gwf Wasser/Abwasser Stahlharte Argumente (Vorschau)

FACHBERICHTE Wasserversorgung
nischen Wasserinhaltsstoffen auf die Kinetik der
Eisen(II)-Oxidation zu erwarten. Wie bereits ausgeführt,
kann die Auslegung von großtechnischen Anlagen zur
Eisen(II)-Filtration u. a. bei unproblematischer Rohwasserbeschaffenheit
anhand von empirisch ermittelten
Bemessungshilfen (DVGW-Arbeitsblatt W 223-2 (An -
hang A (informativ)) [2]) erfolgen. Als problematische
Rohwasserbeschaffenheit wird z. B. eine erhöhte DOC-
Konzentration eingestuft (DVGW-Arbeitsblatt W 223-2
[2]). Im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen
konnte jedoch herausgestellt werden, dass die Kinetik
der Eisen(II)-Oxidation nicht nur bei erhöhten, sondern
bereits bei mittleren DOC-Konzentrationen gehemmt
sein kann. Die derzeitige Anwendungsempfehlung der
im DVGW-Arbeitsblatt W 223-2 (Anhang A (informativ))
[2] aufgeführten Bemessungshilfen wird deshalb in
Frage gestellt. Für die Auslegung von Anlagen zur
Eisen(II)-Filtration wird vielmehr folgendes empfohlen:
1. Zur Bestimmung der Auslegungsparameter Filterschichthöhe
und -geschwindigkeit sowie Korngruppe
des Filtermaterials von Anlagen zur Eisen(II)-
Filtration sollten stets halb- oder großtechnische
Filterversuche durchgeführt werden. Die Gestaltung
bzw. Ausrüstung der Versuchsfilter hat in Anlehnung
an DVGW-Arbeitsblatt W 213-3 [23] zu erfolgen.
Angaben zur Versuchsvorbereitung und -durchführung
enthält DVGW-Arbeitsblatt W 223-2 [2].
Methanverwertende Bakterien (Methanotrophe)
können auf Filtermaterialien aufwachsen und die Enteisenung
infolge des erhöhten Sauerstoffverbrauchs für
die biologische Methanoxidation stören [21, 22]. Ergänzend
zu den Angaben im DVGW-Arbeitsblatt W 223-2
[2] wird daher nachstehendes empfohlen:
2. Vor der Durchführung von halb- oder großtechnischen
Filterversuchen zur Auslegung von An lagen
zur Eisen(II)-Filtration ist eine Messung der Methankonzentration
im Rohwasser unabdingbar. Liegt
Methan im Rohwasser vor, so ist Methan durch
offene Belüftung vor der Filtrationsstufe zu desorbieren.
Um bereits vor der Durchführung von Filterversuchen
Aussagen zum Einfluss des DOC auf die Kinetik der
Eisen(II)-Oxidation in Grundwässern, die mittels
Eisen(II)-Filtration aufbereitet werden sollen, treffen zu
können, kann folgendes empfohlen werden:
3. Das bereitgestellte reaktionskinetische Modell der
Eisen(II)-Oxidation in wässriger Phase kann zur Einschätzung
des DOC-Einflusses auf die Kinetik der
Eisen(II)-Oxidation in Grundwässern eingesetzt
werden. Dazu sind Batch-Versuche mit den Originalwässern
und Berechnungen der Geschwindigkeitskonstanten
k Ox,L2 10 °C unter Anwendung des
reaktionskinetischen Modells durchzuführen –
eine detaillierte Beschreibung gibt [20]. Grundsätzlich
ist anzumerken, dass eine Enteisenung ab Werten
für k Ox,L2 10 °C von < 1,8 · 10 –17 (1/min) (g/mol)
(mol/L) 2,0 (mg/L) –1,0 nicht optimal mittels Eisen(II)-
Filtration (Kontaktenteisenung) erfolgen kann, da
die Kinetik der Eisen(II)-Oxidation durch die natürlichen
organischen Wasserinhaltstoffe erheblich
gehemmt wird. In diesem Fall kann die im DVGW-
Arbeitsblatt W 223-1 [24] geforderte Zielkonzentration
an Eisen(II) von 0,02 mg/L im Filterablauf nur
durch unwirtschaftliche Filterschichthöhen bzw.
geringe Filtergeschwindigkeiten erreicht werden,
sodass auf andere Verfahren der Enteisenung, beispielsweise
auf die Flockungs- oder die Flockenfiltration,
zurückzugreifen ist. Bei Werten für k Ox,L2 10 °C
von ≥ 1,8 · 10 –17 (1/min) (g/mol) (mol/L) 2,0 (mg/L) –1,0
wird empfohlen, zur Auslegung von großtechnischen
Anlagen zur Eisen(II)-Filtration Filterversuche
durchzuführen.
Hinweis auf die Verlagsveröffentlichung
Die Dissertation „Einfluss von gelöstem organischen
Kohlenstoff (DOC) auf die Eisen(II)-Oxidation bei der
Grundwasseraufbereitung“ ist im Shaker Verlag Aachen
2009 unter der ISBN-Nummer 978-3-8322-8571-5
erschienen.
Formelzeichen und Abkürzungen
0 – Index Anfang
a (i) mmol/L Aktivität der Spezies i
β (i) mg/L Massenkonzentration der Spezies i
d mm Innendurchmesser
DFE – differentielles Filterelement
DOC mg/L gelöster organischer Kohlenstoff
(dissolved organic carbon)
DOC UV mg/L gelöster organischer Kohlenstoff
(dissolved organic carbon),
Messung mittels LC-OCD-Verfahren
E a kJ/mol Aktivierungsenergie
F Q 1/min Frequenzfaktor
h mm Höhe
I mmol/L Ionenstärke
k Ox 1/min Geschwindigkeitskonstante
der Gesamtreaktion
k Ox,L 1/min Geschwindigkeitskonstante der
Eisen(II)-Oxidation in wässriger
Phase
k Ox,L1 (1/min) · (g/mol) Geschwindigkeitskonstante der
Eisen(II)-Oxidation in wässriger
Phase nach Korrektur um
die Ionenstärke
k Ox,L2
(/min)( 1 ⋅ g/mol)
Geschwindigkeitskonstante der
−20 , 10 ,
( mol/L) ⋅( mg/L)
Eisen(II)-Oxidation in wässriger
Phase nach Korrektur um die
Parameter pH-Wert, Sauerstoff,
Methan, Säurekapazität bis pH 4,3
und Ionenstärke
k Ox,S 1/min Geschwindigkeitskonstante der
Eisen(II)-Oxidation nach Adsorption
Januar 2011
82 gwf-Wasser Abwasser