Ansätze zur Optimierung der Aktivkohlefilterstufe im Wasserwerk Hosterwitz
Research output: Types of thesis › Master thesis
Contributors
Abstract
Aktivkohlefilter werden in der Trinkwasseraufbereitung als adsorptive Barriere zur Reduktion gelöster organischer Wasserinhaltsstoffe und organischer Spurenstoffe eingesetzt. Für den Betrieb solcher Filter ist die Bewertung der Filterlaufzeit von zentraler Bedeutung, da sie sowohl die Aufbereitungssicherheit als auch den wirtschaftlichen Einsatz der Aktivkohle beeinflusst. Ziel dieser Arbeit war es, das Leistungsverhalten der Aktivkohlefilter im Wasserwerk Dresden-Hosterwitz anhand betrieblicher und laboranalytischer Daten zu bewerten und daraus Ansätze für eine datenbasierte Optimierung der Laufzeitbewertung abzuleiten.
Grundlage der Untersuchung bildeten Labor- und Betriebsdaten aus dem Zeitraum 2020 bis 2026. Ausgewertet wurden insbesondere die organischen Summenparameter DOC, SAK254 und SAK436 sowie daraus abgeleitete Konzentrationsverhältnisse in Abhängigkeit der Bettvolumina. Ergänzend wurden Prozessleitsystemdaten, Einfahrphasen, materialbezogene Kennwerte der eingesetzten Aktivkohlen sowie Messdaten einer Multispektrometersonde betrachtet. Die Bewertung erfolgte deskriptiv anhand von Medianen, Interquartilsbereichen und zyklusbezogenen Auswertungen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Zulaufbedingungen zu den Aktivkohlefiltern im Untersuchungszeitraum vergleichsweise stabil waren. Im Regelbetrieb nahm die Rückhaltewirkung der Filter mit zunehmenden Bettvolumina kontinuierlich ab. Für den DOC zeigte sich eine deutliche Annäherung der Ablaufkonzentrationen an das Zulaufniveau, während der SAK254 auch bei höheren Bettvolumina niedrigere Konzentrationsverhältnisse aufwies. Der SAK436 zeigte aufgrund niedriger Konzentrationen und häufiger Nähe zur Bestimmungsgrenze (BG) kein belastbares Durchbruchsmuster. Die Einfahrphasen stellten einen gesonderten Betriebszustand dar und waren vor allem durch mikrobiologische Auffälligkeiten sowie teilweise erhöhte Mangankonzentrationen geprägt.
Aus den Ergebnissen ergibt sich, dass die Filterlaufzeit nicht belastbar über einen festen Bettvolumen-Grenzwert bewertet werden kann. Stattdessen ist eine trendbasierte Betrachtung der Einzelfilterleistung erforderlich, die DOC und SAK254 als zentrale Summenparameter nutzt und durch materialbezogene Kennwerte wie Iodzahl und Nitrobenzolzahl ergänzt wird. Eine Laufzeitverlängerung erscheint fachlich nur im Rahmen eines kontrollierten Betriebsversuchs vertretbar, bei dem Einzelfilterqualität, Mischwasserqualität, Materialzustand und betriebliche Randbedingungen gemeinsam bewertet werden.
Die Arbeit zeigt, dass eine datenbasierte und mehrstufige Bewertung der Aktivkohlefilterleistung eine geeignete Grundlage für die Weiterentwicklung des Monitorings und der Laufzeitführung im Wasserwerk Dresden-Hosterwitz darstellt.
Grundlage der Untersuchung bildeten Labor- und Betriebsdaten aus dem Zeitraum 2020 bis 2026. Ausgewertet wurden insbesondere die organischen Summenparameter DOC, SAK254 und SAK436 sowie daraus abgeleitete Konzentrationsverhältnisse in Abhängigkeit der Bettvolumina. Ergänzend wurden Prozessleitsystemdaten, Einfahrphasen, materialbezogene Kennwerte der eingesetzten Aktivkohlen sowie Messdaten einer Multispektrometersonde betrachtet. Die Bewertung erfolgte deskriptiv anhand von Medianen, Interquartilsbereichen und zyklusbezogenen Auswertungen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Zulaufbedingungen zu den Aktivkohlefiltern im Untersuchungszeitraum vergleichsweise stabil waren. Im Regelbetrieb nahm die Rückhaltewirkung der Filter mit zunehmenden Bettvolumina kontinuierlich ab. Für den DOC zeigte sich eine deutliche Annäherung der Ablaufkonzentrationen an das Zulaufniveau, während der SAK254 auch bei höheren Bettvolumina niedrigere Konzentrationsverhältnisse aufwies. Der SAK436 zeigte aufgrund niedriger Konzentrationen und häufiger Nähe zur Bestimmungsgrenze (BG) kein belastbares Durchbruchsmuster. Die Einfahrphasen stellten einen gesonderten Betriebszustand dar und waren vor allem durch mikrobiologische Auffälligkeiten sowie teilweise erhöhte Mangankonzentrationen geprägt.
Aus den Ergebnissen ergibt sich, dass die Filterlaufzeit nicht belastbar über einen festen Bettvolumen-Grenzwert bewertet werden kann. Stattdessen ist eine trendbasierte Betrachtung der Einzelfilterleistung erforderlich, die DOC und SAK254 als zentrale Summenparameter nutzt und durch materialbezogene Kennwerte wie Iodzahl und Nitrobenzolzahl ergänzt wird. Eine Laufzeitverlängerung erscheint fachlich nur im Rahmen eines kontrollierten Betriebsversuchs vertretbar, bei dem Einzelfilterqualität, Mischwasserqualität, Materialzustand und betriebliche Randbedingungen gemeinsam bewertet werden.
Die Arbeit zeigt, dass eine datenbasierte und mehrstufige Bewertung der Aktivkohlefilterleistung eine geeignete Grundlage für die Weiterentwicklung des Monitorings und der Laufzeitführung im Wasserwerk Dresden-Hosterwitz darstellt.
Details
| Original language | German |
|---|---|
| Qualification level | Master of Science |
| Awarding Institution | |
| Supervisors/Advisors |
|
| Defense Date (Date of certificate) | 27 May 2026 |
| Publication status | Published - 27 May 2026 |
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Keywords
Research priority areas of TU Dresden
Subject groups, research areas, subject areas according to Destatis
Sustainable Development Goals
Keywords
- Aktivkohlefiltration, Aufbereitungssicherheit, Filterlaufzeit, Leitparameter Trinkwasseraufbereitung