Im Projekt Med-zeroSolvent stehen die Laborversuche zur Abbaubarkeit von Dimethylacetamid (DMAc), N-Methyl-pyrrolidon (NMP) und Bisphenol-A (BPA) vor dem Abschluss. Der Fokus der letzten Versuchsreihen lag auf der Untersuchung der Abbaubarkeit von BPA in Biofilmreaktoren und in Vertikalfiltern. Des Weiteren wurden Versuche zum Einfluss der Rezirkulation auf den Vorabbau von DMAc und zur Denitrifikation in zweistufigen Vertikalfiltern abgeschlossen. Gegenwärtig läuft noch eine Versuchsreihe zum Einsatz eines alternativen Trägermaterials für den Einsatz in Biofilmreaktoren (MBBR) sowie eine Versuchsreihe zum anaeroben Abbau von NMP. Letztere sollte ursprünglich bereits abgeschlossen sein, allerdings hat sich NMP, mglw. bedingt durch die Ringstruktur, dem anaeroben Abbau als sehr schwer zugänglich erwiesen. Durch eine entsprechend lange Versuchszeit konnte aber auch hier inzwischen eine anaerobe Abbaubarkeit nachgewiesen werden. Eine wesentliche Etappe des Projektes geht damit ihrem Ende entgegen.
Mit der Pilotphase beginnt nun ein nicht minder spannender Abschnitt. Die Pilotanlage wurde fertiggestellt und Anfang Mai nach einer virtuellen Inbetriebnahme, bei der das Zusammenspiel von Steuerung und Anlagenkomponenten geprüft wurde, in Betrieb gesetzt. Gegenwärtig läuft der Einfahrbetrieb. Neben den biologischen Stufen (MBBR + zweistufiger Vertikalfilter) ist ein umfangreiches Messsystem zur Erfassung wesentlicher Parameter installiert worden sowie eine Wärmepumpe zur Einbindung von Abwärme in den Abwasserbehandlungsprozess. Ausgehend von den Laborversuchsergebnissen wurde ein Biofilmmodell zum Abbau von DMAc mit SIMBA erstellt. Da zwischen Anlagensteuerung und SIMBA ein Realtime-Datenaustausch besteht, kann das Simulationsprogramm als virtueller Zwilling der Pilotanlage genutzt werden.
Abbildung 1 (rechts): Pilotanlage zum Abbau von DMAc - im Vordergrund: MBBR-Container, im Hintergrund: Vertikalfilteranlage (Quelle: Christian Koch, Professur für Siedlungswasserwirtschaft)
Zusätzlich zur Pilotanlage wurde ein Versuchsstand entwickelt, mit dem verschiedene Membranen getestet wurden. Im Mittelpunkt standen ionenselektive Membranen, um den Aufwand für die Denitrifikation der während der biologischen Behandlung entstehenden hohen Nitratkonzentrationen zu senken. Ausgehend davon ist ein Behandlungsmodul entwickelt worden, das mit gereinigtem Abwasser der Pilotanlage betrieben wird, sobald deren Einfahrbetrieb abgeschlossen ist.
Abbildung 2 (links): Zweistufige Vertikalfilteranlage der Pilotanlage mit Wärmepumpe zur Einbindung von Prozesswärme (Quelle: Christian Koch, Professur für Siedlungswasserwirtschaft)
Erste Ergebnisse der Laborversuche sind veröffentlicht worden. Der Fokus lag auf den Versuchen zum Abbau von DMAc mit zweistufigen Vertikalfiltern. Dabei wurden der Einfluss der Flächenbelastung und der Zulaufkonzentration auf die Reinigungsleistung, die Ergebnisse der ökotoxikologischen Untersuchungen, die Vergleichbarkeit von synthetischen und realen Prozesswässern sowie die Eignung des CSB als Standardparameter diskutiert. Auf der SETAC Europe sind darüber hinaus Ergebnisse zur Daphnientoxizität und zum Kombinierten Algentest in einem Posterbeitrag präsentiert worden. Zusätzlich gab der Fakultätstag der Fachrichtung Umweltwissenschaften an der TU Dresden Gelegenheit, das Projekt mit mehreren Postern vorzustellen.
Veröffentlichungen:
Schalk T., Schubert S., Rollberg A., Freitag-Stechl D., Schubert A., Elena A.X., Koch C., Krebs P. (2023). Degradation of dimethylacetamide from membrane production through constructed wetlands – pathways, ecotoxicological effects and consequences for chemical analysis. Water 15(8), 1463. https://doi.org/10.3390/w15081463
Poster:
Weise K., Isler J., Schalk T., Rollberg A., Freitag-Stechl D., Kienle C., Vermeirssen E., Stolte S., Berendonk T., Jungmann D., Schubert S. (2023). Industry related wastewater of dialysis membrane production containing N,N-Dimethylacetamid and N,N-Dimethylamin: Screening combined toxicity using Daphnia magna and Raphidocelis subcapitata. SETAC Europe 33rd Annual Meeting, 30.04. – 04.05.2023, Dublin, Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC).
