Untersuchung und Bewertung weitergehender Oxidationsverfahren zum Abbau organischer Substanzen in Abwasser:
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Aachen
Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen e.V.
2016
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242 |
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GEWÄSSERSCHUTZ • WASSER • ABWASSER
242
ULF PEDRO SCHULZE-HENNINGS
UNTERSUCHUNG UND BEWERTUNG
WEITERGEHENDER OXIDATIONSVERFAHREN
ZUM ABBAU ORGANISCHER SUBSTANZEN
IN ABWASSER
HERAUSGEBER
Professor Dr -Ing J Pinnekamp
INSTITUT FÜR SIEDLUNGSWASSERWIRTSCHAFT
DER RHEIN -WESTF TECHN HOCHSCHULE AACHEN
AACHEN 2016
VERTRIEB: GESELLSCHAFT ZUR FÖRDERUNG DER SIEDLUNGSWASSERWIRTSCHAFT
AN DER RWTH AACHEN EV, 52056 AACHEN
Inhaltsverzeichnis i
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis iii
Tabellenverzeichnis v
Abkürzungsverzeichnis vii
1 Einleitung und Zielsetzung 1
2 Organische Spurenstoffe 3
2 1 Spurenstoffe in der aquatischen Umwelt 3
211 Definition und Auswahl der untersuchten Stoffe 3
212 Auswirkungen von Spurenstoffen 6
213 Maßnahmen zur Vermeidung des Eintrags von Spurenstoffen in die
aquatische Umwelt 6
2 2 Spurenstoffe in kommunalen Kläranlagen 8
221 Mechanische und biologische Stufe 8
222 Adsorptionsstufe 9
223 Ozonungsstufe 12
3 Weitergehende Oxidationsverfahren 15
3 1 Allgemeine Grundlagen 15
311 Eigenschaften von Hydroxylradikalen 15
312 Reaktionsmechanismen 16
313 Bildung bedenklicher Transformationsprodukte 22
314 Keimreduzierende Wirkung 24
315 Einflussfaktoren auf Reaktionen mit Hydroxylradikalen 27
316 Energiebedarf 31
3 2 Grundlagen der untersuchten Verfahren 32
321 Peroxon-Verfahren (O3/H2O2) 32
322 Photolyse von Wasserstoffperoxid (UV/H2O2) 40
323 Photolyse von Ozon (UV/O3) 51
324 Vergleich der untersuchten Verfahren 55
4 Material und Methoden 58
4 1 Analytik 58
411 Chemisch-physikalische Parameter 58
412 Einzelstoffe 59
413 Wirkungsbezogene und hygienische Parameter 59
4 2 Versuchsaufbau und -durchführung der Laborversuche 61
421 Aufbau und Charakterisierung des Laborreaktors 61
422 Probenahme und Versuchsdurchführung 63
4 3 Versuchsaufbau und -durchführung der Pilotversuche 64
431 Einbindung der Versuchsanlage in den Kläranlagenbetrieb 64
432 Aufbau der Versuchsanlage 67
Inhaltsverzeichnis
433 Charakterisierung der Versuchsanlage 70
434 Versuchsdurchführung 72
4 4 Auswertungsmethoden für die betrachteten Spurenstoffe 73
441 Zusammenführung der Daten der Pilotversuche 73
442 Modellerstellung 74
443 Optimierung 76
5 Ergebnisse und Diskussion 79
5 1 Eintrag von Ozon, Wasserstoffperoxid und UV-Strahlung 79
511 Konzentrationen von gelöstem Ozon und Wasserstoffperoxid 79
512 Einfluss der Absorbanz 81
5 2 Auswirkungen auf konventionelle Abwasserparameter 87
521 Einfluss auf den chemischen und biochemischen Sauerstoffgehalt 87
522 Einfluss auf den organischen Kohlenstoff 89
523 Einfluss auf Nährstoffe und suspendierte Stoffe 93
5 3 Einfluss auf die betrachteten organischen Spurenstoffe 96
531 Primärumsatz durch Ozon, UV-Strahlung oder Wasserstoffperoxid 96
532 Primärumsatz durch das Peroxon-Verfahren (O3/H2O2) 98
533 Primärumsatz durch die Photolyse von Wasserstoffperoxid (UV/H2O2) 105
534 Primärumsatz durch die Photolyse von Ozon (UV/O3) 112
5 4 Versuche inklusive Anthrazitfilter als Nachbehandlung 118
541 Betriebsweise und Einfluss auf die betrachteten Spurenstoffe 118
542 Einfluss auf hygienische Parameter 121
543 Einfluss auf (öko-)toxikologische Parameter 124
6 Vergleichende Betrachtungen und Empfehlungen 126
6 1 Wirksamkeit und Auslegungsgrößen 126
6 2 Energetische Betrachtung 130
6 3 Wirtschaftliche Betrachtung 132
6 4 Abschließende Bewertung 136
7 Zusammenfassung 143
Literaturverzeichnis 147
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