Die Schumacher Kläranlagen GmbH betreibt im Auftrag der Stadt Rahden die Kläranlage zur Behandlung des kommunalen Abwassers bereits seit mehr als 30 Jahren. Seit einem Jahr wird zusätzlich auch eine GAK-Anlage als 4. Reinigungsstufe betrieben.
Die Kläranlage Rahden ist für 21.000 EW bemessen. Es handelt sich um eine aerob stabilisierende Anlage mit den üblichen Einrichtungen zur mechanischen, biologischen und chemischen Abwasserreinigung.
Als 4. Reinigungsstufe wurde eine (quasi)-kontinuierlich gespülte Aktivkohlefilteranlage realisiert. In acht Zellen, die in zwei getrennten Straßen angeordnet sind, befinden sich zirka 50 Mg granulierte Aktivkohle. Die GAK-Anlage wird mit einem Teilstrom (max. 50 l/s) des aus den Nachklärbecken abfließenden Abwassers beschickt.
Seitens der Genehmigungsbehörde wurde eine einzuhaltende Mindesteliminationsrate von im Mittel 80 % für eine Gruppe von Spurstoffen festgelegt. Maßgeblich ist hier die Konzentrations-differenz zwischen dem Zulauf zur biologischen Stufe und dem Ablauf in den Vorfluter.
Während des ersten Betriebsjahres haben wir uns sehr intensiv mit der Aktivkohle beschäftigt, da ein Austausch mit erheblichen Kosten verbunden sein wird. Wann und zu welchem Zeitpunkt muss die Aktivkohle ausgetauscht werden.
Lässt sich der Zeitpunkt anhand kontinuierlich messbarer Parameter bestimmen oder kann der Betreiber der Anlage nur auf die Mindesteliminationsrate von 80 % zurückgreifen?
Gerade die Ursachenermittlung von sich sprunghaft ändernden Eliminationsraten einzelner Spurenstoffe war eine Herausforderung. Dieser Sachverhalt veranlasste uns frühzeitig, den Austausch der Aktivkohle (kostenintensiv mit zirka 1.500 bis 2.500 €/Mg) ins Auge zu fassen.
Zunächst beabsichtigten wir, Kriterien für die Wahl des Zeitpunktes zu identifizieren, die für eine vorausschauende Betrachtung herangezogen werden könnten.
Dazu haben wir mit mehreren Kohlelieferanten durchweg konstruktive Gespräche geführt. In diesen Gesprächen wurde von den Lieferanten deutlich kommuniziert, dass der Geschäftsbereich „Behandlung bzw. Reinigung kommunaler Abwässer“ eine kommerzielle Nische darstellt. Die Umsätze in diesem Bereich sind aktuell noch verschwindend gering. Gerade deshalb fehlen hier noch Erfahrungswerte.
Wir sind nach den Gesprächen und Auswertungen u.a. zu folgenden Schlussfolgerungen gekommen:
Eliminationsrate / AK-Beladung:
Theoretische Beladung aus klassischen Isothermen-Berechnung nicht anwendbar;
theoretische max. Beladung vor Durchbruch nicht relevant;
für Einzelstoffe stark schwankend; keine Vorausschau möglich.
Online-Messung des spektralen Absorptionskoeffizienten (SAK) m Zulauf -und Ablauf der GAK-Anlage:
Messgrößenbereich (einstelliger mg-Bereich) weit oberhalb der Spurenstoffkonzentration;
aufgrund der Online-Verfügbarkeit ggf. als Indikator geeignet.
Kontrollmessung der Kohle auf Spurenstoffe:
Labortechnisch zumindest unüblich; Beladung stellt keinen stationären bzw. linearen Vorgang dar (biologische Aktivität, Rücklösung etc.); keine Vorausschau möglich.
Bettvolumina:
Literatur-/ bzw. Praxisangaben über die erreichbaren Mengen an gereinigtem Wasser (ausgedrückt als Vielfaches des Filterbettvolumens),
Angaben variieren stark (Austausch nach 10.000 – 30.000 BV) nach
- Art der Feststoffentfernung (Intervall-Rückspülung vs. quasi kontinuierlicher Kohlereinigung)
- der biologischen Aktivität
- sich ändernder Wassermatrix etc.,
die fortlaufende Datenauswertung bleibt abzuwarten
Jodzahl/ Probereaktivierungen:
Die entsprechenden Herstellerangaben für Frischkohlen liegen in der Regel bei > 900;
Als untere Reaktivierbarkeits-Grenze für eine beladene Kohle wurde uns ein Zirka-Richtwert in Höhe von 600 mitgeteilt.
Messungen vor und nach Probeaktivierungen haben in unserem Fall Werte von 700 bzw. >900 ergeben. Damit besteht aktuell kein Handlungsbedarf.
Laufende Datenauswertung / Korrelationstabellen:
Werden zwingend weiterverfolgt.
Die Eliminationsleistung einer GAK-Anlage wird nicht nur durch die Qualität der Aktivkohle bestimmt. Weitere Einflüsse ergeben sich im Praxisbetrieb auch aus Feststoffen im Zulauf zur GAK-Anlage, dem Anlagenbetrieb in hydraulischen Schwachlastzeiten oder sich sprunghaft ändernden Zulaufzusammensetzungen.
Autor: Dieter Nowak
