gwf Wasser/Abwasser Energieeffizienz rechnet sich! (Vorschau)

Wasserversorgung
Fachberichte
4.4.1 Adsorption
Festbett-Adsorptionsverfahren sind für die Spurenstoffentfernung
besonders geeignet, da sie bei richtiger Auslegung
lange Standzeiten bei gleichzeitig hoher
Betriebssicherheit und geringem Wartungsaufwand
ermöglichen. Zur Arsenentfernung kommen granulierte
Adsorbentien auf Basis von Metalloxiden/-hydroxiden
zum Einsatz [4]. In Deutschland sind die folgenden
Adsorbentien zugelassen: Eisen(III)hydroxidoxid nach
DIN EN 15029, eisenumlagertes, aktiviertes Aluminiumoxid
nach DIN EN 14369 und aktiviertes, granuliertes
Aluminiumoxid nach DIN EN 13753. In der Praxis hat sich
gezeigt, dass Eisenoxide/-hydroxide ein wesentlich
höheres Adsorptionsvermögen aufweisen als Aluminiumoxid.
Während des Betriebes erschöpft sich das
Adsorptionsmaterial allmählich und muss vor Erreichen
des Grenzwertes im Produktwasser gegen frisches Material
ausgetauscht werden. Eine Reihenwechselschaltung
zweier Adsorber erhöht die Betriebssicherheit.
Die erzielbare Adsorptionskapazität hängt von den
Eigenschaften des Adsorbens (z. B. spezifische Oberfläche)
und von den Rohwasserparametern ab. Ein
geringerer pH-Wert und eine geringe Konzentration
konkurrierender Anionen, insbesondere Phosphat,
führen zu langen Standzeiten der Adsorptionsfilter. Bei
der Auslegung der Festbettadsorber wird in der Regel
von einer Filtergeschwindigkeit von 5 bis 15 m/h und
einer Leerbettverweilzeit von 3 bis 10 Minuten ausgegangen.
Nach vorliegenden Betriebserfahrungen werden
bei Arsenkonzentrationen im Rohwasser von 10 bis
50 µg/L, geringen Phosphat- und Silikatgehalten und
pH-Werten unter 8,0 Beladungen von etwa 1 bis 10 g
Arsen pro kg trockenes Adsorbens erreicht [5]. Beispielhaft
sind drei typische Durchbruchskurven für ein im
Trinkwasser zugelassenes Granuliertes Eisenhydroxid
(GEH) in Bild 2 wiedergegeben.
Bild 2. Arsen-Durchbruchskurven für Granuliertes Eisenhydroxid (GEH)
aus drei verschiedenen Wasserwerken [6].
4.4.2 Flockung
Bei der Flockung entstehen amorphe Niederschläge aus
Eisen- oder Aluminiumhydroxid, die das Arsen adsorptiv
binden. Die Dosiermengen des Flockungsmittels hängen
von der spezifischen Rohwasserzusammensetzung
ab, insbesondere vom pH-Wert sowie von der Arsenund
Phosphat-Konzentration. In grober Näherung sollte
die molare Fe(III) bzw. Al(III)-Konzentration mindestens
das 10- bis 30-fache der molaren Arsenkonzentration
betragen. Typische Dosiermengen liegen zwischen 0,5
und 5 mg/L als Metallion [7]. Je niedriger der pH-Wert
des Rohwassers ist, desto weniger Flockungsmittel wird
benötigt bzw. desto geringer ist die Arsenkonzentration
im aufbereiteten Wasser. Konkurrierende Wasserinhaltsstoffe,
wie z. B. Phosphat, können eine Erhöhung der
Flockungsmitteldosierung notwendig machen. Die Flockung
mit Al(III)-Salzen ist gegenüber dem Einsatz von
Fe(III) weniger effektiv und im pH-Bereich des Einsatzes
eingeschränkt. Beide Flockungsmittel zeigen gegenüber
Arsen(III) eine schlechtere Wirksamkeit, deshalb ist
eine chemische Oxidation vor der Flockung erforderlich.
Die Abtrennung der ausgefällten Hydroxide erfolgt
in der Regel durch eine Schnellfiltration, wobei Durchbrüche
besonders zu vermeiden sind (Arbeitsblatt
W 213). Auch eine Verfahrenskombination mit der
Mikrofiltration ist dazu geeignet, die Flocken abzutrennen.
Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass im Gegensatz
zum herkömmlichen Flockungsverfahren die Ausbildung
von Makroflocken nicht erforderlich ist.
4.4.3 In-situ-Aufbereitung im Aquifer
Unter der Voraussetzung eines geeigneten Eisen-Arsen-
Verhältnisses im Rohwasser sowie guter hydrogeologischer
Bedingungen kommt eine in-situ-Aufbereitung
zur Arsenentfernung in Betracht. Dabei wird Arsen im
Aquifer abgeschieden, analog zur subterrestrischen
Enteisenung und Entmanganung [8].
4.4.4 Entsorgung
Bei den oben genannten Verfahren zur gezielten Arsenentfernung
fallen feste oder schlammartige Rückstände
an, die umweltverträglich und entsprechend den
gesetzlichen Bestimmungen entsorgt werden müssen.
Aufgrund der selektiven Adsorption des Arsens an den
Eisen- bzw. Aluminiumhydroxiden ist eine Elution unter
normalen pH- und Redoxbedingungen nicht wahrscheinlich.
Das beladene Material wird nicht regeneriert,
sondern deponiert. Bei der Entsorgung von Aufbereitungsrückständen
sind die DVGW-Arbeitsblätter
W 221, Teile 1 bis 3, und W 222 zu beachten.
5. Nickel
Der Grenzwert der TrinkwV für Nickel wurde auf 20 µg/L
festgesetzt. Da der Grenzwert am Zapfhahn gilt und da
sich vornehmlich in der Hausinstallation die Konzen-
November 2011
gwf-Wasser Abwasser 1073