Zweijähriger Test auf Berliner Kläranlage

Im Rahmen des Projekts „Optimierte Materialien und Verfahren zur Entfernung Mikroplastik aus dem Wasserkreislauf“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung wurde der INVENT iFILT^®-Rautenfilter zur Entnahme von Mikroplastik im Bereich des Kläranlagenablaufs und des Mischwasserüberlaufs getestet. Der neuartige Rautenfilter basiert auf einem revolutionären strömungsmechanischen Gesamtkonzept. Die Grundidee ist, ein strömungsmechanisch optimiertes Design mit dem verfahrenstechnischen Ansatz der Cross-Flow-Filtration zu kombinieren. So kann eine hohe hydraulische Leistungsfähigkeit bei geringem Platzbedarf und optimaler Abscheideleistung erreicht werden. Die kontinuierliche Rotation der Filterräder, der damit initiierte Effekt der tangential-dynamischen Filtration und die scharfe Trenngrenze des verwendeten Edelstahlhochleistungstressengewebes gewährleisten hohe Abscheideleistungen.

Die Firma GKD – Gebr. Kufferath entwickelte im Rahmen des Projektes neuartige Edelstahlhochleistungstressengewebe, das im INVENT iFILT^®-Rautenfilters getestet wurden. Die entwickelten Tressengewebe zeichnen sich durch extrem kleine Öffnungsweiten von 6 und 8 µm aus. Es handelt sich um absolute Porengrößen, die garantieren, dass keine sphärischen Partikel größer der Öffnungsweite im Ablauf des Filters zu finden sind. Die bisher schwerpunktmäßig eingesetzten Filtermedien liegen im Bereich von 15 μm absoluter Trenngrenze. Die schlitzartige Porengeometrie des Tressengewebes gewährleistet einen exzellenten Rückhalt von Partikeln. Die Öffnungen im Gewebe sind größer als an der Gewebeoberfläche, wodurch eine gute Regenerierbarkeit gegeben ist.

Die Untersuchungen zum Kläranlagenablauf erfolgten auf dem Berliner Klärwerk Ruhleben, mit Abwasser von bis zu 1,6 Millionen Einwohnergleichwerten. Die tägliche Reinigungsleistung betrug 247.500 m³ und steigerte sich bei Regenwetter auf bis zu 600.000 m³ Abwasser. Bei der biologischen Reinigung handelte es sich um ein Belebungsverfahren mit Denitrifikation und biologischer Phosphorelimination. Um valide Vergleichswerte zu schaffen, wurde der Rautenfilter zunächst mit einem Standard 20 μm-Tressengewebe ausgerüstet. Hiermit wurde die Schmutzfracht an abfiltrierbaren Stoffen (AFS) bereits von 5 mg/l im Zulauf auf unter 3 mg/l im Ablauf reduziert.

Nach der Umrüstung auf das neue Tressengewebe mit der Trenngrenze von 6 μm konnte die Ablaufkonzentration von 3 auf 2 mg/l reduziert werden. Zusätzlich zur Steigerung der Abscheideleistung konnte, aufgrund des neuartigen Tressengewebes und des revolutionären Konzepts des Rautenfilters, weiterhin eine sehr hohe Durchsatzleistung erzielt werden. Mit einem Filterrad konnten beim Einsatz des 6 μm-Gewebes noch Durchsatzleistungen von 110m³/h erreicht werden. Bezogen auf die installierte Filterfläche bedeutet dies eine spezifische hydraulische Leistungsfähigkeit von 22 m³/(m²xh), was im Bereich der Freispiegelfiltration einen absoluten Spitzenwert darstellt.

Erhebliche Schwankungen im Zulauf

Die Messungen für Mikroplastik zeigten, dass die Gesamtkunststoffmassen selbst innerhalb eines Tages erheblichen Schwankungen unterlagen. Eine Systematik der Werte konnte nicht festgestellt werden. Während im Kläranlagenablauf Anteile von Kunststoffen gefunden wurden, konnten diese im Ablauf des Rautenfilters kaum noch festgestellt werden. Die Untersuchungen bestätigten, dass erhebliche Anteile an Kunststoffen auch im unteren μm Bereich aus dem Wasser entfernt wurden.

Für Untersuchungen zur Mischwasserbehandlung wurde der Rautenfilter an einem Mischwasserüberlaufbecken aufgestellt. Die Konzentrationen an abfiltrierbaren Stoffen sind hier, verglichen mit dem Kläranlagenablauf, deutlich größer. Der iFILT^®-Rautenfilter mit dem 6 μm Tressengewebe konnte selbst bei Mischwasser eine Abscheideleistung an abfiltrierbaren Stoffen von über 99% erreichen.