Arsenentfernung in der Wasseraufbereitung

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 zur Arsenentfernung 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.

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Beim Flockungsverfahren zur Arsenentfernung 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 zur Arsenentfernung benötigt. Diese muss durch regelmäßige Analysen bestimmt werden. Der abfiltrierte Schlamm muss weiterbehandelt werden und wird letztendlich 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.

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.

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 Arsenentfernung wird außer dem Arsengehalt auch die sonstige Wasserzusammensetzung verändert, was je nach Wassernutzung gewollt oder nachteilig sein kann.