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Auswirkung der Ultrafiltration von Uferfiltrat und Flusswasser auf eine nachgeschaltete Adsorptionsstufe
Art der Abschlussarbeit
Diplomarbeit
Autoren
- Kiewitz, M.
Betreuer
- Dipl.-Ing. Susanne Müller
- Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Uhl
Abstract
Die im Zeitraum von Februar bis August 2005 erarbeitete Diplomarbeit befasst sich einerseits mit den Untersuchungen zur Auswir¬kung der Vorbehandlung von Uferfiltrat durch die Verfahrenskombination Flockung/Ultrafiltration auf eine nach¬geschaltete Aktivkohlefilterstufe und anderer¬seits mit den Ergebnissen einer direkten Behandlung von Flusswasser durch diese Aufbereitungsvariante im Vergleich zur herkömmlichen Flusswasseraufbereitung.
Die Untersuchungen erfolgten an einer von der Krüger Wabag GmbH konzipierten und im Wasserwerk Dresden-Hosterwitz installierten Versuchsanlage mit getauchten Ultrafiltrations¬membranen der Firma Zenon (ZeeWeed 500-c).
In vorangegangenen Untersuchungen konnte bereits die Eignung der Ultrafiltration in Kombination mit der Flockung zur Vorbehandlung des Uferfiltrats der Elbe bestätigt und eine Verbesserung der Adsorptionsleistung der nachfolgenden Aktivkohlefilterstufe hinsichtlich organischer Spurenstoffe festgestellt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einsatz des Flockungsmittels Eisen(III)-chlorid für die Flockung des belüfteten Uferfiltrats getestet. Die Aufbereitungs¬variante wurde hinsichtlich ihrer Flockungs-eigenschaften, der Permeabilität und der erreichten Filtratqualität untersucht. Anhand kleintechnischer Filtersäulen und Labor¬versuchen wurden das Adsorptionsvermögen und Durchbruchsverhalten der im Wasserwerk eingesetzten Aktivkohle Norit Row 0,8 S überprüft.
Im Ergebnis zeichnet sich die Flockung mit Eisen(III)-chlorid mit einem stabilen Betriebsverhalten bei geringen Permeabilitätsverlusten der Ultrafiltrationsanlage aus. Die Untersuchungen der Filtratqualität ergaben hinreichend gute Ergebnisse hinsichtlich der trinkwasserrelevanten Parameter, insbesondere der Entfernung der organischen Wasserinhaltsstoffe. Bei einem Einsatz von 3,0 mg Fe3+/l wurden die höchsten SAK254-Entfernungsraten (rd. 22 %) erzielt. Von Nachteil ist die mit steigendem Flockungs¬mittelgehalt zunehmende Tendenz zum Flockenauftrieb, was im großtechnischen Einsatz Probleme mit Schwimmschlamm verursachen würde.
Entsprechend den durchgeführten Adsorptionsanalysen wurde durch die Vorbehandlung des belüfteten Uferfiltrats mittels der Flockung mit Eisen(III)-chlorid (2,0 mg Fe3+/l) und Ultrafiltration keine Erhöhung der mäßig bis sehr gut adsorbierbaren DOC-Anteile gegenüber dem Rohwasser erzielt. Lediglich die nicht adsorbierbare DOC-Fraktion konnte verringert werden, wodurch eine Erhöhung des schlecht adsorbierbaren Anteils festgestellt wurde. Dies ist die Ursache dafür, dass für den schlecht adsorbierbaren laufzeitbegrenzenden Spurenstoff 1,2-cis-Dichlorethen keine Verbesserung des Adsorptionsvermögens der Aktivkohle Norit ROW 0,8 S zu verzeichnen war. Somit ist keine erwünschte Verlängerung der Filterlaufzeit durch die Vorbehandlung des belüfteten Uferfiltrats durch die Flockung mit Eisen(III)-chlorid und Ultrafiltration zu erwarten.
Für die Versuche mit Flusswasser wurde als Flockungsmittel Aluminiumsulfat verwendet, um die Versuchsergebnisse der Ultrafiltrationsanlage mit der im Wasserwerk vorhandenen Flusswasseraufbereitung vergleichen zu können. In Flockungsversuchen konnte auch der alternative Einsatz von Aluminiumchlorid oder Eisen(III)-chlorid bestätigt werden. Nachteilig für das Eisen(III)-chlorid ist die bereits erwähnte Tendenz zum Flockenauftrieb, welche in der großtechnischen Verwendung einen verstärkten Schwimmschlammanfall verursachen würde.
Die Ultrafiltrationsversuchsanlage konnte während der Versuchsreihe mit Flusswasser durch ca. alle drei Wochen durchgeführte chemische Reinigungen mit Zitronensäure oder Salzsäure stabil betrieben werden. Die Flockung des Elbwassers mit 4,0 mg Al3+/l führte zu einer Reduzierung der organischen Wasserinhaltsstoffe um 50 %. Die Trübung wurde zu 99 % und die Keimbelastung nahezu vollständig entfernt, wodurch sich die Eignung dieses Verfahrens anstelle der herkömmlichen Flusswasseraufbereitung bei einer deutlichen Entlastung der nachfolgenden Infiltration ergibt.
Der Vergleich der DOC-Adsorbierbarkeit ergab bei gleichbleibender nicht adsorbierbarer DOC-Fraktion eine Erhöhung der gut adsorbierbaren Anteile durch die Flockung und Ultrafiltration des Elbwassers um ca. 10 %.
Die Untersuchungen erfolgten an einer von der Krüger Wabag GmbH konzipierten und im Wasserwerk Dresden-Hosterwitz installierten Versuchsanlage mit getauchten Ultrafiltrations¬membranen der Firma Zenon (ZeeWeed 500-c).
In vorangegangenen Untersuchungen konnte bereits die Eignung der Ultrafiltration in Kombination mit der Flockung zur Vorbehandlung des Uferfiltrats der Elbe bestätigt und eine Verbesserung der Adsorptionsleistung der nachfolgenden Aktivkohlefilterstufe hinsichtlich organischer Spurenstoffe festgestellt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einsatz des Flockungsmittels Eisen(III)-chlorid für die Flockung des belüfteten Uferfiltrats getestet. Die Aufbereitungs¬variante wurde hinsichtlich ihrer Flockungs-eigenschaften, der Permeabilität und der erreichten Filtratqualität untersucht. Anhand kleintechnischer Filtersäulen und Labor¬versuchen wurden das Adsorptionsvermögen und Durchbruchsverhalten der im Wasserwerk eingesetzten Aktivkohle Norit Row 0,8 S überprüft.
Im Ergebnis zeichnet sich die Flockung mit Eisen(III)-chlorid mit einem stabilen Betriebsverhalten bei geringen Permeabilitätsverlusten der Ultrafiltrationsanlage aus. Die Untersuchungen der Filtratqualität ergaben hinreichend gute Ergebnisse hinsichtlich der trinkwasserrelevanten Parameter, insbesondere der Entfernung der organischen Wasserinhaltsstoffe. Bei einem Einsatz von 3,0 mg Fe3+/l wurden die höchsten SAK254-Entfernungsraten (rd. 22 %) erzielt. Von Nachteil ist die mit steigendem Flockungs¬mittelgehalt zunehmende Tendenz zum Flockenauftrieb, was im großtechnischen Einsatz Probleme mit Schwimmschlamm verursachen würde.
Entsprechend den durchgeführten Adsorptionsanalysen wurde durch die Vorbehandlung des belüfteten Uferfiltrats mittels der Flockung mit Eisen(III)-chlorid (2,0 mg Fe3+/l) und Ultrafiltration keine Erhöhung der mäßig bis sehr gut adsorbierbaren DOC-Anteile gegenüber dem Rohwasser erzielt. Lediglich die nicht adsorbierbare DOC-Fraktion konnte verringert werden, wodurch eine Erhöhung des schlecht adsorbierbaren Anteils festgestellt wurde. Dies ist die Ursache dafür, dass für den schlecht adsorbierbaren laufzeitbegrenzenden Spurenstoff 1,2-cis-Dichlorethen keine Verbesserung des Adsorptionsvermögens der Aktivkohle Norit ROW 0,8 S zu verzeichnen war. Somit ist keine erwünschte Verlängerung der Filterlaufzeit durch die Vorbehandlung des belüfteten Uferfiltrats durch die Flockung mit Eisen(III)-chlorid und Ultrafiltration zu erwarten.
Für die Versuche mit Flusswasser wurde als Flockungsmittel Aluminiumsulfat verwendet, um die Versuchsergebnisse der Ultrafiltrationsanlage mit der im Wasserwerk vorhandenen Flusswasseraufbereitung vergleichen zu können. In Flockungsversuchen konnte auch der alternative Einsatz von Aluminiumchlorid oder Eisen(III)-chlorid bestätigt werden. Nachteilig für das Eisen(III)-chlorid ist die bereits erwähnte Tendenz zum Flockenauftrieb, welche in der großtechnischen Verwendung einen verstärkten Schwimmschlammanfall verursachen würde.
Die Ultrafiltrationsversuchsanlage konnte während der Versuchsreihe mit Flusswasser durch ca. alle drei Wochen durchgeführte chemische Reinigungen mit Zitronensäure oder Salzsäure stabil betrieben werden. Die Flockung des Elbwassers mit 4,0 mg Al3+/l führte zu einer Reduzierung der organischen Wasserinhaltsstoffe um 50 %. Die Trübung wurde zu 99 % und die Keimbelastung nahezu vollständig entfernt, wodurch sich die Eignung dieses Verfahrens anstelle der herkömmlichen Flusswasseraufbereitung bei einer deutlichen Entlastung der nachfolgenden Infiltration ergibt.
Der Vergleich der DOC-Adsorbierbarkeit ergab bei gleichbleibender nicht adsorbierbarer DOC-Fraktion eine Erhöhung der gut adsorbierbaren Anteile durch die Flockung und Ultrafiltration des Elbwassers um ca. 10 %.
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Membranverfahren
Berichtsjahr
2005