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Pilotuntersuchungen verschiedener Nachbehandlungsstufen bei der O onungNachbehandlungsstufen bei der Ozonung
Dr.‐Ing. Ulf Miehe, Michael Stapf (Kompetenzzentrum Wasser Berlin)
Abschlussveranstaltung der Verbundprojekte ASKURIS und IST4RAbschlussveranstaltung der Verbundprojekte ASKURIS und IST4R
14. September 2015
Partner Gefördert von Partner
Pil t l l ASKURISPilotanlageanlage: ASKURIS
AblaufAblauf Klärwerk
Ozonung Flockung Filtration Probenahmestellen
Start der Ozonung nach weitestgehender Erschöpfung der Sta t de O o u g ac e testge e de sc öp u g deAdsorptionskapazität des Aktivkohlefilters (> 3600 Bettvolumen)
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Pilotanlage: IST4RPilotanlage: IST4R
Ablauf Klärwerk (# = 21)
DOC 12,9 mg/L
Pilotanlage
Max. Ozonproduktion 150 gO3/hDOC 12,9 mg/L
SAK 26 1/m
Nitrit 0,3 mg‐N/L
Max. Ozonproduktion 150 gO3/h
Reaktorvolumen, Durchfluss V = 4 m³, Q = 4,5 – 15 m³/h
Flockungsmittel (FeCl3) 2 – 5 mg‐Fe/L
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Spurenstoffeliminierung:S O d i ∆SAKSpez. Ozondosis vs. ∆SAK254
1. Elimination hängt vom spezifischen Ozoneintrag ab
2. Zusammenhang von Elimination und Ozoneintrag ist stoff‐gspezifisch
3. Zwei Standorte vergleichbare Dosisvergleichbare Dosis‐Wirkungsbeziehung
4. Zwei unterschiedliche Ozoneintragssysteme vergleichbare Dosis‐Wirkungsbeziehung
DCF: Diclofenac BTA: Benzotriazol IOP: Iopromid
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Ei l t ff d SAK l I dik tEinzelstoffe und SAK254nm als Indikator
Bereich Indikator Beispiele für andere Min spezifischer ΔSAK [%]Bereich
Reaktions‐
konstante
kO3 [M‐1s‐1‐]
Indikator Beispiele für andere
Spurenstoffe mit
vergleichbarer Reaktivität
Min. spezifischer
Ozoneintrag
[mg O3/mg DOC]
für > 80 %
ΔSAK254nm [%]
für > 80 %
Transformation
O3 [ ]
Transformation
> 104
(h h)Carbamazepin
Sulfamethoxazol, Clarithromycin,
Clindamycin Estron Estradiol0 3(hoch)
Carbamazepin
(Diclofenac)
Clindamycin, Estron, Estradiol,
Ethinylestradiol, Erythromycin,
iso‐Nonylphenol, Roxithromycin,
Trimethoprim
0,3
mg O3/mg DOCΔSAK254nm = 30 ‐ 35 %
102 ‐ 104
(mittel) Benzotriazol Atenolol, Bezafibrat, Isoproturon,
Mecoprop, Metoprolol, Sotatol
0,7 ‐ 0,8
mg O3/mg DOCΔSAK254nm = 45 ‐ 55 %
<< 102
(niedrig) ‐‐Röntgenkontrastmittel, Atrazin,
Clofibrinsäure, Diuron, Ibuprofen
Aus: Jekel, M. and W. Dott (2013). "Leitfaden Polare organische Spurenstoffe als Indikatoren im anthropogen beeinflussten Wasserkreislauf."
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Bromatbildung(TW G t 10 /L)(TW‐Grenzwert: 10 µg/L)
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Effekt der Nachbehandlung(bei 0,7 mg O3/ mg DOC Solleintrag)
OzonungOzonung Ozonung Ozonung
0 ‐ < 40%
40 ‐ < 80%
Ozonung+ BAK + ZSF + ZSF + LSF
Amidotrizoesäure (ATS) 1% 2% 0% ‐6%
Iopromid (IOP) 37% 39% 47% 55%
≥ 80%
ZSF = Zweischichtfilter
Gabapentin (GAB) 46% 51% 48% 45%
Acesulfam (ACE) 56% 51% 57% 55%
Primidon (PRI) 58% 66% 62% 58%
B i l (BTA)
tw. Zunahme
LSF = Langsamsandfilter
BAK = Biol. Aktivkohlefilter,Adsorptionskapazitätb i i h d
Benzotriazol (BTA) 66% 97% 66% 59%
Bezafibrat (BEZ) 67% 77% 73% 65%
Mecoprop (MEC) 46% 49% 47% 45%
Metoprolol (MET) 75% 91% 81% 83% bereits weitestgehend erschöpft ( > 3600 BV)
Metoprolol (MET) 75% 91% 81% 83%
Sulfamethoxazol (SMX) 72% 75% 74% 67%
FAA 97% 99% 99% 99%
Carbamazepin (CBZ) 95% 95% 95% 95%
stets < BG stets < BG stets < BG stets < BG
Einfluss der Nachbehandlung auf die Spurenstoffelimination ist minimal
p ( ) 95% 95% 95% 95%
Diclofenac (DCF) 97% 98% 97% 97%
Einfluss der Nachbehandlung auf die Spurenstoffelimination ist minimal.(nur bei Startphase des BAK zusätzlich Adsorption s. Vorträge zu GAK)
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Nachbehandlung: CSB E tfCSB‐Entfernung
Reduzierung CSB bezüglich Ablauf Klärwerk60%
er
g g
AblaufkonzentrationCSB [mg/L]
40%
kohlefilte
AblaufKlärwerk
nachO3 + ZSF
39 24
er Aktivk 39
(# =19)24
(# =13)
37(# =13)
25(# =12)
20%
ologische (# =13) (# =12)
*EDOC,korr ≥ 0,55 mg O3/mg DOC
0%
0% 20% 40% 60%
Bio nur Flockung (Startphase)
Ozonung + Flockung
0% 20% 40% 60%Zweischichtfilter
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Nachbehandlung:Ph h tfPhosphorentfernung
AblaufkonzentrationPges [µg/L]
Abl f h
eit [%]
AblaufKlärwerk
nachO3 + ZSF
412 49
Häu
figke
(# = 73) (# =66)
730 < 100 *< 150 **H
(# =19) (# =19)
* 4,4 molFe/molP** < 4 /L F
P [µg P/L]
< 4 mg/L Fe
Pges [µg‐P/L]
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D i f kti d h ODesinfektion durch Ozonung
E Coli vs ∆SAK2E.Coli vs. ∆SAK254E.Coli vs. ∆SAK254Co s S 254
∆SAK254 [%]E [ O / DOC]
, , , , , , , ,EDOC,korr [mgO3/mgDOC]Anzahl [‐]
, , , , ,
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Einfluss der Vorbehandlung auf die UV D i f kti (L b ß t b)UV‐Desinfektion (Labormaßstab)
Ablauf KläranlageOhne Partikelentfernung Begrenzung der E Coli‐Abtötung
Filtration mit/ohne PAKVerbesserung durch Partikelentfernung
Ozonung + FiltrationSchon geringer Gehalte an E Coli vor UV‐DesinfektionBegrenzung der E.Coli‐Abtötung
Kaum Wirkung auf Clostridien(Sporenbildner)
Partikelentfernung
Clostridien: Dosisabhängige Desinfektion
E.Coli vor UV‐Desinfektion(ggf. abschalten)
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Z fZusammenfassung
• Wirkung der Ozonung hängt abg g g
– von den Stoffeigenschaften (stoffspezifische Reaktivität)
– vom spezifischen Ozoneintrag
• Wirkung der Nachbehandlung (ZSF, BAK, LSF)
– Kaum Einfluss auf den Spurenstoffgehalt (Ausnahme: Benzotriazol)
V i d CSB K i 37 39 /L 25 /L– Verringerung der CSB‐Konzentration: 37‐39 mg/L 25 mg/L
– Ziele für Phosphorentfernung nicht beeinträchtigt
• Desinfektion• Desinfektion
– Einhaltung von 1000 MPN/100 mL für E.Coli nach Ozonung (> 0,6 mgO3/mg DOC) und Filtration möglich
• (aber: Spurenstoffentfernung nur bis Trockenwetterspitze und ggf. Beeinträchtigung des Ozonung durch Nitrit)
– UV‐Desinfektion nach Filtration oder Ozonung+Filtration erzielt deutlich geringere Ablaufwerte
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Spezieller Dank auch an:Spezieller Dank auch an:
Berliner WasserbetriebeMargit Preuss + Labor RuhlebenMargit Preuss + Labor RuhlebenSiegrid Neideck + Labor MünchehofeRayk Heyden + Labor JungfernheideLothar Wolln Jörn FrankensteinLothar Wollny, Jörn Frankenstein,……….
Studenten:Paul Lardon, Jan Schütz, Mathias Wilke, Martin Skaznik, Henriette Hartkopp, Flavie Prieux, Isha Basyal und Britta Wiedemann
Partner Gefördert von Partner
Bildung und Abbau von NDMA(TW G t 10 /L)(TW‐Grenzwert: 10 ng/L)