Arsenentfernung in der Wasseraufbereitung

Das giftige und krebserregende Halbmetall Arsen kommt sowohl aus natürlichen wie auch menschengemachten Gründen in unserer Umwelt vor. Die größte Gefahr geht von gelöstem Arsen in unserem Trinkwasser aus. Deshalb ist ein effektiver „Arsenfilter“ unerlässlich für eine sichere Trinkwasserversorgung.

Anfang der neunziger Jahre wurde durch neue Studien bekannt, dass Arsen außer seiner akuten Giftigkeit schon in sehr geringer Konzentration schädlich ist, nämlich durch seine krebsauslösende Wirkung. Deshalb wurde der Grenzwert für Arsen im Trinkwasser auf 10 µg/l abgesenkt. Zu dieser Zeit existierte keine einfache technische Lösung für kleine und mittlere Wasserwerke, die Arsen verlässlich entfernt, um den neuen Grenzwert einzuhalten. Aus diesem Grund wurde Anfang der neunziger Jahre das Adsorptionsgranulat GEH® entwickelt. Arsen liegt in Wasser typischerweise gelöst als Arsenat (AsV) oder Arsenit (AsIII) vor, weshalb ein herkömmliches Filtermaterial an seine Grenzen stößt. Folgende Verfahren sind prinzipiell zur Arsenentfernung geeignet:

Adsorption

Bei der Adsorption bindet Arsen an der Oberfläche eines festen Adsorptionsmittels, oder Adsorbens. Vor der Entwicklung eisenbasierter Adsorptionsmittel wurde vor allem granuliertes Aluminiumoxid („Activated Alumina“) zur Arsenentfernung genutzt. Aufgrund der geringeren Kapazität und der Gefährlichkeit von gelöstem Aluminium spielt dies in der Praxis heute keine Rolle mehr. Adsorbentien auf Eisenhydroxidbasis stellen den Stand der Technik in der Arsenentfernung zur Trinkwasserproduktion dar. Die größten Vorteile liegen in der einfachen und sicheren Betriebsweise von Adsorptionsfiltern und in der Entfernung von Arsen bis unter die Nachweisgrenze. Außerdem werden keine Abwasserströme oder kontaminierten Schlämme während des Betriebs erzeugt. Die Entfernung von Arsen mit granuliertem Eisenhydroxid erfolgt selektiv – somit bleibt die natürliche Zusammensetzung des Wassers unverändert. Sowohl Arsenat als auch Arsenit werden bei diesem Verfahren entfernt.

mehr über GEH erfahren

Pro

  • Einfache Anlagenausführung mit unkomplizierter Betriebsweise
  • Sehr große Kapazität dank hoher Selektivität für Arsen
  • Hohe Anlagenverfügbarkeit und niedriger Wartungsaufwand
  • Etablierte Technik, die an mehr als 2000 Standorten weltweit eingesetzt wird
  • Einfache Entsorgung ohne Schlammbehandlung

Contra

  • Standzeit abhängig von der Wassermatrix
  • Adsorbent musss in regelmäßigem Intervall ausgetauscht werden

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Ihr Ansprechpartner:

M.Sc. Simon Kellmann
Tel. +49 541 1220-09

info@geh-wasserchemie.de

Flockung/Filtration

Beim Flockungsverfahren werden üblicherweise Eisen- oder Aluminiumsalze verwendet. Diese werden im Rohwasser gefällt und abfiltriert. An die Oberfläche der filtrierbaren Flocken bindet das gelöste Arsen und wird somit aus dem Rohwasser entfernt. Je nach Höhe der Arsenkonzentration wird eine bestimmte Menge des Flockungsmittels benötigt. Diese muss durch regelmäßige Analysen bestimmt werden. Der abfiltrierte Schlamm muss weiterbehandelt werden und wird letzendlich nach den örtlich geltenden Vorschriften entsorgt, je nach Arsengehalt als Rest- oder Sondermüll. Durch den hohen technischen Aufwand ist dieses Verfahren vor allem für sehr große Aufbereitungsanlagen interessant.

Pro

  • Standardverfahren der Trinkwasseraufbereitung
  • Mehrere Verunreinigungen wie z.B. Trübung können parallel entfernt werden
  • Relativ niedrige Chemikalienkosten

Contra

  • Effizienz der Arsenentfernung abhängig von Dosierung des Flockungsmittels
  • Behandlung und Entsorgung arsenhaltiger Schlämme nötig
  • Hohe Investkosten
  • Komplexe Anlagentechnik, geschultes Personal notwendig
  • Nicht geeignet für kleine Anlagen

Ionenaustauscher

Ionenaustauscher können je nach Materialart Anionen oder Kationen aus dem Rohwasser entfernen und geben gleichzeitig andere Ionen gleicher Ladung an das Wasser ab. Solange Arsen als Arsenat im Wasser vorliegt, ist es geladen und kann prinzipiell von Ionenaustauschern entfernt werden, eine Entfernung von Arsenit ist hingegen nicht möglich. Die Selektivität für Arsenat ist allerdings gering, was zu relativ geringen Kapazitäten in der Praxis führt. Um eine praktikable Standzeit zu erreichen, müssen diese deswegen regeneriert werden. Dabei fallen toxische Regeneratlösungen an, welche weiter behandelt werden müssen. Dies führt dazu, dass Ionenaustauscher in der Praxis der Arsenentfernung keine Rolle spielen.

Pro

  • Parallele Entfernung anderer Ionen möglich
  • Ionenaustauscher sind in der Regel regenerierbar
  • Weisen oft hohe Reaktionskinetik auf

Contra

  • Niedrige Selektivität für Arsen --> hoher Einfluss anderer Ionen wie Sulfat
  • Keine Entfernung von Arsenit (As(III))
  • Häufige Regenerierzyklen aufgrund geringer Kapazität
  • Regeneration benötigt Chemikalien und produziert arsenhaltige Lösungen, welche weiter behandelt werden müssen
  • Hohe Materialkosten

Membranverfahren

Unter Ausnutzung hoher Drücke entfernen Membranverfahren Wasserinhaltsstoffe durch Größenausschluss sowie durch Wechselwirkungen mit dem Membranmaterial. Um Arsen sicher zu entfernen, wird die geringe Porengröße von Membranen der Nanofiltration oder Umkehrosmose benötigt. Hier wird Arsen zusammen mit anderen Wasserinhaltsstoffen, die die Membranen nicht passieren können, zurückgehalten und in einem Abwasserstrom abgeführt. Das Rohwasser wird bei diesem Prozess komplett bzw. teilentsalzt. Die hocharsenhaltigen Abwasserströme werden anschließend weiterbehandelt. Durch die nicht-selektive Entfernung wird außer dem Arsengehalt auch die sonstige Wasserzusammensetzung verändert, was je nach Wassernutzung gewollt oder nachteilig sein kann.

Pro

  • Etablierte Technologie in der Wasseraufbereitung
  • Kein selektives Verfahren, andere Verunreinigungen werden ebenfalls entfernt
  • Modulares Design, einfach skalierbar

Contra

  • Nicht selektiv, entfernt alle Wasserinhaltsstoffe --> Demineralisiertes Wasser
  • Üblicherweise Vorbehandlung erforderlich
  • Konzentratstrom muss weiterbehandelt werden
  • Hoher Energiebedarf
  • Aufwendige Anlagentechnik mit hohen Investkosten
  • Betrieb erfordert gesondert geschultes Personal

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Wasser jährlich mit GEH® aufbereitet
2400 kg
reines Arsen jährlich aus der Umwelt entfernt dank GEH®
200 t CO₂
in den letzten 5 Jahren bei der GEH®-Herstellung eingespart
33 %
höhere Energieeffizienz durch Optimierung bei der GEH®-Herstellung
58
Länder, in denen GEH® eingesetzt wird
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