Glossar
Begriffserklärungen
A
Advanced Oxidation, im Deutschen "Erweiterte Oxidation" genannt, ist die Kombination verschiedener Oxidationsmittel und Oxidationsverfahren in der Abwasserbehandlung. Als Advanced Oxidation werden z.B. Verfahren wie UV-Oxidation (UV/H2O2), Foto-Fenton (UV/H2O2/Eisen), (UV/Ozon), und ähnliche Advanced Oxidation Prozesse bezeichnet. Allen diesen Advanced Oxidation Prozessen gemeinsam ist die Bildung extrem oxidativer Radikale (z.B. Hydroxylradikal = OH-Radikal), was dazu führt das Advanced Oxidation Prozesse praktische alle organischen Verbindungen in Abwasser oxidieren können, bis hin zur Mineralisation. Advanced Oxidation Prozesse werden vor allem zur Elimination hochaktiver organischer Mikroverunreinigungen und deren sicherer Entfernung aus dem Abwasser eingesetzt.
AOP ist die Abkürzung von Advanced Oxidation Process, was im Deutschen "Erweiterte Oxidation" heisst. AOP ist die Kombination verschiedener Oxidationsmittel und Oxidationsverfahren in der Abwasserbehandlung. Als AOP werden z.B. Verfahren wie UV-Oxidation (UV/H2O2), Foto-Fenton (UV/H2O2/Eisen), (UV/Ozon), und ähnliche AOP bezeichnet. Allen diesen AOP gemeinsam ist die Bildung extrem oxidativer Radikale (z.B. Hydroxylradikal = OH-Radikal), was dazu führt das AOP-Abwasserbehandlungsanlagen praktische alle organischen Verbindungen in Abwasser oxidieren können, bis hin zur Mineralisation. AOPs werden vor allem zur Elimination hochaktiver organischer Mikroverunreinigungen und deren sicherer Entfernung aus dem Abwasser in der Abwasserbehandlung eingesetzt.
API-Abbau (Active Pharmaceutical Ingredients) steht für den Abbau von pharmazeutischen Wirkstoffen in der Abwasserbehandlung. Die Elimination von pharmazeutischen Wirkstoffen, ist wichtig bei der Abwasserbehandlung in der pharmazeutischen Industrie und bei Herstellern von pharmazeutischen Wirkstoffen (API). Das Wesentliche beim Wirkstoffabbau in der Abwasserbehandlung ist, dass die aktiven Substanzen nicht nur aufgebrochen werden, sondern dass als Neben- oder Endprodukte nur harmlose Verbindungen entstehen, die im Abwasser unproblematisch sind. Advanced Oxidation Prozesse sind zur Abwasserbehandlung besonders geeignet, da die Wirkstoffe vollständig in kleine organische Säuren umgewandelt werden, die in der folgenden biologischen Abwasserbehandlung gut entfernt werden können.
B
Die Bioverfügbarkeit von Abwasserinhaltsstoffen ist ein Maß dafür, wie gut eine Verbindung oder eine Probe biologisch abgebaut werden kann. Typische Messmethoden für die Bioverfügbarkeit sind der Zahn-Wellens-Test (ZW) oder der B/C-Test. Der Zahn-Wellens-Test ist sehr zeitaufwendig, da beim Zahn-Wellens-Test auch eine komplette Adaption der Mikroorganismen statt findet. Der klassiche B/C-Test bei dem der BSB5 des Abwassers in das Verhältnis zum CSB des Abwassers gesetzt wird geht schnell, ist aber wegen der zu einfachen Methodik zu ungenau. Enviolet hat dafür einen modifizierten B/C-Test entwickelt, der mit speziell adaptierten Kulturen beim BSB-Test arbeitet und so eine Hybridmethode zwischen B/C- und ZW-Test darstellt, die die Vorteile kombiniert.
C
Der CSB (chemischer Sauerstoff Bedarf) ist ein Parameter, der in der Abwasserbehandlung verwendet wird, um den maximalen Sauerstoffbedarf eines Abwassers zu bestimmen. Ein hoher CSB im Abwasser ist oft eine Belastung für die biologische Abwasserreinigung vor dem Vorfluter. Besonders problematisch ist, wenn der CSB im Abwasser wenig bioverfügbar ist. Dann ist bei der Abwasserbehandlung ein CSB-Abbau oder zumindesr eine Erhöhung der Bioverfügbarkeit des behandelten Abwassers notwendig, damit der CSB vor der Einleitung in das Aquifer in der biologisch Abwasseranlage abgebaut werden kann.
D
Desinfektion bedeutet: „totes oder lebendes Material in einen Zustand versetzen, dass es nicht mehr infizieren kann“.
Zur Desinfektion können chemische und/oder physikalische Verfahren eingesetzt werden. Die Anwendung entscheidet meißt welches Desinfektionsmitteln oder -verfahren am besten geeignet ist.
Technisch wird zwischen Desinfektion und Sterilisation unterschieden. Von Desinfektion spricht man bei einer Keimreduktion in einem festgelegten Testverfahren mit bestimmten Prüfkörpern um einen Faktor von mindestens 10−5, das heißt, dass von ursprünglich 1.000.000 vermehrungsfähigen Keimen (sogenannten koloniebildende Einheiten (KbE)) nicht mehr als 10 überleben (Ausnahme: Wäschedesinfektionsverfahren: Keimreduktion um einen Faktor von mindestens 10−7).
E
Enviolet ist ein synthetischer Firmen- und Markenname der a.c.k. aqua concept GmbH, der sich aus den Worten ENVIronment und UltravIOLET zusammensetzt. Enviolet ist Spezialisiert in verschiedene Bereichen der Chemie des Lichts, wie z.B. präparative Fotochemie (Chemische Synthese), Advanced Oxidation, insbesondere mit UV-baierten Verfahren, und der UV-Desinfektion.
F
Als Foto-Fenton-Oxidation wird die Kombination von UV-Bestrahlung, Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel und Eisen als Katalysator bezeichnet. Das Foto-Fenton-Oxidationsaverfahren ist ein Advanced Oxidation Prozess, der in der Lage ist organische Verbindungen zu oxidieren und damit aus dem Abwasser zu eliminieren. Der Foto-Fenton-Oxidationsprozess stellt sehr hohe Anforderungen an die Verfahrenstechnik und das Konstruktionsmaterial der Abwasserbehandlungsanlage.
G
H
H2O2 (Wasserstoffperoxid) ist eine blassblaue, in verdünnter Form farblose, weitgehend stabile Flüssigverbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff. In der Wasseraufbereitung findet Wasserstoffperoxid vor allen Verwendung als Oxidations- und Desinfektionsmittel. Richtig eingestzt und angewendet ist Wasserstoffperoxid eine wenig gefährliche und gut handzuhabende Chemikalie. Bei der Abwasserbehandlung wird Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel z.B. bei der UV-Oxidation oder der Advanced Oxidation eingesetzt.
I
J
K
Bei der Desinfektion von Wasser in industriellen Verdunstungskühlern spielt die UV-Desinfektion eine zunehmende Rolle. Die UV-Desinfektion von Verdunstrungswasser der Kühltürme ist nachhaltig und chemikalienfrei. Weiterhin wird durch die UV-Bestrahlung in den Verdunstrungskühltürmen die Bildung resistenter Keime verhindert. Besonders attraktiv wird die Kombination der UV-Desinfektion mit Wasserstoffperoxid (H2O2) als Oxidationsmittel bei der Behandlung von Verdunstungskühlern. Das Wasserstoffperoxid wird bei der Reaktion mit Keimen und Substrat rückstandsfrei umgestzt.
Komplexbildner stören in der Abwasserbehandlung, weil z.B. Schwermetalle nicht gefällt werden können. Die UV-Oxidation und Advanced Oxidation Prozesse werden in der Abwasserbehandlung dazu eingesetzt diese Komplexbildner durch eine Oxidation zu zerstören.
L
Eine Leuchtdiode (kurz LED von englisch light-emitting diode, dt. ‚lichtemittierende Diode‘, auch Lumineszenz-Diode) ist ein lichtemittierendes Halbleiter-Bauelement, dessen elektrische Eigenschaften einer Diode entsprechen. Fließt durch die Diode elektrischer Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Licht, Infrarotstrahlung oder auch Ultraviolettstrahlung ab. Die Wellenlänge hängt vom Halbleitermaterial und der Dotierung ab.
M
N
O
Die Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei der ein Atom, Ion oder Molekül Elektronen abgibt. Seine Oxidationszahl wird dabei erhöht. Als Oxidation im ursprünglichen Sinn bezeichnete man früher die chemische Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff.
C + O2 ⟶ CO2
Diese Reaktion ist eine Teilreaktion für den Vorgang der bei der Oxidativen Abwasserbehandlung statt findet.
P
Als PNEC (predicted no effect concentration) bezeichnet man die vorausgesagte Konzentration eines in der Regel umweltgefährlichen Stoffes (Wirkstoffe, Mikroverunreinigungen, etc.), bis zu der sich keine Auswirkungen auf die Umwelt zeigen. Wird diese Konzentration also unterschritten, sollten sich keine negativen Effekte zeigen. In der Abwasserbehandlung ist das Ziel meist solche Stoffe bis unter den PNEC abzubauen.Meist sind nur wenige Verfahren in der Lage organische Wirkstoffe bis unter den PNEC abzubaen, wie z.B. Advanced Oxidation oder UV-Oxidation.
Pharmazeutische Wirkstoffe können über verschiedene Wege ins Abwasser gelangen. Einmal im Abwasser zählen diese Verbindungen zu Schadstoffen. Mit Hilfe von hocheffizienen Abbauverfahren, wie Advanced Oxidation Prozessen können die Wirkstoffe aus dem Abwasser eliminiert werden.
Q
R
S
Wasser wird bei Termperaturen von > 375 °C und Drücken > 221 bar überkritisch, mit deutlich veränderten Eigenschaften. Diese Eigenschaften können zur Abwasserbahendlung eingesetzt werden, stellen jedoch exterme Anforderungen an das Material. Oft werden die scheinbar geringen Betriebskosten, da duch den hohen Preis zur Beschaffung der Superkritischen Abwasseranlage oder durch die extrem hohen Wartungskosten schnell relativiert. Bei extrem hohen CSB-Werten von >> 500 g/L kann das Verfahren jedoch interessant werden, weil es mit der Energiegewinnung über eine Dampfturbine kombiniert werden kann.
T
U
Die UV-Oxidation ist ein chemisch-physikalisches Oxidationsverfahren, bei dem Wasserstoffperoxid durch die Bestrahlung mit Ultraviolettem Licht (UV-Licht) aktiviert wird. Dadurch erzeugt die UV-Oxidation hochreaktive OH-Radikale, entweder aus Wasserstoffperoxid mit UV-Bestrahlung, oder aus Wasser mit Vakuum-UV-Betrahlung. Die UV-Oxidation ist ein Abbauverfahren mit breiter Anwendbarkeit zur Behandlung von Wasser und Abwasser.
V
VUV-Strahlung ist Vakuum-Ultraviolet-Strahlung, d.h. UV-Strahlung, die sich nur im Vakuum ausbreiten kann, da diese von allen Verbindungen absorbiert wird. Daher eignet sich VUV-Strahlung auch Wasser in H- und OH-Radikal photolysiert. Damit stellt die VUV-Bestrahlung eine Möglichkeit zur Oxidation ohne Oxidationsmittel dar. Eine klassische Verwendung der VUV-Oxidation ist der TOC-Polisher zur Herstellung von Nullwasser (Wasser ohne TOC).
Ein Verfahren bei dem ein Medium durch Verdampfen des Lösemittels in ein Konzentrat und ein Destillat getrennt wird. Das Destillat ist meist das Lösemittel verunreinigt mit Ausgangsstoffen die durch verschiedenen Effekte in das Destillat "mitgenommen" werden.
Beim Verdampfen von Abwasser muss das Konzentrat immer entsorgt werden. Das Destillat kann je nach Qualität wieder verwendet werden, oder muss weiter gereinigt werden.
Je stärker ein Abwasser beim Verdampfen aufkonzentriert wird, umso stärker verunreinigt ist das Destillat.
Der gleiche Prozess wie beim Verdampfer. Durch Anlegen von einem Unterdruck erfolgt das Sieden (=Verdampfen) bei einer geringeren Temperatur. Die Energiekosten des recht teuren Verdampfungsprozesses werden dadurch etwas verringert, aber die Kosten und Anfälligkeit des Geräts steigen. Hauptkostenpunkt beim Verdampfen von Abwasser ist die meist sehr teure Entsorgung des Konzentrats. Die Entsorgung hat sich in den letzten Jahren permanent verteuert und macht das Verdampfen von Abwasser zunehmend unrentabel.
W
Die Wirkstoffelimination bezeichnet eine im Idealfall selektiven Prozess zum Abbau vonn Stoffen mit einer bestimmten Wirkung. Das können pharmazeutische (API), biozide (Biozid), oder auch andere Wirkungen (Herbizide, Fungizide, Pestizide, ...) sein. Im Abwasser werden diese Wirkstoffe meist als Mikroverunreinigungen bezeichent und müssen eliminiert werden. Starke Oxidationsverfahren, wie die UV-Oxidation oder Advanced Oxidation Prozesse sind typische Verfahren zur Wirkstoffelimination im Abwasser.
X
Y
Z
Der UV-Oxidation ist ein sehr leitungsfähiges Verfahren zum Abbau von Zyanidverbindungen in industriellem Abwasser. Dabei ist die UV-Oxidation in der Lage alle Zyanide zu eliminieren. Gesamtzyanid, welches aus leicht freisetztbarem Zyanid, komplex gebundenem Zyanid und hart gebundenem Zyanid besteht wird bei der UV-Oxidation stufenweise abgebaut. Der Zyanid-Abbau im Abwasser geht dabei weniger über HO-Radikale, sondern über angeregte Zyanid-Metall-Komplexe, die aus dem angeregten Zustand heraus mit den Oxidationsmittel Wasserstoffperoxyd reagieren. Die Wechselwirkung UV-Licht - Materie spielt bei der Zyaniodoxidation in der Abwasserbehandlung eine fundamentale Rolle.