Adsorptionsprozesse – Aktivkohle (Leistungsbewertung, Austauschmanagement)

Adsorptionsverfahren mit Pulveraktivkohle oder Kornaktivkohle sind in der Trinkwasseraufbereitung etabliert, um organische Spurenstoffe (auch geruchsbildende, geschmackbildende, farbgebende) Stoffe zu entfernen. Aktivkohle und Voraktivat werden zudem für die Biofiltration zur Stabilisierung des Trinkwassers eingesetzt. Durch jahrzehntelange Erfahrung im Praxisbetrieb, Forschung zusammen mit dem Lehrstuhl Verfahrenstechnik der Universität Duisburg-Essen und angewandte Entwicklung mit namhaften Aktivkohleherstellern finden die IWW-Wassertechnologen für jede Adsorptionsfrage eine Lösung.

Das IWW unterstützt Auslegung und Management dieser Verfahren durch die Auswahl effizienter Aktivkohlen, deren Qualitätssicherung und Güteparameter und mit Pilotuntersuchungen. Das begleitende Monitoring dieser Prozesse erlaubt bei abklingender Adsorptionskapazität die gezielte Planung (Laufzeit, Bettvolumina) der Reaktivierung granulierter Aktivkohle für eine hohe Wirtschaftlichkeit. Aktuell erhalten diese Verfahren vermehrt Einzug in die weitergehende Abwasserreinigung zur Entlastung der aquatischen Umwelt und vieler Rohwässer der Trinkwassergewinnung – Das IWW berät Kläranlagenbetreiber, Wasserversorger und Behörden bei der Auswahl der richtigen Verfahren sowie bei der Festlegung von Vertragskriterien mit Aktivkohlelieferanten.

Effiziente Aktivkohlen

Die auf dem Markt befindlichen zahlreichen Aktivkohleprodukte unterschiedlicher Hersteller unterschieden sich primär hinsichtlich des Rohstoffes (z.B. Steinkohle, Braunkohle, Kokosnussschalen …), des Aktivierungsgrades (i.d.R. charakterisiert durch die Iodzahl oder BET-Oberfläche) und der Applikationsform (Pulveraktivkohle, körnige Aktivkohle). Bei körniger Aktivkohle ist zudem die Herstellungsart (Direkt-Aktivat, Re-Agglomerat) und im letzteren Fall auch noch die Formgebung (körnig, zylindrisch) entscheidend. Dadurch bedingt ergeben sich für die Vielfalt an Aufgaben bei der Aufbereitung unterschiedliche Leistungsspektren.

Um Sie bei der Auswahl einer Aktivkohle für Ihren Zweck zu unterstützen, bieten wir Ihnen folgende Leistungen an:

  • Adsorptionsisothermen (Ermittlung der erreichbaren Aktivkohlebeladung für konkrete Spurenstoffe eines Aufbereitungsproblems im Zustand des Verteilungsgleichgewichts mit der Konzentration im Wasser)
  • Adsorptionsanalysen (auf der Basis Adsorptionsisothermen) für den DOC eines Wassers, Berechnung der DOC-Konkurrenz bei der Spurenstoffadsorption, Abschätzung von Laufzeiten von Adsorbern mit granulierter Aktivkohle und deren Betriebskosten
  • Abstimmung der Partikelgröße von Pulveraktivkohle auf eine Applikation bzw. auf deren Verfahrenstechnik

Qualitätssicherung und Güteparameter

Zur Qualitätssicherung von Aktivkohle, sei es Frischkohle oder Reaktivat, können wir für Sie folgende Analysen durchführen:

  • Jodzahl
  • innere Oberfläche (BET)
  • Methylenblauzahl
  • Diclofenac-Zahl
  • Korngrößenverteilung / Siebanalyse
  • Schüttdichte / Rütteldichte
  • Wassergehalt
  • Ascheanteil, Wassergehalt
  • nicht benetzbare Anteile
  • eluierbare Substanzen
  • Kornaufschluss mit Schwermetallanalyse

Pilotuntersuchungen

Für belastbare Prognosen zum Betriebsverhalten der Aktivkohle im großtechnischen Einsatz bieten wir Ihnen Vorversuche im Pilotmaßstab an, die unerlässlich sind, um insbesondere verlässliche Informationen zu erhalten über:

  • das Durchbruchsverhalten ausgewählter Wasserinhaltsstoffe und zu erwartende Filter-/
    Adsorberlaufzeit
  • den Einfluss von Betriebsbedingungen auf den Adsorptionsprozess
  • das Spülverhalten der Aktivkohle

Auf Basis der dabei gewonnenen Erkenntnisse können wir für Sie Aussagen und Optimierungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit von Verfahrensprozessen mit Aktivkohle  ableiten.

Für technische Anlagen bieten wir Ihnen an:

  • die Entwicklung optimierter Spülprogramme
  • die Begleitung der Inbetriebnahme
  • das Monitoring des anfänglichen „Leaching“ von Schwermetallen in das Filtrat

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

Auf Basis von Pilotuntersuchungen können konkrete Empfehlungen für die Prozessführung und -optimierung abgeleitet werden, die in direktem Zusammenhang mit den wesentlichsten Kostenfaktoren stehen. Dazu gehören vor allem:

  • Filtergeschwindigkeit, -fläche, Schütthöhe (Bettvolumen) und Filteranzahl
  • Spülhäufigkeit
  • Durchgesetzte Bettvolumina bis zur Erschöpfung von Kornaktivkohlen bzw. Reaktivierung
  • das Reaktivierungsmanagement (Häufigkeit, Frischkohleanteil)
    Daraus können Investitions- sowie Betriebskosten abgeschätzt werden.

Daraus können Investitions- sowie Betriebskosten abgeschätzt werden.

Unterstützung bei der Festlegung von Vertragskriterien mit  Aktivkohlelieferanten:

Wir unterstützen Sie bei der Formulierung von Texten für die Ausschreibung und die Vergabe von Aktivkohlelieferungen / Reaktivierungen, um Rechtssicherheit gegenüber den Anforderungen der Trinkwasserverordnung zu erzielen und die Einhaltung von notwendigen oder vereinbarten Qualitätskriterien so einzufordern, dass sich bei Nichteinhaltung klare Rücknahmeverpflichtungen ergeben.

ANSPRECHPARTNER

Dipl.-Ing. Dr. Dieter Stetter
Bereichsleiter
Telefon: +49 208 40303 240
E-Mail: d.stetter@iww-online.de
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Abwasser-Analytik

WEITERE INFORMATIONEN

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IWW Referenzblatt: Aktivkohle Trinkwasser
Download 244.34 KB
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IWW Referenzblatt: Aktivkohle auf Kläranlagen
Download 475.33 KB

Vortrag Forum Wasseraufbereitung 2015:

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Rohn: Wiederverwendung erschöpfter Kornaktivkohlen
Download 1.23 MB

Projekte zur weitergehenden Abwasserreinigung in NRW