Mikroplastik-Filtration in Kläranlagen – neue Ansätze zur Klärschlamm-Aufbereitung
Mikroplastik gelangt auf vielen verschiedenen Wegen in das Abwasser und wird in Kläranlagen so weit wie möglich herausgefiltert. Dabei bleibt jedoch ein Teil des Mikroplastiks zurück - insbesondere im Klärschlamm. Unser gemeinsam mit der ReTech Resources Technology GmbH entwickeltes Verfahren zur Vorfiltration in der Klärschlamm-Aufbereitung soll diese Problematik nun angehen.
Mikroplastik im filtrierten Klärschlamm
Unser Grund- und Abwasser ist heutzutage in hohem Maße mit Mikroplastik belastet. Zumindest Letzteres wird in Kläranlagen größtenteils von den Kunststoffteilchen befreit. Das herausgefilterte Mikroplastik sammelt sich im Klärschlamm. Etwa 80 % der Kunststoffpartikel aus dem Abwasser werden im Klärschlamm zurückgehalten. Danach durchläuft der Schlamm zwar ein Filtrationsverfahren – Untersuchungen zeigen jedoch, dass sich signifikante Mengen an Mikroplastik auch im filtrierten Klärschlamm finden. Das heißt, die Teilchen können bei der Klärschlammfiltration bislang nicht zufriedenstellend entfernt werden.
Hierfür bieten wir in Kürze eine neue Lösung. Gemeinsam mit der ReTech Resources Technology GmbH haben wir einen speziellen Separationsfilter und ein dazugehöriges Gesamtverfahren zur Klärschlamm-Aufbereitung entwickelt, das künftig zur deutlichen Steigerung des Filtrationserfolgs bezüglich Mikroplastik beitragen wird. Im Folgenden skizzieren wir Ihnen die Problematik der Mikroplastik-Entstehung und des Mikroplastik-Rückstands in der bisherigen Klärschlammaufbereitung und geben Ihnen einen Einblick in unsere innovative Lösung zur Vorfiltration.
Was ist Mikroplastik überhaupt und wie entsteht es?
Als Mikroplastik werden in der Regel alle Kunststoffteilchen bezeichnet, die im Durchmesser kleiner als 5 mm sind. Sie sind nicht wasserlöslich oder anderweitig abbaubar.
Mikroplastik ist ein ständiger Begleiter in unserer heutigen Gesellschaft. Die Partikel werden häufig Produkten beigesetzt, vor allem im Kosmetikbereich – etwa Zahnpasta, Hautcremes und Duschgel. Hier sollen sie abgestorbene Haut entfernen oder als Bindemittel die Konsistenz verbessern. Diese bewusst hergestellte Form bezeichnet man als primäres Mikroplastik.
Die Plastikteilchen können aber auch sekundär bei der Zersetzung größerer Kunststoffteile entstehen. Einen großen Anteil hat etwa der Autoreifen-Abrieb auf der Straße, oder Kleidung aus synthetischen Stoffen. Aus diesen Quellen entstehen unbemerkt zusätzlich große Mengen an Mikroplastik.
Wie gelangt Mikroplastik in das Abwasser und den weiteren Wasserkreislauf?
Kunststoffteilchen finden auf vielen verschiedenen Wegen Zugang zum Wasserkreislauf. Mikroplastik im Außenbereich, wie der Reifenabrieb oder auch Kunststoff von Spielplätzen, Lacken und Abfall, wird mit dem Niederschlag direkt in das Grundwasser gespült. So erreichen die Kunststoffpartikel die Oberflächengewässer, und letztlich die Böden sowie das Meer. Mikroplastik aus Kosmetika gelangt hauptsächlich über die Körperhygiene in das Abwasser, der Kunststoff aus synthetischer Kleidung über den Waschgang. Durch die Rückstände an Plastikteilchen im gefilterten Abwasser und vor allem auch im Klärschlamm, der als Dünger auf landwirtschaftliche Flächen aufgebracht wird, sammelt sich auch dieses Plastik in Böden und Meeren.
Damit ist der Weg des Mikroplastiks jedoch nicht zu Ende. Meeresbewohner nehmen die Teilchen mit ihrer Nahrung auf – und letztlich wir, über den Konsum von Speisefisch und Meeresfrüchten. Über die Auswirkungen der Kunststoffaufnahme für den Körper existieren momentan noch keine ausreichenden Forschungsergebnisse.
Derzeitiger Stand der Filtration von Mikroplastik aus Abwasser und Klärschlamm
Zurzeit wird Mikroplastik an verschiedenen Stellen des Klärprozesses aus dem Abwasser entfernt. Über das Rechengut können gröbere Plastikteilchen vorgefiltert werden. Im Sandfang und Fettfang wird eher nach Gewicht differenziert: Schwerere Teilchen können im Sandfang abgeschieden werden; leichte, aufschwimmende Teilchen werden im Fettfang abgesaugt. Mikrofasern und andere Kleinstpartikel können sich mithilfe wasserlöslicher Flockungsmittel absetzen lassen und abgesaugt werden. Diese Verfahren entfernen bisher bis zu 95% der Mikroplastik-Teilchen aus dem Abwasser.
Problematischer ist der Rückstand von Mikroplastik in dem im Filtrationsprozess entstandenen Klärschlamm. Hier bleiben nach bisherigen Stand der Technik auch nach der Filtration noch hohe Anteile an Mikroplastik zurück. Bislang besteht die Klärschlamm-Aufbereitung aus einer Vorreinigungsstufe mittels Rechen oder Filtersieb, sowie einem anschließenden Durchlaufen des Dekanters, der Zentrifuge und der Kammerfilterpresse. Anschließend wird der Schlamm entsorgt oder in die landwirtschaftliche Verwendung überführt – mit dem verbliebenen Plastik.
Neue Lösung zur Vorfiltration in der Klärschlamm-Aufbereitung
Unser Verfahren zur Klärschlammaufbereitung sieht eine Vorfiltration mit einem innovativen Separationsfilter vor. Der schräg aufgestellte Filter ist im vorderen Bereich mit einem motorbetriebenen Filterelement ausgestattet. Dieses sich drehende Filterelement ist mit zwei Abstreifern versehen. Durch die Drehbewegung kann der entstehende Filterkuchen abgetrennt und in das Filtergehäuse abgeleitet werden. Dieser Filterkuchen enthält alle Bestandteile des Klärschlamms, die nicht organisch sind – darunter auch Mikrofaser- und Mikroplastikteilchen. So können zwischen 80 und 95 % der Plastikteilchen aus dem Klärschlamm entfernt werden.
Über eine Spiralschnecke wird der Filterkuchen in eine Presskammer geleitet. Hier wird er verpresst, während die Organik und Flüssigkeit wieder ablaufen kann. Der so entfeuchtete Filterkuchen wird nach Erreichen einer bestimmten Füllmenge über die Spiralförderung automatisch aus dem System entfernt. Während der Filterkuchen nun geregelt entsorgt werden kann, kann der vorgereinigte Klärschlamm in die weitere Aufbereitung überführt werden.
Innovatives Gesamtverfahren
In dieser ebenfalls neu entwickelten weiteren Klärschlamm-Aufbereitung durchläuft der Schlamm eine Ultraschalldesintegration, eine Fest-Flüssigkeitstrennung und eine zusätzliche Filtration. Dabei werden Schwermetalle und sonstige Schadstoffe sowie resistente Keime und Antibiotikarückstände abgetrennt. Das Gesamtverfahren kombiniert demnach mechanische, chemische und biologische Verfahrenstechnologien. Zusätzlich erfolgt eine Rückgewinnung von Phosphor und Stickstoff.
Interesse geweckt?
Sie interessieren sich für das neue Verfahren zur Klärschlamm-Aufbereitung? Wir beraten Sie gerne zum Einsatz der innovativen Mikroplastik-Filtration in Ihrer Kläranlage.
Vorteile für die Klärschlammverwertung – und die Umwelt
Der beschriebene Filtrationsprozess leistet einen wesentlichen Beitrag zur ökologischen Verwertung von Klärschlamm. Neben der Mikroplastik-Filtration können auch weitere Schadstoffe aus dem System entfernt werden, insbesondere bei Anwendung des vorgeschlagenen Gesamtverfahrens. Dadurch findet bei landwirtschaftlicher Verwendung des organischen Klärschlamms keine Rückführung schädlicher Stoffe und Kunststoffe in die Umwelt statt. Dabei entsteht kein Verlust des in der Landwirtschaft benötigten Kohlenstoffs. Stattdessen erhält man ein nährstoffreiches, humusähnliches Produkt.
Auch das Wasser aus dem Klärprozess kann landwirtschaftlich genutzt werden, etwa zur Bewässerung. Zusätzlich kann durch Trockensubstanzwerte von etwa 40 % der abgetrennten, anorganischen Bestandteile CO2 eingespart werden, und die Entwässerung kommt gänzlich ohne den Einsatz von synthetischen Polymeren aus.
Fazit
Mithilfe der neu entwickelten und patentierten Technik zur Klärschlamm-Vorfiltration kann ein wesentlicher Faktor der Mikroplastik-Belastung künftig deutlich verringert werden. Der neuartige Separationsfilter sorgt, insbesondere bei Einsatz in dem beschriebenen Gesamtverfahren, für geschlossene Stoffkreisläufe und eine stoffliche Verwertung des Klärschlamms: Es werden Mikroplastik und andere Schadstoffe aus dem Kreislauf entfernt sowie eine profitable Verwendung des organischen Schlamms mit seinen wertvollen Nährstoffen ermöglicht.
Künftig sollten zur Bekämpfung der übergeordneten Problematik dennoch stärkere Maßnahmen zur Vermeidung eines Eintrags von Mikroplastik in Abwasser und Grundwasser implementiert werden. Gemeinsam mit politisch-regulatorischen, planerischen und infrastrukturellen Maßnahmen können technische Lösungen wie unser Filterverfahren die Mikroplastik-Belastung in Zukunft deutlich reduzieren – zum Schutz von Umwelt und Gesundheit.
