Ozonung auf ARA: Problematische Reaktionsprodukte erkennen und vermeiden
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Verband Schweizer
Abwasser- und
Gewässerschutz-
fachleute
Association suisse
des professionnels
de la protection
28.9.2021
des eaux
Associazione svizzera
dei professionisti
della protezione
delle acque
Swiss Water
Association
erkennen und vermeiden
Ozonung auf ARA: Problematische Reaktionsprodukte
Pascal Wunderlin, VSA-Plattform «Verfahrenstechnik Mikroverunreinigungen»
Bildquelle: ARA Reinach
Mikroverunreinigungen aus verschiedenen
Quellen belasten die Gewässer
2
ARA-Ausbau schreitet voran
14 Anlagen in Betrieb (7 Ozonungen)
>40 Anlagen in Planung oder Bau (15 Ozonungen)
3
Etablierte Verfahren zur Elimination von Spurenstoffen aus dem kommunalen Abwasser Verfahren mit Aktivkohle • Elimination grosser Bandbreite an Spurenstoffe durch Anlagerung an Aktivkohle. • Beladene Aktivkohle muss möglichst vollständig vom gereinigten Abwasser abgetrennt werden: Aktivkohle-Schlupf so weit wie möglich minimieren. Ozonung • Ozonung eliminiert eine grosse Bandbreite an organischen Spurenstoffe. • In problematischen Abwässern können stabile und toxische Reaktionsprodukte gebildet werden. • Bildung von problematischen Reaktionsprodukten minimieren! 4
Reaktionsprodukte
• Die Spurenstoffe werden durch Ozon und OH-Radikale zerstört.
• Es bleiben Bruchteile der «Muttersubstanzen» in tieferen
Konzentrationen und ohne Wirkung übrig.
• Die übrigen Abwasserinhaltsstoffe (Abwassermatrix) reagieren
ebenfalls mit Ozon und OH-Radikalen.
• Die meisten dieser Reaktionsprodukte haben keine Wirkung oder
werden in der Nachbehandlung wieder gut eliminiert.
• In problematischen Abwässern können toxische Reaktions-
produkte entstehen, die nur ungenügend abgebaut werden.
5
Problematische Reaktionsprodukte
Bekannt und einzeln messbar
Unbekannt und nicht einzeln messbar: Summenwirkung
6
Ozonung: Verfahrenswahl und Betrieb
1. Verfahrenswahl: Ist mein 2. Betrieb: Ist mein Abwasser
Abwasser für eine nach wie vor für eine
Ozonung geeignet? Ozonung geeignet?
7
Verfahrenswahl: Ist mein Abwasser für eine
Ozonung geeignet?
«Abklärungen Verfahrenseignung Ozonung»
Link:
https://micropoll.ch/Me
diathek/abklaerungen-
verfahrenseignung-
ozonung-empfehlung
Version 2, 2021
8
Modulares
Vorgehen
9
• Ziel: erste grobe Einteilung des Abwassers anhand von bekannten Einleitern. • Wie komplex ist Ein- zugsgebiet? • Dynamik der (betrieblichen) Einleitungen? • Wirtschaftliche Ent- wicklungen im EZG geplant (z.B. Standort- förderung)?
Potential der Einzugsgebietsbetrachtung
besser nutzen
• Viele Betriebe vorhanden,
die Stoffe verwenden,
herstellen, entsorgen.
• Stoffe gelangen mit dem
Abwasser auf die ARA.
Quelle: Situationsanalyse
Stoffeinträge aus Industrie &
Gewerbe in Gewässer, VSA (2021)
• Rund 30’000 Betriebe, die Abwasser
auf ARA leiten.Beispiel Bromid: Bekannte Quellen • Kehrichtverbrennung: nasse Rauchgaswäsche • Chemisch-pharmazeutische Industrie: Brom als Abgangsgruppe bei chemischer Synthese • Div. Branchen / auch mobile Toiletten: bromhaltige Desinfektionsmittel (z.B. Bronopol) • Textilveredlung: polybromierte Flammschutzmittel, Brom in Farben enthalten • Deponien Plattform erarbeitet in den nächsten Jahren Übersicht über abwasserrelevante Stoffe für priorisierte Branchen und Prozesse (Liste mit problematischen Stoffen laufend ergänzt). Plattform hilft bei der Beurteilung von Stoffen z.B. begl. Auswirkungen auf ARA.
Beurteilung Hinweis: Potential der Einzugsgebietsbetrachtung in künftigen Abklärungen besser nutzen!
• Ziel: Erkennen von
industriellen
Einflüssen anhand von
Messungen im
Abwasser:
Bromid/Bromat
Nitrosaminen
Vertiefte Analyse
vorhandener ARA-
Betriebsparameter
(z.B. DOC, NO2-)
14Untersuchungshäufigkeit
Es wird empfohlen, die Abwasserzusammensetzung bzgl.
Bromid und Nitrosaminen mittels Wochenmischproben (5-
Tagesmischproben mit verschiedenen Start-Wochentagen,
durchflussproportional) über eine längere Zeitperiode (3 bis 6
Monate à 4 Proben pro Monat) zu analysieren.
NEU!
• Bromid: zusätzlich einzelne Tagesmischproben (insbesondere
wenn Wochenmischprobe ≥ 100 μg/L).
• Bromat: mindestens 1 Monat Bromat im Zulauf messen.
• Chrom i.d.R. unproblematisch, da sehr langsam gebildet:
Untersuchung bei Hinweisen auf Chromeinleitungen oder
erhöhten Chromgehalten im Klärschlamm.
15Beurteilung NEU: Nitrosamin (total)-Zulaufkonzentration
Bromid bei 40 untersuchten Abwässern
17ARA Betriebsparameter zum Erkennen von
industriell-gewerblichen Einflüssen
• Leitfähigkeit im typischen Tages-, Wochen-, Monatsgang im ARA-
Zulauf
• Zulauf-Frachten an Stickstoff und Kohlenstoff…
im typischen Tages-, Wochen, Monatsgang
in Bezug auf die angeschlossenen Personen
Wochengang der CSB-
Zulauf-Fachten
(Quelle: E.
Hungerbühler, HBT)• Ziel: Erkennen von industriellen Einflüssen anhand von Untersuchungen im Labor O3/OH°-Exposition Bromat-Bildung Nitrosamin-Bildung Wichtig: Repräsentative 5-Tages- Mischprobe! (voran- gehende Abklärungen zentral!) 19
Beurteilung NEU: Spezifische Ozondosen erweitert um 0.2 mgO3/mgDOC Artefakte durch Nitrit-Kompensation möglich. Bromat-Bildung
• Ziel: Erkennen von
industriellen
Einflüssen anhand von
Untersuchungen im
Labor
Biotests
Wichtig:
Repräsentative 5-Tages-
Mischprobe! (voran-
gehende Abklärungen
zentral!)
21Beurteilung NEU: Biotests mit Proben bei einer spezifischen Ozon-Dosis von 0.5 mO3/mgDOC durchführen. Hinweis: Biotests auch «nach Ozonung» durchführen. 22
Gesamt-
beurteilung
23Fazit • Die «Abklärungen Verfahrenseignung Ozonung» wurden bei über 40 ARA durchgeführt und haben sich bewährt. • Modulares und einfaches Vorgehen. • Gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis: auffällige Abwässer werden mit wenig Aufwand frühzeitig im Rahmen der Verfahrenswahl identifiziert. • Bei künftigen Abklärungen Einzugsgebietsbetrachtung besser nutzen. • Repräsentative Probe für Untersuchungen im Labor: potentiell problematische Einleiter mit Probenahme erfassen. • Abklärungen idealerweise mehrfach durchführen (Probenahme über längere Zeit) - insbesondere bei «unklaren» und «auffälligen» Abwässern und variabler Abwasserzusammensetzung.
Ausblick
• Nitrosamin-Analytik: Vergleichsuntersuchungen zwischen
Laboren.
• Vergleich Labor/grosstechnische Ozonung.
• Biotests: Festlegung von «Referenzbereich» für
unproblematische Abwässer.
• Vertiefte Einzugsgebietsbetrachtung: Entwicklung Checkliste
zur Unterstützung bei Modul 1.
25Inbetriebnahme Ozonung
Realisierung und
Klärwerk Werdhölzli
Inbetriebnahme OzonungBetrieb: Ist mein Abwasser nach wie vor
für eine Ozonung geeignet?
«Betrieb von Ozonanlagen auf ARA:
Erkennen von kritischen Entwicklungen
im Einzugsgebiet»
Link:
https://micropoll.ch/Me
diathek/betrieb-von-
ozonanlagen/
27Vorgehen und zu
überwachende
Aspekte
28Einzugsgebiet Periodischer Austausch zwischen den relevanten Akteuren im ARA- Einzugsgebiet • Identifikation der relevanten Akteure im Einzugsgebiet. • Aufbau einer proaktiven Kommunikation, damit künftige Entwicklungen/Änderungen bekannt sind. Aktuelle Übersicht über abwasserrelevante Industrie-/Gewerbebetriebe • Betriebe mit hohen Frachten, grosser Stoffvielfalt, stossweisen Einleitungen (Chargenbetrieb).
ARA und Ozonung
ARA und Ozonung
Erkennen von Industrie-
einflüssen anhand von…
• ARA Betriebsdaten
• Betriebsdaten der
Ozonung
• Bekannten,
problematischen
Reaktionsprodukten und
deren
Vorläufersubstanzen
• Unbekannter, toxischer
Reaktionsprodukte
30Spezifisches Monitoring der ARA und Ozonung
Umsetzung der Überwachung
• ARA mit überschaubarem, unproblematischem Einzugsgebiet
Im ersten Betriebsjahr: Erhöhte Untersuchungsintervalle, um
«gewohnten» Betrieb der Ozonung zu evaluieren.
Ab dem zweiten Betriebsjahr: Reduktion der
Untersuchungshäufigkeit der Parameter, wenn Abwasser im
ersten Jahr unauffällig blieb (Biotests optional).
• ARA mit einem komplexem Einzugsgebiet und/oder möglichen
problematischen Einleitern:
Gezielte Erweiterung der Überwachung.
Regelmässige Durchführung von Biotests und weiterer,
geeigneter Untersuchungen empfohlen.
32Beurteilung
und
Ableitung
des weiteren
Vorgehens
Tab. mit Beurteilung einfügenVeränderte Abwasserzusammensetzung mit Auswirkungen auf Ozonung? • Auswirkungen auf Ozonung kritisch? Zunahme Toxizität? Übermassige Bildung von problematischen Reaktionsprodukten? • Massnahmen im Einzelfall zu prüfen in Absprache mit Behörde und weiteren, involvierten Akteuren. Sofortmassnahmen: z.B. vorübergehend ausschalten Ozonung. Mittel-/langfristige Massnahmen an der Quelle: z.B. gezielte betriebliche Abwasservorbehandlung. Mittel-/langfristige Massnahme bei ARA: z.B. Betriebsoptimierungen Ozonung. 34
Fazit • Ozonung ist ein geeignetes Verfahren zur Elimination von Mikroverunreinigungen aus dem kommunalen Abwasser, mit weiteren Vorteilen: Entfärbung, Teildesinfektion (v.a. Viren), kompaktes Verfahren, geringer CO2-Abdruck,… • «Abklärungen Verfahrenseignung Ozonung» haben sich bewährt, d.h. Ozonung wird nur bei ARA mit geeigneter Abwasserzusammensetzung realisiert. • Nach Inbetriebnahme ist wichtig: • Kommunikation zwischen relevanten Akteuren etablieren. • Geeignete Parameter der ARA/Ozonung gezielt überwachen. • Haben Sie Fragen? Brauchen Sie Unterstützung? Die Plattform hilft Ihnen gerne weiter. 35
Online verfügbar – www.micropoll.ch
VSA-Empfehlung Version 2
(Anpassungen rot
gekennzeichnet)
Laboranleitung Version 2
(Anpassungen rot
gekennzeichnet)
VSA-Empfehlung
Erklärungen zu den «Erkennen von
Anpassungen kritisch
im Aqua&Gas 10/20 Entwicklungen im
EZG» 36BESTEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT
HABEN SIE FRAGEN?
Ein grosses Dankeschön an alle Personen, die zu diesen
Dokumenten beigetragen haben.
Kontakt: pascal.wunderlin@vsa.ch / www.micropoll.chSie können auch lesen
