Pestizide und persistente organische Schadstoffe
Das Problem der Pestizide in Oberflächen- oder Grundwässern ist von weltweiter Bedeutung. Pestizide sind Substanzen, die zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt werden, und der Begriff umfasst Insektizide, Herbizide, Biozide und Fungizide. Diese Substanzen können sich in Wasserorganismen und Sedimenten anreichern und eine Gefahr für unsere Gesundheit und die Umwelt darstellen.
Durch ihren weit verbreiteten Einsatz in der Landwirtschaft, wie z. B. zum Schutz von Feldfrüchten, zur Lagerung von Lebensmitteln und zur Unkrautbekämpfung, können Pestizide in die Gewässer gelangen. Dort können sie als solche oder als kleinere Moleküle, die durch ihren Abbau entstehen, sogenannte Metaboliten, vorkommen. Diese können in den Boden eindringen und schließlich in Oberflächengewässer und ins Grundwasser gelangen. Ihr Vorhandensein als Verunreinigungen in Wasser, das für den menschlichen Verzehr bestimmt ist, ist daher ein Problem.
Viele Pestizide und Herbizide gehören zu einer größeren Gruppe chemischer Schadstoffe, die als persistente organische Schadstoffe (POPs) bekannt sind. Dabei handelt es sich um organische Substanzen, die ebenfalls von globaler Bedeutung sind. Da sie in der Umwelt sehr persistent sind, da sie sich nur langsam abbauen, haben sie das Potenzial für den Ferntransport und gelangen in die Nahrungsketten. POPs sind außerdem lipophil, d. h. sie können sich in lebenden Organismen, insbesondere im Fettgewebe von Tieren und Menschen, bioakkumulieren. Sie stellen daher eine Gefahr für unsere Gesundheit und die Umwelt dar.
Trinkwasserverordnungen
Die am häufigsten vorkommenden POPs sind Organochlorpestizide, Industriechemikalien und unbeabsichtigte Nebenprodukte, die bei industriellen Prozessen entstehen. Die POPs-Verordnung der Europäischen Union mit dem Titel Verordnung (EU) 2019/1021 verbietet oder beschränkt die Herstellung und/oder Verwendung von POPs in den Mitgliedstaaten.
Mehrere zusätzliche Stoffe wurden nun in die Liste der persistenten organischen Schadstoffe aufgenommen. Dazu gehören krebserregende polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und bestimmte bromierte Flammschutzmittel sowie metallorganische Verbindungen wie Tributylzinn (TBT).
Die Wasserrahmenrichtlinie legt Umweltqualitätsnormen für Pestizide in Oberflächengewässern fest. Die Richtlinie legt Höchstwerte von 0,1 µg/l für jedes Pestizid und 0,5 µg/l für die Gesamtmenge der Pestizide fest. Die aktualisierte Trinkwasserrichtlinie (EU) 2020 (2020/2184) schützt die Qualität des Trinkwassers und ist Teil der Regulierung der Wasserversorgung und Abwasserentsorgung in der Europäischen Union.
Der europäische Green Deal zielt darauf ab, weitere Ziele zur Reduzierung des Einsatzes und der Risiken chemischer Pestizide um 50 % bis 2030 festzulegen.
Die ursprüngliche Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) 2000/60/EG schuf einen Rahmen für die EU-Wasserpolitik. Die Grundwasserrichtlinie (GWR) 2006/118/EG bot einen Rahmen für den Schutz des Grundwassers vor Verschmutzung. Die Richtlinie 2008/105/EG legte die Umweltqualitätsnormen für Wasser fest. Diese wurden alle im Jahr 2022 geändert, um neue Standards für eine Reihe von chemischen Stoffen von Belang festzulegen, um die chemische Verschmutzung des Wassers zu bekämpfen.
Die Anhänge zu diesem Vorschlag enthalten weitere Einzelheiten zu den spezifischen Stoffen, die Anlass zur Besorgnis geben.
Entfernung von Pestiziden und POPs mit Aktivkohle
Aktivkohle (auch bekannt als Aktivkohle) ist eines der wirksamsten Mittel zur Entfernung einer Vielzahl organischer Verunreinigungen aus Wasser, das für den menschlichen Verzehr bestimmt ist. Insbesondere ist sie sehr wirksam bei der Entfernung von Pestiziden und persistenten organischen Schadstoffen.
Seit ihrer ersten Anwendung vor über 50 Jahren zur Trinkwasseraufbereitung hat sich granulierte Aktivkohle als eine allgemein anerkannte Lösung für ihre nachgewiesene Wirksamkeit sowohl bei historischen Schadstoffen als auch bei neuen Herausforderungen wie PFAS, Chlorothalonil und vielen anderen POP etabliert.
Darüber hinaus kann die in den Wasserwerken installierte granulierte Aktivkohle durch thermische Reaktivierung recycelt werden. Die reaktivierte Kohle kann dann an die Wasserwerke zurückgegeben werden, von denen sie gesammelt wurde, und für mehrere weitere Jahre wiederverwendet werden.
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Welche Pestizide und POPs können mit Aktivkohle entfernt werden?
Aktivkohle, vor allem in granulierter oder pulverförmiger Form, hat eine ausgezeichnete Adsorptionskapazität für eine breite Palette von hochpersistenten, giftigen Chemikalien und organischen Mikroschadstoffen im Trinkwasser. Einige dieser Schadstoffe, die mit der Aktivkohletechnologie wirksam entfernt werden, sind in den folgenden Tabellen aufgeführt:
| 2,4-D (2,4-Dichlorphenoxyessigsäure) | Cypermethrin | Isodrin |
| Acetamiprid | DDT (Dichlor-diphenyl-trichlorethan) | Isoproturon |
| Acetochlor | Deethylatrazin (DEA) | Lindan |
| Aclonifen | Desisopropylatrazin (DEDIA) | Linuron |
| Alachlor | Dichlorvos | Malathion |
| Aldrin | Deltamethrin | MCPA (2-Methyl-4-chlorphenoxyessigsäure) |
| Algizide | Demeton-O | Mecoprop (MCPP) |
| Aminomethylphosphonsäure (AMPA) | Diazinon | Metaboliten |
| Atrazin | 3,4-Dichloranilin | Metaldehyd |
| Azinphos-ethyl | 1,4-Dichlorbenzol | Metolachlor |
| Benzotriazol | 2,4-Dichlorphenol | Metazachlor ESA & OXA |
| Bentazon | 1,3-Dichlorpropen | Methiocarb |
| Bifenox | Dicofil | Monuron |
| Biphenyl | Dieldrin | Mirex |
| Bifenthrin | Dikegulac (Diprogulicsäure) | Nicosulfuron |
| Bromacil | Dimethoat | N-Nitrosodimethylamin (NDMA) |
| Carbendazim | Dinitro-ortho-cresol (DNOC) | Ozonabbauprodukte |
| Carbofuran | Dinoseb | Parathion |
| Chlordan | Diuron | Pendimethalin |
| Chloridazon & Metaboliten | Endokrine Disruptoren (EDC) | Permethrin |
| Chlorfenvinphos | Endosulfan | Picloram |
| Chlorpyrifos | Endrin | Propyzamid |
| Cyclodiene | Esfenvalerat | Propazin |
| Chlormequat | Ethofumesat | Quinoxyfen |
| Chlorothalonil | Flufenacet | Simazin |
| Chlortoluen | Glyphosat | Terbutryn |
| Chlortoluron | Heptachlor & Epoxid | Thiacloprid |
| Clopyralid | Hexachlorbenzol | Thiamethoxam |
| Clothianidin | Hexachlorbutadien | Toxaphen |
| Cyanazin | Hexachlorcyclohexane | Triclopyr |
| Cyazofamid | Imazapyr | Triclosan |
| Cybutryn | Imidacloprid | Trifluralin |
Granulierte Aktivkohle (GAC) wird auch häufig zur Entfernung von halogenierten Kohlenwasserstoffen aus dem Grundwasser eingesetzt, da diese aufgrund ihrer Flüchtigkeit normalerweise nicht in Oberflächengewässern vorkommen. Sie sind schwer biologisch abbaubar und verbleiben lange Zeit im Grundwasser. Die Entfernungseffizienz von GAC für chlorierte Kohlenwasserstoffe hängt von der Molekülgröße, der Polarität und der Anzahl der Chloratome ab.
Einige der vielen anderen synthetischen organischen Chemikalien, Kohlenwasserstoff-Schadstoffe und nicht biologisch abbaubaren Verbindungen, die mit der Aktivkohletechnologie entfernt werden, sind in den folgenden Tabellen aufgeführt:
| Acrylamid | 1,2-Dichlorethan | PFAS (Per- und Polyfluoralkylsubstanzen |
| Alkane | 1,1-Dichlorethylen | PFOS (Perfluoroctansulfonat) |
| Anilin | Dichlormethan (Methylenchlorid DCM) | PFOA (Perfluoroctanoat) |
| Anthracen & Benzoanthracen | Di chlorpropan | PFBS (Perfluorbutansulfonsäure) |
| Aromatische Verbindungen | Diethylhexylphthalat DEHP | PFHxS (Perfluorhexansulfonat) |
| BDEs (Bromdiphenylether) | Diethylphthalat | Phenole |
| Benzol | Dioxine | Polychlorierte Biphenyle (PCB) |
| Benzoperylen | Fluoranthen & Benzofluoroanthen | Polychlorierte Dibenzo-p-dioxine |
| Benzopyren | Geosmin | Polychlorierte Dibenzofurane |
| Benzotriazol | Hexabromobiphenyl | Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) |
| BPA (Bisphenol A) | Hexabromcyclododecan (HBCDD) | Tetrachlorethan |
| Tetrachlorkohlenstoff – (Tetrachlormethan) | Indenopyren | Tetrachlorethylen (Tetrachlorethen/PCE & perc) |
| Chlorbenzol | 2-Methylisoborneol (MIB) | Tetrachlormethan |
| Chloralkane | Naphthalin | Toluol |
| Chlorcresol | Nonylphenol (NP) | Tributylzinn (TBT) |
| Bis(2-chlorethyl)ether | Octylphenol | Trichlorbenzole |
| Chloroform (Trichlormethan TCM) | Pentachlorbenzol | Trichlorethylen (Trichlorethen TCE) |
| 4-Chlor-2-nitrotoluol | Pentachlorphenol | Vinylchlorid (Chlorethen) |
| Chrysene |
Wie kann Chemviron helfen?
Die wirksamste Kohle für die Wasseraufbereitung kann von mehreren Faktoren abhängen. Dazu gehören die Art der zu entfernenden Schadstoffe, ihre Konzentrationsbereiche, der erforderliche Endbehandlungsgrad und der gesamte Behandlungsablauf.
Labortests Aktivkohle Reaktivierung
Leistungsbewertung zur Sicherstellung der effektivsten Lösung
Da jede Wasserquelle unterschiedliche Kombinationen von Schadstoffen enthalten kann, kann es sinnvoll sein, zunächst eine Laboruntersuchung an einer repräsentativen Wasserprobe durchzuführen. Ziel einer solchen Untersuchung wäre es, die wahrscheinliche Leistung der Kohle zu beurteilen und so die am besten geeignete technische Lösung in Betracht zu ziehen. Unser technisches Team kann Sie bei einer ersten Bewertung der Wasseraufbereitung aufgrund unserer weltweiten Erfahrung von mehr als 70 Jahren in der Trinkwasseraufbereitung unterstützen.
Isothermentests zur Bewertung der Entfernung von organischen Stoffen aus Flüssigkeiten mit Aktivkohle sind schnell, aber oft effektiver, um verschiedene Kohlen zu vergleichen als definitive Leistungsergebnisse. Pilotversuche sind viel effektiver, um den wahrscheinlichen Kohleverbrauch anzuzeigen. Sie können jedoch zeitaufwendig sein, aber Chemviron kann Sie mit unseren Pilotanlagen unterstützen und beraten, zu denen auch unsere Reihe kleinerer mobiler Kohlefilter gehört.
Alternativ wurde der Accelerated Column Test (ACT) von unserem Unternehmen als eine verbesserte Technik entwickelt, die die Geschwindigkeit eines Isothermentests mit der Genauigkeit einer Pilotkolonne kombiniert. Der ACT ist ein Labormaßstabsverfahren, das ein System im Originalmaßstab simuliert, um Durchbruchstestdaten für die Entfernung organischer Verunreinigungen in Wasser zu liefern, jedoch in einer viel kürzeren Zeit.
Der ACT kann auf alle Arten von Wasser angewendet werden, und da Chemviron diese Tests seit weit über vierzig Jahren durchführt, verfügen wir über eine umfangreiche Referenzbibliothek.
FILTRASORB®Aktivkohlen für hohe Leistung
FILTRASORB®-Kohlen sind die am weitesten verbreiteten Aktivkohlen in Granulatform für die Trinkwasseraufbereitung. Dies ist in erster Linie auf ihre ausgezeichnete Adsorptionskapazität, die nachgewiesene Lebensdauer und die hohe Beständigkeit für mehrere Reaktivierungszyklen zurückzuführen.
FILTRASORB®-Aktivkohlen sind re-agglomerierte Aktivkohlen. Sie werden aus ausgewählten Sorten von bituminöser Kohle in einem zweistufigen Verfahren hergestellt, bei dem das Produkt vor der Dampfaktivierung agglomeriert wird. Diese Agglomerationsstufe sorgt für eine verbesserte Kinetik, die die Adsorptionskapazität im Vergleich zu einem einstufigen, direkt aktivierten Produkt, das auf dem Papier ähnliche Spezifikationen aufweisen kann, deutlich erhöhen kann.
Der Re-Agglomerationsprozess erzeugt eine Porenstruktur innerhalb der FILTRASORB®-Kohlen, die besonders effektiv für die Entfernung von Spurenverunreinigungen im Trinkwasser ist. Diese Kohlen haben eine ausgezeichnete Leistung bei einer Vielzahl von Pestiziden und PFAS gezeigt.
Aufgrund ihrer hohen Adsorptionskapazität und der hohen Anzahl an Transportporen ist die FILTRASORB®-Aktivkohle in Granulatform ein Maßstab für das Abfangen der neuen Generationen von Mikroschadstoffen. Mit unserer großen Erfahrung auf diesem Gebiet kann Chemviron Sie bei der Auswahl der geeigneten Kohlen für Ihre spezifische Anwendung beraten.
Recycling von verbrauchter Kohle und mobile Kohlefilter für Nachhaltigkeit und Kosteneinsparung
Sobald die installierte Aktivkohle in Granulatform, die in Wasserwerken installiert wurde, weniger wirksam ist, kann sie durch thermische Reaktivierung recycelt werden. Die reaktivierte Kohle kann dann an das Wasserwerk zurückgegeben werden, von dem sie gesammelt wurde, und für mehrere weitere Jahre wieder in Betrieb genommen werden. Die thermische Reaktivierung umfasst die Behandlung der verbrauchten Kohle in einem Hochtemperatur-Ofen unter einer kontrollierten Atmosphäre, in der 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 erfüllt, Abfall zu minimieren und CO2-Emissionen zu reduzieren.
Wenn die Behandlungsanwendung für Grundwasser, temporäre oder Spitzenbehandlung 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 als auch zum und vom Standort transportiert werden können, ohne dass ein Kohleaustausch vor Ort erforderlich ist. Chemviron verfügt über eine Reihe von Einheiten unterschiedlicher Größe und Kapazität für die Wasseraufbereitung. Darüber hinaus kann die verbrauchte Kohle in dem mobilen Kohlefilter einfach zu unserem Reaktivierungszentrum zurückgebracht werden, um durch Reaktivierung für die Wiederverwendung recycelt zu werden.
Wenn Sie technische Unterstützung bei der Bewertung des vorgeschlagenen Verfahrens, Hilfe bei der Auswahl der Aktivkohle, unserem Reaktivierungsservice, unserem mobilen Kohlefilterservice oder einfach nur weitere Beratung bei Ihrer Aktivkohle-Designlösung benötigen, kontaktieren Sie uns bitte – kontaktieren Sie unser technisches Team.