Vierte Reinigungsstufe in der Abwasserreinigung

Kohle am Limit? Quo vadis Spurenstoffelimination mittels Aktivkohlen

Seite: 2/2

Firmen zum Thema

Glyphosat & Co.: Organisch-chemische P-Verbindungen

In der Stoffklasse der organisch-chemischen Phosphorverbindungen werden Phosphinate, Phosphonate und Phosphatester zusammengefasst [61]. Steigende Produktion und Anwendung von Pestiziden (u.a. Thiophosphate und Monophosphonate), Komplexbildnern (Polyphosphonate), Weichmachern und Flammschutzmitteln (Triphosphatester) führen zu teils ubiquitärer Präsenz in der Umwelt. Sie sind sowohl in natürlichen Gewässern, als auch in Abwasserströmen nachgewiesen worden [62-64]. Direkte und indirekte ökotoxikologische Risiken für die aquatische Flora und Fauna sind vor allem in den Bereichen stromabwärts der Vorfluter zu erwarten, da hier die Exposition am höchsten ist [62, 65-67].

Bekanntester Vertreter der organischen Phosphorverbindungen ist Glyphosat. Alleine im Jahr 2012 wurden 720 000 t des Herbizides verbraucht [68]. Die aktuelle Verlängerung der Glyphosat-Zulassung unterstreicht den Handlungsbedarf, da auch in Zukunft große Mengen freigesetzt werden [68, 69]. Verschiedene Phosphatester sind mittlerweile sehr häufig in Kläranlagen- und Regenwasserabläufen in nicht unerheblichen Mengen detektiert worden [63, 70]. Mit Pulveraktivkohle (PAK) -Zugaben von 30 mg/L lassen sich diese zu mehr als 80% entfernen, bei geringeren Zugaben verschlechtert sich die Entfernung auf 30 bis 60% [71]. Allerdings neigen vor allem chlorierte Phosphatester zu rascher Desorption in GAK-Anwendungen [72]. Bei sehr langen Verweilzeiten erreicht GAK für Triethylphosphat aber eine Adsorptionskapazität von 70 mg P/g [73].

Bildergalerie

Monophosphonate wie Glyphosat werden nur in sehr geringem Maße durch PAK-Anwendungen entfernt [71]. Die komplexbildenden Phosphonate spielen in Kläranlagenabläufen keine Rolle, da sie im Klärschlamm adsorptiv gebunden werden [67]. Durch ihren Einsatz in Membranverfahren zur Prozesswasserbereitstellung und Kraftwerkskühlwässern stellen Phosphonate jedoch für den industriellen Abwasserbereich ein Problem dar. Hier liegen die Konzentrationen allerdings über dem Spurenstoffbereich (0,5 bis 2 mg/L) [74]. Eine Aktivkohleanwendung ist hier ersten Untersuchungsergebnissen zufolge eher ungeeignet [75].

Limitationen der Aktivkohle-Reinigung

Aus technologischer Sicht ist es eine große Herausforderung, eine ganzheitliche Lösung zur Entfernung aller Arten von anthropogenen Stressoren zu entwickeln. Beim Einsatz von Aktivkohle, insbesondere PAK, ist der Austrag feiner Kohle­partikel aus dem Klärbecken in die Vorfluter, welche selbst mithilfe von Flockungsmitteln, Sedimentation und nachgeschalteten Festbettfiltern nicht vollständig zurückgehalten werden können, als problematisch und schwer steuerbar einzustufen [23]. Diese Feinfraktionen der PAK weisen i.d.R. eine besonders hohe Adsorptionskapazität und damit auch einen überproportionalen Anteil an adsorbierten Spurenstoffen auf [76]. Nach heutigem Stand der Technik werden zur Abtrennung von PAK-Partikeln Kombinationen aus Flockungs- und Sedimentationsstufen mit darauffolgender Abtrennung in (Ultra-)Filtrationsanlagen oder Festbettreaktoren mit Sand und Kiesfüllung eingesetzt [76]. Nachgeschaltete Verfahren wie Membranfiltrationsstufen (i.d.R. Ultrafiltration) stellen bisher die einzige Methode dar, die einen vollständigen PAK-Rückhalt ermöglichen und den Schlupf der stark mit Spurenstoffen beladenen Pulveraktivkohle verhindern können. Regelmäßige Reinigungs- und Wartungsintervalle sind jedoch beim Einsatz von Filtern aller Art notwendig, um ein Durchbrechen der PAK zu unterbinden und eine konstante Reinigungsleistung zu erzielen [20].

Fortsetzung folgt ...

Das Zusammenfassende Literaturverzeichnis finden Sie als Download-Datei am Ende des Artikels.

Danksagung

Die Forschungsprojekte von
Wasser 3.0 werden durch die finanzielle Unterstützung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie durch die Bereitstellung von ZIM-Fördermitteln (Zentrales Innovationsprogramm für KMU) durchgeführt. Die Unternehmen abcr aus Karlsruhe und Zahnen Technik aus Arzfeld sind direkte Projekt-involvierte Industriepartner. Analytische Unterstützung bekommt Wasser 3.0 von SAS Hagmann aus Horb am Neckar und von Limbach Analytics aus Mannheim. Zusätzlich dankt Maik Rudloff der Stiftung der Deutschen Wirtschaft (sdw) für den Erhalt eines Promotionsstipendiums.

* M. Rudloff, A. F. Herbort, P. Bimmler, M. Strozynska, C. Hiller, Jun.-Prof. K. Schuhen: Universität Koblenz-Landau, Inst. f. Umweltwissenschaften, 76829 Landau i. d. Pfalz, E-Mail: schuhen@wasserdreinull.de

* *A. F. Herbort, P. Bimmler: abcr GmbH, 76187 Karlsruhe

* **B. Ney, N. Poppelreiter: Zahnen Technik GmbH, 54687 Arzfeld

Artikelfiles und Artikellinks

(ID:45277039)