Modellierung der kompetitiven Adsorption von organischen Mikropollutanten auf Granulat-Aktivkohle in Festbett-Adsorbern zur fortschrittlichen Abwasserbehandlung

Die Adsorption von potenziell toxischen und persistierenden organischen Mikropollutanten (OMP) in Granulat-Aktivkohle (GAC) Festbett-Adsorbern hat sich in den letzten Jahren zunehmend als fortschrittlicher Abwasserbehandlungsprozess etabliert. Um ein tieferes Verständnis der relevanten Abbaumechanismen und Betriebsbedingungen zu erlangen, untersucht diese Arbeit einen Multisoluten-Modellansatz zur Vorhersage der Filterdurchbruchskurve (BTC) von OMP und gelöstem organischen Kohlenstoff basierend auf der Theorie der ideal adsorbierten Lösung in Kombination mit dem Tracermodell für kompetitive Adsorption und dem Modell der linearen Antriebskräfte für Oberflächen-Diffusion. Das Modell wurde mit Gleichgewichts- und kinetischen Batch-Experimenten kalibriert und basierte auf Betriebsdaten aus der Vollbetriebs- und Pilotierung der GAC-Filtration validiert. Die Modellvorhersagen waren solide für die OMP-Entfernung, die von Adsorptionsmechanismen dominiert wird (Benzotriazol, Carbamazepin), zeigten jedoch die Notwendigkeit, Biodegradationsprozesse insbesondere für Diclofenac einzubeziehen und die Rolle kurzer Kontaktzeiten im leerstehenden Bett sowie Desorptionsprozesse für die Modellperformance weiter zu untersuchen. Die Implementierung der Rückspülung des Filters zeigte einen zusätzlichen Effekt auf das Verhalten der Durchbruchskurve und verbesserte die Modellvorhersagen für den Vollbetriebs-GAC-Adsorber signifikant.