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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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» ARA Bülach-Furt

» AWEL, Zürich

» Eawag

» ARA Werdhölzli

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.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

VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT

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