Grundlagen und Verfahrenstechnik der

Transkript

1 Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute Association suisse des professionnels de la protection des eaux Associazione svizzera dei professionisti della protezione delle acque Swiss Water Pollution Control Association Grundlagen und Verfahrenstechnik der Elimination von Mikroverunreinigungen Pascal Wunderlin Koordinator VSA-Plattform Verfahrenstechnik Mikroverunreinigungen Klärwärtertagung Kanton Zürich, Überblick VSA Plattform Verfahrenstechnik Mikroverunreinigungen» Struktur, Aufbau, Aufgaben, Ziele Technische Grundlagen zu Verfahren» Ozon, Aktivkohle (PAK, GAK), GAK-Versuche ARA Bülach, weitere Verfahren

2 VSA PLATTFORM: STURKTUR UND AUFBAU VSA-Vorstand 5 Centres des Compétences (CC) Industrie und Gewerbe Gewässer Kanalisation Abwasserreinigung Siedlungsentwässerung

3 VSA-Vorstand 5 Centres des Compétences (CC) Industrie und Gewerbe Gewässer Abwasserreinigung Energie in ARA Ausbildung KWP Projekte Leitungsteam - Prof. Dr. Hansruedi Siegrist - Dr. Michael Schärer - Dr. Adriano Joss - Dr. Christian Abegglen - Dr. Pascal Wunderlin Operative Planung, Begleitung von laufenden Arbeiten Plattform Kanalisation Siedlungsentwässerung Arbeitsgruppe (24 Personen) Anlagenbauer / Ausrüster ARA-Betreiber Forschung Kantonale Gewässerschutzfachstellen Ingenieurbüros Strategische Planung, Setzen von Themenschwerpunkten, Realisierung und Begleitung von Projekten, Reflexion und Diskussion von Resultaten, Erarbeitung /Verabschiedung von Empfehlungen Projekte Korrespondierende Mitglieder Werden über laufende Arbeiten und Projekte informiert, haben die Möglichkeit, Themen einzubringen und werden bei Bedarf für Projekte beigezogen Übersicht Plattform Klärwärtertagung Kanton Zürich, Seite 6

4 Aktuelle Plattform-Projekte» Dimensionierungswassermenge (Vollstrom/Teilstrombehandlung)» Betriebsüberwachung (Konzepte zur Überwachung der Reinigungsleistung)» Nachbehandlung (Verfahren, Überblick)» Kennzahlen (Vergleichbarkeit von Daten)» Testverfahren «Eignung Ozonung» Klärwärtertagung Kanton Zürich, Seite 7 Klärwärtertagung Kanton Zürich, Seite 8

5 GRUNDLAGEN ZU TECHNISCHEN VERFAHREN Oxidative Verfahren - Funktionsweise Klärwärtertagung Kanton Zürich, Seite 10

6 Ozonung - Allgemeines Sauerstofftank Verdampfer Ozongenerator Abgasbehandlung Nachklärung Ozonungsreaktor Sandfilter In biologische Stufe» Stoffumwandlung (Reaktionsprodukte) biol. Nachbehandlung» Sicherheit» Platzsparend» Wenig Wechselwirkungen mit bestehender Kläranlagen Abegglen, C. und Siegrist, H. (2012) Ozonreaktor Sauerstofftank

7 Adsorptive Verfahren Prozesse Klärwärtertagung Kanton Zürich, Seite 13 PAK - Verfahrenstechnik PAK-Lagerung Biologische Stufe Benetzung und Dosierung Fäll- und Hilfs- Mittel-Dosierung PAK-Abtrennung Kontaktreaktor Überschuss: Rezirkulation oder Entsorgung Rezirkulation» Adsorption» PAK-Abtrennung: grosse Verfahrensvielfalt» Beladene PAK muss entfernt werden» Wechselwirkungen mit bestehender Anlage Abegglen, C. und Siegrist, H. (2012)

8 PAK - Verfahrenstechnik Alternative: PAK-Lagerung Direktdosierung in Biologie Biologische Stufe Benetzung und Dosierung Fäll- und Hilfs- Mittel-Dosierung PAK-Abtrennung Kontaktreaktor Überschuss: Rezirkulation oder Entsorgung Rezirkulation» Adsorption» PAK-Abtrennung: grosse Verfahrensvielfalt» Beladene PAK muss entfernt werden» Wechselwirkungen mit bestehender Anlage Abegglen, C. und Siegrist, H. (2012) Einige Impressionen zur PAK-Anwendung PAK-Dosierung Böblingen (D) PAK-Kontakt- Reaktor Ravensburg (D) PAK Silo Stockacher Aach (D) Folie: A. Joss

9 ARA Herisau: PAK-Stufe, Sedimentation, Filtration PAK STUFE Folie: A. Joss Resultate Pilotversuche Ozon & PAK Abegglen, C. und Siegrist, H. (2012) Klärwärtertagung Kanton Zürich, Seite 18

10 Resultate Pilotversuche Ozon & PAK Stoffe zur Überprüfung des Reinigungseffekts repräsentieren verschiedene relevante Stoffgruppen Abegglen, C. und Siegrist, H. (2012) Klärwärtertagung Kanton Zürich, Seite 19 Resultate Pilotversuche - Umwandlungsprodukte Effektbasierte Biotests: deutliche Abnahme (z.b. Hormonaktivität) In-vivo-Tests: Abnahme oder keine Zunahme der Toxizität Abegglen, C. und Siegrist, H. (2012)

11 Granulierte Aktivkohle - Verfahrenstechnik» Gröbere Körnung als Pulveraktivkohle» Adsorption» Beladene GAK muss regeneriert werden» Noch unklar, ob dieses Verfahren wirtschaftlich ist Abegglen, C. und Siegrist, H. (2012) Grosstechnische GAK-Versuche ARA Bülach g-engineering.ch/referenzen.html) ( Projektpartner» ARA Bülach-Furt» AWEL, Zürich» Eawag» ARA Werdhölzli» Wabag» Hunziker Betatech» Kanton Solothurn»..

12 Zielsetzung» Erfahrungen sammeln im grosstechnischen Massstab» Langfristiger Betrieb (2 Jahre)» Filtergeschwindigkeit, Feststoffrückhalt, Rückspülung» Effizienz der Spurenstoffelimination» Eliminationsverhalten, Standzeiten, biologische Aktivität (Effekt der Vorbelüftung; BAC = biological activated carbon) und Auswirkung auf Standzeiten» Effizienz/Wirtschaftlichkeit bei Kombination mit Ozonung? Klärwärtertagung Kanton Zürich, Seite 23 Impressionen Ausbau Filtermaterial

13 Impressionen Einbau Granulierte Aktivkhle Rückspülung, Inbetriebnahme Klärwärtertagung Kanton Zürich, Seite 26

14 Weitere Verfahren Dichte Membranen (Nanofiltration, Umkehrosmose):» 10-25% des Wassers fallen als Konzentrat an Weiterbehandlung / Entsorgung «Advanced oxidation processes»:» Ozon + H 2 O 2, Ozong + UV, UV + H 2 O 2, Ferrat (Oxidationsmittel):» Eisen wird reduziert Spurenstoffabbau (Oxidation)» Eisen(III) P-Fällung Diese Verfahren sind entweder noch in Entwicklung, oder nicht konkurrenzfähig zu PAK / Ozon Weitere Punkte» Keine Verfahrensempfehlung: Anlagenbetreiber entscheidet in Absprache mit Planer und den Behörden; ABER Randbedingungen berücksichtigen (bestehende Infrastruktur, Platzverhältnisse, Abwasserzusammensetzung Ozonung, etc.)» PAK im Klärschlamm: minimale Erhöhung des Heizwerts, minimale Verschlechterung der Entwässerbarkeit, keine Rücklösungen (Meckes et al., 2014, KomS)» Kosten steigen an: sehr anlagenspezifisch (vorhandene Infrastruktur Sandfilter, freies Gefälle, Platzverhältnisse, Abwasserzusammensetzung Ozonung ja/nein, Dosiermengen Ozon/Aktivkohle, etc.) Klärwärtertagung Kanton Zürich, Seite 28

15 Zusammenfassung VSA Plattform Verfahrenstechnik Mikroverunreinigungen» VSA CC-ARA, Wissensaufbau, Bearbeitung offener Fragen, Kommunikation Technische Grundlagen zu Verfahren» Ozon, Aktivkohle (PAK, GAK) sind erprobte Verfahren, technisch umsetzbar, eliminieren eine grosse Bandbreite an Spurenstoffen, weiterer Forschungsbedarf (GAK, Ferrat) Beispiel Umsetzungen: GAK Versuche ARA Bülach» Grosstechnische Versuche, breit angelegt, praktische Fragestellung (Rückspülverhalten, Feststoffabtrennung), Ein potentiell wirtschaftliches Weitere Informationen Klärwärtertagung Kanton Zürich, Seite 30

16 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT FRAGEN?