Analyse, Verhalten und Entfernung von Mikro-Plastik in Kläranlagen (engl.: Analysis, behavior and removal of micro-plastics in sewage treatment plants)

Research output: Types of ThesisBachelor thesis

Contributors

  • Saphira Schnaut - (Author)

Abstract

Kunststoffpartikel mit einer Größe von unter 5 mm werden Mikroplastik genannt. Sie werden beispielsweise in Kosmetikprodukten oder zum industriellen Abstrahlen verwendet und entstehen zudem aus dem Zerfall größerer Plastikpartikel. In Kläranlagen wird die Mikroplastikfracht vor allem durch die mechanische Reinigung verringert, kann jedoch nicht vollständig entfernt werden, sodass Kläranlagen aus der Sicht der Gewässer als Punktquellen für Mikroplastik angesehen werden können. Die vorliegende Arbeit vergleicht im Rahmen einer Literaturstudie die bereits durchgeführten Untersuchungen zur Analytik von Mikroplastik in Kläranlagen, da bislang kein standardisiertes Probennahmen und –analytikverfahren existiert. Es ist sinnvoll, mindestens den Zulauf, den Ablauf sowie den Klärschlamm einer Kläranlage zu beproben, um eine Aussage über die Rückhalteeffizienz der Anlage machen zu können. Hierbei ist zu beachten, dass durch die Wahl der Probennahmegeräte, etwa der verwendeten Filter, bereits eine Eingrenzung der zu untersuchenden Partikel vorgenommen wird. Üblich ist eine Entfernung der in den Proben enthaltenen Organik durch Säuren, Laugen oder Wasserstoffperoxid sowie eine Dichtetrennung mittels einer Salzlösung. Der Einfluss dieser Chemikalien auf Plastik scheint unter anderem von der Temperatur abhängig zu sein und wurde für Natronlauge und Salzsäure verschiedener Konzentrationen bei Raumtemperatur untersucht. Es konnte kein deutlicher Unterschied in der Oberflächenstruktur oder im Gewicht der Partikel festgestellt werden. Partikel können unter dem Mikroskop oder durch eine chemische Analyse, beispielsweise mit der Fourier- Transform- Infrarotspektrometrie (FT- IR) oder mit der Ramanspektroskopie bestimmt werden. Die chemische Analyse ist zu bevorzugen, da die Identifikation der Plastikpartikel damit zuverlässiger ist. Zudem sind Aussagen über die Polymersorte, aus der das Plastik besteht, über den Grad der Verwitterung und teilweise auch über verwendete Additive möglich. Von den untersuchten weitergehenden Reinigungsstufen scheinen vor allem Membranbioreaktoren und Scheibenfilter die Mikroplastikfracht im Abwasser verringern zu können.

Plastic particles smaller than 5 mm are called microplastics. They are used, for example, in cosmetic products or for industrial blasting and are also formed from the decomposition of larger plastic particles. In sewage treatment plants, the microplastic load is mainly reduced by mechanical cleaning, but cannot be completely removed, so that sewage treatment plants can be viewed as point sources for microplastics from the point of view of water bodies. As part of a literature study, the present work compares the studies already carried out on the analysis of microplastics in sewage treatment plants, since there is no standardized sampling and analysis procedure to date. It makes sense to sample at least the inflow, the outflow and the sewage sludge of a sewage treatment plant in order to be able to make a statement about the retention efficiency of the plant. It should be noted that the selection of the sampling devices, such as the filters used, already narrows down the particles to be examined. It is usual to remove the organics contained in the samples using acids, bases or hydrogen peroxide and to separate them by density using a salt solution. The influence of these chemicals on plastic seems to depend on the temperature, among other things, and was investigated for caustic soda and hydrochloric acid of various concentrations at room temperature. There was no clear difference in the surface structure or in the weight of the particles. Particles can be determined under the microscope or by chemical analysis, for example using Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR) or using Raman spectroscopy. Chemical analysis is preferable because it is more reliable in identifying the plastic particles. In addition, statements about the type of polymer from which the plastic is made, about the degree of weathering and sometimes also about the additives used are possible. Of the more extensive cleaning stages investigated, membrane bioreactors and disc filters in particular seem to be able to reduce the microplastic load in the wastewater.

Details

Original languageGerman
Qualification levelBachelor of Science
Awarding Institution
Supervisors/Advisors
Defense Date (Date of certificate)29 Oct 2015
Publication statusPublished - 2015
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Keywords

Research priority areas of TU Dresden

Subject groups, research areas, subject areas according to Destatis

Keywords

  • Mikroplastik, Kläranlagen, Analytik, FT-IR, Raman, weitergehende Reinigungsstufe