gwf Wasser/Abwasser Energieeffizienz rechnet sich! (Vorschau)

FachberichtE Wasserversorgung
Entfernung von Arsen, Nickel und Uran
bei der Wasseraufbereitung
Wasserversorgung, Wasseraufbereitung, Trinkwassergrenzwerte, Arsenentfernung,
Nickelentfernung, Uranentfernung, Festbettadsorption
Martin Jekel, Carsten Bahr, Volker Schlitt und Dieter Stetter
In Rohwässern der Trinkwasserversorgung können
gelegentlich erhöhte Konzentrationen von Arsen,
Nickel und Uran auftreten, wodurch die Grenzwerte
überschritten werden (As 10 µg/L, Ni 20 µg/L,
U 10 µg/L, neue Trinkwasserverordnung 2011). Die
Ursache des Auftretens ist meist geochemischer
Natur. Für jeden Stoff existieren Verfahren zur
Entfernung oder wurden dafür entwickelt. Neben
konventionellen Techniken mit einem variablen
Entfernungseffekt sind für die Nachrüstung vor allem
Festbett-Sorp tionsverfahren mit sehr hohen spezifischen
Durchsätzen in Bettvolumen bis zum Durchbruch
empfehlenswert. Für Arsen sind poröse Eisenhydroxidgranulate,
für Nickel chelatbildende Ionentauscher
und für Uran basische Ionenaustauscher
erfolgreich im Einsatz. Bei Nickel- und Uranentfernungsanlagen
kann durch eine chemische Regeneration
das Sorptionsmaterial wieder verwendet
werden. Beladene Eisenhydroxide werden bei der
Arsen entfernung sach gerecht abgelagert.
Removal of Arsenic, Nickel and Uranium
in Water Treatment
Raw waters of drinking water supplies may contain
elevated concentrations of arsenic, nickel and uranium,
exceeding the limit values (As 10 µg/L;
Ni 20 µg/L; U 10 µg/L, in the new German Drinking
Water Directive of 2011). The presence of these metals
is mostly due to natural, geochemical occurrence.
There are existing processes or newly developed ones
for each of the metals. Besides conventional treatment
processes with a variable removal effect, fixedbed
adsorbers are suitable for new process units,
allowing very high specific throughputs (in bed volumes)
until the breakthrough. Porous granular ferrichydroxides
are effective for arsenic, while chelating
ion exchangers are suitable for nickel. Uranium is
removed by anionic exchangers. By a chemical regeneration
of ion exchangers for Ni and U, they can be
reused. Exhausted ferrichydroxides are disposed
safely.
1. Einleitung
Arsen, Nickel und Uran erreichen gelegentlich im
Rohwasser, das zur Trinkwassergewinnung genutzt
wird, Konzentrationen, die eine Entfernung dieser Stoffe
erforderlich machen. In den seltensten Fällen handelt es
sich direkt um anthropogene Einträge; meist stammen
diese Stoffe aus natürlichen Quellen. Allerdings können
menschliche Aktivitäten die Mobilisierung der Stoffe
verursacht haben.
In diesem Beitrag werden die wesentlichen Regeln
beschrieben, die bei der Beurteilung von notwendigen
aufbereitungstechnischen Maßnahmen zur Verminderung
der Spurenstoffkonzentration und bei der Auswahl
geeigneter Aufbereitungsverfahren zu beachten
sind. Vorausgesetzt wird, dass Maßnahmen geprüft und
ggf. ergriffen wurden, um die Einträge dieser Spurenstoffe
in das Wasser zu verhindern bzw. zu minimieren
und diese Maßnahmen nicht zum Erfolg geführt haben.
Dieser Beitrag ist inhaltlich angelehnt an ein DVGW-
Arbeitsblatt W 249, das in Vorbereitung ist und 2011 als
Gelbdruck erscheinen wird.
2. Prinzipien der Aufbereitung
Im Trinkwasser dürfen chemische Stoffe nicht in Konzentrationen
enthalten sein, die eine Schädigung der
menschlichen Gesundheit besorgen lassen. Für Arsen
und Nickel gibt die Trinkwasserverordnung Grenzwerte
vor, die beim Verbraucher einzuhalten sind. Bei einer
Entscheidung über Maßnahmen zur Konzentrationsverminderung
und deren Ausmaß muss berücksichtigt
werden, dass es insbesondere bei Nickel durch Wechselwirkungen
mit Werkstoffen im Verteilsystem und in
Installationen wieder zu Konzentrationszunahmen
kommen kann. Aufgrund seiner Nierentoxizität wird
von Toxikologen für Uran ein gesundheitlicher Leitwert
von 10 µg/L vorgeschlagen, der auch als Grenzwert in
die neue Trinkwasserverordnung übernommen wird [1].
Das Verfahren zur Trinkwasseraufbereitung sollte so
gewählt werden, dass unter Berücksichtigung der
Rohwasserbeschaffenheit nicht nur eine gezielte und
selektive Entfernung des Schadstoffes erreicht wird,
sondern dass auch bei der anschließenden Trinkwasserverteilung
keine nachteiligen Effekte auftreten (z. B.
November 2011
1070 gwf-Wasser Abwasser