Aktivkohledosierung in den Zulauf zur Sandfiltration Kläranlage Kloten/Opfikon – Schlussbericht

EAWAG, 2011

Schlussbericht von Marc Böhler et al. in Zusammenarbeit mit BfG, Koblenz, Kläranlage Kloten/Opfikon, AWEL Zürich, ERZ Zürich zu den ergänzenden Untersuchungen für das Projekt « Strategie MicroPoll » aufbauend auf dem 1. Zwischenbericht.

Zusammenfassung

Nach einer verfahrenstechnischen Optimierung zur direkten Dosierung von Aktivkohle vor der Filtration in einer halbtechnischen Pilotanlage der Eawag konnte in einer zweiten grosstechnischen Anwendung auf der Kläranlage Kloten/Opfikon eine effiziente und hinreichende Spurenstoffelimination über 9 Wochen vollzogen werden.

Zentral in dieser Verfahrensvariante ist die weitestgehende Abtrennung der dosierten Pulveraktivkohle vom gereinigten Abwasser. In der Dosierzeit konnte die feine PAK effizient im Filtermedium zurückgehalten werden. Im Vergleich zur Referenzstrasse erhöhten sich die AFS-Ablaufwerte um rd. 1 – 2 mgAFS/L, lagen jedoch durchgehend deutlich unter dem geforderten Grenzwert von 5 mgAFS/l.

Im vorgestellten Verfahren scheinen die Art der Einmischung der Aktivkohle und die Höhe der dosierten Flockungsmittel entscheidend für den Rückhalt zu sein. In der optimierten Anwendung wurde eine feinblasige, wenig turbulente Durchmischung des Flockungsraumes gewählt. Zudem wurde eine sehr geringe Eisenmenge im Verhältnis zur PAK-Fracht dosiert, welches wahrscheinlich nur eine Entstabilisierung der PAK- Partikel verursacht und zudem weniger Feststofffracht (Eisenhydroxid) generiert. Auf die Verwendung von Flockungshilfsmittel wurde gänzlich verzichtet. Durch die Art der Einmischung und Flockung ergeben sich eher feine und kompakte Feststoffe, die anscheinend tief in den Raumfilter eindringen können und somit weniger Druckverlust im Filtermedium verursachen.

Insgesamt zeigte sich das vorgestellte Adsorptionflockungsfiltrations-Verfahren (AFF- Verfahren) in der Anwendung als sehr robust. Auch bei sehr hoher Dynamik des Zulaufes bei sommerlichem Starkregen mit sprunghaft hohen Filtergeschwindigkeiten bis zu 16 m/h konnte ein guter Rückhalt erreicht werden. Ein Durchbruch von Feststoffen in den Ablauf der Filter erfolgte nie.

Durch den verbesserten und nahezu vollständigen Rückhalt der Kohle im Filter konnte die Spurenstoffelimination deutlich verbessert werden, da die Kontaktzeit der im Filter zurückgehaltenen PAK mehr als die Hälfte der Filterlaufzeit von 24h beträgt.

Die Dosierung der Kohle in den Filter bewirkte eine durchschnittliche Gesamtelimination von rd. 71% bezogen auf den Ablauf der Nachklärung (Anzahl aller betrachteter Einzelstoffe 41). Durch die Rückführung der teilbeladenen Kohle in die Biologie konnte für einige schwer sorbierbare Stoffe erst eine effiziente und ausreichende Reduktion erreicht werden, welche für nahezu alle betrachteten Mikroverunreinigungen >80% bzw. im Mittel 85% bezogen auf den Ablauf der Vorklärung betrug. Viele Substanzen wurde zu 100% eliminiert.

Unter Berücksichtigung des leicht höheren Abtriebes in der PAK-Versuchsstrasse der ARA verringert sich allerdings die gesamthafte Spurenstoffelimination um etwa 10%, wenn das Mehr an Feststoff im Abtrieb PAK ist, da dann gebundene Mikroverunreinigungen die ARA verlassen. Eine Bestimmung der Zusammensetzung des Feststoffabtriebes wurde nicht vorgenommen.

Innerhalb der Teststellung wurden zwei verschiedene PAK getestet, wobei die Gesamteliminationsleistungen der Kohlen, nahezu identisch waren. Bei der Betrachtung der Elimination im Filter, daher der frisch dosierten PAK, zeigte sich jedoch eine rein auf Holzkohle basierendes Produkt um rd. 10% besser in der Elimination als eine PAK basierend auf ein Ausgangsrohstoffgemisch.

Negative Auswirkungen des zweistufigen Verfahrens auf die Nährstoffelimination oder den Schlammeigenschaften durch die Rückführung der PAK zur weiteren Beladung in die Biologie konnten nicht beobachtet werden. Bei einer dauerhaften Anwendung ist zu empfehlen, die eingesetzten Aggregate wie Pumpen und Rohrleitungen, etc. aufgrund der hohen Abrasivität der PAK in einer entsprechenden Materialqualität (zum Beispiel Kunststoff) zu wählen.

Die bisherigen Erfahrungen und Ergebnisse mit dem vorgestellten Verfahren zur Spurenstoffelimination aus kommunalem Abwasser mittels PAK zeigen auf, dass diese im Vergleich deutlich kostengünstigere Verfahrensvariante ein hohes Potentials zur dauerhaften Umsetzung auf Kläranlagen besitzt. Die mehr als zweimonatige Teststellung mit Anwendung des Verfahrens auf 50% der Kläranlage Kloten/Opfikon (rd. 60’000EW) haben aufgezeigt, dass das Verfahren noch Belastungsreserven aufweist. Es sollte jedoch noch über einen längeren Zeitraum (etwa 1 Jahr) mit stark variierenden Schwebstofffrachten getestet werden. Im Weiteren sollte auch der PAK-Gehalt im Schwebstoffabtrieb der Filtration untersucht werden, um den tatsächlichen PAK-Anteil in der Ablauffracht zu bestimmen.

  • Année de publication:  2011

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