Elimination von Phosphor mittels Flockungsfiltration und Erweiterung des Verfahrens zur parallelen Elimination von organischen Mikroschadstoffen in einem GAK-Filter

Telgmann, Ursula

dc.date.accessioned	2022-07-22T08:23:15Z
dc.date.available	2022-07-22T08:23:15Z
dc.date.issued	2022
dc.identifier	doi:10.17170/kobra-202205096154
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/123456789/14011
dc.description	Zugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2022
dc.language.iso	ger
dc.publisher	kassel university press
dc.rights	Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/	*
dc.subject	Phosphorelimination	ger
dc.subject	organische Mikroschadstoffe	ger
dc.subject	Granulierte Aktivkohle	ger
dc.subject	Druckprofile	ger
dc.subject	Konzentrationsprofil	ger
dc.subject.ddc	620
dc.title	Elimination von Phosphor mittels Flockungsfiltration und Erweiterung des Verfahrens zur parallelen Elimination von organischen Mikroschadstoffen in einem GAK-Filter	ger
dc.type	Buch
dcterms.abstract	The discharge of phosphorus into natural waters is one of the main causes that impede the achievement of the „good ecological status“ of the European Water Framework Directive (WFD 2000) in many river catchments. Therefore, the requirements for numerous wastewater treatment plants are being increased. One of the technical options for an additional treatment is the installation of a rapid filter with flocculation. Beside the removal of phosphorus, the increasing concentrations of micropollutants in receiving waters is a current subject. These pollutants e.g. pharmaceuticals and industrial chemicals are released from anthropogenic sources into domestic wastewater and thus transported to the effluent of treatment plants. They are considered problematic because they may harm the aquatic environment and the supply of drinking water. They can be removed by activated carbon processes. The processes for phosphorus and for micropollutants elimination overlap if granular activated carbon (GAC) is used as filter bed material. Thus, the filter bed may be used for the removal of the precipitated and flocculated phosphorus and simultaneously for the adsorption of micropollutants. Adsorption takes place by diffusion of the molecules from the water bulk into the pores of the activated carbon. This work presents the results of the examination of phosphorus removal in a filterbed of anthracite and sand in downflow mode. The feasibility of the process regarding the achievement of very low concentrations of total phosphorus was proven. The effective use of the filterbed was shown to be strongly dependent on the operation conditions which must be chosen with great consideration. Subsequently the filter column was filled with activated carbons of different grain diameter. Removal of total phosphorus was also well achieved by flocculation and filtration. The elimination of micropollutants was only poor with a GAC of coarse grains, but in a filterbed of fine GAC good results compared to other studies were achieved. The filtration process is mainly influenced by the load of suspended solids. On one side they must be impeded to reach the filter effluent, on the other hand the volume of the filter bed should be used as completely as possible. The suspended solids of a great number of filter cycles were calculated in terms of a surface load that included not only the suspended solids from the plant effluent, but also the flocs, that were formed through flocculation. The surface load permits an estimation of the filter run in dependence on the filter bed material. No evidence was found of reduced adsorption efficiency caused by suspended solids, neither in composite samples nor in concentration profiles along the height of the filter bed. Beyond that, the concentration profiles showed that the filter bed was repeatedly mixed through the flushing so that the load of the filter bed with adsorbed micropollutants was redistributed each time. The combination of the flocculation filtration process with the elimination of micropollutants in a filter bed of GAC may be the process of choice. The design of the filterbed has to be adjusted to the requirements. The installation of a measurement and control technology for an intelligent filter operation and monitoring of the effluent concentration is mandatory.	eng
dcterms.abstract	Der Eintrag von Phosphor aus Kläranlagen in Gewässer ist einer der Gründe, warum in Deutschland aktuell der „gute ökologische Zustand“ gemäß Europäischer Wasserrahmenrichtlinie (WRRL 2000) in vielen Flusseinzugsgebieten nicht erreicht wird. Im Ablauf zahlreicher kommunaler Anlagen werden deshalb zukünftig neue Anforderungen für Gesamt-Phosphor einzuhalten sein. Als zusätzliche Reinigungsstufe für sehr hohe Anforderungen wird eine Flockungsfiltration empfohlen. Ein weiteres aktuelles Thema der Abwasserreinigung ist die Elimination von organischen Mikroschadstoffen. Es handelt sich um Substanzen wie z.B pharmazeutische Wirkstoffe und Industriechemikalien aus anthropogenen Quellen, die über häusliches Abwasser in kommunale Kläranlagen und deren Abläufe gelangen. Ihr Eintrag in Gewässer ist problematisch, weil sie die aquatische Umwelt schädigen und die Trinkwassergewinnung beeinträchtigen können. Sie können durch Adsorption an Aktivkohle eliminiert werden. Die Elimination von Phosphor und von organischen Mikroschadstoffen kann in einem Filter parallel stattfinden, wenn als Filterbettmaterial granulierte Aktivkohle (GAK) eingesetzt wird. Diese dient dann einerseits zum Rückhalt von Feststoffen. Gleichzeitig können organische Mikroschadstoffe aus der Wasserphase in die Poren der Aktivkohlekörner diffundieren und an deren inneren Oberfläche gebunden werden. Für die vorliegende Arbeit wurden zunächst Untersuchungen zur Phosphorelimination mit einem abwärts durchströmten Filterbett aus Anthrazit und Sand durchgeführt. Die Eignung des Verfahrens im Hinblick auf sehr niedrige Ablaufkonzentrationen an Gesamt-Phosphor wurde nachgewiesen und wichtige Zusammenhänge zwischen den Betriebsbedingungen und einer effektiven Nutzung des Filterbetts aufgezeigt. In weiteren Versuchsphasen wurde die Filtersäule nacheinander mit drei Aktivkohlen unterschiedlicher Körnung gefüllt. Auch diese Filterbetten waren geeignet, mittels Fällung und Flockung sehr niedrige Ablaufkonzentration an Gesamt-Phosphor zu erzielen. Die Elimination von Mikroschadstoffen war mit grober Aktivkohle nur sehr eingeschränkt möglich, mit einer feineren GAK wurde dagegen eine Elimination in einer Größenordnung erreicht, wie sie auch in anderen Untersuchungen gefunden wurde. Bei feiner GAK kam es allerdings zu einer Porenblockierung in der obersten Schicht. Bei der technischen Umsetzung sowohl der Phosphorelimination als auch beim kombinierten Verfahren spielen die Feststoffe, mit denen das Filterbett belastet wird, eine wesentliche Rolle. Für eine Vielzahl von Filterzyklen wurde eine spezifische Oberflächenbelastung berechnet. Ihre Kenntnis erlaubt eine Abschätzung der erwartbaren Filterlaufzeit. Eine Verschlechterung des Adsorptionsvorganges von Mikroschadstoffen durch Feststoffe, die in den Poren des Filterbetts zurückgehalten werden, wurde weder bei der Auswertung von Zyklus-Mischproben, noch in Konzentrationsprofilen gefunden. Die Konzentrationsprofile zeigten darüber hinaus, dass durch die wiederkehrende Filterspülung eine Teildurchmischung über die Höhe des Filterbetts stattfand. Dadurch wurde die Beladung des Filterbetts mit den bereits adsorbierten Mikroschadstoffen nach jeder Spülung neu verteilte. Die Kombination der Flockungsfiltration mit einer Elimination von organischen Mikroschadstoffen in einem GAK-Filter kann unter bestimmten Randbedingungen das Verfahren der Wahl sein. Dies erfordert eine wohlüberlegte Gestaltung des Filterbetts im Hinblick auf die Abforderungen. Darüber hinaus sind eine intelligente Mess- und Regeltechnik für die Betriebssteuerung und für die Kontrolle der Ablaufkonzentration unabdingbar, um den Betrieb an die aktuelle Belastung anzupassen und so das Filterbett optimal auszunutzen.	ger
dcterms.accessRights	open access
dcterms.creator	Telgmann, Ursula
dcterms.dateAccepted	2022-03-07
dcterms.extent	xii, 170 Seiten
dc.contributor.corporatename	Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwesen
dc.contributor.referee	Frechen, Franz-Bernd (Prof. Dr.)
dc.contributor.referee	Barjenbruch, Matthias (Prof. Dr.)
dc.publisher.place	Kassel	ger
dc.relation.isbn	isbn:978-3-7376-0962-3
dc.subject.swd	Abwasserreinigung	ger
dc.subject.swd	Filtration	ger
dc.subject.swd	Elimination	ger
dc.subject.swd	Phosphor	ger
dc.type.version	publishedVersion
dcterms.source.series	Wasser - Abwasser - Umwelt : Schriftenreihe des Fachgebietes Siedlungswasserwirtschaft, Universität Kassel	ger
dcterms.source.volume	Band 47
kup.iskup	true
kup.price	40,00
kup.series	Wasser - Abwasser - Umwelt	ger
kup.subject	Naturwissenschaft, Technik, Informatik, Medizin	ger
kup.typ	Dissertation
kup.institution	FB 14 / Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen
kup.binding	Softcover
kup.size	DIN A5
ubks.epflicht	true