01. Juni 2021
Projektlaufzeit: 07.2018 - 06.2021
Projektstatus: laufend
Förderkennzeichen: W 201719
Am Projekt sind folgende Partner beteiligt:
Das Ziel von COL_EX war, die Wissenslücke im Bereich der Entfärbungsverfahren zu schließen. Die Ergebnisse sollen die Grundlagen für die Erarbeitung eines entsprechenden Merkblattes im DVGW-Regelwerk schaffen. Hierfür wurden in Kooperation mit fünf Unternehmen der Wasserversorgung Verfahren der Flockung/Eisenfällung, des Ionenaustauschs sowie der Oxidation (Kaliumpermanganat und Ozon) untersucht. Zur Flockung/Eisenfällung und Oxidation wurden an mehreren Wasserwerks-Standorten Praxisversuche durchgeführt und Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der jeweiligen Verfahren erfasst.
Die untersuchten Verfahren wurden mittels Labor- und teils mit kleintechnischen Versuchen an mehreren gefärbten norddeutschen Grundwässern untersucht. Schwerpunkte lagen dabei auf der Entfärbung beziehungsweise der Entfernung von gelöstem organischem Kohlenstoff (DOC), den Auswirkungen auf sonstige wasserqualitative Parameter sowie auf der einfachen Integration in die bestehende Grundwasseraufbereitung. Weitere Untersuchungen bezogen sich auf die Entstehung von Bromat bei der Ozonung sowie auf die Optimierung des Filterbetriebs bei Flockung und Kaliumpermanganat-Dosierung. Das CARIX-Verfahren wurde nicht kleintechnisch untersucht, jedoch wurde mittels vorhandener Literatur sowie Daten aus einem parallel laufenden Forschungsprojekt (SULEMAN) eine Abschätzung bezüglich des Betriebsverhaltens getroffen. Als nicht-technisches Vergleichskriterium wurden die Lebenszykluskosten der untersuchten Verfahren modelliert.
Oftmals weist Grundwasser eine Färbung durch organische Bestandteile auf. Diese ist auf regionale Einlagerungen von Torf- oder Braunkohlensanden in den Grundwasserleitern zurückzuführen und wird von Huminstoffen hervorgerufen. Die Färbung liegt teils über dem Grenzwert der Trinkwasserverordnung, ist in der Regel jedoch gesundheitlich unbedenklich. Beim Verbraucher sind die Verfärbungen des Trinkwassers trotzdem ein Grund zur Beschwerde – meist aus ästhetischer Sicht. Erhöhte Konzentrationen an Huminstoff sind im Trinkwasser aber auch deshalb unerwünscht, da sie den Anteil an gelöstem organischen Kohlenstoff (engl. DOC für Dissolved Organic Carbon) und den Aufwand der Wasseraufbereitung erhöhen. Grundwässer mit hohen Färbungswerten durch gelöste Huminstoffe enthalten zudem meist hohe Konzentrationen an Eisen und Mangan. Dadurch ergeben sich wiederum Probleme bei der Eisen- und Manganentfernung.
Im Projekt COL_EX wurden Verfahren untersucht, mit denen der unerwünschte Anteil an gelösten organischen Bestandteilen entfernt und so das Trinkwasser selektiv und kosteneffizient "entfärbt" werden kann. Dazu gehörten folgende Prozessabfolgen: Flockung-Filtration, Ozonung-Biofiltration, Kaliumpermanganat–Dosierung-Filtration und das Ionenaustauschverfahren CARIX. Auf Basis von Labor- und kleintechnischen Versuchen an drei Wasserwerks-Standorten sowie anhand von Literatur- und Expertenwissen wurde die Leistung ausgewählter Verfahren beschrieben und deren Kosten betrachtet.
Die im Projekt untersuchten Verfahren können alle unter geeigneten Randbedingungen zur Entfärbung und zur selektiven Entfernung von DOC-Anteilen eingesetzt werden. Kaliumpermanganat kann nur für eine moderate Entfärbung (20-40 %) eingesetzt werden, während die anderen Verfahren in vielen Grundwässern weitergehende Resultate ermöglichen. Eine Entfärbung von mehr als 70 % sowie eine DOC-Verringerung um mehr als 50 % sind mit den untersuchten Verfahren in der Regel nicht möglich. Das wichtigste Kriterium für die Verfahrensauswahl ist der Umfang der benötigten Entfärbung. Allerdings wird der Aufbereitungserfolg von einer Vielzahl von standort- und wasserspezifischen Rahmenbedingungen beeinflusst, die berücksichtigt werden müssen.
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