Simulationsbasierte Optimierung der weitergehenden Abwasserreinigung mit Pulveraktivkohle

Abstract

Das Vorkommen von Spurenstoffen in Gewässern ist in den letzten Jahrzehnten zu einem wachsenden Anliegen geworden. Die weitergehende Abwasserreinigung, beispielsweise die Adsorption an Pulveraktivkohle (PAK), hat sich zunehmend auf die effiziente Elimination dieser Stoffe konzentriert, um deren Eintrag in die Gewässer zu minimieren. Dieser Beitrag präsentiert einen Modellierungsansatz zur Vorhersage der Adsorption von organischen Spurenstoffen an PAK in der weitergehenden Abwasserreinigung. Das Modell wurde durch Isothermen-Batch-Versuche kalibriert. Die Validierung mittels vollmaßstäblicher Messkampagnen zeigt erfolgreiche Modellvorhersagen für die Entfernung von Spurenstoffen (etwa 5 % Abweichung), obwohl die Entfernung von Diclofenac in der Adsorptionsstufe und in der gesamten Kläranlage um 15 bis 20 % unterschätzt wurde. Modelluntersuchungen zeigten, dass die Rückführung von Überschusskohle in die biologische Stufe die Entfernung von Spurenstoffen um bis zu 15 % verbessern kann. Die simulationsgestützte Untersuchung zeigte, dass bei Regenereignissen die Gesamteffizienz der Spurenstoffentfernung in der gesamten Kläranlage um etwa 50 % reduziert wurde. Tests verschiedener PAK-Dosierungsstrategien ergaben mögliche PAK-Einsparungen von 10 bis 15 % im Vergleich zur zulaufproportionalen Dosierung.