Natürliche organische Stoffe
Natürliche organische Stoffe (NOM), auch bekannt als Hintergrund-organische Stoffe (BOM), sind organische Stoffe, die in allen Süßwasserquellen vorhanden sind. Die meisten natürlichen organischen Stoffe stammen aus dem Zerfall von Vegetation, Tierleben, Bakterien und Algen, die in Bäche, Flüsse, Seen und Aquifere gelangen.
NOMs bestehen aus vielen verschiedenen Humin- und Fulvosäuren, von denen nur ein kleiner Prozentsatz identifiziert werden kann. Da sie typischerweise nicht einzeln identifiziert werden können, werden sie oft als Gruppe auf verschiedene Weisen gemessen. Dazu gehören der gesamte organische Kohlenstoff (TOC), der gelöste organische Kohlenstoff (DOC), die UV-Adsorption bei 254 nm (UV254) und die Oxidierbarkeit oder der Permanganatwert.
Die Zusammensetzung von NOM variiert erheblich je nach Geografie und Geologie der Wasserquelle. Insbesondere Grundwässer weisen aufgrund ihrer natürlichen Reinigung geringe Konzentrationen an organischen Stoffen auf, typischerweise weniger als 2 mg/l, gemessen als DOC. Oberflächenwässer hingegen haben im Allgemeinen höhere und variablere Konzentrationen an organischen Stoffen mit einem typischen DOC von 4 mg/l.
Entfernung natürlicher organischer Stoffe
Die NOM wird oft als „Hintergrund“ bezeichnet, wenn es um die Entfernung spezifischer Verbindungen mit Aktivkohle geht. Dies liegt daran, dass der organische Hintergrundspiegel mit den spezifischen Verunreinigungen um die verfügbaren Adsorptionsstellen auf der Aktivkohle konkurriert.
Die meisten natürlichen organischen Stoffe werden in der Regel während der Koagulations-, Flockungs- und Filtrationsstufen des Wasseraufbereitungsprozesses vor der Chlorierung entfernt. Der Gehalt an natürlichen organischen Stoffen kann auch die Effizienz des Trinkwasserwerksbetriebs und die Qualität des aufbereiteten Wassers beeinflussen.
Aktivkohle wird häufig als zusätzliches Mittel eingesetzt, um gelöste organische Stoffe abzufangen, die während der Koagulationsphase der Verarbeitung entgehen könnten. Diese werden üblicherweise in einem Primär- oder Grobfilter mit groben Aktivkohlebetten verwendet, um einen Druckabfall zu vermeiden.
Natürliche organische Stoffe müssen aus mehreren Gründen im Trinkwasser effektiv reduziert werden:
- NOM ist im Allgemeinen die Quelle für ungenießbare Geschmacks- und Geruchsstoffe, die im Trinkwasser vorkommen – siehe folgenden Abschnitt
- Die Farbe im Trinkwasser setzt sich aus einer Vielzahl unterschiedlicher Moleküle zusammen, oft mit sehr hohem Molekulargewicht, die in verschiedenen Wässern variieren. NOM kann für die Gelb- oder Braunfärbung des Wassers verantwortlich sein.
- NOM kann ein Substrat für Bakterien und Pilze sein, das das mikrobielle Wachstum in einem Wasserverteilungssystem fördert.
- Es ist wichtig, Huminstoffe vor der Chlorierung zu entfernen, da NOM auch mit Chlor reagiert und unerwünschte toxische Desinfektionsnebenprodukte wie Trihalogenmethane (THM) bildet.
Die aktualisierte Trinkwasserrichtlinie (EU) 2020 (2020/2184) schützt die Qualität des Trinkwassers und ist Teil der Regulierung der Wasserversorgung und -sanitärversorgung in der Europäischen Union.
Geschmacks- und Geruchsentfernung
Geschmack und Geruch im Wasser sind auf das Vorhandensein sehr geringer Konzentrationen hauptsächlich natürlicher Verbindungen zurückzuführen, die oft im Nanogramm pro Liter (ng/l) Bereich liegen. Es ist daher oft sehr schwierig zu bestimmen, welche spezifischen Moleküle für den jeweiligen Geschmack und Geruch verantwortlich sind. Die bekanntesten natürlichen Verbindungen sind Geosmin und 2-Methylisoborneol.
Da die geschmacks- und geruchsbildenden Verbindungen schwer zu analysieren sind, kann eine Verdünnungszahl verwendet werden. Dies ist die Anzahl der Male, die eine Wasserprobe mit geruchs- und geschmacksfreiem Wasser verdünnt werden muss, bis Geschmack und Geruch nicht mehr nachweisbar sind.
Häufige Ursachen für Geschmacks- und Geruchsprobleme können Blaualgen und Aktinomyzeten sein. Dies ist eine komplexe Gruppe fakultativ anaerober Bakterien, die im Boden vorkommen und Terpenoide und Pyrazine bilden können, die oft mit Fehlaromen im Trinkwasser in Verbindung gebracht werden. Signifikante Algenblüten und schaumbildende Blaualgen oder Cyanobakterien können jedoch Algengifte wie Microcystin freisetzen. Diese können für Menschen und Tiere besonders schädlich sein, wenn sie mit algenhaltigem Wasser in Kontakt kommen oder es trinken.
Entfernung von Geschmack, Geruch und organischen Stoffen mittels Aktivkohle
Der ursprüngliche Einsatz von Aktivkohle in vielen Wasseraufbereitungsanlagen diente hauptsächlich der Geschmacks- und Geruchsentfernung.
Bei kurzfristigen oder periodischen (saisonalen) Geschmacks- und Geruchsproblemen ist pulverförmige Aktivkohle wirksam, wenn sie dem Wasser zugesetzt, gemischt und durch Dekantieren oder Filtration entfernt wird. Wenn das Problem anhält, werden in der Regel Granulat-Aktivkohlebetten mit relativ kurzen Kontaktzeiten installiert. Auch organische Moleküle mit Kohlenstoff-Schwefel-Bindungen riechen und schmecken oft schlecht; diese werden oft bevorzugt an Aktivkohle adsorbiert.
Aktivkohle ist bis zu einem gewissen Grad wirksam bei der Reduzierung der Wasserfarbe, aber ihre Leistung kann von Wasser zu Wasser und je nach Art der Farbe erheblich variieren. Testarbeiten werden in dieser Anwendung normalerweise empfohlen, um die Leistung zu bestimmen.
Granulierte Aktivkohle ist seit ihrer ersten Anwendung vor über 50 Jahren eine der anerkanntesten Lösungen zur Entfernung einer Vielzahl organischer Verunreinigungen aus Trinkwasser. Als sich die granulierte Aktivkohle als nachweislich effizient bei der Entfernung organischer Verunreinigungen erwies, wurden die Kontaktzeiten für ihre weitere Anwendung zur THM-, Pestizid-, POPs- und nun auch PFAS-Entfernung verlängert.
Welche organischen Stoffe können mit Aktivkohle entfernt werden?
Aktivkohle, hauptsächlich in Granulat- oder Pulverform, besitzt daher eine ausgezeichnete Adsorptionskapazität zur Entfernung einer Vielzahl organischer Verbindungen im Trinkwasser. Einige dieser Substanzen, die mit Aktivkohle-Technologie effektiv entfernt werden können, sind in den folgenden Tabellen aufgeführt:
| Algengifte | Huminsäure | Pestizide |
| Farbe | 2-Methylisoborneol (MIB) | Geschmack |
| Desinfektionsnebenprodukte (DPBs) | Microcystin | Terpenoide |
| Fulvosäure | Natürliche organische Stoffe (NOM) | Gesamter organischer Kohlenstoff (TOC) |
| Geosmin | Geruch |
Informationen zu Pestiziden, POPs und der Entfernung chlorierter organischer Stoffe finden Sie in unserem Artikel.
Informationen zur Entfernung von Desinfektionsnebenprodukten oder THM finden Sie in unserem Artikel.
Informationen zur Entfernung von PFAS-Pestiziden finden Sie in unserem Artikel.
Wie kann Chemviron helfen?
Jede Wasserquelle ist einzigartig und enthält oft verschiedene Arten von Geschmacks- und Geruchsverbindungen. Es ist daher manchmal angebracht, einen Labortest an einer repräsentativen Wasserprobe durchzuführen, um die wahrscheinliche Wirksamkeit des Aktivkohleeinsatzes zu verstehen.
Die effektivste zu verwendende Kohle kann von der Art der organischen Verunreinigung, der Konzentration und den gesamten Behandlungsschritten abhängen. Chemviron unterstützt unsere bestehenden und potenziellen Kunden in ganz Europa mit den effizientesten Methoden zur Verwendung von Aktivkohle.
Leistungsbewertung zur Auswahl der effektivsten Lösung
Isothermentests zur Bewertung der Entfernung von organischen Stoffen mittels Aktivkohle können verwendet werden, um den wahrscheinlichen TOC-Ablauf und damit die wahrscheinliche Wirksamkeit von GAC zu bestimmen. Bench-Scale- oder Pilotversuche vor Ort werden immer als wesentlich effektiver angesehen, um den wahrscheinlichen Kohleverbrauch anzuzeigen. Chemviron kann Unterstützung und Beratung mit unseren Pilotanlagen anbieten, zu denen auch unsere kleineren mobilen Kohlefilter gehören.
Darüber hinaus verfügt Chemviron über eine umfangreiche Referenzbibliothek mit Leistungsdaten, um eine geeignete technische Lösung zu finden.
Vorgeschlagene Aktivkohlen für effektive Leistung
Chemviron bietet eine breite Palette von pulverförmigen und granulierten Aktivkohlen für diese Anwendungen an. Die PULSORB®-Pulveraktivkohlen sowie unsere CARBSORB®- und FILTRASORB®-Granulataktivkohlen werden seit vielen Jahren zur Entfernung von geschmacks- und geruchsbildenden Verbindungen eingesetzt.
FILTRASORB®-Kohlen sind insbesondere die am häufigsten verwendeten granulierten Aktivkohlen für die Trinkwasseraufbereitung. Dies liegt hauptsächlich an ihrer ausgezeichneten Adsorptionskapazität, ihrer bewährten Leistungsdauer und ihrer hohen Haltbarkeit für mehrere Reaktivierungszyklen. FILTRASORB®-Aktivkohlen werden aus ausgewählten Steinkohlesorten durch einen zweistufigen Prozess hergestellt, der das Produkt vor der Dampfaktivierung re-agglomeriert.
Mit unserer langjährigen Erfahrung in diesem Bereich kann Chemviron Sie beraten, welche Kohlen für Ihre spezifische Anwendung geeignet sind und wie deren effektiver Einsatz gewährleistet werden kann. Dies umfasst auch praktische Unterstützung vor Ort, beispielsweise beim Rückspülen, das erforderlich ist, um einen gleichmäßigen Durchfluss durch das Bett zu gewährleisten.
Recycling von verbrauchter Kohle und mobile Kohlefilter für Nachhaltigkeit und Kosteneinsparungen
Granulierte Aktivkohle, die in Wasserwerken installiert wurde, kann durch thermische Reaktivierung recycelt werden. Die reaktivierte Kohle kann dann an das Wasserwerk, aus dem sie entnommen wurde, zurückgegeben und für mehrere weitere Jahre wiederverwendet werden. Die thermische Reaktivierung beinhaltet die Behandlung der verbrauchten Kohle in einem Hochtemperaturofen, wo die unerwünschten organischen Stoffe auf der Kohle thermisch zerstört werden. Das Recycling von Aktivkohle durch thermische Reaktivierung ist eine nachhaltige und umweltfreundliche Technologie, die alle unsere Ziele zur Minimierung von Abfall und zur Reduzierung von CO2-Emissionen erfüllt.
Wenn die Anwendung für Grundwasser, eine temporäre oder Spitzenbehandlung erforderlich ist, sollten Sie die Verwendung von mobilen Kohlefiltern in Betracht ziehen, die zur Miete erhältlich sind. Dies sind Aktivkohlefilter, die vor Ort sowohl als Wasserreinigungsbehälter verwendet und dann ohne Kohleaustausch vor Ort zum und vom Standort transportiert werden können.
Chemviron verfügt über eine Reihe von Einheiten unterschiedlicher Größen und Kapazitäten, einschließlich kleinerer mobiler Kohlefilter, die als Pilotanlagen eingesetzt werden können. Wenn ein mobiler Kohlefilter verwendet wird, kann die verbrauchte Kohle im mobilen Kohlefilter problemlos zur Aufbereitung in unser Reaktivierungszentrum zurückgebracht werden.
Wenn Sie technische Unterstützung bei der Bewertung der vorgeschlagenen Behandlung, Hilfe bei der Auswahl der Aktivkohle, unserem Reaktivierungsservice, der Nutzung unseres mobilen Kohlefilterservices oder einfach nur weitere Beratung benötigen, kontaktieren Sie uns bitte – kontaktieren Sie unser technisches Team.