Kommerzieller Aktivkohlefilter — Entfernung von Chlor, Geschmack und Geruch

Aktivkohle ist ein poröses Adsorptionsmittel aus Kohle, Kokosnussschale, Holz oder Nussschalen. Ihre innere Oberfläche ist sehr groß — typisch 500–1,500 m² pro Gramm — und gelöste Moleküle binden sich an diese Fläche, während das Wasser das Bett durchströmt. Ein kommerzieller Aktivkohlefilter entfernt freies Chlor, Chloramin (langsamer), Geschmacks- und Geruchsstoffe, Farbe, Huminstoffe, einige Pestizide und Lösungsmittel sowie Ozon. Er entfernt keine gelösten Salze, Härte, Nitrat, Fluorid oder Mikroorganismen.

Die Kohlefiltration ist eine Polier- und Schutzstufe, keine vollständige Behandlung. Sie steht nach der Sandfiltration, weil Trübung die Kohle zusetzt und ihre Standzeit verkürzt, und vor Enthärtern, Umkehrosmosemembranen oder UV-Geräten, weil sie die Oxidationsmittel entfernt, die diese schädigen. In Trinkwasseranlagen verbessert sie den Geschmack und entfernt das vorgeschaltete Chlor; in Prozesswasser schützt sie Membranen, Ionenaustauscherharz und Edelstahloberflächen.

Kohle ist nicht als Partikelfilter ausgelegt. Trübung, Rost und ausgefälltes Eisen umhüllen die Körner und verstopfen die Poren, daher steht in den meisten Auslegungen ein Sand- oder Kartuschenfilter vor dem Bett. Kohle fördert zudem Bakterienwachstum, sobald sie organische Stoffe adsorbiert hat, weshalb Rückspülung, Desinfektion und eine nachgeschaltete Barriere zu einer Trinkwasserauslegung gehören.

Körnige Aktivkohle (GAC) befindet sich in einem Druckbehälter, den das behandelte Wasser durchströmt. Sie ist die Standardwahl für kontinuierliche Dechlorierung, Geschmacks- und Geruchskontrolle und RO-Vorbehandlung, weil das Bett rückgespült und die Kohle unabhängig vom übrigen Anlagenteil gewechselt werden kann. Pulverisierte Aktivkohle (PAC) wird als Suspension ins Wasser dosiert, eingemischt und später durch Koagulation, Sedimentation oder Filtration entfernt.

PAC eignet sich für saisonale Probleme — eine Algenblüte, ein vorübergehendes Geschmacksereignis —, weil es nur bei Bedarf zudosiert wird und keinen Behälter erfordert. Es ist pro Kilogramm weniger effizient, erzeugt Schlamm und kann vor Ort nicht regeneriert werden. Kohleblockkartuschen sind eine dritte Option für kleine Durchflüsse, Geräte am Verbrauchsort und die Polierung nach einem GAC-Bett; für große Anlagen sind sie wegen Wechselhäufigkeit und Druckverlust nicht praktikabel.

RO-Membranen aus Polyamid werden von freiem Chlor und anderen Oxidationsmitteln angegriffen. Der Schaden ist nicht umkehrbar: Die Salzrückhaltung sinkt, und das Element muss ersetzt werden. Die meisten Membranhersteller setzen maximal 0.1 ppm freies Chlor am Eingang fest, viele verlangen null. Ein Kohlefilter vor der RO entfernt das Chlor aus Stadtwasser; die Dosierung von Natriumbisulfit ist die Alternative, wenn Kohle nicht praktikabel ist oder Chloramin in hoher Konzentration vorliegt.

Kohle schützt die RO zudem vor organischem Fouling. Huminsäuren, Öle und einige Tenside adsorbieren auf der Membranoberfläche und erhöhen den Differenzdruck; werden sie vorgeschaltet entfernt, sinken der SDI und die Reinigungsintervalle werden länger. Nach der Kohle muss ein 5-µm-Kartuschenfilter folgen, der Kohlefeinanteile zurückhält. Überwachen Sie freies Chlor oder ORP nach dem Kohlebett, nicht davor, und wechseln Sie die Kohle beim Durchbruch statt nur zu einem festen Termin.

Kohlebetten arbeiten über einen weiten pH-Bereich, adsorbieren aber am wirksamsten bei nahezu neutralem pH-Wert; ein sehr hoher oder niedriger pH-Wert verändert die Oberflächenladung der Kohle und die Speziation des Schadstoffs. Die Wassertemperatur beeinflusst die Kinetik, und kaltes Wasser braucht eine längere Kontaktzeit. Die Trübung sollte niedrig sein — ein Sand- oder Kartuschenfilter vor der Kohle ist Standard —, weil Partikel die Kohle umhüllen und Bakterien als Nahrungsquelle dienen. Es werden Behälter aus Edelstahl oder FRP eingesetzt, mit einer Kiesstützschicht und einem Verteilungssystem, das Kanalbildung vermeidet.

Dimensionieren Sie den Behälter für den Rückspüldurchfluss, nicht nur für den Betriebsdurchfluss, und lassen Sie ausreichend Freiraum für die Bettauflockerung. Sehen Sie Probenahmehähne vor und nach dem Bett, ein Differenzdruckmanometer und einen für die Rückspülung ausgelegten Ablauf vor. Bei der RO-Vorbehandlung muss der Kohleauslauf kontinuierlich auf freies Chlor oder ORP überwacht werden, mit Alarm und automatischer Abschaltung bei Überschreitung des Sollwerts.