gwf Wasser/Abwasser Energieeffizienz rechnet sich! (Vorschau)

FachberichtE Wasserversorgung
Bild 1.
Stabilitätsfelder
für
Arsenverbindungen
in wässriger
Lösung
(25 °C, 1 atm,
10 –5,3 mol/L As,
10 –3 mol S) [3].
Säure H 3 AsO 3 vorherrscht (Bild 1). Beide Arsenformen
können jedoch auch gleichzeitig auftreten.
4.2 Voruntersuchungen zur Verfahrenswahl
Aufgrund seiner Ladungsneutralität ist das dreiwertige
Arsen schlechter entfernbar als das fünfwertige Arsen,
weshalb in der Regel eine Oxidation zum fünfwertigen
Arsen zu empfehlen ist. Diese kann auf biologischem
Wege mit Sauerstoff in Festbettfiltern oder durch den
Einsatz von chemischen Oxidationsmitteln erreicht werden.
Wirksame und zugelassene Oxidationsmittel sind
Ozon, Kaliumpermanganat und Wasserstoffperoxid in
Kombination mit Eisen(II)salzen (als Fenton΄s Reagenz).
Der Einsatz von Chlorgas, Chlordioxid und Hypochlorit
für Oxidationszwecke ist entsprechend der Trinkwasserverordnung
in Deutschland nicht zulässig.
Zur Beurteilung der Entfernungsmöglichkeiten für
Arsen ist eine Rohwasseranalyse entsprechend Trinkwasserverordnung
(TrinkwV, Anlage 2 und 3) notwendig,
die durch die Parameter Phosphat, Silikat, Calcium,
Magnesium, Redoxpotential sowie Säure- und Basekapazität
ergänzt wird. Sinnvollerweise wird zusätzlich
die As(III)- und As(V)-Konzentration ermittelt. Aufgrund
der chemischen Ähnlichkeit von Arsenat und Phosphat
ist letzteres als wichtigster Konkurrent bei der spezifischen
Arsenentfernung zu betrachten.
4.3 Entfernung von Arsen im Rahmen
vorhandener Aufbereitungsprozesse
In Enteisenungs- und Entmanganungsfiltern kann sowohl
die Oxidation als auch ein Rückhalt des Arsens stattfinden.
Nach einer Belüftung des Rohwassers werden
gelöstes Eisen(II) und Mangan(II) im Filterbett überkatalytisch-biologische
Reaktionen zu unlöslichen
Eisen- und Manganoxiden/-hydroxiden oxidiert und
dort abgeschieden. Gleichzeit ist eine Oxidation des
Arsen(III) durch die Manganoxide oder auf biologischem
Wege möglich. Die Festlegung des Arsenat erfolgt
durch Adsorption bzw. Mitfällung an den Reaktionsprodukten
der Enteisenung. Die Voraussetzung für die
Wirksamkeit ist ein genügend hoher Eisengehalt im
Rohwasser und eine nicht zu hohe Arsenkonzentration.
Günstig sind molare Eisen- zu Arsenverhältnisse von 10
bis 30. Je nach Beschaffenheit des Rohwassers können
eine zusätzliche Dosierung von Eisen(II) oder von Oxidationsmitteln
oder eine leichte Senkung des pH-Wertes
zur Verbesserung der Arseneliminierung beitragen.
Bei der Flockung mit Eisen- oder Aluminiumsalzen
zur Trübstoffentfernung ist in der Regel eine simultane
Elimination von Arsen zu beobachten, welche von der
guten Adsorption des Arsens an den gebildeten Eisenhydroxid-
bzw. Aluminiumhydroxid-Flocken resultiert.
Aus diesem Grund ist die Flockung auch als gezieltes
Verfahren der Arsenentfernung geeignet.
Während der Fällungsenthärtung ist bei einem pH-
Wert oberhalb von 10,5 eine gleichzeitige Arsenentfernung
zu beobachten. Der Einsatz der Kalkfällung zum
alleinigen Zweck der Arsenentfernung ist aber in der
Praxis nicht sinnvoll, da durch die erhebliche Veränderung
der Wasserzusammensetzung in der Regel eine
nachfolgende Stabilisierung des Wassers notwendig ist
(z. B. durch Mischen oder Aufhärtung).
Membranverfahren zur Partikelentfernung (z. B.
Mikrofiltration) haben keinen Einfluss auf die Arsenkonzentration.
Hingegen kann durch Nanofiltration
und Umkehrosmose Arsenat zum Teil zurückgehalten
werden. Zu beachten ist aber, dass das ungeladene
Arsen(III) die Membran weitgehend ungehindert
passiert. Da diese Verfahren generell eine weitgehende
Enthärtung bzw. Entsalzung des Wassers
erzielen, ist die Arsenentfernung nur als Nebeneffekt
zu betrachten.
Stark basische Ionenaustauscher sind zwar prinzipiell
in der Lage, das Anion Arsenat zu entfernen, dies erfolgt
aber nicht selektiv. Aus diesem Grund ist eine gezielte
Arsenentfernung mit Ionenaustauschern ohne eine
parallele bedeutende Entfernung des konkurrierenden
Sulfats und Nitrats nicht möglich. Das ungeladene
Arsen(III) ist durch Ionenaustausch nicht zu entfernen.
Andere Verfahren der Trinkwasseraufbereitung (wie
z. B. Entsäuerung durch Belüftung, Aktivkohleadsorption
oder Desinfektion) haben keine Auswirkung auf die
Arsenkonzentration im Wasser.
4.4 Gezielte Entfernung von Arsen
Die Aufbereitungstechniken zur selektiven Arseneliminierung
aus Trinkwasser beruhen auf der Adsorption
der Arsenverbindungen an schwerlösliche Metalloxide/
-hydroxide, die entweder als festes Adsorptionsmedium
eingesetzt werden oder als Reaktionsprodukte nach der
Dosierung von Flockungssalzen vorliegen.
November 2011
1072 gwf-Wasser Abwasser