatz von 25 bis 50 Kubikmetern pro Stunde.

Im Dauerbetrieb wollen die Forschenden unter anderem untersuchen, wie lange das Harz Mikroschadstoffe bindet und in welchen Abständen eine Regeneration erforderlich ist. Zudem sollen Energie- und Chemikalienverbrauch weiter reduziert werden.

Die Versuche sollen Auslegungsdaten für Kläranlagen unterschiedlicher Größe liefern und einen Vergleich des Verfahrens mit Aktivkohle und Ozonung ermöglichen. Neben kommunalen Kläranlagen kommen laut Fraunhofer UMSICHT künftig auch Anwendungen in der Chemie- und Pharmaindustrie, auf Deponien sowie in der Oberflächentechnik infrage.