Department Process Engineering

AK24Water  - Use of activated carbons (GAC/PAC) in a combined process

Eawag tested various processes for the elimination of micropollutants at the semi-technical and full-scale level at the Glarnerland WWTP over four years between 2017 and 2020 (report).

Following the implementation of granular activated carbon (GAC) filtration (commissioned in mid-2023) and the option of additionally dosing powdered activated carbon (PAC) into the biological treatment, Eawag is now supporting the operation of the processes with a monitoring program and specific individual studies. The Glarnerland wastewater treatment plant is the first plant to combine GAC filtration with pre-dosed PAC in the biological treatment.

The AK24Water project aims to gather and consolidate experience on the operation of GAC filters. Measurements of SAC, MV, and DOC of individual cells during dry weather are used to estimate when the average quality target of 80% MP removal in parallel-operated filter cells at the plant's effluent will fall below the threshold.

To define a final cutoff criterion for the replacement of individual GAC cells, the interaction with the PAC stage will be considered. Based on the identified dependencies in the datasets and time series, strategies will be developed in collaboration with project partners for optimal GAC loading (filter regime), the optimal GAC type, and PAC dosing to mitigate GAC performance losses during wet weather inflows (diluted wastewater matrix).

Another focus is comparing the efficiency of different GAC types used in the two treatment lanes of the wastewater treatment plant."

The Glarnerland wastewater treatment plant has 6 GAC filter cells per treatment lane, or a total of 12 x 80 m³ = 960 m³ of GAC filtration volume. One cell per lane is reserved for the replacement of the GAC. (Picture: M. Böhler, Eawag)

Publications

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GAK-Filter für die Spurenstoffentfernung. Erfahrungen und Betriebsergebnisse der Pilotstudien ARA Furt/Bülach und Glarnerland

Auf den Kläranlagen Furt/Bülach und Glarnerland des Abwasserverbandes Glarnerland (AVG, Bilten) wurden zwischen 2014 und 2019 umfangreiche Untersuchungen zur Elimination von Mikroverunreinigungen mittels granulierter Aktivkohle (GAK) durchgeführt. Ziel war es, unter Schweizer Praxisbedingungen die Machbarkeit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu evaluieren. Fazit beider Forschungsprojekte ist, dass sich die GAK-Filtration zur Spurenstoffelimination gemäss Schweizer Gesetzgebung eignet. Das Verfahren ist technisch und wirtschaftlich realisierbar und hat sich als praxistauglich erwiesen.
Böhler, M. A.; Joss, A.; McArdell, C. S. (2022) GAK-Filter für die Spurenstoffentfernung. Erfahrungen und Betriebsergebnisse der Pilotstudien ARA Furt/Bülach und Glarnerland, Aqua & Gas, 102(1), 48-54, Institutional Repository

Pilotversuche zur erweiterten Abwasser-behandlung mit granulierter Aktivkohle (GAK) und kombiniert mit Teilozonung (O3/GAK) auf der ARA Glarnerland (AVG). Ergänzende Untersuchungen zur PAK-Dosierung in die biologische Stufe mit S::Select®-Verfahren in Kom

Auf der Kläranlage Glarnerland wurde im Rahmen des Forschungsprojektes «Pilotversuche zur erweiterten Abwasserbehandlung mit granulierter Aktivkohle (GAK) und kombiniert mit Teilozonung (O3/GAK)» die Machbarkeit und Effizienz der genannten Verfahrenstechniken zur Spurenstoffelimination untersucht. Im weiteren Verlauf der Untersuchungen wurde zudem auch die Option der Dosierung von Pulveraktivkohle (PAK) in die biologische Stufe, welche mit dem S::Select®-Verfahren betrieben wird, als Vorstufe zur GAK erprobt.

Ziel der Pilotierung war die Erarbeitung von Entscheidungsgrundlagen zur Auswahl eines optimalen Verfahrens oder einer Verfahrenskombination für die angestrebte Realisierung der Spurenstoffelimination beim Abwasserverband Glarnerland. Zudem sollten Langzeiterfahrungen zum Betrieb von GAK-Filtrationen bezüglich Effizienz, Betrieb und vor allem Standzeiten (erreichte Bettvolumina) von verschiedenen GAK-Typen bei unterschiedlichen Kontaktzeiten bei einem Abwasser mit hohem gelöstem organischen Kohlenstoff (DOC) gesammelt werden.

Die Pilotanlage Vorozonung/GAK-Filtration ging Ende Januar 2017 auf der ARA Glarnerland in Betrieb und wurde im August 2019 ausser Betrieb gesetzt. Es wurden vier verschiedene GAK-Produkte untersucht (CSC «HC HK 1000», CarboTech «Pool W1-3», Jacobi «Aquasorb 5010», CabotNorit «GAC 1020 EN»). Parallel wurden alle GAK-Kolonnen (ausser Jacobi «Aquasorb 5010») während der gesamten Betriebsdauer mit einer Vorozonung bei einer spezifischen Ozondosis von rund 0.2 gO3/gDOC betrieben. [...]
McArdell, C. S.; Böhler, M.; Hernandez, A.; Oltramare, C.; Büeler, A.; Siegrist, H. (2020) Pilotversuche zur erweiterten Abwasser-behandlung mit granulierter Aktivkohle (GAK) und kombiniert mit Teilozonung (O3/GAK) auf der ARA Glarnerland (AVG). Ergänzende Untersuchungen zur PAK-Dosierung in die biologische Stufe mit S::Select®-Verfahren in Kom, 146 p, Institutional Repository
Böhler, M.; Hernandez, A.; McArdell, C. S.; Siegrist, H.; Joss, A.; Baggenstos, M. (2020) Elimination von Spurenstoffen durch granulierte Aktivkohle-Filtration (GAK). Grosstechnische Untersuchungen auf der ARA Furt, Bülach. Schlussbericht, 135 p, Institutional Repository
Böhler, M.; Joss, A.; McArdell, C.; Meier, A. (2020) Hinweise zur Planung und Auslegung von diskontinuierlich gespülten GAK-Filtern zur Elimination organischer Spurenstoffe aus kommunalem Abwasser. Konsenspapier zum Ergebnis des Workshops vom 9.12.2019 an der Eawag, 5 p, Institutional Repository

Project management / Contact

Marc Böhler Application and Development Tel. +41 58 765 5379 Send Mail
Dr. Christa McArdell Senior scientist / group leader Tel. +41 58 765 5483 Send Mail

Project duration

The project duration is around 3 years. Start January 2024

Financing

Wastewater Association Glarnerland, AVG

Partners

Wastewater Association Glarnerland (AVG), Bilten,

Engineering company HunzikerBetatech AG, Winterthur