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Synergieeffekte

Bei nahezu allen Verfahren der Mikroschadstoffelimination ist eine nachgeschaltete Filtration Bestandteil des Eliminationsverfahrens. Die Gründe für die Filtration sind unterschiedlich. Die nachgeschaltete Filterstufe ist verfahrenstechnisch erforderlich,

  • um bei Pulveraktivkohleverfahren (PAK) den Rückhalt der Pulverkohle zu gewährleisten,
  • um bei granulierter Aktivkohle (GAK) die Möglichkeit der Filtration über Kornkohle (Festbett) zu geben und
  • um bei der Ozonung von Abwasser bioverfügbar gemachte Stoffe im Filter nachzubehandeln.

Aus der Zielsetzung einer gezielten Spurenstoffelimination ergeben sich damit Synergieeffekte, im Sinne automatischer Nebeneffekte zu anderen Abwasserparametern.

Aufgrund des Feststoffrückhalts der Filter ist eine weitergehende Kohlenstoffentnahme, eine weitergehende Phosphorelimination, ein weitergehender Mikroplastikrückhalt und auch eine Verbesserung der hygienischen Beschaffenheit des Abwassers gegeben. Der Umfang der durch Filtration erreichbaren Synergieeffekte zur Mikroschadstoffelimination ist abhängig von der Zusammensetzung der Restverschmutzung des Abwassers bzw. dessen Anteile an gelöster und partikulärer Verschmutzung.

Weitere Synergieeffekte werden durch die für die Mikroschadstoffelimination eingesetzten Betriebsmittel (Ozon/ Aktivkohle) oder durch die Zugabe prozessbedingter Hilfsstoffe (Fällmittel, Flockungshilfsmittel) erzielt.

Bei dem Betrieb einer Ozonung, mit dem für die Mikroschadstoffelimination erforderlichen Ozondosen, ist eine desinfizierende Wirkung bezogen auf Indikatororganismen wie e-coli und Enterokokken gegeben. Eine Wiederverkeimung durch die anschließende Nachbehandlung ist nicht auszuschließen. Eine Reduktion der gelösten Restorganik beim Betrieb einer Ozonung erfolgt nur in Kombination mit der Nachbehandlung, in der durch Ozon bioverfügbar gemachte Anteil des DOC abgebaut wird.

Bei Aktivkohleverfahren hat die Adsorption des gelösten Rest-Kohlenstoffs eine weitergehende DOC-Entnahme zur Folge. Bei Pulveraktivkohleverfahren werden für die Abtrennung der PAK Fällmittel zugegeben, dies führt zu einer weitergehenden Phosphorelimination.

Mechanismus Adsorption

Die verschiedenen Adsorptionsverfahren basieren auf einem Gleichgewichtsprozess, bei dem sich im Abwasser gelöste Substanzen bis zu einem Gleichgewichtszustand auf der Oberfläche eines Adsorptionsmittels anlagern.

Die zu entfernenden Stoffe werden als Adsorptiv bezeichnet und das Adsorptionsmittel wird als Adsorbens bezeichnet. 

Löst sich das Adsorptiv wieder vom Adsorbens, wird dieser Vorgang als Desorption bezeichnet. 

In der kommunalen Abwasserreinigung wird als Adsorbens Aktivkohle eingesetzt. Die mit Schadstoffen beladene Aktivkohle muss anschließend aus dem System entnommen werden. Die Umsetzung erfolgt entweder über Dosierung von Pulveraktivkohle (PAK), die mit dem Schlamm entnommen wird oder über eine Festbettfiltration mit granulierter Aktivkohle (GAK), die regelmäßig ausgetauscht wird.

Die Adsorption an Aktivkohle erfolgt in Abhängigkeit der bereits vorhandenen Beladung der Aktivkohle sowie der Konzentration der Mikroschadstoffe im Abwasser. Je geringer die gewünschte Restkonzentration ist, desto geringer wird die Aktivkohle beladen und umso höher ist die erforderliche Menge an Aktivkohle.

Für die Herstellung der Aktivkohle können verschiedene Rohmaterialien verwendet werden, wie zum Beispiel Kohle, Torf oder Holz. Die notwendigen Produktionsschritte bestehen im Wesentlichen aus dem Verkoken, also einer Pyrolyse, sowie der thermischen Aktivierung. Dadurch entsteht ein Material mit einer verhältnismäßig großen inneren Oberfläche.