BIO-CEL ACTIVATED CARBON

„Wir wollen die Herausforderungen der Welt bei der Wasser- und Flüssigkeitsaufbereitung lösen, damit wir gemeinsam einen sicheren, nachhaltigen und gesunden Planeten schaffen können“, das ist die Vision von Jeff Sanchez, Vice President von MANN+HUMMEL Water & Fluid Solutions. 

Heutige Herausforderungen in der Abwasserbehandlung

Spurenstoffe, Mikroplastik, antibiotikaresistente Keime, Gene und Nährstoffe werden in konventionellen kommunalen Kläranlagen bislang nicht ausreichend eliminiert und so mit dem gereinigten Abwasser in die aquatische Umwelt eingeleitet. Kläranlagen sind ein Hotspot für die Verbreitung dieser Stoffe, mit Folgen für Menschen, Tiere und Gewässer.

Antibiotikaresistente Bakterien (ARB) und antibiotikaresistente Gene (ARG) verursachen Antibiotikaresistenzen und beeinträchtigen aquatische Ökosysteme. Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) treten Antibiotikaresistenzen überall auf der Welt auf, gefährden die Behandlung von Infektionskrankheiten und untergraben viele andere Fortschritte in Gesundheit und Medizin. Sie stellen nach Auffassung der WHO eine der größten Bedrohungen für die globale Gesundheit dar und können jeden Menschen in jedem Alter und in jedem Land betreffen. Sie führen zu längeren Krankenhausaufenthalten, höheren medizinischen Kosten und einer größeren Sterblichkeit. Für die WHO hat die Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen hohe Priorität. (Quelle WHO: Link). Prof. Dr. Thomas Schwartz vom Karlsruhe Institute of Technology erläutert zudem, dass schon heute jährlich weltweit etwa 700.000 Patienten an Infektionen mit antibiotikaresistenten Keimen sterben. Es gibt Hochrechnungen, nach denen 2050 mehr Menschen an solchen Infektionen sterben werden als an Krebs oder Diabetes. (Quelle: Link)
Erhöhte Stickstoff- und Phosphorkonzentrationen können zu einer Überdüngung von Gewässern führen. Folgen sind erhöhtes Algenwachstum und Verlandung, was wiederrum Fischsterben auslöst und die Biodiversität reduziert.
Mikroplastik in Gewässern gelangt über die Nahrungskette wieder zurück zum Menschen. Im Ökosystem Gewässer beeinträchtigt Mikroplastik den Lebensraum vieler Lebewesen und führt im schlimmsten Fall zu deren Tod und zur Reduzierung der Bestände und Artenvielfalt.

Mikroplastik und andere Müllpartikel aus Sedimenten mitteleuropäischer Flüsse | Foto: Martin Wagner
Mikroplastik und andere Müllpartikel aus Sedimenten mitteleuropäischer Flüsse | Foto: Martin Wagner

Was ist BIO-CEL ACTIVATED CARBON?

BIO-CEL® ACTIVATED CARBON mit künstlicher Intelligenz löst diese Herausforderungen nachhaltig und wirtschaftlich. In kommunalen Abwasseraufbereitungsanlagen setzt es als vierte Reinigungsstufe zur weitergehenden Behandlung an. Es bietet in einem einzigen Prozess eine Komplettlösung, um die genannten schädlichen Substanzen zu reduzieren.
BIO-CEL® ACTIVATED CARBON kombiniert mehrere Aufbereitungsschritte in einem einzigen Membran-Pulveraktivkohle-Prozess (UF/PAK). Durch die adsorptive Wirkung der PAK werden Spurenstoffe sowie Keime, Feststoffe und teilweise Antibiotika-Resistenzgene durch die physikalische Barriere der Ultrafiltrationsmembran aus dem Abwasser eliminiert. Zusätzlich kann optional durch Dosierung von Fällmittel eine weitergehende Elimination von Phosphor ermöglicht werden. Das Fällmittel besteht aus Metallsalzen welche den Phosphor binden und über den Überschussschlamm abgezogen werden und somit die Endkonzentration an Phosphor im Kläranlagenablauf reduzieren. Eine Überdüngung von Gewässern durch Phosphor kann auf diese Weise verhindert werden.
Eine intelligente Anlagensteuerung basierend auf künstlicher Intelligenz (KI), die sogenannte „STREAMETRIC“, optimiert den Prozess und ermöglicht Einsparungen hinsichtlich des Ressourcen- und Energiebedarfs. Sie erkennt Wasserspitzen in Stoßzeiten und gibt an den Anlagenbetreiber die Empfehlung zur Anpassung der Filtrationsleistung und damit des Energieeinsatzes an das aktuelle Abwasservolumen. Zudem optimiert sie den Einsatz von Chemikalien und den Wartungsaufwand. Durch die Kombination bisher isolierter Verfahren ist die Lösung wirtschaftlich einsetzbar.

Der BIO-CEL ACTIVATED CARBON Prozess
Der BIO-CEL ACTIVATED CARBON Prozess

Umwelt- und Klimarelevanz

BIO-CEL ACTIVATED CARBON verhindert, dass mit dem gereinigten Abwasser Spurenstoffe, antibiotikaresistente Gene und Keime, Mikroplastik und Phosphor in die aquatische Umwelt eingeleitet werden. Damit werden Gewässer, Menschen und Tiere gleichermaßen geschützt.
Wasserressourcen werden geschont und der nachfolgende Wasseraufbereitungsaufwand - zum Beispiel zur Herstellung von Trinkwasser - reduziert. Die signifikant gesteigerte Qualität des Kläranlagenablaufs ermöglicht eine direkte Wiederverwendung des Wassers, z.B. zur Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen. Hierdurch werden Zielkonflikte zwischen einem guten ökologischen Zustand der Gewässer einerseits und der Notwendigkeit der Wasserentnahme für Bewässerungszwecke andererseits gelöst.

Kosteneffizientes und wirtschaftliches Verfahren

Der BIO-CEL ACTIVATED CARBON kombiniert mehrere Prozesse zu einem einzigen Verfahren bei gleichzeitig geringem Flächenbedarf. Im Vergleich zu bestehenden Verfahren der vierten Reinigungsstufe in Kläranlagen ist die MANN+HUMMEL Lösung wettbewerbsfähig hinsichtlich der Investitions- und Betriebskosten.
Für die untersuchten Kläranlagen ergeben sich spezifische Brutto-Jahreskosten von 0,29 bis 0,15 €/m³ behandeltes Abwasser ohne Fällmittel Dosierung zur weitergehenden Phosphor-Elimination. Durch die Erweiterung der Flockungsfiltration erhöhen sich die spezifischen Jahreskosten um 0,01 bis 0,02 €/m³ behandeltes Abwasser. Die spezifischen Bruttojahreskosten basieren auf der behandelten Abwassermenge, sie nehmen erwartungsgemäß mit zunehmender Ausbaugrößer der betrachteten Kläranlage ab. Die Kosten beziehen sich auf die Anlagendimensionierung der Beispielkläranlagen für eine Teilstrombehandlung. Für die gängigen etablierten Verfahren wie zum Beispiel Sandfilter + PAK, granulierte Aktivkohle, Ozon belaufen sich die Betriebskosten auf 0,05 bis 0,40 €/m3.
Die KI-gestützte Software reduziert Betriebskosten: Sie ermöglicht einen einfachen Datenabgleich mit geringem Personal- oder Zeitaufwand. Der Return-on-Invest für die KI liegt unter einem Jahr.
Und das Beste: Der Einsatz von BIO-CEL ACTIVATED CARBON ermöglicht Betreibern eine Befreiung von Abwassergebühren (Abwasserabgabengesetz – AbwAG, Einhaltung stoffspezifischer Schwellenwerte). Das reduziert die Betriebskosten – und kann als Preissenkung auch an die Bürger weitergegeben werden.

Nachhaltige Reduktion der Umweltbelastung

Das gereinigte Abwasser ist nahezu frei von Keimen und partikulären Störstoffen und weist - verglichen mit dem Stand der Technik - bis zu Faktor 3 geringere Konzentration an Spurenstoffen auf. BIO-CEL ACTIVATED CARBON vermeidet, dass schädliche Keime über das Abwasser in die aquatische Umwelt gelangen und verhindert dadurch durch Wasser verursachte Erkrankungen. Es erfüllt zukünftige Anforderungen zur Einleitung von Abwässern in die aquatische Umwelt.
BIO-CEL ACTIVATED CARBON steigert das Image von Kommunen, denn Abwasseraufbereitung, die schützt und bewahrt, schafft Vertrauen bei den Bürgern und erhöht deren Akzeptanz für Abwasserpreise.
Die Leistungsdaten von BIO-CEL ACTIVATED CARBON:
• Spurenstoffe: bis zu 97% Abscheideeffizienz
• Antibiotikaresistente Keime & E. coli: +99,99% Abscheideeffizienz
• Abscheidung von Phosphor: bis unter 0,2 mg/l
• Hohe Abscheideeffizienz von Mikroplastik
• Möglichkeit der Wiederverwendung von Wasser

Unternehmen:
MANN+HUMMEL
Projekt:
BIO-CEL ACTIVATED CARBON
Hauptverantwortlich:
Sabine Wagner
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