Ozone Strong Water Dosing: Hocheffiziente Spurenstoffelimination

Die Entfernung von anthropogenen Spurenstoffen (Mikroschadstoffen wie Medikamentenrückständen und Pestiziden) ist eine der zentralen Aufgaben moderner Kläranlagen. Die direkte Begasung mit Ozon (O3) stößt jedoch häufig an physikalische Grenzen: Große Gasblasen führen zu ungleichmäßigem Gaseintrag, erhöhtem Gasverlust und lokal überhöhten Ozonkonzentrationen, die unerwünschtes Bromat erzeugen können. Das innovative „Ozone Strong Water Dosing“-Verfahren löst diese Probleme durch eine gezielte Entkopplung von Ozonlösung und Schadstoffreaktion.

Das verfahrenstechnische Prinzip

Im klassischen Ozonierungsprozess wird ein Ozon-Sauerstoff-Gemisch direkt in das Abwasser eingedüst. Da Ozon im Wasser jedoch nur mäßig löslich ist, entweicht ein Teil des Gases ungenutzt in die Abluft. Beim „Strong Water Dosing“-Verfahren hingegen wird in einem separaten Reaktor unter erhöhtem Systemdruck reiner Sauerstoff (LOX-basiert) ozonisiert und in einem kleinen Teilstrom gereinigten Abwassers oder Trinkwassers gelöst. Es entsteht ein hochkonzentriertes Ozonwasser (Konzentrationen von 50 bis über 80 mg/L Ozon).

Dieses „starke Wasser“ wird anschließend über spezielle statische Mischer und Düsensysteme im Hauptstrom des zu behandelnden Abwassers dosiert. Da das Ozon bereits vollständig gelöst vorliegt, entfällt der limitierende Schritt des Gas-Flüssigkeits-Stofftransports im Hauptstrom. Die Reaktion mit den gelösten Schadstoffen erfolgt nahezu augenblicklich und homogen.

Vorteile gegenüber der Direkteindüsung

1. Minimierung der Bromatbildung

Ein großes Problem in bromidhaltigen Wässern ist die Entstehung des krebserregenden Nebenprodukts Bromat (BrO3-). An der Phasengrenze aufsteigender Ozon-Gasblasen existieren extreme Konzentrationsspitzen, die Bromid sehr schnell oxidieren. Da beim Strong Water Dosing keine Gasblasen in den Hauptstrom gelangen und die Durchmischung hochgradig homogen ist, werden diese lokalen Konzentrationsspitzen vermieden. Die Bromatbildung sinkt um bis zu 70 %.

2. Hohe Gaseffizienz und geringere Betriebskosten

Da der Gaseintrag unter optimalen, kontrollierten Druckbedingungen im Nebenstrom erfolgt, löst sich nahezu das gesamte erzeugte Ozon im Wasser auf. Der Ozonverlust über die Abluft (Off-Gas) wird auf ein Minimum reduziert. Dadurch sinkt der spezifische Sauerstoffbedarf des Ozongenerators erheblich, was die Betriebskosten der Gasversorgung und die Energiekosten der Restozonvernichtung drastisch verringert.

3. Einfache Nachrüstung bestehender Anlagen

Traditionelle Ozonierungsbecken erfordern tiefe Betonbecken (häufig > 5–6 Meter Wassertiefe), um einen ausreichenden hydrostatischen Druck für den Gaseintrag zu gewährleisten. Das Strong Water Dosing kommt ohne tiefe Becken aus und lässt sich problemlos in bestehende Strömungsrohre oder flache Kompaktbecken integrieren. Dies senkt die Investitionskosten für Nachrüstungen um bis zu 40 %.

Fazit und Ausblick

Die von Dr. Markus Meier (Air Liquide) erforschte Methode stellt einen bedeutenden Meilenstein in der Optimierung technischer Gase für die Umwelttechnik dar. Sie verbindet hocheffiziente Schadstoffbarrieren mit maximaler Betriebssicherheit und Ressourceneffizienz. Für industrielle Kläranlagen und kommunale Wasserwerke, die eine 4. Reinigungsstufe planen, bietet dieses Verfahren eine zukunftssichere und hochgradig steuerbare Alternative.