Polstofffilter in Kombination mit Pulveraktivkohle - VSA
Polstofffilter in Kombination mit Pulveraktivkohle - VSA
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Komb<strong>in</strong>iert Innovation<br />
<strong>mit</strong> langjähriger<br />
Erfahrung<br />
Elim<strong>in</strong>ation von Mikroverunre<strong>in</strong>igungen<br />
<strong>Polstofffilter</strong> <strong>in</strong> Komb<strong>in</strong>ation <strong>mit</strong><br />
<strong>Pulveraktivkohle</strong><br />
Industriestrasse 39, PF 163<br />
CH-8864 Reichenburg<br />
Tel: + 41 (55) 464 12 00<br />
Fax: + 41 (55) 464 12 01<br />
Email: <strong>in</strong>fo@mecana.ch<br />
http: www.mecana.ch<br />
Ulrich Grabbe
Gliederung<br />
• E<strong>in</strong>leitung<br />
• Tuchfiltration<br />
• Filtrationsmechanismen und Filtermedien<br />
• Prozessablauf bei der Polstofffiltration<br />
• Untersuchungen zur Tuchfiltration <strong>in</strong> Komb<strong>in</strong>ation <strong>mit</strong> PAK<br />
• Übersicht F+E-Projekte und Versuche zur Tuchfiltration nach PAK<br />
• MicroPoll EAWAG (CH)<br />
• Lahr (D)<br />
• MIKROFlock Uni Stuttgart (D)<br />
• FHNW (CH)<br />
• Anwendungsbeispiele und Vorplanungen<br />
• Kläranlage Lahr (D)<br />
• CarboPlus © Verfahren (F)<br />
• Zusammenfassung<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 2
Filtermedien und Filtrationsmechanismen<br />
Kornfilter Tuchfilter Mikrosieb<br />
Porengrösse<br />
80 … 400 µm<br />
< 5 … 20 (100) µm<br />
10 (… 30) µm<br />
Höhe Filtermedium<br />
300 … 2000 mm<br />
3 … 4 mm<br />
< 1 mm<br />
Filtrationseffekte sehr gross gross sehr kle<strong>in</strong><br />
Siebeffekte sehr ger<strong>in</strong>g <strong>mit</strong>tel sehr gross<br />
Kuchenfiltrationseffekt sehr ger<strong>in</strong>g ger<strong>in</strong>g <strong>mit</strong>tel<br />
Porosität 30 bis 50 % 80 … 90 % 4 … 15 %<br />
Porengeschw<strong>in</strong>digkeit 0.8 ... 1.4 cm/s 0.31 … 0.35 cm/s 1.7 … 6.9 cm/s<br />
Material Quarzsand / Basalt / Anthrazit Polstoff aus PA oder PES Monofiles Siebgewebe PES<br />
Kornschüttung Fasergewirr E<strong>in</strong>lagiges Gewebe<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 3
Reduktion der Partikelanzahl [%]<br />
Partikelrückhalt verschiedener Filtrationssysteme<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
<strong>Polstofffilter</strong> Standard Pol<br />
Offenes Sandfilter<br />
Drucksandfilter<br />
Mikrosieb 20µm<br />
0 5 10 15 20 25 30 35 40<br />
Partikelgrösse [µm]<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 4
Filtrationsprozess Tuchfiltration<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 5
Filterre<strong>in</strong>igung<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 6
Prozessablauf bei der Tuchfiltration<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 7
Übersicht F+E-Projekte und Versuche<br />
zur Tuchfiltration nach PAK<br />
Projekt Förderung / Land Partner Zielsetzung Stand Ergebnisse bzgl. Tuchfiltration<br />
MICROPOLL<br />
(Teilprojekt PAK)<br />
<strong>Pulveraktivkohle</strong><br />
& Tuchfiltration<br />
MIKROFLOCK<br />
(Teilprojekt)<br />
BAFU, UVEK, (CH)<br />
Aus dem Aufkommen der<br />
Abwasserabgabe / (D)<br />
M<strong>in</strong>isterium für<br />
Klimaschutz, Umwelt,<br />
Landwirtschaft, Naturund<br />
Verbraucherschutz<br />
des Landes Nordrhe<strong>in</strong>-<br />
Westfalen / (D)<br />
EAWAG (Prof. Siegrist,<br />
et. al.), BfG<br />
AV Raumschaft Lahr,<br />
Hochschule Bieberach<br />
(Prof. Dr.-Ing. H. Kapp)<br />
Wupperverband, ISA RWTH,<br />
ISWA Uni Stuttgart, SAG<br />
Ulm, AVT RWTH, WiWmhb,<br />
Tuttahs & Meyer, WVER,<br />
Emscher Genossenschaft<br />
Lippe Verband<br />
PAK <strong>mit</strong> Flotation BAFU, Förderung von FHNW (Prof. W<strong>in</strong>tgens),<br />
Umwelttechnologie / (CH) EAWAG (Prof. Siegrist)<br />
SUPSI, Krofta, LONZA, AIB ,<br />
DOLDER, MECANA, TBF<br />
Untersuchung des E<strong>in</strong>satzes von<br />
<strong>Pulveraktivkohle</strong> zur<br />
Elim<strong>in</strong>ation von<br />
Mikroverunre<strong>in</strong>igungen aus<br />
kommunalem Abwasser<br />
Nachweis der Eignung der<br />
Tuchfiltration zur Abtrennung von<br />
<strong>Pulveraktivkohle</strong> nach e<strong>in</strong>er<br />
Adsorptionsstufe<br />
Test verschiedener Techniken zur<br />
Abscheidung von Pulver-Aktivkohle<br />
bei PAK-Zulaufwerten zwischen 10<br />
und 30 mg/l <strong>mit</strong> und ohne Fäll<strong>mit</strong>tel-<br />
/Polymerdosierung:<br />
Sedimentation - Schrägklärer -<br />
Tuchfilter - Mikrosiebung - Flotation<br />
Entwicklung e<strong>in</strong>er neuartigen<br />
Verfahrenskomb<strong>in</strong>ation aus PAK-<br />
Adsorption, Flotation und<br />
Tuchfiltration zur Abtrennung von<br />
Mikroverunre<strong>in</strong>igungen<br />
Versuche<br />
abgeschlossen,<br />
Schlussbericht liegt<br />
vor, Abschluss<br />
September 2010<br />
Versuche<br />
abgeschlossen,<br />
Schlussbericht liegt<br />
vor, Abschluss<br />
November 2011<br />
Pilotversuche<br />
abgeschlossen,<br />
Abschlussbericht liegt<br />
vor, Abschluss<br />
Oktober 2012<br />
Versuche Floation<br />
laufen, Versuche <strong>mit</strong><br />
Tuchfiltration ab<br />
Sommer 2013<br />
Im e<strong>in</strong>jährigen Pilotbetrieb zeigte sich der<br />
e<strong>in</strong>gesetzte Tuchfilter als sehr robust und<br />
im Betrieb und Unterhalt e<strong>in</strong>fach. Trotz zum<br />
Teil hoher Feststoffabtriebe aus der<br />
Sedimentation zeigte der Filter AFS-<br />
Ablaufkonzentrationen von nur rund<br />
2 bis 3 mg/l.<br />
Die Verfahrenskomb<strong>in</strong>ation<br />
„Adsorptionsstufe- Tuchfiltration“ ist,<br />
bezogen auf die Ablaufqualität, e<strong>in</strong>e<br />
Alternative zur Komb<strong>in</strong>ation<br />
„Adsorptionsstufe- Sandfiltration“. Über alle<br />
Untersuchungsabschnitte h<strong>in</strong>weg lag die<br />
<strong>mit</strong>tlere Trübung im Ablauf der<br />
Polstofffiltration bei 0.50 FNU.<br />
Die Tuchfiltration zeigt bei AFS-Zulaufwerten<br />
bis 35 mg/l (davon bis 30 mg/L PAK) auch<br />
schon ohne Fäll<strong>mit</strong>tel-/Polymerdosierung<br />
<strong>mit</strong> 2 bis 5 mg/L sehr gute Ablaufwerte. Mit<br />
FeCl3-Dosierung (2,5 mgFe/L) s<strong>in</strong>d AFS-<br />
Werte unter 1-2 mg/l nachgewiesen<br />
worden.<br />
noch nicht<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 8
Filtration nach PAK-Adsorption<br />
Versuche EAWAG / Versuchsaufbau<br />
PAK-SBR-Reaktor<br />
Biologische Re<strong>in</strong>igung<br />
PAK / FM<br />
Belebungsverfahren Puffertank Puffertank<br />
Tuchfilter<br />
Schlussfilter<br />
ÜSS-PAK-Rückführung<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 9
Abfiltrierbare Stoffe [mg/l]<br />
Filterschw<strong>in</strong>digkeit v F [m/h]<br />
Filtration nach PAK-Adsorption<br />
Versuche EAWAG, Versuchsergebnisse<br />
25<br />
20<br />
Wirkungsgrad AFS [%]<br />
85 60 90 80 80<br />
Feststoffflächenbelastung [g/(m²h)]<br />
31 34 67 54 218<br />
Ausgangs- Hydraulischer Erhöhte 'Worst Grenzbereich<br />
Situation Lastfall Feststofffracht<br />
case'<br />
Zulauf AFS<br />
Ablauf AFS<br />
Filtergeschw<strong>in</strong>digkeit<br />
12.5<br />
10.0<br />
15<br />
7.5<br />
10<br />
5.0<br />
5<br />
2.5<br />
0<br />
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7<br />
Betriebstage / Bilanzierungszeiträume<br />
0.0<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 10
Filtration nach <strong>Pulveraktivkohle</strong>adsorption<br />
Versuche Lahr, Verfahrenskonzept<br />
Adsorptionsstufe<br />
Biologische Re<strong>in</strong>igung<br />
FM<br />
PAK<br />
PAK-Reaktor<br />
Sedimentation<br />
FHM opt.<br />
Tuchfilter<br />
Schlussfilter<br />
ÜS-PAK<br />
PAK-Kreislauf<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 11
Versuche Lahr / AFS-Zu- und Ablaufwerte<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 12
Versuchsergebnisse bei erhöhter Belastung Lahr<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 13
Filtration nach PAK-Adsorption<br />
Versuche ISWA Stuttgart, Verfahrenskonzept<br />
Dosierung von PAK im Vollstrom ohne<br />
Schlammanreicherung, Abscheidung der<br />
PAK nur durch Tuchfiltration (oder andere<br />
Verfahren)<br />
PAK-Reaktor<br />
Biologische Re<strong>in</strong>igung<br />
PAK<br />
FM/FHMopt.<br />
Tuchfilter<br />
PAK-Filter<br />
PAK-Rückführung<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 14
Filtration nach PAK-Adsorption<br />
Versuche ISWA Stuttgart, Ergebnisse <strong>Polstofffilter</strong><br />
40.0<br />
GUS (AFS) [mg/l]<br />
35.0<br />
30.0<br />
25.0<br />
20.0<br />
15.0<br />
10.0<br />
Zulauf<br />
Ablauf<br />
Ablauf NK<br />
Abl. NK + PAK<br />
27.5<br />
89%<br />
89%<br />
Abl. NK + PAK +<br />
FeCl3<br />
17.9<br />
96%<br />
18.3<br />
57%<br />
5.0<br />
4.1<br />
2.9<br />
1.9<br />
1.7<br />
0.6<br />
0.0<br />
21.05.11 04.06.11 18.06.11 02.07.11 16.07.11 30.07.11 13.08.11<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 15
Versuche ISWA Stuttgart<br />
AFS-Ablaufwerte <strong>Polstofffilter</strong> im Vergleich<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 16
PAK <strong>mit</strong> Flotation und Tuchfiltration, FHNW<br />
Tuchfiltration als Schlussfiltration zur Entnahme der<br />
noch aus der Flotation abtreibenden PAK-Partikel.<br />
Untersuchungen zur Tuchfiltration ab Sommer 2013<br />
Biologische Re<strong>in</strong>igung<br />
PAK<br />
PAK-Reaktor<br />
FM<br />
FHM opt.<br />
Flotation<br />
Tuchfilter<br />
Schlussfilter<br />
PAK-Rückführung<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 17
Vor- und Nachfiltration beim<br />
STEREAU CarboPlus © Verfahren / Verfahrensschema<br />
PAK od. GAK-Schwebebett<br />
Biologische Re<strong>in</strong>igung<br />
Tuchfilter<br />
Vorfilter<br />
PAK od. GAK<br />
FM/FHM<br />
Tuchfilter<br />
Schlussfilter<br />
ÜS-PAK od. GAK<br />
Vorfiltration <strong>mit</strong> Standardpolstoff zum Schutz des Schwebebettes vor abtreibenden<br />
Feststoffen aus der Biologischen Stufe.<br />
Nachfiltration <strong>mit</strong> Mikrofaserpolstoff zur Entnahme der noch aus dem Schwebebett<br />
abtreibenden fe<strong>in</strong>en PAK-Partikel und ggf. Schlamm aus P-Fällung.<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 18
Vor- und Nachfiltration beim<br />
STEREAU CarboPlus © Verfahren, Beispielanordnung<br />
CarboPlus © Schwebebett<br />
Nachfiltration<br />
Vorfiltration<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 19
Vor- und Nachfiltration beim<br />
STEREAU CarboPlus © Verfahren, Filtrationsblock<br />
Vorfiltration<br />
Standard-Polstoff<br />
Schlussfiltration<br />
Mikrofaser-Polstoff<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 20
PAK-Adsorptionsstufe Kläranlage Lahr<br />
Verfahrensschema<br />
Biologische Re<strong>in</strong>igung<br />
Belebung<br />
Tropfkörper<br />
FM<br />
PAK<br />
Adsorptionsstufe<br />
PAK-Reaktor<br />
Sedimentation<br />
FHM opt.<br />
Tuchfilter<br />
Schlussfilter<br />
ÜS-PAK<br />
PAK-Kreislauf<br />
Gleiches Verfahrenspr<strong>in</strong>zip wie bei den Kläranlagen Ulm und S<strong>in</strong>delf<strong>in</strong>gen! Anstatt<br />
e<strong>in</strong>er Raumfiltration ist jedoch e<strong>in</strong>e sehr kompakte und wesentlich energie- und<br />
kostengünstigere Polstofffiltration <strong>mit</strong> Mikrofaserpolstoff konzipiert.<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 21
Ablauf<br />
PAK-Adsorptionsstufe Lahr<br />
Draufsicht<br />
Von NK<br />
Zur Sedimentation<br />
Von Sedimentation<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 22
PAK-Adsorptionsstufe Kläranlage Lahr<br />
Schnitt<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 23
Zusammenfassung / Ausblick<br />
• Durch Verwendung von Polstoffen und deren sehr effektiven Re<strong>in</strong>igung<br />
können sehr fe<strong>in</strong>e Fasern e<strong>in</strong>gesetzt und die Feststoffabscheideleistungen<br />
weiter gesteigert werden<br />
• Auch <strong>in</strong> PAK-Anwendungen s<strong>in</strong>d so GUS-Ablaufwerte unter 2 mg/l und<br />
Trübungswerte unter 1 NTU <strong>mit</strong> Mikrofaserpolstoff sicher e<strong>in</strong>zuhalten<br />
• <strong>Polstofffilter</strong> können auch hier sehr hohe GUS-Spitzen abfangen ohne<br />
wesentliche Reaktion bei den Ablaufwerten<br />
• Auch im Vollstrom dosierte PAK (bis über 30 mg/l) kann über <strong>Polstofffilter</strong><br />
entnommen werden und schon ohne Zugabe von FM/FHM s<strong>in</strong>d GUS-<br />
Ablaufwerte deutlich unter 5mg/l möglich<br />
• Verschiedene Projekte <strong>mit</strong> <strong>Polstofffilter</strong>n und PAK s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> Vorbereitung oder<br />
schon <strong>in</strong> der Ausführung<br />
• Grosstechnische Erfahrungen zur Polstofffiltration bei PAK-Anwendung<br />
werden nächstes Jahr vorliegen<br />
• Auch wenn heute noch nicht gefordert, <strong>mit</strong> e<strong>in</strong>em <strong>Polstofffilter</strong> kann man bei<br />
entsprechender Auslegung später auch PAK zurückhalten<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 24
Schluss<br />
Wir bleiben dran!<br />
Wir entwickeln weiter!<br />
Nach Mikrofasern kämen ja eigentlich<br />
Nanofasern?<br />
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!<br />
<strong>VSA</strong>-Swissmen Fachtagung / SWISS PUBLIC 2013 25
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