gwf Wasser/Abwasser Energieeffizienz rechnet sich! (Vorschau)

Wasserversorgung
Fachberichte
Entfernung der natürlichen – bei Bedarf auch aufgestockten
– Mangankonzentration ggf. vollständig in die
erste Filterstufe verschoben werden. Nach Dosierung
von Mangan(II)-chlorid in das Filtrat dieser Stufe steht
die zweite Filterstufe dann für einen weiteren Entmanganungs-
und Entnickelungsschritt zur Verfügung. Bis
zu Nickelkonzentrationen von 80 µg/L im Rohwasser
und einem Gehalt von 0,3 bis 1 mg/L Mangan können
bei pH-Werten von 7,3 bis 8,3 rund 40–60 % des Nickels
entfernt werden [11]. Bei einer geringeren natürlichen
Mangan-Konzentration muss Mangan(II)-chlorid dosiert
werden, um diese Nickel-Eliminationsraten erreichen zu
können.
5.2.2 Selektiver Ionenaustausch
Zur Entfernung von Nickel sehr gut geeignet sind
schwermetallselektive Ionenaustauscher vom Iminodiessigsäure-Typ,
die auch weitere Schwermetall-Ionen,
wie z. B. Blei und Cadmium, selektiv gegen Calcium-
Ionen austauschen und so aus dem Trinkwasser
en tfernen können (Bild 3) [12].
Dieser Austauschertyp ist in der Liste der Aufbereitungsstoffe
und Desinfektionsverfahren nach § 11
TrinkwV 2011 genannt. Kupfer, Zink und auch andere
Schwermetalle wie Blei und Cadmium müssen für die
Beladung der Ionenaustauscher berücksichtigt werden.
Iminodiessigsäureaustauscher sind von der Partikelform
und -größe sowie dem grundsätzlichen hydraulischen
Verhalten üblichen Kationenaustauschern gleichzusetzen.
Sie werden in der Regel in der Mono-Natriumform
geliefert. Empfehlenswert für die Trinkwasseraufbereitung
ist die Calciumform, ggf. noch die Mono-
Natrium-Form. Der Einsatz erfolgt in der Regel in Ionenaustauscherkolonnen
im Abstrombetrieb. Der Durchbruch
hängt von der Rohwasserkonzentration ab. In
den bekannten Fällen lag diese unter 200 µg/L.
Darüber hinaus sollte das zu behandelnde Wasser
folgenden Anforderungen genügen:
""
Cu, Zn möglichst < 500 µg/L, da konkurrierende
Beladung
""
pH-Wert > 6 (Sättigungsindex max. +0,4)
""
Summe der Erdalkalien < 5 mmol/L
""
TOC/DOC möglichst geringer biologisch
abbaubarer Anteil
""
Eisen/ Mangan < 0,02 mg/L
""
Trübung < 0,2 FNU
Bild 3. Wirkungsweise von Iminodiessigsäureaustauschern.
Bild 4. Durchbruchskurven für Nickel in einer zweistufigen
Adsorberanlage mit einem Iminodiessigsäureaustauscher.
Die typischen Filtergeschwindigkeiten liegen zwischen
15 und 50 m/h. Die Harzschütthöhe liegt bei 1–2 m. Die
Totalkapazität des Ionenaustauschers liegt typischerweise
bei etwa 1,8 eq/L für die Calciumform. Die nutzbare
Kapazität hängt vom Zusammenspiel der wichtigsten
Einflussfaktoren Nickel-Zulauf-Konzentration, spezifischer
Durchsatz, Calciumkonzentration und tolerierte
Nickel-Ablauf-Konzentration ab. Bei einer tolerierten
Ablaufkonzentration von 25 % des jeweiligen Grenzwertes
des relevanten Schwermetalls haben sich nutzbare
Kapazitäten von 0,5 bis max. 1 eq/L als erreichbar
und wirtschaftlich sinnvoll erwiesen. Ein Beispiel für das
Durchbruchsverhalten von Nickel in einem Chelataustauschersystem
mit zwei Säulen ist in Bild 4 wiedergegeben.
Zur Vor-Ort-Überprüfung der Nickelkonzentration
stehen Küvettentestverfahren für Cadmium (0–80 µg/L),
Blei (0–300 µg/L), Nickel (7–1000 µg/L) und Kupfer
(2–200 µg/L) zur Verfügung. Eine Bestimmung von
Nickel im Bereich von 10 µg/L ist möglich. Mit der
Nutzung dieser Verfahren kann der Einsatz von Labor-
Messverfahren weitgehend verringert und auf die Kontrolle
mit Vor-Ort-Messungen zurückgegriffen werden.
Eine Bestimmung der Schwermetallkonzentrationen im
behandelten Wasser mit einem Labor-Messverfahren
sollte jedoch gelegentlich zusätzlich erfolgen.
5.2.3 Entsorgung
Prinzipiell ist eine Regenerierung der Ionentauscher im
Wasserwerk möglich, wird aber bisher nicht praktiziert.
Zur Vermeidung eines zu großen verfahrenstechnischen
Aufwandes im Wasserwerk kann ein Regenerierservice
für mobile Austauscherkolonnen oder für loses Harz mit
Hol- und Bringservice in Anspruch genommen werden.
Wird das Harz nicht regeneriert, muss es einer Verbrennung
zugeführt werden.
Das bei der Adsorption an die Manganoxide
eliminierte Nickel wird zum Teil mit diesen in den
Wasserwerksschlamm überführt, zum Teil verbleibt es
November 2011
gwf-Wasser Abwasser 1075