Institut für Siedlungswasserwirtschaft
der RWTH Aachen

Biologisch aktivierte Aktivkohlefiltration auf der Kläranlage Paderborn (BAC Paderborn)

In den letzten Jahren wurden verstärkt Untersuchungen auf nationaler und internationaler Ebene zum Vorkommen von organischen Spurenstoffen im kommunalen Abwasser und über dessen Verhalten im Prozess der biologischen Abwasserreinigung durchgeführt. Als weitergehende Verfahrensstufen auf kommunalen Kläranlagen wurden dabei besonders die Ozonung sowie die Aktivkohleadsorption untersucht.

Die biologisch aktivierte Aktivkohlefiltration (BAK) ist in der kommunalen Abwasserbehandlung ein neuartiger verfahrenstechnischer Ansatz. Dabei werden eine Ozonung und eine Filtration mittels granulierter Aktivkohle (GAK) in Reihe geschaltet. Wesentliches Merkmal dieses Verfahrens ist die vorherige oxidative Aufspaltung großer Moleküle und somit die Verhinderung der oberflächigen Adsorption großer Moleküle sowie die Etablierung eines Biofilms in der GAK-Schüttung. Durch den Biofilm besteht die Möglichkeit des biologischen Abbaus von adsorptiv gebundenen Substanzen. Die biologische Aktivierung erfolgt durch die Vorozonung des Abwassers. Erste Ergebnisse im halbtechnischen Maßstab zeigen, dass durch eine Vorozonung eine Verbesserung des Adsorptionsprozesses und somit eine deutliche Verlängerung der Standzeit des Aktivkohlefilters erreicht werden kann.

Im Rahmen des Projekts soll daher auf der Kläranlage Paderborn das BAK-Verfahren im großtechnischen Maßstab getestet werden. Hierzu wird eine bestehende Filterzelle zur BAK-Filtration umgerüstet, indem das zufließende Abwasser durch eine Vorozonung vorbehandelt wird und anschließend über eine Aktivkohleschüttung filtriert wird. Um zudem die verschiedenen Verfahren zur Spurenstoffelimination bewerten zu können, werden auch die reine Ozonung und eine GAK-Filtration separat untersucht. Primäre Zielsetzung des Untersuchungs- und Förderumfanges ist ein umfassender Vergleich der bereits untersuchten Verfahren Ozonung und GAK-Filtration mit der beschriebenen BAK-Filtration und die Ermittlung der Vorzugsvariante für den Fall einer großtechnischen Umsetzung auf der KA Paderborn.

Das Untersuchungsvorhaben gliedert sich in zwei Projektphasen. Zur ersten Phase gehören die Identifizierung der Leitsubstanzen und der relevanten Indirekteinleiter sowie die Grundlagenermittlung und Planung der Versuchsanlage. Für die Substanz- und Parameterauswahl wird zunächst ein Kläranlagenscreening durchgeführt, bei dem die jeweils relevanten Substanzen identifiziert werden. Aus diesem Substanzpool werden projektspezifische Leitsubstanzen definiert. Daraufhin werden die großtechnischen Versuchsanlagen dimensioniert und errichtet.

Die zweite Projektphase beinhaltet die Versuchsdurchführung der drei Verfahrenstechniken (Ozonung, GAK-Filtration, BAK-Filtration) und den Betrieb der großtechnischen Anlagen. Dabei werden sowohl energetische und betriebliche Aspekte als auch die Kostenstruktur betrachtet. Nach Abschluss des Vorhabens werden die drei Verfahren hinsichtlich ihrer Wirksamkeit, Praxistauglichkeit und Wirtschaftlichkeit bewertet. Die rechnerische Auslegung der 4. Reinigungsstufe in Paderborn wird auf Basis der der gewonnenen Erkenntnisse vorgenommen.

Informationen zum Forschungsvorhaben

Fördermittelgeber
Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes NRW
Laufzeit
Seit Februar 2016
Projektbearbeiter
Julian Firk M.Sc.
Dipl.-Ing. Frank Benstöm
Projektpartner
Stadtentwässerungsbetrieb Paderborn
DAHLEM Beratende Ingenieure GmbH & Co. KG
Projektdatenblatt zum Forschungsvorhaben "BAC"