Simultane Entfernung von organischen Spurenstoffen und Phosphor aus kommunalem Abwasser unter Einsatz einer Adsorptions‑/Fällmittelsuspension

Abstract

In der vorliegenden Studie wurde die Wirksamkeit einer Adsorptions‑/Fällmittel-Prototypsuspension der Firma Donau Chemie AG zur simultanen Entfernung von Spurenstoffen und Phosphor aus kommunalem Abwasser untersucht. Die Suspension enthält Polyaluminiumchlorid zur Fällung von gelöstem Orthophosphat, Pulveraktivkohle (PAK) zur Adsorption von organischen Spurenstoffen sowie anorganische Stabilisatoren, die die Suspension der PAK unterstützen. Vergleichende Laborversuche mit herkömmlicher PAK und der Prototypsuspension mit einem PAK-Gehalt von 16,5 % wurden mittels zweier unabhängiger Methoden (Spurenstoffanalytik und In-vitro-Bioassays) bewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Suspension zu einer Verbesserung der Oberflächeneigenschaften der Aktivkohle führt und somit eine höhere Anzahl von bekannten und unbekannten Substanzen adsorbiert werden kann. Die Anwendbarkeit der Suspension wurde in drei verschiedenen Abwässern untersucht und ist vor allem vom Verhältnis zwischen gelöstem organischem Kohlenstoff (dissolved organic carbon – DOC) und Gesamtphosphor im Zulauf abhängig. Bei höheren DOC-Konzentrationen ist ein höherer Anteil an PAK in der Suspension notwendig, um eine massive Überdosierung des Fällmittels zu verhindern. Während des großtechnischen Versuchs, der auf einer kommunalen Kläranlage durchgeführt wurde, kam es zu einem Anstieg der prozentuellen Entfernung um mehr als 90 % für Carbamazepin, mehr als 50 % für Diclofenac und Metoprolol und um etwa 30 % für Benzotriazol. Bei einer konstanten Dosiermenge von 90 L d−1 wurde die auf Basis der Labortests erwartete Spurenstoffentfernung von mehr als 75 % für alle Stoffe erreicht. Der Prototyp zeigte sich als einfacher zu lagern und zu dosieren als herkömmliche PAK. Weiters kann die vorhandene Infrastruktur für die chemische Phosphorfällung für die organische Spurenstoffentfernung mitgenutzt werden.

The present study investigated the effectiveness of a prototype adsorption/precipitation agent suspension from Donau Chemie AG for the simultaneous removal of organic micropollutants and phosphorus from municipal wastewater. The suspension contains poly aluminum chloride for the precipitation of dissolved orthophosphate, powdered activated carbon (PAC) for the adsorption of organic trace substances, and inorganic stabilizers that support the suspension of the PAC. Comparative laboratory experiments with conventional PAC and the prototype suspension with a PAC content of 16.5% were evaluated by two independent methods (trace substance analysis and in vitro bioassays). The results showed that the suspension improves the surface properties of the activated carbon, and thus a higher number of known and unknown substances can be adsorbed. The applicability of the suspension was investigated in three different wastewaters and is mainly dependent on the ratio between dissolved organic carbon (dissolved organic carbon—DOC) and total phosphorus in the inflow. At higher DOC concentrations, a higher proportion of PAC in the suspension is necessary to prevent the over-dosing of the precipitation agent. During the large-scale test carried out on a municipal wastewater treatment plant, there was an increase in the percentage removal of more than 90% for carbamazepine, more than 50% for diclofenac and metoprolol, and about 30% for benzotriazole. At a constant dosing rate of 90 L d−1, the expected organic micropollutant removal of more than 75% for all substances was achieved based on laboratory tests. The prototype proved to be easier to store and dose than conventional PAC. Furthermore, the existing infrastructure for chemical phosphorus precipitation can also be used for organic micropollutant removal.