Département Chimie de l’environnement

Filtration mit granulierter Aktivkohle (GAK) zur Elimination von Mikroverunreinigungen

Foto: Christa McArdell, Eawag
GAK-Filter in der Eawag-Kläranlage

Die Behandlung mit Pulveraktivkohle (PAK) und Ozonung sind etablierte Methoden für die erweiterte Abwasserbehandlung, um das neue Schweizer Gewässerschutzgesetz zur Entfernung von Mikroverunreinigungen zu erfüllen. Später wurde die Filtration mit granulierter Aktivkohle (GAK) getestet und unter bestimmten Bedingungen als wirtschaftlich konkurrenzfähig befunden. Eine minimale Leerbett-Kontaktzeit (EBCT) von 20 Minuten ist wichtig, um eine gute Leistung zu erzielen. Darüber hinaus haben der DOC, der industrielle Beitrag zum Abwasser und Regenereignisse einen großen Einfluss auf die Leistung und Lebensdauer der GAK-Filter. Durch eine Vorbehandlung mit niedrigen Ozondosen lässt sich die Lebensdauer eines GAK-Filters mindestens verdoppeln, und auch eine PAK-Vorbehandlung wurde erfolgreich getestet. Um die Dynamik der Einträge und Elimination von Mikroverunreinigungen in GAK-Filtern bei Regenereignissen besser zu verstehen, führten wir online-LC-HRMS-Messungen (hochauflösende Massenspektrometrie) mit dem MS2field-Messgerät durch, was Messungen in grosser zeitlichen Auflösung erlaubt. 

Wir begleiten und unterstützen die Implementierung der GAK-Filtration auf der Kläranlage Glarnerland (Inbetriebnahme Mitte 2023), wo zusätzlich eine Vorbehandlung mit PAK-Dosierung in die biologische Behandlung eingesetzt wird (AK24Water Projekt). In einem weiteren Projekt wollen wir die biologischen Abbauprozesse besser verstehen, welche die sorptiven Prozesse bei der Entfernung von Mikroverunreinigungen in der GAK-Filtration nutzbringend ergänzen (Ambizione Projekt von Sema Karakurt-Fischer).

 

 

Publikationen

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