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Grundlagen und Verfahrenstechnik der Elimination von MikroverunreinigungenElimination von Mikroverunreinigungen
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014
Pascal WunderlinKoordinator VSA-Plattform ‘Verfahrenstechnik Mikroverunreinigungen’
Überblick
VSA Plattform ‘Verfahrenstechnik Mikroverunreinigungen’» Struktur, Aufbau, Aufgaben, Ziele
Technische Grundlagen zu Verfahren» Ozon, Aktivkohle (PAK, GAK), GAK-Versuche ARA
Bülach, weitere Verfahren
VSA PLATTFORM:STURKTUR UND AUFBAU
VSA-Vorstand
5 Centres des Compétences (CC)
Industrie und Gewerbe
Abwasser-reinigung
Siedlungs-entwässerung
Gewässer
Kanalisation
Leitungsteam- Prof. Dr. Hansruedi Siegrist- Dr. Michael Schärer- Dr. Adriano Joss
VSA-Vorstand
5 Centres des Compétences (CC)
Industrie und Gewerbe
Abwasser-reinigung
Plattform
Energie in ARA
Ausbildung KWP
Projekte
- Dr. Adriano Joss- Dr. Christian Abegglen- Dr. Pascal Wunderlin� Operative Planung, Begleitung von laufenden Arbeiten
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
Korrespondierende Mitglieder� Werden über laufende Arbeiten und Projekte informiert, haben die Möglichkeit, Themen einzubringen und werden bei Bedarf für Projekte beigezogen
Projekte
Siedlungs-entwässerung
Gewässer
Kanalisation
Übersicht Plattform
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014 Seite 6
Aktuelle Plattform-Projekte
» Dimensionierungswassermenge (Vollstrom/Teilstrombehandlung)
» Betriebsüberwachung (Konzepte zur Überwachung der Reinigungsleistung)
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014 Seite 7
Reinigungsleistung)
» Nachbehandlung (Verfahren, Überblick)
» Kennzahlen (Vergleichbarkeit von Daten)
» Testverfahren «Eignung Ozonung»
www.micropoll.ch
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014 Seite 8
GRUNDLAGEN ZU TECHNISCHEN VERFAHREN
Oxidative Verfahren - Funktionsweise
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014 Seite 10
Ozonung - Allgemeines
OzongeneratorAbgasbehandlung
Sandfilter
Sauerstofftank Verdampfer
Nachklärung
In biologische Stufe
Ozonungsreaktor
Sandfilter
» Stoffumwandlung (Reaktionsprodukte) � biol. Nachbehandlung
» Sicherheit
» Platzsparend
» Wenig Wechselwirkungen mit bestehender Kläranlagen
Abegglen, C. und Siegrist, H. (2012)
OzonreaktorOzonreaktorOzonreaktorOzonreaktor
SauerstofftankSauerstofftank
Adsorptive Verfahren – Prozesse
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014 Seite 13
PAK - Verfahrenstechnik
Biologische Stufe
PAK-Abtrennung
PAK-LagerungBenetzung und Dosierung
Fäll- und Hilfs-Mittel-Dosierung
PAK-Abtrennung
Kontaktreaktor
RezirkulationÜberschuss: Rezirkulationoder Entsorgung
» Adsorption
» PAK-Abtrennung: grosse Verfahrensvielfalt
» Beladene PAK muss entfernt werden
» Wechselwirkungen mit bestehender Anlage
Abegglen, C. und Siegrist, H. (2012)
PAK - Verfahrenstechnik
Biologische Stufe
PAK-Abtrennung
PAK-LagerungBenetzung und Dosierung
Fäll- und Hilfs-Mittel-Dosierung
Alternative:Direktdosierung in Biologie
PAK-Abtrennung
Kontaktreaktor
RezirkulationÜberschuss: Rezirkulationoder Entsorgung
» 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-DosierungBöblingen (D)
PAK-Kontakt-ReaktorRavensburg (D)
PAK SiloStockacher Aach(D)
Folie: A. Joss
ARA Herisau: PAK-Stufe, Sedimentation, Filtration
PAK STUFE
Folie: A. Joss
Resultate Pilotversuche – Ozon & PAK
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014 Seite 18
Abegglen, C. und Siegrist, H. (2012)
Resultate Pilotversuche – Ozon & PAK
Stoffe zur Überprüfung des
Reinigungseffekts repräsentieren verschiedene
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014 Seite 19
Abegglen, C. und Siegrist, H. (2012)
verschiedene relevante
Stoffgruppen
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)
Granulierte Aktivkohle - Verfahrenstechnik
» Gröbere Körnung als Pulveraktivkohle
» Adsorption
» Beladene GAK muss regeneriert werden
» Noch unklar, ob dieses Verfahren wirtschaftlich istAbegglen, C. und Siegrist, H. (2012)
Grosstechnische GAK-Versuche ARA Bülach
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tml) Projektpartner
» ARA Bülach-Furt
» AWEL, Zürich
» Eawag
» ARA Werdhölzli
(http
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ww
.bgg » ARA Werdhölzli
» Wabag
» Hunziker Betatech
» Kanton Solothurn
» ..
Zielsetzung
» Erfahrungen sammeln im grosstechnischen Massstab
» Langfristiger Betrieb (2 Jahre)
» Filtergeschwindigkeit, Feststoffrückhalt, Rückspülung
» Effizienz der Spurenstoffelimination
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014 Seite 23
» Effizienz der Spurenstoffelimination
» Eliminationsverhalten, Standzeiten, biologische Aktivität (Effekt der Vorbelüftung; BAC = biological activatedcarbon) und Auswirkung auf Standzeiten
» Effizienz/Wirtschaftlichkeit bei Kombination mit Ozonung?
Impressionen Ausbau Filtermaterial
Impressionen Einbau Granulierte Aktivkhle
Rückspülung, Inbetriebnahme
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014 Seite 26
Weitere Verfahren
Dichte Membranen (Nanofiltration, Umkehrosmose):
» 10-25% des Wassers fallen als Konzentrat an �Weiterbehandlung / Entsorgung
«Advanced oxidation processes»:
» Ozon + H O , Ozong + UV, UV + H O , … » Ozon + H2O2, Ozong + UV, UV + H2O2, …
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.)
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014 Seite 28
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.)
Zusammenfassung
VSA Plattform ‘Verfahrenstechnik Mikroverunreinigungen’
» VSA CC-ARA, Wissensaufbau, Bearbeitung offener Fragen, KommunikationFragen, 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 Verfahren zur Spurenstoff-elimination
Weitere Informationen
www.bafu.admin.ch/micropoll
Klärwärtertagung Kanton Zürich, 24.-26.11.2014 Seite 30