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Projektziele

Die großtechnische Umsetzung einer Ozonung des gesamten in der Kläranlage Aachen-Soers behandelten Abwassers erfolgt in einem von der NRW.BANK geförderten Projekt. Vorgesehen sind neben der Errichtung der Ozonungsstufe eine Verbesserung der Abscheideleistung der Nachklärbecken sowie eine auf die Ozonung abgestimmte, optimierte Nachnitrifikation.

Die hier im Rahmen des Demonstrationsvorhabens vom MKULNV geförderten begleitenden Untersuchungen umfassen planungs- und bemessungstechnische, verfahrens- und betriebliche Aspekte sowie gewässergütewirtschaftliche Fragestellungen.

  • Monitoring des Ist-Zustandes und der Wirkungen des gereinigten Abwassers bzw. des Wassers aus der Wurm auf Biotests sowie ggf. auf gewässertypische Fische schon vor Errichtung der weitergehenden Reinigungsstufe.
  • Ozonung des gesamten Ablaufs der Kläranlage Aachen-Soers mit Untersuchungen der chemischen und biologischen Auswirkungen (Toxizität, Mutagenität, hormonelle Wirkung etc.) des behandelten Abwassers sowie Monitoring und Abgleich der Auswirkungen dieser Vollstrombehandlung mit Ozon auf die Biozönose der Wurm, indem diese Untersuchungen oberhalb und unterhalb der KA Aachen-Soers durchgeführt werden.
  • Optimierung der Wasserführung, Begasungsmenge und -zeit, Erzeugung von Ozon, der effizienten und günstigen Kühlung der Aggregate zur wirtschaftlichen Betriebsweise der Ozonung im Bereich der kommunalen Abwasserbehandlung.
  • Evaluierung der Wirkung der Anlage sowie Grundlagenbildung für eine realistische Kosten-Wirkungs-Analyse.
  • In dem geplanten Vorhaben soll eine Biotestbatterie eingesetzt werden, die auf den umfangreichen Erfahrungen der Antragsteller, dem Schweizer Modulstufenkonzept, dem Projekt Strategie Micropoll, dem NRW Projekt „Metabolitenbildung beim Einsatz von Ozon“, den EU-Projekten Pills, EDA Emerge und SOLUTIONS, dem BMBF Projekt ToxBox und auf Empfehlungen des internationalen NORMAN-Netzwerkes für neuartige Schadstoffe und verschiedenen Workshops des Schweizer Ökotoxzentrums basiert. Auch die neuen Erkenntnisse des Technical Report on Effect-Based Tools, der kürzlich beim Meeting of Water and Marine Directors of the European Union, Candidate and EFTA Countries in Vilnius, am 5. Und 6. Dezember 2013 verabschiedet und in Kürze publiziert wird, sind bei der Auswahl der zur Anwendung vorgesehenen Testverfahren berücksichtigt worden.

Im Einzelnen soll aufzeigt werden:

  • Welche Planungs- und Bemessungsempfehlungen sind auf Basis bereits existierender großtechnischer Anlagen abzuleiten?
  • Welche Untersuchungen sind im Zuge der Planung erforderlich bzw. empfehlenswert?
  • Welches Reaktordesign ist für den Bereich der Abwasserbehandlung mit dem Ziel der Spurenstoffelimination am besten geeignet? Muss an dem Design der Trinkwasseraufbereitung (mehrere Eintragskompartimente) festgehalten werden oder ist ein anderes Reaktordesign besser geeignet?
  • Welche Steuer- und Regelungskonzepte des Ozoneintrags sind am zielführendsten und mit welchen Konzepten sind Rückschlüsse auf die Spurenstoffelimination möglich (indirekte Prozesskontrolle)?
  • Ist aus toxikologischer Sicht eine biologische Nachbehandlung erforderlich oder reicht die Bereitstellung von zusätzlichem Abklingvolumen aus?
  • Welche betrieblichen Auswirkungen und Aufwendungen hat eine Abwasserozonung im Regelbetrieb?
  • Wie ist die Zuverlässigkeit der Maschinen- und Messtechnik im Langzeitbetrieb zu bewerten und welche Anlagenkomponenten sollten zukünftig redundant ausgelegt werden und welche nicht?
  • Welche Maßnahmen können zur energieoptimierten und an die Belastung angepassten Ozonproduktion beitragen?
  • Welche Reaktions- und Eintragsbedingungen sind für die Spurenstoffelimination am effizientesten? Welchen Einfluss haben diese Bedingungen auf die Bildung “klassischer“ Transformationsprodukte (Bromat, NDMA)?
  • Wird durch eine weitergehende Verminderung von Spurenstoffen die Vulnerabilität der Gewässerbiozönose reduziert bzw. die Gewässerqualität verbessert und kann diese quantifiziert werden?

Die beantragten Untersuchungen werden in zwei Projektphasen gegliedert. Die erste Projektphase erstreckt sich über 24 Monate. In dieser werden neben der Bestimmung des Status quo bzgl. der Ist-Emissionen aus Abwassereinleitungen (Kläranlage Aachen-Soers und vorgelagertes Regenüberlaufbecken) und der Aufnahme des Gewässerzustandes vor der Errichtung der Vollstromozonung auch vorhabensspezifische Planungs- und Bemessungsgrundlagen erarbeitet. Des Weiteren werden auch halbtechnische Untersuchungen zur Herleitung allgemein gültiger Bemessungsvorgaben durchgeführt.

In der zweiten Projektphase, die nach der Errichtung und Inbetriebnahme der Vollstromozonung beginnt, erfolgt die wissenschaftliche Begleitung und Evaluierung des Demonstrationsvorhabens. Schwerpunkt der Untersuchungen sind verfahrenstechnische Optimierungsansätze und die Bewertung des Effekts der weitergehenden Behandlung auf die Gewässerqualität. Da für die Kläranlage Aachen‑Soers eine Ozonung des gesamten Abwassers vorgesehen ist, existieren hier abweichende stoffliche und hydraulische Belastungssituationen, so dass eine Übertragung bisheriger Erkenntnisse von Anlagen zur Ablaufozonung des Trockenwetterabflusses nicht unmittelbar übernommen werden können. Ziel ist die Entwicklung und Erprobung einer energetisch optimierten Betriebsweise sowie die Schaffung einer hohen Variabilität der Anlagensteuerung, um neben der Spurenstoffelimination auch eine (Teil-)Desinfektion des Abwassers zu erreichen.