Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4942
Main Title: Integration der Spurenstoffentfernung in Technologieansätze der 4. Reinigungsstufe bei Klärwerken
Translated Title: Integrating organic micro-pollutant removal into advanced phosphorus removal
Author(s): Jekel, Martin
Altmann, Johannes
Ruhl, Aki Sebastian
Sperlich, Alexander
Schaller, Jana
Gnirß, Regina
Miehe, Ulf
Stapf, Michael
Remy, Christian
Mutz, Daniel
Editor(s): Jekel, Martin
Ruhl, Aki Sebastian
Type: Book
Language Code: de
Abstract: Der vorliegende Abschlussbericht fasst die Ergebnisse des Forschungsvorhabens IST4R (Integration der Spurenstoffentfernung in Technologieansätze der 4. Reinigungsstufe) zusammen, in dem verschiedene Verfahrenskombination von Aktivkohle und Ozonung zur Entfernung von anthropogenen Spurenstoffen als weitergehende Abwasserreinigung untersucht wurden. Dabei stand insbesondere die Integration dieser Verfahren in die Flockungsfiltration zur weitestgehenden Entfernung von Phosphor und abfiltrierbaren Stoffen im Fokus, die eine Planungsvariante zum zukünftigen Ausbau der Berliner Klärwerke darstellt. Ein wesentliches Ziel war die Bewertung der Verfahrensalternativen (1) Direktdosierung von Pulveraktivkohle, (2) Festbettadsorption an granulierte Aktivkohle und (3) Ozonung zur Spurenstoffentfernung, um zukünftige Anforderungen an Oberflächengewässer zu erfüllen. Die mittels Pilotversuchen gewonnenen Ergebnisse verdeutlichen, dass sowohl Ozonung als auch Aktivkohle sinnvoll mit der Flockungsfiltration kombiniert werden können. Alle untersuchten Verfahrensvarianten sind geeignet, den Spurenstoffeintrag kommunaler Kläranlagen signifikant zu verringern und gleichzeitig die Zielwerte für die suspendierten Stoffe (TSS < 1 mg/L) und Gesamtphosphor (TP < 0,1 mg/L) sicher einzuhalten. Es erfolgt eine zusätzliche Entfernung von CSB und DOC. Die Entfernung der einzelnen Spurenstoffe ist stoffspezifisch. Sie ist außerdem abhängig von der Konzentration des im Wasser vorliegenden gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC) und der Dosis von Aktivkohle bzw. Ozon, aber unabhängig von der Ausgangskonzentration der Spurenstoffe. Für ausgewählte Indikatorsubstanzen wurden Dosis-Wirkungsbeziehungen für die Adsorption an Aktivkohle und die Reaktion mit Ozon ermittelt und an den Pilotanlagen überprüft. Der spezifische Absorptionskoeffizient bei 254 nm (SAK254) ist eine geeignete Größe zur Steuerung und Überwachung der Spurenstoffentfernung und sowohl für die Ozonung als auch die Adsorption an Aktivkohle aussagekräftig. Eine Regelung der Ozonung mittels SAK254 wurde im Pilotmaßstab getestet. Die Pilotuntersuchungen wurden darüber hinaus durch ein toxikologisches Monitoring begleitet, bei dem unterschiedliche, etablierte Untersuchungsmethoden eingesetzt, aber keine Hinweise auf humantoxikologische bzw. ökotoxikologische Risiken aufgezeigt wurden, auch nicht durch Oxidationsprodukte der Ozonung. Um eine vollständige ökotoxikologische Bewertung zu ermöglichen, müssen die Methoden weiter entwickelt werden. Neben den verfahrenstechnischen Untersuchungen wurden für die Verfahrensvarianten auch eine Kostenschätzung und Ökobilanz erstellt. Sowohl die Gesamtkosten als auch die Umweltwirkungen einer weitergehenden Phosphorentfernung mit Flockungsfiltern erhöhen sich deutlich, wenn mittels Ozon oder Aktivkohle zusätzlich auch Spurenstoffe entfernt werden sollen.
The research project IST4R aimed at investigating different process combinations of activated carbon adsorption and ozonation with tertiary filtration for the removal of organic micro-pollutants (OMP) from wastewater treatment plant effluents. Its main focus was the integration of OMP elimination into treatment options for phosphorus removal for future implementation in Berlin. The investigations were carried out both in laboratory and pilot-scale. The results demonstrate that both activated carbon adsorption and ozonation can be well combined with flocculation and subsequent rapid filtration. All investigated process combinations are capable of significantly eliminating OMP with a concomitant removal of suspended solids and total phosphorus. Additionally, both dissolved organic carbon and chemical oxygen demand are reduced. The elimination of OMP is specific for different substances and processes. The concentration of background organic matter has a strong influence on OMP removal for both activated carbon adsorption and ozonation. The UV light absorption at a wavelength of 254 nm (UV254) is a useful surrogate parameter to control and monitor OMP removal with substance specific correlations. Process control using UV254 was successfully tested in pilot-scale. A monitoring using established human- and eco-toxicological methods was conducted for the different process combinations but no indications for toxic effects towards aquatic organisms or humans were observed. Besides operational parameters, investment and operating costs as well as environmental impacts were estimated using life-cycle assessment (LCA). Both costs and environmental impacts of advanced wastewater treatment are significantly increased compared to conventional wastewater treatment.
URI: http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/5248
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4942
Issue Date: 2016
Date Available: 2-Mar-2016
DDC Class: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften
620 Ingenieurwissenschaften
628 Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
Subject(s): Abwasser
organische Spurenstoffe
vierte Reinigungsstufe
Aktivkohle
Ozon
wastewater
organic micro-pollutants
advanced wastewater treatement
activated carbon
ozonation
Sponsor/Funder: Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt Berlin - kofinanziert durch die Europäische Union aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), 11325UEPII, Integration der Spurenstoffentfernung in Technologieansätze der 4. Reinigungsstufe bei Klärwerken (IST4R)
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
ISBN: 978-3-7983-2806-8
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