Arsen Grundwasser

Einleitung Arsen im Wasser

Arsen ist ein grundsätzlich natürlich vorkommendes Element, das in vielen Teilen der Welt im Grundwasser vorkommt, es kommt in der Metallverhüttung, der Glas-, Halbleiter- und Chemieindustrie vor sowie in der Halbleiterelektronik wird es als Gallium-Arsenid, Indiumarsenidphosphid oder Galliumarsenidphosphid. Bei der Verhüttung von Gold-, Silber-, Zinn-, Kupfer-, Kobalt- und sonstigen Buntmetallerzen erscheint Arsen häufig als Nebenprodukt  oder sogar als Legierungsbestandteil bei Kupfer und Blei. Zudem findet es sich jedoch auch bei der Verarbeitung von Phosphatrohstoffen und kann aus diversen Abfällen, z.B. auch aus der Kieswaschung bei der Herstellung, eluiert werden kann. Arsen kann zu schweren gesundheitlichen Problemen führen, wie z.B. auch Hautveränderungen, Krebs, Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt einen Grenzwert von 10 µg/L Arsen im Trinkwasser, die TrinkwasserVO 2023 sieht einen reduzierten Grenzwert von 4 µg/L Arsen vor (ab 2036 bzw. ab 2028 für Neuanlagen). Um die Bevölkerung vor Arsenbelastung zu schützen, sind verschiedene Methoden zur Entfernung von Arsen im Grundwasser erforderlich.

Methoden Arsen im Grundwasser zu entfernen

Es gibt verschiedene Methoden zur Entfernung von Arsen im Grundwasser, die je nach den lokalen Gegebenheiten, dem verfügbaren Budget und der erforderlichen Effizienz ausgewählt werden können. Zu den gängigsten Methoden in der chemisch-physikalischen Abwasserbehandlung gehören:

  • Oxidation und Koagulation und Flockung: Diese Methode basiert auf der Umwandlung von Arsen(III) in Arsen(V), das leichter zu entfernen ist. Oxidationsmittel ist in der Regel Wasserstoffperoxid, aber ggf. auch bereits Lufteinblasung. Mit der Zugabe von Koagulanten (z.B. in der Regel Eisen III), die mit Arsen reagieren und Flocken bilden, die dann abfiltriert oder abgesetzt werden können. Für diese Behandlung ist eine komplette chemisch-physikalische Abwasserbehandlungsanlage erforderlich. Es können jedoch geringe Restlöslichkeiten von unter 0,1 mg/L realisiert werden. Alternativ könnte auch eine Sulfid Fällung im sauren Bereich erfolgen, dies ist jedoch aufgrund der Schwefelwasserstoff Freisetzung wenig verbreitet.
  • Membranfiltration: Diese Methode basiert auf dem Einsatz von Membranen (z.B. Umkehrosmose), die Arsen und andere gelöste Stoffe aus dem Wasser zurückhalten, jedoch einen kontinuierlich anfallenden Konzentratstrom produzieren. In diesem sind die Inhaltsstoffe noch weiter aufkonzentriert. Die Methode ist daher wenig verbreitet und wenn erfolgt die Arsenentfernung nur als Nebeneffekt zum eigentlichen Nutzungszweck der Anlage.

Beiden Verfahren ist gemein, dass diese regelmäßig einen hohen Anlagenaufwand benötigen und daher nicht für den Einsatz im Feld vorgesehen sind. Die Alternativen zur Arsen-Entfernung, die Verfahren zur Adsorption bzw. zu speziellen Ionenaustauscher, die vor Ort beladen und dann extern entsorgt bzw. regeneriert werden. Idealerweise liegt das Arsen in diesem Zeitpunkt (wenigstens) durch Lufteinblasung als Arsen(V) vor.

  • Adsorption: Diese Methode basiert auf der Anlagerung von Arsen an die Oberfläche von Adsorbentien (in der Regel Eisenoxid/hydroxid), die dann aus dem Wasser entfernt werden können. Diese Verfahren sind gängig, jedoch in Ihrem Durchbruchverhalten schwierig vorherzusagen und regelmäßig wird zwar Arsen gut entfernt, jedoch werden dabei aufgrund der Herstellungsverfahrens andere Schwermetalle in geringen Mengen abgegeben (z.B. Kupfer, Nickel). Es ist daher ggf. eine weitere Nachreinigung mittels Selektivaustauscher erforderlich.
  • Ionenaustausch: Diese Methode basiert auf dem Austausch von Arsenionen mit anderen Ionen an der Oberfläche von Ionenaustauscherharzen, die dann extern als Dienstleistung Ionenaustauscher regenerieren behandelt oder ausgetauscht, sog. Ionenaustauscher wechsel, werden müssen. Je nach Wasserzusammensetzung ist hier entweder ein Anionenaustauscher oder ein speziell dotierter Selektivaustauscher erforderlich. Beide haben eine geringere Kapazität als die Eisenoxid-/hydroxid Granualte, eluieren dafür jedoch keine weiteren Stoffe.

Je nach Zusammensetzung und technischen Möglichkeiten vor Ort wird für den Einsatzzweck eine verfahrenstechnisch optimale Anlage ausgelegt.

Sie haben weitere Fragen zur Entfernung von Arsen im Grundwasser? Sprechen Sie uns gerne an.