WASSERAUFBEREITUNG

Mikroschadstoffe an Aktivkohle binden

Industrielles Abwasser aufbereiten

Kühlmittel, Wärmeträger, Dampf, Rohstoff, Lösungsmittel, Waschwasser - die Anwendungsmöglichkeiten von Wasser in der Industrie sind so vielfältig wie unsere Industrie selbst. Laut Statistischem Bundesamt verbrauchten Betriebe im Jahr 2019 (ohne die Betriebe der öffentlichen Wasserversorgung) insgesamt 15,3 Milliarden Kubikmeter Frischwasser. Der mit Abstand größte Teil wird für die Kühlung von Produktions- & Stromerzeugungsanlagen eingesetzt (84,7 Prozent). 

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Da der größte Teil vom Kühlwasser entweder im Kreislauf gefahren wird oder aber nicht verschmutzt wieder der Natur zugeführt werden kann, bedarf es hier abschließend meist keiner gesonderten Reinigung als Abwasser. Lediglich in wasserarmen Gewässern ist zu beachten, dass die Temperatur der Gewässer, in die das Wasser abgeleitet wird, nicht unzulässig erhöht wird.

Der nächstgrößere Anteil von Wasser in der Wirtschaft fließt nach Statistischem Bundesamt in Produktions- und sonstige Zwecke (10,7 Prozent). Sofern das Wasser nicht in die Produkte eingeht (gesondert 1,4 Prozent), fällt dieses Wasser früher oder später als industrielles Abwasser an. Hier wird zwischen Indirekt- und Direkteinleitern unterschieden.

 

Indirekteinleitung

Als Indirekteinleiter werden Industrie- und Gewerbebetriebe, aber auch die meisten Privathaushalte verstanden, die Abwasser über ein öffentliches oder privates Kanalisationsnetz einer kommunalen oder privaten Kläranlage zuführen, bevor es dann wieder dem Wasserkreislauf zugeführt wird. 

Bei Indirekteinleitung ist zu beachten, dass lediglich die Stoffe, die von der entsprechenden Kläranlage nicht oder nicht ausreichend, entfernt werden können, vorher mittels Vorbehandlung entfernt werden müssen. Da die Ausstattung und Fähigkeit zum Abbau unterschiedlicher Stoffe sich in den einzelnen kommunalen Kläranlagen unterscheiden, sind die Anforderungen an das einzuleitende Wasser in den entsprechenden Entwässerungssatzungen der Städte und Gemeinden geregelt. 

 

Direkteinleitung

Bei der Direkteinleitung wird das Abwasser direkt vor Ort aufbereitet und in ein Gewässer eingeleitet. Die Mindestanforderungen an das Wasser sind hier sowohl für kommunale Kläranlagen als auch für industrielle Abwasserbehandlungsanlagen in der Abwasserverordnung (AbwV) des Bundes geregelt. Es wird nicht regional, sondern nach sogenannten Abwasserherkunftsbereichen beziehungsweise Branchen unterschieden. 

Ergänzt wird die AbwV je nach örtlichen Gegebenheiten durch die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL). Die WRRL unterscheidet wieder regional, da diese auf europäischer Ebene anstrebt bis 2027 alle Flüsse, Seen, Grundwasser und Küstengewässer in einen „guten Zustand“ zu überführen.

Abwasseraufbereitung in der Industrie

Grundsätzlich stehen der Industrie die gleichen Verfahren zur Abwasserreinigung zur Verfügung wie den kommunalen Kläranlagen. Der Vorteil in der Industrie ist, dass man hier sehr zielgerichtet agieren kann, da meistens die Zielsubstanzen bekannt sind und die Zusammensetzung des Abwassers nicht so stark schwankt oder variiert wie im kommunalen Abwasser. Ist das Abwasser beispielsweise ölhaltig, agiert man mittels Fettabscheider. Gelangen durch Produktionsprozesse Sand, Späne oder ähnliche Feststoffe ins Abwasser, filtriert man das Abwasser. Aber auch eine vollständige oder teilweise biologische Stufe ist möglich. So lassen sich Kohlenstoff, Phosphor & Stickstoff biologisch abbauen. Einige Substanzen, wie Phosphor, können aber auch chemisch durch Fällung aus dem Wasser abgetrennt werden. 

In einer Kläranlage finden die Abbauprozesse unter optimalen Bedingungen statt und sind identisch mit den Prozessen, die in der Natur langsamer selbstständig ablaufen. Substanzen, die durch diese Verfahren nicht oder nicht ausreichend entfernt werden können, stellen ein Problem dar. Bioakkumulation und Persistenz führen zu einer Anreicherung toxischer Stoffe in Gewässern und der Natur. Das kann früher oder später dazu führen, dass Trinkwasserquellen verunreinigt werden. Daher sollen diese Substanzen besser nicht in die Umwelt und den Wasserkreislauf gelangen. Bei diesen Substanzen wird auch von Spurenstoffen oder Mikroschadstoffen gesprochen. Zu diesen zählen unter anderem: Arzneimittelrückstände, organische Chlorverbindungen, Desinfektionsmittel, Korrosionsschutzmittel, Pflanzenschutzmittel, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs), Weichmacher und andere schwer abbaubare Verbindungen. 

Werden diese Substanzen genauer betrachtet, wird schnell klar, dass einige davon aus industriellen Prozessen nicht wegzudenken sind. Eine mögliche Lösung, um diese Mikroschadstoffe aus dem Abwasserstrom zu entfernen, ist die Adsorption an Aktivkohle. Dabei stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung.

Adsorption an Pulveraktivkohle (PAK)

Das Abwasser wird in einen Kontaktreaktor eingeleitet, in den die Pulveraktivkohle zudosiert wird. Im Kontaktreaktor findet eine intensive Vermischung der Aktivkohle mit dem Abwasser statt. Bei diesem Prozess adsorbieren die Mikroschadstoffe an die Aktivkohle und können im Anschluss gemeinsam mit der Aktivkohle aus dem Abwasserstrom entfernt werden. Die Pulveraktivkohle kann, zum aktuellen Zeitpunkt, nach der Anwendung nicht wieder aufbereitet werden und wird entsorgt. 

 

Adsorption an granulierter Aktivkohle (GAK)

Hierbei fließt der Abwasserstrom durch einen Filter, der mit einer Aktivkohleschüttung ausgestattet ist. Während das Abwasser die Aktivkohleschüttung durchströmt, adsorbieren die Mikroschadstoffe an der Aktivkohle und das Abwasser tritt gereinigt aus dem Filter (Adsorber) aus. Wenn die Kapazität der Aktivkohle erschöpft ist, kann bei der Arbeit mit GAK-Filtern entweder die Aktivkohlefüllung ausgetauscht werden, oder der gesamte Adsorber. 

In vielen Fällen lässt sich im Anschluss die verwendete granulierte Aktivkohle wieder aufbereiten und kann so der Wertschöpfungskette wieder zugeführt werden. Bei diesem Prozess, Reaktivierung genannt, werden die Mikroschadstoffe durch hohe Temperatur von der Aktivkohle desorbiert und die Poren der Aktivkohle werden erneut frei für einen neuen beziehungsweise für einen weiteren Einsatz geöffnet. Dies erhöht die Lebensdauer der eingesetzten Aktivkohle und reduziert so den CO2-Fußabdruck.

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