Pilotuntersuchungen verschiedener

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1 Pilotuntersuchungen verschiedener Nachbehandlungsstufen bei der Dr. Ing. Ulf Miehe, Michael Stapf (Kompetenzzentrum Wasser Berlin) Abschlussveranstaltung der Verbundprojekte ASKURIS und IST4R 14. September 2015 Partner Gefördert von Partner Pilotanlageanlage: l l ASKURIS Ablauf Klärwerk Flockung Filtration Probenahmestellen Start t der Oo nach weitestgehendererschöpfung etestge e sc g der Adsorptionskapazität des Aktivkohlefilters (> 3600 Bettvolumen) 2

2 Pilotanlage: IST4R Ablauf Klärwerk (# = 21) DOC 12,9 mg/l SAK 26 1/m Nitrit 0,3 mg N/L Pilotanlage Max. Ozonproduktion 150 go 3 /h Reaktorvolumen, Durchfluss V = 4 m³, Q = 4,5 15 m³/h Flockungsmittel (FeCl 3 ) 2 5 mg Fe/L 3 Spurenstoffeliminierung: Spez. Ozondosis vs. SAK Elimination hängt vom spezifischen Ozoneintrag ab 2. Zusammenhang von Elimination und Ozoneintrag ist stoff spezifisch 3. Zwei Standorte vergleichbare Dosis Wirkungsbeziehung 4. Zwei unterschiedliche Ozoneintragssysteme vergleichbare Dosis Wirkungsbeziehung DCF: Diclofenac BTA: Benzotriazol IOP: Iopromid 4

3 Einzelstoffe und SAK 254nm als Indikator Bereich Indikator Beispiele für andere Min. spezifischer ΔSAK 254nm [%] Reaktionskonstante Spurenstoffe mit vergleichbarer Reaktivität Ozoneintrag [mg O 3 /mg DOC] für > 80 % Transformation k O3 [M 1 s 1 ] für >80 % Transformation > 10 4 (hoch) h) Carbamazepin (Diclofenac) Sulfamethoxazol, Clarithromycin, Clindamycin, Estron, Estradiol, Ethinylestradiol, Erythromycin, iso Nonylphenol, Roxithromycin, Trimethoprim 03 0,3 mg O 3 /mg DOC ΔSAK 254nm = % (mittel) Benzotriazol Atenolol, Bezafibrat, Isoproturon, Mecoprop, Metoprolol, Sotatol 0,7 0,8 mg O 3 /mg DOC ΔSAK 254nm = % << 10 2 (niedrig) Röntgenkontrastmittel, Atrazin, Clofibrinsäure, Diuron, Ibuprofen Aus: Jekel, M. and W. Dott (2013). "Leitfaden Polare organische Spurenstoffe als Indikatoren im anthropogen beeinflussten Wasserkreislauf." 5 Bromatbildung (TW Grenzwert: 10 µg/l) 6

4 Effekt der Nachbehandlung (bei 0,7 mg O3/ mg DOC Solleintrag) + BAK + ZSF + ZSF + LSF Amidotrizoesäure (ATS) 1% 2% 0% 6% Iopromid (IOP) 37% 39% 47% 55% Gabapentin (GAB) 46% 48% Acesulfam (ACE) 56% 51% tw. Zunahme 51% 57% 45% 55% Primidon (PRI) 58% 66% 62% 58% ZSF = Zweischichtfilter B Benzotriazol i l (BTA) 66% 66% 59% Bezafibrat (BEZ) LSF = Langsamsandfilter 67% 77% 73% 65% Mecoprop (MEC) 46% 49% 47% 45% Metoprolol (MET) 75% 91% Sulfamethoxazol (SMX) 72% 75% 81% 74% 0 < 40% 40 < 80% 80% 83% 67% FAA 99% 99% 99% Carbamazepin p ((CBZ)) Diclofenac (DCF) 98% BAK = Biol. Aktivkohlefilter, Adsorptionskapazität b i weitestgehend bereits i h d erschöpft ( > 3600 BV) Einfluss der Nachbehandlung auf die Spurenstoffelimination ist minimal minimal. (nur bei Startphase des BAK zusätzlich Adsorption s. Vorträge zu GAK) 7 Nachbehandlung: CSB E tf CSB Entfernung Reduzierungg CSB bezüglich g Ablauf Klärwerk Bio ologische er Aktivkkohlefilte er 60% Ablaufkonzentration CSB [mg/l] 40% 20% *E DOC,korr Ablauf Klärwerk nach O3 + ZSF 39 (# =19) 24 (# =13) 37 (# =13) 25 (# =12) 0,55 mg O3/mg DOC nur Flockung (Startphase) + Flockung 0% 0% 20% 40% Zweischichtfilter 60% 8

5 Nachbehandlung: Phosphorentfernungh Häufigke eit [%] Ablaufkonzentration P ges [µg/l] Ablauf nach Klärwerk O 3 + ZSF (# = 73) (# =66) 730 < 100 * < 150 ** (# =19) (# =19) * 4,4 molfe/molp ** < 4 mg/l Fe P ges [µg P/L] 9 Desinfektion durch h EColivs E.Coli E.Coli vs. vs. SAK S SAK 254 [%] E DOC,korr [mgo 3 /mgdoc] Anzahl [ ],,,,,,,,,,,,, 10

6 Einfluss der Vorbehandlung auf die UV Desinfektion (Labormaßstab) b) Ablauf Kläranlage Ohne Partikelentfernung Begrenzung der E.Coli Abtötung Kaum Wirkung auf Clostridien (Sporenbildner) Filtration mit/ohne PAK Verbesserung durch Partikelentfernung Clostridien: Dosisabhängige Desinfektion + Filtration Schon geringer Gehalte an EColivor E.Coli UV Desinfektion (ggf. abschalten) 11 Zusammenfassung Wirkung der hängt ab von den Stoffeigenschaften (stoffspezifische Reaktivität) vom spezifischen Ozoneintrag Wirkung der Nachbehandlung (ZSF, BAK, LSF) Kaum Einfluss auf den Spurenstoffgehalt (Ausnahme: Benzotriazol) Verringerung der CSB Konzentration: mg/l 25 mg/l Ziele für Phosphorentfernung nicht beeinträchtigt Desinfektion Einhaltung von 1000 MPN/100 ml für E.Coli nach (> 0,6 mgo 3 /mg DOC) und Filtration möglich (aber: Spurenstoffentfernung nur bis Trockenwetterspitze und ggf. Beeinträchtigung des durch Nitrit) UV Desinfektion nach Filtration oder +Filtration erzielt deutlich geringere Ablaufwerte 12

7 Spezieller Dank auch an: Berliner Wasserbetriebe Margit Preuss + Labor Ruhleben Siegrid Neideck + Labor Münchehofe Rayk Heyden + Labor Jungfernheide LotharWolln Wollny, Jörn Frankenstein,. Studenten: Paul Lardon, Jan Schütz, Mathias Wilke, Martin Skaznik, Henriette Hartkopp, Flavie Prieux, Isha Basyal und Britta Wiedemann Partner Gefördert von Partner Bildung und Abbau von NDMA (TW Grenzwert: 10 ng/l)