Abwasserbehandlung mit einer Verfahrenskombination aus Pulveraktivkohleadsorption und nachgeschalteter Flotation zur verbesserten Abtrennung von Mikroverunreinigungen (Kurztitel: PAK mit Flotation)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 399.33.11

Schlüsselwörter (Deutsch)

Mikroverunreinigungen, Abwasser, Kläranlage, Pulveraktivkohle, PAK, Flotation, Pilotversuch

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Mit dem kommunalen und gewerblichen Abwasser gelangen trotz Kläranlagen immer noch gewisse organische Schadstoffe oder Schwermetalle in die Gewässer. Bereits in tiefen Konzentrationen können diese sogenannten Mikroverunreinigungen negativ auf Wasserlebewesen einwirken und die Gewässer als Ressourcen für die Trinkwasser­gewinnung belasten. Zurzeit werden in Pilotversuchen unterschiedliche Technologien zur Entfernung von Mikroverunreinigungen in verschiedenen Verfahrenskombination getestet, um Verfahrensoptionen zu entwickeln, die eine auf die lokalen Gegebenheiten angepasste Lösung in den betroffenen Abwasserreinigungsanlagen erlauben. Die Kombination von Pulveraktivkohle (PAK) und Flotation wurde bisher erst im Labormassstab getestet und soll nun auf die grosstechnische Machbarkeit geprüft und adaptiert werden.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

• Prototyp einer kompletten Flotationszelle für den Einsatz zur dezentralen Abwasser­vorbehandlung (Meilenstein 1)
• Ergebnisse des Pilotversuchs der Flotationszelle mit PAK-Adsorption bei der LONZA AG, inkl. Entscheid zum Bedarf einer biologischen Vorreinigung (Go/No Go, Meilenstein 2).
• Ergebnisse der Integration eines Flächenfilters in der ARA Birs oder Ergolz nach der PAK-Behandlung des Ablaufs und der Flotation, insbesondere zur Reduktion der Fracht an gesamten ungelösten Stoffen (Meilenstein 3)
• Folgerungen und Empfehlungen zur grosstechnischen Umsetzbarkeit (erreichbare Reststoffkonzentrationen im gereinigten Abwasser, optimale Dosierung der Fällungs-/Flotationshilfsmittel, Verhalten ausgewählter Mikroverunreinigungen, optimale Ausnutzung der Adsorptionskapazität der PAK, optimierte Luftsättigung sowie Fällungsmittel- und Polymerdosierung bei PAK-Rückführung, Eignung eines Flächenfilters zum Rückhalt von ungelösten Stoffen) sowie zur Wirtschaftlichkeit der Verfahrenskombination, insb. Volumen, Verweilzeiten, PAK-Bedarf, Energieverbrauch, Kosten, Platzbedarf und Hilfsmittelverbrauch (Meilenstein 4).

Projektziele (Deutsch)

In diesem Projekt soll eine neue Verfahrenskombination aus Pulveraktiv­kohleadsorption mit Fällung/Flockung und nachgeschalteter Druckentspannungs­flotation zur Entfernung von Mikroverunreinigungen im Abwasser im grosstechnischen Masstab getestet werden.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

In dem Projekt wurde die Pilotierung einer Verfahrenskombination aus Pulveraktivkohleadsorption mit Fällung/Flockung und nachgeschalteter Druckentspannungsflotation getestet (sog. Luganer Verfahren). Eine Nachreinigung erfolgt mit einem Polstoff-Filter. Drei Pilotstandorte in Visp, Bioggio und Sissach wurden während mehrerer Monate stabil mit dem neu entwickelten Prototyp der mobilen Flotationszelle betrieben. Das getestete Verfahren hat sich als innovativer, sicherer, platzsparender und kostengünstiger Prozess zur Elimination von Mikroverunreinigungen in der Abwasserreinigung erwiesen. Die erwünschte Reinigungsleistung für Mikroverunreinigungen wurde erreicht, wobei eine Überdosierung von Polymer vermieden werden muss, da aufgrund der zunehmenden Grösse der gebildeten Agglomerate die Flocken ein schlechteres Flotationsverhalten zeigen.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Im Hinblick auf die Gewässerschutz Revision welche eine Aufrüstung von über 100 Abwasserreinigungsanlagen vorsieht, lässt sich das getestete Verfahren mit geringem Aufwand in eine bestehende kommunale oder industrielle Abwasserreinigungsanlage mit Flotation integrieren. Die Investitionskosten vom getesteten Luganer Verfahren sind im Vergleich zum Ulmer Verfahren geringer. Jedoch ist der Energieverbrauch im Vergleich etwas erhöht wodurch die Betriebskosten etwas höher liegen.

Die während der Pilotversuche gewonnenen technologischen Erkenntnisse mit den Flotationszellen qualifiziert die KROFTA im Schweizer Markt sowie International als Flotationsanlagenanbieter bei der Elimination der Mikroverunreinigungen Lösungen anbieten zu können. Die Bestimmung der Optimalkonzentration an Fällungsmittel sollte am GUS-Gehalt orientiert werden. Als geeignetes Werkzeug zur Optimierung des Chemikalieneinsatzes hat sich der Einsatz von Partikelmesstechnik wie z.B. der FBRM-Technik bewiesen.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Die Druckentspannungsflotation wird üblicherweise als alleinige Lösung für höhere Feststofffrachten eingesetzt. Da die GUS-Ablaufwerte in der Abwasserreinigung jedoch relativ niedrig sind, kann eine Filtration als Polishing nachgeschaltet werden. Der Polstoff-Trommelfilter der Firma Mecana hat zuverlässig GUS-Werte <5 mg/L erbracht. Als kompakte Alternative wäre die Flotationsanlage "Sandfloat" der Firma KROFTA geeignet. Zukünftig wäre es von Interesse den PAK-Schlupf zu bestimmen, da ein Entweichen der Kohle Desorptionsprozesse der Mikroverunreinigungen im Vorfluter mit sich ziehen kann. Eine neuartige Methode zur Bestimmung niedriger Konzentrationen von PAK aus behandeltem Abwasser ist am Institut für Ecopreneurship der Hochschule für Life Sciences (FHNW) in Entwicklung.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Keine