Nach der Passage einer Kläranlage werden die gereinigten Abwässer üblicherweise in Oberflächengewässer, die sogenannten Vorfluter eingeleitet und gelangen damit in die Umwelt. Daher ist es unabdingbar, umweltschädigende Substanzen möglichst restlos aus dem Abwasser zu entfernen. Eine besondere Herausforderung stellen anthropogene Spurenstoffe dar, beispielsweise Pharmazeutika wie Antibiotika oder Schmerzmittel, aber auch Pflanzenschutz-, Wasch- und Reinigungsmittel sowie Industriechemikalien. Um diese Stoffe zurückzuhalten, haben sich vor allem Verfahren mit einer Ozonbehandlung des Abwassers oder die Adsorption der Spurenstoffe an Aktivkohle innerhalb einer vierten Kläranlagen-Reinigungsstufe bewährt. Ozon oder Aktivkohle werden dabei in einer voreingestellten Menge dosiert, die durch stichprobenartige Laboranalysen des Kläranlagenablaufs in größeren Zeiträumen überprüft und entsprechend angepasst wird.
Deutlich effizientere Möglichkeiten der Schadstoffanalyse und Hilfsstoffdosierung bietet ein neues Online-Messsystem, mit dem sich die Spurenstofffracht im Abwasser kontinuierlich überwachen lässt. Die Entwicklung der drei Karlsruher Projektpartner UNISENSOR Sensorsysteme GmbH, Hochschule Karlsruhe und Technologiezentrum Wasser Karlsruhe (TZW) nutzt eine patentierte Form der Absorptionsspektroskopie, um die Konzentration bestimmter Verbindungen im Abwasser zu bestimmen. Da jede Verunreinigung ein spezifisches Spektrum, das heißt, einen spezifischen physikalischen "Fingerabdruck" aufweist, der als einzigartiger Identifikator fungiert, kann das System kontinuierlich verschiedene Arten von chemischen Verunreinigungen und deren Konzentration detektieren.
In einer ersten Projektphase gelang die Online-Detektion der fünf häufig vorkommenden Substanzen Diclofenac und Ibuprofen (Schmerzmittel), Mecoprop (Herbizid), Galaxolid (Duftstoff) und Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel), die als Indikatorsubstanzen für die Spurenstofffracht des Abwassers dienten. Zurzeit wird das Verfahren in einer zweiten Projektphase im Klärwerk Mannheim erprobt und validiert. Die Onlinemessung der Summen-Schadstoffkonzentration im Zu- und Ablauf der vierten Stufe zeigte bereits, dass sich mit dem neuen System Schwankungen in der Schadstoffkonzentration ermitteln lassen, die die herkömmlichen Methoden nicht erfassen. Am Beispiel Benzotriazol ließ sich nachweisen, dass auch die quantitative Online-Detektion eines einzelnen Spurenstoffes im praktischen Kläranlagenbetrieb möglich ist.
Auf diese Weise können die Hilfsstoffe Ozon oder Aktivkohle bedarfsgerecht dosiert werden, so dass einerseits plötzlich auftretende, hohe Spurenstoffkonzentrationen sicher zurückgehalten werden. Andererseits lassen sich so Überdosierungen vermeiden, was Einsparungen an aufwendig hergestellter Aktivkohle beziehungsweise Ozon bedeutet. Damit vereint das neue Verfahren ökologische und ökonomische Vorteile.
