Xylem: Innovative Oxidation gegen algenbedingte Wasserprobleme

Die AOP-Technologie gilt als die neuste Best Practice bei der Wasseraufbereitung. Sie ist vor allem für Versorgungsunternehmen interessant, bei denen die Qualität ihrer Wasserquelle durch Algen beeinträchtigt wird, die schlechtschmeckende oder übelriechende Verbindungen bilden.

Anderson Regional Joint Water System (ARJWS), ein Trinkwasserlieferant für 14 Wasserversorgungsunternehmen in Upstate South Carolina, stand kürzlich aufgrund von Geschmacks- und Geruchsproblemen des von ihm behandelten Trinkwassers im Kreuzfeuer der Öffentlichkeit.

ARJWS erhielt zahlreiche Beschwerden aufgrund von übelriechendem, schlechtschmeckendem Wasser, nachdem seit 2013 in der Rohwasserquelle, dem See Lake Hartwell, wiederholt Probleme durch Algenwachstum aufgetreten waren. Blaualgen, oder Cyanobakterien, produzierten die nicht-giftigen Verbindungen Geosmin und 2-Methylisoborneol (MIB), die der Grund für den muffigen Geschmack des Trinkwassers sind.

Kein Erfolg bei der Behandlung des Sees mit Algiziden

ARJWS versuchte, den See mit verschiedenen Verfahren wie Algiziden auf Kupfer- oder Wasserstoffperoxidbasis zu behandeln. Der Einsatz von Aktivkohle und Chlordioxid in der Kläranlage, um die störenden Verbindungen zu absorbieren und oxidieren, brachte aufgrund der hohen Konzentration der durch Algen erzeugten Verbindungen ebenfalls nicht den gewünschten Erfolg. Und 2014 kam es im Lake Hartwell sogar zu einer noch stärkeren Algenblüte und somit zu weiteren Problemen für ARJWS.

Nachdem sich gezeigt hatte, dass diese Methoden keinen Erfolg brachten, wies ARJWS seinen technischen Berater Goodwyn, Mills and Cawood (GMC) an, die Möglichkeit einer Modernisierung des Klärsystems zu untersuchen, um jahreszeitlich bedingte Geruchs- und Geschmacksprobleme zu eliminieren, Verfärbungen aufgrund von natürlich vorkommendem Eisen und Mangan zu entfernen und die Anlage gegenüber durch Algen erzeugten Verbindungen und anderen Verunreinigungen von zunehmender Wichtigkeit (CECs) widerstandsfähiger zu machen.

Xylems innovative Oxidationsbehandlungsmethode

Durch seinen Repräsentanten Premier Water leitete Xylem Inc. 2016 eine Zusammenarbeit mit GMC ein, um in einem mehrere Phasen umfassenden Prozess die effektivste Behandlung im Hinblick auf die Ziele, Lebenszykluskosten und Betriebskosten zu ermitteln. Xylem führte auf Grundlage der Art der Verunreinigungen eine Behandelbarkeitsstudie durch, in der Ozon und zwei weitere, innovative Oxidationsprozesse – Ozon/Wasserstoffperoxid sowie Ozon/UV-Licht untersucht wurden.

Die Ergebnisse der Studie ergaben, dass Ozon allein bei den meisten Betriebsbedingungen ausreicht und über den Bewertungszeitraum von 20 Jahren die geringsten Lebenszykluskosten generiert. Eine genaue Analyse der Anreicherung von Ozon mit Wasserstoffperoxid zeigte jedoch, dass sich bei einer nur geringen Erhöhung der Lebenszykluskosten die Ausgaben für ARJWS durch den Einsatz eines kleineren Ozonkontaktorbeckens reduzieren würden. Außerdem zeigte sich, dass Ozon AOP die alles in allem die sinnvollste Option war, da sie betriebliche Flexibilität und – falls erforderlich – eine zusätzliche AOP-Barriere bietet.

Xylems Expertise bei Wasseraufbereitungslösungen, das Engagement von Xylems Wedeco Team und dessen Fähigkeit, den von ARJWS im Frühjahr 2018 vorgegebenen, strengen Zeitplan zu erfüllen, machte Xylem zu einem ausgezeichneten Partner für das Projekt. Xylem lieferte nicht nur das komplette System, sondern stellte auch im Zuge des Herstellungsprozesses der Ausrüstung die Optimierung der Modernisierungsmaßnahmen der Anlage sicher.

Ozon AOP System eliminiert 99,9 Prozent der durch Algen erzeugten Verbindungen

In den ersten sechs Monaten nach der Inbetriebnahme sanken die MIB- und Geosimkonzentrationen im Lake Hartwell deutlich unter die Werte der Vorjahre, lagen jedoch weiterhin über der Wahrnehmungsschwelle des Menschen. Zu Beginn der Algenblütensaison eliminierte das Ozon AOP System 99,9 Prozent des anfallenden MIB/Geosim, was zu nicht nachweisbaren Mengen im gereinigten Wasser führte. Durch die verbesserte Entfernung von Eisen und Mangan ist das Wasser jetzt durchgängig klar.

Die Wirksamkeit des Voroxidationsprozesses bringt beträchtliche betriebliche Effizienz für die Klärung und das Xylem Leopold Filterworx System. Außerdem konnten die Trihalomethankonzentrationen (THME) durch die Ozonbehandlung und den geringeren Einsatz von Chlor um mehr als 50 Prozent reduziert werden.

Die durchschnittlichen Entfernungsraten von organisch gebundenem Kohlenstoff (TOC) haben sich von 35–40 Prozent auf 60–65 Prozent erhöht, was die organischen Verbindungen im geklärten Wasser weiter verringert und zudem die Menge der anfallenden Desinfektionsnebenprodukte (DPB) reduziert.

Versorgungsunternehmen spart jährlich $500.000 bei Verbrauchsgütern

Seit keine Aktivkohle (PAC) mehr verwendet wird, spart die Kläranlage jährlich mehr als $500.000 bei Verbrauchsgütern sowie viele Betriebs- und Wartungsstunden.

„Als wir noch Aktivkohle verwendeten, lagen wir immer über unserem Jahresbudget von $125.000 für die Entfernung von Feststoffen aus unseren Schönungsteichen, was sich auch auf die verfügbare Kapazität in den Teichen auswirkte“, erklärt Jennifer Barrington, System-Ingenieurin bei ARJWS. „Mit den gleichen finanziellen Mitteln kann die Anlage jetzt fast doppelt so viel der jährlich anfallenden Feststoffe entfernen.“

Die Vorbehandlung mit Chlor, um den Filter sauberer zu halten, ist nicht länger erforderlich, was den Verbrauch von Chlor um 50 Prozent gesenkt hat. Dies führt zu jährlichen Einsparungen von ca. $40.000 bis $50.000 und zu einer erwarteten, deutlichen Verlängerung der Gesamtlebensdauer des Chlorsystems.

Laut Scott Willett, dem Geschäftsführer von ARJWS, hat sich seit Inbetriebnahme der neuen Anlage kein einziger der 200.000 Kunden mehr über die Wasserqualität beschwert.