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Untersuchungen zur Optimierung der Flockenfiltration im sauren pH-Bereich
Art der Abschlussarbeit
Diplomarbeit
Autoren
- Nitzsche, P.
Betreuer
- Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Uhl
Weitere Betreuer
Dipl.-Chem. Katrin Bornmann, DVGW-Technologiezentrum Wasser, Karlsruhe, Außenstelle Dresden und Dipl.-Ing. Steffen Meichßner, Südsachsen Wasser GmbH, Chemnitz
Abstract
Es soll untersucht werden, inwieweit eine saure Flockenfiltration auf andere Wasserwerke in Deutschland, besonders im sächsischen Raum, bezüglich einer größtmöglichen DOC- und NOM-Eliminierung übertragbar ist. Die Betrachtung der technischen Umsetzbarkeit soll unter Beachtung der in den Filteranlagen vorhandenen Materialien sowie der optimalen Aluminium-, Eisen- als auch Manganeliminierung in der zweiten Filterstufe erfolgen.
Als erstes wurde durch Flockungstests mit PAC im Labor für zwei verschiedene Talsperrenwässer geklärt, inwieweit eine DOC- und NOM-Reduzierung, in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und der Struktur der NOM, möglich ist. Eine eventuelle Optimierung bezüglich eines höheren Effektes der DOC-Eliminierung durch Variation des pH-Wertes und der Flockungsmitteldosis sollte ebenfalls überprüft werden. Aus technischen und betriebswirtschaftlichen Gründen war zu untersuchen, ob der Einsatz von Eisen(III)-salzen („Ferrifloc“) ebenfalls für eine saure Flockung geeignet ist.Der zweite Teil der Arbeit beschäftigte sich mit der Auswertung der kleintechnischen Versuche in den Wasserwerken Sosa und Burkersdorf zur Optimierung von pH-Wert, Flockungsmittel- bzw. Flockungshilfsmitteldosis im Vergleich mit den Laborversuchen. Weiterhin sollte an der zweistufigen Versuchsfilteranlage im WW Burkersdorf der Einfluss des pH-Wertes in der 2. Filterstufe bezüglich Einhaltung der Ablaufwerte für Mn2+, Al3+ und Fe3+ ermittelt werden.
Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen und kleintechnischen Versuche mit zwei verschiedenen Oberflächenwässern haben gezeigt, dass durch die saure Flockung mit anschließender Filtrationseinheit eine optimale Entfernung der NOM möglich ist. Es konnte nachgewiesen werden, dass nur mit einer zweistufigen Filteranlage die Vorgaben der Trinkwasserverordnung bezüglich der Parameter Mangan und Aluminium eingehalten werden können. Die Ergebnisse dieser Arbeit können auf Talsperrenwässer anderer Regionen anwendbar sein. Analog der Herangehensweise in dieser abgeschlossenen Arbeit wird empfohlen, durch Labor- und kleintechnische Versuche die Eignung einer sauren Flockenfiltration, einschließlich der zweiten Filterstufe in den jeweiligen Wasserwerken nachzuweisen.
• Einsatz von Ferrifloc: bei einem pH-Wert von 5,0 die besten DOC- &
SAK-Reduktionen, in der Regel auch deutlich bessere Ergebnisse bezüglich der Reduktion der Organic im Vergleich zum PAC
• Einsatz von PAC: bei einem pH-Wert von 6,0 die besten Ergebnisse bezüglich der Organic
• Eine Einhaltung des Grenzwertes für Aluminium konnte mit einer einstufigen Flockenfiltration mit PAC im sauren pH-Wert-Bereich nicht nachgewiesen werden.
• Bei Einsatz von Ferrifloc ist eine Flockungshilfsmitteldosierung zur Einhaltung des Zielwertes der Trübung (0,1 FNU) zwingend erforderlich.
• Bei Einsatz von PAC ergibt sich eine Mindestflockungsmittelmenge von 1,0 mg/l Al3+ zur Einhaltung des Zielwertes der Trübung (0,1 FNU).
• Es ist eine Mindestflockungsmittelmenge von ca. 0,4 mg/l Al3+ zur Entmanganung in der zweiten Filterstufe erforderlich.
Als erstes wurde durch Flockungstests mit PAC im Labor für zwei verschiedene Talsperrenwässer geklärt, inwieweit eine DOC- und NOM-Reduzierung, in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und der Struktur der NOM, möglich ist. Eine eventuelle Optimierung bezüglich eines höheren Effektes der DOC-Eliminierung durch Variation des pH-Wertes und der Flockungsmitteldosis sollte ebenfalls überprüft werden. Aus technischen und betriebswirtschaftlichen Gründen war zu untersuchen, ob der Einsatz von Eisen(III)-salzen („Ferrifloc“) ebenfalls für eine saure Flockung geeignet ist.Der zweite Teil der Arbeit beschäftigte sich mit der Auswertung der kleintechnischen Versuche in den Wasserwerken Sosa und Burkersdorf zur Optimierung von pH-Wert, Flockungsmittel- bzw. Flockungshilfsmitteldosis im Vergleich mit den Laborversuchen. Weiterhin sollte an der zweistufigen Versuchsfilteranlage im WW Burkersdorf der Einfluss des pH-Wertes in der 2. Filterstufe bezüglich Einhaltung der Ablaufwerte für Mn2+, Al3+ und Fe3+ ermittelt werden.
Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen und kleintechnischen Versuche mit zwei verschiedenen Oberflächenwässern haben gezeigt, dass durch die saure Flockung mit anschließender Filtrationseinheit eine optimale Entfernung der NOM möglich ist. Es konnte nachgewiesen werden, dass nur mit einer zweistufigen Filteranlage die Vorgaben der Trinkwasserverordnung bezüglich der Parameter Mangan und Aluminium eingehalten werden können. Die Ergebnisse dieser Arbeit können auf Talsperrenwässer anderer Regionen anwendbar sein. Analog der Herangehensweise in dieser abgeschlossenen Arbeit wird empfohlen, durch Labor- und kleintechnische Versuche die Eignung einer sauren Flockenfiltration, einschließlich der zweiten Filterstufe in den jeweiligen Wasserwerken nachzuweisen.
• Einsatz von Ferrifloc: bei einem pH-Wert von 5,0 die besten DOC- &
SAK-Reduktionen, in der Regel auch deutlich bessere Ergebnisse bezüglich der Reduktion der Organic im Vergleich zum PAC
• Einsatz von PAC: bei einem pH-Wert von 6,0 die besten Ergebnisse bezüglich der Organic
• Eine Einhaltung des Grenzwertes für Aluminium konnte mit einer einstufigen Flockenfiltration mit PAC im sauren pH-Wert-Bereich nicht nachgewiesen werden.
• Bei Einsatz von Ferrifloc ist eine Flockungshilfsmitteldosierung zur Einhaltung des Zielwertes der Trübung (0,1 FNU) zwingend erforderlich.
• Bei Einsatz von PAC ergibt sich eine Mindestflockungsmittelmenge von 1,0 mg/l Al3+ zur Einhaltung des Zielwertes der Trübung (0,1 FNU).
• Es ist eine Mindestflockungsmittelmenge von ca. 0,4 mg/l Al3+ zur Entmanganung in der zweiten Filterstufe erforderlich.
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Konventionelle Verfahren der Trinkwasseraufbereitung
Berichtsjahr
2006