Assessing and minimizing the leakage of powdered activated carbon from wastewater treatment processes for micropollutant removal

Krahnstöver, Therese; Weßling, Matthias (Thesis advisor); Pinnekamp, Johannes (Thesis advisor); Wintgens, Thomas Josef (Thesis advisor)

Aachen (2019, 2020)
Doktorarbeit

Kurzfassung

Um Gewässer vor dem Eintrag von Mikroverunreinigungen zu schützen, werden viele Kläranlagen um entsprechende Reinigungsstufen erweitert. Beim Einsatz von Pulveraktivkohle (PAK) muss eine effiziente Abtrennung der Kohlepartikel sichergestellt werden, um deren Schlupf in den Vorfluter zu verhindern. In der vorliegenden Dissertation wird die Abtrennung von PAK in der weitergehenden Abwasserreinigung untersucht. In einer Literaturrecherche wird zunächst der Stand der Technik zum Feststoffrückhalt in PAK-Stufen erfasst und es werden entsprechende Empfehlungen zusammengestellt. Als Grundlage für weiterführende Untersuchungen wird eine thermogravimetrische Analysemethode zum sensitiven und quantitativen Nachweis von PAK in Wasserproben entwickelt. Sie ermöglicht es, durch die Erhitzung von Feststoffproben unter Stickstoff- und Sauerstoff-Atmosphäre den Anteil von PAK am gesamten Feststoff zu berechnen. Anhand dieser Methode wird der PAK-Rückhalt in einer großtechnischen Tiefbettfiltration untersucht. Im Fokus steht dabei das Verhalten von Feststoffrückhalt, Druckverlust und Mikrover-unreinigungs-Entfernung während eines Filterzyklus. Es wird eine sehr gute Feststoffabtrennung erreicht, wobei PAK im Vergleich zu anderen Feststoffen bevorzugt zurückgehalten wird. Um die Belastung der Filtration mit feinen PAK-Partikeln (<10 µm) zu minimieren, wird in Labor-experimenten die Flockung von PAK mit Eisensalz untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass es beim Betrieb von PAK-Anlagen essentiell ist, den Fokus nicht nur auf die Adsorption, sondern auch auf einen weitgehenden Feststoffrückhalt zu legen. Die vorliegende Arbeit kann somit Verfahrensentwicklern, Anlagenbauern und Betreibern hilfreiche Anhaltspunkte zum Betrieb von PAK-Trennverfahren geben.

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