Aktivkohlen auf Rohstoffbasis Steinkohle und auf Rohstoffbasis Kokosnussschalen können in Wasserwerken aufgrund der unterschiedlichen Adsorptionseigenschaften nicht einfach gegeneinander ausgetauscht werden. Eine Umstellung von steinkohlebasierter Aktivkohle auf kokosnussschalenbasierte Aktivkohle wird bei den Wasserwerken der Wuppertaler WSW Energie & Wasser AG durch eine Änderung des Aktivkohlemanagements in Zusammenhang mit der thermischen Reaktivierung erreicht. Der Umstellungsprozess wird vom TZW begleitet.
Beim Einsatz von Aktivkohle im Wasserwerk gelten die Aktivkohlen auf Rohstoffbasis Steinkohle als die „Allrounder“ und weisen insbesondere bei der Spurenstoffentfernung aus Oberflächenwässern und Uferfiltraten gegenüber kokosnussschalenbasierten Aktivkohlen deutlich höhere Adsorptionskapazitäten auf. Aus diesem Grund sind Aktivkohlen auf Steinkohlebasis (SK) bei den WSW Energie & Wasser AG aus Wuppertal seit Jahrzehnten in Festbettadsorbern im Einsatz. Bei einer Erschöpfung der Adsorptionskapazität werden die beladenen SK-Aktivkohlen einer thermischen Reaktivierung unterzogen und als Reaktivate erneut eingesetzt. Die Aktivkohleverluste bei dem Reaktivierungsvorgang in Höhe von ca. 15 Prozent wurden bislang durch Frischkohle auf Rohstoffbasis SK ersetzt.
Bei Einsatz von SK-Aktivkohlen im Wasserwerk ist bei der Inbetriebnahme der Adsorber nach der Neubefüllung ein Metall-Leaching zu beobachten. In den Talsperrenwasserwerken der WSW Energie & Wasser AG wurden bei der Inbetriebnahme von Aktivkohlefiltern neben Arsen und Antimon erhöhte Aluminiumkonzentrationen bis 0,3 mg/l nachgewiesen. Lieferengpässe bei Aktivkohlen auf SK-Basis im Jahr 2022 führten weiterhin zu den Überlegungen, auch für das Uferfiltratwerk Benrath Alternativen für die Aktivkohlen auf Rohstoffbasis SK in Betracht zu ziehen.
Aus diesen Gründen wurden Wege gesucht, wie der Aktivkohleeinsatz sowohl in den Talsperrenwasserwerken als auch dem Uferfiltratwerk optimiert werden könnte. Im Jahr 2019 begannen die WSW Energie & Wasser AG gemeinsam mit dem TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Möglichkeiten für einen optimierten Aktivkohleeinsatz zu entwickeln. Zusammen wurden zu Beginn zunächst verschiedene Ideen erarbeitet und diese in Voruntersuchungen geprüft, ehe sie großtechnisch umgesetzt wurden. Dabei war ein wesentliches Ergebnis von Filterversuchen, dass herkömmliche Aktivkohlen auf Rohstoffbasis Kokosnussschalen (CC) zwar die SK-Aktivkohlen nicht ersetzen können, jedoch hochaktivierte CC-Aktivkohlen oder CC-Reaktivate mit SK-Reaktivaten vergleichbare Adsorptionseigenschaften aufweisen.
Eine Umstellung von Aktivkohlen mit Rohstoffbasis Steinkohle auf Aktivkohlen mit Rohstoffbasis Kokosnussschalen kann folglich in Wasserwerken dadurch erreicht werden, wenn die nach der Reaktivierung erforderliche Ergänzung des Abbrandverlustes durch Frischkohle auf Rohstoffbasis Kokosnussschalen erfolgt. Betriebliche Nachteile in der Mischung von Aktivkohlen auf Steinkohle- und auf Kokosnussschalenbasis wurden im Rahmen der Untersuchungen nicht beobachtet und sind auch aufgrund vergleichbarer Härte und Schüttdichte dieser Aktivkohletypen nicht zu erwarten. Durch dieses bereits in den Talsperrenwasserwerken Dabringhausen und Herbringhausen der WSW Energie & Wasser AG praktizierte Aktivkohlemanagement wird die vollständige Umstellung von Aktivkohle auf Rohstoffbasis Steinkohle auf Aktivkohle mit Rohstoffbasis Kokosnusssschalen erst nach ca. sechs bis sieben Reaktivierungszyklen erreicht sein. Durch die intensiven Voruntersuchungen und die vergleichende Betrachtung großtechnischer Adsorber vor und nach der Umstellung auf die Ergänzung von Kokosnussschalen-Aktivkohlen hat die WSW Energie & Wasser Wuppertal die beste Optimierungsmöglichkeit für den Aktivkohleeinsatz in den Talsperrenwasserwerken gefunden.
Der Text ist ein Auszug aus einem Artikel, der in der DVGW energie wasser praxis 10/2023 erschienen ist. Den vollständigen Text können Sie hier (pdf-Datei) nachlesen.
In der Serie PRAXIS: RELEVANT stellt das TZW Beispiele für erfolgreiche Projekte vor, die gemeinsam mit Wasserversorgungsunternehmen umgesetzt wurden.
