Das Risiko von Gefahrstoffkontaminationen in der Abwasserbehandlung

Durch unsere Aktivitäten wird das Wasser, das wir jeden Tag im Haushalt oder in der Industrie verwenden, mit verschiedenen biologischen, physikalischen und chemischen Stoffen belastet (Schwermetalle, Öle, Pestizide, Herbizide, Lebensmittelabfälle, organische Abfälle, Sand, Parasiten, giftige Substanzen, Biozide usw.). Dies wird gemeinhin als „Abwasser“ bezeichnet. Um unsere Auswirkungen auf die Umwelt so gering wie möglich zu halten, muss das Abwasser behandelt werden, bevor es in Flüsse eingeleitet oder wiederverwendet werden kann.

Die Behandlung von verschmutztem Wasser geht in Kläranlagen vonstatten. Dabei kann es sich um interne Anlagen (wie es in einigen Industriezweigen der Fall ist, wo Standorte über eine eigene Kläranlage verfügen können) oder um externe Anlagen handeln, die mal überdacht, mal im Freien betrieben werden.

Die Abwasserbehandlung vollzieht sich in mehreren Schritten, bei denen das Personal jederzeit unterschiedlichen Risiken ausgesetzt sein kann, seien es physische (Sturzgefahr, Ausrutschen), biologische (Ersticken, Vergiftung durch kontaminiertes Material) oder chemische Risiken (Gefahrstoffkontamination, Einatmen).

Beschreibung der Stufen der Abwasserbehandlung

Der Klärprozess lässt sich in folgende Hauptschritte unterteilen: Zulauf des Abwassers, Vorbehandlung (Rechen, Entfernung von Sand, Fett und Öl), Behandlung (chemisch-physikalisch und/oder biologisch, dann Klärung), Desinfektion, pH-Wert-Anpassung und Schlammbehandlung. In den verschiedenen Phasen des Klärprozesses werden das Wasser und die Schlämme kontrolliert und analysiert, um sicherzustellen, dass sie den örtlichen Umweltstandards entsprechen.

1 – Zulauf des Abwassers

Das Abwasser gelangt nach der Hebung oder Entlastung in die Anlage. In diesem Stadium bestehen eher biologische Risiken, wie Ersticken und Vergiftung (beim Heben) oder der Kontakt mit kontaminiertem Material (bei der Entladung).

2 – Die Vorbehandlung

Das Abwasser durchläuft zunächst eine mechanische und physikalische Vorbehandlung.

A. Die Rechen- und Siebanlage

Das Abwasser fließt durch Rechen unterschiedlicher Größe (sog. Stabrechen), die die Aufgabe haben, Feststoffe zurückzuhalten: Hierbei werden Grobmaterial wie Äste, Blätter, verschiedene Kunststoffe, Getränkedosen sowie kleinere Partikel (dank feinerer Rechen über ein Siebverfahren) aufgefangen.

B. Sand- und Fettfang

In einem ersten Becken wird das Wasser dekantiert, um es von seinem Inhalt zu trennen:
• Fette und Öle werden an der Oberfläche gesammelt;
• Sand, Schiefer und Ton setzen sich am Boden des Beckens ab.
Bei diesen Vorbehandlungsschritten werden für den Prozess an sich keine Chemikalien eingesetzt. Dennoch ist das Risiko einer Exposition gegenüber Chemikalien bei Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten hoch, da hierbei Bleichmittel (Natriumhypochlorit, Formel NaOCl) oder Salzsäure (HCl) zur Reinigung von Geräten und Materialien zum Einsatz kommen.

3 – Die Behandlung

Die Behandlung umfasst mehrere Phasen, in denen verschiedene Chemikalien eingesetzt werden können.

A-1. Chemisch-physikalische Behandlung

Das vorbehandelte Wasser wird anschließend gegebenenfalls einer physikalisch-chemischen Behandlung unterzogen (zusätzlich zu oder anstelle einer biologischen Behandlung), die zum Ziel hat, gelöste und phosphorhaltige Verschmutzungen sowie Schwebstoffe zu beseitigen. Meistens werden Eisensalze wie Eisenchlorid (FeCl3) oder Aluminiumchlorid (AlCl3) in das Wasser gegeben, um mit dem Phosphor zu reagieren. Es wird außerdem Kalkmilch (Ca(OH)2 in Suspension) zugesetzt, um die Aufrechterhaltung eines angemessenen pH-Werts für die Koagulation der suspendierten Feststoffe zu fördern und Schwermetalle, Sulfate und Fluoride zu entfernen.

Die unlöslichen Phosphate aus dieser Reaktion werden dann mithilfe eines Koagulans oder Flockungsmittels (in Pulver- oder flüssiger Form) agglomeriert und anschließend dekantiert.

Sturzgefahr: Bei Kontakt mit Wasser lösen sich die pulverförmigen Flockungsmittel auf und bilden ein zähflüssiges Gel, das Anlagen und Böden sehr rutschig macht und die Sturzgefahr erhöht. Bereits geringe Rückstände des Flockungsmittels reichen aus, dass der Boden bei Zugabe von Wasser (z. B. durch Reinigung, Regen oder Feuchtigkeit in der Luft) wieder rutschig wird. Daher ist es sehr wichtig, Rückstände des Flockungsmittels vollständig zu entfernen, um Unfällen vorzubeugen.

A-2. Biologische Behandlung

Es gibt verschiedene Verfahren, die einzeln oder in Kombination angewendet werden können: Festkulturen und Biofilter, Bakterienscheiben oder BioDiscs, biologische Wirbelschichtreaktoren und Belebtschlamm (das derzeit am häufigsten eingesetzte Verfahren).

Dies geschieht in Belebungsbecken, in denen sich aerobe Phasen (Nitrifikation) und anaerobe Phasen (Denitrifikation) abwechseln.

Zunächst wird in der aeroben Phase der natürliche Prozess des Abbaus organischer Stoffe durch Nitrosomonas- und Nitrobacter-Bakteriengefördert und beschleunigt. Diese Bakterien sind mit starken katalytischen Enzymen ausgestattet, die in der Lage sind, diese organischen Stoffe schnell oxidativ abzubauen.
Auf diesem Wege wird das im Wasser vorhandene Ammonium (NH4+) in Nitrat umgewandelt:
NH4+ + 2O2 -> NO3- + 2H+ + H2O (Wasser)
Anschließend wird – sobald kein Sauerstoff mehr im Wasser vorhanden ist – die anaerobe Phase eingeleitet. Hierbei greifen die Pseudomonas-Bakterien auf das Nitrat und Nitrit als Sauerstoffquelle zurück. Für diesen Schritt ist es wichtig, über eine ausreichende Menge an leicht abbaubarem Kohlenstoff (überwiegend Methanol) zu verfügen. Der Ammoniumstickstoff wandelt sich dann in gasförmigen Stickstoff (N2) um, der in die Atmosphäre entweicht, während sich am Boden des Beckens eine Ablagerung bildet (Primärschlamm), die dann zur Behandlung abgeleitet wird.
Es können auch andere Mikroorganismen eingesetzt werden, um den im Wasser gelösten Phosphor abzufangen.
Der Kontakt mit diesen chemischen Stoffen, die für den reibungslosen Ablauf der biologischen Behandlung notwendig sind, birgt Risiken. Beim Umgang mit den Produkten besteht nämlich das Risiko einer Kontamination für das Personal. Die meisten dieser Produkte (siehe unsere Tabelle im Anhang) können reizend und/oder ätzend sein und Verätzungen an Augen und Haut verursachen.

B. Die Klärung

Das Gemisch wird dann vom Belebungsbecken in den Klärbehälter geleitet, wo der Bioschlamm (oder Belebtschlamm) sich absetzt und so vom gereinigten Wasser getrennt wird. Ein Teil dieses Schlamms wird in das Belüftungsbecken zurückgeführt, um die Bakterienkonzentration zu erhöhen, deren Ausbreitung zu fördern und den Abbau organischer Stoffe zu beschleunigen. Der Überschuss, der sogenannte „Sekundärschlamm“, wird seinerseits zur Schlammbehandlung weitergeleitet.

4 – Desinfektion

1. Die Desinfektion des Wassers

Die Desinfektion stellt den letzten Schritt der Wasserbehandlung dar. Ziel ist es, die nach der Belebung im Wasser verbliebenen pathogenen Mikroorganismen zu beseitigen, bevor das Wasser wieder in das Leitungsnetz eingespeist und erneut genutzt wird.
Es können folgende Chemikalien zur Desinfektion verwendet werden: Chlor (Dosis 2-10 mg/L), Chlordioxid (ClO2), Ozon (O3) und Natriumhypochlorit (wobei letzteres immer seltener eingesetzt wird). Mithilfe von Ozon können auch bestimmte Schadstoffe entfernt werden, die noch im Wasser vorhanden sind (Nitrit, Eisen, Mangan, Zyanid, Pestizide, Stickoxide, chlorierte Kohlenwasserstoffe, PCB usw.).
Die Chlorierung ist zwar die am häufigsten verwendete Art der Desinfektion, es besteht jedoch auch die Möglichkeit einer UV-Desinfektion.

2. Desinfektion der Luft

Um sicherzustellen, dass die Luft für die Anwohner in der unmittelbaren Umgebung der Kläranlage frei von unangenehmen Gerüchen ist, wird auch die Luft mit Chemikalien gereinigt. Hierbei kommen unter anderem Wasserstoffperoxid (H2O2), Schwefelsäure (H2SO4), Bleichlauge (NaOC) und Natronlauge (NaOH) zum Einsatz. Der Kontakt mit diesen chemischen Stoffen, die zur Desinfektion benötigt werden, birgt Risiken. Es besteht dabei nämlich das Risiko einer Kontamination für das Personal. Gefahrstoffkontaminationen können schwerwiegende Folgen haben (weitere Informationen zu den Risiken entnehmen Sie bitte der Tabelle im Anhang).

5 – Die Anpassung des pH-Werts im Wasser

Dieser Schritt muss vor jeder Einleitung in die Umwelt durchgeführt werden. In Europa muss der pH-Wert dieses eingeleiteten Wassers unter 8,5 liegen.
Um den pH-Wert zu senken, werden starke Säuren wie Salzsäure (HCl), Schwefelsäure (H2SO4) oder Salpetersäure (HNO3) verwendet. Als Alternative zu diesen starken Säuren kann auch Kohlendioxid (CO2) verwendet werden, das in der Lage ist, die im Wasser vorhandenen Alkalien zu neutralisieren und außerdem eine kalkabweisende Wirkung auf die Kühlkreisläufe hat. Umgekehrt können auch Natronlauge (NaOH), Kalziumkarbonat (CaCO3) oder suspendierter Kalk (Ca(OH)2) verwendet werden, um den Alkalien-Gehalt zu erhöhen.
Der Kontakt mit diesen chemischen Stoffen, die zur Neutralisierung des pH-Werts benötigt werden, stellt ein Risiko für das Personal dar (weitere Informationen zu den Risiken entnehmen Sie bitte der Tabelle im Anhang).

6 – Die Schlammbehandlung

Der bei den verschiedenen Phasen der Reinigung des Abwassers entstandene Abwasserschlamm gelangt in den Schlammbehandlungsbereich.
Er kann dann je nach seiner endgültigen Bestimmung einer oder mehreren der folgenden Behandlungen unterzogen werden: Eindicken, Entwässern, Trocknen, Verbrennen.

A. Das Eindicken

Das Eindicken ist der erste Behandlungsschritt, der bei Schlämmen aus der Wasserbehandlung angewendet wird. Im Lauf der ersten Behandlung wird der Trockenheitsgrad des Schlamms erhöht (zwischen 6 % und 8 %), um einen „hochwertigen“ Schlamm für die folgenden Behandlungen zu erhalten.
Das Eindicken kann durch zwei Verfahren erfolgen, nämlich das statische Eindicken (Absetzen allein durch Schwerkraft) und das dynamische Eindicken (Konzentration unter Einsatz mechanischer Energie, z. B. durch Flotation, Entwässerung/Filtration oder Zentrifugation). Diese beiden Methoden können innerhalb einer Anlage kombiniert werden.
Beim statischen Eindicken wird in der Regel kein Polymer auf den organischen Schlamm angewendet. Sollte das Risiko bestehen, dass der Schlamm gären könnte, kommt unter Umständen Kalk zum Einsatz, um einen pH-Wert von 7 bis 8 aufrechtzuerhalten. Dies ist insbesondere bei langem Verbleib im Tank (etwa, wenn am Wochenende keine Entwässerung erfolgt) oder in warmen Regionen häufig der Fall. Bei Hydroxidschlamm hingegen kann der Einsatz von Flockungsmitteln die zulässigen Ströme deutlich erhöhen.

B. Schlammentwässerung

Überschüssiger Schlamm wird entwässert, wodurch ein Trockenheitsgrad zwischen 15 % und 40 % erreicht wird. Der Schlamm wird dadurch teigiger bzw. fester, bevor er zum Trocknen weitergeleitet wird.
Es gibt zwei Entwässerungsverfahren: die mechanische Entwässerung, die eine Filtration oder Zentrifugation umfasst (kommt insbesondere in großen Anlagen zum Einsatz), und die Entwässerung durch Geomembranen (eine neuere Technik, die besonders für kleine Anlagen geeignet ist).
Wenn der Schlamm als Dünger verwendet werden soll, wird er gegebenenfalls mit Branntkalk gemischt, um die Gärung zu stoppen und die Geruchsentstehung zu minimieren. Weitere Informationen zu den chemischen Risiken im Zusammenhang mit Kalk entnehmen Sie bitte der Tabelle im Anhang.

C. Die Trocknung

Bei diesem Verfahren wird der Schlamm durch Trocknung verfestigt, um den Heizwert zu erhöhen (wenn er daraufhin verbrannt wird) oder die Lagerung und den Transport zu erleichtern (wenn er wiederverwendet werden soll).
Die Herausforderung besteht darin, den Schlamm ausreichend zu trocknen, damit er stabilisiert und hygienisiert wird, während gleichzeitig darauf zu achten ist, dass sein Trockenheitsgrad nicht zu hoch ist, da dies zu Staubbildung und Risiken wie Selbsterhitzung oder Explosion führen kann.

D. Die Verbrennung

Die Schlämme werden verbrannt, wenn sie als Abfall oder als Brennstoff gelten.

Prävention chemischer Risiken und Dekontaminationsmethoden

1 – Wie kann man sich schützen?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie Sie sich schützen können: mit kollektiven Schutzausrüstungen (KSA), z. B Gasdetektoren (fest installiert oder tragbar), Duschen oder einem flächendeckenden Belüftungssystem oder persönlichen Schutzausrüstungen (PSA), die an die jeweiligen Risiken angepasst sind (z. B. eine FFP2-Einweg-Halbmaske bei Vorhandensein von Bioaerosolen, ggf. mit Gasfilterung, Vollsicht-Schutzbrillen zum Schutz vor Spritzern bei der Wasserentnahme aus den Becken oder der Reinigung mit einem Wasserstrahl, wasserdichte und waschbare Handschuhe zur Vermeidung einer biologischen Kontamination usw.).
Zum Schutz vor Chemikalien gibt es die klassischen Schutzbrillen, Handschuhe, Kittel und Ganzkörperanzüge, aber auch spezielle Ausrüstungen, die auf bestimmte Abläufe ausgelegt sind. Beim Umgang mit Schwefelsäure hängt die richtige Wahl des Materials der Handschuhe, die getragen werden sollten, beispielsweise von der Konzentration an Schwefelsäure ab: So bieten bei konzentrierter Schwefelsäure (>70 %) etwa nur Handschuhe aus Butylkautschuk oder Polyethylen ausreichenden Schutz. Bei einer geringeren Säurekonzentration hingegen (<30 %) können die Handschuhe aus Gummi (Natur-, Butyl- oder Nitrilkautschuk), Neopren (Polychloropren), Polyethylen oder Polyvinylchlorid sein.
Denken Sie daher daran, zu überprüfen, ob Ihre PSA angemessen ist, und stellen Sie sicher, dass Sie sie richtig tragen und einstellen. Wenn eine PSA versagt (z. B. Loch im Handschuh, eine Chemikalie, die unter die Brille oder ins Gesicht läuft), muss schnell reagiert werden, um sie abzuspülen und zu verhindern, dass die Chemikalie eindringt und reagiert.

2 – Kontakt mit Chemikalien: Was ist zu tun?

Ein Gefahrstoffkontakt kann schwerwiegende Folgen für das Opfer haben, wenn nicht schnell und wirksam darauf reagiert wird.
Das allgemeine Vorgehen, das wir im Folgenden vorschlagen, setzt voraus, dass Sie das empfohlene Protokoll für die gewählte Spüllösung stets befolgen.

3 – Sich dekontaminieren, aber womit?

Option 1: Spülen mit Wasser

Sicherheitsnotduschen mit Wasseranschluss sind eine gängige Option in der Industrie. Das Spülen mit Wasser sollte innerhalb einer optimalen Interventionszeit von 10 Sekunden vorgenommen werden. Das bedeutet, dass die Anlage leicht zugänglich sein muss, damit die Person, die mit Chemikalien in Berührung gekommen ist, innerhalb dieser Zeit mit dem Spülen beginnen kann.
Glücklicherweise sind Unfälle nicht alltäglich. Das bedeutet aber auch, dass die Notduschen nur sehr selten aktiviert werden, meist erst zum Zeitpunkt des Unfalls. Durch die seltene Nutzung kann es dazu kommen, dass das Wasser in der Dusche und insbesondere am Zulauf steht. Stehendes Wasser setzt Kalk ab, was dazu führt, dass die Sicherheitsnotdusche und die Rohre rosten und das Wasser bakteriell verunreinigt wird, sodass es im Notfall unbrauchbar werden kann. Dies ist umso problematischer, als die Sicherheitsdusche über einen speziellen Anschluss verfügt. Um dies zu vermeiden, wird in den einschlägigen Sicherheitsnormen empfohlen, Notduschen wöchentlich in Betrieb zu nehmen.
Wenn sich das Personal an einem Standort innerhalb der Anlage bewegt (z. B. Wartungs- und Instandhaltungspersonal oder Personal an der Hebeanlage) oder wenn es sich um eine Abwasserbehandlungsanlage innerhalb eines Industriekomplexes handelt, ist es mitunter schwierig, schnell Zugang zu Notduschen zu bekommen. Daher kann es von Vorteil sein, Mitarbeitende in bestimmten Tätigkeitsbereichen mit mobilen Lösungen auszustatten, damit sie immer eine Erste Hilfe-Lösung zur Hand haben.

Option 2: Die PREVIN®-Lösung

Die PREVIN®-Lösung ist eine aktive Spüllösung mit einem geringeren Volumen, die gefährliche Chemikalien schneller abspült und entfernt.
Die Chemikalie, die sich auf dem Gewebe befindet und noch nicht mit dem Gewebe reagiert hat, kann schnell entfernt werden, um zu verhindern, dass sie reagiert oder dass die Reaktion weiterfortschreitet. Dies reduziert die Schmerzen, den Schweregrad der Verätzung und die erforderliche Behandlung; ebenso sinken durch eine geringere benötigte Anzahl der Duschen die Kosten. Da die Produkte überwiegend tragbar sind, kann schnell mit der Dekontamination begonnen werden.
Das Spülen sollte innerhalb der ersten Minute nach dem Kontakt mit dem Gefahrstoff beginnen, um eine maximale Wirksamkeit zu erzielen. Somit hat die betroffene Person mehr Zeit, um sich zur Spülstation zu begeben. Dank der tragbaren Produkte können auch sämtliche Mitarbeitende, die allein fernab der nächsten Notdusche tätig sind, entsprechend versorgt werden.

 

Weitere Informationen über die verschiedenen Vorteile von PREVIN® finden Sie auf unserer Website.

 

QUELLENANGABEN:

INRS (2013), Station d’épuration des eaux usées – Prévention des risques biologiques (Kläranlage – Prävention biologischer Risiken).

INRS (2017), Assainissement et traitement des eaux usées (Abwasserentsorgung und -behandlung).

INRS, Fiches toxicologiques (toxikologische Merkblätter) (FT30, FT238, FT154, FT157, FT43, FT5, FT32, FT16, FT51, FT258, FT123, FT13 usw.).

Officiel Prévention – Santé et sécurité au travail (2009), La prévention des risques professionnels des agents d’assainissement et de traitement des eaux usées (Fachzeitschrift Prävention – Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz: Prävention von Berufsrisiken für Mitarbeitende in der Abwasserentsorgung und -behandlung).

Officiel Prévention – Santé et sécurité au travail, La prévention de la pollution des eaux (Fachzeitschrift Prävention – Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz: Vermeidung von Wasserverschmutzung).

SUEZ International SAS, Memento Degremont^® – Eau et généralités (Wasser und Allgemeines).

SUEZ International SAS, Memento Degremont^® – Procédés et technologies (Verfahren und Technologien).

Société Publique de Gestion de l’Eau (SPGE), Fonctionnement d’une station d’épuration (Funktionsweise einer Kläranlage).

JCFrance Industrie (2022), Comment fonctionne une station d’épuration ? (Wie funktioniert eine Kläranlage?).