Absenkung des Arsengehaltes aus Trinkwasser mittels Ultrafiltration

Containeranlage zur Wasseraufbereitung kombiniert Membranverfahren mit dem Fällungsprozess

Speziell die Arsenentfernung mittels Ultrafiltration stellt gegenüber klassischen Verfahren wie der Fällung mit anschließender Mehrschichtfiltration, Ionenaustauscher oder Adsorption eine weitgehend neue Technik dar, so dass hierzu bislang nur wenige praxisrelevante Erfahrungen vorliegen

Dipl.-Ing. (FH) Jochen Peschel, Vertriebsleiter
Die Ultrafiltration gehört in Deutschland seit einigen Jahren zu den anerkannten Aufbereitungsverfahren zur Keim- und Trübungsentfernung. Bundesweit sind inzwischen über 130 kommunale UF-Anlagen realisiert, die unabhängig vom Rohwasser eine erstklassige Trinkwasserqualität gewährleisten. Bislang wurde das Verfahren der Ultrafiltration vorrangig zur Entkeimung und Trübungsentfernung eingesetzt. Aber auch andere Anwendungen werden erfolgreich praktiziert. Eine sehr junge Applikation ist die Entfernung von fünfwertigem Arsen. Dieses wird hierbei durch Zugabe von Eisensalz (FeCl3) gefällt, um das partikuläre Fällungsprodukt auf der Membran sicher zurückzuhalten. Die bisher realisierten Referenzen erwiesen eine hohe Verfügbarkeit auch nach mehrmonatigem Betrieb. Speziell die Arsenentfernung mittels Ultrafiltration stellt gegenüber klassischen Verfahren wie der Fällung mit anschließender Mehrschichtfiltration, Ionenaustauscher oder Adsorption eine weitgehend neue Technik dar, so dass hierzu bislang nur wenige praxisrelevante Erfahrungen vorliegen

1. AUFGABENSTELLUNG
Zur Sicherstellung der Wasserversorgung einer Gemeinde während des Umbaus des Wasserwerkes wurde der Wasserspezialist FWS Filter- und Wassertechnik mit der Lieferung einer Ultrafiltrationsanlage in Containerbauweise für einen Durchsatz von ca. 20 m³/h an Trinkwasser beauftragt, Abb.2. Für solche Zwecke hat sich das Unternehmen einen Mietpool an standardisierten Ultrafiltrationscontainern mit Durchsatzleistungen von 5 – 50 m³/h angelegt. Neben der Entfernung von Trübstoffen und Bakterien wurde die Anforderung gestellt, auch Arsen mit Konzentrationen bis ca. 15 µg/l aus dem Trinkwasser soweit zu entfernen, dass der zulässige Grenzwert von 10 µg/l deutlich unterschritten wird. Nachfolgend werden die Erfahrungen und Ergebnisse aus dem mehrmonatigen Betrieb der Ultrafiltrationsanlage (UF-Anlage) vorgestellt.

2. AUFBAU UND FUNKTION DER ANLAGE
Eingesetzt werden standardisierte Ultrafiltrationsanlagen der Baureihen FWS-UF 200 bis 600, schematisch dargestellt in Abb.4. Zunächst wird das Wasser in einem Vorlagebehälter gesammelt und zur Abscheidung von Grobstoffen über einen automatisch rückspülbaren Vorfilter mit 200 µm Lochweite gepumpt. Die Entfernung von Trübstoffen, Bakterien und Arsen erfolgt mit zwei bis zwölf Ultrafiltrationsmodulen des Typs dizzer 5000 plus mit jeweils 50 m² Membranfläche. Herzstück der Module sind hierbei Multibore-Membranen, deren hohe Haltbarkeit und Zuverlässigkeit bereits in über 50 Anlagen dauergeprüft wurde.

Die Arsenentfernung erfolgt durch eine Inline-Fällung auf der Membranoberfläche. Als Fällungsmittel wird Eisen-(III)-chlorid eingesetzt, das über eine Membrandosierpumpe in den Anlagenzulauf dosiert wird. Die der Fällung zugrunde liegenden Reaktionsmechanismen sind in Abb.3 vereinfacht dargestellt: Auf die vorgeschaltete Oxidation von dreiwertigem Arsenit zu fünfwertigem Arsenat konnte im vorliegenden Fall verzichtet werden, da bereits hauptsächlich Arsen(V) im Wasser vorliegt. Im pH-Bereich 6 – 8 bildet das Arsenat mit Eisen(oxid)hydroxid einen vergleichsweise stabilen Eisen-Arsenat-Komplex, der auf der Membran mit einer max. Porenweite von 20 nm sicher zurückgehalten wird.

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